专利名称：血球轨迹显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示血球的流动轨迹的血球轨迹显示装置。
背景技术：
近年来，随着对健康的重视度的提高，作为健康的标志，血液的流动性被注意。作为检查该血液的流动性的方法，已知一种使血液通过具有多个微小流路的微通道阵列，从而计测通过所需要的时间的方法(例如，参照专利文献I)。然而，在流动性低的血液中，容易发生血球滞留而结合成块状的凝聚(参照图13)。由于该凝聚的产生给血液的流动性带来很大的影响，所以通过检测凝聚的产生，并明确血球达到凝聚为止的轨迹，从而能够判定血液的流动状态的健全性。因此，人们正期待一种能够显示血球达到凝聚为止的轨迹的技术。
专利文献I :日本特开2006-145345号公报。
发明内容
本发明的课题在于提供一种能够显示血球达到凝聚为止的轨迹的血球轨迹显示
>J-U装直。为了解决上述课题，技术方案I所述的发明为一种血球轨迹显示装置，其特征在于，在该血球轨迹显示装置中具备拍摄单元，其连续拍摄血液的流动；解析单元，其通过解析由上述拍摄单元取得的多个帧的血流图像，来检测血液中的血球的凝聚，并且，在检测出血球的凝聚的情况下，检测在被检测出凝聚的帧之前的帧的血流图像中的该血球的位置，求出到凝聚处为止的该血球的轨迹；和显示单元，其显示上述解析单元求出的血球的轨迹。技术方案2所述的发明根据技术方案I所述的血球轨迹显示装置，其特征在于，具有存储单元，该存储单元在上述解析单元检测出血球的凝聚的情况下，存储检测出凝聚的帧的、前后的规定帧数的血流图像。技术方案3所述的发明根据技术方案I或者2所述的血球轨迹显示装置，其特征在于，上述显示单元显示被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的该血球的形状。技术方案4所述的发明根据技术方案I 3的任意一项所述的血球轨迹显示装置，其特征在于，在检测出血球的凝聚的情况下，上述解析单元通过计算被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的该血球的面积，计算沿着到凝聚处为止的血球的轨迹的、该血球的面积变化。技术方案5所述的发明根据技术方案I 4的任意一项所述的血球轨迹显示装置，其特征在于，在检测出血球的凝聚的情况下，所述解析单元计算被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的帧间的该血球的移动速度以及移动角度的至少一方。
技术方案6所述的发明根据技术方案5所述的血球轨迹显示装置，其特征在于，在计算出的血球的移动速度以及移动角度的至少一方超过规定的范围的情况下，上述解析单元判定为该血球异常，在由上述解析单元判定为血球异常的情况下，上述显示单元将该血球的轨迹与未被判定为异常的血球的轨迹相比强调显示。根据技术方案I所述的发明，通过解析多帧的血流图像，来检测血液中的血球的凝聚，并且，在检测出血球的凝聚的情况下，通过检测在被检测出凝聚的帧之前的帧的血流图像中的该血球的位置，求出到凝聚处为止的该血球的轨迹。并且，显示该血球的轨迹。由此，能够显示达到凝聚的血球的轨迹，基于该轨迹能够从视觉上容易地判定血液的流动状态的健全性。根据技术方案2所述的发明，在检测出血球的凝聚的情况下，存储被检测出凝聚的帧的前后的规定帧数的血流图像，换句话说，存储与凝聚的产生比较密切相关的血流图像，从而可以不需要存储除此以外的血流图像。由此，不需要容量大的存储单元，能够实现装置的低成本化。
