JP2676088B2 - 粒度分布処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、血球、細胞、ラテックス粒子等の微細粒子
の粒度分布の処理装置に関する。

〔従来の技術〕

測定対象である粒子の大きさ分布を求め、粒子の大き
さに対する出現頻度ヒストグラムとして表わした、いわ
ゆる粒度分布図は、工業分野他、様々な分野で利用され
ている。

特に、粒子を一個ずつ微小な検出部に通過させ、その
とき得られる粒子一個ごとの大きさに対応する電気信号
（パルス）を検出する自動粒子分析装置によって、その
パルスの高さ情報から、極めて簡単に粒度分布図を得ら
れるようになってからは、一段と利用の分野が広がって
いる。

臨床検査分野においても、粒子を検出部の中央部に精
度良く一列に整列させて流し、測定する、いわゆるシー
スフロー分析装置が利用されるようになり、極めて正確
な粒度分布図が得られるようになったこともあり、血液
中の赤血球、白血球、および血小板の粒度分布を測定す
ることによる臨床診断等への積極的な応用がなされてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図は、粒子分析装置により検出された、測定試料
中の各粒子を、検出信号の大きさにしたがって128レベ
ルにクラス分けし、その頻度分布を表示したものであ
る。横軸は粒子の大きさを表し、縦軸は頻度を表す（以
下の粒度分布図においても、横軸、縦軸の意味は同様で
ある）。上記128レベルのような、粒度分布図における
粒子の大きさのクラス数のことを、以下、粒度分布の分
解能と呼ぶことにする。通常、粒度分布を表現するため
には、50〜200程度の分解能が必要とされている。

第３図のような粒度分布図を一旦記憶装置に記憶して
おき、後に、必要に応じて読み出し、粒度分布の確認ま
たは解析を行うこともよくある。記憶する際には、各大
きさのクラス毎に、その頻度を記憶装置のメモリに蓄積
していく。場合によっては、何百検体ないし何千検体の
粒度分布を記憶することもある。したがって、記憶装置
は膨大なメモリ容量を備える必要がある。このことは、
上記記憶装置を粒子分析装置内に内蔵させる場合におい
ても、あるいは、外部のデータ処理装置内に設ける場合
においても、装置の大型化および高価格化をもたらし、
好ましくない。

本発明は、得られた粒度分布の母数を推定し、推定さ
れた母数を記憶し、必要に応じて、上記母数を用いて元
の粒度分布を復元することにより、記憶装置のメモリ容
量を削減することのできる粒度分布処理装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の粒度分布処理
装置は、第１図に示すように、粒子検出手段から送られ
る粒子検出信号を受け、処理対象粒度分布を検出する粒
度分布検出手段12と、処理対象粒度分布の母数を推定す
る粒度分布母数算出手段16と、推定された母数を記憶す
る粒度分布母数記憶手段18と、推定された母数を粒度分
布母数記憶手段から読み出し、上記母数を用いて処理対
象粒度分布を復元する粒度分布復元手段20と、復元しき
れなかった粒度分布の残余部分を残余分布として出力す
る残余分布算出手段22と、残余分布の分解能を落として
圧縮化する残余分布圧縮手段24と、分解能の落とされた
残余分布を記憶する圧縮化分布記憶手段26とを包含する
ように構成したものである。

本発明において、「分解能」とは、前述のように、粒
度分布図における粒子の大きさのクラス数のことを言
い、また、「圧縮化」とは、粒度分布の分解能を落とし
て、データを圧縮することを言う。

〔作用〕 本発明の粒度分布処理装置において、粒度分布の母数
のみが記憶されるので、粒度分布のデータをそのまま記
憶する装置と比べて、記憶手段の記憶メモリ容量を削減
できる。

処理対象粒度分布が複数の分布に分解できるときに
は、粒度分布母数算出手段16は複数分布の各母数を算出
する。

検出された元の粒度分布にノイズがのっている場合に
は、元の粒度分布を粒度分布平滑化手段14に入力し、ノ
イズを除去したものを処理対象粒度分布として粒度分布
母数算出手段16へ送る。

