JP3364323B2 - 非侵襲血液分析装置 - Google Patents
非侵襲血液分析装置Info
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- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
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- A61B5/026—Measuring blood flow
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- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、非侵襲で血液の分析
を行う装置に関し、さらに詳しくは、生体の血管に流れ
る血液を光学的に計測し、血液検査に必要な血球成分を
分析する装置に関する。
を行う装置に関し、さらに詳しくは、生体の血管に流れ
る血液を光学的に計測し、血液検査に必要な血球成分を
分析する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】血液を分析することにより得られる、血
球数（白血球数、赤血球数、血小板数など）、ヘマトク
リット値、ヘモグロビン量、恒数（平均赤血球容積：Ｍ
ＣＶ，平均血色素量：ＭＣＨ，平均血色素濃度：ＭＣＨ
Ｃ）等の血液学上の検査項目は、診断、治療等のために
極めて重要であり、また、臨床検査において最も頻繁に
検査される項目の一つである。
球数（白血球数、赤血球数、血小板数など）、ヘマトク
リット値、ヘモグロビン量、恒数（平均赤血球容積：Ｍ
ＣＶ，平均血色素量：ＭＣＨ，平均血色素濃度：ＭＣＨ
Ｃ）等の血液学上の検査項目は、診断、治療等のために
極めて重要であり、また、臨床検査において最も頻繁に
検査される項目の一つである。
【０００３】これらの血液検査は、生体から血液を採取
（採血）し、その試料を分析装置で分析することにより
行われている。しかし、この採血時には生体に少なから
ぬ苦痛を与える上、採取された血液は、分析装置が設置
されている検査室に運ばれてから分析されるため、診断
中にリアルタイムで血液検査を行うことができない。し
かも、肝炎やエイズなどの感染症患者に用いた採血用注
射針での誤刺事故の懸念は常につきまとうことである。
（採血）し、その試料を分析装置で分析することにより
行われている。しかし、この採血時には生体に少なから
ぬ苦痛を与える上、採取された血液は、分析装置が設置
されている検査室に運ばれてから分析されるため、診断
中にリアルタイムで血液検査を行うことができない。し
かも、肝炎やエイズなどの感染症患者に用いた採血用注
射針での誤刺事故の懸念は常につきまとうことである。
【０００４】そこで、生体から血液を採取することな
く、全く非侵襲的に血液検査が行える装置の開発が長年
にわたって要望されていた。また、そのような装置を、
患者のベットサイドに持って行けば、病態をリアルタイ
ムで把握することに有用となる。
く、全く非侵襲的に血液検査が行える装置の開発が長年
にわたって要望されていた。また、そのような装置を、
患者のベットサイドに持って行けば、病態をリアルタイ
ムで把握することに有用となる。
【０００５】このような装置に関連する従来技術として
は、生体表面の観察部位に光を照射して周期的にビデオ
撮像し、血流を観察するようにしたビデオ顕微鏡が知ら
れている（例えば、特開平４−１６１９１５号公報参
照）。
は、生体表面の観察部位に光を照射して周期的にビデオ
撮像し、血流を観察するようにしたビデオ顕微鏡が知ら
れている（例えば、特開平４−１６１９１５号公報参
照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のビデオ顕微鏡を用いて生体の血管を流れる血液を
撮像し、その動画像を観察すると、明らかに白血球とわ
かる球状で透明なものが流れる様子が認められる。これ
は白血球が流れているため、静止した背景に対して白血
球の周縁部が強調されて認識されるものと考えられる。
従来のビデオ顕微鏡を用いて生体の血管を流れる血液を
撮像し、その動画像を観察すると、明らかに白血球とわ
かる球状で透明なものが流れる様子が認められる。これ
は白血球が流れているため、静止した背景に対して白血
球の周縁部が強調されて認識されるものと考えられる。
【０００７】しかしながら、その静止画像を観察する
と、白血球は背景との光学的な差異がほとんどないため
明確な粒子像としてとらえることが難しい。従って、従
来のビデオ顕微鏡では、血球の定量的な解析、とくに白
血球の数を解析することが困難であるという問題点があ
った。
と、白血球は背景との光学的な差異がほとんどないため
明確な粒子像としてとらえることが難しい。従って、従
来のビデオ顕微鏡では、血球の定量的な解析、とくに白
血球の数を解析することが困難であるという問題点があ
った。
【０００８】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、生体の血管内を移動する血球を撮像し、
撮像した静止画像から血球、とくに白血球の数を解析す
ることが可能な装置を提供するものである。
されたもので、生体の血管内を移動する血球を撮像し、
撮像した静止画像から血球、とくに白血球の数を解析す
ることが可能な装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、生体の血管を含む検出領域を照明する光照射手段
と、照明された検出領域を撮像する撮像手段と、撮像さ
れた画像を処理し、前記検出領域に含まれる血管中の血
球の数を解析する解析手段を備え、解析手段は、撮像手
