JP2008224465A - Method and instrument for measuring fine particle - Google Patents

Method and instrument for measuring fine particle Download PDF

Info

Publication number
JP2008224465A
JP2008224465A JP2007064314A JP2007064314A JP2008224465A JP 2008224465 A JP2008224465 A JP 2008224465A JP 2007064314 A JP2007064314 A JP 2007064314A JP 2007064314 A JP2007064314 A JP 2007064314A JP 2008224465 A JP2008224465 A JP 2008224465A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
fine particle
measurement region
imaging
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007064314A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5013410B2 (en
Inventor
Tatsuro Akiba
龍郎 秋葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2007064314A priority Critical patent/JP5013410B2/en
Publication of JP2008224465A publication Critical patent/JP2008224465A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5013410B2 publication Critical patent/JP5013410B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle measuring instrument capable of easily and inexpensively acquiring a plurality of fine particle images photographed with identical timing. <P>SOLUTION: The fine particle measuring instrument is equipped with a flow channel pipe 10 equipped with a measuring region 12 having light transmission properties and permitting a fluid containing fine particles to pass; a supply means 14 for supplying the fluid to the flow channel pipe 10; a plurality of imaging means 20 and 30 for photographing the inside of the measuring region 12 to acquire a plurality of fine particle images; and a control means 50 for controlling the operations of the supply means 14 and the imaging means 20 and 30. The control means 50 is constituted so as to take a plurality of the fine particle images at the same time, in a state where the flow of the fluid in the measuring region 12 is temporarily stopped. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、微粒子測定方法及び装置に関し、より詳しくは、細胞、血球、微生物、粉体、ダストなどの微粒子を撮像して特性を測定することができる微粒子測定方法及び装置に関する。   The present invention relates to a fine particle measurement method and apparatus, and more particularly to a fine particle measurement method and apparatus capable of measuring characteristics by imaging fine particles such as cells, blood cells, microorganisms, powder, and dust.

流体中に含まれる微粒子を撮像する装置として、例えば特許文献1に開示されたフローサイトメータが知られている。このフローサイトメータは、粒子を含む試料液の流路となるフローセルを備えており、フローセルを通過する試料液を複数の撮像手段で撮像することにより、同一粒子の蛍光画像及び透過光画像を取得できるように構成されている。
特開平6−235691号公報
As a device for imaging fine particles contained in a fluid, for example, a flow cytometer disclosed in Patent Document 1 is known. This flow cytometer is equipped with a flow cell that serves as a flow path for the sample liquid containing particles. By capturing the sample liquid that passes through the flow cell with a plurality of imaging means, a fluorescent image and a transmitted light image of the same particle are acquired. It is configured to be able to.
JP-A-6-235691

ところが、上記従来のフローサイトメータは、フローセル内を所定の速度で搬送される粒子の静止画像を撮像するようにしているため、十分な露光時間を確保することができずに画像情報の出力が微弱になる結果、これを増幅するためのイメージインテンシファイアを必要としており、測定を安価に行うことができないという問題があった。   However, since the conventional flow cytometer captures a still image of particles transported at a predetermined speed in the flow cell, a sufficient exposure time cannot be secured and image information can be output. As a result of the weakness, an image intensifier for amplifying the image is required, and there is a problem that measurement cannot be performed at low cost.

また、透過光画像の撮像時に照射するフラッシュランプ光によりイメージインテンシファイアに過大な入力が生じるのを防止するため、蛍光画像及び透過光画像の撮像タイミングを時間的にずらす必要があるので、画像同士の比較が困難であるという問題もあった。   In addition, in order to prevent an excessive input from being generated in the image intensifier due to the flash lamp light irradiated when the transmitted light image is captured, it is necessary to shift the imaging timing of the fluorescent image and the transmitted light image in time. There was also a problem that it was difficult to compare each other.

そこで、本発明は、同じタイミングで撮像した複数の微粒子画像を容易、安価に取得することができる微粒子測定方法及び装置の提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fine particle measuring method and apparatus capable of easily and inexpensively acquiring a plurality of fine particle images captured at the same timing.

本発明の前記目的は、光透過性を有する測定領域を備えた流路管に、微粒子を含む流体を供給する供給ステップと、前記測定領域内の流体の流れを一時的に停止した状態で、複数の撮像手段により前記測定領域内を同時に撮像し、複数の微粒子画像を取得する撮像ステップとを備える微粒子測定方法により達成される。   The object of the present invention is to supply a fluid containing fine particles to a flow path tube having a light-transmitting measurement region, and in a state where the flow of fluid in the measurement region is temporarily stopped, This is achieved by a particle measuring method including an imaging step of simultaneously imaging the inside of the measurement region by a plurality of imaging means and acquiring a plurality of particle images.

また、本発明の前記目的は、光透過性を有する測定領域を備え微粒子を含む流体が通過可能な流路管と、前記流路管に流体を供給する供給手段と、前記測定領域内を撮像して微粒子画像を複数取得する複数の撮像手段と、前記供給手段及び撮像手段の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記測定領域内の流体の流れを一時的に停止した状態で、複数の前記微粒子画像を同時に撮像する微粒子測定装置により達成される。   In addition, the object of the present invention is to provide a channel tube having a light-transmitting measurement region through which a fluid containing fine particles can pass, supply means for supplying fluid to the channel tube, and imaging in the measurement region. And a plurality of imaging means for acquiring a plurality of fine particle images, and a control means for controlling the operation of the supply means and the imaging means, the control means temporarily stopped the flow of fluid in the measurement region This is achieved by a fine particle measuring apparatus that simultaneously captures a plurality of the fine particle images.

