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図面 (9)

課題

全血試料から血漿を分離せずに血漿中の総タンパク質を測定する。

解決手段

全血又は他の多相液体及びコロイド懸濁液中の総タンパク質を定量化する光学ステム及び方法は、細胞分離又は遠心分離等の予備ステップなしで屈折率測定を使用する。屈折計フローセル統合されて、特定のフロー状況下で存在する試料の実質的無細胞境界層に基づいて、流れている試料の屈折率を測定できるようにする。フローセルの寸法は、全血のフロー中に無細胞層を生成するように選択され、無細胞層は、屈折計光源からの光の散乱を低減するのに十分に厚い。数値法を使用して、散乱アーチファクト補償する。数値補償法は、屈折率測定により生成される、流れている試料の角スペクトル像の微分曲線におけるピークの傾き及び幅に基づく。

概要

背景

背景
[0002] 様々な臨床設定において、全血試料から血漿の特定の化学特性を測定することが重要である。例えば、血漿中の分析物細胞外ヘモグロビンビリルビン、及び脂質粒子を測定することが一般的に重要である。これらの設定は、例えば、医師オフィス日常的に訪れる患者から救急処置室、又は入院患者モニタリングまで及ぶ。多くの技法及び装置が一般に、臨床設定において体液の化学特性を測定するのに使用される。体液試料中の分析物の測定は、例えば、分光法及び屈折率測定等の多くの方法によって達成し得る。

[0003] 血液を分析する幾つかの技法は、複雑であり、測定に向けて流体試料を準備する遠心分離等の多くのステップを含み得る。例えば、血液試料の血漿部分中の分析物含有量を測定する技法は、全血を遠心分離して、血漿部分から血液細胞を分離する等の予備ステップを含み得る。これらの予備ステップは、体液中の分析物含有量を測定する従来の既知の技法に時間、複雑性、及びコストを追加する。

[0004]流体試料の総タンパク質含有量を測定する従来の技法は一般に、試薬の添加後に光吸収を測定することを含む。これとは対照的に、総タンパク質含有量は、流体屈折率定量化することにより、試薬なしでも測定することができる。物質タンパク質含有量は、屈折率とタンパク質含有量との間には周知の直接的な関係があるため、屈折率に基づいて特定することができる。

[0005]屈折率測定は一般に、血漿試料の屈折率を測定することにより、血漿の総タンパク質含有量を特定するのに実行される。屈折率測定を使用して、血液中の総タンパク質含有量を測定する従来の技法は、血液から細胞を分離する遠心分離等の予備ステップを含む。次に、屈折率測定を無細胞血漿の試料に対して実行する。従来、血液細胞の存在が、屈折率測定を妨げ得る大きな光散乱を導入する恐れがあるため、屈折率測定を使用して血液中の総タンパク質を測定するには、純粋な血漿が必要であると仮定されてきた。補償又は細胞除去した血漿への光学評価なしでは、全血中の細胞による光の散乱は、屈折率測定の精度を大きく下げる。

概要

全血試料から血漿を分離せずに血漿中の総タンパク質を測定する。全血又は他の多相液体及びコロイド懸濁液中の総タンパク質を定量化する光学ステム及び方法は、細胞分離又は遠心分離等の予備ステップなしで屈折率測定を使用する。屈折計フローセル統合されて、特定のフロー状況下で存在する試料の実質的無細胞境界層に基づいて、流れている試料の屈折率を測定できるようにする。フローセルの寸法は、全血のフロー中に無細胞層を生成するように選択され、無細胞層は、屈折計光源からの光の散乱を低減するのに十分に厚い。数値法を使用して、散乱アーチファクトを補償する。数値補償法は、屈折率測定により生成される、流れている試料の角スペクトル像の微分曲線におけるピークの傾き及び幅に基づく。

目的

光検出器は、プリズムを通してチャネル境界における光学界面に向けられ、光学界面によって屈折した光源からの光を受け取ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

全血中の総タンパク質を測定する方法であって、全血試料の実質的無細胞層に対して屈折率測定を実行することと、屈折率に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を特定することと、を含み、前記屈折率測定を実行することは、屈折計を前記全血試料に向けること及び前記全血試料の屈折率を特定することを含み、前記屈折率を特定することは、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、前記試料角スペクトル像を生成することと、前記表面上の境界位置を特定することと、を含む、方法。

