CN102472705A - 粒子图像分析装置 - Google Patents

Abstract

在现有的流动方式的粒子分析装置中，无法以廉价并且简单的方式，检测样品的遗漏、样品不足、试剂的不足等人为的错误和流路系统的异常的双方。在本发明的在样品测量时取得的摄影图像(110)的图像处理中，设置以下的部件：图像处理单元(110a)，与用于进行对象粒子的分类处理的通常的图像处理并行地，对每张图像计算图像全体的RGB浓度分布信息；异常状态判断处理单元(110c)，根据RGB浓度分布的倾向，判断所摄影的图像是否为异常状态；异常判断处理单元，在对一个样品的全部测量结束了的时刻，计算异常图像的出现频度，最终判断有无异常，由此，不该现有的装置结构，就实现了与通常分析并行的异常诊断。

Description

粒子图像分析装置

技术领域

本发明涉及摄影包含粒子的液体的图像，进行该粒子的分类、计数的装置，特别涉及根据在测量中得到的图像的图像信号浓度信息，检测样品不足、染色液不足、鞘液不足、或者装置的流路系统异常等异常状态的方法和使用该方法的装置。

背景技术

例如，如专利文献1(特开昭63-84156号公报)、以及专利文献2(特开平4-72544号公报)所揭示的那样，具有以下这样的流动粒子图像分析装置，通过将鞘液作为外层，使其通过使样品液体产生扁平的流动的流动池，来进行样品中的粒子的分离、计数。在这些流动方式粒子图像分析装置中，通过用摄像机等对在流动池中移动的粒子进行摄影，对摄影了的静止图像进行图像处理，从而对样品中的粒子进行分类、计数。这些现有的尿沉淀测量用的流动式粒子图像分析装置中，如果在装置的动作过程中发生任何异常，则鸣响警报音，在常规监视器画面中，显示警报码和警报名。操作者依照所显示的警报码和警报名，实施各自的对策。另外，在检测采样的异常的逻辑中，有高浓度标志、变形红血球标志、胆红素标志等数据标志。对于附加了标志的样品，无条件地将图像发送到图像预览部件，通过图像预览部件，使操作者通过目视来进行重新研究。具备以下这样的功能，即通过附加数据标志，对于装置无法自动进行分类那样的样品，也能够产生出测量结果(非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开昭63-94156号公报

专利文献2：特开平4-72544号公报

非专利文献：(日立)6800型尿自动分析装置安装说明书第7版P.3-22～23，P.6-1～6-15。

发明内容

发明要解决的问题

在现有的流动式粒子图像分析装置中，并不能检测全部的因操作者的人为错误造成的异常、样品异常、装置异常。

例如，在专利文献1所揭示的流动式粒子图像分析装置中，无法判别样品遗漏、样品不足、试剂不足等人为错误引起的异常状态、装置的流路系统、光学系统异常状态。因此，有可能发生操作者没有注意测量错误而输出错误的结果。另外，通常与测量分别地进行异常判断，因此有在测量完全结束后操作者才注意到异常而另外重新研究测量结果的情况、检查装置而发现异常的情况，延误了异常的检出。因此，成为需要重新再次测量实验材料、延迟检查结果的报告、极大地降低检查室的效率的原因。

作为检测异常的其他方法，还有以下的方法，即在试验容器、试剂架设场所具备检测样品和试剂的液面的传感器，检测样品的遗漏、样品不足、样品不足等。

但是，在本方法中，有以下的问题，即装置结构比现有技术复杂，进而还是不能检测出与到测量部件的流路有关的异常。

本发明的目的在于：不很大地改变现有的装置结构，与通常的粒子图像分析并行地，对从在测量时取得的包含测量对象粒子的摄影图像中抽出的除了测量粒子以外的背景区域进行分析，由此，判别样品不足、鞘液不足、染色液不足、装置的流路系统的异常，而使得不输出错误的结果。