処理対象粒度分布が、数個の分布では完全には分解し
きれない場合には、処理対象粒度分布と複数分布の各母
数とを残余分布算出手段22へ入力し、複数分布に分解し
きれなかった残余部分を残余分布として、残余分布圧縮
手段24へ出力する。残余分布圧縮手段においては、残余
分布の分解能が落とされる。分解能の落とされた残余分
布は圧縮化分布記憶手段26によって記憶される。残余分
布が存在する場合には、粒度分布復元手段20は、推定さ
れた母数や粒度分布母数記憶手段18から読み出し、さら
に、圧縮化された残余分布を圧縮化分布記憶手段26から
読み出し、処理対象粒度分布を復元する。

母数が推定された分布が、上記のように複数ではな
く、一つのみであっても、復元しきれなかった粒度分布
の残余部分がある場合には、上記と同様に残余分布の処
理が行われる。

このように、復元しきれなかった粒度分布の残余部分
である残余分布が存在する場合には、残余分布が圧縮さ
れて記憶されるので、記憶手段の記憶メモリ容量を削減
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に、本発明の粒度分布処理装置10の一例の概略
構成図を示す。粒子検出手段11から送られる粒子検出信
号Ａを受け、粒度分布検出手段12は、分解能50〜200程
度の粒度分布Ｂを検出する。粒度分布Ｂを受けた粒度分
布平滑化手段14は、粒度分布Ｂにのったノイズ等を除去
し、粒度分布を平滑化し、処理対象粒度分布Ｃとする。
粒度分布Ｂにノイズ等がのらないことが保証されている
場合には、粒度分布Ｂ自身を処理対象粒度分布Ｃとし、
粒度分布平滑化手段14を削除してもよい。

処理対象粒度分布Ｃは粒度分布母数算出手段16へ入力
され、粒度分布の母数（典型的には、平均値μおよび標
準偏差σ）が推定される。処理対象粒度分布が複数の分
布に分解できるときには、粒度分布母数算出手段16は複
数分布の各母数を算出する。推定された母数は粒度分布
母数記憶手段18に記憶される。粒度分布復元手段20は推
定された母数を、粒度分布母数記憶手段18から読み出
し、上記母数を用いて処理対象粒度分布Ｇを復元する。

処理対象粒度分布Ｃが数個の分布では完全には分解し
きれない場合には、処理対象粒度分布Ｃと複数分布の各
母数とを残余分布算出手段22へ入力し、複数分布に分解
しきれなかった残余部分を残余分布Ｄとして、残余分布
圧縮手段24へ出力する。残余分布圧縮手段24において
は、残余分布Ｄの分解能が落とされる。分解能の落とさ
れた残余分布Ｅは圧縮化分布記憶手段26によって記憶さ
れる。残余分布が存在する場合には、粒度分布復元手段
20は、推定された母数を粒度分布母数記憶手段18から読
み出し、さらに、圧縮化された残余分布Ｅを圧縮化分布
記憶手段26から読み出し、処理対象粒度分布Ｇを復元す
る。

母数は推定された分布が、上記のように複数ではな
く、一つのみであっても、復元しきれなかった粒度分布
の残余部分がある場合には、上記と同様に残余分布の処
理が行われる。

残余分布が存在しないような単純な分布のみを対象と
する場合には、残余分布算出手段22、残余分布圧縮手段
24および圧縮化分布記憶手段26は削除してもよい。

粒度分布検出手段12が受ける粒子検出信号Ａは、周知
の、光学的粒子検出手段または電気的粒子検出手段によ
って得られるものである。ただし、粒子の大きさを忠実
に反映した粒子検出信号を得るためには、電気的粒子検
出手段の方が好ましく、さらに、それが前述のシースフ
ロー方式であれば、最も好ましい。

