JP3129820B2

JP3129820B2 - 粒子検出装置

Info

Publication number: JP3129820B2
Application number: JP04047139A
Authority: JP
Inventors: 邦男植野
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: CA2089015C; DE69304739T2; JPH05249024A; DE69304739D1; CA2089015A1; AU656651B2; US5352975A; AU3309393A; EP0559140A1; EP0559140B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、検出部を構成するア
パーチャ（微細孔）に血球等の被検粒子を含んだサンプ
ル液を通し、そのときの電気インピーダンスの変化を検
出することにより、被検粒子の個数を計数する等の処理
を行う粒子検出装置に関するものであり、特に疑似信号
を用いて感度調整や動作チェック等を行う粒子検出装置
に係る。

【０００２】

【従来の技術】粒子検出装置として、血球等の被検粒子
を含むサンプル液を検出部を構成するアパーチャに流
し、液と粒子の電気インピーダンスの差異に基づき粒子
を個々に検出するものが知られている。図１２にそのよ
うな粒子検出装置のブロック図を示す。図１２におい
て、電源１００から検出部１０２のアパーチャ１０１部
分に定電流が供給される。検出部１０２にて粒子個々に
検出された粒子信号１０３は後段のアンプ回路１０４，
波形処理回路１０６，Ａ／Ｄ変換回路１０８，データ処
理装置１１０へと送られ、それぞれの回路において所定
の処理がなされ、粒子の個数，大きさなどが検出され
る。

【０００３】粒子検出装置においては、感度調整、回路
の動作チェック、監視等を行う必要がある。従来はそれ
ぞれ次のようにしていた。感度調整粒径が既知の感度調整用のコントロール粒子を含んだコ
ントロール血液をサンプル液として実際に検出部１０２
に供給し、計測された値（粒子の大きさ情報）が所定の
値となるようにアンプ回路１０４のゲインを調整する。

【０００４】各回路の動作チェックチェックを行うべき回路を他の回路から切り離し、チェ
ック用の疑似信号を該当する回路に入力し、その回路か
らの出力を調べることにより、各回路の動作チェックを
する。 “詰まり”監視アパーチャ１０１を挟んで配置された一対の電極間に発
生する電圧の直流成分を取り出し、その直流電圧が所定
の基準値を超えた場合に“詰まり”とする。これは、得
られる直流電圧値がアパーチャ１０１の径と関係がある
ことに基づいている。直流電圧値がサンプル液の液温の
影響を受ける場合には液温の値により補正する。詳細は
実開平２−８５３５３号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら従来技術におい
てはつぎのような問題があった。感度調整用のコントロール粒子を用いて、（コント
ロール粒子に対応した粒子信号を測定）→（その測定結
果を見てアンプ回路のボリウムを調整）→（再びコント
ロール粒子に対応した粒子信号を測定）→・・・のよう
に試行錯誤的に感度調整操作を行うので、感度調整にコ
ストがかかり、時間もかかる。

【０００６】アンプ回路１０４等、各回路の動作チ
ェックはそれぞれ可能であるが、検出部１０２を含んで
の装置全体としての動作チェックはできなかった。粒子測定中にしか、“詰まり”検知を行えない。こ
の発明の目的は、コントロール粒子を使用せずに感度調
整を行うことが可能で感度調整のためのコストを低減す
るとともに、感度調整のための時間を短くすることがで
きる粒子検出装置を提供することである。

【０００７】この発明の他の目的は、回路全体としての
動作チェックを行うことができる粒子検出装置を提供す
ることである。この発明のさらに他の目的は、粒子測定
をしていないときに“詰まり”検出を行うことができる
粒子検出装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の粒子検出装置
は、被検粒子が通過するアパーチャを有しアパーチャを
被検粒子が通過することによる電気インピーダンスの変
化に基づいて粒子信号を検出する検出部を設け、アパー
チャに対して粒子検出用電流を流す電源を設け、検出部
から得られた粒子信号を処理する粒子信号処理手段を設
ける。

【０００９】また、入力電流の大きさに対応した大きさ
の波高値を有しアパーチャを被検粒子が通過したときに
検出される粒子信号と等価なパルス状の疑似信号を発生
する疑似信号発生手段を設け、アパーチャ，電源および
粒子信号処理手段よりなる粒子検出装置本体と疑似信号
発生手段との間に信号切換手段を設ける。信号切換手段
は第１の状態と第２の状態とを切り換えるものであり、
第１の状態は電源からの粒子検出用電流を疑似信号発生
手段に供するとともに疑似信号発生手段で発生させた疑
似信号をアパーチャに供する状態であり、第２の状態は
電源からの粒子検出用電流をアパーチャに供する状態で
ある。

【００１０】信号切換手段の一つの構成としては、例え
ば、疑似信号発生手段の入力部に第１のスイッチ手段を
有するとともに、疑似信号発生手段の出力部に第２のス
イッチ手段を有するものである。この場合、信号切換手
段の第１の状態は、第１のスイッチ手段が電源をアパー
チャの電極から切り離して電源を疑似信号発生手段の入
力部に接続し、第２のスイッチ手段が疑似信号発生手段
の出力部をアパーチャの電極に接続する状態である。ま
た、信号切換手段の第２の状態は、第１のスイッチ手段
が電源を疑似信号発生手段の入力部から切り離して電源
をアパーチャの電極に接続し、第２のスイッチ手段が疑
似信号発生手段の出力部をアパーチャの電極から切り離
す状態である。

