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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren und Überprüfen von
Teilchenbildern gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Um
herkömmlicherweise
Teilchen, wie etwa Zellen in Blut oder Zellen, welche in Urin vorkommen, zu
klassifizieren und zu analysieren, wird eine Probe auf einem Objektträger präpariert
und mit einem Mikroskop angesehen. Im Falle von Urin ist die Teilchenkonzentration
im Urin gering, so dass eine Probe für die Messung vor dem Ansehen
zentrifugiert und mittels einer Zentrifuge konzentriert wird. In
einer Vorrichtung zum automatischen Durchführen dieser Arbeit des Ansehens
und Prüfens
wird eine Probe aus Blut oder sonstigem Material als Überzug auf
einen Objektträger
gegeben und in ein Mikroskop verbracht, und der Objekttisch wird
automatisch gescannt und in einer Position angehalten, wo Teilchen vorkommen,
und es wird ein Standbild der Teilchen aufgenommen, und Teilchen
in der Probe werden klassifiziert, indem ein Verfahren zur Gewinnung
von Charakteristika und zur Mustererkennung aus dem Bereich der
Bildverarbeitung verwendet wird.
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Bei
dem vorangehenden Verfahren fordert es jedoch eine Menge Zeit, eine
Probe zu präparieren
und es ist eine Vorgehensweise zum Auffinden von Teilchen durch
mechanisches Bewegen des Objekttisches und Bewegen des Teilchens
in einen geeigneten Bildaufnahmebereich erforderlich. Infolgedessen
treten die Probleme auf, dass die Analyse eine Menge Zeit verbraucht
und der Mechanismus kompliziert ist.
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Um
eine hochpräzise
Prüfung
durchzuführen und
Mühe zu
sparen, gibt es eine Teilchenbild-Analysevorrichtung der Art mit
Strömung,
welche eine Strömungs zelle
zur Verwendung einer Mantellösung, welche
eine Reinigungslösung
als äußere Schicht darstellt
und die Probenlösung
bis auf eine extrem flache Strömung
herabsteuert, verwendet und diese ist beispielsweise im US-Patent
Nr. 4 338 024, der japanischen Offenlegungsschrift 63-94156 und
der japanischen Offenlegungsschrift 4-72544 offenbart.
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In
der Teilchenbild-Analysevorrichtung der Art mit Strömung wird
eine sich in einer Strömungszelle
bewegende Probe beispielsweise mittels einer Videokamera abgebildet,
und die Teilchen in der Probe werden durch Verarbeitung des aufgenommenen Standbildes
klassifiziert und gezählt.
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Als
Teilchenbild-Analysevorrichtung zum Abbilden von Teilchen in einer
Probe durch Änderung der
Vergrößerung ist
eine Teilchen-Analysevorrichtung in der japanischen Offenlegungsschrift 3-105235
und der japanischen Offenlegungsschrift 4-309841 beschrieben.
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Die
Teilchen-Analysevorrichtung der Art mit Strömung, wie sie in den oben erwähnten japanischen
Offenlegungsschriften 3-105235 und 4-309841 erwähnt sind, umfasst ein Stroboskop,
welches kontinuierlich Licht mit einer kurzen Abstrahlzeit abstrahlt,
eine Raste zum Einstellen der Menge des stroboskopischen Lichts,
eine Diffusionsplatte zum Aussondern von Schwankungen in der Menge
an stroboskopischem Licht, eine Sammellinse zum Fokussieren des
stroboskopischen Lichts, eine Strömungszelle, welche an der Stelle
angeordnet ist, an der das stroboskopische Licht hindurch läuft und
eine Probenströmung
flach werden lässt,
indem die Probe von einer Mantellösung umgeben wird, eine Objektlinse
zum Bilden eines Bildes eines vom stroboskopischen Licht bestrahlten
Teilchens, eine Hochspannungsprojektionslinse, eine Niederspannungsprojektionslinse,
eine TV-Kamera zum
Aufnehmen eines Bildes, eine Einrichtung zum Bewegen der Diffusionsplatte,
eine Einrichtung zum Ändern
der Aperturraste und eine Schalteinrichtung zum Schalten der Hochspannungsprojektionslinse
und der Niederspannungsprojektionslinse.
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Ein
Verfahren zum Klassifizieren eines vom oben erwähnten Teilchenbild-Analysegerät der Art mit
Strömung
gebildeten Teilchenbildes auf Teilchengröße und seiner Anzeige auf dem
Bildschirm und zum Klassifizieren von Teilchen durch eine Bedienperson
ist im US-Patent Nr. 4 612 614 vorgeschlagen worden. Dieses Dokument
stellt den nächsten
Stand der Technik für
die Ermittlung einer erfinderischen Tätigkeit dar.
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Die
veröffentlichte
europäische
Patentanmeldung Nr.
EP
549 905 A1 offenbart ein Verfahren für die automatische Zellenanalyse.
Das Verfahren umfasst das Erzeugen von Bildern einer Mehrzahl von
Zellobjekten und das Abspeichern dieser Bilder. Diese abgespeicherten
Bilder werden auf der Grundlage von Auswahlkriterien gelesen, und
die ausgewählten
Bilder werden angezeigt. Eine Bedienperson kann ein angezeigtes
Zellobjekt identifizieren und verlangen, dass es aus der Gruppe
von ausgewählten
Zellobjekten entfernt wird.
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US-Patent
Nr. 5 235 522 offenbart ein Verfahren zum Analysieren von zu einer
Zellprobe gehörenden
Zellobjekten, bei dem Bilder der Zellobjekte erzeugt werden und
automatisch eine Klassifizierung der Zellobjekte auf der Grundlage
von verschiedenen Eigenschaften der Zellobjekte erfolgt. Es ist
eine Überprüfungsfunktion
bereitgestellt, in der alle Zellobjekte, welche zu der Zellprobe
gehören,
für eine Überprüfung dargestellt
werden.
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In
dem in der veröffentlichten
japanischen Offenlegungsschrift No.
JP 07 020 124 A offenbarten Blutzellenanalysator
wird ein Bild einer auf einen Objektträger gesprühten Blutzelle erzeugt, es
erfolgt eine Klassifizierung der Blutzelle gemäß Eigenschaftenparametern der
Blutzelle, und es erfolgt eine Entscheidung betreffend die Notwendigkeit
einer Überprüfung. Diese Überprüfung ist
nicht auf ausgewählte Arten
von Blutzellen beschränkt.
