JP3165272B2 - フロー式粒子画像解析方法及びフロー式粒子画像解析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流れているサンプル液
中に懸濁した粒子の画像を撮像し、粒子を分析するフロ
ー式粒子画像解析装置及びフロー式粒子画像解析方法に
係わり、特に血液中や尿中の細胞や粒子を分析するのに
適したフロー式粒子画像解析方法及びフロー式粒子画像
解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、血液や尿等のサンプル液中の細胞
や粒子の分類及び分析は、スライドガラス上に標本を作
成し顕微鏡で観察することにより行われてきた。サンプ
ル液が尿の場合には、含まれる粒子の濃度が薄いため、
サンプル液を予め遠心分離器で遠心分離してから観察し
ていた。そして、これらの観察や検査の作業を自動化す
るために、サンプル液をスライドガラス上に塗沫し顕微
鏡にセットした後、顕微鏡ステージを自動的に走査して
粒子の存在する位置で粒子の静止画像を撮像し、特徴抽
出やパターン認識手法を用いた画像処理技術によりサン
プル液中にある粒子の分類や分析等を行う装置が開発さ
れた。

【０００３】しかし、上記装置では標本作成に時間がか
かり、また顕微鏡ステージを機械的に移動させながら粒
子を見つけ、顕微鏡視野において粒子を適当な画像取り
込み領域へ移動させる作業が必要である。そのため、分
類や分析のために長時間を要したり、機械的機構が複雑
になるという問題点があった。

【０００４】これに対し、上記のような塗沫標本を作成
せず、被検粒子をサンプル液体中に懸濁させたまま連続
的にフローセル中に流し、光学的に分析するフローサイ
トメータによる方法が知られている。フローサイトメー
タによる方法は、サンプル液中の各粒子からの蛍光強度
や散乱光強度を観測するものであり、毎秒数１０００個
の処理能力を持っている。しかし、粒子の形態学的特徴
を反映する情報を得ることはむずかしく、従来からの形
態学的特徴による粒子の分類ができない。

【０００５】また、連続的に流れているサンプル液中の
粒子の静止画像を撮像し、個々の粒子の静止画像から粒
子を分類及び分析する試みとして、特公昭５７−５００
９９５号公報や、特開昭６３−９４１５６号公報に記載
のような技術が知られている。

【０００６】特公昭５７−５００９９５号公報において
は、幅広の撮像領域を有する特殊な形状の流路にサンプ
ル液を流し、パルス光源（以下、フラッシュランプとい
う）を発光させてサンプル液中の粒子の静止画像を撮像
し、その静止画像を用い粒子の分類や分析を行う方法が
示されている。また、上記フラッシュランプはＣＣＤカ
メラの動作に同期して周期的に発光し、顕微鏡を用いて
サンプル粒子の拡大画像がＣＣＤＴＶカメラ上に投影さ
れる。このフラッシュランプの発光時間は短く、さらに
ＣＣＤＴＶカメラは毎秒３０枚の静止画像を撮影するこ
とが出来るので、粒子が連続的に流れていてもその静止
画像を得ることができる。

【０００７】特開昭６３−９４１５６号公報において
は、画像取り込み領域よりも上流位置に、静止画像撮像
用の光学系とは別の粒子検出用光学系を有している。ま
た、サンプル液は、焦点深度の影響を低減するために、
静止画像撮像光学系の光軸に対して垂直方向に偏平な断
面形状になるようにフローセルと呼ばれるガラス等で形
成された流路中に流される。そして、予め粒子検出用光
学系において粒子によるレーザ光の散乱光を検出するこ
とで粒子の通過を検出し、その粒子が画像取り込み領域
に丁度達した時にＣＣＤカメラで撮像されるように、粒
子の検出時よりある所定の遅延時間後にフラッシュラン
プを点灯させる。この方法では、フラッシュランプの発
光を周期的に行わずに、粒子検出用光学系で粒子の通過
が検出された時だけタイミングを合わせて静止画像を撮
像するので、効率的に粒子の静止画像を撮像することが
でき、濃度が薄いサンプル液中の粒子の分類や分析の場
合でも粒子の写っていない無意味な画像を撮像すること
はない。

【０００８】ところで、上述のような連続して流れてい
る粒子の静止画像をＣＣＤカメラで撮像し、これを画像
処理してサンプル液中に含まれている複数種類の粒子を
分類したりその数を計数したりするには、次に述べるよ
うな問題点が存在する。即ち、粒子検出系で粒子検出し
た時点から粒子画像をＣＣＤカメラ等のＴＶカメラで撮
像し粒子の濃淡画像に比例する電荷信号に変換し、映像
信号として取り出す（転送する）ためには有限の時間が
かかる。この時間中は画像転送の作業が続いているが、
その間撮像した画像を乱さないようにフラッシュランプ
が点灯しないようになっており、この転送作業が終わる
までは次の粒子が新たに通過しても撮像を行うことがで
きずその情報は捨ててしまわなければならない。このよ
うに、画像を撮像できない不動時間（以下、デッドタイ
ムという）が存在し、このデッドタイム中に通過した粒
子は撮像されず画像処理できないことになる。濃度の薄
いサンプル液では画像取り込み領域に続いて到着する粒
子がこのデッドタイム中に到着する確率が小さいため上
記のようなことは起こりにくいが、粒子濃度の濃いサン
プル液では、測定時間の大部分がデッドタイムで占めら
れてしまうような事態も発生し、画像処理した粒子数か
らサンプル液中に含まれる複数種類の粒子の数を正確に
知ることは困難である。

【０００９】このような問題点に対し、特開平４−７２
５４４号公報に記載の装置においては、通過する粒子数
を計数するカウンタが粒子検出用光学系に設けられてお
り、このカウンタの計数値と画像処理により得られた各
種類の粒子の存在比率とにより、サンプル液中の複数種
類の粒子数が求められる。また、この各々の種類の粒子
数によりサンプル液中の複数種類の粒子濃度を知ること
ができる。

【００１０】尚、粒子の静止画像を撮像しない通常のフ
ローサイトメータや粒子解析装置において、粒子の通過
を検出するための手段を別に設けた例としては、特開昭
６０−２６０８３０号公報、特開昭６３−２３１２４４
号公報、及び特開平１−２４５１３１号公報等に記載の
ようなものが知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、特公昭
５７−５００９９５号公報や特開昭６３−９４１５６号
公報に記載の技術ではデッドタイムの存在により、粒子
濃度が低い場合から高い場合まで広い範囲にわたって正
確かつ高精度に複数種類の粒子数や粒子濃度を求めるこ
とが困難であると言う問題点がある。

【００１２】この問題点に対し、特開平４−７２５４４
号公報に記載の装置によれば粒子濃度の広い範囲にわた
ってサンプル液中の各々の種類の粒子数を知ることがで
きる。この場合には、粒子検出用のカウンタで検出しよ
うとする粒子数の種類別分布と、撮像された静止画像か
ら画像処理された粒子数の種類別分布とが一致すること
が仮定されているが、両者は測定手法が異なるため種類
別分布が一致しないことが多く、例えば、粒子検出用の
カウンタではノイズ信号やサイズが一定でない染色カス
やごみなどの不要粒子をも誤動作により検出し計数して
しまうが、画像処理によればこのような不要粒子は測定
対象外と見なされる。従って、この装置では、上記カウ
ンタの計数結果を基準に各々の種類の粒子数を正確に決
定できないという問題点がある。

【００１３】また、上記カウンタによって通過する全粒
子を計数したとしても、粒子数の種類別分布の精度は画
像処理による粒子数の精度に依存することになる。従っ
て、通過する全粒子をカウンタで計数しても各々の種類
の粒子数の計数精度や分類精度は良くならない。結局、
通過する全粒子をカウンタで計数しても測定精度は改善
されない。尚、サンプル液中に１種類の粒子しか存在し
ない場合には、画像処理して粒子数の種類別分布を測定
する必要がないことは言うまでもなく、静止画像を撮像
する構成自体が不要となる。