根据技术方案3所述的发明，由于显示被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的该血球的形状，所以显示了沿着到凝聚处为止的血球的轨迹的该血球的形状变化。由此，能够视觉识别达到凝聚的血球的形状变化，进而能够视觉识别该血球的变形容易度，据此能够容易地判定血液的流动状态的健全性。根据技术方案4所述的发明，由于计算沿着到凝聚处为止的血球的轨迹的该血球的面积变化，所以能够定量地表示达到凝聚的血球的变形容易度。由此，能够通过例如将该血球的面积变化与健全的血液中的血球的面积变化进行比较等，来判定血液的流动状态的健全性。根据技术方案5所述的发明，由于计算被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的帧间的该血球的移动速度以及移动角度的至少一方，所以能够定量地表示达到凝聚的血球的动向。由此，能够通过例如将该血球的移动速度以及移动角度的至少一方与健全的血液中的血球的值进行比较等，来判定血液的流动状态的健全性。根据技术方案6所述的发明，在血球的移动速度以及移动角度的至少一方超过规定的范围的情况下，判定为该血球异常，在判定为血球异常的情况下，该血球的轨迹与未被判定为异常的血球的轨迹相比，被强调显示，因此能够视觉识别血球的动向异常。由此，能够容易地判定血液的流动状态的健全性。
图I是表示血球轨迹显示装置的整体构成的框图。图2的(a)为微片的俯视图；(b)为微片的侧面图。图3是微片的局部放大图。图4的(a)、(b)是用于说明微片的门(gate)的图。图5是由血球轨迹显示装置进行的血球的轨迹显示的流程图。图6是表示将门以及其前后的区域分割成格状后的图像例的图。图I的(a)、(b)、(C)是二维速度映射的图像例。图8是用于说明一边追溯帧，一边进行的图案匹配的图。
图9是将血球达到凝聚为止的轨迹以箭头显示的图像例的图。图10是将血球达到凝聚为止的轨迹以该血球自身的图像显示的图像例的图。
图11是表示与血球的轨迹分别显示的血球的形状的图像例的图。图12是表示显示了被判定为动向异常的血球的轨迹的图像例。图13是表示产生凝聚的血流图像例的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图I是表示本发明的血球轨迹显示装置I的整体构成的框图。如该图所示那样，血球轨迹显示装置I使血液从供给槽10通过微片2向排出槽11导出，根据在该过程中取得的信息来检测血液中的血球的凝聚，并显示到凝聚处为止的该血球的轨迹。其中，在本实施方式中，“凝聚”是指血球滞留而结合成集块状的情况。具体而言，血球轨迹显示装置I具备微片2 ;拍摄微片2内的血液流动的TV摄像机3 ;解析由TV摄像机3取得的血流图像来进行凝聚的检测等的个人计算机(PC) 7 ;显示血流图像等的显示器8 ;控制微片2内的血液的差压控制部9。此外，血球轨迹显示装置I还具备经由混合器12与血液流路连结的多个溶液瓶13等，以便使生理食盐水、生理活性物质等液体与血液混合后导向微片2。并且，通过差压控制部9调整微片2前后的差压，以使得在微片2内流过所希望量的与生理食盐水、生理活性物质等液体混合后的血液(以下，仅称为“血液”)。另外，除了差压控制部9、混合器12以外、供给槽10的阀IOa也被序列控制部17统一控制。图2 Ca)为微片2的俯视图，图2 (b)为微片2的侧面图。如该图所示，微片2是由矩形状的玻璃平板20以及基板21重叠而成的。玻璃平板20形成为平板状,并覆盖基板21的内侧面(在图2 (b)中为上侧的面)。基板21在其两端部具有凹陷部210、211，并在这些凹陷部210、211之间具有多个槽部212等。其中，在凹陷部210的底面具有与供给槽10连通而形成血液的流入口 27的贯通口 210a，在凹陷部210与玻璃平板20之间形成存积血液的上游侧存积部22。同样，在凹陷部211的底面具有与排出槽11连通而形成血液的流出口 28的贯通口 211a，在凹陷部211与玻璃平板20之间形成存积血液的下游侧存积部23。