用于达到上述课题的本发明具有以下的特征。

在具备对包含粒子的液体样品的图像进行处理而进行测量粒子的分类和计数的粒子分类处理部件的粒子图像分析装置中，包括：图像处理部件，抽出上述图像的除了测量粒子像以外的背景区域中的红、绿和蓝的图像信号；图像异常判断部件，根据上述红、绿和蓝的至少一个的图像信号，对每个上述图像判断异常；控制部件，对上述图像异常判断部件和上述粒子分类处理部件进行控制。

在此，只要粒子图像分析装置能够摄影包含粒子的液体样品的图像，则可以是任意的装置。例如，可以具备使对粒子进行了染色的样品和鞘液通过内部的流动池，并从流动池外部用照相机摄影样品的静止图像，也可以考虑用显微镜摄影图像。

另外，作为本发明的其他特征，可以在上述粒子图像分析装置中，具备：存储部件，存储由上述图像异常判断部件判断为异常的图像、或判断结果；异常判断部件，根据存储在上述存储部件中的图像或判断结果的统计，对样品不足、染色液不足、鞘液不足、该粒子图像分析装置的异常的有无中的至少一个进行判断。

异常判断部件可以根据被判断为异常的图像相对于摄影了的全部图像的比例，来判断样品的异常，也可以根据被判断为异常的图像的张数来判断异常。

根据本发明，在流动式的粒子图像分析装置中，能够与通常的分析并行地，判断样品不足、染色液不足、鞘液不足、以及装置异常这样的异常原因的有无。由此，检测测量异常并不需要特别的工作量，能够降低操作成本。另外，由于能够不遗漏地检测多种异常，在检测出异常状态的情况下，能够立即由操作者进行对应，所以能够像临床提供可靠性高的数据。

另外，作为本发明的其他效果，能够提供不追加特别的机构、不使装置结构复杂就能够确定测量异常原因的流动式粒子图像分析装置。因此，能够低价格地对检查室的效果和可靠性的提高产生贡献。

附图说明

图1是本发明的实施例的尿沉淀自动分析装置的结构图。

图2是表示摄影的图像的处理的流程图。

图3是背景错误图像例子。

图4是气泡图像的直方图。

图5是在正常状态下测量的样品图像的直方图。

图6是表示本发明的实施例1的流程图。

图7是图像的背景区域中的背景等级的分布。

图8是表示本发明的实施例2的流程图。

图9是鞘液不足样品图像的直方图。

图10是表示本发明的实施例3的流程图。

具体实施方式

以下，通过实施例详细说明本发明。

图1是作为本发明的一个实施例的流动方式粒子图像分析装置的以流动池为中心的结构图。该流动方式粒子图像分析装置由流动池10、粒子检测部件103、图像摄影部件109构成。以下，根据图1，说明流动方式粒子图像分子装置的测量动作。

作为样品，设想了尿、血液等生物体样品中的包含粒子的样品。在容纳在试验管14中的状态下将这些样品提供给装置。采样喷嘴3吸引试验管14内的样品，并吐出到预先加入了对测量对象粒子进行染色的染色液1的染色槽4中。如果经过了一定时间，通过直接采样机构6的直接采样喷嘴5吸引上述染色槽4内的染色样品12，注入到流动池10。与将染色样品12注入到流动池10同时地，用注射器机构9将鞘液容器7内的鞘液8注入到流动池10，使得混入染色样品12。通过在流动池10中调节样品与鞘液的流量比，从而不改变机械系统的结构地，改变测量流路的染色样品的厚度，最优地调整检测灵敏度。

在测量时，为了预先检测测量对象的粒子是否通过了作为测量部分的粒子检测区域108，而从激光光源101向粒子检测区域108照射激光，通过粒子检测部件103接受染色样品12中的粒子通过时产生的散射光102。粒子检测部件103依照判断粒子的有无的粒子判断逻辑，检测测量对象粒子是否通过。

如果通过粒子检测部件103检测出测量对象粒子的通过，则使闪光灯104发光，经由显微镜电容透镜106和显微镜物镜107，对在流动池10中流动的染色样品12内的粒子进行放大，例如用电视摄影机等图像摄影部件109得到摄影图像110。