段が同一の検出領域に対して順次撮像した複数の画像の
１つ以上を用いて基準画像を形成する基準画像形成手段
と、前記複数の画像の１つと前記基準画像について各画
素情報の差を算出し、算出した差を画素情報として差分
画像を形成する差分画像形成手段と、差分画像の画素情
報を所定のしきい値で二値化して血球像を検出する血球
像検出手段からなり、基準画像形成手段は、順次撮像さ
れた複数の画像の少くとも２つ以上について各画素情報
の平均値を算出し、その平均値を画素情報として基準画
像を形成することを特徴とする非侵襲血液分析装置を提
供するものである。
は、生体の血管を含む検出領域を照明する光照射手段
と、照明された検出領域を撮像する撮像手段と、撮像さ
れた画像を処理し、前記検出領域に含まれる血管中の血
球の数を解析する解析手段を備え、解析手段は、撮像手
段が同一の検出領域に対して順次撮像した複数の画像の
１つ以上を用いて基準画像を形成する基準画像形成手段
と、前記複数の画像の１つと前記基準画像について各画
素情報の差を算出し、算出した差を画素情報として差分
画像を形成する差分画像形成手段と、差分画像の画素情
報を所定のしきい値で二値化して血球像を検出する血球
像検出手段からなり、基準画像形成手段は、順次撮像さ
れた複数の画像の少くとも２つ以上について各画素情報
の平均値を算出し、その平均値を画素情報として基準画
像を形成することを特徴とする非侵襲血液分析装置を提
供するものである。
【００１０】この分析装置は、非侵襲的に生体の血液を
分析することを特徴とし、また、生体とはヒトを含む哺
乳動物であることが好ましい。
分析することを特徴とし、また、生体とはヒトを含む哺
乳動物であることが好ましい。
【００１１】生体の血管を含む検出領域を照明する光照
射手段における、検出領域とは、生体にありのままに存
在する血管を含む所定領域のことであり、外科的に生体
外へ取り出した生体の一部を意味するものではない。一
方、対象とする領域に含まれる血管の太さは特に限定さ
れないが、再現性の良い結果を得るためには、なるべく
皮膚に近い毛細血管ないし、細動静脈であることが好ま
しい。なお、毛細管ないし細動静脈で得られた血球情報
は、太い血管（中大動静脈）の情報に換算することがで
きる。
射手段における、検出領域とは、生体にありのままに存
在する血管を含む所定領域のことであり、外科的に生体
外へ取り出した生体の一部を意味するものではない。一
方、対象とする領域に含まれる血管の太さは特に限定さ
れないが、再現性の良い結果を得るためには、なるべく
皮膚に近い毛細血管ないし、細動静脈であることが好ま
しい。なお、毛細管ないし細動静脈で得られた血球情報
は、太い血管（中大動静脈）の情報に換算することがで
きる。
【００１２】この発明の光照射手段には、光源として、
レーザやハロゲンランプ又はタングステンランプのよう
な連続的に光を照射する連続光源、又はパルスレーザ
（例えば、Spectra-Physics 社製、7000シリーズ）やマ
ルチストロボ（例えば、（株）菅原研究所製、ＤＳＸシ
リーズ）のような断続的に光を照射する断続光源を用い
ることができる。
レーザやハロゲンランプ又はタングステンランプのよう
な連続的に光を照射する連続光源、又はパルスレーザ
（例えば、Spectra-Physics 社製、7000シリーズ）やマ
ルチストロボ（例えば、（株）菅原研究所製、ＤＳＸシ
リーズ）のような断続的に光を照射する断続光源を用い
ることができる。
【００１３】また、光照射手段は上記光源に加えて、光
源からの光を検出領域へ適正に導く手段として、（１）
光ファイバー、（２）反射鏡、（３）レンズ又は（４）
スリットなどを備えることが好ましいが、上記の（１）
と（２）、（１）と（３）、（１）と（２）と（３）、
（１）と（２）と（３）と（４）、（２）と（３）、又
は（２）と（３）と（４）を組合わせて備えてもよい。
この場合、反射鏡の代りにプリズムを用いることができ
る。なお、光照射手段は、検出領域を偏光で照明するた
めの偏光手段を備えてもよい。
源からの光を検出領域へ適正に導く手段として、（１）
光ファイバー、（２）反射鏡、（３）レンズ又は（４）
スリットなどを備えることが好ましいが、上記の（１）
と（２）、（１）と（３）、（１）と（２）と（３）、
（１）と（２）と（３）と（４）、（２）と（３）、又
は（２）と（３）と（４）を組合わせて備えてもよい。
この場合、反射鏡の代りにプリズムを用いることができ
る。なお、光照射手段は、検出領域を偏光で照明するた
めの偏光手段を備えてもよい。
【００１４】この発明の撮像手段には、例えば一般的な
ＣＣＤ撮像素子を用いることができる。
ＣＣＤ撮像素子を用いることができる。
【００１５】また、撮像手段は、検出領域からの反射光
をＣＣＤ撮像素子に導くための光学系において、光ファ
イバー、各種反射鏡、偏光素子、各種レンズ、プリズ
ム、スリット、又はフィルターを備えてもよいが、検出
領域からの反射光が微弱な場合にはイメージインテンシ
ファイアを備えることが好ましい。また、撮像手段は、
検出領域からの不要な散乱光成分を除去するための偏光
手段を備えてもよい。
をＣＣＤ撮像素子に導くための光学系において、光ファ
イバー、各種反射鏡、偏光素子、各種レンズ、プリズ
ム、スリット、又はフィルターを備えてもよいが、検出
領域からの反射光が微弱な場合にはイメージインテンシ
ファイアを備えることが好ましい。また、撮像手段は、
検出領域からの不要な散乱光成分を除去するための偏光
手段を備えてもよい。
【００１６】さらに、撮像手段は、その信号処理系にお
いて、ＣＣＤ撮像素子に走査信号を供給すると共にＣＣ
Ｄ撮像素子の各画素からの出力をビデオ信号として処理
するビデオ信号処理回路、およびそのビデオ信号を記録
するためのＶＴＲやレーザディスクレコーダを備えるこ