另外，多个槽部212等以与连结凹陷部210与凹陷部211的方向(图中的X方向)平行延伸的方式被配设，成为被向X方向延伸的凸(terrace)部213在与X方向正交的方向(图中的Y方向)上分隔的状态。这些多个槽部212等相互不同地与凹陷部210、或者凹陷部211连通，由此，在多个槽部212等与玻璃平板20之间形成使血液从上游侧存积部22流入的上游侧血液回路24 ;和使血液流入下游侧存积部23的下游侧血液回路25。图3是微片2的局部放大图，图4的(a)、(b)是用于说明后述的门26的图。另外，图4的(a)、(b)都是如下的构成，即上侧的图为凸部213的俯视图，下侧的图为凸部213的侧剖视图。如这些的图所示，在凸部213的上端部，多个六边形状的堤部214被排列在X方向上，其顶面与玻璃平板20抵接。
这些多个堤部214等相互间形成峡间部215。在峡间部215与玻璃平板20的下表面之间形成了作为使血液向与Y方向平行的方向(图中的Z方向)流动的微小流路的门26。其中，虽然没有特别的限定，但使门26的剖面形状对应于红血球的形状(中央凹陷的圆盘形状，剖面为扁平的椭圆形状)而形成扁平的长方形，该门26的剖面尺寸小于红血球的尺寸。由此，能够观察到红血球一边使自身的形状变形一边通过毛细血管等细血管的状态，另夕卜,还能够模拟性地再现血管中的血液的清澈度。在具备以上的构成 的微片2中，从供给槽10导入的血液在上游侧存积部22被存积，在从上游侧血液回路24通过门26、下游侧血液回路25后，存积于下游侧存积部23，并被向排出槽11排出。在该过程中流过门26的血液中的血球、例如红血球在该门26内变形后通过。此外，在微片2的上游以及下游设置有压力传感器El以及压力传感器E2(参照图I )，该压力传感器El以及压力传感器E2计测在微片2的入口以及出口附近的血液的压力。这些压力传感器El以及压力传感器E2向差压控制部9输出计测出的片上游压力Pl以及片下游压力P2。如图I所示，TV摄像机3与微片2的玻璃平板20对置而设置，其透过玻璃平板20拍摄通过门26的血液的流动。该TV摄像机3例如为数字CXD摄像机、是可连续拍摄血液的流动的高速摄像机、或者可拍摄动画的摄像机。利用TV摄像机3拍摄的血流图像被输出到个人计算机7，并且，被显示于显示器8。个人计算机7具备运算处理部70和存储部71。其中，运算处理部70通过解析由TV摄像机3取得的血流图像，检测血液中的血球的凝聚，并且求出到凝聚处为止的该血球的轨迹。除此之外，运算处理部70还进行后述的各种值的运算。另一方面，在运算处理部70检测出血球的凝聚的情况下，存储部71存储被检测出凝聚的帧的前后规定帧数的血流图像。显示器8除了显示运算处理部70求出的血球的轨迹以外，还显示沿该血球的轨迹的该血球的形状变化。除此以外，显示器8还能够显示TV摄像机3输出的血流图像、个人计算机7计算出的计算结果等。差压控制部9按照从序列控制部17发出的控制指令对微片2前后的差压进行控制。具体而言，差压控制部9分别控制微片2上游的加压泵15与微片2下游的减压泵16，以使得片上游压力Pl以及片下游压力P2分别成为规定的压力。其中，该差压控制部9、序列控制部17还可以与个人计算机7构成为一体。接着，对血球轨迹显示装置I显示血球的轨迹时的动作进行说明。图5是血球轨迹显示装置I显示血球的轨迹的流程图。如该图所示那样，首先，使计测对象的血液流向微片2 (步骤SI)。具体而言，向供给槽10注入计测对象的血液，并且，根据必要向溶液瓶13加入生理食盐水等。由此，利用差压控制部9向微片2施加规定的差压，从而使血液流向微片2。接下来，利用TV摄像机3连续拍摄通过门26的血液的流动(步骤S2)。