【００１１】信号切換手段の他の構成としては、例え
ば、疑似信号発生手段の入力部にスイッチ手段を有する
ものである。疑似信号発生手段の出力部についてはアパ
ーチャの電極に直結接続している。この場合、信号切換
手段の第１の状態は、スイッチ手段が電源をアパーチャ
の電極から切り離して電源を疑似信号発生手段の入力部
に接続する状態である。信号切換手段の第２の状態は、
スイッチ手段が電源を疑似信号発生手段の入力部から切
り離して電源をアパーチャの電極に接続する状態であ
る。

【００１２】一方、疑似信号発生手段としては、例えば
疑似信号を発生するタイミングを外部から制御する制御
手段を有するものが考えられる。また、具体的な構成と
しては例えば、疑似信号発生手段は、電源からの粒子検
出用電流が流れる電流電圧変換用の抵抗と、この抵抗に
生じた電圧に比例した波高値を有する疑似信号用パルス
信号を所定の時間間隔で複数回発生するパルス信号発生
手段とを有し、所定の時間間隔で複数回出力される疑似
信号用パルス信号を疑似信号として出力するものが考え
られる。

【００１３】さらに、疑似信号発生手段を構成するパル
ス信号発生手段は、具体的には例えば、電源からの粒子
検出用電流が流れる電流電圧変換用の抵抗に生じた電圧
が一端に入力されるアナログスイッチと、所定の時間間
隔でアナログスイッチ制御用パルス信号を発生する発振
器と、アナログスイッチ制御用パルス信号を所定期間ア
ナログスイッチのコントロール端子に供するパルス信号
供給手段とを有する構成とし、アナログスイッチの他端
から抵抗に生じた電圧に比例した波高値を有するパルス
信号を発生させる構成としている。

【００１４】

【作用】この発明の構成によれば、次のような作用があ
る。信号切換手段の第１の状態にて、電源が疑似信号発
生手段に接続され、疑似信号発生手段で疑似信号が発生
する。その疑似信号がアパーチャ側に供給される。この
状態は、各種調整、チェック、監視等を行うための疑似
信号モードである。

【００１５】また、信号切換手段の第２の状態にて、電
源が疑似信号発生手段から切り離され、アパーチャ側に
は電源からの電流が供給される。この状態は粒子検出装
置本来の粒子測定を行うための通常測定モードである。
第１の状態（疑似信号モード）にて、粒子検出装置本体
の電源から疑似信号発生手段に粒子検出用電流が供給さ
れる。疑似信号発生手段は供給された粒子検出用電流の
値を検知し、パルス状の疑似信号を発する。疑似信号の
波高値は粒子検出用電流の値の大きさに対応している
（具体的には比例関係にある）。

【００１６】疑似信号は電極からアパーチャに供給さ
れ、アパーチャ径の大きさ等検出部分の状況に応じた疑
似的な粒子信号を発生させ、後続の粒子信号処理手段を
構成する回路により増幅や波形処理等がなされる。感度
調整を行う際は、この疑似信号による疑似的な粒子信号
の波高値が所定の大きさになるように粒子信号処理手段
を構成するアンプ回路のゲインを変えることにより行う
ことができる。

【００１７】動作チェックや“詰まり”監視を行うとき
も、疑似信号をもとに各回路で処理された信号をチェッ
ク、監視することにより行うことができる。信号切換手
段の第２の状態（通常測定モード）にて、電源からアパ
ーチャ側に粒子検出用電流が供給され、通常の粒子計測
が行われる。粒子測定の前に、第１の状態にし疑似信号
を発生させて感度確認を行うことにより、事前に検出器
の“詰まり”を検知することができる。

【００１８】疑似信号の信号形状や大きさを変える機能
を持たせれば、後段の粒子信号処理手段の動作チェック
をより精密に行うことができる。これらの各動作は、粒
子測定前あるいは後等所望のときに行うことが可能であ
る。以上のようにして、感度調整、動作チェック、“詰
まり”監視等を行うことができる。

【００１９】この発明の粒子検出装置は、疑似信号発生
手段および信号切換手段を備えているので、アパーチャ
に疑似信号を供する疑似信号モードと、疑似信号を供せ
ず粒子検出装置本来の粒子検出を行う通常測定モードと
を作ることができる。このため、通常測定モードにおい
ては、通常の粒子測定を行うことができ、疑似信号モー
ドにおいては、コントロール粒子やその他特別な装置を
用いることなく、感度調整を行うことが可能で感度調整
のためのコストを低減することができるとともに、感度
調整のための時間を短くすることができる。

【００２０】また、回路全体としての動作チェックを行
うことができる。つまり、疑似信号モードにおいては、
検出電流を流すための電源，アパーチャをそのまま含ん
でいるので、測定系の一部ではなく全体的な動作チェッ
クを行うことができる。また、疑似信号モードにおい
て、通常測定モードにおいて用いる粒子検出用電流を疑
似信号発生手段の入力とし、粒子検出用電流の値の大き
さに対応した大きさの波高値を有する疑似信号を得、そ
の疑似信号をアパーチャに供しているので、粒子検出装
置ごとの検出電流値、回路定数（アンプゲイン）のばら
つきに関係なく各粒子検出装置ごとに感度調整を行うこ
とができる。

【００２１】また、疑似信号モードと通常測定モードの
切り換えは外部信号で簡単に速やかに行え、必要なとき
にわずかな時間で動作チェック、監視等を行うことがで
きる。さらに、粒子測定をしていないときに“詰まり”
検出を行うことができる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。〔第１の実施例〕図１はこの発明の第１の実施例の粒子
検出装置の回路図である。図１において、１０は粒子検
出装置本体の一例を示す。