とが望ましい。また、光照射手段および撮像手段とし
て、市販のビデオ・マイクロスコープシステムを使用し
てもよい。
いて、ＣＣＤ撮像素子に走査信号を供給すると共にＣＣ
Ｄ撮像素子の各画素からの出力をビデオ信号として処理
するビデオ信号処理回路、およびそのビデオ信号を記録
するためのＶＴＲやレーザディスクレコーダを備えるこ
とが望ましい。また、光照射手段および撮像手段とし
て、市販のビデオ・マイクロスコープシステムを使用し
てもよい。
【００１７】そして、解析手段には、画像処理用コンピ
ュータ（例えば、Quadra 800/Apple社製）を用いること
ができるが、さらに、撮像された画像信号のコントラス
トを調整するためのアナログ・プリプリプロセッサ（例
えば、ＨＫ−7000／ミノルタ製）を併用してもよい。
ュータ（例えば、Quadra 800/Apple社製）を用いること
ができるが、さらに、撮像された画像信号のコントラス
トを調整するためのアナログ・プリプリプロセッサ（例
えば、ＨＫ−7000／ミノルタ製）を併用してもよい。
【００１８】この発明において、撮像手段は光照射手段
によって照明された同一の検出領域を順次撮像し、解析
手段は、撮像された複数の画像の１つ以上を用いて基準
画像を形成し、撮像された複数の画像の１つと基準画像
について各画素情報の差を算出し、算出した差を各画素
情報とする差分画像を形成する。その結果、差分画像で
は、画像の背景が消去され、血球のみがクローズアップ
される。従って、血球像検出手段は、対象とする血球が
背景と識別しにくい白血球であっても、それを差分画像
から容易に検出することができる。
によって照明された同一の検出領域を順次撮像し、解析
手段は、撮像された複数の画像の１つ以上を用いて基準
画像を形成し、撮像された複数の画像の１つと基準画像
について各画素情報の差を算出し、算出した差を各画素
情報とする差分画像を形成する。その結果、差分画像で
は、画像の背景が消去され、血球のみがクローズアップ
される。従って、血球像検出手段は、対象とする血球が
背景と識別しにくい白血球であっても、それを差分画像
から容易に検出することができる。
【００１９】なお、この場合、撮像手段が順次撮像した
複数の画像とは、例えば、ビデオカメラが1/30秒の周期
で連続的に撮像した２００フレームの画像ということで
あるが、とくに撮像手段、撮像周期やフレーム数は限定
されるものではない。また、基準画像形成手段は、撮像
された複数の画像から１つを選択してそれを基準画像と
し、差分画像形成手段は、他画像とこの基準画像につい
て差分画像を形成してもよい。
複数の画像とは、例えば、ビデオカメラが1/30秒の周期
で連続的に撮像した２００フレームの画像ということで
あるが、とくに撮像手段、撮像周期やフレーム数は限定
されるものではない。また、基準画像形成手段は、撮像
された複数の画像から１つを選択してそれを基準画像と
し、差分画像形成手段は、他画像とこの基準画像につい
て差分画像を形成してもよい。
【００２０】また、このとき基準画像形成手段は、１つ
の差分画像が形成される毎に、基準画像を変更してもよ
い。さらに、基準画像形成手段は、順次撮像された複数
の画像の少くとも２つ以上について各画素情報の平均値
を算出し、その平均値を画素情報として基準画像を形成
することが好ましい。このようにして得られた基準画像
は、各画素情報が平均化されるので、１つの画像を選択
してそれを基準画像とする場合に比べて、照明ムラや散
乱光によって生ずるノイズの影響が抑制される。なお、
画素情報の平均値の算出については、撮像した複数の画
像の全部について算出してもよいし、任意にサンプリン
グした一部について算出してもよい。
の差分画像が形成される毎に、基準画像を変更してもよ
い。さらに、基準画像形成手段は、順次撮像された複数
の画像の少くとも２つ以上について各画素情報の平均値
を算出し、その平均値を画素情報として基準画像を形成
することが好ましい。このようにして得られた基準画像
は、各画素情報が平均化されるので、１つの画像を選択
してそれを基準画像とする場合に比べて、照明ムラや散
乱光によって生ずるノイズの影響が抑制される。なお、
画素情報の平均値の算出については、撮像した複数の画
像の全部について算出してもよいし、任意にサンプリン
グした一部について算出してもよい。
【００２１】また、解析手段は、より鮮明な血球像を得
るために、差分画像の画素情報を所定のしきい値によっ
て二値化する二値化処理手段を備えることが好ましい。
るために、差分画像の画素情報を所定のしきい値によっ
て二値化する二値化処理手段を備えることが好ましい。
【００２２】解析手段は、血球像から血球の種類を正し
く認識するために、血球像検出手段から得られる血球像
と所定の参照像とを、形状や面積に関して比較し、その
比較結果によって血球像の血球の種類を認識する血球認
識手段をさらに備えてもよい。
く認識するために、血球像検出手段から得られる血球像
と所定の参照像とを、形状や面積に関して比較し、その
比較結果によって血球像の血球の種類を認識する血球認
識手段をさらに備えてもよい。
【００２３】解析手段においては、撮像手段が同一検出
領域を所定周期で撮像した画像から形成された複数の差
分画像について、血球像検出手段によって検出される血
球像の数を計数し、血球像の移動距離を算出し、血球像
移動距離と撮像周期から血球移動速度を算出することに
より、その血球像数と移動速度から単位体積当りの血球
数が演算される。
領域を所定周期で撮像した画像から形成された複数の差
分画像について、血球像検出手段によって検出される血
球像の数を計数し、血球像の移動距離を算出し、血球像
移動距離と撮像周期から血球移動速度を算出することに
より、その血球像数と移動速度から単位体積当りの血球