本発明の微粒子測定方法及び装置によれば、同じタイミングで撮像した複数枚の微粒子画像を容易、安価に取得することができる。   According to the fine particle measurement method and apparatus of the present invention, a plurality of fine particle images captured at the same timing can be easily and inexpensively acquired.

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る微粒子測定装置の概略構成図である。図1に示すように、微粒子測定装置1は、微粒子を含む液体などの流体が通過するフローセル10と、フローセルの周囲にそれぞれ配置された蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30と、画像処理装置40
と、制御装置50とを備えている。
Hereinafter, actual forms of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a particle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the particle measuring device 1 includes a flow cell 10 through which a fluid such as a liquid containing particles passes, a fluorescence image capturing device 20 and a dark field image capturing device 30 that are respectively arranged around the flow cell, and an image. Processing device 40
And a control device 50.

フローセル10は、偏平な矩形管からなり、長手方向の両側に流体入口10a及び流体出口10bをそれぞれ備えている。フローセルの中央には、ガラスや透明プラスチックなどの光透過性材料からなる窓部11が、表裏面にそれぞれ形成されており(図1では一方のみ図示)、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30によりフローセル10の内部を撮像する測定領域12を、窓部11の内部に有している。フローセルの形状は、微粒子を含む流体を外部から観察可能である限り特に限定されず、本実施形態のもの以外に、例えば、円管、楕円管、異形管などの他の流路管で、少なくとも一部に光透過性を有する測定領域を備える構成であればよい。但し、測定領域12内の微粒子全体の撮像が可能となるように、微粒子の通過を妨げない範囲で内部幅がなるべく小さいことが好ましい。   The flow cell 10 is formed of a flat rectangular tube and includes a fluid inlet 10a and a fluid outlet 10b on both sides in the longitudinal direction. In the center of the flow cell, windows 11 made of a light-transmitting material such as glass or transparent plastic are formed on the front and back surfaces, respectively (only one is shown in FIG. 1), and the fluorescent image capturing device 20 and dark field image capturing are performed. A measurement region 12 for imaging the inside of the flow cell 10 by the device 30 is provided inside the window portion 11. The shape of the flow cell is not particularly limited as long as the fluid containing fine particles can be observed from the outside. In addition to the one of this embodiment, for example, other flow pipes such as a circular tube, an elliptical tube, and a deformed tube, Any configuration may be used as long as it includes a measurement region having light transmittance in part. However, it is preferable that the internal width is as small as possible within a range that does not hinder the passage of the fine particles so that the entire fine particles in the measurement region 12 can be imaged.

フローセル10の流体入口10aには、透明な供給管2が接続されており、この供給管2には微粒子検出装置16が配置されている。微粒子検出装置16は、供給管2にレーザ光などの検出光を照射する光源17と、検出光を受光する受光部18とを備えており、供給管2内の微粒子の通過を、検出光の遮断または散乱による受光量の変化により、あるいはまた蛍光の検出により検知し、微粒子像をフローセル10内で捕捉することができるように微粒子通過信号を出力する。   A transparent supply pipe 2 is connected to the fluid inlet 10 a of the flow cell 10, and a particulate detection device 16 is disposed in the supply pipe 2. The fine particle detection device 16 includes a light source 17 that irradiates the supply pipe 2 with detection light such as laser light, and a light receiving unit 18 that receives the detection light. Detection is performed by changing the amount of received light due to blocking or scattering, or by detecting fluorescence, and a particulate passing signal is output so that the particulate image can be captured in the flow cell 10.

一方、フローセル10の流体出口10bには、排出管4が接続されており、この排出管4には、吸引によりフローセル10の内部に流体を供給するポンプ14が介在されている。   On the other hand, a discharge pipe 4 is connected to the fluid outlet 10 b of the flow cell 10, and a pump 14 that supplies fluid to the inside of the flow cell 10 by suction is interposed in the discharge pipe 4.

また、供給管2及び排出管4における流体入口10a及び流体出口10bの近傍には、遮断弁26,27がそれぞれ設けられており、遮断弁26,27を閉じることで、フローセル10内における流体の流れを一時的に停止することができる。ポンプ14は、押し込み圧力によってフローセル10内に流体を供給するように、フローセル10の上流側に配置することも可能である。また、フローセル10への流体の供給手段として、圧縮空気など他の動力源を利用することも可能であり、更には、流体の貯留タンクをフローセル10の上方に配置する等して、流体が自重でフローセル10へ供給されるように構成することも可能である。遮断弁26,27は、例えばポンプ14の作動を停止することでフローセル10内における流体の流れを停止可能な場合には、必ずしも設ける必要はない。   Further, shutoff valves 26 and 27 are provided in the vicinity of the fluid inlet 10 a and the fluid outlet 10 b in the supply pipe 2 and the discharge pipe 4, respectively. By closing the shutoff valves 26 and 27, the fluid in the flow cell 10 is closed. The flow can be temporarily stopped. The pump 14 can also be arranged upstream of the flow cell 10 so as to supply fluid into the flow cell 10 by indentation pressure. It is also possible to use other power sources such as compressed air as means for supplying the fluid to the flow cell 10, and furthermore, the fluid is self-weighted by arranging a fluid storage tank above the flow cell 10. It can also be configured to be supplied to the flow cell 10. The shutoff valves 26 and 27 are not necessarily provided when the flow of fluid in the flow cell 10 can be stopped by stopping the operation of the pump 14, for example.