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Bei
den unterschiedlichen oben erwähnten Analyseverfahren
für Teilchenbilder
der Art mit Strömung
besteht jedoch das folgende Problem.
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Es
wird insbesondere bei dem Teilchenbild-Analysegerät der Art
mit Strömung
vorausgesetzt, dass die Arbeit der Teilchenklassifizierung von einer
Bedienperson überprüft wird,
indem sie ein Bild auf der Kathodenstrahlröhre betrachtet, und es ist
ein extrem großer
Bildspeicher erforderlich, um alle Teilchen in einer Probe zu analysieren.
Insbesondere bei einer Probe mit einer großen Teilchenkonzentration können nicht
alle Teilchen in einem begrenzten Bildspeicher gespeichert werden,
und ferner erfordert es für
eine Bedienperson eine Menge Zeit, die Arbeit der Klassifizierung
durch das Betrachten von Bildern durchzuführen. Wenn der Bildspeicher
nicht ausreichend ist, nimmt die Anzahl von zu überprüfenden Teilchen ab, und es
ist schwierig, ein reproduzierbares Klassifizierungsergebnis zu
erhalten.
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Ferner
wird Bezug auf die veröffentlichte
europäische
Patentanmeldung Nr.
EP
644 414 A2 , welche am 22. März 1995, nach dem Prioritätstag des vorliegenden
Patents, veröffentlicht
wurde, genommen, welche ein Analyseverfahren für Teilchenbilder der Art mit
Strömung
mit einer automatischen Klassifizierung von Informationen offenbart,
welche sich auf Teilchen beziehen, die sich in einer Probenflüssigkeit befinden.
Das Teilchenbild wird in einer Bildspeichereinheit gespeichert,
wenn das Klassifizierungsergebnis bezogen auf die Teilchen einer
der bestimmten Zellen entspricht, oder wenn das Teilchen nicht identifizierbar
ist. Zum Zweck der Überprüfung durch
eine Bedienperson werden die Bilder der Bildspeichereinheit entnommen
und dann auf einer Bildanzeige angezeigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Analyseverfahren für Teilchenbilder
der Art mit Strömung bereitzustellen,
welches für
den Einsatz eines Bildspeichers von geringer Kapazität und die
Vermeidung einer Verringerung bei der Reproduzier barkeit des Klassifizierungsergebnisses
geeignet ist, wodurch das Verfahren eine gesteuerte Möglichkeit
des Speicherns von Teilchen in diesem Speicher bietet, welche einer
zuvor registrierten bestimmten Teilchenart entsprechen.
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Diese
Aufgabe wird mittels des Verfahrens der Erfindung, wie sie im unabhängigen Anspruch
1 beschrieben ist, gelöst.
Eine besondere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist im abhängigen
Anspruch 2 beschrieben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung wird
die biologische Art der zu überprüfenden Teilchen
bestimmt, das Speichern eines Bildes in einem Überprüfungs-Bildspeicher gesteuert, um so in dem Überprüfungs-Bildspeicher
ein Teilchenbild zu speichern, welches der bestimmten Teilchenart
entspricht, und es wird das gespeicherte Teilchenbild auf einer
Anzeige zum Überprüfen angezeigt.
Daher werden nicht alle erzeugten Teilchenbilder immer in dem Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert, so dass die Speicherkapazität minimiert werden kann, und
weil kein Bedarf danach besteht, die Anzahl von unabhängig davon
ursprünglich
zu speichernden überprüften Teilchen
zu verringern, kann die Reproduzierbarkeit des Klassifikationsergebnisses
von einer Verringerung abgehalten werden.
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Die
zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendete Bildspeichersteuereinrichtung umfasst eine Einrichtung
zum An- oder Ausschalten des Speicherns von Bildteilchen, welche nicht
klassifiziert werden können,
und ist so gebaut, dass sie die Teilchenbilder, welche nicht klassifiziert werden
können,
in dem Überprüfungs-Bildspeicher speichert,
wenn die Bildspeicher-AN/AUS-Einrichtung
im AN-Zustand ist. Daher können
erfindungsgemäß Teilchen,
welche nicht mittels des Verfahrens klassifiziert werden können, durch
eine Bedienperson klassifiziert werden.
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Zum
Durchführen
des Verfahrens von Anspruch 2 umfasst die Bildspeichersteuereinrichtung eine
Einrichtung zum An-/Ausschalten des Speichern eines Bildes von mehrdeutigen
Teilchen, von denen angenommen wird, dass sie der Teilchen art des
ersten Kandidaten entsprechen, von denen aber auch angenommen wird,
dass sie möglicherweise
der Teilchenart des zweiten Kandidaten, welche der Teilchenart des
ersten Kandidaten nahe kommt, entsprechen, und sie ist so gestaltet,
dass sie die Bilder von mehrdeutigen Teilchen in dem Überprüfungs-Bildspeicher
speichert, wenn die Bildspeicher-AN/AUS-Einrichtung im AN-Zustand
ist, und die Anzeigeinrichtung ist so ausgelegt, dass sie zusätzlich zu
dem Bild von mehrdeutigen Teilchen, welches als Bild gespeichert
ist, das sich auf die Teilchenarten beider Kandidaten bezieht, die
Teilchenarten beider Kandidaten anzeigt. Daher können entsprechend dieser Einrichtung
mehrdeutige Teilchen, welche nicht abschließend von der Vorrichtung klassifiziert werden
können,
mittels Überprüfung durch
eine Bedienperson wirksam klassifiziert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein vollschematisches Blockschaubild einer Teilchenbild-Analysevorrichtung
der Art mit Strömung
zum Durchführen
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, welche den Aufbau der in 1 gezeigten
Strömungszelle
zeigt.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm betreffend die Überprüfungsarbeit als Beispiel, wie
es zusammen mit der in 1 verwendeten Vorrichtung verwendet wird.