数が演算される。
【００２４】また、この発明は別の観点によれば、生体
の血管を含む検出領域を照明し、照明された同一の検出
領域を順次撮像し、撮像した複数の画像の１つ以上を用
いて基準画像を形成し、撮像した画像の１つと基準画像
について各画素情報の差を算出し、算出した差を画素情
報とする差分画像を形成し、差分画像から血球像を検出
する非侵襲血液分析方法を提供するものである。
の血管を含む検出領域を照明し、照明された同一の検出
領域を順次撮像し、撮像した複数の画像の１つ以上を用
いて基準画像を形成し、撮像した画像の１つと基準画像
について各画素情報の差を算出し、算出した差を画素情
報とする差分画像を形成し、差分画像から血球像を検出
する非侵襲血液分析方法を提供するものである。
【００２５】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、これによってこの発明が限定される
ものではない。図１は、この発明の実施例の要部を示す
構成説明図である。
を詳述する。なお、これによってこの発明が限定される
ものではない。図１は、この発明の実施例の要部を示す
構成説明図である。
【００２６】ハロゲンランプ光源２２から発せられた光
は、光ファイバ２４を介してディフューザ２６を照射す
る。光はディフューザ２６により拡散されプレート２８
を一様に照らす。プレート２８は実質的に面発光体とな
り、レンズ３０、３２、ダイクロイックミラー３４で形
成される光学系を介して、プレート２８の実像３６が生
体の皮膚面１６の内部に存在する血管１２を横切って形
成される。なお、プレート２８には光拡散板、例えば、
シグマ光機(株)製のフロスト型拡散板を使用する。つま
り、血管１２を包含するプレート２８の実像３６の領域
が、検出領域Ｖである。
は、光ファイバ２４を介してディフューザ２６を照射す
る。光はディフューザ２６により拡散されプレート２８
を一様に照らす。プレート２８は実質的に面発光体とな
り、レンズ３０、３２、ダイクロイックミラー３４で形
成される光学系を介して、プレート２８の実像３６が生
体の皮膚面１６の内部に存在する血管１２を横切って形
成される。なお、プレート２８には光拡散板、例えば、
シグマ光機(株)製のフロスト型拡散板を使用する。つま
り、血管１２を包含するプレート２８の実像３６の領域
が、検出領域Ｖである。
【００２７】領域Ｖからの反射光は、ダイクロイックミ
ラー３４、レンズ３８を介してＣＣＤ４０で受光され
る。
ラー３４、レンズ３８を介してＣＣＤ４０で受光され
る。
【００２８】この場合、生体内のある深さの領域だけが
光照射されるので、生体の他の部位例えば測定対象の血
管がある位置よりもさらに深い部位からの散乱光の影響
は極めて少い。
光照射されるので、生体の他の部位例えば測定対象の血
管がある位置よりもさらに深い部位からの散乱光の影響
は極めて少い。
【００２９】なお、ディフューザ２６、プレート２８、
レンズ３０、３２、３８、ダイクロイックミラー３４お
よびＣＣＤ４０はプローブ５８に納められ、プローブ５
８の先端部５９はプラスチック又はガラスの透明板６６
を介して皮膚面１６に密着し、ブレのない安定な画像が
得られるようになっている。
レンズ３０、３２、３８、ダイクロイックミラー３４お
よびＣＣＤ４０はプローブ５８に納められ、プローブ５
８の先端部５９はプラスチック又はガラスの透明板６６
を介して皮膚面１６に密着し、ブレのない安定な画像が
得られるようになっている。
【００３０】ＣＣＤ４０の各画素から出力される画像信
号はビデオ信号処理回路４６によって処理される。そし
て、ビデオ信号処理回路４６は１／３０秒につき１フレ
ームの画像を連続的に形成し、形成された各フレームの
画像は順次ビデオレコーダ、（例えばレーザディスクレ
コーダ）５０に記録される。
号はビデオ信号処理回路４６によって処理される。そし
て、ビデオ信号処理回路４６は１／３０秒につき１フレ
ームの画像を連続的に形成し、形成された各フレームの
画像は順次ビデオレコーダ、（例えばレーザディスクレ
コーダ）５０に記録される。
【００３１】５１は画像のコントラストを調整するため
の画像処理回路、例えばアナログ・プリプリプロセッサ
ＨＫ−7000（ミノルタ製）である。７０は撮像された画
像を処理して検出領域Ｖ中に含まれる血管中の血球の数
を解析する解析手段であり、例えば、これには画像処理
コンピュータQuadra 800(Apple製）にビデオキャプチャ
ーボードＩＱ−Ｖ５０（浜松ホトニクス社製）を前置し
たものが用いられる。
の画像処理回路、例えばアナログ・プリプリプロセッサ
ＨＫ−7000（ミノルタ製）である。７０は撮像された画
像を処理して検出領域Ｖ中に含まれる血管中の血球の数
を解析する解析手段であり、例えば、これには画像処理
コンピュータQuadra 800(Apple製）にビデオキャプチャ
ーボードＩＱ−Ｖ５０（浜松ホトニクス社製）を前置し
たものが用いられる。
【００３２】そして、解析手段７０は、画像処理回路５
１の出力する画像フレームの所定領域を切り出（トリミ
ング）して出力するための切り出し手段７１、切り出し
手段７１の出力画像の１つ以上を用いて基準画像を形成
する基準画像形成手段７８、切り出し手段７１の出力画
像と基準画像について各画素情報（データ）の差を算出
し、算出した差を画素情報とする差分画像を形成する差
分画像形成手段７２、差分画像のコントラストを調整す
るためのコントラスト調整手段７３、差分画像からノイ
ズを除去するためのノイズ除去手段７４、差分画像の画
素情報を所定のしきい値によって二値化する二値化処理
手段７５、二値化された画素情報で形成した画像から血
球像を検出する血球像検出手段７９、検出された血球像
と所定の参照像とを比較し、その比較結果によって血球