蛍光画像撮像装置20は、冷却式のCCDカメラ(例えば30万画素)21と、フローセル10内の微粒子に対して励起光を照射する励起光源22と、微粒子の発光を集光するレンズ23と、CCDカメラ21及びレンズ23間に配置されて所定の波長域の蛍光のみを選択的に透過させるフィルタ24とを備えており、フローセル10の測定領域12に存在する微粒子の蛍光画像を撮像する。励起光源22は、リング状部材の内周面に沿って複数のLED(例えば波長530nmの緑色LED)22aを等間隔に配置して構成されており、測定領域12に対してCCDカメラ21と同じ側から均一な励起光を照射できるように、測定領域12の近傍に配置されている。   The fluorescence imaging device 20 includes a cooled CCD camera (for example, 300,000 pixels) 21, an excitation light source 22 that irradiates excitation light to the fine particles in the flow cell 10, a lens 23 that collects the emitted light of the fine particles, A filter 24 that is disposed between the CCD camera 21 and the lens 23 and selectively transmits only fluorescence in a predetermined wavelength region is provided, and a fluorescence image of fine particles existing in the measurement region 12 of the flow cell 10 is captured. The excitation light source 22 is configured by arranging a plurality of LEDs (for example, green LEDs having a wavelength of 530 nm) 22 a at equal intervals along the inner peripheral surface of the ring-shaped member, and is the same as the CCD camera 21 with respect to the measurement region 12. It arrange | positions in the vicinity of the measurement area | region 12 so that uniform excitation light can be irradiated from the side.

暗視野画像撮像装置30は、CCDカメラ(例えば140万画素)31を備えており、励起光源22による微粒子の前方散乱光により、フローセル10の測定領域12に存在する微粒子の暗視野画像を撮像する。暗視野画像撮像装置30は、蛍光画像撮像装置20に対して測定領域12を挟んで対向するように配置されており、撮像された暗視野画像は、蛍光画像と裏表の関係になる。   The dark field image pickup device 30 includes a CCD camera (for example, 1.4 million pixels) 31 and picks up a dark field image of fine particles existing in the measurement region 12 of the flow cell 10 by forward scattered light of the fine particles from the excitation light source 22. . The dark field image capturing device 30 is disposed so as to face the fluorescent image capturing device 20 with the measurement region 12 interposed therebetween, and the captured dark field image has a relationship between the fluorescent image and the front and back.

画像処理装置40は、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30に接続されており、撮像された蛍光画像及び暗視野画像を重畳して同一粒子を同定することができるよ
うに、画像処理を施す。
The image processing device 40 is connected to the fluorescence image capturing device 20 and the dark field image capturing device 30 and performs image processing so that the same particle can be identified by superimposing the captured fluorescence image and dark field image. Apply.

制御装置50は、フローセル10内を流体が所定の流速で通過するようにポンプ14の作動を制御し、微粒子検出装置16から微粒子通過信号が入力されると、所定の時間遅れを持って遮断弁26,27を閉じると共にポンプ14を停止するように制御することで、検出された微粒子をフローセル10内に含む状態で流体の流れを一時停止する。   The control device 50 controls the operation of the pump 14 so that the fluid passes through the flow cell 10 at a predetermined flow rate. When a particle passage signal is input from the particle detection device 16, the control device 50 has a predetermined time delay and shuts off the valve. By controlling to close the pumps 26 and 27 and stop the pump 14, the flow of the fluid is temporarily stopped in a state where the detected fine particles are included in the flow cell 10.

また、制御装置50は、暗視野画像撮像装置30による撮像が、蛍光画像撮像装置20の撮像と同時に行われるように、両者の撮像タイミングを制御する。本実施形態においては、制御装置50が、露光開始時刻及び露光終了時刻の双方が一致するように、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30の作動を制御しているが、本明細書において「同時に撮像する」とは、このような場合以外に、複数の撮像装置の露光時間帯が少なくとも一部において重複する場合も含む意味である。   Further, the control device 50 controls the imaging timing of the both so that the imaging by the dark field imaging device 30 is performed simultaneously with the imaging of the fluorescence imaging device 20. In the present embodiment, the control device 50 controls the operations of the fluorescence image capturing device 20 and the dark field image capturing device 30 so that both the exposure start time and the exposure end time coincide with each other. In addition to such a case, “capture simultaneously” means that the exposure time zones of a plurality of imaging devices overlap at least partially.

次に、上記構成を備える微粒子測定装置1を用いた微粒子測定方法の一例として、海水中に含まれる植物プランクトンの測定方法を説明する。例えば、植物プランクトンが海洋に固定している炭素量を知りたい場合にはサイズ測定が有効であり、船舶のバラスト水検査においては個体数係数が必要であり、赤潮観測としては、種組成およびその時間変動ならびにその空間分布を調べることが要求される。本発明に係る微粒子測定装置及び微粒子測定方法は、このような植物プランクトンの測定を可能にするものである。   Next, a method for measuring phytoplankton contained in seawater will be described as an example of a particle measuring method using the particle measuring apparatus 1 having the above configuration. For example, size measurement is effective when it is desired to know the amount of carbon fixed by the phytoplankton in the ocean, and a population coefficient is required for ballast water inspection of ships. It is required to examine the temporal variation and its spatial distribution. The fine particle measuring apparatus and the fine particle measuring method according to the present invention enable measurement of such phytoplankton.