此时，TV摄像机3的拍摄范围只要是包括多个门26中的任意一个、和其前后的凸部213的区域的范围即可。并且，进行拍摄，直到全部的血液流过微片2为止。接下来，根据所拍摄的多个帧的血流图像检测血球的凝聚(步骤S3)。该步骤是通过由个人计算机7的运算处理部70按照拍摄的时间顺序，按每一个帧解析在步骤S2中所拍摄到的多个帧的血流图像而执行的。关于该凝聚的检测，可以使用例如日本特开2006-223761号公报等所述的、以往的公知的方法。更具体而言，将血流图像中的门26及其前后的区域分割成图6所示的格状(格子状)，按每一个分割后的格来计算血球的速度向量。将计算出的速度向量与血流图像重叠而描绘出的二维速度映射的图像例表示在图7 (a) (c)中。并且，可以将该二维速度映射中的、未计算出速度向量的格的区域(图7 (a) (c)中未描绘有速度向量的箭头的区域)，检测为血球滞留的区域、换句话说为产生了血球的凝聚的区域。其中，对于血流图像上的格形成优选使格的宽度与门26的宽度一致，以使得在门26内至少形成一个格。接下来，如图5所示那样，运算处理部70判定是否对全部帧的血流图像完成了凝聚的检测(步骤S4)，如果存在未被进行检测的帧，(步骤S4 ;否)，则移至上述的步骤S3，对该帧的血流图像进行凝聚的检测。另外，在对全部帧的血流图像完成了凝聚的检测的情况下，(步骤S4 ;是)，运算处 理部70判定在上述的步骤S3中是否在任意的帧中检测出凝聚(步骤S5)。并且，当在步骤S3中在任意帧中也未检测到凝聚的情况下(步骤S5 ;否)，血球轨迹显示装置I结束显示血球的轨迹的动作。另一方面，当在步骤S3中在任意的帧中检测到凝聚的情况下，(步骤S5 ;是)，运算处理部70使检测出凝聚的帧的前后的规定帧数的血流图像存储在存储部71中(步骤S6)。在本实施方式中，存储检测出凝聚的帧的前后各50帧的血流图像。此时，在不同帧中在相同的格中检测出凝聚的情况下，将其中最早拍摄的帧作为检测出凝聚的巾贞。其中，“帧的前后”是指，拍摄时间的顺序上的帧的前后，以下的说明中的“之前的帧”也为相同的意思。接下来，运算处理部70求出到凝聚产生的凝聚处为止的血球的轨迹(步骤S7)。这里“凝聚处”是指，在TV摄像机3的拍摄范围内血球凝聚的位置。在该步骤，运算处理部70首先处理在步骤S3中检测出凝聚的帧的血流图像，从血球滞留的区域(以下，称为滞留区域)中识别每一个血球。具体而言，例如，通过对与血流图像垂直以及水平的两方向加Sobel滤波器，能够强调各个血球的边缘来进行识别。另外，在血球种类不同的情况下，还可以利用色相、大小来识别。例如，能够将红血球识别为位于红色的色相范围的图像部分。对于白血球而言，可以利用亮度来识别，还可以利用比其他血球种类大的特点，将白血球识别为每单位面积的边缘数少的图像部分。另外，除了这些识别方法以外，还可以使用例如日本特开平10-48120号公报、日本特开平10-90163号公报以及日本特开平10-274652号公报等所述的公知的方法来识别血球种类。接着，运算处理部70从存储部71读出检测出凝聚的帧的前50帧的血流图像，对该血流图像同样地进行各个血球的识别。并且，从检测出凝聚的帧开始按逆时间顺序追溯帧，并检测在检测出凝聚的帧中形成滞留区域的血球在这些各帧的血流图像中的位置。更具体而言，将检测出凝聚的帧以时间顺序设为第n个帧(n帧)，若假设在该n帧中，3个血球RpR2A3形成了滞留区域，则如图8所示，从n帧开始追溯为n-1帧、n-2帧、…，并且进行图案匹配，从而检测出各帧中的血球&、1 2、1 3的位置。该图案匹配是针对各个血球识别完成的50帧进行的。另外，还可以将图案匹配与血球识别一起进行。