像の血球の種類を認識する画像認識手段７６、そして、
一定時間内に認識される血球像から単位体積当りの血球
数を演算する演算手段７７を備える。また、解析手段７
０において形成される各画像は、モニタテレビ８０によ
ってモニタされる。
１の出力する画像フレームの所定領域を切り出（トリミ
ング）して出力するための切り出し手段７１、切り出し
手段７１の出力画像の１つ以上を用いて基準画像を形成
する基準画像形成手段７８、切り出し手段７１の出力画
像と基準画像について各画素情報（データ）の差を算出
し、算出した差を画素情報とする差分画像を形成する差
分画像形成手段７２、差分画像のコントラストを調整す
るためのコントラスト調整手段７３、差分画像からノイ
ズを除去するためのノイズ除去手段７４、差分画像の画
素情報を所定のしきい値によって二値化する二値化処理
手段７５、二値化された画素情報で形成した画像から血
球像を検出する血球像検出手段７９、検出された血球像
と所定の参照像とを比較し、その比較結果によって血球
像の血球の種類を認識する画像認識手段７６、そして、
一定時間内に認識される血球像から単位体積当りの血球
数を演算する演算手段７７を備える。また、解析手段７
０において形成される各画像は、モニタテレビ８０によ
ってモニタされる。
【００３３】このような解析手段７０を用いて白血球の
数を計数するための手順を以下に説明する。 (1) １フレームの画像を基準画像とする場合 図２と図３は、この場合の手順が示すフローチャートで
ある。ここで、解析手段７０はビデオレコーダ５０に記
録された複数フレーム又はフィールドの時系列の画像Ａ
（０）、Ａ（１）、Ａ（２）、……、Ａ（ｎ）、……、
を順番に読み出して処理を行うものとする。
数を計数するための手順を以下に説明する。 (1) １フレームの画像を基準画像とする場合 図２と図３は、この場合の手順が示すフローチャートで
ある。ここで、解析手段７０はビデオレコーダ５０に記
録された複数フレーム又はフィールドの時系列の画像Ａ
（０）、Ａ（１）、Ａ（２）、……、Ａ（ｎ）、……、
を順番に読み出して処理を行うものとする。
【００３４】まず、最初のフレームの画像Ａ（０）を読
出し（ステップＳ１）、血管を含む領域の画像Ｂ（０）
を切り出す（ステップＳ２）。続いて、次のフレームの
画像Ａ（１）を読出し（ステップＳ３、Ｓ４）、画像の
相対的な位置ずれを補正し（ステップＳ４ａ）上記と同
一領域の画像Ｂ（１）を切り出す（ステップＳ５）。そ
して、画像Ｂ（１）とＢ（０）の各画素データの差をと
り、その差を画素データとする差分画像Ｃ（１）を形成
する（ステップＳ６）。この差分画像についてコントラ
ストを調整する処理（例えばイコライズ処理）を行い
（ステップＳ７）、さらにノイズ成分を除去するために
スムージング処理を行う（ステップＳ８）。
出し（ステップＳ１）、血管を含む領域の画像Ｂ（０）
を切り出す（ステップＳ２）。続いて、次のフレームの
画像Ａ（１）を読出し（ステップＳ３、Ｓ４）、画像の
相対的な位置ずれを補正し（ステップＳ４ａ）上記と同
一領域の画像Ｂ（１）を切り出す（ステップＳ５）。そ
して、画像Ｂ（１）とＢ（０）の各画素データの差をと
り、その差を画素データとする差分画像Ｃ（１）を形成
する（ステップＳ６）。この差分画像についてコントラ
ストを調整する処理（例えばイコライズ処理）を行い
（ステップＳ７）、さらにノイズ成分を除去するために
スムージング処理を行う（ステップＳ８）。
【００３５】このように処理された画像の画素情報を所
定のしきい値で二値化して（ステップＳ９）、血球像を
検出し、検出した血球像から白血球を認識する。そのた
め一例として参照画像（テンプレート）を重ね合わせて
テンプレートマッチングを行う（ステップＳ１０）。
定のしきい値で二値化して（ステップＳ９）、血球像を
検出し、検出した血球像から白血球を認識する。そのた
め一例として参照画像（テンプレート）を重ね合わせて
テンプレートマッチングを行う（ステップＳ１０）。
【００３６】そして、その重なり合いの度合い（相関
値）Ｒが一定値Ｒ0以上のものを調べる（ステップＳ１
１）。もし、ＲがすべてＲ0以下ならば白血球は存在し
ないと判断し、逆にＲがＲ0以上のものがあるならばＲ
が最大値を示す位置に白血球が存在すると認識する。な
お、白血球を認識する手法としては、二値化画像の大き
さを所定の値と比較することによっても可能である。
値）Ｒが一定値Ｒ0以上のものを調べる（ステップＳ１
１）。もし、ＲがすべてＲ0以下ならば白血球は存在し
ないと判断し、逆にＲがＲ0以上のものがあるならばＲ
が最大値を示す位置に白血球が存在すると認識する。な
お、白血球を認識する手法としては、二値化画像の大き
さを所定の値と比較することによっても可能である。
【００３７】このようにして血管中央部分を流れる流速
の速い白血球や血管壁に沿うように流れる比較的流速の
遅い白血球を認識することができる。もし、その認識し
た白血球が、流れの方向から判断して、一つ前の差分画
像で認識したものと同じ白血球ならば、両者間距離ΔＬ
を求め移動速度Ｖを算出する（ステップＳ１２，１３，
１４）。
の速い白血球や血管壁に沿うように流れる比較的流速の
遅い白血球を認識することができる。もし、その認識し
た白血球が、流れの方向から判断して、一つ前の差分画
像で認識したものと同じ白血球ならば、両者間距離ΔＬ
を求め移動速度Ｖを算出する（ステップＳ１２，１３，
１４）。
【００３８】白血球が新たに認識したものである場合に
はカウント数ｋをｋ＋１とし、その位置を記録する（ス
テップＳ１５，１６）。ｋは認識される白血球のカウン
ト数である。そして、ステップＳ４以降を必要な所定フ
レーム数だけくり返す（ステップＳ１７，１８）。そし
て、得られたｋおよびＶの平均値Ｖａを用いて、単位体