請求項2

前記試料中の濁度補償する補正ファクタを計算することと、前記補正ファクタに基づいて前記境界位置を特定することと、を含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、微分ピークを生成することと、前記微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の前記境界位置を識別することと、を含む、請求項1に記載の方法。

請求項4

前記微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することにより、前記微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置を識別することを含む、請求項3に記載の方法。

請求項5

前記微分ピークの特性に基づいて補正ファクタを計算することと、前記補正ファクタを前記識別された境界位置に適用して、補正済み境界位置を生成することと、前記補正済み境界位置に基づいて前記屈折率を特定することと、を更に含む、請求項3に記載の方法。

請求項6

前記微分ピークの前記特性は、前記微分ピークの幅を含む、請求項5に記載の方法。

請求項7

前記微分ピークの前記特性は、前記微分ピークのスキュー及び前記微分ピークの度からなる群にある、請求項5に記載の方法。

請求項8

前記屈折計を血漿試料に向けることと、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの前記血漿試料からの屈折光の強度を検知して、前記血漿試料の角スペクトル像を生成することと、前記血漿試料の前記角スペクトルにおける前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、前記血漿の参照微分ピークを生成することと、前記参照微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の参照境界位置を識別することと、を含む、請求項5に記載の方法。

請求項9

前記補正ファクタを計算することであって、前記微分ピークの最大半分高さにおける前記微分ピークのピクセル単位の第1の全幅を特定することと、前記参照微分ピークの最大半分高さにおける参照微分ピークのピクセル単位の第2の全幅を特定することと、前記第1の全幅から前記第2の全幅を減算して、幅差を生成することと、により、前記補正ファクタを計算することを含む、請求項5に記載の方法。

請求項10

前記幅差を較正係数乗算することであって、前記較正係数は前記屈折計の1つ又は複数の特性に基づく、乗算することを含む、請求項9に記載の方法。

請求項11

前記屈折計の前記特性は、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプからなる群にある、請求項10に記載の方法。

請求項12

チャネル内の流れている全血試料に対して前記屈折率測定を実行することを含み、前記屈折率測定は、前記屈折計を前記チャネルの境界壁に隣接した前記全血試料の前記実質的無細胞層に向けることと、前記実質的無細胞層の前記屈折率を特定することとを含む、請求項1に記載の方法。

請求項13

前記チャネルは、約250um深さ及び約5mm幅であり、前記全血試料は、約30uL/sのレートで前記チャネルを流れる、請求項12に記載の方法。

請求項14

第1の物質の実質的無細胞層の屈折率測定を補正する方法であって、前記第1の物質は、前記屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を有し、前記方法は、屈折率測定によって第2の物質の実質的無細胞層の第2の角スペクトル像を生成することであって、前記第2の物質は、前記屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を有しない、生成することと、屈折率測定によって前記第1の物質の第1の角スペクトル像を生成することと、前記第1の角スペクトル像の第1の微分ピークを計算することと、前記第2の角スペクトル像の第2の微分ピークを計算することと、前記第1の微分ピークの第1の幅と前記第2の微分ピークの第2の幅との差を計算することと、前記差に基づいて補正ファクタを計算することと、前記第1の角スペクトル像における前記第1の微分ピークの位置に前記補正ファクタを加算/前記第1の微分ピークの位置から前記補正ファクタを減算して、補正済みピーク位置を生成することと、前記補正済みピーク位置に基づいて前記屈折率測定を特定することと、を含む、方法。

請求項15

前記屈折率を特定することは、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、前記第1の角スペクトル像を生成することと、前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、前記第1の微分ピークを生成することと、前記第1の微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の境界位置を識別することと、を含む、請求項14に記載の方法。

請求項16

前記第1の微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することにより、前記第1の微分ピークの前記位置を識別することを含む、請求項14に記載の方法。

請求項17

前記補正ファクタを計算することであって、前記第1の微分ピークの最大半分高さにおける前記第1の微分ピークのピクセル単位の第1の全幅を特定することと、前記第2の微分ピークの最大半分高さにおける前記第2の微分ピークのピクセル単位の第2の全幅を特定することと、前記第1の全幅から前記第2の全幅を減算して、幅差を生成することと、により、前記補正ファクタを計算することを含む、請求項14に記載の方法。

請求項18

前記幅差を較正係数で乗算することであって、前記較正係数は前記屈折計の1つ又は複数の特性に基づく、乗算することを含む、請求項14に記載の方法。

請求項19

前記屈折計の前記特性は、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプからなる群にある、請求項18に記載の方法。