【００１４】上記従来技術の問題点を解決するため、本
出願人は、粒子濃度が低い場合から高い場合まで広い範
囲にわたって正確かつ高精度に複数種類の粒子数や粒子
濃度を求めることができる粒子分析装置を先に提案し出
願した（特願平４−３００８０８号；出願日 平成４年
１１月１１日）。この先願発明においては、フローセル
上の画像取り込み領域の上流側の近接した位置に粒子検
出用のレーザ光束を照射し、フローセル中を流れるサン
プル液中の粒子による上記レーザ光の散乱光を顕微鏡対
物レンズで集光し検出することにより粒子の通過を検出
し、そしてその粒子が画像取り込み領域に達した時にフ
ラッシュランプを発光させてＣＣＤカメラにより静止画
像を撮像し、その画像に基づき画像処理を行う。そし
て、サンプル液中の各々の種類の粒子数や粒子濃度を以
下のようにして解析する。即ち、画像処理した全粒子数
から濃度補正器を使ってサンプル液中の粒子数を求め、
粒子検出系で検出した全粒子数の計数値を基に画像処理
した粒子数の種類別比率からサンプル液中の粒子濃度を
求め、粒子検出系での検出信号波形を複数の信号クラス
に判別することによって大まかに粒子をクラス分けを行
い、その後画像処理により正しく粒子を分類する。これ
によって全粒子数、及びどの種類の粒子がどのような割
合で存在しているかを推定する。

【００１５】しかし、上記先願発明においては、以下の
ようなさらに改善すべき点があることがわかった。即
ち、粒子数を求めるための式が非線形な複雑な形をして
いるため、解析的に計算することができず、直接画像処
理した粒子数から測定サンプル液中の全粒子数を求める
には、予めカウンタで計数した補正に必要な全粒子数と
撮像及び画像処理した粒子数との関係を計算し、濃度補
正器にそれらの関係、即ち換算テーブルを作り記憶して
おく必要がある。しかし、測定対象サンプル液によって
は、粒子濃度の測定レンジが４〜５桁以上もあるものが
存在し、このような場合には、非常に大きな換算テーブ
ルが必要になり手間と時間を要する。しかも、サンプル
液の流れの条件、染色液の存否、測定時間やその他の測
定条件が変わると、そのたびにこの換算テーブルを書き
換えなければならない。

【００１６】尚、上記のような換算テーブルを作らない
方法として、ニュートン法等の方程式の数値解法を利用
する方法もあるが、これは解が収束するまで繰り返し計
算することが必要となる。

【００１７】本発明の第１の目的は、粒子濃度が低い場
合から高い場合まで広い範囲にわたって正確かつ高精度
に複数種類の粒子の数や粒子濃度を求めることができる
フロー式粒子画像解析方法及びフロー式粒子画像解析装
置を提供することである。

【００１８】本発明の第２の目的は、サンプル液中の粒
子の数や粒子濃度を容易に求めることができ、それらの
種類別分布を正確に求めることができるフロー式粒子画
像解析方法及びフロー式粒子画像解析装置を提供するこ
とである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するため、本発明によれば、粒子を懸濁させたサ
ンプル液をフローセルに流し、前記フローセル中の画像
取り込み領域を前記粒子が通過することを検出し、その
検出に基づいてパルス光源よりパルス光を発光させて前
記フローセルに照射し、前記フローセル中の通過粒子の
静止画像をインターレース方式により取り込み、得られ
た静止画像を画像処理し該サンプル液中の粒子の分析を
行うフロー式粒子画像解析方法において、画像処理され
た全粒子数をＮ_g、１つ前の粒子検出による撮像が終了
した時点から次の粒子検出による撮像が終了する時点ま
での時間の平均値を＜Ｔ_read＞、画像の取り込みのため
に前記パルス光の発光が阻止される不動時間の平均値を
＜Ｔ_dead＞として、

【００２０】

【数９】

【００２１】によりサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求め
ることを特徴とするフロー式粒子画像解析方法が提供さ
れる。

【００２２】ここで好ましくは、画像処理された画像数
をｎ_g、全測定に要した時間をＴ_mとして、

【００２３】

【数１０】

【００２４】により前記＜Ｔ_read＞を求める。

【００２５】また、好ましくは、画像処理された画像数
をｎ_g、全測定に要した時間をＴ_m、前記インターレース
方式におけるフレーム時間をＴ_fとして、

【００２６】

【数１１】

【００２７】により粒子検出までの平均のフィールド数
＜ｎ＞を求め、前記＜ｎ＞及び前記Ｔ_fから、ポアソン
プロセスによる統計事象に基づく第１の式

【００２８】

【数１２】

【００２９】により１つの粒子が通過してから次の粒子
が通過するまでの平均時間Ｔ₀を求め、前記Ｔ₀、前記Ｔ
_f、及び前記＜ｎ＞から、ポアソンプロセスによる統計
事象に基づく第２の式

【００３０】

【数１３】

【００３１】により、ｎ番目のフィールド信号が出てか
ら前記パルス光が発光するまでの時間の平均＜ｔ＞を求
め、前記Ｔ_f中に画像取り込み領域を流れるサンプル液
の体積と実際に撮像した部分のサンプル液の体積との比
をｋとして、前記＜ｔ＞及び前記Ｔ_fから、

【００３２】

【数１４】

【００３３】により、前記＜Ｔ_dead＞を求める。

【００３４】また、上記第１及び第２の目的を達成する
ため、本発明によれば、上記のようなフロー式粒子画像
解析方法において、画像処理された画像数をｎ_g、全測
定に要した時間をＴ_m、前記インターレース方式におけ
るフレーム時間をＴ_fとして、

【００３５】

【数１５】

【００３６】により粒子検出までの平均のフィールド数
＜ｎ＞を求め、前記Ｔ_f中に画像取り込み領域を流れる
サンプル液の体積と実際に撮像した部分のサンプル液の
体積との比をｋ、画像処理された全粒子数をＮ_g、前記
Ｔ_m中の全フレーム数をｎ_fとして、前記＜ｎ＞から、

【００３７】

【数１６】

【００３８】によりサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求め
ることを特徴とするフロー式粒子画像解析方法が提供さ
れる。

【００３９】ここで好ましくは、前記ｎ_fにＴ_m／Ｔ_fを
代入し、ｎ_fの代わりにＴ_fを用いてサンプル液中の全粒
子数Ｎ_mを求める。

【００４０】また、好ましくは、前記全粒子数、サンプ
ル液の全体積、及び１画像当たりのサンプル液の体積に
より、全粒子濃度及び１画像当たりの体積に含まれる粒
子数を求め、さらに粒子の種類別の存在比率により、サ
ンプル液中に存在する複数種類の粒子の各粒子数、及び
複数種類の粒子の各粒子濃度を求める。

【００４１】また、上記第１及び第２の目的を達成する
ため、本発明によれば、粒子を懸濁させたサンプル液が
供給されるフローセルと、前記フローセル中の画像取り
込み領域を前記粒子が通過することを検出する粒子検出
手段と、前記粒子検出手段による検出に基づいてパルス
光束を前記フローセルに照射するパルス光源を有し前記
パルス光束に基づく通過粒子の静止画像をインターレー
ス方式により取り込む画像撮像手段と、得られた静止画
像を画像処理し該サンプル液中の粒子の分析を行う粒子
分析手段とを備えるフロー式粒子画像解析装置におい
て、前記粒子分析手段が、画像処理された画像数ｎ_gを
計数する処理画像計数部と、画像処理された全粒子数Ｎ
_gを計数する画像処理粒子数計数部と、全測定に要した
時間Ｔ_m、前記Ｔ_m中の全フレーム数ｎ_f、及び前記イン
ターレース方式におけるフレーム時間中に画像取り込み
領域を流れるサンプル液の体積と実際に撮像した部分の
サンプル液の体積との比ｋを記憶する測定条件データ部
と、前記ｎ_g、前記Ｎ_g、前記Ｔ_m、前記ｎ_f、及び前記ｋ
を入力しサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求める粒子数計
算回路とを有することを特徴とするフロー式粒子画像解
析装置が提供される。