【００２３】この粒子検出装置本体１０には、粒子が通
常するアパーチャ１４を有しアパーチャ１４を被検粒子
が通過することによる電気インピーダンスの変化に基づ
いて粒子信号を検出する検出部と、アパーチャ１４を挟
んで配置された一対の電極１６，１８と、電極１６，１
８を通じてアパーチャ１４に定電流Ｉ_aを供給するため
の定電流源（特許請求の範囲における電源）１２と、液
温センサであるサーミスタ２０と、アンプ回路２２，２
４，２６と、波形処理回路２８と、Ａ／Ｄ変換回路３０
と、データ解析部３２と、制御部３３とが備えられてい
る。

【００２４】上記において、サーミスタ２０，アンプ回
路２２，２４，２６，波形処理回路２８，Ａ／Ｄ変換回
路３０およびデータ解析部３２は特許請求の範囲におけ
る検出部から得られた粒子信号を処理する粒子信号処理
手段を構成している。制御部３３は、各回路ユニットを
制御するためのものである。アンプ回路２２，２４，２
６は、ここでは具体的にそれぞれプリアンプ回路，液温
補償用アンプ回路，ゲイン調整用アンプ回路である。

【００２５】プリアンプ回路２２のゲインは固定であ
る。液温補償用アンプ回路２４は液温による感度変化を
なくすための回路であり、液温によりゲインを変化させ
ている。ゲイン調整用アンプ回路２６はゲインを可変す
ることができる。定電流源１２とアパーチャ１４との間
に設けられた抵抗Ｒ₀およびコンデンサＣ₀は、定電流
源１２からのノイズを除去するためのフィルタＦ₁を構
成するものである。アパーチャ１４とアンプ回路（プリ
アンプ回路）２２との間の抵抗Ｒ ₁およびコンデンサＣ
₁は直流成分カット用のフィルタＦ₂を構成するもので
ある。

【００２６】粒子計数を行うためには、まず、感度調整
が必要である。感度調整は各種部品等のばらつきを吸収
するために必要なものであり、定電流源１２の電流値、
検出部を構成するアパーチャ１４の内径およびパス長、
サーミスタ２０、アンプ回路２２，２４，２６の素子の
ばらつきが感度に影響を与える。これらのばらつきを吸
収するためには、これらを全て含んだ系で感度調整を行
うことが必要である。

【００２７】従来、測定系全てを含んで行えるような、
疑似信号による感度調整法はなかった。この発明は、従
来の粒子検出装置に新たに疑似信号発生手段３６および
信号切換手段３４を設け、信号切換手段３４を切り換え
ることにより疑似信号モード（第１の状態）と通常測定
モード（第２の状態）とを作るようにしている。疑似信
号発生手段３６は、入力電流の大きさに対応した大きさ
の波高値を有しアパーチャ１４を被検粒子が通過したと
きに検出される粒子信号と等価なパルス状の疑似信号を
発生する。

【００２８】また、信号切換手段３４は、アパーチャ１
４，定電流源１２および粒子信号処理手段よりなる粒子
検出装置本体１０と疑似信号発生手段３６との間に設け
られている。そして、信号切換手段３４は、第１の状態
と第２の状態とを切り換え、第１の状態が定電流源１２
からの粒子検出用電流を疑似信号発生手段３６に供する
とともに疑似信号発生手段３６で発生させた疑似信号を
アパーチャ１４に供する状態であり、第２の状態が定電
流源１２からの粒子検出用電流をアパーチャ１４に供す
る状態である。

【００２９】図１の回路について説明する。信号切換手
段３４は一例として外部から切り換えコントロール可能
なリレーで構成される。リレーからなる信号切換手段３
４は２つのスイッチ手段Ｓ₁，Ｓ₂を備えている。スイ
ッチ手段Ｓ₁，Ｓ₂はそれぞれ入力用，出力用のスイッ
チであり、２つ同時に連動して切り換えられる。

【００３０】疑似信号発生手段３６について具体的に説
明する。疑似信号発生手段３６の入力部４４には電流電
圧変換用の抵抗Ｒ₂が設けられている。抵抗Ｒ₂の一端
は入力部４４に、他端はグラウンドに接続されている。
抵抗Ｒ₂の一端は、高入力インピーダンスのバッファ回
路３８を介してパルス信号発生手段４２に入力される。
つまり、抵抗Ｒ₂の両端電圧Ｖ₂がバッファ回路３８を
介してパルス信号発生手段４２に入力される。

【００３１】パルス信号発生手段４２は、バッファ回路
４０および抵抗Ｒ₃を介して疑似信号Ｖ_cを出力部４６
から高出力インピーダンスで出力する。なお、図１には
示していないが、疑似信号Ｖ_cを発するタイミングを外
部からコントロールする手段を有している。リレーから
なる信号切換手段３４のスイッチ手段Ｓ₁，Ｓ₂は、外
部からの信号（制御部３３からの制御信号）により同時
に（連動して）切り換わり、第１の状態および第２の状
態のいずれかの状態をとる。

【００３２】第１の状態は図１において実線で示す状態
であり、各種調整，チェック，監視等を行うための疑似
信号モードである。この第１の状態にて、粒子検出装置
本体１０の定電流源１２はアパーチャ１４の電極１６側
から切り離されて、疑似信号発生手段３６の入力部４４
側に接続される。また、疑似信号発生手段３６の出力部
４６はアパーチャ１４側、すなわち一方の電極１６に接
続される。