次に、粒度分布検出手段12の一例を、第２図に示す概
略図に基づいて説明する。粒子検出信号Ａはピークホル
ダ30およびピーク検出回路32に入力され、ピーク検出回
路32が粒子検出信号のピークを検出すると、ピークホル
ダ30は粒子検出信号のピーク値（波高値）をホールドす
る。粒子検出信号の波高値は粒子の大きさ情報を反映し
ている。ホールドされた波高値は、A/Dコンバータ34に
おいてアナログ・デジタル変換される。A/D変換中はA/D
コンバータ34からBUSY信号が発せられ、極めて近接して
到来する次の粒子検出信号のピーク検出およびピーク値
のホールドが禁止される。デジタル値に変換された波高
値は、メモリアクセスコントローラ36に入力される。一
方、メモリ38にはA/Dコンバータ34の分解能に対応する
個数の記憶領域が設けられている。メモリアクセスコン
トローラ36は、＋１加算器40を動作させ、上記デジタル
値に対応する、メモリ38内の所定記憶領域の内容に１を
加算する。計数制御回路42は、本ブロック外から入力さ
れる計数スタートストップ信号を受け、本粒度分布検出
手段12が計数スタートストップ信号によって規定される
所定時間だけ動作するように制御する。従って、メモリ
38には、上記所定時間内に得られる、通常数千〜数万の
粒子検出信号の個数が、上記デジタル値に対応する記憶
領域に分配されて、記憶される。計数終了後、メモリ38
の内容を、表示手段（図示せず）によって表示すれば、
第３図に示すような粒度分布図が得られる。

なお、粒度分布検出手段12の構成例としては、第２図
に示すようなものの他に、粒度分布の分解能に対応す
る、50〜200個程度のコンパレータを並列に配置し、各
コンパレータの一方の入力端子には、所定間隔で少しず
つ異なった比較電圧を入力し、各コンパレータの他方の
入力端子には、粒子検出信号を入力し、各コンパレータ
の比較電圧を越える大きさの粒子検出信号の個数を、各
コンパレータに後続するカウンタで計数する構成とした
ものも既知である。この場合には、いわゆる累積粒度分
布が得られるので、第３図に示すような粒度分布が必要
な場合には、変換処理が必要である。

粒度分布平滑化手段14は、処理対象粒度分布Ｃを平滑
化するものである。平滑化の手法としては、重みづけ移
動平均法、適応化平滑化法、周波数領域法、スプライン
関数による方法などが知られている。粒度分布平滑化手
段14には、これらの手法の内の少なくとも一つが組み込
まれている。

粒度分布母数算出手段16は、処理対象粒度分布Ｃの母
数（本実施例においては、平均値μおよび標準偏差σ）
を推定する。処理対象粒度分布が複数の分布に分解でき
るときには、粒度分布母数算出手段16は複数分布の各母
数を算出する。

第４図は、粒度分布母数算出方法の一つである、1sd
高さ法を示す説明図である。図中の実線の曲線が、粒度
分布を表す。このような粒度分布は、血液中の赤血球を
溶解させ、白血球を測定したときによく得られる。第４
図においては、白血球は三つの山（ｐ、ｑ、ｒ）に分か
れて現れている。図中ｓで示される分布は、赤血球のゴ
ースト等、白血球以外の小粒子によるものである。1sd
高さ法においては、ｐ、ｑ、ｒそれぞれの山が本来、正
規分布や対数正規分布等の理論分布にしたがうものと仮
定して、その分布の平均値μおよび標準偏差σを求め
る。第４図においては、正規分布を仮定している。ま
ず、平均値μ_p、μ_q、μ_rは各山の最頻値（山のピーク
の位置）として定められる。次に、各平均値より1sd
（標準偏差）のところの度数は平均値μの度数の60.65
％であることを利用して、標準偏差σ_p、σ_q、σ_rを推
定する。粒度分布が第４図に示されるような三つの山に
分かれず、第３図に示されるような単一の山の分布であ
っても、同様に平均値μおよび標準偏差σの推定が行わ
れる。

粒度分布の母数を算出する方法としては、上記1sd高
さ法の他にも、たとえば、特開昭63-32347号公報に記載
されたものがある。この方法においては、粒度分布の自
然対数をとり、その導関数の直線部分から推定分布の平
均値μおよび標準偏差σが求られる。

粒度分布母数算出手段16には、上記1sd高さ法や特開
昭63-32347号公報に記載された方法等、粒度分布の母数
を算出するための式が組み込まれている。

粒度分布母数記憶手段18は、粒度分布の母数、本実施
例においては平均値μおよび標準偏差σ、を記憶する。
第４図に示されるように粒度分布が複数分布に分解され
る場合には、各々の分布の母数が記憶される。