【００４２】また、上記第１及び第２の目的を達成する
ため、本発明によれば、上記のようなフロー式粒子画像
解析装置において、前記粒子分析手段が、画像処理され
た画像数ｎ_gを計数する処理画像計数部と、画像処理さ
れた全粒子数Ｎ_gを計数する画像処理粒子数計数部と、
全測定に要した時間Ｔ_m、前記インターレース方式にお
けるフレーム時間Ｔ_f、及び前記Ｔ_f中に画像取り込み領
域を流れるサンプル液の体積と実際に撮像した部分のサ
ンプル液の体積との比ｋを記憶する測定条件データ部
と、前記ｎ_g、前記Ｎ_g、前記Ｔ_m、前記Ｔ_f、及び前記ｋ
を入力しサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求める粒子数計
算回路とを有することを特徴とするフロー式粒子画像解
析装置が提供される。

【００４３】ここで好ましくは、前記パルス光源は、前
記インターレース方式におけるフレーム時間の１／２以
下の周期でパルス光束を発生させる能力を有する。

【００４４】また、好ましくは、前記粒子分析手段は、
前記インターレース方式の画像撮像手段における偶数フ
ィールドから転送された画像データと奇数フィールドか
ら転送された画像データとをそれぞれ所定のアドレスに
記憶させる画像メモリをさらに有する。

【００４５】また、好ましくは、前記全粒子数、サンプ
ル液の全体積、１画像当たりのサンプル液の体積、及び
粒子の種類別の存在比率により、全粒子濃度、１画像当
たりの体積に含まれる粒子数、サンプル液中に存在する
複数種類の粒子の各粒子数、及び複数種類の粒子の各粒
子濃度を求める粒子濃度計算手段をさらに備える。

【００４６】また、好ましくは、前記サンプル液中の粒
子は生物細胞、または血液中に存在する血球成分であ
る。

【００４７】また、好ましくは、前記サンプル液は尿ま
たは尿中に存在する尿沈渣成分である。

【００４８】

【作用】上記のように構成した本発明のフロー式粒子画
像解析方法においては、まず、フローセル中を流れるサ
ンプル液中を被検粒子が通過したことが画像取り込み領
域に来る前に検出される。粒子通過が検出されると、こ
の検出に基づいてパルス光源よりパルス光がフローセル
に照射され、該サンプル液中の分析粒子が丁度画像取り
込み領域に来た時にフローセル中の通過粒子の静止画像
がインターレース方式による画像取り込み方法によって
取り込まれ、得られた静止画像が画像処理されその後の
分析が行われる。

【００４９】そして、上記画像処理された全粒子数Ｎ_g
と、インターレース方式における１つ前の粒子検出によ
る撮像が終了した時点から次の粒子検出による撮像が終
了する時点までの時間の平均値＜Ｔ_read＞と、インター
レース方式における画像の取り込みのために前記パルス
光の発光が阻止される不動時間の平均値＜Ｔ_dead＞とか
ら、

【００５０】

【数１７】

【００５１】によりサンプル液中の全粒子数Ｎ_mが求め
られる。即ち、＜Ｔ_read＞および＜Ｔ_dead＞の値が間接
的な方法によってでも測定条件により独立に求められれ
ば、Ｎ_gとＮ_mに関して一次式である（１）式を用いて計
算することにより、換算テーブルを作ることなく未知で
あるサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを容易に求めることが
可能となる。

【００５２】上記＜Ｔ_read＞の値は、画像処理された画
像数ｎ_g及び全測定に要した時間Ｔ_mから、

【００５３】

【数１８】

【００５４】によって求められる。このうち、ｎ_gは実
際に画像処理した画像の数その物であり、Ｔ_mは予め設
定すべきインターレース方式の測定条件の１つであるか
ら容易に知ることが可能である。従って、＜Ｔ_read＞の
値は簡単に求まる。

【００５５】また、上記＜Ｔ_dead＞の値は、次のように
して求められる。即ち、まず、上記ｎ_g及びＴ_m、さらに
インターレース方式におけるフレーム時間Ｔ_fとから、

【００５６】

【数１９】

【００５７】により粒子検出までの平均のフィールド数
＜ｎ＞を求める。次に、この＜ｎ＞及び上記Ｔ_fから、
ポアソンプロセスによる統計事象に基づく第１の式

【００５８】

【数２０】

【００５９】により１つの粒子が通過してから次の粒子
が通過するまでの平均時間Ｔ₀を求める。次に、このＴ₀
と、上記Ｔ_f及び＜ｎ＞とから、ポアソンプロセスによ
る統計事象に基づく第２の式

【００６０】

【数２１】

【００６１】により、ｎ番目のフィールド信号が出てか
らパルス光が発光するまでの時間の平均＜ｔ＞を求め
る。次に、この＜ｔ＞と、上記Ｔ_f中に画像取り込み領
域を流れるサンプル液の体積と実際に撮像した部分のサ
ンプル液の体積との比ｋと、上記Ｔ_fとから、

【００６２】

【数２２】

【００６３】により、＜Ｔ_dead＞を求める。ここで用い
た値のうち、ｎ_g及びＴ_mは前述のように容易に知ること
が可能であり、Ｔ_fは予め設定すべきインターレース方
式の測定条件の１つであるから容易に知ることが可能で
あり、ｋもサンプル液をフローセル中に流す条件とイン
ターレース方式の測定条件とから容易に知ることが可能
である。従って、＜Ｔ_dead＞の値は簡単に求まる。

【００６４】また、画像処理された画像数ｎ_g、全測定
に要した時間Ｔ_m、及びインターレース方式におけるフ
レーム時間をＴ_fから、

【００６５】

【数２３】

【００６６】により粒子検出までの平均のフィールド数
＜ｎ＞を求め、この＜ｎ＞とＴ_m中の全フレーム数ｎ_fと
上記ｋ及びＮ_gとから、

【００６７】

【数２４】

【００６８】によりサンプル液中の全粒子数Ｎ_mが求め
られる。この（８）式はＮ_gとＮ_mに関して簡単な一次式
であり、さらにこの式に含まれる値のうち、ｎ_gは実際
に画像処理した画像の数その物であり、Ｔ_m及びＴ_fは予
め設定すべきインターレース方式の測定条件であり、ｋ
はサンプル液をフローセル中に流す条件とインターレー
ス方式の測定条件とから決まる定数であるから、それぞ
れの値は容易に知ることが可能である。従って、（８）
式を用いて計算することにより、換算テーブルを作るこ
となく未知であるサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを容易に
求めることが可能となる。

【００６９】また、上記ｎ_fにＴ_m／Ｔ_fを代入し、ｎ_fの
代わりにＴ_fを用いてサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求め
ても同様の結果となる。

【００７０】このように、簡単な一次式を解くだけでサ
ンプル液中の全粒子数Ｎ_mが容易にわかり、換算テーブ
ルを作る必要がないことにより、例えば粒子濃度の測定
レンジが４〜５桁以上もある測定対象サンプル液に対し
ても正しい粒子数が容易に求まり、粒子濃度が低い場合
から高い場合まで広い範囲にわたって正確かつ高精度に
複数種類の粒子数や粒子濃度を求めることが可能とな
る。また、サンプル液の流れの条件、染色液の存否、測
定時間やその他の測定条件が変わったとしても、そのた
びに換算テーブルを書き換える必要もなく、計算に必要
な値を変更するだけでＮ_mを決定することができる。

【００７１】また、上記のようにして求めた全粒子数と
予めわかっているサンプル液の全体積、及び１画像（顕
微鏡１視野）当たりのサンプル液の体積とにより、単位
体積当たりの全粒子数、即ち全粒子濃度、及び１画像当
たりの体積に含まれる粒子数が求められる。さらに、粒
子の種類別の存在比率を基にして、サンプル液中に存在
する複数種類の粒子の粒子数、及び複数種類の粒子の各
粒子濃度が求められる。

