JPH0579971A

JPH0579971A - 粒子分析装置

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Publication number: JPH0579971A
Application number: JP3270107A
Authority: JP
Inventors: Tokihiro Kosaka; 時弘小坂
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1991-09-20
Filing date: 1991-09-20
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP3102926B2

Abstract

(57)【要約】【目的】フローセル内を流れる血液や尿等の試料液中
の個々の粒子の吸光量、形態情報等を実時間（リアルタ
イム）で求めることができる、分析能力の高い粒子分析
装置を提供する。【構成】流れている粒子に光を照射し、その透過光像
を一次元イメージセンサ（ラインセンサ）２２に結像さ
せ、ラインセンサからの検出信号をさらに信号処理装置
２４で詳細に処理する。信号処理装置２４は、バックグ
ランド補正処理回路４２、２値化処理回路４４、２値信
号加工回路４６、領域分割処理部４８及び演算回路を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シースフローとして移
動する試料液（血液や尿等）中の粒子に光を照射し、そ
の透過光像を一次元イメージセンサ（ラインセンサ）に
結像させて得られる検出信号を処理することにより、粒
子の分析を行なう装置、詳しくは、個々の粒子の吸光
量、形態情報等を実時間（リアルタイム）で求めること
ができる粒子分析装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流体中を移動する粒子の特徴を抽出して
分析する装置としてフローサイトメータ（ｆｌｏｗｃ
ｙｔｏ−ｍｅｔｅｒ）、セルソータが従来より知られて
いる。従来のフローサイトメータでは、各粒子の形態情
報（面積、周囲長等）の情報を得ることはできなかっ
た。また、試料を偏平なシースフローにして、ストロボ
光を照射し、ビデオカメラで撮像した画像を処理するこ
とによって、各粒子の吸光量や形態情報を実時間で求め
ることは可能であるが、ビデオカメラ及び専用画像処理
装置が必要となり、コストがかかる。さらに、テレビカ
メラの１フレーム周期（１／３０秒）の定間隔でストロ
ボ光を照射して撮像するので、濃度のうすい粒子を効率
良く全ての撮像画面にとらえることはできない。このた
め、検体処理能力あるいは分析結果の再現性の点で問題
がある。なお、シースフロー（ｓｈｅａｔｈｆｌｏ
ｗ）とは、粒子を液流れの中央部に精度良く一列に整列
させて通過させるために、粒子の懸濁液の周囲を層流の
シース液で被覆した流れをいう。