在摄影图像处理部件110a中对摄影图像110进行图像处理。在摄影图像处理部件110a中，具有：对摄影的粒子的种类进行分类并计数的粒子分类处理部件110b；针对摄影的样品判断有无异常的异常判断处理部件110c。以下说明的本发明特别涉及异常判断处理部件110c。

接着，使用图2说明粒子分类处理部件110b和异常判断处理部件110c的处理流程。

首先，由图像摄影部件109对全体图像进行摄影(步骤101)。针对该全体图像，对对象粒子成分和除此以外的区域(背景)进行分离。将其称为区域分割(步骤102)。接着，对从背景中分离出的对象中的成分进行区分并附加编号。将其称为标记(labeling)(步骤103)。然后，抽出大小、形状、颜色信息等特征参数(步骤104)，根据抽出的特征参数，利用识别算法，决定对象的种类(步骤105)。将分类了的粒子的图像作为图像预览用图像进行存储。到此为止是粒子分类处理部件110b的处理流程。

接着，说明异常判断处理部件110c的测量处理流程。与粒子分类处理部件110b的处理并行地进行异常判断处理部件110c的处理。首先，在步骤101中对全体图像进行摄影后，抽出R、G、B各色的浓度直方图(步骤101a)。接着，抽出预先准备的用于判断是否处于样品不足、染色液不足、鞘液不足、装置异常等异常状态的图像信息(步骤101b)。根据检测的异常的种类，步骤101b会不同。

对抽出的图像信息和异常值判断条件进行比较，判断异常的有无(步骤101c)。异常的判断也可以考虑通过特有的判别函数进行检测的情况。在判断为是异常的情况下，有可能在发生样品不足、染色液不足、鞘液不足等异常的状态下测量了样品，因此，存储结果(步骤101d)，结束对该图像的处理。在对与1个样品对应的全部图像的粒子分类处理和异常判断处理结束后，确认在步骤101d中存储了的异常图像信息，计算被判断为异常的图像的张数、或被判断为异常的图像的张数相对于全部图像的张数的比例(步骤101e)。在被判断为异常的图像的张数、或被判断为异常的图像的张数相对于全部图像的张数的比例超过了规定值的情况下，判断为该样品是异常样品(步骤101f)，输出警告(步骤101g)。在输出了警告的情况下，根据异常的种类，停止装置而中断测量结果的输出(步骤101h)。另外，在处理流程中没有检测出异常的情况下，原样地输出结果，结束测量(步骤101i)。

实施例1

利用图3～图6，说明利用本发明判断样品不足的方法。

在将没有样品的空的试验管设置到装置中进行测量的情况、在装置中产生异常而无法吸引样品，向流动池喷出空气的情况下，用电视摄影机109等高频度地对图3(a)所示那样的气泡的图像进行摄影。相对于测量对象的有形成分，即尿、血液中的粒子，其形态特征有很大的不同，在产生这些气泡的情况下，理想的是检测并向操作者通知设置了的样品异常、或者在装置中产生了异常的情况。

在正常状态下测量的样品的静止图像(图5(a)～图5(c))的特征在于：在R、G、B全部的颜色信号的浓度直方图中，针对没有确认背景浓度的峰值以外的峰值的情况，包含气泡的图像除了背景浓度的峰值以外，在低浓度区域中出现了峰值(图4(a)～图4(c))。该峰值是混入气泡造成的峰值。异常判断处理部件110c对R、G、B各图像全体的浓度直方图进行分析，如果判断有无因混入气泡造成的峰值，则能够判断是否处于样品不足状态、或装置异常状态。

利用图6，说明具体的异常判断的处理步骤。首先，从包含测量粒子的全体图像中划分出测量粒子以外的背景区域，计算R、G、B信号的浓度直方图(步骤201)。接着，从所得到的浓度直方图中，抽出作为气泡的特征的、浓度值为40以下的区域的图像信息的峰值(步骤202)，在抽出的图像信息从正常值范围偏离的情况下，判断为是混入了气泡的异常图像(步骤203)。在抽出混入了气泡的图像的其他方法中，也可以首先第一次在浓度值为60以下的区域中抽出频度为100以上的显示峰值的部分，从其中进而第二次抽出浓度值为40以下的具有峰值的部分。通过二次抽出，能够更正确地抽出混入了气泡的图像。在图像中检测出异常的情况下，暂时存储结果，结束对该图像的异常判断处理(步骤204)。