【００７２】また、前述のように構成した本発明のフロ
ー式粒子画像解析装置の粒子分析手段においては、処理
画像計数部で画像処理された画像数ｎ_gが計数され、画
像処理粒子数計数部で画像処理された全粒子数Ｎ_gが計
数される。また、測定条件データ部には、全測定に要し
た時間Ｔ_m、このＴ_m中の全フレーム数ｎ_f、及び上記Ｔ_f
中に画像取り込み領域を流れるサンプル液の体積と実際
に撮像した部分のサンプル液の体積との比ｋが記憶され
る。そして上記ｎ_g，Ｎ_g，Ｔ_m，ｎ_f，ｋが粒子数計算回
路に入力され、これらを用いてサンプル液中の全粒子数
Ｎ_mが求められる。

【００７３】また、上記ｎ_fの代わりにインターレース
方式におけるフレーム時間Ｔ_fを測定条件データ部に記
憶し、これを粒子数計算回路に入力し、ｎ_fの代わりに
Ｔ_fを用いて全粒子数Ｎ_mを求めても同様の結果となる。
この時、前述のようにｎ_fがＴ_m／Ｔ_fで表されることを
利用する。

【００７４】また、本発明ではインターレース方式を採
用していることから、１回パルス光束が発生すると、そ
れによる２フィールド分の画像を乱さないようにするた
めこれら２フィールド分の画像転送が終了するまでは次
のパルス光束の発生を阻止する必要がある。このため１
回のパルス光束発生から次のパルス光束発生までの最小
の時間は１フィールド時間、即ちフレーム時間の１／２
となる。本発明のパルス光源は、上記最小の時間である
フレーム時間の１／２以下の周期でパルス光束を発生さ
せる能力を有することにより、１フレーム毎に１枚の粒
子の画像を撮像する必要があるときでも、１フレーム当
たり１回のパルス光束を発生させてこれに対応させるこ
とが可能となる。

【００７５】また、インターレース方式における偶数フ
ィールドからの画像データと奇数フィールドからの画像
データとを予め画像メモリの所定のアドレスに記憶させ
ることにより、粒子検出のタイミングとの関係で画像取
り込みがどちらのフィールドから始まってもその後の画
像処理がそれに対応して行われ、各フィールドの画像デ
ータが入れ替わって画像が乱れることがない。

【００７６】また、粒子濃度計算手段においては、上記
のようにして求めた全粒子数と、サンプル液の全体積、
１画像当たりのサンプル液の体積、及び粒子の種類別の
存在比率により、全粒子濃度、１画像当たりの体積に含
まれる粒子数、サンプル液中に存在する複数種類の粒子
の各粒子数、及び複数種類の粒子の各粒子濃度が求めら
れる。

【００７７】

【実施例】本発明によるフロー式粒子画像解析方法及び
フロー式粒子画像解析装置の一実施例について、図１か
ら図３を参照しながら説明する。まず、図１に示す全体
構成図により本実施例のフロー式粒子画像解析装置の構
成を説明する。図１に示すように、本実施例のフロー式
粒子画像解析装置は、粒子を懸濁させたサンプル液が供
給されるフローセル１００、画像撮像手段１０１、粒子
分析手段１０２、及び粒子検出手段１０３を備える。

【００７８】画像撮像手段１０１は顕微鏡としての機能
を持ち、パルス光源であるフラッシュランプ１、フラッ
シュランプ１を発光させるフラッシュランプ駆動回路１
ａ、フラッシュランプ１からのパルス光束を平行にする
フィールドレンズ２、フィールドレンズ２からの平行な
パルス光束１０をフローセル１００内のサンプル液流れ
１１０に集束させる顕微鏡コンデンサレンズ３、フロー
セル１００内のサンプル液流れ１１０に照射されたパル
ス光束を集光し結像位置６に結像させる顕微鏡対物レン
ズ５、投影レンズ７を介して投影した結像位置６の像を
インターレース方式により取り込み電気信号である画像
データ信号に変換するＴＶカメラ８、パルス光束１０の
幅を制限する視野絞り１１及び開口絞り１２を有する。
上記ＴＶカメラ８としては、残像の少ないＣＣＤカメラ
等が一般に用いられる。

【００７９】粒子分析手段１０２は、ＴＶカメラ８から
転送された画像データ信号をデジタル信号に変換するＡ
Ｄ変換器２４、ＡＤ変換器２４からの信号に基づくデー
タを所定のアドレスに記憶する画像メモリ２５、画像メ
モリ２５におけるデータの書き込み及び読み出しの制御
を行う画像処理制御回路２６、画像メモリ２５からの信
号に基づき画像処理を行い粒子数や粒子の分類等の分析
を行う特徴抽出回路２７及び識別回路２８、サンプル液
中の粒子数の計算を行う粒子数計算部４０、ＴＶカメラ
８の撮像条件やフローセル１００中のサンプル液流れの
条件の設定、画像処理制御回路２６の制御、識別回路２
８からの画像処理結果の記憶、粒子数計算部４０とのデ
ータの授受、及び表示部５０への表示等を行う中央制御
部２９を有する。

【００８０】粒子検出手段１０３は、検出光としてのレ
ーザ光を発する検出光源である半導体レーザ１５、半導
体レーザ１５からのレーザ光を平行なレーザ光束１４に
するコリメータレンズ１６、コリメータレンズ１６から
のレーザ光束の１方向のみ集束させるシリンドリカルレ
ンズ１７、シリンドリカルレンズ１７からの光束を反射
させる反射鏡１８、顕微鏡コンデンサレンズ３とフロー
セル１０１の間に設けられ反射鏡１９からのレーザ光束
をサンプル液流れ１１０上の画像取り込み領域の上流側
の近接した位置に導く微小反射鏡１９、粒子による上記
レーザ光束の散乱光を集光する顕微鏡対物レンズ５、顕
微鏡対物レンズ５で集光された散乱光を反射させるビー
ムスプリッタ２０、ビームスプリッタ２０からの散乱光
を絞り２１を介して受光しその強度に基づく電気信号を
出力する光検出器２２、光検出器２２からの電気信号に
基づいてフラッシュランプ駆動回路１ａを制御するフラ
ッシュランプ点灯制御回路２３を有する。尚、顕微鏡対
物レンズ５は画像撮像手段１０１と共用される。

【００８１】また、フローセル１００には、サンプル液
と共にシース液が供給され、サンプル液がシース液に包
まれる流れを形成する。そしてサンプル液流れ１１０は
画像撮像手段１０１の光軸（顕微鏡光軸）９に対して垂
直方向に偏平な断面形状を有する安定した定常流（シー
スフロー）となり、フローセル１００の中心を紙面の下
方へ向かって送られる。このサンプル液流れ１１０の流
速は中央制御部２９において設定された条件に従って制
御される。

【００８２】次に、図２により粒子数計算部４０の構成
について説明する。粒子数計算部４０は、処理画像計数
部４１、測定条件データ部４２、画像処理粒子数計数部
４３、粒子数計算回路４４により構成されており、画像
処理制御回路２６からの画像処理された画像数を計数
し、特徴抽出回路２７及び識別回路で２８画像処理され
た粒子数情報を中央制御部２９から入力して計数し、さ
らに中央制御部２９からインターレース方式の撮像条件
を含めた測定条件データを入力し、これらの値を用いて
測定時間中にサンプル液中に存在する全粒子数の計算を
実行し、その計算結果を再び中央制御部２９に送る部分
である。

【００８３】図１に戻り、上記構成を有するフロー式粒
子画像解析装置の基本的な動作を説明する。半導体レー
ザ１５は常時連続的に発振しており、常にサンプル中の
粒子が検出領域を通過するのを観測している。半導体レ
ーザ１５からのレーザ光束は、コリメータレンズ１６で
平行なレーザ光束１４に変換され、シリンドリカルレン
ズ１７で光束の１方向のみ集束させる。このレーザ光束
は反射鏡１８および微小反射鏡１９で反射されフローセ
ル４内のサンプル液流れ１１０上に照射される。この照
射位置はシリンドリカルレンズ１７によってレーザ光束
が集束する粒子検出位置であり、サンプル液流れ１１０
上の画像取り込み領域の上流側の近接した位置である。