通过连结这样检测出的50个帧的血球的位置，求出凝聚处为止的该血球的轨迹。接下来，利用显示器8显示在步骤S7中求出的血球的轨迹(步骤S8)。此时，可以将所显示的血球的轨迹如图9所示那样，以箭头表示在血球流路的图像上，还可以如图10所示那样，不使用箭头而以多个该血球自身的图像表示。在后者的情况下，通过显示被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的该血球的形状，能够示出沿着到凝聚处为止的血球的轨迹的该血球的形状变化。不过，也可以如图11所示那样，仅将血球的图像与血球的轨迹分开显示。另外，虽然省略了图示，但还可以将箭头与血球的图像同时显示在流路的图像上，还可以将血球动画显示。此时，优选与血球轨迹的显示一起进行与凝聚相关的各量的计算。作为与该凝聚相关的各量，举出了达到凝聚的血球的面积变化(体积变化)、移动速度、移动角度。其中，在血球的面积变化的计算中，利用运算处理部70，计算被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的该血球的面积。并且，求出针对所计算出的面积的帧沿时间顺序的变化量，由此计算沿着到凝聚处为止的血球的轨迹的该血球的面积变化。另外，关于血球的移动速度、移动角度的计算，也是利用运算处理部70，通过解析被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像而进行的。更具体而言，移动速度能够根据这些帧间的血球的移动距离与快门速度而算出，移动角度可以作为血球的移动方向与某基准方向(例如为血球的流动方向、即Z方向)所成角度而计算出。这里，能够基于计算出的血球的移动速度、移动速度来判定该血球的动向是否异常。具体而言，在利用运算处理部70计算出的血球的移动速度以及移动角度的至少一方超过规定的范围的情况下，判定为该血球异常。作为该规定的范围，例如，设为不凝聚的血球的平均速度±30%、移动角度针对Z方向±20deg以上的情况等即可。并且，在被判定为血球异常的情况下，如图12所示，该血球的轨迹(箭头)与未被判定为异常的血球的轨迹(例如图9所示的箭头)相比，被强调显示于显示器8。这里，在图12中示出了到凝聚为止的移动速度比规定的范围快的血球Ra、到凝聚为止的移动速度比规定的范围慢的血球Rb、到凝聚为止的移动角度比规定的范围大的血球Rc、Rd。其中，作为强调显示血球的轨迹的方式，除了如图12所示那样地使箭头加粗以外，还可以改变箭头的颜色，使箭头闪烁等。作为血球的轨迹，在不使用箭头而是使用血球的图像的情况下也能够同样地强调显示。根据以上的血球轨迹显示装置1，通过解析多帧的血流图像，检测出血液中的血球的凝聚，并且，在检测出血球的凝聚的情况下，通过检测在被检测出凝聚的帧之前的帧的血流图像中的该血球的位置，求出到凝聚处为止的该血球的轨迹。并且，显示该血球的轨迹。由此，能够显示达到凝聚的血球的轨迹，并且基于该轨迹能够在视觉上容易地判定血液的流动状态的健全性。另外，在检测出血球的凝聚的情况下，由于存储了被检测出凝聚的帧的前后的规定帧数的血流图像、换句话说、存储了与凝聚的产生比较密切相关的血流图像，而不存储除此之外的血流图像。由此，存储部71不需要大的容量，能够实现装置的低成本化。另外，由于显示了检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的该血球的形状，所以显示了沿着到凝聚处为止的血球的轨迹的、该血球的形状变化。因此，能够在视觉上识别达到凝聚的血球的形状变化，进而能够在视觉上识别该血球的变形的容易、度，并能够据此容易地判定血液的流动状态的健全性。另外，由于计算出沿着到凝聚处为止的血球的轨迹的该血球的面积变化，所以达到凝聚的血球的变形容易度被定量表示。由此，例如通过将该血球的面积变化与健全的血液中的血球的面积变化进行比较等，能够判定血液的流动状态的健全性。 