まず、制御装置50は、ポンプ14を作動させて、植物プランクトンや懸濁粒子などの微粒子を含む海水をフローセル10内に供給する。そして、微粒子検出装置16による植物プランクトンの検出に基づき、ポンプ14を停止すると共に遮断弁26,27を閉じて、フローセル10の測定領域12における海水の流れを一時的に停止する。測定領域12の大きさは、対象とする微粒子のサイズなどを考慮して適宜設定すればよく、例えば、5μm〜数mm程度のサイズを有する植物プランクトンが測定対象の場合、5μm以上のプランクトンを計数できる程度の分解能を得るために、測定領域12の大きさを約0.01ccに設定することができる。   First, the control device 50 operates the pump 14 to supply seawater containing fine particles such as phytoplankton and suspended particles into the flow cell 10. And based on the detection of the phytoplankton by the microparticle detection apparatus 16, the pump 14 is stopped and the shutoff valves 26 and 27 are closed to temporarily stop the flow of seawater in the measurement region 12 of the flow cell 10. The size of the measurement region 12 may be appropriately set in consideration of the size of the target fine particles. For example, when a phytoplankton having a size of about 5 μm to several mm is a measurement target, the plankton of 5 μm or more is counted. In order to obtain a resolution as high as possible, the size of the measurement region 12 can be set to about 0.01 cc.

フローセル10内における微粒子の移動速度は、流体の停止により直ちに(たとえば0.2秒程度で)低下し、従来の測定時に比べて動きが極めて遅いものになる。このため、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30により微粒子を撮像する際に露光時間を十分確保することができるので(例えば0.2秒程度)、複数のLED22aからなる励起光源22の励起光を、暗視野画像を撮像するための照明光として利用することができ、構成の簡素化と共に消費電力の低減を図ることができる。また、撮像手段として、高感度カメラを用いなくても、一般或いは冷却型のCCDカメラを用いて、微粒子を十分判別可能な鮮明な画像を得ることができる。   The moving speed of the microparticles in the flow cell 10 immediately decreases (for example, in about 0.2 seconds) due to the stop of the fluid, and the movement is extremely slow compared to the conventional measurement. For this reason, a sufficient exposure time can be ensured when the fluorescent image capturing device 20 and the dark-field image capturing device 30 capture fine particles (for example, about 0.2 seconds), so that the excitation light source 22 composed of a plurality of LEDs 22a can be used. The excitation light can be used as illumination light for capturing a dark field image, and simplification of the configuration and reduction of power consumption can be achieved. Further, even if a high-sensitivity camera is not used as the imaging means, a clear image capable of sufficiently discriminating fine particles can be obtained using a general or cooled CCD camera.

制御装置50は、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30が同時に撮像するように、撮像タイミングを制御する。蛍光画像撮像装置20は、励起光の照射により植物プランクトンから放出されるクロロフィル蛍光により蛍光画像を撮像する。本実施形態においては、励起光源22が、測定領域12に対して蛍光画像撮像装置20と同じ側から励起光を照射しているため、前方散乱光の影響を受けないため植物プランクトンから放出される蛍光のみを効率良く撮像することができ、鮮明な蛍光画像を得ることができる。   The control device 50 controls the imaging timing so that the fluorescent image capturing device 20 and the dark field image capturing device 30 capture images simultaneously. The fluorescence image capturing apparatus 20 captures a fluorescence image by chlorophyll fluorescence emitted from phytoplankton by irradiation with excitation light. In the present embodiment, since the excitation light source 22 irradiates the measurement region 12 with excitation light from the same side as the fluorescence imaging device 20, the excitation light source 22 is not affected by forward scattered light, and thus is emitted from the phytoplankton. Only fluorescence can be efficiently imaged, and a clear fluorescence image can be obtained.

また、暗視野画像撮像装置30は、励起光による植物プランクトン又は懸濁粒子の前方散乱光により、暗視野画像を撮像する。同時に撮像された蛍光画像及び暗視野画像は、それぞれを重畳して微粒子の測定が可能となるように、画像処理装置40において画像処理が施される。蛍光画像撮像装置20のフィルタ24は、ターゲットとする植物プランクト
ンが放出する蛍光波長に応じて、適宜交換することができる。
Further, the dark field image capturing device 30 captures a dark field image with forward scattered light of phytoplankton or suspended particles by excitation light. The image processing device 40 performs image processing so that the fluorescence image and the dark field image captured at the same time can be measured by superimposing each of them. The filter 24 of the fluorescence imaging device 20 can be appropriately replaced according to the fluorescence wavelength emitted by the target phytoplankton.

画像処理装置40は、蛍光画像及び暗視野画像の撮像方向を考慮していずれか一方の画像を反転し、暗視野画像上における微粒子のサイズ及び座標から探索範囲を決定し、蛍光画像上の同一粒子を探索する。こうして、蛍光画像及び暗視野画像における各粒子の対応関係を把握した後、撮像装置の幾何学的配置に起因する歪みやレンズの機構に起因する歪みを修正する。例えば、各撮像装置20,30の撮像軸の傾きによる歪みについては、基準画像を撮像して2次元画像変換(アフィン変換)により傾きを修正することができ、レンズの縮尺歪みや放射歪みについては、深度方向に動かした基準画像を取得して歪みパラメータを測定することにより修正することができる。   The image processing device 40 inverts one of the images in consideration of the imaging direction of the fluorescent image and the dark field image, determines the search range from the size and coordinates of the fine particles on the dark field image, and the same on the fluorescent image Search for particles. Thus, after grasping the correspondence relationship of each particle in the fluorescent image and the dark field image, the distortion caused by the geometric arrangement of the imaging device and the distortion caused by the lens mechanism are corrected. For example, for distortion due to the inclination of the imaging axis of each of the imaging devices 20 and 30, the reference image can be captured and the inclination can be corrected by two-dimensional image conversion (affine transformation). It can be corrected by acquiring a reference image moved in the depth direction and measuring a distortion parameter.