【００３３】第１の状態において、定電流源１２からの
粒子検出用電流Ｉ_aが疑似信号発生手段３６に供給さ
れ、疑似信号発生手段３６は粒子検出用電流Ｉ_aの大き
さを検知する。そして、粒子検出用電流Ｉ_aの大きさに
比例した波高値を有するパルス状の疑似信号Ｖ_cが疑似
信号発生手段３６から発生してアパーチャ１４側に供給
され、アパーチャ径の大きさ等検出部の状況に応じた擬
似的な粒子信号を発生させ、後段のアンプ回路２２，…
で増幅等の各種処理がなされ、その信号に基づき各種の
調整、チェック等を行うことができる。感度調整を行う
際は、この疑似信号による擬似的な粒子信号の波高値が
所定の大きさになるようにアンプ回路２６のゲインを変
えることにより行うことができる。動作チェックや監視
を行うときも、疑似信号をもとに各回路で処理された信
号をチェック、監視することにより行うことができる。

【００３４】この際、粒子測定の前に、第１の状態に
し、疑似信号を発生させて感度確認を行うことにより、
事前に検出部の詰まりを検知することができる。疑似信
号Ｖ_cの信号形状や大きさを変える機能を持たせること
により、後段の信号処理回路（粒子信号処理手段）によ
るチェックをより精密に行うことができる。これら各動
作は粒子測定前あるいは測定後等所望のときに行うこと
が可能である。

【００３５】第２の状態は図１において破線で示す状態
であり、粒子検出装置本来の粒子測定を行うための通常
測定モードである。この第２の状態にて、粒子検出装置
本体１０の定電流源１２は疑似信号発生手段３６から切
り離されてノイズ除去フィルタＦ₁を介してアパーチャ
１４の電極１６に接続される。また、疑似信号発生手段
３６の出力部４６はアパーチャ１４の電極１６から切り
離されて接地される。この第２の状態は、粒子検出装置
本体１０が本来の粒子測定を行う状態であり、定電流源
１２からアパーチャ１４に粒子検出用電流Ｉ_aが供給さ
れ、通常の粒子計測が行われることになる。

【００３６】第１の状態にて、抵抗Ｒ₂には定電流源１
２から供給される粒子検出用電流Ｉ _aなる直流電流が流
れ、抵抗Ｒ₂の両端にはＶ₂＝Ｒ₂・Ｉ_aなる直流電圧
が発生する。粒子検出用電流Ｉ_aの値は各種条件を考慮
し目的に応じた値に設定される。一例として０．２６ｍ
Ａである。抵抗Ｒ₂は２２ｋΩとした。よって、電圧Ｖ
₂は、Ｖ₂＝５．７２Ｖとなる。

【００３７】パルス信号発生手段４２は、電流電圧変換
用の抵抗Ｒ₂の両端に生じた電圧Ｖ ₂を受けて、波高値
が電圧Ｖ₂と比例関係にあるパルス信号を複数回連続し
て出力する。このパルス信号はバッファ回路４０および
抵抗Ｒ₃を介して高出力インピーダンスで疑似信号Ｖ_c
として出力され、電極１６からアパーチャ１４に供給さ
れる。

【００３８】ところで、図２は疑似信号発生手段３６の
他の例を説明するための回路図である。図２は疑似信号
発生手段３６の入力段周辺を示している。３９は電流電
圧変換回路、４１は反転増幅回路である。パルス発生手
段４２の入力ＩＮには、Ｒ₉・Ｒ₇・Ｉ_a／Ｒ₈なる直
流電圧が入力される。抵抗Ｒ₇，Ｒ₈，Ｒ₉の値を適当
に選べば、図１と同じ電圧を得ることができる。

【００３９】図３は、パルス信号発生手段４２の具体例
の回路図である。図４は図３における各信号のタイミン
グチャートである。図３において、４８は疑似信号の元
となるパルス信号Ｐを発生する発振器である。パルス信
号Ｐは、例えばパルス幅を１２．５μｓ、パルス間隔を
１．５ｍｓに設定される。疑似信号は、実際に粒子を測
定したときに得られる粒子信号に近いものが良い。サイ
ン２乗波が最適であるが、信号発生のための構成が複雑
になる。

【００４０】一方、矩形波を発生させるのは簡単であ
る。そこで、実験してみると、矩形波でも充分使用に耐
えることが判明したので、ここでは疑似信号として矩形
波を用いた場合について説明する。矩形波が使用可能で
あるのは、後段の回路において高周波カット特性を持た
せているため、矩形波の高周波成分は結局、遮断されて
しまい、影響がなくなってしまうからである。

【００４１】発振器４８の出力は、ＡＮＤ回路５０，５
２の一方の入力に接続され、他方の入力にはそれぞれ外
部からのコントロール信号ＣＯＮＴ₁，ＣＯＮＴ₂が接
続される。アナログスイッチ５４，５６は、一端Ｉ₁，
Ｉ₂に抵抗Ｒ₂に発生した直流電圧Ｖ₂が入力される。
ＡＮＤ回路５０，５２からのパルス信号はそれぞれアナ
ログスイッチ５４，５６のコントロール端子Ｃ₁，Ｃ₂
に供給されることにより、アナログスイッチ５４，５６
が開閉され、波高値が電圧Ｖ₂に等しいパルス信号が他
端Ｏ₁，Ｏ₂から出力される。

【００４２】抵抗Ｒ₄，Ｒ₅，Ｒ₆は波高値調整用の抵
抗である。図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、外部信号
ＣＯＮＴ₁がハイレベル（ＨＩＧＨ）、外部信号ＣＯＮ
Ｔ₂がローレベル（ＬＯＷ）のとき、すなわちアナログ
スイッチ５４が機能するとき、波高値Ｖ₂のパルス信号
Ｐは、抵抗Ｒ₄，Ｒ₆により分割されて波高値がＶ₂・
Ｒ₆／（Ｒ₄＋Ｒ₆）のパルス信号Ｖ_c1が疑似信号とし
て複数個所定時間毎に出力ＯＵＴより出力される。