請求項20

前記第1の物質は血液であり、前記第2の物質は血漿である、請求項14に記載の方法。

請求項21

前記屈折画像測定に基づいて全血中の総タンパク質を測定することを含む、請求項14に記載の方法。

請求項22

前記第1の物質は、チャネルを流れる全血を含み、前記方法は、屈折率測定を前記第1の物質に対して実行することであって、前記屈折率測定は、屈折計を前記チャネルの境界壁に隣接する全血試料の実質的無細胞層に向けること及び前記実質的無細胞層の屈折率を特定することを含む、実行することと、前記屈折率に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を特定することと、を含む、請求項14に記載の方法。

請求項23

第1の物質の実質的無細胞層の補正済み屈折率を測定する装置であって、前記第1の物質は、前記屈折率測定中、光を散乱させる組成を有し、前記装置は、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、第1の角スペクトル像を生成するように構成される1つ又は複数の光センサと、前記光センサに結合され、前記第1の角スペクトル像を記憶するメモリと、前記メモリに結合されるプロセッサ回路と、を含み、前記プロセッサ回路は、前記複数のピクセル位置のそれぞれの前記強度の空間微分を計算して、第1の微分ピークを生成することと、前記第1の微分ピークの中心に対応する前記ピクセル位置として、前記表面上の境界位置を計算することと、前記第1の角スペクトル像の第1の微分ピークを計算することと、前記第1の微分ピークの第1の幅と参照微分ピークの第2の幅との差を計算することと、前記差に基づいて補正ファクタを計算することと、前記第1の角スペクトル像における前記第1の微分ピークの位置に前記補正ファクタを加算/前記第1の微分ピークの位置から前記補正ファクタを減算して、補正済みピーク位置を生成することと、前記補正済みピーク位置に基づいて前記屈折率測定を特定することと、を行うように構成される、装置。

請求項24

前記プロセッサ回路は、前記屈折率測定に基づいて前記全血試料の総タンパク質含有量を計算するように構成される、請求項23に記載の装置。

請求項25

チャネルであって、流れている全血試料を受け取るように構成され、前記流れている全血試料の前記実質的無細胞層を前記チャネルの境界壁に隣接して形成できるような寸法であるチャネルと、前記実質的無細胞層に向けられる光源であって、前記光センサは、前記光源からの光を、前記実質的無細胞層から反射され屈折した後に受け取る、光源と、を更に含む、請求項23に記載の装置。

請求項26

前記チャネルは、約250um深さ及び約5mm幅である、請求項25に記載の装置。

技術分野

0001

技術分野
[0001] 本開示の態様は、臨床分析機の分野に関し、より詳細には、全血試料から血漿を分離せずに血漿中の総タンパク質を測定する方法及び装置に関する。

背景技術

0002

背景
[0002] 様々な臨床設定において、全血試料から血漿の特定の化学特性を測定することが重要である。例えば、血漿中の分析物細胞外ヘモグロビンビリルビン、及び脂質粒子を測定することが一般的に重要である。これらの設定は、例えば、医師オフィス日常的に訪れる患者から救急処置室、又は入院患者モニタリングまで及ぶ。多くの技法及び装置が一般に、臨床設定において体液の化学特性を測定するのに使用される。体液試料中の分析物の測定は、例えば、分光法及び屈折率測定等の多くの方法によって達成し得る。

0003

[0003] 血液を分析する幾つかの技法は、複雑であり、測定に向けて流体試料を準備する遠心分離等の多くのステップを含み得る。例えば、血液試料の血漿部分中の分析物含有量を測定する技法は、全血を遠心分離して、血漿部分から血液細胞を分離する等の予備ステップを含み得る。これらの予備ステップは、体液中の分析物含有量を測定する従来の既知の技法に時間、複雑性、及びコストを追加する。

0004

[0004]流体試料の総タンパク質含有量を測定する従来の技法は一般に、試薬の添加後に光吸収を測定することを含む。これとは対照的に、総タンパク質含有量は、流体屈折率定量化することにより、試薬なしでも測定することができる。物質タンパク質含有量は、屈折率とタンパク質含有量との間には周知の直接的な関係があるため、屈折率に基づいて特定することができる。