こうして、画像処理装置40において補正された画像の一例を、図2に拡大して示す。図2において、(a)は蛍光画像であり、(b)は暗視野画像である。植物プランクトンは蛍光画像及び暗視野画像の双方に現れるのに対し、植物プランクトン以外の懸濁粒子は暗視野画像にのみ現れるため、両者を比較することで、植物プランクトンとその他の懸濁粒子とを識別することができる。 画像処理装置40は、蛍光画像と暗視野画像との間で微粒子の濃淡や色調を変える処理を行った上で、画像同士を重畳することにより、植物プランクトンと懸濁粒子とを自動的に識別することができると共に、それぞれのサイズや分布密度も自動的に算出することができる。植物プランクトン及び懸濁粒子をそれぞれサイズ毎に分類して、各サイズに対する個体数密度を測定した結果の一例を、図3に示す。   An example of the image corrected in this way by the image processing apparatus 40 is shown in an enlarged manner in FIG. In FIG. 2, (a) is a fluorescent image, and (b) is a dark field image. While phytoplankton appears in both fluorescent and dark field images, suspended particles other than phytoplankton appear only in dark field images, so by comparing the two, phytoplankton can be compared with other suspended particles. Can be identified. The image processing device 40 automatically distinguishes phytoplankton and suspended particles by superimposing the images after performing processing to change the density and color tone of the fine particles between the fluorescent image and the dark field image. In addition, the size and distribution density of each can be automatically calculated. FIG. 3 shows an example of results obtained by classifying phytoplankton and suspended particles for each size and measuring the population density for each size.

本実施形態の微粒子測定方法によれば、流体の流れが停止した状態で微粒子の測定が行われるため、露光時間をより長くすることにより、微粒子自体の運動の様子を撮像することもできる。図4は、露光時間を5秒として赤潮プランクトン(学名:Karenia mikimotoi)を撮像した蛍光画像であり、この蛍光画像とプランクトンの形状を測定するために露
光時間を短く(例えば0.2秒)撮影した暗視野画像と比較することにより、運動するプランクトンを特定することができる。螺旋状に延びた軌跡の長さから運動速度を測定することができ、また軌跡の形状特徴からプランクトンの種類などの特徴を知ることができる。このように、2つの撮像装置の露光開始時刻または露光終了時刻を一致させて、露光時間を互いに相違させることにより、微粒子の運動性を測定することができる。
According to the fine particle measurement method of the present embodiment, fine particles are measured in a state where the flow of fluid is stopped. Therefore, it is possible to take an image of the movement of the fine particles themselves by increasing the exposure time. FIG. 4 is a fluorescent image obtained by capturing red tide plankton (scientific name: Karenia mikimotoi) with an exposure time of 5 seconds, and the exposure time is shortened (for example, 0.2 seconds) in order to measure the shape of the fluorescent image and plankton. By comparing with the dark field image, the plankton that moves can be identified. The speed of movement can be measured from the length of the spirally extending locus, and features such as the type of plankton can be known from the shape features of the locus. In this way, the mobility of the fine particles can be measured by making the exposure start times or the exposure end times of the two imaging devices coincide and making the exposure times different from each other.

また、励起光源22に配置されたLED22aが、それぞれ異なる波長(例えば8波長)の励起光を照射するように構成することも可能であり、測定した蛍光波長もしくは蛍光強度の違いにより、植物プランクトンの種組成を測定することも可能である。   Moreover, it is also possible to comprise so that LED22a arrange | positioned at the excitation light source 22 may irradiate excitation light of a different wavelength (for example, 8 wavelengths), respectively, and the difference of the measured fluorescence wavelength or fluorescence intensity of phytoplankton It is also possible to measure the seed composition.

また、図1に示す微粒子測定装置は、耐圧性を有するケーシング内に収容することで、潜行体等に搭載して実海での測定が可能となるように構成することができる。図5は、その概略構成を示しており、耐圧性ケーシング60の内部に真空容器61と、フローセル10、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30を備える撮像システム62と、制御基板63と、パソコン64,65と、バッテリー66とを収容し、ケーシング60の外部から真空容器61内に海水を吸引し、バッテリー66の駆動により流体の停止、撮像、画像処理、画像保存の一連の作業を自動的に行うことにより、海中での植物プランクトンの測定を行うことができる。   Further, the fine particle measuring apparatus shown in FIG. 1 can be configured to be mounted on an insidious body or the like and to be measured in the actual sea by being housed in a pressure-resistant casing. FIG. 5 shows a schematic configuration of the vacuum vessel 61, an imaging system 62 including the flow cell 10, the fluorescence imaging device 20, and the dark field imaging device 30, and a control board 63. The personal computers 64 and 65 and the battery 66 are accommodated, seawater is sucked into the vacuum vessel 61 from the outside of the casing 60, and a series of operations of stopping the fluid, imaging, image processing, and image storage are performed by driving the battery 66. By performing automatically, measurement of phytoplankton in the sea can be performed.