積当たりの白血球数ＷＢＣを次式から算出する。 ＷＢＣ＝Ａ・ｋ／Ｖａ（Ａは定数） なお、白血球数ＷＢＣが毛細血管から求めたものである
場合には、所定の関数を用いて中大動静脈に対応する白
血球数に換算できる。
はカウント数ｋをｋ＋１とし、その位置を記録する（ス
テップＳ１５，１６）。ｋは認識される白血球のカウン
ト数である。そして、ステップＳ４以降を必要な所定フ
レーム数だけくり返す（ステップＳ１７，１８）。そし
て、得られたｋおよびＶの平均値Ｖａを用いて、単位体
積当たりの白血球数ＷＢＣを次式から算出する。 ＷＢＣ＝Ａ・ｋ／Ｖａ（Ａは定数） なお、白血球数ＷＢＣが毛細血管から求めたものである
場合には、所定の関数を用いて中大動静脈に対応する白
血球数に換算できる。
【００３９】次に、モニタテレビ８０によって得られる
画像を図２および図３のフローチャートに対応させて説
明する。図４は、ステップＳ１において読出した画像Ａ
（０）である。これは、静止画像であるため、毛細血管
は認められるが白血球の存在は全く確認できない。図５
は、ステップＳ２において画像Ｂ（０）を切り出すと
き、画像Ａ（０）における画像Ｂ（０）の切り出し領域
を示している。
画像を図２および図３のフローチャートに対応させて説
明する。図４は、ステップＳ１において読出した画像Ａ
（０）である。これは、静止画像であるため、毛細血管
は認められるが白血球の存在は全く確認できない。図５
は、ステップＳ２において画像Ｂ（０）を切り出すと
き、画像Ａ（０）における画像Ｂ（０）の切り出し領域
を示している。
【００４０】図６、図７、及び図８はそれぞれステップ
Ｓ２において切り出された画像Ｂ（０）、Ｂ（１）、及
びＢ（２）であり、図９および図１０は、それぞれステ
ップＳ６で形成された画像Ｃ（１）およびＣ（２）であ
る。
Ｓ２において切り出された画像Ｂ（０）、Ｂ（１）、及
びＢ（２）であり、図９および図１０は、それぞれステ
ップＳ６で形成された画像Ｃ（１）およびＣ（２）であ
る。
【００４１】図１１および図１２は、ステップＳ７にお
いて、画像Ｃ（１）およびＣ（２）のコントラストを強
調したものであり、この段階で白血球の像が浮かび上っ
てくる。これらの画像は、さらにステップＳ８において
ノイズ成分が除去され、図１３および図１４のようにな
る。
いて、画像Ｃ（１）およびＣ（２）のコントラストを強
調したものであり、この段階で白血球の像が浮かび上っ
てくる。これらの画像は、さらにステップＳ８において
ノイズ成分が除去され、図１３および図１４のようにな
る。
【００４２】次に、これらの画像はステップＳ９におい
て二値化処理されて、図１５および図１６のようにな
る。図１７および図１８は、ステップＳ１０、Ｓ１１に
示すように図１５および図１６に現れた血球像に所定面
積を有する円形状の参照図形（テンプレート）を重ね合
わせる状態を示す画像であり、これらの画像から図１９
に示すように一つの白血球が、１撮像周期１／３０秒間
に位置ＡからＢへ移動したことが認識される。そして、
位置ＡからＢの距離ΔＬを実測し、白血球の流速Ｖを算
出する。
て二値化処理されて、図１５および図１６のようにな
る。図１７および図１８は、ステップＳ１０、Ｓ１１に
示すように図１５および図１６に現れた血球像に所定面
積を有する円形状の参照図形（テンプレート）を重ね合
わせる状態を示す画像であり、これらの画像から図１９
に示すように一つの白血球が、１撮像周期１／３０秒間
に位置ＡからＢへ移動したことが認識される。そして、
位置ＡからＢの距離ΔＬを実測し、白血球の流速Ｖを算
出する。
【００４３】また、出現する白血球数ｋを計数する。こ
れらの数値から前述のように実際の白血球数ＷＢＣが算
出されることになる。
れらの数値から前述のように実際の白血球数ＷＢＣが算
出されることになる。
【００４４】(2) 複数フレームの画像の平均を基準画像
とする場合 図２０は、この場合の手順を示すフローチャートであ
る。なお、図２０のフローのとは図３のとに接
続される。この場合も、前述の手順と同様に解析手段７
０は、ビデオレコーダ５０に記録された複数のフレーム
又はフィールドの時系列の画像Ａ（０）、Ａ（１）、Ａ
（２）、……Ａ（ｎ）、……、を順番に読み出して処理
を行うものとする。
とする場合 図２０は、この場合の手順を示すフローチャートであ
る。なお、図２０のフローのとは図３のとに接
続される。この場合も、前述の手順と同様に解析手段７
０は、ビデオレコーダ５０に記録された複数のフレーム
又はフィールドの時系列の画像Ａ（０）、Ａ（１）、Ａ
（２）、……Ａ（ｎ）、……、を順番に読み出して処理
を行うものとする。
【００４５】まず、最初のフレームの画像Ａ（０）を読
出し（ステップＳ２１）、画像Ａ（０）から血管を含む
領域の画像Ｂ（０）を切り出す（ステップＳ２２）。画
像Ｂ（０）を基準画像形成手段７８のメモリ領域に格納
して（ステップＳ２３）、上記動作を所定フレーム数Ｎ
だけくり返したかどうかを判断し（ステップＳ２４）、
未完了であれば、次のフレームについての画像Ａ（１）
について（ステップＳ２４ａ）、前述と同様に読み出し
と切り出し動作を行い（ステップＳ２１、Ｓ２２）、基
準画像形成手段７８のメモリ領域にすでに格納されてい
る画像Ｂ（０）をＢ（０）＋Ｂ（１）に置換する（ステ
ップＳ２３）。
出し（ステップＳ２１）、画像Ａ（０）から血管を含む
領域の画像Ｂ（０）を切り出す（ステップＳ２２）。画
像Ｂ（０）を基準画像形成手段７８のメモリ領域に格納
して（ステップＳ２３）、上記動作を所定フレーム数Ｎ
だけくり返したかどうかを判断し（ステップＳ２４）、
未完了であれば、次のフレームについての画像Ａ（１）
について（ステップＳ２４ａ）、前述と同様に読み出し
と切り出し動作を行い（ステップＳ２１、Ｓ２２）、基
準画像形成手段７８のメモリ領域にすでに格納されてい