0005

[0005]屈折率測定は一般に、血漿試料の屈折率を測定することにより、血漿の総タンパク質含有量を特定するのに実行される。屈折率測定を使用して、血液中の総タンパク質含有量を測定する従来の技法は、血液から細胞を分離する遠心分離等の予備ステップを含む。次に、屈折率測定を無細胞血漿の試料に対して実行する。従来、血液細胞の存在が、屈折率測定を妨げ得る大きな光散乱を導入する恐れがあるため、屈折率測定を使用して血液中の総タンパク質を測定するには、純粋な血漿が必要であると仮定されてきた。補償又は細胞除去した血漿への光学評価なしでは、全血中の細胞による光の散乱は、屈折率測定の精度を大きく下げる。

0006

概要
[0006] 本開示の態様は、細胞分離のための遠心分離等の予備ステップなしで、全血中の総タンパク質を定量化する光学方法を含む。屈折計フローセル統合されて、特定のフロー状況下で存在する全血試料の実質的無細胞境界層に基づいて血漿の屈折率を測定することができるようにする。

0007

[0007] 血液が流路を流れるとき、薄い無細胞層が流路流体の境界に隣接して形成される。この無細胞層は、細胞散乱を大きく低減し、細胞分離の予備ステップなしで、かつ試薬又は紫外線分光法の使用なしで血漿総タンパク質を測定できるようにする。

0008

[0008] 本開示の一態様によれば、フローセルの寸法は、無細胞層が散乱を低減するのに十分な厚さである無細胞層を全血のフロー中に生成するように選択される。血液細胞による散乱の影響は、フローセルのエッジ層に対して屈折率測定を実行することによって完全にはなくらない。しかしながら、本開示の別の態様によれば、任意のヘマトクリットレベルを有する血液の屈折率は、数値散乱モデルを使用して解決することができる。散乱アーチファクトを補償する数値法が開示される。数値補償法は、屈折率測定によって生成される角スペクトル像の分析に基づく。

0009

図面の簡単な説明
[0009] 上記は、様々な図全体を通して同様の参照文字が同じ部分を指す添付図面に示されるように、以下の本開示の実施形態例のより具体的な説明から明らかになる。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、本開示の例示的な実施形態を強調している。

図面の簡単な説明

0010

[0010]本開示の一態様による、全血から赤血球細胞を分離することなく、全血中の総タンパク質を測定する装置を概略的に示す図である。
[0010]本開示の一態様による、全血から赤血球細胞を分離することなく、全血中の総タンパク質を測定する装置を概略的に示す図である。
[0011]本開示の別の態様による、角スペクトル像並びに対応する強度及び微分曲線の図である。
[0012]本開示の別の態様による、異なる散乱レベルを有する分光試料の角スペクトル像の図である。
[0012]本開示の別の態様による、異なる散乱レベルを有する分光試料の角スペクトル像の対応する微分曲線の図である。
[0013]本開示の一態様による全血中の総タンパク質を測定する方法を記述するプロセスフロー図である。
[0014]本開示の一態様による屈折率測定を補正する方法を記述するプロセスフロー図である。
[0015]本開示の一態様による補正済み屈折率を測定する装置を概略的に示す図である。

実施例

0011

詳細な説明
[0016] 本開示の態様は、流れている全血試料を含むチャネルチャネル壁に隣接した血漿の実質的無細胞層に対して屈折率測定を実行する方法及び装置を含む。これにより、全血試料から血漿を分離する追加ステップを実行せずに、試料中の総タンパク質含有量を測定することができる。

0012

[0017]全血試料が、例えば、体内の血管又はチップ上の毛細管等の小さな断面直径を有するチャネルを流れるとき、試料は、実質的無細胞の血漿膜がチャネルのエッジに存在するフローストリームとして挙動する。実質的無細胞の血漿膜は、チャネルのエッジにおける1μm未満から数μmの範囲の厚さを有する非常に薄い膜である。実質的無細胞血漿膜は、血管中に存在して、例えば体内の小さな血管の詰まりを阻止し、流体抵抗を低減するのに役立つと考えられる。小さな血管は、例えば、約8μmの範囲の断面直径を有し得る。

0013

[0018] 開示される装置及び方法は、全血試料から血漿を予備的に分離するいかなる必要もなく、流れている全血試料中の実質的無細胞血漿膜を分析することによって血液試料の総タンパク質含有量を測定するのに実施し得る。