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、海水に含まれる植物プランクトンの測定を例に説明したが、自己蛍光特性を有する細胞や人為的に蛍光性を付与された細胞などの、分布密度、大きさ、蛍光強度などの測定にも適用することができ、例えば、得られた細胞の大きさから細胞の含有物質の推測を行うことができる。また、微粒子の蛍光性の有無を調べることもできる。フローセル10を通過する流体は気体であってもよ
く、この場合は、フローセル10を水平に配置して測定領域12上に微粒子が静置されるように流体の流れを停止することが好ましい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was explained in full detail, the specific aspect of this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the present embodiment, the measurement of phytoplankton contained in seawater has been described as an example, but the distribution density, size, fluorescence, etc. of cells having autofluorescence characteristics or artificially imparted fluorescence, etc. The present invention can also be applied to the measurement of strength and the like. For example, a substance contained in a cell can be estimated from the obtained cell size. It is also possible to examine the presence or absence of fluorescence of the fine particles. The fluid passing through the flow cell 10 may be a gas. In this case, it is preferable that the flow of the fluid is stopped so that the flow cell 10 is disposed horizontally and the fine particles are allowed to remain on the measurement region 12.

また、本実施形態では、蛍光画像及び暗視野画像の重畳を容易にするため、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30が測定領域12を挟んで対向するように配置されているが、それぞれの撮像軸を把握することにより、他の配置で撮像された複数の画像であっても、重畳可能となるように画像処理装置40で補正することができる。例えば、フィルタ24の透過波長が異なる3以上の蛍光画像撮像装置20をフローセル10の周囲に等間隔に配置して、それぞれの蛍光画像を重畳することも可能であり、多種の植物プランクトンの測定を同時に行うことができる。   In the present embodiment, the fluorescent image capturing device 20 and the dark field image capturing device 30 are disposed so as to face each other with the measurement region 12 interposed therebetween in order to facilitate the superimposition of the fluorescent image and the dark field image. By grasping each imaging axis, even a plurality of images captured in other arrangements can be corrected by the image processing device 40 so that they can be superimposed. For example, it is possible to arrange three or more fluorescent imaging devices 20 having different transmission wavelengths of the filter 24 around the flow cell 10 at equal intervals and superimpose the respective fluorescent images, and measure various phytoplankton. Can be done simultaneously.

また、本実施形態においては、蛍光画像撮像装置20及び暗視野画像撮像装置30により蛍光画像及び暗視野画像を撮像しているが、これらの画像以外に、明視野画像、位相差画像、偏光画像、微分干渉画像などを同時に撮像できるように、2以上の撮像装置をフローセル10の周囲に配置してもよい。これにより、微粒子の形状、光学的特性(例えば分光的性質)、機械的特性(例えば微粒子の密度)、個体数密度、運動性の有無、生理的性質などを測定することができる。各撮像装置は、同じ種類の画像であってもよく、例えば、フローセル10の表裏面から暗視野画像をそれぞれ撮像して合成することで、各画像の被写界深度が小さい場合でも鮮明な三次元画像を得ることができる。   In the present embodiment, the fluorescent image and the dark field image are captured by the fluorescence image capturing device 20 and the dark field image capturing device 30. In addition to these images, a bright field image, a phase difference image, and a polarization image are also captured. Two or more imaging devices may be arranged around the flow cell 10 so that differential interference images can be simultaneously captured. Thereby, the shape, optical characteristics (for example, spectroscopic properties), mechanical characteristics (for example, the density of microparticles), population density, the presence or absence of motility, and physiological properties of the microparticles can be measured. Each imaging device may be the same type of image. For example, by capturing and synthesizing dark field images from the front and back surfaces of the flow cell 10, a clear tertiary image can be obtained even when the depth of field of each image is small. An original image can be obtained.

複数の撮像装置を使用する場合、観察波長領域、露光開始時間、露光終了時間、観察領域(レンズの倍率、視野の大きさ)、観察部位(深さ)などを変えて測定することができる。また、照明光の波長、強度、照明時間、照射角度などを変えた測定を行うこともできる。例えば、2つのカメラ(A,B)及び2つの照明装置(a,b)を使用し、照明装置aから照明光を照射して、カメラA,Bで同時に撮像・重畳した画像と、照明装置aとは照明光の波長、強度、照射時間などが異なる照明光を照明装置bから照射して、カメラA,Bで同時に撮像・重畳した画像とを比較して、微粒子の測定を行うことが可能であり、光合成活性などの光学特性の計測を行うことができる。   When a plurality of imaging devices are used, measurement can be performed by changing the observation wavelength region, exposure start time, exposure end time, observation region (lens magnification, field size), observation region (depth), and the like. It is also possible to perform measurement by changing the wavelength, intensity, illumination time, irradiation angle, etc. of the illumination light. For example, using two cameras (A, B) and two illuminating devices (a, b), illuminating illumination light from the illuminating device a, and simultaneously capturing and superimposing images with the cameras A and B, and the illuminating device Illumination light having a different wavelength, intensity, irradiation time, and the like of illumination light from a is emitted from the illumination device b, and the fine particles are measured by comparing the images captured and superimposed simultaneously with the cameras A and B. It is possible to measure optical properties such as photosynthetic activity.