【００８４】測定対象である粒子が上記レーザ光束を横
切ると、レーザ光束は散乱され、この散乱光は画像撮像
手段１０１において共用される顕微鏡対物レンズ５で集
光され、ビームスプリッタ２０で反射され、絞り２１で
サンプル液流れ１１０上の観測領域が制限されて、光検
出器２２ににおいて受光されその強度に基づく電気信号
に変換される。

【００８５】光検出器２２からの電気信号はフラッシュ
ランプ点灯制御回路２３に入力され、ここでこの電気信
号が所定の信号レベル以上有るかどうかが判断され、所
定の信号レベル以上有れば画像処理対象の粒子が通過し
たものとみなされて検出信号がフラッシュランプ駆動回
路１ａに送られる。この検出信号は、粒子がＴＶカメラ
８の画像取り込み領域の所定の位置に丁度達した時にフ
ラッシュランプ１が発光し撮像が行われるように、粒子
検出位置と画像取り込み領域との距離及びサンプル液の
流速で決まる所定の遅延時間の後にフラッシュランプ駆
動回路１ａに送られる。但し、この遅延時間は、粒子検
出位置と画像取り込み領域との距離がわずかであるため
に非常に短い時間であり、粒子の検出や分析精度がサン
プル液の流速や粒子濃度の影響を受けることはない。ま
た、フラッシュランプ点灯制御回路２３からは上記検出
信号と同時に後述するランプ発光レディ信号が送られ、
インターレース方式のフィールド信号のタイミングに基
づいてフラッシュランプの発光タイミングが制御され
る。さらに、上記フラッシュランプ点灯制御回路２３の
検出信号は画像処理制御回路２６にも送られる。

【００８６】検出信号がフラッシュランプ駆動回路１ａ
に送られると、フラッシュランプ駆動回路１ａはフラッ
シュランプ１を発光させる。フラッシュランプ１より発
せられたパルス光は顕微鏡光軸９上を進み、フィールド
レンズ２で平行光となり顕微鏡コンデンサレンズ３によ
り集束されてフローセル１００内のサンプル液流れ１１
０上に照射される。尚、視野絞り１１および開口絞り１
２によりパルス光束１０の幅が制限される。

【００８７】フローセル１００内のサンプル液流れ１１
０に照射されたパルス光束は顕微鏡対物レンズ５で集光
され、結像位置６に像を結像する。この結像位置６の像
は投影レンズ７によりＴＶカメラ８の撮像面上に投影さ
れ、インターレース方式により画像データ信号に変換さ
れる。これで粒子の静止画像を撮像したことになる。こ
のＴＶカメラ８における撮像条件は中央制御部２９に予
め設定されておりこれによってＴＶカメラ８の撮像動作
が制御される。このインターレース方式の撮像に関して
は後述する。

【００８８】ＴＶカメラ８のから出力される画像データ
信号はＡＤ変換器２４でデジタル信号に変換され、これ
に基づくデータが画像処理制御回路２６の制御のもとに
画像メモリ２５の所定のアドレスに記憶される。画像メ
モリ２５に記憶されたデータは画像処理制御回路２６の
制御のもとに読み出され、特徴抽出回路２７及び識別回
路２８に入力されて画像処理が行われ粒子数や粒子の分
類等の分析処理が実行され、中央制御部２９にその結果
が記憶される。この画像処理結果とインターレース方式
の撮像条件を含めた測定条件データ、及び画像処理制御
回路２６からの処理された画像数が粒子数計算部４０に
入力され、粒子数計算部４０において全粒子数が計算さ
れる。この計算結果は中央制御部２９に入力され、識別
回路２８からの画像処理結果と総合して表示部５０より
表示される。

【００８９】次に、ＴＶカメラ８におけるインターレー
ス方式の撮像条件と、この撮像条件を含む測定条件デー
タ及び画像処理結果を用いた粒子数計算部４０における
計算について説明する。ＴＶカメラ８としては、一般的
な２次元撮像素子として残像の少ないＣＣＤカメラが用
いられる。前述のように粒子検出手段１０３で粒子を検
出した時だけ粒子の静止画像を撮像するためにフラッシ
ュランプ１が発光するが、ＴＶカメラ８はこの粒子検出
手段１０３とは無関係に連続的に動作しているものとす
る。

【００９０】図３に、ＴＶカメラ８のフィールド信号、
偶数フィールド（ｅ）及び奇数フィールド（ｏ）におけ
るＣＣＤ転送信号、光検出器２２からの電気信号、フラ
ッシュランプの発光、ランプ発光レディ信号、画像取り
込みにより発生するデッドタイムの関係を示す。

【００９１】図３において、フィールド時間Ｔ_fを周期
とするフィールド信号はＴＶカメラ８に内蔵されたクロ
ックより発生する。画像の取り込みは偶数フィールド
（ｅ）と奇数フィールド（ｏ）で行われ、これら２つの
フィールドを組み合わせて１つのフレームが構成され
る。偶数フィールド（ｅ）及び奇数フィールド（ｏ）に
おいては、フレームの周期、即ちＴ_f／２だけずらせて
交替で画像の取り込み（蓄像）及び転送が行われる。従
って１フィールド時間は１フレーム時間の半分のＴ_f／
２である。このフレーム時間は、例えば１／３０秒に設
定される。それぞれのフィールドには１枚の画像を得る
フレーム時間の間に蓄像時間と転送時間とがあり、蓄像
時間に撮像面に入射した光の量を電荷として蓄積し、転
送時間にこの蓄積した電荷を転送する。転送後は電荷量
が０になり、再び蓄像期間に入る。図３においては偶数
フィールド（ｅ）及び奇数フィールド（ｏ）のＣＣＤ転
送信号が示されているが、これらの転送時間はごく短時
間である。

【００９２】図３に示したＣＣＤ転送信号は、簡単のた
めに、粒子検出があってその粒子の画像を撮像した時の
画像に関するものだけ示してあるが、実際には各ＣＣＤ
転送信号はフィールド信号が出るたびに常時出ている。
また、１つ前の検出粒子に関する処理は図中左端のフィ
ールド信号の０の位置で既に終了しているものとする。

【００９３】各フィールドのＣＣＤ転送信号はＡ／Ｄ変
換器２４でデジタル化されて画像メモリ２５の所定のア
ドレスにそれぞれ一旦格納され、その後２つのフィール
ドの画像データを合成して１枚の画像が作られる。粒子
の画像取り込みのタイミング、即ち画像の取り込みが偶
数フィールド（ｅ）から始まるか、奇数フィールド
（ｏ）から始まるかは、粒子検出のタイミングとその時
のフィールド信号の関係から決まる。そして、これらの
フィールドからの画像データが画像メモリ２５の所定の
アドレス、即ち偶数フィールド画像分と奇数フィールド
画像分に対して決められたアドレスに格納されることに
より、画像取り込みがどちらのフィールドから始まって
も、その後の画像処理が各フィールドに対応して行わ
れ、各フィールドの画像データが入れ替わることがな
く、画像が乱れることはない。

【００９４】１つ前の粒子検出後ｎフィールドが経過し
た後（ｎ番目のフィールド信号の出た後）に、次の粒子
検出が行われて光検出器２２から電気信号が発せられ、
その粒子が画像取り込み領域の適当な位置に来るまでの
遅延時間Ｔ_d後にフラッシュランプ１が発光する。この
時、ｎ番目のフィールド信号が出てからパルスランプが
発光するまでの時間は図中ｔで表される。ランプ発光レ
ディ信号は粒子検出による光検出器２２からの電気信号
が出た時から２フィールド（１フレーム）経過して（ｎ
＋２）番目のフィールド信号が出るまでの時間ｏｆｆさ
れ、このｏｆｆの時間に到着する次の粒子が検出されて
もフラッシュランプ１の発光は阻止される。このように
フラッシュランプ１の発光が阻止されることにより、次
の検出粒子によって粒子の画像が乱されることがない。
尚、この（ｎ＋２）番目のフィールド信号が出た時点で
この粒子に関する処理は終了し、次の検出粒子に関する
フィールド信号のカウントが０より再開する。