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4 zeigt
beispielhaft das Bildschirmbild bei einer Anzeige von zu überprüfenden Bildern
auf der in 1 gezeigten Anzeigeeinrichtung.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm für
die Überprüfungsarbeit,
welches als weiteres Beispiel zusammen mit der in 1 gezeigten
Vorrichtung verwendet wird.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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1 ist
ein vollschematisches Blockschaubild einer Bildanalysevorrichtung
der Art mit Strömung
zum Durchführen
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Die Teilchenbild-Analysevorrichtung
der Art mit Strömung
umfasst eine Strömungszelle 100,
eine Bildaufnahmevorrichtung 101, einen Teilchenanalysator 102,
einen Teilchendetektor 103 und eine Strömungssystem-Steuervorrichtung 124.
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Die
Bildaufnahmevorrichtung 101 umfasst einen Blitzlampen-Antriebsschaltkreis 1a,
eine Blitzlampe 1, eine Feldlinse 2, eine Gesichtsfeldblende 11,
eine Aperturblende 12, eine Mikroskop-Sammellinse 3,
eine Mikroskop-Objektlinse 5 (in Teilung mit dem Teilchendetektor 103)
und eine TV-Kamera 8. Der Teilchenanalysator 102 umfasst
einen A/D-Wandler 24, einen Bildspeicher 25, einen
Bildverarbeitungs-Steuerschaltkreis 26, einen Schaltkreis 27 zum
Herausziehen von Charakteristika, einen Unterscheidungsschaltkreis 28,
einen Teilchenzahlanalysator 40, eine zentrale Steuereinheit 29,
einen Überprüfungs-Teilchenbildspeicher 30,
eine Anzeigeeinrichtung 50 und eine Tasteneingabeeinheit 60.
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Die
Strömungszelle 100 umfasst,
wie in 2 gezeigt, einen parallelen Strömungspfad 150, einen
zusammenziehenden Strömungspfad 151,
einen Messströmungspfad 152 und
einen verlangsamenden Strömungspfad 153.
Die Strömungszelle 100 besteht
allgemein aus Glas.
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Der
Querschnitt des parallelen Strömungspfads 150 senkrecht
zu einer Probenströmungsrichtung 111 zwischen
einem Einlass 117 und dem mit dem zusammenziehenden Strömungspfad 151 verbindenden
Abschnitt ist viereckig, und in der Nähe des Einlasses 117 des
parallelen Strömungspfads 150 ist
eine Düse 114 eingebaut.
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Die
Düse 114 hat
einen Querschnitt von rechteckiger Form, bei dem die Richtung, in
die sich die Dicke erstreckt, die nahezu dieselbe ist wie die Durchlassrichtung
von Blitzlicht, welche später
beschrieben werden wird, eine kurze Seite darstellt und die Richtung
der Breite, welche senkrecht auf der Dickenrichtung und der Probenströmungsrichtung steht,
eine lange Seite ist. Der Schnittpunkt der Diagonallinien des Rechtecks
fällt mit
dem Schnittpunkt der Diagonallinien des Vierecks des Querschnitts
des Einlasses 117 des parallelen Strömungspfads 150 zusammen,
und das Rechteck ist in dem Viereck enthalten. Das Innere der Düse 114 ist
ein Strömungspfad
für eine
Probe und das Äußere von
dieser ist ein Strömungspfad
für eine
Mantellösung.
Das Bezugszeichen 112 zeigt eine Strömungsrichtung einer Mantellösung an.
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Der
Querschnitt der Düse 114 bis
zu einem Düsenauslass 116 in
der Probenströmungsrichtung 111 hat
eine rechteckige Form, welche nahezu gleich bleibt. Mit dem Düsenauslass 116 ist
eine Probenführung 113 verbunden,
um so die Breite der Probenströmung
konstant zu halten. Die Probenführung 113 umfasst
ein Paar von Platten, welche einander entlang der Probenströmung gegenüberliegen
und erstreckt sich bis in die Nähe
der Mitte des parallelen Strömungspfads 150 von
dem Strömungsauslass 116 her.
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Der
Querschnitt des zusammenziehenden Strömungspfads 151 zwischen
dem mit dem parallelen Strömungspfad 150 verbindenden
Abschnitt und dem mit dem Messströmungspfad 152 verbindenden Abschnitt
ist viereckig, so dass die Größe in der
Richtung der Breite unverändert
bleibt und sich die Größe in der
Richtung der Dicke langsam zu dem Messströmungspfad 152 hin
verändert.
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Der
Querschnitt des Messströmungspfads 152 zwischen
dem mit dem zusammenziehenden Strömungspfad 151 verbindenden
Abschnitt und dem mit dem verlangsamenden Strömungspfad 153 verbindenden
Abschnitt hat dieselbe viereckige Form, und in seiner Mitte sind
ein Teilchenerfassungsbereich 80 und ein Bildaufnahmebereich 90 eingebaut.
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Der
Teilchenerfassungsbereich 80 erstreckt sich in der oben
erwähnten
Richtung der Breite und hat eine lange und enge Form mit einer Länge, die gleich
der Pro benströmungsbreite
ist. Der Bildaufnahmebereich 90 ist auf der stromabwärts gelegenen Seite
des Teilchenerfassungsbereichs 80 angeordnet und hat eine
viereckige Form, deren eine Seite eine Länge hat, die nahezu gleich
der Probenströmungsbreite
ist.
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Der
Querschnitt des verlangsamenden Strömungspfads 153 zwischen
dem mit dem Messströmungspfad 152 verbindenden
Abschnitt und einem Auslass 118 ist viereckig, und die
Größe in der
Richtung der Breite ist konstant, und die Größe in der Richtung der Dicke
wird langsam längs
der Probenströmungsrichtung
vergrößert.
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Als
nächstes
wird der Strömungszustand
einer Probe mit suspendierten Teilchen und einer Mantellösung in
der Strömungszelle 100 erklärt.
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Die
Probe mit suspendierten Teilchen 160 und die Mantellösung strömen aus
dem Einlass 117 in den parallelen Pfad 150. Die
Probe und die Mantellösung
strömen
gemäß der Form
der Düse 114 in den
parallelen Strömungspfad 150,
so dass sich eine doppelte Fluidschicht mit einer inneren Schicht
der Probe und einer äußeren Schicht
aus der Mantellösung
(Überziehungsschicht)
bildet.
