CN1163402A - 粒子分析装置 - Google Patents

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Abstract

粒子分析装置，它包括将含有粒子的试样变换为试样流的包被流槽、以连续光照明试样流的第一光源、将检测出的来自为第一光源所照明的粒子的光变换为表示粒子特征的粒子信号的光探测元件、以瞬时光照明试样流的第二光源、对第二光源照明的粒子摄像以获得粒子图像的摄像机、将粒子信号和粒子图像作为粒子分析用数据进行粒子分析的分析部，后者设有禁止部，能使第二光源发光时求得的光探测元件的粒子信号不作为粒子分析用数据。

Description

粒子分析装置
本发明涉及粒子分析装置，具体涉及到配备有用来对粒子摄像的粒子摄像系统和用来以光学方法检测粒子特征的粒子检测系统的粒子分析装置。
在传统的这类粒子分析装置中，形成含有血球与细胞之类粒子的试样流，在此试样流的上游设有由粒子检测系统检测粒子的检测区，并在下游设有由粒子摄像系统对粒子摄像的摄像区。
根据得自粒子检测系统的粒子信号，判别由检测区检出的粒子是否为对象粒子，而在对象粒子到达摄像区时对粒子摄像。这里在粒子检测系统的光探测器件中设有快门，当摄像系统光源发光时关闭此快门，不使光入射到光探测器件上(例如参考特许(公开)平-180751号公报)。
但在上述的粒子分析装置中，与试样流共同流动着许多粒子，初始的粒子在摄像区摄像时，快门虽然是关闭的，但在从开到闭或从闭到开的瞬间，当随后的粒子已到达检测区时，由于来自此随后粒子的光处于部分地为快门遮闭的状态下使感光元件感光，于是相对于随后的粒子就不能取得正确的粒子信号。
但是，上述现有的装置是以粒子摄像为主要目的，而没有把获得正确粒子信号本身作为目的，特别是没有把这件事视作问题。
与此相反，本发明则是以根据正确粒子信号进行粒子分析为其目的，因而前述那种不正确的粒子信号就成为问题。
本发明考虑到上述事实，是在对粒子摄像的同时，于存在不正确粒子信号的场合能除去这种信号而只检出正确的粒子信号，由此来提供可进行高精度分析的粒子分析装置。
本发明提供了这样的粒子分析装置，它包括：将含有粒子的试样变换为试样流的包被流槽；以连续光照明前述试样流的第一光源；将检测出的来自第一光源所照明的粒子的光变换为表示粒子特征的粒子信号的光探测元件；以瞬时光照明前述试样流的第二光源；对第二光源照明的粒子进行摄像以获得粒子图像的摄像机；以及将上述粒子信号和粒子图象作为粒子分析用数据进行粒子分析的分析部，特征在于：此分析部设有禁止部，能够将前述第二光源发光时求得的来自光探测元件的粒子信号不作为粒子分析用数据。
本发明的包被流槽，是那种能以包被液包裹含粒子的试样，通过流动由流体力学效应来形成细的试样液流的流槽，对此可以采用周知的这类装置。
作为本发明对象的粒子主要是指血液与尿中所含的血球与细胞等，但也可以把酵母菌和乳酸菌之类的微生物或是工业中的粉料等作为测定对象。为了对血球和细胞等的种类进行分类，已知可用特定的荧光试剂对细胞内的物质与核酸等起反应，测定其荧光强度。
第一光源例如可用激光、卤素灯或钨丝灯之类使光连续照射的连续光源，光探测元件例如可由光电二极管、光电晶体管或光电倍增管等构成。至于粒子信号，具体地说则是表示粒子特征的前向散射光强与荧光强度等的数据。
作为第二光源则可采用脉冲激光器(例如Spectra-Physics公司生产，系列号7000)与多频闪观测器(例如(株)管原研究所制，DSX系列)之类间歇地照射光的不连续光源