在对一个样品的全部图像结束了粒子分类处理和异常判断处理的时刻，对判断为异常的存储了的全部图像张数进行合计(步骤205)，在其为规定张数以上(在本实施例中为10张以上)的情况下，判断为摄影的样品是样品不足(步骤206)。还可以在步骤206中，计算被判断为异常的图像的张数相对于所取得的全部图像的比例，根据是否是规定值以上来判断样品不足。

装置在由异常判断处理部件判断为样品不足的情况下，输出警告而促使操作者注意确认等，并且对样品不足的结果登记样品不足的标志(步骤207)。在被判断为样品不足的样品连续出现数枚的情况下(步骤208)，在硬件发生异常的可能性高，因此判断是否停止装置(步骤209)。在连续了规定值以上地检测出警告的情况下，通过停止装置(步骤210)，能够防止样品、试剂类的损失。在从步骤201到步骤210的全部判断中，没有判断出样品不足的情况下，原样地输出测量结果(步骤211)。

实施例2

利用图7、图8，说明利用本发明判别染色液不足样品的方法。

图3(b)的图像是用电视摄影机109摄影添加了染色液的样品的图像。被虚线围住的区域是测量对象区域，是存在粒子和染色液的区域。在异常判断处理部件110c中，对从包含测量粒子的全体图像中抽出的除了测量粒子以外的背景区域的背景等级的分布进行分析，判断染色液的添加状况。

图7是针对图像的背景区域在R-G、G-B、B-R之间对背景等级的分布进行绘图的图表，用□描绘没有染色液的样品，用◆描绘了添加了染色液的样品。没有添加染色液的样品在被框围住的范围内被集中描绘出来，添加了染色液的样品在广范围内被广泛描绘，根据染色液的添加，在背景等级的分布中发现了变化。根据背景等级的变化，将判断添加到样品中的染色液不足的判断函数确定为0.1886Rp-0.482Gp+0.255Bp+13.996＜0。根据直方图的峰值(最频浓度值)计算代入到判断函数的Rp、Gp、Bp，在满足上述判断函数的情况下，判断为染色液不足。

接着，利用图8说明具体的染色液不足判断的处理步骤。首先，根据对一个样品摄影的一个全体图像(步骤301)，计算R、G、B信号的浓度直方图(步骤302)。接着，求出R、G、B各信号的最频浓度值(Rp、Gp、Bp)(步骤303)。接着，将这些值代入到判断函数，0.1886Rp-0.482Gp+0.255Bp+13.996＜0，在满足条件的情况下，在粒子检测区域的背景区域中没有染色液，即判断为染色液异常(步骤304)。暂时存储被判断为染色液异常的图像，结束对本图像的异常处理判断(步骤305)。对与该样品对应的全部测量图像实施该处理。

在与对一个样品摄影的全部图像对应的粒子分类处理和异常判断处理结束了的时刻，计算被判断为染色液异常的图像相对于该样品的全部图像的比例(步骤306)。在其中被判断为染色液异常的图像的比例超过了规定值的情况下(步骤307)，装置的异常判断处理部件将其作为染色液不足而输出警告，促使操作者注意确认等，并且对对象样品的测量结果登记染色液不足样品的标志(步骤308)。作为异常图像的比例，例如可以考虑异常图像的张数相对于对一个样品测量的全部图像的张数为50％以上的情况等。另外，作为其他方法，还可以考虑在检测到规定张数以上的异常图像的情况下，判断为对该样品添加的染色液不足。

在连续多次检测到染色液不足样品的警告的情况下(步骤309)，在硬件等中发生异常的可能性高，因此，判断是否停止装置(步骤310)。在连续规定值以上检测出警告的情况下，通过停止装置(步骤311)，能够防止样品、试剂类的损失。在没有判断出染色液异常的情况下，原样地输出测量结果(步骤312)。