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Die
Führung 113 der
Düse 114 unterdrückt Störungen in
der flüssigen
Probe am Düsenauslass 116.
Die Breite der Probe kann zwischen dem Düsenauslass 116 und
dem Auslass 118 auf nahezu der Breite der Führung 113 gehalten
werden. Wenn sich das Verhältnis
der Strömungsrate
zwischen der Probe und der Mantellösung durch die Führung 113 ändert, bleibt
die Breite der Probe konstant und es ändert sich nur die Dicke.
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Wenn
in den zusammenziehenden Strömungspfad 151 eine
Flüssigkeit
hineinströmt,
wird die Strömung
nur in der Richtung der Dicke zusammengezogen und eine superflache
Strömung
mit einer Breite von 200 bis 300 μm
und einer Dicke von einigen bis zu zehn μm wird gebildet.
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Wenn
die superflache Probenströmung
den Messströmungspfad 152 durchläuft, werden
die Teilchen 160 der Probe in dem Teilchenerfassungsbereich 80 erfasst
und Bilder in dem Bildaufnahmebereich 90 aufgenommen. Dann
durchläuft
die superflache Probenströmung
den verlangsamenden Strömungspfad 153 und
erreicht den Auslass 118.
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In
der Strömungszelle 100 wird
die Dicke der superflachen Probenströmung in dem Messströmungspfad 152 entsprechend
dem Verhältnis
der Strömungsrate
zwischen der Probe und der Mantellösung eingestellt. Wenn beispielsweise
die Strömungsrate
der Mantellösung
geringer wird, während die
Strömungsrate
der Probe konstant bleibt, bleibt die Breite der superflachen Probenströmung konstant
und ihre Dicke nimmt zu. Wenn die Strömungsrate der Mantellösung steigt,
bleibt die Breite der superflachen Strömung konstant und ihre Dicke
nimmt ab. Der Teilchendetektor 103 umfasst eine Halbleiterlaserquelle 15,
eine Sammellinse 16, eine zylindrische Linse 17,
einen reflektierenden Spiegel 18, einen gering reflektierenden
Spiegel 19, eine Mikroskopobjektlinse 5, einen
Strahlteiler 20, eine Blende 21, einen Lichterfassungsschaltkreis 22 und
einen Blitzlampenblitz-Steuerschaltkreis 23.
Ein Laserstrahl aus der Halbleiterlaserquelle 15 verändert sich durch
die Sammellinse 16 zu einem Parallellaserstrom 14,
und der Laserstrom 14 wird durch die zylindrische Linse
nur in einer Richtung fokussiert. Dieser fokussierte Laserstrom
wird über
den reflektierenden Spiegel 18 durch den zwischen der Mikroskoplinse 3 und
der Strömungszelle 100 angeordneten
gering reflektierenden Spiegel 19 auf den Teilchenerfassungsbereich 80 gestrahlt.
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Der
Teilchendetektor 103 erfasst Teilchen gemäß der Teilchenbewertungslogik
zum Bewerten der Anwesenheit oder Abwesenheit von Teilchen. Es ist
eine Mehrzahl von Teilchenbewegungslogiken bereitgestellt. Wenn
Teilchen mit kleinen Durchmessern erfasst werden, befindet sich
ein Erfassungssignal aus dem Lichterfassungsschaltkreis 22 auf
dem A-Niveau und es wird die Bewertungslogik (Algorithmus) zum Bewerten,
dass Teilchen erfasst wurden, wenn die Impuls breite zu PA wird,
verwendet. Wenn Teilchen mit großen Durchmessern erfasst werden, befindet
sich ein Erfassungssignal aus dem Lichterfassungsschaltkreis 22 auf
B-Niveau, welches sich vom A-Niveau bei der Erfassung von kleinen
Teilchen unterscheidet, und es wird bewertet, dass Teilchen erfasst
werden, wenn die Impulsbreite zu PB wird, welches sich von PA unterscheidet.
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Zusätzlich zu
der oben erwähnten
Bewertungslogik ist es möglich,
eine Bewertungslogik zu verwenden, um aus einer Änderung in der Wellenform eines
Erfassungssignals aus dem Lichterfassungsschaltkreis 22 zu
bewerten, dass Teilchen erfasst wurden, und um das Bewertungsniveau
entsprechend der Größe des Durchmessers
der zu messenden Teilchen zu ändern.
Wenn der Probenlösung eine
Färbelösung zugefügt wird,
ist es möglich,
Teilchen durch ihr Farbniveau zu erfassen und das Bewertungsfarbniveau
entsprechend der Größe des Durchmessers
der zu messenden Teilchen zu ändern.
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Der
Teilchenanalysator 102 wandelt ein Bildelement-Datensignal
eines von der TV-Kamera 8 ausgegebenen Bildes mittels des
A/D-Wandlers 24 in ein digitales Signal um und speichert
die Daten auf dessen Grundlage unter einer Steuerung des Bildverarbeitungssteuerschaltkreises 26 an
der vorbestimmten Adresse des Bildspeichers 25. Die im Bildspeicher 25 gespeicherten
Daten werden unter einer Steuerung des Bildverarbeitungssteuerschaltkreises 26 im
Bildspeicher 25 gespeichert und dem Schaltkreis 27 für das Herausziehen
von Charakteristika und dem Unterscheidungsschaltkreis 28 zugeführt, um
so als Bild verarbeitet zu werden, und das Ergebnis wird der zentralen
Steuereinheit 29 zugeführt.
Es werden das Teilchen-Klassifizierungsergebnis und die für die Teilchen-Klassifizierung
verwendeten für
die Teilchenunterscheidung charakteristischen Parameterdaten zugeführt. Der
Teilchen-Klassifizierungs- und Unterscheidungsvorgang wird mittels
des Musterunterscheidungsvorgangs automatisch durchgeführt, welcher
allgemein basierend auf Gestaltmerkmalen in Bezug auf die Gestalt,
Größe oder
Farbe des Teilchenbildes erfolgt. Dieses Bildverarbeitungsergebnis,
die Messbedingungen und Informationen betreffend das verarbeitete
Bild werden von der zentralen Steuereinheit 29 an den Teilchenzahlanalysator 40 gesandt.