粒度分布復元手段20は、上記記憶された母数を読み出
し、処理対象粒度分布を復元する。処理対象粒度分布
が、正規分布や対数正規分布等の理論分布によって完全
に記述できる場合には、分布の母数によって処理対象粒
度分布Ｃを完全に復元することができる。

次に、処理対象粒度分布Ｃが一個または数個の分布で
は完全には分解しきれない場合について述べる。第５図
は、第４図と同様に白血球の粒度分布を示す図である
が、この場合は、上記特開昭63-32347号公報に記載され
た方法により、白血球を複数分布に分解している。図中
の濃い曲線が処理対象粒度分布Ｃである。白血球を三つ
の分布ｐ、ｑ、ｒに分解したあとに、分布ｓ、ｔが残っ
ている。図中ｓで示される分布は、前述の通り、赤血球
のゴースト等、白血球以外の小粒子によるものである。
ｔで示される分布は、分布ｐ、ｑ、ｒ以外の、残りの白
血球によるものである。白血球の粒度分布のなかで、分
布ｐ、ｑ、ｒがもちろん主要な分布であり、これらは、
前述の通り、記憶された母数によって完全に復元するこ
とができる。ところが、分布ｓやｔ、すなわち残余分布
についてのデータも何らかの形で記憶しておき、粒度分
布を復元するときに重ね合わさないと、もとの処理対象
粒度分布を忠実に復元することができない。

残余分布算出手段22は、復元しきれなかった粒度分布
の残余部分である残余分布を求めるためのものであり、
粒度分布母数算出手段16より処理対象粒度分布Ｃそのも
ののデータおよび分布の母数の情報を受け、母数を用い
て分布を推定し、推定した分布を処理対象粒度分布Ｃか
ら差し引いて残余分布Ｄを求める。第５図のような場合
には、分布ｐ、ｑ、ｒを各々の母数から推定し、処理対
象粒度分布Ｃから推定分布ｐ、ｑ、ｒを差し引いて残余
分布Ｄ（具体的には分布ｓおよびｔ）を求める。

求めた残余分布Ｄをそのままの分解能で記憶したので
は、多くの記憶容量が必要になり、必要メモリ容量を削
減するという本発明の目的が達せられなくなる。そこ
で、残余分布Ｄはデータを圧縮して記憶される。残余分
布圧縮手段24はそのためのものである。

第３図に示された分布は、第１図に示された処理対象
粒度分布Ｃに相当するものであるが、これを便宜上第１
図に示される残余分布Ｄであるものとして、以下、説明
する。残余分布Ｄの分解能は、元の処理対象粒度分布Ｃ
の分解能と同じであり、通常、50〜200程度である。残
余分布圧縮手段24は、上記残余分布Ｄの分解能を数個な
いし二、三十個に落とし、データを圧縮する。具体的に
は、残余分布の横軸（粒子の大きさを表す）を数個ない
し二、三十個のセグメントに分割し、各セグメント内の
粒子数（頻度）の合計を各々求め、その各合計を各セグ
メントの幅で割ることにより、各セグメント内の粒子数
（頻度）の平均値を求めて、残余分布データの圧縮は行
われる。残余分布圧縮手段24によって、第３図に示す残
余分布を圧縮した例を第６図に示す。セグメント数は８
である。第６図の棒グラフが圧縮化分布Ｅである。各棒
は、各セグメントの幅の中心位置に描いてある。点線の
曲線は元の残余分布Ｄである。また、圧縮化分布のピー
クの高さと、元の残余分布のピークの高さとを一致させ
て描いている。

圧縮化分布記憶手段26は、上記圧縮化分布Ｅを記憶す
るものである。圧縮化分布の各セグメントの頻度が、記
憶手段26内にある各セグメントに対応する記憶領域に記
憶される。一つの圧縮化分布を記憶するのに数個ないし
二、三十個の記憶領域が使用されるだけなので、残余分
布Ｄを記憶するよりも、遥かにメモリ容量を削減でき
る。