0014

[0019] 本開示の一態様により全血から赤血球細胞を分離せずに全血中の分析物を検出する装置は、血液試料を受け取るチャネルと、チャネルに隣接するプリズムとを含む。非コヒーレント光源が、界面の法線に対する臨界角に広がる入射角範囲でプリズムを通して向けられる。全血がチャネルを流れるとき、実質的無細胞血漿層が、チャネルの薄い境界領域を占める。光検出器は、プリズムを通してチャネルの境界における光学界面に向けられ、光学界面によって屈折した光源からの光を受け取ることを目的とする。

0015

[0020] 本明細書に開示される屈折率測定技法は、全内反射された光と、試料内に伝播する光との角度境界の位置を特定することを含む。境界の位置は、測定される屈折率に比例する。血液細胞又は測定中の試料中の他の物質により屈折した光の散乱は、境界のぼやけを生じさせ得、ひいては屈折率の測定を不正確にする恐れがある。

0016

[0021]屈折率測定中の屈折光の散乱はまた、境界の位置をシフトさせ、測定中の物質の真の屈折率よりも小さな屈折率を示す。

0017

[0022] 本開示の態様は、屈折率測定中、全血試料を流して、測定中の試料中に実質的無細胞層を生成することにより、散乱のぼやけの影響を低減する方法を含む。

0018

[0023] 本開示の別の態様は、屈折によって照明されるエリアと、屈折によって照明されないエリアとの間の境界におけるぼやけエリアの幅に基づいて、シフトへの散乱の影響を補償する方法を含む。

0019

[0024] 特定の屈折計は、像内の光強度分布は、測定中であり、屈折角を生じさせている物質の屈折率に基づくため、全内反射境界を撮像することによって出力を提供する。像は角スペクトルと呼ばれることがある。

0020

[0025]図1Aは、LED102等の光源からプリズム104と試料106との界面に非コヒーレント光を向けるアッベ屈折計100の光学概略を示す。光は、試料106の臨界角105に広がる角度範囲から向けられる。臨界角105は、試料の屈折率によって決まり、全内反射した光源からの光を全内反射しない光から分離する。全内反射した光は、光検出器107の線形エリアを照明する。

0021

[0026]図1Bは、フローセル108と統合された屈折計100を示す。フローセル108は、全血112がフローセル108を通って流れるとき、プリズム104とフローセル108との界面に無細胞層110を生成する。本開示の一態様によれば、緑(500nm)よりも短い波長の光を発する光源102を使用して、無細胞層110の厚さ未満のエバネッセント減衰長を可能にし得る。

0022

[0027]図2は、アッベ屈折計によって生成される角スペクトル200の一例を示す。角スペクトル200は、光源(図1の102)からの光が反射される光検出器(図1の107)の線形エリアの像である。角スペクトル200の右側(TIRエリア202)は、試料から全内反射された光を受け取る。角スペクトルの左側(非TIRエリア204)は、試料から全内反射された光を受け取らないエリアを表す。境界206が、角スペクトル200上のTIRエリア202を角スペクトル200上の非TIRエリア204から分離する。角スペクトル200に沿ったこの境界206の位置は、試料の屈折率によって特定され、試料の屈折率を示す。

0023

[0028]境界206は、角スペクトル200の像に沿ったピクセルの光強度208を測定し、像のピクセル単位強度変化位置を数値的に特定することにより、自動的に決定することができる。例えば、ピクセル位置による、例えば左から右への像内の光強度の空間変化率を示す強度微分210を計算することができる。強度微分とピクセル位置数とのプロットは、像内の照明エリアと非照明エリアとの境界位置に対応するピクセル位置数においてピーク212を提供する。強度微分ピーク212のピクセル位置数は、測定中の試料の屈折率の直接的なインジケータである。

0024

[0029]血液細胞又は屈折率測定を受ける試料中の他の物質による光の散乱は、角スペクトル境界206の拡散及びぼやけを生じさせる。境界206は、散乱下では拡散してぼやけるが、フロー下では鮮鋭さを取り戻すことができる。境界206の拡散量は、試料中の血液細胞又は他の物質の量に実質的に線形に関連する。角スペクトル境界の拡散量はまた、ピーク212前後の強度微分曲線の幅214にも直接対応する。本開示の一態様によれば、ピーク212前後の強度微分曲線の幅214は、インジケータ又は試料中の血液細胞又は他の物質の量として使用することができる。