Der Teilchenzahlanalysator 40 überprüft die Entsprechung zwischen erfassten
Teilchen und dem Teilchen-Klassifizierungsergebnis auf der Grundlage
eines Teilchen-Erfassungssignals
aus der zentralen Steuereinheit 29 und dem Lichterfassungsschaltkreis 22 und
eines Steuersignals aus dem Bildverarbeitungssteuerschaltkreis 26 und
fasst die Endklassifizierung und das Unterscheidungsergebnis von
Teilchenbildern summarisch zusammen. Das Ergebnis wird an die zentrale
Steuereinheit 29 zurückgeführt und,
falls notwendig, an die Anzeigeeinrichtung 50 ausgegeben
und auf dieser gezeigt.
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Andererseits
wird zum Überprüfen eines
Teilchenbildes der Teilchenname der zu überprüfenden Teilchen zunächst von
einer Bedienperson über
die Tasteneingabeeinheit 60 eingegeben und über die zentrale
Steuereinheit 29 an den Unterscheidungsschaltkreis 28 gesandt.
Nur wenn das entsprechend der biologischen Art sortierte Teilchen
vom Unterscheidungsschaltkreis 28 klassifizierte und unterschiedene
Ergebnis mit dem für
die Überprüfung eingesetzten
Teilchennamen übereinstimmt,
wird das entsprechende Teilchenbild vom Bildspeicher 25 zum Überprüfungs-Bildspeicher 30 gesandt
und nachfolgend gespeichert. Was ein Teilchenbild angeht, selbst
wenn ein getreues Teilchenbild, welches überprüft werden soll, ein im Überprüfungs-Bildspeicher 30 gespeichertes
Teilchenbild ist, wird es nach Beendigung der Probenmessung für jede gleiche
Teilchenart aus dem Überprüfungs-Bildspeicher 30 über die zentrale
Steuereinheit 29 auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 50 gezeigt
und für
eine Überprüfung durch
eine Bedienperson verwendet.
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Es
werden auf der Grundlage dieser Messergebnisse die Teilchenkonzentration
in der Probe und die Teilchenzahl für umgewandeltes Blickfeld berechnet,
und das analytische Ergebnis wird an die zentrale Steuereinheit 29 abgegeben.
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Eine
Strömungssystem-Steuereinheit 124 stellt
das Verhältnis
der Strömungsrate
zwischen einer in die Strömungszelle 100 eingeführten Probe und
einer Mantellösung über ein
Signal aus der zentralen Steuereinheit 29 ein.
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Als
nächstes
wird die Betriebsweise einer Teilchenbild-Analysevorrichtung der
Art mit Strömung
entsprechend der vorliegenden Erfindung erläutert.
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In 1 strömen die
Probe und die Mantellösung
in die Strömungszelle 100 von
der Seite oben in der Zeichnung auf der Seite unten in derselben. Der
Laserstrahl aus der Halbleiterlaserquelle 15 durchläuft die
Sammellinse 16 und wird zum Laserstrom 14 geändert. Der
Laserstrom 14 wird über
die zylindrische Linse 17 und die reflektierenden Platten 18 und 19 auf
die Strömungszelle 100 gestrahlt.
Der die Strömungszelle 100 durchlaufende
Laserstrahl wird über
die Mikroskopobjektlinse 5 vom Strahlteiler 20 reflektiert
und über
die Blende 21 auf den Lichterfassungsschaltkreis 22 gestrahlt.
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Wenn
Teilchen in der Probe die Stelle des Durchlaufs des Laserstrahls
in der Strömungszelle 100 erreichen,
wird vom Lichterfassungsschaltkreis 22 ein Signal an den
Teilchenzahlanalysator 40 und den Blitzlampenblitz-Steuerschaltkreis 23 gesandt. Durch
dieses Erfassungssignal lässt
der Blitzlampenblitz-Steuerschaltkreis 23 die
Blitzlampe über
den Blitzlampen-Antriebsschaltkreis 1a blitzen. Das Blitzlicht
aus der Blitzlampe 1 durchläuft die Linse 2 und wird über die
Gesichtsfeldsblende 11, die Aperturblende 12 und
die Mikroskopsammellinse 3 auf die Teilchen in der Strömungszelle 100 gestrahlt. Über die
Mikroskopobjektlinse 5 wird ein Bild der bestrahlten Teilchen
zur TV-Kamera 8 gesandt, um so aufgenommen zu werden. Der
Bildverarbeitungs-Steuerschaltkreis 26 führt dem
Bildspeicher 25 und dem Teilchenzahlanalysator 40 entsprechend
dieser Information aus der TV-Kamera 8 ein Steuersignal
zu. Die von der TV-Kamera 8 erhaltene Bildinformation wird über den
A/D-Wandler 24 dem Bildspeicher 25 zugeführt. Die
Bildinformation wird vom Bildspeicher 25 über den
Schaltkreis zum Herausziehen von Charakteristika 27 und
den Unterscheidungsschaltkreis 28 an die zentrale Steuereinheit 29 gesandt.
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Die
zentrale Steuereinheit 29 steuert den Betrieb des Teilchenzahlanalysators 40,
des Bildverarbeitungs-Steuerschaltkreises 26 und der Strömungssystem-Steuereinheit 124 und
lässt die
Anzeigeeinrichtung 50 ein verarbeitetes Teilchenbild anzeigen.
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Um
ein Teilchenbild zu überprüfen, wird
zunächst
von einer Bedienperson über
die Tasteneingabeeinheit 60 der Name der zu überprüfenden Teilchenart
eingegeben, bevor die Probenmessung beginnt, und er wird über die
zentrale Steuereinheit 29 an den Unterscheidungsschaltkreis 28 übermittelt. Nur
wenn das vom Unterscheidungsschaltkreis 28 klassifizierte
und unterschiedene Ergebnis mit dem vorgegebenen Namen der zu überprüfenden Teilchenart übereinstimmt,
wird das entsprechende Teilchenbild aus dem Bildspeicher 25 an
den Überprüfungs-Bildspeicher 30 gesandt
und nachfolgend gespeichert. Das gespeicherte Teilchenbild wird
nach der Beendigung der Probenmessung vom Überprüfungs-Bildspeicher 30 geholt und über die
zentrale Steuereinheit 29 für jede Teilchenart auf dem
Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 50 gezeigt. Bei einem Überprüfungsvorgang
für Teilchen
klassifiziert eine Bedienperson Teilchen fein oder ändert den Klassifizierungsnamen
nach Betrachten eines angezeigten Teilchenbildes. Das Ergebnis der Überprüfung wird
an die zentrale Steuereinheit 29 übermittelt und summarisch als
endgültiges
Teilchenklassifizierungsergebnis zusammengefasst.