【００９５】ランプ発光レディ信号のｏｆｆ時間の最小
の時間は２つのフィールドの画像データが転送されるの
に要する最小の時間である１フィールド時間（Ｔ_f／
２）となる。フラッシュランプ１は、上記最小の時間で
ある１フィールド時間以下の周期でパルス光束を発生さ
せる能力を有し、例えば１フレーム毎に１枚の粒子の画
像を撮像する必要があるときでも、１フレーム当たり１
回のパルス光束を発生させてこれに対応させることがで
きる。

【００９６】ここで、フレーム時間Ｔ_f中に撮像領域を
流れるサンプル溶液の体積と実際に撮像した部分のサン
プルの体積との比をｋとすると、Ｔ_f／ｋの時間は実際
に粒子の撮像が行われている時間（有効部分）である。
上記ランプ発光レディ信号がｏｆｆされている時間から
このＴ_f／ｋの時間を除いた時間が、画像取り込みのた
めにフラッシュランプの発光が阻止される実際の不動時
間、即ち図中斜線を付したデッドタイムＴ_deadとなる。
尚、上記ｋはサンプル液をフローセル中に流す条件（流
速や画像取り込み範囲の大きさ等）とフレーム時間Ｔ_f
によって決まるものである。

【００９７】図３よりデッドタイムＴ_deadは次式で表さ
れる。

【００９８】

【数２５】

【００９９】（９）式において、時間ｔは粒子検出のタ
イミングによってランダムな分布をする値であるが、粒
子濃度が薄く粒子検出の間隔が長い場合、検出のタイミ
ングが１フィールド時間Ｔ_f／２中に一様に分布するも
のと考えられ、その平均値はＴ_f／４に近づき、逆に粒
子濃度が濃く粒子検出の間隔が短い場合、検出のタイミ
ングが１フィールド時間Ｔ_f／２中に稠密に分布するも
のと考えられ、その平均値は０に近づく。ｔの平均値を
＜ｔ＞とすると、デッドタイムの平均値＜Ｔ_dead＞は次
式のように表される。

【０１００】

【数２６】

【０１０１】一方、１つ前の粒子検出による撮像が終了
した時点、即ち図中フィールド信号の０の位置からＣＣ
Ｄ転送信号の転送終了までの時間の平均値＜Ｔ_read＞
は、ｎの平均値、即ち粒子検出までの平均のフィールド
数を＜ｎ＞として、

【０１０２】

【数２７】

【０１０３】で表される。ここに、Ｔ_mは全測定に要し
た時間、ｎ_gは画像処理された画像数、即ち画像の枚数
である。

【０１０４】１回の画像取り込みによって生ずる上記デ
ッドタイムＴ_deadによる通過粒子の数え落としの割合は
平均で＜Ｔ_dead＞／＜Ｔ_read＞であるから、実際に画像
処理された全粒子数をＮ_g、測定サンプル液中の全粒子
数をＮ_mとすると、これらの関係は次式のようになる。

【０１０５】

【数２８】

【０１０６】この（１２）式により測定サンプル液中の
全粒子数をＮ_mを求めることができる。但し、１つの画
像中に複数種類の粒子が存在している時には、Ｎ_mはこ
れらを加えたものである。

【０１０７】＜Ｔ_read＞は（１１）式により容易に求め
ることができる。また、＜Ｔ_dead＞は、＜ｔ＞がわかれ
ば（１０）式より求められる。以下にその算出方法を説
明する。フローセルを通過する粒子を計数する統計事象
においては、ポアソンプロセスが仮定されるのが一般的
である。この仮定が成立する場合、１つの粒子が通過し
てから次の粒子が通過するまでの平均時間をＴ_Oとする
と＜ｎ＞及び＜ｔ＞は次のように表される。

【０１０８】

【数２９】

【０１０９】上記（１４）式においてＴ_O及び＜ｎ＞が
わかれば＜ｔ＞が求まる。まず、（１１）式により＜ｎ
＞を求め、この結果を（１３）式に代入してＴ_Oについ
て解く。そして、このＴ_Oの解と先般（１１）式により
求めた＜ｎ＞の解を（１４）式に代入すると＜ｔ＞が求
まる。さらに、この＜ｔ＞の値を（１０）式に代入する
ことにより＜Ｔ_dead＞が求められる。

【０１１０】上記のように＜Ｔ_read＞および＜Ｔ_dead＞
の値が測定条件により独立に求められるので、Ｎ_mはＮ_g
に関して一次式を解くだけで容易に知ることができる。

【０１１１】図２に戻り、粒子数計算部４０において、
画像処理が１枚行われるごとに画像処理制御回路２６か
ら処理画像数計数部４１に信号が送られ、処理画像数計
数部４１の計数値が１つずつ増加する。そして、測定終
了時には処理画像数計数部４１に全計数値、即ち測定時
間中に画像処理された画像数ｎ_gが記憶されることにな
る。

【０１１２】また、測定条件データ部４２には中央制御
部２９からインターレース方式の撮像条件を含めた測定
条件データ、即ち前述のＴ_f，Ｔ_m，ｋが入力され記憶さ
れる。

【０１１３】また、画像処理が１枚行われるごとに、特
徴抽出回路２７及び識別回路２８において画像処理され
た粒子数が中央制御部２９を介して画像処理粒子数計数
部４３に送られ、画像処理粒子数計数部４３の計数値に
順次加算される。そして、測定終了時には画像処理粒子
数計数部４３に画像処理された全粒子数Ｎ_gが記憶され
ることになる。

【０１１４】粒子数計算回路４４には上記した（１０）
式から（１４）式及びその計算手順が格納されており、
処理画像数計数部４１のｎ_g、測定条件データ部４２の
Ｔ_f，Ｔ_m，ｋ、画像処理粒子数計数部４３のＮ_gの値が
入力され、（１０）式から（１４）式を用いてサンプル
液中の全粒子数Ｎ_mが計算される。

【０１１５】このようにして求められたサンプル液中の
全粒子数は中央制御部２９に返される。そして、必要に
応じ、この全粒子数と、中央制御部２９に記憶された測
定サンプル液の全体積及び１画像（顕微鏡１視野）当た
りのサンプル液の体積とを用いて、単位体積当たりの全
粒子数、即ち全粒子濃度及び顕微鏡１視野当たりの体積
に含まれる粒子数が計算される。さらに、複数種類の粒
子が存在する時には、識別回路２８で得られた粒子の種
類別の存在比率を用いて、各種類の粒子の個数や粒子濃
度等が計算される。それらの結果は前述のように表示部
５０に出力される。これらの計算は中央制御部２９に備
えられた粒子濃度計算手段（図示せず）において行われ
る。

【０１１６】以上のように本実施例によれば、＜Ｔ_read
＞の値及び＜Ｔ_dead＞の値を、画像処理された結果及び
インターレース方式の撮像条件を含む測定条件から求め
ることができるので、換算テーブルを作る複雑な手順を
必要とせずに上記＜Ｔ_read＞及び＜Ｔ_dead＞の比を用い
てＮ_gとＮ_mに関する一次式を解くだけでサンプル液中の
全粒子数Ｎ_mを容易に求めることができる。従って、例
えば粒子濃度の測定レンジが４〜５桁以上もある測定対
象サンプル液に対しても正しい粒子数が容易に求まり、
粒子濃度の広い範囲にわたって正確かつ高精度に複数種
類の粒子数や粒子濃度を求めることができる。また、測
定条件が変わったとしても、そのたびに換算テーブルを
書き換える必要もなく、計算に必要な値を変更するだけ
でＮ_mを決定することができる。

【０１１７】また、上記のようにして求めた全粒子数と
予めわかっているサンプル液の全体積、及び１画像（顕
微鏡１視野）当たりのサンプル液の体積とにより、全粒
子濃度や１画像当たりの体積に含まれる粒子数を求める
ことができる。さらに、粒子の種類別の存在比率を基に
して、サンプル液中に存在する複数種類の粒子の粒子
数、及び複数種類の粒子の各粒子濃度を求めることがで
きる。