0025

[0030]角スペクトル境界206の位置はまた、試料中の血液細胞又は他の物質の散乱影響に起因してシフトし得る。本開示の一態様によれば、測定中の物質の真の屈折率よりも小さな屈折率に向かう屈折率を示す境界位置の散乱誘導シフトを特定し、ピーク前後の強度微分曲線の幅に基づいて補償することができる。境界206の散乱誘導シフトは、試料中の血液細胞又は他の物質の量にも直接関連するため、ピーク212前後の強度微分曲線の幅214は、試料の屈折率のより正確な測定を提供するために本開示の一態様により適用すべきシフト補正量を示す。

0026

[0031] 本開示の一態様によれば、散乱補正済みピクセル位置Pcorrは、以下の式を使用して計算することができ、
Pcorr=Pm−χ(ω−ωo) 式1
式中、
ω=dI(p)/dpのピークの半値全幅であり、ここで、dI(p)/dp=ピクセル強度の微分であり、I(p)=線形像センサにより捕捉されたピクセル強度であり、
Pm=dI(p)/dpのピークのピクセル位置であり、
ωo=純粋な血漿のピークの半値全幅(参照幅)であり、
Xは較正係数である。較正係数Xは、例えば、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズの選択等の屈折計の特性に依存する。補正済みピクセル位置(Pcorr)は血漿屈折率に比例し、血漿屈折率は血漿総タンパク質濃度に比例する。ω、微分ピークの幅、又は二次モーメントに加えて、スキュー又は度等のより高次モーメントを含め、他の統計パラメータを補正に使用することができる。

0027

[0032]図3A及び図3Bは、異なる量の血液細胞を有する血液試料を使用して本開示の一態様により実行された屈折率測定の実験結果を示す。各試料中の血液細胞量は、1デシリットル当たりのグラム数を単位とした総ヘモグロビン(tHb)で表される。図3Aは、5つの異なる流体試料の角スペクトルのカメラからの1組の像を示す。第1の角スペクトル像302は、Cal Bの対照試料からの屈折光の写真である。Cal Bは、タンパク質及びヘモグロビンを含まない生理食塩水と同様の流体である。図3Aにおける残りの4つの像304、306、308、310は、同じ総タンパク質7g/dLを有するが、それぞれ異なる量の血液細胞を有する同じドナーからの4つの試料の角スペクトルの像である。第2の角スペクトル像304は、総タンパク質7g/dLを有し、血液細胞がない(0tHb)試料からの屈折光の写真である。第3の角スペクトル像306は、総タンパク質7g/dL及びtHb5g/dLを有する試料からの屈折光の写真である。第4の角スペクトル像308は、総タンパク質7g/dL及びtHb10g/dLを有する試料からの屈折光の写真である。第5の角スペクトル像306は、総タンパク質7g/dL及びtHb16g/dLを有する試料からの屈折光の写真である。

0028

[0033]角スペクトル像304、306、308、310を有する4つの血液試料は異なる血液細胞数量、すなわち、異なるtHbを有するが、像304、306、308、310は、角スペクトル像が表す試料は同じ総タンパク質含有量を有するため、概ね同じ位置に暗エリアと明エリアとの境界を有する。この例では、試料が、30uL/sの範囲で250um深さ、5mm幅の寸法を有するフローセルに向けられている間、像を取得した。

0029

[0034]図3Bは、対応する角スペクトル像302、304、306、308、310のそれぞれのピクセル強度の微分曲線302’、304’、306’、308’、310’のプロットである。微分曲線302’、304’、306’、308’、310’は、水平方向のピクセル位置に対するピクセル強度の空間微分方向を表す。微分曲線302’、304’、306’、308’、310’はそれぞれ、傾きが最大であるピークを有する。したがって、微分曲線の最大傾きは、各像での角スペクトル境界位置のインジケータを提供する。

0030

[0035] 本開示の一態様によれば、高tHbの場合に存在する小さな左シフトを補償するために、微分ピークの幅を使用して、散乱量を特定する。例えば、16tHbを有する試料の角スペクトル像310は、散乱に起因して拡散しぼやけた境界を含む。境界位置は、対応する微分曲線310’を参照することによってより正確に特定することができる。16tHb試料中の細胞も、対応する微分曲線310’を左に、すなわち、同じ総タンパク質含有量を有する血漿試料の微分ピーク304’と比較して少ないピクセル数に向けてシフトさせる。シフト量は、試料中の細胞によるぼやけ量に直接関連する。像310における境界のぼやけは、対応する微分曲線310’のピーク前後の広がりとしても表される。したがって、ピーク前後の微分曲線310’の幅の特定を使用し、式1を使用してシフト補償ファクタ及び散乱補償済みピクセル位置を計算することができる。散乱補償済みピクセル位置は、試料のより正確な屈折率を表し、試料の総タンパク質含有量のより正確な測定を提供する。