る画像Ｂ（０）をＢ（０）＋Ｂ（１）に置換する（ステ
ップＳ２３）。
【００４６】この動作を所定フレーム数Ｎまでくり返え
して（ステップＳ２４）、Ｎフレームの画像の合計Ｂ＝
Ｂ（１）＋Ｂ（２）＋……＋Ｂ（Ｎ）を算出する。そし
て、基準画像ＭをＢ／Ｎを演算することによって求める
（ステップＳ２５）。
して（ステップＳ２４）、Ｎフレームの画像の合計Ｂ＝
Ｂ（１）＋Ｂ（２）＋……＋Ｂ（Ｎ）を算出する。そし
て、基準画像ＭをＢ／Ｎを演算することによって求める
（ステップＳ２５）。
【００４７】次に、再び最初のフレームの画像Ａ（０）
を読出し（ステップＳ２７）、画像Ａ（０）から上記と
同一領域の画像Ｂ（０）を切り出す（ステップＳ２
８）。そして、画像Ｂ（０）と基準画像Ｍの各画素デー
タの差をとり、その差を画素データとする差分画像Ｃ
（０）を形成する（ステップＳ２９）。
を読出し（ステップＳ２７）、画像Ａ（０）から上記と
同一領域の画像Ｂ（０）を切り出す（ステップＳ２
８）。そして、画像Ｂ（０）と基準画像Ｍの各画素デー
タの差をとり、その差を画素データとする差分画像Ｃ
（０）を形成する（ステップＳ２９）。
【００４８】以下、すでに説明した図３のフローチャー
トの処理を所定フレーム数の画像について行い、白血球
の移動距離ΔＬと速度Ｖを求め、単位体積当たりの白血
球数ＷＢＣを算出する。
トの処理を所定フレーム数の画像について行い、白血球
の移動距離ΔＬと速度Ｖを求め、単位体積当たりの白血
球数ＷＢＣを算出する。
【００４９】
【発明の効果】この発明によれば、生体から血液を採取
することなく、血管の血液を周期的に撮像し、２つの画
像の差の画像を形成することにより、容易に血球の認識
および計数を行うことができる。従って生体外からの撮
像であるにもかかわらず白血球の計数も可能となる。
することなく、血管の血液を周期的に撮像し、２つの画
像の差の画像を形成することにより、容易に血球の認識
および計数を行うことができる。従って生体外からの撮
像であるにもかかわらず白血球の計数も可能となる。
【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】実施例の動作の要部を示すフローチャートであ
る。
る。
【図３】実施例の動作の要部を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】実施例によって得られる画像例である。
【図５】実施例によって得られる画像例である。
【図６】実施例によって得られる画像例である。
【図７】実施例によって得られる画像例である。
【図８】実施例によって得られる画像例である。
【図９】実施例によって得られる画像例である。
【図１０】実施例によって得られる画像例である。
【図１１】実施例によって得られる画像例である。
【図１２】実施例によって得られる画像例である。
【図１３】実施例によって得られる画像例である。
【図１４】実施例によって得られる画像例である。
【図１５】実施例によって得られる画像例である。
【図１６】実施例によって得られる画像例である。
【図１７】実施例によって得られる画像例である。
【図１８】実施例によって得られる画像例である。
【図１９】実施例によって得られた画像における白血球
の存在位置を示す説明である。
の存在位置を示す説明である。
【図２０】実施例の動作の要部を示すフローチャートで
ある。
ある。
１２ 血管
２２ 光源
２４ 光ファイバ
２６ ディフューザ
３０ レンズ
３２ レンズ
３４ ダイクロイックミラー
３８ レンズ
４０ ＣＣＤ
４６ ビデオ信号処理回路
５０ ビデオレコーダ
５１ 画像処理回路
６６ 透明板
７０ 解析手段
７１ 切り出し手段
７２ 差分画像形成手段
７３ コントラスト調整手段
７４ ノイズ除去手段
７５ 二値化処理手段
７６ 画像認識手段
７７ 演算手段
７８ 基準画像形成手段
７９ 血球像検出手段
８０ モニタテレビ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 前川 泰範
神戸市中央区港島中町７丁目２番１号
東亜医用電子株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−72544（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−154647（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−22788（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−56588（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 5/145
G01N 15/00 - 15/14
G01N 33/48 - 33/49
Claims (4)
- 【請求項１】 生体の血管を含む検出領域を照明する光
照射手段と、照明された検出領域を撮像する撮像手段
と、撮像された画像を処理し、前記検出領域に含まれる
血管中の血球の数を解析する解析手段を備え、解析手段
は、撮像手段が同一の検出領域に対して順次撮像した複
数の画像の１つ以上を用いて基準画像を形成する基準画
像形成手段と、前記複数の画像の１つと前記基準画像に
ついて各画素情報の差を算出し、算出した差を画素情報
として差分画像を形成する差分画像形成手段と、差分画
像の画素情報を所定のしきい値で二値化して血球像を検
出する血球像検出手段からなり、基準画像形成手段は、
順次撮像された複数の画像の少くとも２つ以上について
各画素情報の平均値を算出し、その平均値を画素情報と
して基準画像を形成することを特徴とする非侵襲血液分