【００４３】逆に、外部信号ＣＯＮＴ₁がローレベル、
外部信号ＣＯＮＴ₂がハイレベルのとき、すなわちスイ
ッチ５６が機能するとき、パルス信号Ｐは抵抗Ｒ₅，Ｒ
₆により分割されて波高値がＶ₂・Ｒ₆／（Ｒ₅＋
Ｒ₆）のパルス信号Ｖ_c2が疑似信号として複数個所定時
間毎に出力ＯＵＴより出力される。このようにして波高
値の異なる疑似信号を選択的に得ることができる。いず
れの疑似信号も粒子検出用電流Ｉ_aの値に比例した波高
値を有するパルス信号である。例えば、一方を赤血球
（ＲＢＣ）用、他方を血小板（ＰＬＴ）用の疑似信号と
して使用することができる。

【００４４】また、異なる発振器（符号４８に示したも
のに相当する）を２つ設け、それぞれＡＮＤ回路５０，
５２に入力するようにすれば、パルス幅やパルス間隔の
異なる疑似信号を発生させることも可能である。このよ
うに、複数種類の疑似信号を発生させることができれ
ば、より実際に近い形で動作チェック等を行うことがで
きる。

【００４５】以下、図１の回路をより詳細に解析をす
る。（１）信号切換手段３４が第２の状態（通常測定モー
ド）図５は図１の粒子検出装置の通常測定モードにおける検
出部近傍、つまりアパーチャ近傍の回路図である。アパ
ーチャ１４部分に粒子がなく希釈液のみの場合、アパー
チャ１４部分の電気抵抗をＲ_aとし、粒子が通過したと
きの電気抵抗をＲ_a＋ΔＲ_aとする。電気抵抗変化ΔＲ
_aは被検粒子の体積ｖに比例する。

【００４６】図６は図５の交流的な等価回路図である。
図６において、６０は電気抵抗変化ΔＲ_aによる等価交
流電源である。なお、Ｒ_inは抵抗Ｒ₀と抵抗Ｒ₁の並列
抵抗（Ｒ_in＝Ｒ₀・Ｒ₁／（Ｒ₀＋Ｒ₁））を表す。Ａ
はアンプ回路２２のゲインである。図６において、出力
Ｖ_onの波高値は数１で表すことができる。

【００４７】

【数１】Ｖ_on＝ΔＲ_a・Ｉ_a・｛Ｒ_in／（Ｒ_a＋Ｒ_in）｝・Ａ（２）信号切換手段３４が第１の状態（疑似信号モー
ド）図７は疑似信号モードにおける検出部近傍、つまりアパ
ーチャ近傍の回路図である。疑似信号発生手段３６の出
力信号をＶ_cとすると、アンプ回路２２の出力Ｖ_ocは数
２で表せる。Ｒ_ainは抵抗Ｒ_aと抵抗Ｒ_inの並列抵抗を
表す。

【００４８】

【数２】Ｖ_oc＝Ｖ_c・｛Ｒ_ain／（Ｒ_ain＋Ｒ₃）｝・Ａこの数２に、

【００４９】

【数３】Ｒ_ain＝Ｒ_a・Ｒ_in／（Ｒ_a＋Ｒ_in）を代入すると、

【００５０】

【数４】Ｖ_oc＝Ｖ_c・Ｒ_a／Ｒ₃・［Ｒ_in／｛Ｒ_a・(1
＋Ｒ_in／Ｒ₃）＋Ｒ_in｝］・Ａとなる。ここで、Ｒ₃≫Ｒ_inとなるような抵抗Ｒ₃を選
ぶと、

【００５１】

【数５】Ｖ_oc＝Ｖ_c／Ｒ₃・Ｒ_a・｛Ｒ_in／（Ｒ_a＋Ｒ
_in）・Ａ｝となる。よって、数１，数５より、

【００５２】

【数６】Ｖ_oc＝｛（Ｖ_c／Ｉ_a）／Ｒ₃・（Ｒ_a／ΔＲ
_a）｝・Ｖ_on が得られる。この発明においては、疑似信号Ｖ_cを粒子
検出用電流Ｉ_aと比例するように、すなわち、

【００５３】

【数７】Ｖ_c＝Ｋ₃・Ｉ_a としており、また、

【００５４】

【数８】ΔＲ_a＝ｋ₁・ρ（ｔ）・ｖ／Ｄ⁴

【００５５】

【数９】Ｒ_a＝ｋ₂・ρ（ｔ）・Ｌ／Ｄ² ただし、ｋ₁，ｋ₂は定数ｖはコントロール粒子の体積（一定） ρ（ｔ）は温度ｔにおける粒子懸濁液の抵抗率Ｄはアパーチャ径（孔の直径）Ｌはアパーチャのパス長（孔の長さ）であることがわかっているので、数６は次のようにな
る。

【００５６】

【数１０】Ｖ_oc＝Ｋ・（Ｌ・Ｄ²）・Ｖ_on ただし、Ｋ＝（Ｋ₃／Ｒ₃）・（ｋ₂／ｋ₁）／ｖすなわち、信号電圧Ｖ_ocと信号電圧Ｖ_onとはある定数Ｋ
・（Ｌ・Ｄ²）で関係付けられることになる。