0031

[0036]図4は、本開示の一態様による全血中の総タンパク質を測定する方法400を示すプロセスフロー図である。ブロック402において、方法は、チャネル内を流れている全血試料に対して屈折率測定を実行することを含む。例示的な実施形態では、チャネルは約250um深さ及び約5mm幅であり、全血試料は、約30uL/sの流量でチャネルを流れることができ、又はその流量で全血試料を流す。

0032

[0037]屈折率測定は、チャネルの境界壁に隣接した全血試料の実質的無細胞層に屈折計を向けることと、実質的無細胞層の屈折率を特定することとを含む。ブロック404において、方法は、屈折率に基づいて全血試料の総タンパク質含有量を特定することを含む。ブロック406において、方法は、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、試料の角スペクトル像を生成することを含む。ブロック408において、方法は、複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、微分ピークを生成することを含む。ブロック410において、方法は、微分ピークの中心に対応するピクセル位置として、表面上の境界位置を識別することを含む。

0033

[0038] 本開示の一態様によれば、方法400は、微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することにより、微分ピークの中心に対応するピクセル位置を識別することを含むこともできる。

0034

[0039] 別の態様によれば、方法は、微分ピークの幅に基づいて補正ファクタを計算することと、識別された境界位置に補正ファクタを適用して、補正済み境界位置を生成することと、補正済み境界位置に基づいて屈折率を特定することとを含むこともできる。

0035

[0040] 本開示の別の態様によれば、方法400は、血漿試料に屈折計を向けることと、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの血漿試料からの屈折光の強度を検知して、血漿試料の角スペクトル像を生成することを含み得る。血漿試料の角スペクトルにおける複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、血漿の参照微分ピークを生成する。表面上の参照境界位置は、参照微分ピークの中心に対応するピクセル位置として識別される。

0036

[0041] 本開示の一態様によれば、補正ファクタは、微分ピークの最大半分高さにおける微分ピークのピクセル単位での第1の全幅を特定し、参照微分ピークの最大半分高さにおける参照微分ピークのピクセル単位での第2の全幅を特定し、第1の全幅から第2の全幅を減算して、幅差を生成することによって計算される。次に、幅差を較正係数で乗算し、較正係数は、例えば、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプ等の屈折計の1つ又は複数の特性に基づく。

0037

[0042]図5は、第1の物質は、屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を含む、本開示の一態様による、第1の物質の屈折率測定を補正する方法500を示すプロセスフロー図である。ブロック502において、方法は、屈折率測定により第2の物質の第2の角スペクトル像を生成することを含み、第2の物質は、屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を含まない。例示的な実施形態では、第1の物質は血液細胞を含む血液であり得、第2の物質は、例えば、血漿であり得る。

0038

[0043]ブロック504において、方法は、屈折率測定により第1の物質の第1の角スペクトル像を生成することを含む。ブロック506において、方法は、第1の角スペクトル像の第1の微分ピークを計算することを含む。ブロック508において、方法は、第2の角スペクトル像の第2の微分ピークを計算することを含む。ブロック510において、方法は、第1の微分ピークの第1の幅と第2の微分ピークの第2の幅との差を計算することを含む。

0039

[0044]ブロック512において、方法は、差に基づいて補正ファクタを計算することを含む。ブロック514において、方法は、補正ファクタを第1の角スペクトル像における第1の微分ピークの位置に加算又は補正ファクタを第1の微分ピークの位置から減算して、補正済みピーク位置を生成することを含む。ブロック516において、方法は、補正済みピーク位置に基づいて屈折率測定を特定することを含む。第1の物質が血液細胞を含む血液であり、第2の物質が血漿である例示的な実施形態では、方法は、屈折像測定に基づいて血液中の総タンパク質を測定することを含む。