【０００３】一方、特開平１−２７０６４４号公報に
は、粒子の通過方向と交差する方向に光ビームを走査
し、粒子内部を透過した光を光検出器で検出し、粒子の
画像情報を得る粒子解析装置が記載されている。特開平
２−１０５０４１号公報には、上記の特開平１−２７０
６４４号公報記載の装置を改良したもので、被検部と共
役位置に配置されるアレイ型光検出器で透過光を受光す
るようにした粒子測定装置が記載されている。特開昭５
２−１１３２７２号公報には、フローセルを生体細胞試
料が通過する途中で、フライングスポットチューブによ
りスポット状の光を走査し、細胞の色彩情報、形態情報
（面積や形）を得ることができる装置が記載されてい
る。特開昭６２−２５４０３７号公報には、フローサイ
トメータにストリーク撮像装置を設けることにより、粒
子の検出と撮像装置による粒子の検出とをほぼ同時に行
ない、予め設定しておいた特性値と合致した場合にのみ
撮像信号を処理すること、すなわち、特定の特性の粒子
のみを撮像することが開示されている。また、撮像装置
として、一次元イメージセンサを用いてサンプリング撮
像することも開示されている。特開平３−１２３８４０
号公報には、移動する鉄鉱石等の物体を一次元イメージ
センサで撮像し、その一次元画像データを蓄積して得ら
れた二次元画像データに基づき物体の粒径分布を求める
ことが開示されている。また、米国特許第４３３８０２
４号（出願番号１４６０６４）公報及び特表昭５７−５
００９９５号公報（原出願は上記の米国特許出願番号１
４６０６４）には、扁平な試料液流を形成し、すなわ
ち、フラットシースフローを形成し、粒子画像を撮像す
ることが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−２７０６４
４号公報、特開平２−１０５０４１号公報、特開昭５２
−１１３２７２号公報に記載された装置においては、光
ビームを走査しているので、特殊なデバイス等が必要で
あり、また、安定な走査も難しい。特開平３−１２３８
４０号公報記載の装置は、高炉に装入される鉄鉱石等の
材料の粒径を測定する装置に関するものであり、本発明
とは分野を異にしている。また、蓄積された画像データ
のリアルタイム処理や吸光量、面積、周囲長等のパラメ
ータを求めることについての記載はない。また、特開昭
６２−２５４０３７号公報及び特開平３−１２３８４０
号公報には、試料液流を扁平にして流すことは記載され
ていない。扁平流にすることにより分析量を増大させる
ことができる。なお、米国特許第４３３８０２４号公報
及び特表昭５７−５００９９５号公報には、前記のよう
に、扁平な試料液流を形成することが記載されている
が、「扁平な試料液流を形成し、撮像信号を走査ごとに
出力する一次元イメージセンサと、このセンサからの撮
像信号に基づき信号を処理して粒子の吸光量、形態情報
を求め、また、その情報を粒子が検出部を通過するごと
に実時間（リアルタイム）で求める」ことは、上記の７
件の公報には何も記載されていない。本発明は、上記の
諸点に鑑みなされたもので、流れている粒子に光を照射
し、その透過光像を一次元イメージセンサ（ラインセン
サ）に結像させ、ラインセンサからの検出信号を、さら
に詳細に解析処理することにより、各粒子の吸光量及び
形態情報等を実時間で求めることができる粒子分析装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【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、請求項１の粒子分析装置は、図１及び図１４に示
すように、シースフローとして移動する試料液中の粒子
に光を照射する光源１０と、粒子の移動方向と垂直な方
向に延設され、粒子を透過した透過光像が結像されるこ
とにより、粒子を走査した撮像信号を走査ｉごとに出力
する一次元イメージセンサ２２と、上記撮像信号から粒
子個々に特徴パラメータを求める信号処理装置２４と、
を包含し、特徴パラメータの違いに基づき粒子の分析を
行なう粒子分析装置であって、上記信号処理手段とし
て、粒子のないときの撮像信号から得られたバックグラ
ンドデータＳａと、粒子計測時の撮像信号から得られた
測定データＳｂ（ｉ）との差をとることにより、補正デ
ータＳｃ（ｉ）を得るバックグランド補正処理手段４２
と、補正データＳｃ（ｉ）を所定の閾値データと比較す
ることにより粒子の所定部分（粒子全体や粒子核であ
る。これらは閾値データを変えれば検出できる。）を検
出対象とした２値化信号Ｓｄ（ｉ）を得る２値化処理手
段４４と、２値化信号の論理演算を行なう２値化信号加
工手段４６と、上記各手段から得られたデータから粒子
の特徴パラメータを演算して求める演算手段と、を備え
たことを特徴としている。