拍摄粒子图象的摄像机一般虽可使用拍摄二维图像的摄像机，但也可采用配有使微弱荧光像放大的图像增强器。此外，也可在此图像增强器中设置快门器件。
分析部是由包括CPU、ROM与RAM的微机构成。
禁止部是用来使第二光源发光时求得的来自光探测元件的粒子信号不作为粒子分析用数据，但这种功能也可通过硬件或软件来产现。例如当分析部配备有将光探测元件求得的粒子信号经A/D变换成为粒子分析用数据的A/D变换器时，所述禁止部可以是使粒子信号输入A/D变换器的操作或是A/D变换操作，对应于第二光源的发光而作暂时(按预定期间)停止的电路。
此外，在分析部将粒子信号存储于存储部(存储器)后进行分析时，所述禁止部也可是用来禁止存储第二光源发光时所得的粒子分析用数据。
还可以使禁止部为对第二光源发光时所得粒子信号附以特征位的特征位附加部组成，而分析都就不把附有特征位的粒子信号作分析用数据。
根据本发明，可把受到粒子摄像用光源发光影响的粒子检收信号从整个粒子分析用数据中除去，从而能从事高精度的粒子分析。
图1是本发明实施形式中光学结构的说明图。
图2是图1中主要部分的斜视图。
图3是此实施形式的信号处理系统框图。
图4是所显示的分散图例的说明图。
图5是分布区域寄存用存储器的与图4相对应的位映像的说明图。
图6是示明此实施形式中信号处理系统的工作的时间图。
各图中的标号意义为：1，连续发光激光器；2，脉冲光源；3，包被流槽；4，聚光透镜；5，会聚光透镜，6，二向色镜；7，光电二极管；8，二向色镜；10，光电倍增管；12，光纤，13，聚光透镜；14，投影透镜；15，摄像机。
图1与图2示明本发明实施例形式中的光学系统。在此实施形式中，设有用来探测散射光与荧光的连续发光激光光源1(第一光源)和用来拍摄细胞图像的脉冲光源2共两个光源。
光源1、2发出的光L1、L2如图2所示，相互正交射向长方形的包被流槽3(在图1中，试样流沿垂直图面的方向流动)。
用来拍摄细胞图像的脉冲光源2相对于包被流槽3内的试样流，照射到连续发光激光光源1照射位置的(例如约20μm)的下游侧。
由适当试剂处理的细胞浮游液导入到包被流槽3中，借助包被液而形成了横断面缩小了的即减轻的试样流。连续发出的激光L1则照射到由聚光透镜4变细的试样流。
当细胞继续在此照射区域流动时，细胞产生的散射光与荧光等为聚光透镜5会聚，此散射光为二向色镜6反射，由光电二极管所接收。荧光则分别为二向色镜8反射，为光电倍增管10接收而倍增。
图3示明此种实施形式的信号处理系统，由光电二极管7和光电倍增管10分别探测出的散射光强信号S1和荧光强度信号S2，输入信号处理电路100中，求得各检测信号脉冲幅度信息经A/D变换成的散射光强a与荧光强度b两个特征参数。
摄像控制电路200能控制摄像判别部202利用上述参数对各细胞的种类进行实时鉴定，预先把作为摄像对象由输入装置400指定种类的细胞进行选别摄像。
具体地说，对某种细胞的特征参数是否与作为摄像对象种类细胞的特征参数一致作实时比较，当判定此结果为摄像对象的细胞时，便将用来拍摄此种细胞的发光触发信号Ts供给脉冲光源2。
脉冲光源2是在发光触发信号Ts作用下限于在一瞬间(数十毫微秒)发光型的光源，这样，即使是试样流的流速为每秒数米的高速，也能对流动的粒子实现清晰的摄像。
脉冲光如图1所示，经光纤12导向流槽3，由聚光透镜13变细而照射试样流。由于是通过光纤12照射，就能减少脉冲光的相干性，拍摄出衍射条纹少的细胞图像。
透射过试样流的脉冲光借助投影透镜14，于摄像机15的光接收面上对细胞的透射光像摄像。来自摄像机15的图像信号Vs转送到图3所示的数据处理装置300中，作为数字图像存储和保存于图像存储器600中。