本発明の一実施形態に係る微粒子測定装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fine particle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 蛍光画像及び暗視野画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fluorescence image and a dark field image. 微粒子のサイズと個体数密度との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the size of microparticles | fine-particles, and a population density. 微粒子の運動状態を撮像した蛍光画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the fluorescence image which imaged the motion state of microparticles | fine-particles. 海中で使用可能な微粒子測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fine particle measuring apparatus which can be used in the sea.

符号の説明Explanation of symbols

1 微粒子測定装置
10 フローセル
12 測定領域
14 ポンプ
16 微粒子検出装置
20 蛍光画像撮像装置
22 励起光源
26,27 遮断弁
30 暗視野画像撮像装置
40 画像処理装置
50 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fine particle measuring device 10 Flow cell 12 Measurement area | region 14 Pump 16 Fine particle detection device 20 Fluorescence image pick-up device 22 Excitation light source 26, 27 Shut-off valve 30 Dark field image pick-up device 40 Image processing device 50 Control device

Claims (7)

光透過性を有する測定領域を備えた流路管に、微粒子を含む流体を供給する供給ステップと、
前記測定領域内の流体の流れを一時的に停止した状態で、複数の撮像手段により前記測定領域内を同時に撮像し、微粒子画像を複数取得する撮像ステップとを備える微粒子測定方法。
A supply step of supplying a fluid containing fine particles to a channel tube having a measurement region having light permeability;
A particulate measurement method comprising: an imaging step of capturing a plurality of particulate images by simultaneously capturing the interior of the measurement region by a plurality of imaging means in a state where the flow of fluid in the measurement region is temporarily stopped.
複数の前記微粒子画像を重畳可能となるように補正する画像処理ステップを更に備える請求項1に記載の微粒子測定方法。 The particle measurement method according to claim 1, further comprising an image processing step of correcting the plurality of particle images so as to be superposed. 前記撮像ステップは、蛍光画像及び暗視野画像をそれぞれ撮像する請求項1又は2に記載の微粒子測定方法。 The fine particle measurement method according to claim 1, wherein the imaging step captures a fluorescent image and a dark field image. 前記蛍光画像は、前記測定領域内への励起光の照射により、粒子から蛍光を受光して生成され、
前記暗視野画像は、前記励起光の照射により、粒子から散乱光を受光して生成される請求項3に記載の微粒子測定方法。
The fluorescence image is generated by receiving fluorescence from particles by irradiation of excitation light into the measurement region,
The fine particle measurement method according to claim 3, wherein the dark field image is generated by receiving scattered light from particles by irradiation with the excitation light.
前記測定領域内への励起光の照射が、蛍光画像を撮像する前記撮像手段と前記測定領域に対して同じ側に配置された励起光源により行われる請求項4に記載の微粒子測定方法。 The fine particle measurement method according to claim 4, wherein the irradiation of the excitation light into the measurement region is performed by an excitation light source disposed on the same side as the imaging unit that captures a fluorescence image and the measurement region. 複数の前記撮像手段は、前記測定領域を挟んで対向するように配置される請求項1から5のいずれかに記載の微粒子測定方法。 The fine particle measurement method according to claim 1, wherein the plurality of imaging units are arranged to face each other with the measurement region interposed therebetween. 光透過性を有する測定領域を備え微粒子を含む流体が通過可能な流路管と、
前記流路管に流体を供給する供給手段と、
前記測定領域内を撮像して複数の微粒子画像を取得する複数の撮像手段と、
前記供給手段及び撮像手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記測定領域内の流体の流れを一時的に停止した状態で、複数の前記微粒子画像を同時に撮像する微粒子測定装置。
A channel tube having a light-transmitting measurement region through which a fluid containing fine particles can pass;
Supply means for supplying fluid to the flow path tube;
A plurality of imaging means for capturing the inside of the measurement region and acquiring a plurality of fine particle images;
Control means for controlling the operation of the supply means and the imaging means,
The control means is a particle measuring apparatus that simultaneously captures a plurality of the particle images in a state where the flow of fluid in the measurement region is temporarily stopped.
JP2007064314A 2007-03-14 2007-03-14 Fine particle measuring method and apparatus Active JP5013410B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007064314A JP5013410B2 (en) 2007-03-14 2007-03-14 Fine particle measuring method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007064314A JP5013410B2 (en) 2007-03-14 2007-03-14 Fine particle measuring method and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008224465A true JP2008224465A (en) 2008-09-25
JP5013410B2 JP5013410B2 (en) 2012-08-29

Family

ID=39843268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007064314A Active JP5013410B2 (en) 2007-03-14 2007-03-14 Fine particle measuring method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5013410B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101655462B (en) * 2009-09-11 2011-08-10 中国科学院地理科学与资源研究所 Apparatus for obtaining water quality information, method and system for recognizing water body eutrophication degree
CN102667473A (en) * 2009-10-12 2012-09-12 文塔纳医疗系统公司 Multi-modality contrast and brightfield context rendering for enhanced pathology determination and multi-analyte detection in tissue
JP2013521477A (en) * 2010-03-04 2013-06-10 ユニセンサー エ エス Flexible sample container
CN106796169A (en) * 2014-10-01 2017-05-31 水光科技私人有限公司 The sensor of particle in detection fluid
JP2018173328A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 新日鐵住金株式会社 Method, device and program for discriminating kind of dust
JP2019511707A (en) * 2016-02-18 2019-04-25 オプトフルイディクス インコーポレイテッド System and method for characterizing particles in a fluid sample
CN110402382A (en) * 2017-04-11 2019-11-01 索尼公司 Particle sorting equipment and delay time determine method
JP2021524911A (en) * 2018-05-25 2021-09-16 ファイブ プライム セラピューティクス, インコーポレイテッド Improved cytometry for tissue characterization and screening