【０１１８】また、フラッシュランプ１が、パルス光束
発光のための最小の時間である１フィールド時間（Ｔ_f
／２）以下の周期でパルス光束を発生させる能力を有す
るので、１フレーム毎に１枚の粒子の画像を撮像する必
要があるときでも、画像を乱すことなく確実に１フレー
ム当たり１回のパルス光束を発生させてこれに対応させ
ることができる。

【０１１９】また、偶数フィールド（ｅ）及び奇数フィ
ールド（ｏ）からのそれぞれの画像データを画像メモリ
２５の所定のアドレスに記憶させるので、粒子検出のタ
イミングとの関係で画像取り込みがどちらのフィールド
から始まってもその後の画像処理がそれに対応して行わ
れ、フィールドの画像データが入れ替わって画像が乱れ
ることがない。

【０１２０】次に、本発明によるフロー式粒子画像解析
方法及びフロー式粒子画像解析装置の他の実施例につい
て、図４を参照しながら説明する。本実施例のフロー式
粒子画像解析装置は、粒子数計算部で用いられる測定条
件データと粒子数計算回路に格納された計算式及びその
計算手順が異なること以外は、前述の実施例と同様であ
る。図４に示すように、粒子数計算部４０ａは、処理画
像計数部４１、測定条件データ部４２ａ、画像処理粒子
数計数部４３、粒子数計算回路４４ａにより構成され
る。

【０１２１】以下、粒子数計算回路４４ａに格納された
サンプル液中の全粒子数の計算式及びその計算手順につ
いて説明する。前述のＴ_O、即ち１つの粒子が通過して
から次の粒子が通過するまでの平均時間は、全測定に要
した時間Ｔ_mをサンプル液中の全粒子数Ｎ_mで割った値で
あるからＴ_m／Ｎ_mでおきかえてもよい。このことを用い
て（１０）式から（１４）式をまとめることにより、測
定サンプル中に全粒子数Ｎ_mと、実際に画像処理された
全粒子Ｎ_gとの関係は次の式のようになる。

【０１２２】

【数３０】

【０１２３】ここに、ｎ_fは全測定に要した時間Ｔ_m中の
全フレーム数である。この（１５）式において、＜ｎ＞
はＮ_mによって変化する量であるが、この＜ｎ＞は前述
の（１１）式の関係から求められる。それ以外の値ｎ_f
とｋは撮像条件及び測定条件で予め設定されている値で
あるから、Ｎ_mはＮ_gに関して一次式を解くだけで容易に
知ることができる。但し、上記ｎ_fは全測定に要した時
間Ｔ_mをフレーム時間Ｔ_fで割った値であるからＴ_m／Ｔ_f
で置き換えることができる。

【０１２４】図４において、測定条件データ部４２ａに
は中央制御部２９から測定条件データとして、フレーム
時間Ｔ_f中に撮像領域を流れるサンプル溶液の体積と実
際に撮像した部分のサンプルの体積との比ｋ、及び全測
定に要した時間Ｔ_mの他、上記Ｔ_m中の全フレーム数ｎ_f
が入力され記憶される。処理画像計数部４１及び画像処
理粒子数計数部４３における動作は図２と同様で、画像
処理された画像数ｎ_g及び画像処理された全粒子数Ｎ_gが
それぞれ計数され記憶される。

【０１２５】粒子数計算回路４４ａには上記した（１
１）式及び（１５）式及びその計算手順が格納されてお
り、処理画像数計数部４１のｎ_g、測定条件データ部４
２ａのｎ_f，Ｔ_m，ｋ、画像処理粒子数計数部４３のＮ_g
の値が入力され、（１１）式及び（１５）式を用いてサ
ンプル液中の全粒子数Ｎ_mが計算される。但し、上記ｎ_f
はＴ_m／Ｔ_fで置き換えることができるので、ｎ_fに代え
てＴ_fを中央制御部２９から測定条件データ部４２ａを
介して粒子数計算回路４４ａに入力してもよい。この場
合は、（１５）式でｎ_fをＴ_m／Ｔ_fに置き換えて計算さ
れる。

【０１２６】このようにして求められたサンプル液中の
全粒子数は、中央制御部２９に返され、中央制御部２９
に備えられた粒子濃度計算手段（図示せず）において、
前述の実施例と同様に全粒子濃度、顕微鏡１視野当たり
の体積に含まれる粒子数、及び複数種類の粒子の個数や
粒子濃度等が計算される。それらの結果は表示部５０に
出力される。

【０１２７】以上のように本実施例によれば、前述の実
施例と同様の効果が得られる他、計算の手順が簡単にな
り、サンプル液中の全粒子数Ｎ_mをさらに容易に求める
ことができる。

【０１２８】尚、以上の実施例では、粒子数計算部４０
または４０ａにおいて、サンプル液中の全粒子数Ｎ_mを
求め、これを中央制御部２９に返して全粒子濃度、顕微
鏡１視野当たりの体積に含まれる粒子数、及び複数種類
の粒子数や粒子濃度等を求めたが、粒子数計算部４０ま
たは４０ａにおいて上記全粒子濃度、顕微鏡１視野当た
りの体積に含まれる粒子数、及び複数種類の粒子数や粒
子濃度等を求めてもよい。この場合は、中央制御部２９
より測定条件データ部４２に入力する測定条件データと
して測定サンプル液の全体積や１画像（顕微鏡１視野）
当たりのサンプル液の体積を追加し、粒子数計算回路４
４または４４ａにおいてこれらの値とサンプル液中の全
粒子数Ｎ_mとを用いて計算すればよい。

【０１２９】また、本発明のフロー式粒子画像解析方法
及びフロー式粒子画像解析装置は、液体中に懸濁した生
物サンプルや細胞、血液中の赤血球や白血球などの血球
成分、または尿中に存在する尿沈渣成分の分類及び分析
に有効である。特に、尿中の尿沈渣成分の粒子数の計数
や粒子の分類においては、正常サンプルと異常サンプル
とで存在する粒子数は数桁以上違う場合があるが、上述
の粒子検出手段による検出と画像撮像手段及び粒子分析
手段による画像処理結果から、サンプル液中の全粒子数
を知ることができるので、粒子濃度が大きく異なる上記
のような場合でも分析しようとする種類の粒子数を正し
く求めることができる。

【０１３０】また、以上の実施例では、フローセル中を
連続して流れているサンプル液に含まれている粒子の静
止画像を得、その画像処理を行う場合について述べた
が、顕微鏡下で連続して移動しているスライド標本の粒
子画像解析にこの方法を応用することもできる。さら
に、粒子検出手段において半導体レーザからのレーザ光
束を検出光として用い、粒子で散乱されたレーザ光束の
散乱光を利用する場合について述べたが、これに限らず
粒子からの蛍光や透過光を利用することもできるし、１
次元イメージセンサにより粒子を検出する方法や、粒子
通過による電気抵抗変化などにより粒子を検出する方法
を利用することもできる。

【０１３１】

【発明の効果】本発明によれば、１つ前の粒子検出によ
る撮像が終了した時点から次の粒子検出による撮像が終
了するまでの時間の平均値＜Ｔ_read＞と画像の取り込み
のためにパルス光の発光が阻止される不動時間の平均値
＜Ｔ_dead＞とを測定条件から求めることができるので、
換算テーブルを作る必要なく一次式を解くだけでサンプ
ル液中の全粒子数Ｎ_mを容易に求めることができる。従
って、測定レンジの大きなサンプル液に対しても正しい
粒子数が容易に求まり、粒子濃度の広い範囲にわたって
正確かつ高精度に複数種類の粒子数や粒子濃度を求める
ことができる。また、測定条件が変わったとしても、そ
のたびに換算テーブルを書き換える必要もない。

【０１３２】また、この全粒子数と、予めわかっている
サンプル液の全体積、１画像（顕微鏡１視野）当たりの
サンプル液の体積、及び粒子の種類別の存在比率を用い
て、全粒子濃度、１画像当たりの体積に含まれる粒子
数、及びサンプル液中に存在する複数種類の粒子数やそ
れらの粒子濃度を求めることができる。