粒度分布復元手段20は、圧縮化分布記憶手段26から圧
縮化粒度分布Ｅを読み出し、残余分布Ｄを復元し、母数
から推定される分布、たとえば、第５図の分布ｐ、ｑ、
ｒに重畳して、処理対象粒度分布Ｇを復元する。圧縮化
分布Ｅから、元の残余分布Ｄと同じ分解能の分布を復元
するためには、補間法を用いる。補間法としては種々の
方法が知られているが、本実施例においては、３次のス
プライン補間（市田浩三、吉本富士市、スプライン関数
とその応用、教育出版、東京、1979、p.43-59.参照）を
使用した。第６図に示された圧縮化粒度分布Ｅを、３次
のスプライン補間式を用いて補間し、復元した残余分布
Ｆを第７図に示す。元の残余分布Ｄ（第３図）とほぼ一
致した残余分布Ｆが復元されることが示された。

粒度分布復元手段20には、３次のスプライン補間式が
記憶されている。

ところで、第５図に示す処理対象粒度分布Ｃをそのま
ま圧縮することも有用な方法であるが、第３図に示すよ
うな比較的簡単な粒度分布を圧縮し、復元した場合に
も、復元された粒度分布は第７図Ｆに示されるように、
元の第３図に示される粒度分布とは僅かに異なってい
る。処理対象粒度分布が第５図に示されるような複雑な
分布である場合には、粒度分布の圧縮および復元は更に
難しくなる。したがって、本実施例において示されたよ
うに、主要な分布ｐ、ｑ、ｒのみを推定し、その分布の
母数を記憶し、主要ではない残りの分布ｓ、ｔのみを圧
縮して記憶し、必要なときに、分布ｓ、ｔを復元し、上
記母数から推定分布ｐ、ｑ、ｒを復元し、分布ｐ、ｑ、
ｒ、ｓ、ｔを重ね合わせて、もとの処理対象粒度分布を
復元することが、より有用となる。主要な分布は推定分
布によって完全に復元され、一方、主要でない残余分布
の復元に若干の誤差があったとしても、処理対象粒度分
布全体の復元に与える影響は少ないからである。

〔発明の効果〕

本発明の粒度分布処理装置においては、元の粒度分布
は記憶されずに、粒度分布の母数が推定され記憶される
ので、粒度分布のデータをそのまま記憶する装置と比べ
て、記憶手段の記憶メモリ容量を削減できる。

また、復元しきれなかった粒度分布の残余部分である
残余分布が存在する場合、残余分布が圧縮されて記憶さ
れるので、記憶手段の記憶メモリ容量を削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粒度分布処理装置の一実施例を示す概
略構成図、第２図は粒度分布検出手段の一例を示す概略
図、第３図は粒度分布の一例を示す図、第４図は1sd高
さ法を説明する図、第５図は白血球粒度分布を複数分布
に分解した様子を示す図、第６図は残余分布および圧縮
化分布を示す図、第７図は復元された残余分布を示す図
である。 10……粒度分布処理装置、11……粒子検出手段、12……
粒度分布検出手段、14……粒度分布平滑化手段、16……
粒度分布母数算出手段、18……粒度分布母数記憶手段、
20……粒度分布復元手段、22……残余分布算出手段、24
……残余分布圧縮手段、26……圧縮化分布記憶手段、30
……ピークホルダ、32……ピーク検出回路、34……A/D
コンバータ、36……メモリアクセスコントローラ、38…
…メモリ、40……＋１加算器、42……計数制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子検出手段から送られる粒子検出信号を
   受け、処理対象粒度分布を検出する粒度分布検出手段
   と、処理対象粒度分布の母数を推定する粒度分布母数算
   出手段と、推定された母数を記憶する粒度分布母数記憶
   手段と、推定された母数を粒度分布母数記憶手段から読
   み出し、上記母数を用いて処理対象粒度分布を復元する
   粒度分布復元手段と、復元しきれなかった粒度分布の残
   余部分を残余分布として出力する残余分布算出手段と、
   残余分布の分解能を落として圧縮化する残余分布圧縮手
   段と、分解能の落とされた残余分布を記憶する圧縮化分
   布記憶手段とを包含することを特徴とする粒度分布処理
   装置。