析装置。 - 【請求項２】 解析手段は、血球像検出手段から得られ
る血球像と所定の参照像とを比較し、その比較結果によ
って血球像の血球の種類を認識する画像認識手段をさら
に備えた請求項１記載の非侵襲血液分析装置。 - 【請求項３】 解析手段は、撮像手段が同一検出領域を
所定周期で撮像するとき、形成される複数の差分画像に
ついて、血球像検出手段によって検出される血球像の数
を計数し、血球像の移動距離を算出し、血球像移動距離
と撮像周期から血球移動速度を算出し、計数された血球
像数と算出された移動速度から単位体積当りの血球数を
演算する演算手段をさらに備えることを特徴とする請求
項１記載の非侵襲血液分析装置。 - 【請求項４】 解析手段は、検出された血球像と所定の
参照像とを比較し、その比較結果によって血球像を白血
球像として認識する画像認識手段をさらに備える請求項
１記載の非侵襲血液分析装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12818094A JP3364323B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 非侵襲血液分析装置 |
| TW083105118A TW260605B (en) | 1994-05-17 | 1994-06-06 | Non-invasive type blood analyzing device |
| KR1019950011808A KR100343796B1 (ko) | 1994-05-17 | 1995-05-13 | 비침습혈액분석장치 |
| CA002149392A CA2149392A1 (en) | 1994-05-17 | 1995-05-15 | Non-invasive blood analyzer |
| EP95401128A EP0683386B1 (en) | 1994-05-17 | 1995-05-16 | Non-invasive blood analyzer |
| US08/442,654 US5934278A (en) | 1994-05-17 | 1995-05-16 | Non-invasive blood analyzer |
| DE69529245T DE69529245T2 (de) | 1994-05-17 | 1995-05-16 | Nicht-invasiver Blutanalysator |
| CN95106039A CN1110287C (zh) | 1994-05-17 | 1995-05-17 | 不损伤身体的血液分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12818094A JP3364323B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 非侵襲血液分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07308311A JPH07308311A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3364323B2 true JP3364323B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=14978411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12818094A Expired - Fee Related JP3364323B2 (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 非侵襲血液分析装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5934278A (ja) |
| EP (1) | EP0683386B1 (ja) |
| JP (1) | JP3364323B2 (ja) |
| KR (1) | KR100343796B1 (ja) |
| CN (1) | CN1110287C (ja) |
| CA (1) | CA2149392A1 (ja) |
| DE (1) | DE69529245T2 (ja) |
| TW (1) | TW260605B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005009237A1 (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-03 | Hitachi, Ltd. | 眠気検出装置および個人認証装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5983120A (en) * | 1995-10-23 | 1999-11-09 | Cytometrics, Inc. | Method and apparatus for reflected imaging analysis |
| RU2177721C2 (ru) * | 1995-12-27 | 2002-01-10 | Сисмекс Корпорэйшн | Атравматичный анализатор крови |
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| JP5223069B2 (ja) * | 2007-04-25 | 2013-06-26 | 独立行政法人理化学研究所 | 標本の分析方法およびそれを利用した針状領域の分析装置 |
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