另外，通过计算被检测出血球的凝聚的帧以及在该帧之前的帧的血流图像中的帧间的该血球的移动速度以及移动角度的至少一方,达到凝聚的血球的动向被定量地表示。由此，例如通过将该血球的移动速度以及移动角度的至少一方与健全的血液中的血球的值进行比较等，能够判定血液的流动状态的健全性。另外，在血球的移动速度以及移动角度的至少一方超过规定的范围的情况下，该血球被判定为异常，在血球被判定为异常的情况下，该血球的轨迹与未被判定为异常的血球的轨迹相比被强调显示，因此能够视觉识别血球的动向异常。由此，能够容易地判定血液的流动状态的健全性。此外，本发明不应该被上述实施方式限定地解释，当然可以适当地进行变更、改进。例如，在上述实施方式中，作为试料举出了血液进行了说明，但并不局限于血液，只要是含有有形成分的流体试料即可。另外，求血球的轨迹时，追溯的帧数并不局限于50帧，优选能够任意地进行改变。在该帧数被变更的情况下，存储在存储部71中的规定帧数也被同样变更。另外，即使在求血球轨迹时追溯的帧、显示血球的形状时参照的帧为多个的情况下，也可以不连续。例如，在以高帧率进行了拍摄的情况等下，根据需要，可以使用间隔的帧。
图中符号说明I…血球轨迹显示装置；3…TV摄像机(拍摄单元)；7…个人计算机；8…显示器(显示单元)；70…运算处理部(解析单元)；71…存储部(存储单元)
权利要求
1.一种血球轨迹显示装置，其特征在于，具有 拍摄单兀，其连续拍摄血液的流动； 解析单元，其通过解析由上述拍摄单元取得的多个帧的血流图像，来检测血液中的血球凝聚，并且，在检测出血球凝聚的情况下，检测该血球在被检测出凝聚的帧之前的帧的血流图像中的位置，从而求出到凝聚处为止的该血球的轨迹；和 显示单元，其显示上述解析单元求出的血球的轨迹。
2.根据权利要求I所述的血球轨迹显示装置，其特征在于， 该血球轨迹显示装置具有存储单元，在上述解析单元检测出血球凝聚的情况下，该存储单元存储在被检测出凝聚的帧前后的规定帧数的血流图像。
3.根据权利要求I或者2所述的血球轨迹显示装置，其特征在于， 上述显示单元显示该血球在被检测出血球凝聚的帧以及该帧之前的帧的血流图像中的形状。
4.根据权利要求I 3中任意一项所述的血球轨迹显示装置，其特征在于， 在检测出血球凝聚的情况下，上述解析单元计算该血球在被检测出血球凝聚的帧以及该帧之前的帧的血流图像中的面积，由此计算该血球沿到凝聚处为止的血球轨迹的面积变化。
5.根据权利要求I 4的任意一项所述的血球轨迹显示装置，其特征在于， 在检测出血球凝聚的情况下，上述解析单元计算在被检测出血球凝聚的帧以及该帧之前的帧的血流图像中该血球在帧之间的移动速度以及移动角度的至少一方。
6.根据权利要求5所述的血球轨迹显示装置，其特征在于， 在计算出的血球的移动速度以及移动角度的至少一方超过了规定范围的情况下，上述解析单元判定为该血球异常， 在由上述解析单元判定为血球异常的情况下，与未被判定为异常的血球的轨迹相比，上述显示单元对该被判定为异常的血球的轨迹进行强调显示。
全文摘要
本发明涉及血球轨迹显示装置。用于显示达到凝聚的血球的轨迹的血球轨迹显示装置(1)具有连续拍摄血液的流动的TV摄像机(3)；解析由TV摄像机(3)取得的血流图像的运算处理部(70)、显示器(8)。运算处理部(70)解析多帧的血流图像，来检测血液中的血球的凝聚，并且，在检测出血球的凝聚的情况下，检测在被检测出凝聚的帧之前的帧的血流图像中的该血球的位置，求出到凝聚处为止的该血球的轨迹。显示器(8)显示运算处理部(70)求出的血球的轨迹。
文档编号G01N33/49GK102639985SQ20108005359
公开日2012年8月15日 申请日期2010年10月27日 优先权日2009年11月26日
发明者村山贵纪 申请人:柯尼卡美能达先进多层薄膜株式会社