【００５７】（Ｌ・Ｄ²）はアパーチャ寸法に依存する
定数である。一方、Ｋは液温には無関係であり、係数Ｋ
における係数Ｋ₃は抵抗Ｒ₂，Ｒ₄（またはＲ₅），Ｒ
₆により決まる定数である。今、アパーチャ寸法が装置
間で一定であるとの仮定を置き、抵抗Ｒ₂，Ｒ₄（また
はＲ₅），Ｒ₆を適当な値に選定することにより、Ｖ_oc＝Ｖ_on とすることが可能となる。

【００５８】このことは、コントロール粒子を用いて測
定して得られる粒子信号と疑似信号を用いて得られる粒
子信号が等価であることを意味し、コントロール粒子を
用いずに疑似信号で感度調整が可能であることを示すも
のである。そこで、疑似信号によって得られた、粒子の
大きさに関する項目（例えばＭＣＶ；Mean Corpuscular
Volume ，平均赤血球容積）が所定の値になるようにア
ンプ回路２６のゲインを調整することにより、感度調整
ができる。

【００５９】しかし、現実には数１０に示すように、
（Ｌ・Ｄ²）なるアパーチャ寸法に依存する項（アパー
チャ寸法は装置ごとに異なる）や、Ｒ₃≫Ｒ_inと仮定す
ることにより生じる誤差があり、これらのばらつきや誤
差が結果として感度調整結果のばらつきとして現れるこ
とになる。ところで、Ｒ₃≫Ｒ_inとは、疑似信号発生手
段３６の出力インピーダンスが高いことを示している。
よって、図１の粒子検出装置に疑似信号発生手段３６を
設ける場合には、疑似信号発生手段３６の出力インピー
ダンスが高いことが必要である。

【００６０】さて、抵抗Ｒ₃，Ｒ₀，Ｒ₁の各値は、具
体的にはそれぞれ５６０ｋΩ，７４ｋΩ，１ＭΩとし
た。抵抗Ｒ_inは抵抗Ｒ₀と抵抗Ｒ₁の並列抵抗であるの
で、６８．９ｋΩである。ただし、抵抗Ｒ_inが小さすぎ
ると感度の低下を招く。また、抵抗Ｒ₃が大き過ぎると
信号のリークが発生しやすい。図８はＲ₃≫Ｒ_inの仮定
に起因する誤差を説明するための液温と誤差の関係を示
す特性図であり、液温を変えたときに生じる感度調整結
果の誤差を示したものである。抵抗Ｒ_inは６８．９ｋΩ
（≒６９ｋΩ）、抵抗Ｒ₃は５６０ｋΩである。液温３
５℃〜１５℃において、誤差は±１％以内である。当然
のことながら、Ｒ₃が小さくなるに従って誤差は大きく
なっている。

【００６１】なお、図８において、抵抗Ｒ₃が５６０ｋ
Ωのときの特性（一点鎖線）の他に、１００ｋΩ（実
線），１０００ｋΩ（二点鎖線），２０００ｋΩ（破
線）のときの特性も合わせて示している。アパーチャ寸
法に起因する感度調整誤差については、予めアパーチャ
寸法を測定しておき、装置ごとにその寸法を考慮して感
度調整を行うことにより調整誤差を低減することができ
る。

【００６２】また、この発明においては、疑似信号Ｖ_c
の波高値は定電流源１２の粒子検出用電流Ｉ_aの値と比
例関係にあるので、複数の粒子検出装置間の粒子検出用
電流Ｉ_aのばらつきによる感度調整結果への影響はなく
なる。粒子検出用電流Ｉ_aの値を例えば標準値から＋１
０％変動させたが電流変化による感度調整誤差は発生し
ないことが確認された。

【００６３】このようにして若干の誤差はあるものの、
コントロール粒子を用いずに感度調整を行うことができ
る。検出電流のばらつきやアンプ回路の定数のばらつき
等、電気系のばらつきの影響は受けない。最終的には、
コントロール粒子を用いて感度確認を行うのであるが、
その前段階でほとんど感度調整がなされているので、後
はコントロール粒子を使っての微調整だけで済み、コン
トロール粒子の消費量、感度調整に要する時間を著しく
低減することが可能である。

【００６４】また、通常測定前に疑似信号モードによる
擬似的な粒子信号の大きさをチェックすることにより、
事前にアパーチャ１４の“詰まり”を発見することがで
きる。“詰まり”が発生していれば、抵抗Ｒ_aは大きく
なり、上記の数５からもわかるように、信号Ｖ_ocは大き
くなる。そこで、この信号が大きくなったことを検知す
れば“詰まり”の検知ができる。

【００６５】また、疑似信号によって得られた粒度分布
を調べることにより粒子検出装置の各回路が正常に機能
しているか否かをチェックすることもできる。粒子検出
装置においては、アパーチャを挟んだ両側間に圧力差を
与えることにより、一方の側にある液をアパーチャに流
し他方の側へ移動させる。通常、検出チャンバに液を流
入させて、その液をアパーチャから吸引するようにして
いる。検出チャンバに、まず、洗浄用の液を注入させチ
ャンバ内の洗浄を行い、その洗浄液を完全に排出した
後、測定すべきサンプル液（血球懸濁液）を流入させ
る。もし、その洗浄液が検出チャンバ内に残ったままサ
ンプル液が入ると、正しい測定ができなくなる。そこ
で、洗浄液排出のタイミングで疑似信号を発生させるこ
とにより、チャンバ内の液の有無を検知することができ
る。すなわち、液がある状態とない状態ではアパーチャ
部分のインピーダンスが異なるので疑似信号により得ら
れる信号の大きさも異なる。このことを検知することに
より、液の排出の有無を検知することができる。