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Nur
Bilder von Teilchen, welche der bestimmten Teilchenart zwischen
Teilchen entsprechen, welche automatisch klassifiziert werden, werden
in dem Überprüfungs-Bildspeicher 30 gespeichert,
es werden aber nicht alle abgebildeten Teilchen in dem Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert. Daher benötigt
der Überprüfungs-Bildspeicher 30 keine
große Speicherkapazität.
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Zu überprüfende Teilchenbilder
werden auf dem Anzeigebildschirm stoßweise für jede Teilchenart gezeigt,
und daher wird die Arbeit der Überprüfung vereinfacht.
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Es
kann eine große
Anzahl von Teilchen derselben Art in einer Probe enthalten sein.
Unter der Bedingung, dass die Genauigkeit der automatischen Teilchenklassifizierung
für diese
Teilchen hoch ist, besteht kein Bedarf danach, zu überprüfende Teilchen
für diese
Teilchen zu bestimmen. Unter dieser Teilchenanalysebedingung, bei
der nur Teilchen von Arten als zu überprüfende Teilchen bestimmt werden, die
sich von den obigen unterscheiden, kann eine beträchtliche
Ersparnis betreffend die Kapazität
des Überprüfungs-Bildspeichers
erwartet werden.
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Um
biologische Zellen zu klassifizieren, kann man eine Erfüllung der
Messaufgabe erwarten, indem man nur Teilchen als zu überprüfende Teilchen bestimmt,
welche insbesondere für
die medizinische Diagnose wichtig sind. Die Anzahl derartiger bestimmter
Teilchen ist klein, und indem nur bestimmte Zellen als zu überprüfende Teilchen
bestimmt werden, kann die Überprüfungszeit
verkürzt
werden, und die Arbeit kann einfach durchgeführt werden.
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Es
ist möglich,
den Messmodus für
eine Probe einzuschalten und bei jedem eingeschalteten Messmodus
die Teilchenart als zu überprüfendes Teilchen
zu bestimmen. Dadurch wird kein überflüssiges Teilchenbild
in dem Überprüfungs-Bildspeicher gespeichert.
Als praktisches Beispiel für
den Messmodus kann ein Fall angeführt werden, dass eine Probe
unter den Bedingungen einer unterschiedlichen Strömungsrate
gemessen wird, ein Fall, dass eine Probe unter den Bedingungen einer
unterschiedlichen Bildvergrößerung gemessen
wird, oder ein Fall, dass eine Probe unter einer unterschiedlichen
Teilchenerfassungsbedingung (der Größe des Erfassungssignalniveaus,
der Impulsbreite des Signals etc.) gemessen wird.
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Ein
Bild eines Teilchens, welches der Teilchenart entspricht, die von
dem durch die Vorrichtung bereitgestellten Bildverfahren nicht klassifiziert
werden kann, kann in dem Überprüfungs-Bildspeicher 30 gespeichert
werden. In diesem Fall kann ein solches Teilchen, das nicht klassifiziert
werden kann, über
die Teilchenbild-Überprüfungsfunktion
klassifiziert werden, indem eine Bedienperson das Bild betrachtet, und
es kann eine Verbesserung der Genauigkeit der Klassifizierung und
Unterscheidung erwartet werden.
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In 3 ist
ein Ablaufdiagramm für
die Überprüfung eines
Teilchenbildes gezeigt, das wie oben erwähnt nicht klassifiziert werden
kann. Unter Bezug auf die Zeichnung wird zunächst gefragt, ob der normale
Vorgang auf den Vorgang des Speicherns eines Bildes eines Teilchens,
welches nicht klassifiziert werden kann, umgeschaltet ist oder nicht,
d.h. zunächst
wird bestimmt (S1), ob der Speichervorgang für letzteres ein- oder ausgeschaltet
ist. In der Zeichnung wird dies einfach als "Vorgang ein- oder ausgeschaltet" beschrieben. Als
nächstes
wird die zu überprüfende Teilchenart
bestimmt (S2), und dann wird ein Teilchen wie üblich erfasst und ein Bild
des erfassten Teilchens eingegeben (S3) und verarbeitet, um so einen
charakteristischen Parameter herauszuziehen (S4), und ferner wird
der Klassifizierungs- und Unterscheidungsvorgang mittels des Mustererkennungsvorgangs
(S5) durchgeführt.
Anschließend wird
bewertet, ob das Bild das Bild eines Teilchens ist, welches der
Teilchenart entspricht, die als zu überprüfen bestimmt wurde oder nicht
(S6). Wenn das Ergebnis ja ist, werden das Teilchenbild und das Klassifizierungsergebnis
im Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert (S7). Selbst wenn das Bild kein Bild eines Teilchens
ist, welches der bestimmten Teilchenart entspricht, wird bewertet,
ob die Bildspeicherung im Schritt S1 im AN-Zustand ist oder nicht (S8). Ferner
wird, nur wenn die Antwort ja ist, bewertet, ob das entsprechende
Teilchenbild ein Bild eines Teilchens ist, welches nicht klassifiziert
werden kann oder nicht (S9). Wenn die Antwort ja ist, werden das Bild
und das Klassifizierungsergebnis im Überprüfungs-Bildspeicher gespeichert.
Indem dies erfolgt, findet man, dass, wenn ein Teilchen nicht klassifiziert werden
kann, dessen Bild und Klassifizierungsergebnis im Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert werden, unabhängig
davon, ob das Teilchen ein Teilchen ist, welches der als zum Überprüfen bestimmenden Teilchenart
entspricht.
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Anschließend wird
für jede
Klassifizierung die Berechnung durchgeführt (S10) und bewertet, ob der
Vorgang beendet ist oder nicht (S11). Wenn der Vorgang endet, wird
die Überprüfungsarbeit
für das zu überprüfende Teilchen
durchgeführt.