以上是相对于电视摄影机的摄影区域，样品的流动的区域充分广的情况下的实施例。在样品的流动的区域窄，比没有样品的区域的峰值低的情况下，也可以根据背景区域的平均值和标准偏差，判断有无染色液。

实施例3

利用图9、图10，说明利用本发明判断鞘液的不足的方法。

在鞘液不足的情况下，由于在流动池中使样品称为扁平形状的鞘液没有充分流动，因此在测量开始之后，在流动池内流动的液体主要是被添加了染色液的样品，与通常的状态相比，摄影出染色液浓的蓝紫色的图像。另一方面，在样品全部通过了流动池之后，摄影出在流动池内没有任何显示的图像。在这样的情况下，在测量开始之后马上用电视摄影机测量的图像中，R、G、B的直方图与在通常的测量时得到的直方图相比，从R、G的直方图得到的最频浓度值(Rp、Gp)在浓度值40～60的低～中浓度值中出现峰值(图参照9(a)、图9(b))。另一方面，根据B的直方图计算出的最频浓度值Bp的峰值位置相对于正常状态的变化少(参照图9(c))。异常判断处理部件110c对这些图像全体的R、G、B直方图的倾向进行分析，判断是否处于鞘液不足的状态。

接着，利用图10，说明具体的异常判断的处理步骤。首先，根据摄影的全体图像(步骤401)计算R、G、B信号的浓度直方图(步骤402)。接着，计算R、G、B信号的最频浓度值(Rp、Gp、Bp)(步骤403)。

在各浓度值满足以下的异常判断条件的情况下，判断为鞘液不足图像(步骤404)。

Rp＜Rth

Gp＜Gth

Bp＜Gth

特别在鞘液不足时，由于Rp、Gp的值有很大变化，所以如果将Rp、Gp用作主要的判断函数，则能够确实地检测出异常。进而，通过追加Bp，能够正确地将异常原因判断为鞘液不足。如果是图9的情况，则如果判断为Rth＝60、Gth＝60、Bth＝110，则能够检测出鞘液的不足。

如果检测出被判断为鞘液不足的图像，则存储该图像或该判断结果，结束对本图像的异常处理判断(步骤405)。与对一个样品摄影的全部图像对应的粒子分类处理和异常判断处理结束了的时刻，对被判断为鞘液不足的图像张数进行合计(步骤406)。在被判断为异常图像的张数为规定值以上，或者被判断为异常图像的图像相对于对该样品摄影的全部图像的比例为规定值以上的情况下，判断为是在鞘液不足的状态下测量的样品(步骤407)。在本实施例中，例如在被判断为异常的图像的比例是全部图像的张数的半数以上的情况下，判断为鞘液不足。

装置在由异常判断处理部件判断为鞘液不足的情况下，输出警告，促使操作者注意确认等，并且对对象样品的结果登记鞘液不足样品的标志(步骤408)。在连续对多个样品检测出鞘液不足的警告的情况下(步骤409)，在硬件等中发生异常的可能性高，因此，判断是否停止装置(步骤410)。在连续规定值以上检测出警告的情况下，通过停止装置(步骤411)，能够防止样品、试剂类的损失。在没有判断出鞘液不足样品的情况下，原样地输出测量结果(步骤412)。

另外，依照该系统的取得图像的灰度等级、每个样品的取得图像张数、所使用的染色液的特性，对在上述实施例中使用的异常判断的浓度值、图像张数、其他常数进行了最优化，但并不只限于本实施例。

另外，通过显示保存在存储部件中的异常图像，能够由操作者或技术服务人员根据图像确认异常状态。

符号的说明

1：染色液；2：样品；3：采样喷嘴；4：染色槽；5：直接采样喷嘴；直接采样机构；7：鞘液容器；8：鞘液；9：注射器机构；10：流动池；12：染色样品；13：染色液泵；14：试验管；101：激光光源；102：散射光；103：粒子检测部件；104：闪光灯；105：光束；106：显微镜聚焦透镜；107：显微镜物镜；108：粒子检测区域；109：图像摄影部件；110：摄影图像