【００６６】〔第２の実施例〕図９に図１の粒子検出装
置とは異なる別の粒子検出装置本体１１にこの発明によ
る疑似信号発生手段を設けた場合の回路図を第２の実施
例として示す。粒子検出装置本体１１は公知であるの
で、詳しい説明は省略する。信号切換手段３４は図１と
同様に入力用、出力用の２つのスイッチ手段Ｓ₁，Ｓ₂
を有している。なお、スイッチ手段Ｓ₂の接続態様につ
いては、図１とは異なる。また、演算増幅器２１，コン
デンサＣ₂，抵抗Ｒ_fは、アパーチャ１４に生じた電流
変化を電圧変化に変換する電流電圧変換回路を構成す
る。また、疑似信号発生手段３７は、抵抗Ｒ₃が省略さ
れている以外、疑似信号発生手段３６と同様である。

【００６７】信号切換手段３４の第１の状態（疑似信号
モード：実線の状態）にて、定電流源１２は、スイッチ
手段Ｓ₁によりアパーチャ１４側から切り離され疑似信
号発生手段３７の入力部４５に接続され、スイッチ手段
Ｓ₂により疑似信号発生手段３７の出力部４７はアパー
チャ１４の電極１８に接続される。また、第２の状態
（通常測定モード：破線の状態）にて、定電流源１２は
スイッチ手段Ｓ₁により疑似信号発生手段３７から切り
離されアパーチャ１４の電極１６に接続され、スイッチ
手段Ｓ₂によりアパーチャ１４の他方の電極１８は接地
される。

【００６８】具体的な回路の検証は図１において示した
のと同様の考え方で行うことができる。ここでは、結果
だけを示す。信号電圧Ｖ_on，Ｖ_ocはそれぞれ数１１，数
１２のようになる。

【００６９】

【数１１】Ｖ_on＝−（ΔＲ_a／Ｒ_a）・Ｉ_a・Ｒ_f

【００７０】

【数１２】Ｖ_oc＝−（Ｒ_f／Ｒ_a）・Ｖ_c よって、数１２は、

【００７１】

【数１３】Ｖ_oc＝Ｋ₃／ΔＲ_a・Ｖ_on＝Ｋ₄・Ｄ⁴／ρ
（ｔ）・Ｖ_on ただし、Ｋ₄＝Ｋ₃／ｋ₁／ｖ信号電圧Ｖ_ocと信号電圧Ｖ_onとは、ある定数Ｋ₄・Ｄ⁴
／ρ（ｔ）で関係付けられることになる。このため、液
温ｔ、アパーチャ寸法Ｄ⁴に起因した感度調整誤差が発
生することになる。しかし、これらのばらつきを考慮す
ることにより完全とまではいかないものの図１と同様、
疑似信号による感度調整は充分な利用価値を持つことが
判る。

【００７２】〔第３，第４の実施例〕今までは、信号切
換手段３４に２つのスイッチ手段Ｓ₁，Ｓ₂を持つ場合
について説明した。次に、スイッチ手段は一つだけでも
よいことを説明する。図１０および図１１はそれぞれ図
１および図９に対応する。これらの図は、スイッチ手段
が入力用のＳ₁だけの場合の回路図を示す。図１０およ
び図１１とも疑似信号手段３７の出力はアパーチャ側に
接続したままである（直結接続状態）。

【００７３】第１の状態（疑似信号モード）では、図１
０および図１１はそれぞれ図１および図９と同じであ
る。第２の状態（通常測定モード）は、それぞれ異な
る。第２状態についてそれぞれ説明する。図１０の粒子
検出装置では、疑似信号発生手段３６には定電流源１２
が接続されていないので、バッファ回路４０の出力は０
Ｖでグラウンド状態にあるとみなすことができる。ま
た、抵抗Ｒ₃はＲ₃≫Ｒ_inの場合には、アパーチャ１４
の電極１６は大きな抵抗Ｒ₃を介して接地されることに
なり、疑似信号発生手段３６の出力がアパーチャ１４側
に接続されたままであることの影響は非常に少ない。よ
って、図１０のものも図１とほぼ同様な作用効果を有す
る。

【００７４】さらに、図１０において、出力部の抵抗Ｒ
₃と直列にコンデンサＣを接続すると、直流的には疑似
信号発生手段３６を接続していることの影響は無くなる
ので、図１のものと同じ作用効果が得られる。この場
合、抵抗Ｒ₃の値に関係なく液温の影響は皆無となる。
ただし、抵抗Ｒ₃をあまり小さくとると、粒子検出感度
の低下を招く。

【００７５】図１１では、同じくバッファ回路４０の出
力は０Ｖでグラウンド状態にあるとみなすことができる
ので、図９においてスイッチ手段Ｓ₂で接地したのと等
価な状態となり、図９のものと同じ作用効果が得られ
る。

【００７６】

【発明の効果】この発明の粒子検出装置によれば、疑似
信号発生手段および信号切換手段を備えているので、ア
パーチャに疑似信号を供する疑似信号モードと、疑似信
号を供せず粒子検出装置本来の粒子検出を行う通常測定
モードとを作ることができる。このため、通常測定モー
ドにおいては、通常の粒子測定を行うことができ、疑似
信号モードにおいては、コントロール粒子やその他特別
な装置を用いることなく、感度調整を行うことが可能
で、感度調整のためのコストを低減することができると
ともに、感度調整のための時間を短くすることができ
る。

【００７７】また、回路全体としての動作チェックを行
うことができる。つまり、疑似信号モードにおいては、
検出電流を流すための電源、アパーチャをそのまま含ん
でいるので、測定系の一部ではなく全体的な動作チェッ
クが行える。また、疑似信号モードにおいて、通常測定
モードにおいて用いる粒子検出用電流を疑似信号発生手
段の入力とし、粒子検出用電流の値の大きさに対応した
大きさの波高値を有する疑似信号を得、その疑似信号を
アパーチャに供しているので、粒子検出装置ごとの検出
電流値、回路定数（アンプゲイン）のばらつきに関係な
く各粒子検出装置ごとに感度調整が行える。