Insbesondere wird bewertet, ob das entsprechende Teilchen ein zu überprüfendes Teilchen
ist oder nicht (S12). Wenn die Antwort ja ist, wird das Bild des
Teilchens, welches der bestimmten Teilchenart entspricht, angezeigt,
und die Arbeit der Überprüfung erfolgt
durch Betrachten des Bildes (S13). Es muss nicht unbedingt erwähnt werden,
dass Daten korrigiert werden, falls nötig. Dann werden auch nicht
bestimmte zu überprüfende Teilchen
angezeigt und überprüft, und Daten
werden korrigiert, falls nötig
(S14). Schließlich wird
bewertet, ob die Überprüfungsarbeit
beendet ist oder nicht (S15). Wenn die Überprüfungsarbeit beendet ist, wird
das endgültige
Klassifizierungsergebnis, welches sich im Überprüfungsergebnis widerspiegelt,
ausgegeben (S16).
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Was
ein Bild eines mehrdeutigen Teilchens betrifft, von dem angenommen
wird, dass es der Teilchenart des ersten Kandidaten entspricht,
von dem aber angenommen wird, dass es möglicherweise der Teilchenart
des zweiten Kandidaten nahe zu der Teilchenart des ersten Kandidaten
entspricht, so ist es möglich,
es in dem Überprüfungs-Bildspeicher
zu speichern. Dieses Teilchenbild kann nahezu auf dieselbe Weise überprüft werden
wie das in 3 gezeigte. Und der Grund dafür ist, dass,
falls Schritt S1 als Schritt betrachtet wird, zu bestimmen, ob das Speichern
eines Bildes eines mehrdeutigen Teilchens eingeschaltet oder ausgeschaltet
ist und S9 als Schritt des Bewertens betrachtet wird, ob das entsprechende
Teilchen nahe zu der bestimmten Art des zweiten Kandidaten ist oder
nicht, so kann der in 3 gezeigte Ablaufvorgang als
Ablaufvorgang zum Überprüfen eines
mehrdeutigen Teilchens verwendet werden. Daher wird die Erklärung der Überprüfung eines
mehrdeutigen Teilchens unter Bezugnahme auf 3 weggelassen,
um eine Wiederholung zu vermeiden.
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Bei
einem mehrdeutigen Teilchen ist es aus der Sichtweise der Verbesserung
der Wirksamkeit der Klassifizierungsarbeit wünschenswert, zusätzlich zum
Teilchenbild die Namen der Teilchenarten der beiden Kandidaten anzuzeigen.
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Was
ein Teilchen betrifft, welches einer weiteren Teilchenart entspricht,
welche geeignet ist, dass sie Gegenstand einer Fehlentscheidung
durch die automatische Klassifizierung ist, dass es nämlich ein
Teilchen entsprechend der bestimmten Teilchenart ist, so ist es
möglich,
es in dem Überprüfungs-Bildspeicher
zu speichern. Auch in diesem Fall kann das Teilchen nahezu auf dieselbe
Weise wie der in 3 gezeigten überprüft werden. Grund ist, dass, falls
der in 3 gezeigte Schritt S1 als Schritt des Bestimmens
betrachtet wird, ob das Speichern eines Bildes eines Teilchens,
welches zu einer weiteren Teilchenart gehört, die geeignet ist, Gegenstand
einer Fehlentscheidung zu werden, dass es ein Teilchen ist, welches
der bestimmten Teilchenart entspricht, eingeschaltet oder ausgeschaltet
ist, und falls Schritt S9 als Schritt des Bewertens betrachtet wird,
ob das entsprechende Teilchen ein Teilchen ist, welches geeignet
ist, Gegenstand einer Fehlentscheidung zu werden oder nicht, so
kann das in 3 gezeigte Flussschaubild ein
Flussschaubild zum Überprüfen des
Teilchens ersetzen. Daher wird die Erklärung der Überprüfung des Teilchens unter Bezugnahme
auf 3 weggelassen, um eine Wiederholung zu vermeiden.
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Bei
Teilchen, die geeignet sind, Gegenstand einer Fehlentscheidung zu
werden, wie oben erwähnt,
ist es wünschenswert,
ein Teilchenbild entsprechend der ursprünglich bestimmten Teilchenart und
eine feste Anzahl von Bildern von Teilchen, welche einer weiteren
Teilchenart entsprechen, die geeignet ist, Gegenstand von Fehlentscheidungen
zu werden, an Stellen nahe zueinander anzuzeigen, um so ein Betrachten
durch wechselseitigen Vergleich zu ermöglichen. 4 zeigt
ein Anzeigebeispiel eines praktischen Überprüfungsbildes der Anzeigeeinheit 50 in
diesem Fall.
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In 4 sind
Teilchenbilder, welche der für ein
zu überprüfendes Teilchen
bestimmten Teilchenart entsprechen, im Teilchenanzeigebereich A
angezeigt, und Bilder von Teilchen, welche einer Teilchenart entsprechen,
die geeignet ist, Gegenstand einer Fehlentscheidung zu sein, sind
im Teilchenanzeigebereich B gezeigt. Dadurch kann eine Bedienperson die
Klassifizierungsarbeit für
die Teilchen wirksam durch Vergleichen und Betrachten der in den
beiden Anzeigebereichen gezeigten Bilder durchführen. Es muss nicht unbedingt
gesagt werden, dass, wenn sie während
der Klassifizierungsüberprüfungsarbeit
Teilchen fein klassifiziert oder den Teilchenartnamen ändert, das
automatische Klassifizierungsergebnis, welches von dem Ergebnis
widergespiegelt und korrigiert wird, ausgegeben wird. Daher kann
auf diese Weise die Genauigkeit der Teilchenklassifizierung und
Unterscheidung verbessert werden.
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Um
biologische Zellen zu klassifizieren, insbesondere was eine Teilchenart
betrifft, die für
die medizinische Diagnose wichtig ist, ist es wesentlich, sie als
bestimmte Teilchenart zu bewerten, sie in dem Speicher im Inneren
der zentralen Steuereinheit 29 zu registrieren und sie
im Überprüfungs-Bildspeicher abzuspeichern,
wenn sich die Speicherung im AN-Zustand befindet. Grund hierfür ist, dass
es nicht notwendig ist, jedes Mal neu zu bestimmen.