Claims (11)

1.一种粒子图像分析装置，具备对包含粒子的液体样品的图像(110)进行处理而进行测量粒子的分类和计数的粒子分类处理部件(110b)，该粒子图像分析装置的特征在于包括：

图像处理部件(110a)，抽出上述图像的除了测量粒子像以外的背景区域中的红、绿和蓝的图像信号；

图像异常判断部件(110c)，根据上述红、绿和蓝的至少一个的图像信号，对每个上述图像判断异常；

控制部件，对上述图像异常判断部件(110c)和上述粒子分类处理部件(110b)进行控制。

2.根据权利要求1所述的粒子图像分析装置，其特征在于还包括：

存储部件，存储由上述图像异常判断部件(110c)判断为异常的图像或异常判断结果；

异常判断部件，根据存储在上述存储部件中的图像的统计，针对样品不足、染色液不足、鞘液不足、该粒子图像分析装置的异常的有无的至少任意一个进行判断。

3.根据权利要求2所述的粒子图像分析装置，其特征在于：

上述图像处理部件(110a)在红、绿、蓝的至少任意一个的图像信号中，抽出直方图，

上述图像异常判断部件(110c)判断出在上述直方图的规定区域中检测出峰值的图像中存在气泡，将该图像或其判断结果存储在上述存储部件中。

4.根据权利要求3所述的粒子图像分析装置，其特征在于：

在存储在上述存储部件中的图像、或者其判断结果为规定张数以上、或者存储在上述存储部件中的图像相对于对该样品摄影的全部图像的比例为规定值以上的情况下，上述异常判断部件判断为该样品是不满足测量所需要的量的不足样品。

5.根据权利要求2所述的粒子图像分析装置，其特征在于：

上述图像处理部件在红、绿、蓝的图像信号中，计算具有最大频度的最大频度浓度值Rp、Gp、Bp，上述图像异常判断部件(110c)利用上述计算出的最大频度浓度值和预设的判断函数，判断该图像是否产生了染色液不足，将检测出染色液不足的图像存储在上述存储部件中。

6.根据权利要求5所述的粒子图像分析装置，其特征在于：

在存储在上述存储部件中的图像为规定张数以上、或者存储在上述存储部件中的图像相对于对该样品摄影的全部图像的比例为规定值以上的情况下，上述异常判断部件判断为向该样品添加的染色液不足。

7.根据权利要求2所述的粒子图像分析装置，其特征在于：

预先具有正常测量时的红、绿、蓝的图像信号数据，

上述图像处理部件(110a)针对测量的图像，计算出红、绿、蓝的图像信号的具有最大频度的最大频度浓度值Rp、Gp、Bp，

上述图像异常判断部件(110c)在至少上述Rp或Gp处于正常测量时的数据范围外，而上述Bp处于正常测量时的数据范围内的情况下，判断为鞘液不足，将该图像或其判断结果存储在上述存储部件。

8.根据权利要求7所述的粒子图像分析装置，其特征在于：

在存储在上述存储部件中的图像或其判断结果为规定张数以上、或者存储在上述存储部件中的图像相对于对该样品摄影的全部图像的比例为规定值以上的情况下，上述异常判断部件判断为向该样品添加的鞘液不足。

9.根据权利要求4、6、8的任意一项所述的粒子图像分析装置，其特征在于还包括：

通知单元，在上述异常判断部件对样品判断了样品不足、染色液不足、鞘液不足的任意一个的情况下，向操作者通知该情况。

10.根据权利要求9所述的粒子图像分析装置，其特征在于：

在检测出样品不足、染色液不足、鞘液不足的至少任意一个的样品连续产生规定次数以上的情况下，判断为在该粒子测量装置中产生了异常，而停止该装置。

11.根据权利要求9或10所述的粒子图像分析装置，其特征在于还包括：

显示单元，用于确认产生了异常的图像。

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