【００７８】また、疑似信号モードと通常測定モードの
切り換えは外部信号で簡単に速やかに行えるので、必要
なときにわずかな時間で動作チェック、監視等が行え
る。さらに、粒子測定をしていないときに“詰まり”検
出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の粒子検出装置の構成
を示す回路図である。

【図２】図１における疑似信号発生手段の他の回路例を
示す回路図である。

【図３】図１におけるパルス信号発生手段の具体例を示
す回路図である。

【図４】図３のパルス信号発生手段の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図５】図１の粒子検出装置におけるアパーチャ近傍の
回路図である。

【図６】図５の交流的な等価回路図である。

【図７】図１の粒子検出装置における疑似信号モード時
のアパーチャ近傍の等価回路図である。

【図８】サンプル液の液温の変化に対する誤差の大きさ
の変化の関係を示す特性図である。

【図９】この発明の第２の実施例の粒子検出装置の要部
の構成を示す回路図である。

【図１０】この発明の第３の実施例の粒子検出装置の構
成を示す回路図である。

【図１１】この発明の第４の実施例の粒子検出装置の要
部の構成を示す回路図である。

【図１２】粒子検出装置の従来例の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０粒子検出装置本体１２定電流源（電源）１４アパーチャ１６，１８電極２０サーミスタ２２〜２６アンプ回路２８波形処理回路３０Ａ／Ｄ変換回路３２データ解析部３３制御部３４信号切換手段３６疑似信号発生手段３８バッファ回路４０バッファ回路４２パルス信号発生手段Ｓ₁，Ｓ₂ スイッチ手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検粒子が通過するアパーチャを有し前
記アパーチャを被検粒子が通過することによる電気イン
ピーダンスの変化に基づいて粒子信号を検出する検出部
と、前記アパーチャに粒子検出用電流を流す電源と、前記検出部より得られた粒子信号を処理する粒子信号処
理手段と、入力電流の大きさに対応した大きさの波高値を有し前記
アパーチャを前記被検粒子が通過したときに検出される
前記粒子信号と等価なパルス状の疑似信号を発生する疑
似信号発生手段と、前記アパーチャ，電源および粒子信号処理手段よりなる
粒子検出装置本体と前記疑似信号発生手段との間に設け
られた信号切換手段とを備え、前記信号切換手段は、第１の状態と第２の状態とを切り
換え、前記第１の状態が前記電源からの前記粒子検出用
電流を前記疑似信号発生手段に供するとともに前記疑似
信号発生手段で発生させた前記疑似信号を前記アパーチ
ャに供する状態であり、前記第２の状態が前記電源から
の前記粒子検出用電流を前記アパーチャに供する状態で
あることを特徴とする粒子検出装置。
【請求項２】信号切換手段は、疑似信号発生手段の入
力部に第１のスイッチ手段を有するとともに、前記疑似
信号発生手段の出力部に第２のスイッチ手段を有し、前記信号切換手段の第１の状態は、前記第１のスイッチ
手段が電源をアパーチャの電極から切り離して前記電源
を前記疑似信号発生手段の入力部に接続し、前記第２の
スイッチ手段が前記疑似信号発生手段の出力部を前記ア
パーチャの電極に接続する状態であり、前記信号切換手段の第２の状態は、前記第１のスイッチ
手段が前記電源を前記疑似信号発生手段の入力部から切
り離して前記電源を前記アパーチャの電極に接続し、前
記第２のスイッチ手段が前記疑似信号発生手段の出力部
を前記アパーチャの電極から切り離す状態である請求項
１記載の粒子検出装置。
【請求項３】疑似信号発生手段の出力部がアパーチャ
の電極に直結接続され、前記信号切換手段は、疑似信号発生手段の入力部にスイ
ッチ手段を有し、前記信号切換手段の第１の状態は、前記スイッチ手段が
電源をアパーチャの電極から切り離して前記電源を前記
疑似信号発生手段の入力部に接続する状態であり、前記信号切換手段の第２の状態は、前記スイッチ手段が
前記電源を前記疑似信号発生手段の入力部から切り離し
て前記電源を前記アパーチャの電極に接続する状態であ
る請求項１記載の粒子検出装置。
【請求項４】疑似信号発生手段は、疑似信号を発生す
るタイミングを外部から制御する制御手段を有する請求
項１記載の粒子検出装置。
【請求項５】疑似信号発生手段は、電源からの粒子検
出用電流が流れる電流電圧変換用の抵抗と、この抵抗に
生じた電圧に比例した波高値を有する疑似信号用パルス
信号を所定の時間間隔で複数回発生するパルス信号発生
手段とを有し、前記所定の時間間隔で複数回出力される
前記疑似信号用パルス信号を疑似信号として出力する請
求項１記載の粒子検出装置。
【請求項６】パルス信号発生手段は、電源からの粒子
検出用電流が流れる電流電圧変換用の抵抗に生じた電圧
が一端に入力されるアナログスイッチと、所定の時間間隔でアナログスイッチ制御用パルス信号を
発生する発振器と、前記アナログスイッチ制御用パルス信号を所定期間前記
アナログスイッチのコントロール端子に供するパルス信
号供給手段とを有し、前記アナログスイッチの他端から前記抵抗に生じた電圧
に比例した波高値を有するパルス信号を発生させる請求
項５記載の粒子検出装置。