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Auch
in diesem Fall können
Teilchen auf dieselbe Weise überprüft werden,
wie es in 3 gezeigt ist. Grund hierfür ist, dass,
falls der in 3 gezeigte Schritt S1 als Schritt
des Bestimmens angesehen wird, ob das Speichern des Bildes eines
Teilchens, welches der besonderen Teilchenart entspricht, angeschaltet
oder ausgeschaltet ist, und falls Schritt S9 als Schritt des Bewertens
betrachtet wird, ob das entsprechende Teilchen das besondere Teilchen
ist oder nicht, so kann der in 3 gezeigte
Ablauf ein Ablauf zum Überprüfen des
Teilchens ersetzen. Daher wird die Erklärung der Überprüfung des Teilchens unter Bezugnahme
auf 3 weggelassen, um eine Wiederholung zu vermeiden.
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Wenn
viele Teilchen im Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert sind und die Kapazität
des Überprüfungs-Bildspeichers
nicht ausreichend ist, ist es wünschenswert,
das automatische Klassifizierungsergebnis durch den Teilchenexistenzanteil
der überprüften Teilchenbilder
zu korrigieren. Der Grund ist, dass hierdurch, selbst wenn die Speicherkapazität unzureichend
wird, die Genauigkeit der Klassifizierungsunterscheidung nicht verringert
wird.
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Das
Flussschaubild für
diese Arbeit wird unter Bezugnahme auf 5 erklärt. Wenn
die Teilchenbildanalyse beginnt, wird zunächst das zu überprüfende Teilchen
bestimmt (S1), und dann werden die Teilchenerfassung und Bildeingabe
(S2), das Herausziehen von charakteristischen Parametern durch Bildverarbeitung
(S3) und der Vorgang der Teilchenklassifizierung und -unterscheidung
durch Mustererkennung (S4) wie in der obigen Erklärung durchgeführt. Wenn
als nächstes
im Schritt S5 bewertet wird, dass das zu überprüfende Teilchen bestimmt wurde und
es ferner im Schritt S6 bestimmt wird, dass der Überprüfungs-Bildspeicher seine Kapazität nicht überschreitet,
so wird das Teilchenbild in dem Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert (S7) und der Teilchenartname desselben wird ebenfalls
in ihm gespeichert (S8), und es erfolgt die Berechnung für jede Klassifizierung
(S9).
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Die
Kapazität
des Überprüfungs-Bildspeichers
ist jedoch begrenzt und es kann ein Fall auftreten, dass Bilder
von allen zu überprüfenden Kandidatenteilchen
nicht vollständig
gespeichert werden können.
Falls dies auftritt, wird "Speicher überlastet" gesetzt (S10), und
die Speicherung von Bildern in den Überprüfungs-Bildspeicher wird beendet. Für eine Probe
wird die zuvor erwähnte
Reihe von Vorgängen fortgesetzt,
und wenn die Verarbeitung endet (S11), beginnt der Vorgang der Überprüfung.
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Was
den Vorgang der Überprüfung betrifft, so
wird ein Bild des zu überprüfenden bestimmten Teilchens
auf der Anzeigeeinheit gezeigt, und das Klassifizierungsergebnis
wird abermals oder feiner von einer Bedienperson klassifiziert (S12).
Als nächstes
wird, wenn "Speicher überlastet" gesetzt wurde (S13),
das Anteilsverhältnis
(Klassifikationsverhältnis)
für jede
Klassifikation eines Teilchens entsprechend der für die Überprüfung bestimmten
Teilchenart berechnet (S14). Schließlich wird in Anbetracht des
Klassifikationsanteils von zu überprüfenden Teilchen,
welche man durch den Vorgang der Überprüfung für alle bestimmten Teilchen
erhält,
berechnet (S15) und das Ergebnis wird ausgegeben (S16).
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Was
eine Teilchenerfassungseinrichtung betrifft, so wurde ein Fall beschrieben,
dass ein Laserstrom aus einem Halbleiterlaser als Erfassungslicht verwendet
wurde, und der von Teilchen gestreute Laserstrom verwendet wird.
Hierin besteht jedoch keine Einschränkung. Es kann eine Fluoreszenz
von Teilchen oder durchgelassenes Licht verwendet werden, und es
kann ein Verfahren zum Erfassen von Teilchen durch einen eindimensionalen
Bildsensor oder ein Verfahren zum Erfassen von Teilchen durch eine Änderung
im elektrischen Widerstand auf Grund des Durchsatzes von Teilchen
verwendet werden.
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Bei
der Ausführungsform
wird eine Strömungszelle
verwendet, welche die Breite einer Probe konstant hält. Die
vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf eine Vorrichtung angewendet
werden, welche eine Strömungszelle
zum langsamen Vergrößern oder
Verringern der Breite einer Probe im Bildbereich verwendet.
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Die
Wirkungen der vorliegenden Erfindung sind die folgenden:
- 1. Die vorliegende Erfindung bestimmt die Art
der zu überprüfenden Teilchen,
steuert das Speichern eines Bildes in einem Überprüfungs-Bildspeicher, um so ein
Teilchenbild entsprechend der bestimmten Teilchenart im Überprüfungs-Bildspeicher zu speichern
und zeigt das gespeicherte Teilchenbild auf der Anzeige für eine Überprüfung an, so
dass nicht immer alle erzeugten Teilchenbilder im Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert sind, die Speicherkapazität entsprechend minimiert werden
kann, und weil kein Bedürfnis
danach besteht, die Anzahl von ursprünglich unabhängig von
ihr zu speichernden zu überprüfenden Teilchen
zu verringern, kann eine Verringerung der Reproduzierbarkeit des
Klassifizierungsergebnisses verhindert werden.
- 2. Die vorliegende Erfindung zeigt Teilchenbilder für jede Teilchenart
stoßweise
an, so dass die Arbeit der Überprüfung vereinfacht
werden kann.
- 3. Die vorliegende Erfindung bestimmt die Partikelart für jede Probe
in jedem Messmodus, so dass verhindert werden kann, dass überflüssige Teilchenbilder
im Überprüfungs-Bildspeicher
gespeichert werden.