0040

[0045] 本開示の一態様によれば、方法500において屈折率を特定するステップは、表面にわたる複数のピクセル位置のそれぞれの屈折光の強度を検知して、第1の角スペクトル像を生成することと、複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、第1の微分ピークを生成することと、第1の微分ピークの中心に対応するピクセル位置として、表面上の境界位置を識別することとを含む。本開示の一態様によれば、第1の微分ピークの位置は、第1の微分ピークの最大傾きに対応するピクセル位置を識別することによって特定することができる。

0041

[0046] 本開示の一態様によれば、方法500において、補正ファクタは、第1の微分ピークの最大半分高さにおける第1の微分ピークのピクセル単位の第1の全幅を特定し、第2の微分ピークの最大半分高さにおける第2の微分ピークのピクセル単位の第2の全幅を特定し、第1の全幅から第2の全幅を減算して、幅差を生成することによって計算される。幅差は較正係数で乗算され、較正係数は、プリズム角、色、ピクセルサイズ、及びレンズタイプ等の屈折計の1つ又は複数の特性に基づく。

0042

[0047] 本開示の一態様による例示的な実施態様では、方法500における第1の物質は、チャネル内を流れる全血を含み得る。この実施態様では、方法500は、チャネルの境界壁に隣接した全血試料の実質的無細胞層に屈折計を向けることにより、第1の物質に対して屈折率測定を実行することを含む。次に、方法500は、実質的無細胞層の屈折率を特定することと、屈折率に基づいて全血試料の総タンパク質含有量を特定することとを含む。

0043

[0048]屈折率測定中、光の散乱を生じさせる組成を含む第1の物質の補正済み屈折率を測定する装置について図6を参照して説明する。装置600は、表面604にわたり複数のピクセルロケーションのそれぞれの屈折光の強度を検知して、第1の角スペクトル像を生成するように構成される1つ又は複数の光センサ602を含む。装置は、光センサ602に結合され、第1の角スペクトル像を記憶するメモリ606も含む。装置は、メモリに結合されるプロセッサ回路608も含む。

0044

[0049] 本開示の態様によれば、プロセッサ回路608は、複数のピクセル位置のそれぞれの強度の空間微分を計算して、第1の微分ピークを生成し、第1の微分ピークの中心に対応するピクセル位置として、表面上の境界位置を計算するように構成される。プロセッサ回路608は、第1の角スペクトル像の第1の微分ピークを計算し、第1の微分ピークの第1の幅と参照微分ピークの第2の幅との差を計算し、差に基づいて補正ファクタを計算するようにも構成される。プロセッサ608は、補正ファクタを第1の角スペクトル像における第1の微分ピークの位置に加算又は補正ファクタを第1の微分ピークの位置から減算して、補正済みピーク位置を生成し、補正済みピーク位置に基づいて屈折率測定を特定するように更に構成される。

0045

[0050] 例示的な実施形態では、プロセッサ回路608は、屈折率測定に基づいて全血試料の総タンパク質含有量を計算するように構成し得る。

0046

[0051] 本開示の別の態様によれば、装置600は、流れている全血試料を受け取るように構成されるチャネル610も含む。チャネル610は、チャネル610の境界壁に隣接して、流れる全血試料の実質的無細胞層を形成することができるような寸法である。例示的な実施形態では、チャネルは約250um深さ及び約5mm幅である。装置は、チャネル610内の実質的無細胞層に向けられる光源612も含む。装置は、実質的無細胞層から反射し屈折した後、光源からの光を受け取るように構成される光センサも含む。

0047

[0052] 開示されるシステム及び方法の実施態様は、全血試料に屈折率測定を実行することに限定されない。本開示の代替の態様によれば、試料がフローセルを通って流れるとき、フローセル境界の隣に存在する除外領域は、屈折率測定を受けて、例えば、他の多相液体及びコロイド懸濁液の屈折率、ひいてはタンパク質濃度を測定することができる。

0048

[0053] 本開示の態様は、全血中の総タンパク質含有量を測定することに関連して本明細書において説明されているが、様々な分析物及び体液試料の血漿部分中の他の組成を検出するために、本開示の態様が実施可能なことを当業者は理解されたい。

0049

[0054] 本開示の態様は、ピクセル位置の強度の空間微分を計算し、空間微分のピークに基づいて境界位置を識別することにより、試料の屈折率測定を実行する際、試料の濁度を補償する方法を含むが、屈折率測定中、光の濁度又は散乱を補償する様々な他の方法が既知であり、本明細書に記載される空間微分方法論への追加又は代替として、本開示の他の態様に従って実行することができることを理解されたい。

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