散射光强和荧光强度等的特征参数a和b输入数据处理装置300，存储于参数存储器700中。数据处理装置300对上述图像与参数相组合的分散图(二维频率分布)进行分析。
输入装置400由键盘与鼠标组成，进行分散图的区域指定和摄像次数的设定。标号500指显示装置，它根据输入装置400的指令以及设定条件等，显示粒子图像与分析结果。
本发明中能对显示装置500所显示的分散图预先设定拟摄像细胞的种类。下面用图4说明此例子。
图4中的分散图是根据输入装置400，以X轴表示特征参数a和以y轴表示特征参b的结果。在此可以预先看到，细胞群A是分布在框1的区域内，细胞群B是分布在框2的区域内，而细胞群C是分布在框3的区域内。
现在例如只选择细胞群B来摄像时，可用输入装置400以框2围住细胞群。此时，摄像控制电路200可以判定由信号处理电路100求得的各细胞的特征参数a、b的值是否在图4的分散图中框2的区域内，如果是该区域内的数据，便会对此种细胞摄像用的脉冲光源2发光。
在摄像控制电路200之中，为了判定各细胞的特征参数是否为所指定的框内的数据，设有将分配到分散图的X轴和Y轴上的特征参数值作为地址输入的分布区域寄存用的存储器201。
由上述两个特征参数形成的二维坐标(分散图)成像于如图5所示的存储区A0、A1、A2之中。将对应于分散图上所设备框内区域的存储区(地址)的数据位预设定为1。
在图4的例子中，使数据位d0对应框1，将对应于框1的存储区的数据位d0预设定为1，同样，使框2对应于数据位d1，使框3对应于数据位d2，且将与各框对应的存储区的数据位预设定为1。
在图5中，将相应于涂黑的存储空间地址的数据位设定为1，而将相应于框外存储地址的数据位设定为0。
这样，在摄像之前预先设定分布区域寄存用的存储器201并预先寄存，当在测定期间求得某种细胞的特征参数，即把此值作为存储地址的内容(8位数据)直接输出。摄像判别部202便根据各个位是1还是0，能立刻判定此种细胞的群属。
在分布区域寄存用存储器中，例如在特征参数为8位数据时，可使用具有8位×2＝16位的地址空间的存储器，即可以使用具有64k×8位容量的存储器。
下面结合图6的时间图详述图3的信号处理电路100和摄像控制电路200的工作。
信号S1对应于顺次流过包被流槽3的第一、第二、…粒而成为连续的脉冲P1、P2、…，首先使脉冲P1在比较器101中同阈值Th比较，当超过阈值Th时，占线信号生成部102即从此时刻起在规定的一段时间T1内将占线信号S5定为“高”。
此外，微分器103对信号S1微分，从此微分值S3成为0的时刻即信号S1到达峰值的时刻开始的一段规定时间T2内，将变“低”的信号S4输出。
S-H指令部107相对于抽样保持电路104a、104b，从信号S4下降到占线信号S5下降期间输出变“高”的信号S6，对信号S1、S2的峰值取样，使信号S5保持到下降。
A/D指令部105从信号S4下降的时刻起始在一段规定的时间T3内，将命令进行A/D变换的信号S7输出到A/D变换部106a、106b。由此使信号S1、S2分别成为A/D变换的特征参数a、b。
信号S7降低后，即A/D变换结束后，在时间T4中，摄像判别部202根据所得的特征参数a、b判别有关粒子是否为应摄像的粒子，将此判别结果输入摄像许可部203中。
这样，在属于应该进行摄像的粒子的情形，摄像许可部203就在规定的这段时间T5内将摄像许可信号S9输出到触发部204。触发部204在时间T5内，当根据来自摄像机的同步信号Sy探测出偶数场时，即输出发光触发信号。