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05296914A (en) * 1992-02-20 1993-11-12 Canon Inc Method and device for manipulating particle and measuring instrument utilizing them
JPH06235691A (en) * 1993-02-10 1994-08-23 Toa Medical Electronics Co Ltd Imaging flow cytometer
JPH09126988A (en) * 1995-11-01 1997-05-16 Hitachi Ltd Particle analyzing device
JP2004340619A (en) * 2003-05-13 2004-12-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Atomization measuring method and instrument
WO2006083969A2 (en) * 2005-02-01 2006-08-10 Amnis Corporation Blood analysis using a flow imaging cytometer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05296914A (en) * 1992-02-20 1993-11-12 Canon Inc Method and device for manipulating particle and measuring instrument utilizing them
JPH06235691A (en) * 1993-02-10 1994-08-23 Toa Medical Electronics Co Ltd Imaging flow cytometer
JPH09126988A (en) * 1995-11-01 1997-05-16 Hitachi Ltd Particle analyzing device
JP2004340619A (en) * 2003-05-13 2004-12-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Atomization measuring method and instrument
WO2006083969A2 (en) * 2005-02-01 2006-08-10 Amnis Corporation Blood analysis using a flow imaging cytometer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
堀内 智啓,秋葉 龍郎,長澤 泰宏,千賀 康弘: "多波長励起蛍光測定装置の開発と植物プランクトン種組成測定への利", 海洋理工学会 平成18年度春季大会講演論文集, JPN6011036369, 18 May 2006 (2006-05-18), pages 47 - 50, ISSN: 0001965910 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101655462B (en) * 2009-09-11 2011-08-10 中国科学院地理科学与资源研究所 Apparatus for obtaining water quality information, method and system for recognizing water body eutrophication degree
CN102667473A (en) * 2009-10-12 2012-09-12 文塔纳医疗系统公司 Multi-modality contrast and brightfield context rendering for enhanced pathology determination and multi-analyte detection in tissue
JP2013507612A (en) * 2009-10-12 2013-03-04 ベンタナ メディカル システムズ, インコーポレイテッド Multiple modality contrast and bright field context representation for enhanced pathological determination, and multiple analyte detection in tissue
US9310302B2 (en) 2009-10-12 2016-04-12 Ventana Medical Systems, Inc. Multi-modality contrast and brightfield context rendering for enhanced pathology determination and multi-analyte detection in tissue
JP2013521477A (en) * 2010-03-04 2013-06-10 ユニセンサー エ エス Flexible sample container
CN106796169A (en) * 2014-10-01 2017-05-31 水光科技私人有限公司 The sensor of particle in detection fluid
JP2019511707A (en) * 2016-02-18 2019-04-25 オプトフルイディクス インコーポレイテッド System and method for characterizing particles in a fluid sample
JP7129909B2 (en) 2016-02-18 2022-09-02 オプトフルイディクス インコーポレイテッド Systems and methods for characterizing particles in fluid samples
JP2018173328A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 新日鐵住金株式会社 Method, device and program for discriminating kind of dust
CN110402382A (en) * 2017-04-11 2019-11-01 索尼公司 Particle sorting equipment and delay time determine method
CN110402382B (en) * 2017-04-11 2022-06-10 索尼公司 Particle sorting apparatus and delay time determining method
JP2021524911A (en) * 2018-05-25 2021-09-16 ファイブ プライム セラピューティクス, インコーポレイテッド Improved cytometry for tissue characterization and screening

Also Published As

Publication number Publication date
JP5013410B2 (en) 2012-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5013410B2 (en) Fine particle measuring method and apparatus
CN107110792B (en) Time delay integration sensor in dark-field system
US8422014B2 (en) Method for inspecting defect of article to be inspected
EP3148411B1 (en) Imaging apparatus, imaging method and medical imaging system
JP2012517325A5 (en)
US9360410B2 (en) Method and particle analyzer for determining a broad particle size distribution
JPH10165365A (en) Endoscope
EP1686368A3 (en) Animal cell confluence detection method and apparatus
CN101796391B (en) Blood examination apparatus
US11016031B2 (en) Ballast water analysis system
JP2022189900A (en) Image processing device, endoscope system, and operation method of image processing device
JP2010060415A (en) Lighting device for inspection and inspecting method
CN110087528A (en) Endoscopic system and image display device
JP2012026858A (en) Device for inspecting inner peripheral surface of cylindrical container
JP2008261784A (en) Living body observation method
JP5717952B2 (en) Microscope observation culture apparatus and microscope observation culture system
KR101995791B1 (en) Apparatus for measuring microorganism
JP2010273632A5 (en)
GB0417625D0 (en) Method and apparatus for filter condition inspection
JP2007278989A (en) Apparatus and method for testing
KR101897232B1 (en) Apparatus of image detector for detecting particulate in liquid
KR20130114109A (en) System and method for analyzing pore sizes of substrates
KR102047238B1 (en) Apparatus for measuring microorganism
KR101280355B1 (en) Portable detecter for membrane module flaw and detecting method
KR100869782B1 (en) Bio-optical imaging system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090910

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120509

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120529

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120530

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150615

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5013410

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250