【０１３３】また、パルス光源が、フレーム時間の１／
２以下の周期でパルス光束を発生させる能力を有するの
で、画像を乱すことなく最低１フレーム当たり１回のパ
ルス光束を発生させることができる。

【０１３４】また、偶数フィールド及び奇数フィールド
から転送されたそれぞれの画像データを画像メモリの所
定のアドレスに記憶させるので、粒子検出のタイミング
との関係で画像取り込みがどちらのフィールドから始ま
っても画像が乱れることがない。

【０１３５】従って、本発明によれば、粒子濃度の広い
範囲にわたってサンプル液中の粒子の数や粒子濃度を容
易に求めることができ、それらの種類別分布を正確かつ
高精度に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフロー式粒子画像処理方法及びフ
ロー式粒子画像処理装置の一実施例を示す図である。

【図２】粒子分析手段における粒子数計算部の構成及び
その周辺のデータのやりとりを示す図である。

【図３】ＴＶカメラにおけるインターレース方式の撮像
条件、粒子検出のタイミング及びフラッシュランプの発
光タイミング等を示すタイムチャートである。

【図４】本発明によるフロー式粒子画像処理方法及びフ
ロー式粒子画像処理装置の他の実施例を示す図であっ
て、粒子分析手段における粒子数計算部の構成及びその
周辺のデータのやりとりを示す図である。

【符号の説明】

１ フラッシュランプ １ａ フラッシュランプ駆動回路 ３ 顕微鏡コンデンサレンズ ５ 顕微鏡対物レンズ ８ ＴＶカメラ １４ レーザ光束 １５ 半導体レーザ １７ シリンドリカルレンズ １９ 微小反射鏡 ２２ 光検出器 ２３ フラッシュランプ点灯制御回路 ２４ ＡＤ変換器 ２５ 画像メモリ ２６ 画像処理制御回路 ２７ 特徴抽出回路 ２８ 識別回路 ２９ 中央制御部 ４０，４０ａ 粒子数計算部 ４１，４１ａ 処理画像計数部 ４２ 測定条件データ部 ４３ 画像処理粒子数計数部 ４４，４４ａ 粒子数計算回路 ５０ 表示部 １００ フローセル １０１ 画像撮像手段 １０２ 粒子分析手段 １０３ 粒子検出手段 １１０ サンプル流れ Ｎ_g 画像処理された全粒子数 Ｎ_m サンプル液中の全粒子数 ｎ_g 画像処理された画像数 Ｔ_m 全測定に要した時間 Ｔ_f インターレース方式におけるフレーム時間 ｎ_f 測定に要した時間中の全フレーム数 ｋ Ｔ_f中に撮像領域を流れる体積と実際に撮像した部
分の体積との比

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−94156（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 15/14 G01N 15/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子を懸濁させたサンプル液をフローセ
   ルに流し、前記フローセル中の画像取り込み領域を前記
   粒子が通過することを検出し、その検出に基づいてパル
   ス光源よりパルス光を発光させて前記フローセルに照射
   し、前記フローセル中の通過粒子の静止画像をインター
   レース方式により取り込み、得られた静止画像を画像処
   理し該サンプル液中の粒子の分析を行うフロー式粒子画
   像解析方法において、 画像処理された全粒子数をＮ_g、１つ前の粒子検出によ
   る撮像が終了した時点から次の粒子検出による撮像が終
   了する時点までの時間の平均値を＜Ｔ_read＞、画像の取
   り込みのために前記パルス光の発光が阻止される不動時
   間の平均値を＜Ｔ_dead＞として、 【数１】 によりサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求めることを特徴
   とするフロー式粒子画像解析方法。
2. 【請求項２】 粒子を懸濁させたサンプル液をフローセ
   ルに流し、前記フローセル中の画像取り込み領域を前記
   粒子が通過することを検出し、その検出に基づいて光源
   よりパルス光を発光させて前記フローセルに照射し、前
   記フローセル中の通過粒子の静止画像をインターレース
   方式により取り込み、得られた静止画像を画像処理し該
   サンプル液中の粒子の解析を行うフロー式粒子画像解析
   方法において、 画像処理された画像数をｎ_g、全測定に要した時間を
   Ｔ_m、前記インターレース方式におけるフレーム時間を
   Ｔ_fとして、 【数７】 により粒子検出までの平均のフィールド数＜ｎ＞を求
   め、前記Ｔ_f中に画像取り込み領域を流れるサンプル液
   の体積と実際に撮像した部分のサンプル液の体積との比
   をｋ、画像処理された全粒子数をＮ_g、前記Ｔ_m中の全フ
   レーム数をｎ_fとして、前記＜ｎ＞から、 【数８】 によりサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求めることを特徴
   とするフロー式粒子画像解析方法。
3. 【請求項３】 粒子を懸濁させたサンプル液が供給され
   るフローセルと、前記フローセル中の画像取り込み領域
   を前記粒子が通過することを検出する粒子検出手段と、
   前記粒子検出手段による検出に基づいてパルス光束を前
   記フローセルに照射するパルス光源を有し前記パルス光
   束に基づく通過粒子の静止画像をインターレース方式に
   より取り込む画像撮像手段と、得られた静止画像を画像
   処理し該サンプル液中の粒子の分析を行う粒子分析手段
   とを備えるフロー式粒子画像解析装置において、 前記粒子分析手段は、画像処理された画像数ｎ_gを計数
   する処理画像計数部と、画像処理された全粒子数Ｎ_gを
   計数する画像処理粒子数計数部と、全測定に要した時間
   Ｔ_m、前記Ｔ_m中の全フレーム数ｎ_f、及び前記インター
   レース方式におけるフレーム時間中に画像取り込み領域
   を流れるサンプル液の体積と実際に撮像した部分のサン
   プル液の体積との比ｋを記憶する測定条件データ部と、
   前記ｎ_g、前記Ｎ_g、前記Ｔ_m、前記ｎ_f、及び前記ｋを入
   力しサンプル液中の全粒子数Ｎ_mを求める粒子数計算回
   路とを有することを特徴とするフロー式粒子画像解析装
   置。
4. 【請求項４】 粒子を懸濁させたサンプル液が供給され
   るフローセルと、前記フローセル中の画像取り込み領域
   を前記粒子が通過することを検出する粒子検出手段と、
   前記粒子検出手段による検出に基づいてパルス光束を前
   記フローセルに照射するパルス光源を有し前記パルス光
   束に基づく通過粒子の静止画像をインターレース方式に
   より取り込む画像撮像手段と、得られた静止画像を画像
   処理し該サンプル液中の粒子の分析を行う粒子分析手段
   とを備えるフロー式粒子画像解析装置において、 前記粒子分析手段は、画像処理された画像数ｎ_gを計数
   する処理画像計数部と、画像処理された全粒子数Ｎ_gを
   計数する画像処理粒子数計数部と、全測定に要した時間
   Ｔ_m、前記インターレース方式におけるフレーム時間
   Ｔ_f、及び前記Ｔ_f中に画像取り込み領域を流れるサンプ
   ル液の体積と実際に撮像した部分のサンプル液の体積と
   の比ｋを記憶する測定条件データ部と、前記ｎ_g、前記
   Ｎ_g、前記Ｔ_m、前記Ｔ_f、及び前記ｋを入力しサンプル
   液中の全粒子数Ｎ_mを求める粒子数計算回路とを有する
   ことを特徴とするフロー式粒子画像解析装置。
5. 【請求項５】 前記全粒子数、サンプル液の全体積、１
   画像当たりのサンプル液の体積、及び粒子の種類別の存
   在比率により、全粒子濃度、１画像当たりの体積に含ま
   れる粒子数、サンプル液中に存在する複数種類の粒子の
   各粒子数、及び複数種類の粒子の各粒子濃度を求める粒
   子濃度計算手段をさらに備えることを特徴とする請求項
   ３または４記載のフロー式粒子画像解析装置。