此时，A/D禁止部106在信号S9升高的同时将A/D禁止信号S8输出给A/D指令部105，在信号S8为“高”的期间T6中，A/D指令部105即输出信号S7，也就是信号S1、S2，禁止A/D变换。
通常将信号S8定为与信号S9相同的信号(T5＝T6)，在信号S9降低时，在因第二个脉冲即脉冲P2导致的占线信号S5升高时，A/D禁止部106便把信号S8的降低延长到信号S5降低，禁止由第二粒子产生的信号S1、S2作A/D变换。
于是，射向第一粒子的摄像用脉冲光即使混入光电二极管7和光电倍增管10之中，由此而产生的错误信号S1、S2也不会作为第二粒子的特征参数a、b被探测出。
因此，数据处理装置300即可根据正确的粒子特征和粒子图象，进行粒子的分类与分析等。
此外，代替禁止A/D变换，对于输入A/D变换器的信号例如也可由模拟开关等开关装置禁止信号的输入。
还有，也可以把A/D禁止部106给予A/D指令部105的信号S8不用作输送给A/D变换器106a、106b的控制信号，而输入数据处理装置300，用作对存储部的存储作业的控制信号。例如，信号S7降低时，即A/D变换结束时，可根据禁止信号S8的逻辑(正负)对信号S1、S2进行A/D变换所求得的特征参数a、b的数据进行输入控制，也就是可以对参数存储器700的存储作业进行控制。
再有，禁止部也可把存储的特征参数a、b用作或不用作粒子分析的数据。例如将信号S7降低时也即在A/D变换结束时的禁止信号S8输入数据处理部300，根据禁止信号S8的逻辑(正负)，对特征参数a、b附加上正负的特征位，而将特征参数与相应的特征位存储于参数存储器700中。这样，在分析特征参数a、b时，也可根据其特征位的逻辑，将相应的特征参数用或不用作粒子分析数据。

Claims (5)

1.一种粒子分析装置，其特征在于，包括：将含有粒子的试样变换为试样流的包被流槽；以连续光照明前述试样流的第一光源；将检测出的来自为第一光源所照明的粒子的光变换为表示粒子特征的粒子信号的光探测元件；以瞬时的光照明前述试样流的第二光源；对第二光源照明的粒子摄像以获得粒子图像的摄像机；以及将上述粒子信号和粒子图像作为粒子分析用数据进行粒子分析的分析部，此分析部设有禁止部，能够将前述第二光源发光时求得的来自光探测元件的粒子信号不作为粒子分析用数据。
2.如权利要求1所述的粒子分析装置，其特征在于：所述分析部备有用来将来自光探测元件的粒子信号预先进行A/D变换的A/D变换器，而所述禁止部是由能相应于第二光源的发光暂时停止A/D变换器的变换作业的装置组成。
3.如权利要求1所述的粒子分析装置，其特征在于：所述分析部备有用来将来自光探测元件的粒子信号预先进行A/D变换的A/D变换器，而所述禁止部是由能相应于第二光源的发光暂时停止将粒子信号输入A/D变换器的作业的装置组成。
4.如权利要求1所述的粒子分析装置，其特征在于：所述分析部备有用来将来自光探测元件的粒子信号预先进行A/D变换的A/D变换器和用来存储经A/D变换的粒子信号的存储部，而所述禁止部是由能相应于第二光源的发光暂时停止粒子信号输入A/D变换器作业的装置组成。
5.如权利要求1所述的粒子分析装置，其特征在于：所述分析部备有将来自光探测元件的粒子信号预先作A/D变换的A/D变换器、将表明第二光源发光时是否得到了相应粒子信号的特征位附加到经A/D变换的各粒子信号上的特征位附加装置、以及将A/D变换的粒子信号与附加的特征位同时存储的存储部；而所述禁止部是由能根据特征位将粒子信号用或不用作粒子分析用数据的装置组成。
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