【０００６】そして、請求項２の装置は、請求項１の装
置において、走査ｉの２値化信号Ｓ２（ｉ）と、１つ前
の走査ｉ−１の２値化信号Ｓ２（ｉ−１）との論理積
（ＡＮＤ）をとることによりＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）を得
る第１の加工手段と、１個の粒子に対応する各ＡＮＤ信
号パルスの幅の総和を求める手段（例えば、カウンタＣ
ＮＴ１）と、１走査期間中の粒子移動量データＬを設定
する手段（例えば、ディップスイッチＤＩＰＳＷ）と、
両データを乗じる演算手段（例えば、ルックアップテー
ブルＬＵＴ１）と、を備え、面積データを得るようにし
たことを特徴としている。また、請求項３の装置は、請
求項１の装置において、走査ｉの２値化信号Ｓ２（ｉ）
と、１つ前の走査ｉ−１の２値化信号Ｓ２（ｉ−１）と
の排他的論理和（ＥＸＯＲ）をとることによりＥＸＯＲ
信号Ｓ６（ｉ）を得る第２の加工手段と、各ＥＸＯＲ信
号パルスの幅を求める手段（例えば、カウンタＣＮＴ
３）と、１走査期間中の粒子移動量データＬを設定する
手段（例えば、ディップスイッチＤＩＰＳＷ）と、各Ｅ
ＸＯＲ信号パルスごとに両データの二乗の和の平方根を
算出する演算手段（例えば、ルックアップテーブルＬＵ
Ｔ３）と、上記演算手段からの平方根データを同一粒子
について累積和する演算手段（例えば、累算器ＡＣＣ）
と、を備え、周囲長データを得るようにしたことを特徴
としている。請求項４の装置は、請求項１の装置におい
て、走査ｉの２値化信号Ｓ２（ｉ）と、１つ前の走査ｉ
−１の２値化信号Ｓ２（ｉ−１）との排他的論理和（Ｅ
ＸＯＲ）をとることによりＥＸＯＲ信号Ｓ６（ｉ）を得
る第２の加工手段と、１個の粒子に対応する各ＥＸＯＲ
信号パルスの幅の総和を求める手段（例えば、カウン
タ、図示せず）と、上記データを２で除する演算手段
（例えば、ルックアップテーブル、図示せず）と、を備
え、移動方向と垂直方向の幅を得るようにしたことを特
徴としている。請求項５の装置は、請求項１の装置にお
いて、補正データＳ１（ｉ）を個々の粒子検出部分につ
いて累積和する演算手段（例えば、累算器、図示せず）
を備え、吸光量データを得るようにしたことを特徴とし
ている。請求項６の装置は、請求項１の装置において、
走査ｉの２値化信号Ｓ２（ｉ）と、１つ前の走査ｉ−１
の２値化信号Ｓ２（ｉ−１）との論理積（ＡＮＤ）をと
ることにより走査ｉにおけるＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）を求
め、その走査ｉのＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）と、１つ前の走
査ｉ−１のＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ−１）との排他的論理和
（ＥＸＯＲ）をとることによりＡＮＥＸ信号Ｓ７（ｉ）
を得る第３の加工手段と、各ＡＮＥＸ信号パルスの幅を
求める手段（例えば、カウンタ、図示せず）と、１走査
期間中の粒子移動量データＬを設定する手段（例えば、
ディップスイッチＤＩＰＳＷ）と、各ＡＮＥＸ信号パル
スごとに両データの二乗の和の平方根を算出する演算手
段（例えば、ルックアップテーブル、図示せず）と、上
記演算手段からの平方根データを同一粒子について累積
和する演算手段（例えば、累算器、図示せず）と、を備
え、周囲長データを得るようにしたことを特徴としてい
る。請求項７の装置は、請求項１の装置において、走査
ｉの２値化信号Ｓ２（ｉ）と、１つ前の走査ｉ−１の２
値化信号Ｓ２（ｉ−１）との論理積（ＡＮＤ）をとるこ
とにより走査ｉにおけるＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）を求め、
その走査ｉのＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）と、１つ前の走査ｉ
−１のＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ−１）との排他的論理和（Ｅ
ＸＯＲ）をとることによりＡＮＥＸ信号Ｓ７（ｉ）を得
る第３の加工手段と、１個の粒子に対応する各ＡＮＥＸ
信号パルスの幅の総和を求める手段（例えば、カウン
タ、図示せず）と、上記データを２で除する演算手段
（例えば、ルックアップテーブル、図示せず）と、を備
え、移動方向と垂直方向の幅データを得るようにしたこ
とを特徴としている。

【０００７】請求項８の装置は、請求項１の装置におい
て、２値化処理手段４４において異なる２つの閾値デー
タを有し、粒子全体を検出対象とした２値化信号Ｓ２ｃ
（ｉ）と粒子の核部分を検出対象とした２値化信号Ｓ２
ｎ（ｉ）を得、上記２種類の信号に対応して、走査ｉの
２値化信号Ｓ２ｃ（ｉ）、Ｓ２ｎ（ｉ）と、１つ前の走
査ｉ−１の２値化信号Ｓ２ｃ（ｉ−１）、Ｓ２ｎ（ｉ−
１）との論理積（ＡＮＤ）をそれぞれとることによりＡ
ＮＤ信号Ｓ３ｃ（ｉ）、Ｓ３ｎ（ｉ）を得る２つの加工
手段と、１個の粒子に対応する各ＡＮＤ信号パルスの幅
の総和をそれぞれ粒子面積データと核面積データとして
求める手段（例えば、カウンタＣＮＴ１、ＣＮＴ２）
と、上記核面積データを粒子面積データで割る演算手段
（例えば、ルックアップテーブルＬＵＴ２）と、を備
え、核面積比データを得るようにしたことを特徴として
いる。請求項９の装置は、請求項１の装置において、補
正データＳ１（ｉ）を個々の粒子の核の部分について累
積和する演算手段を備え、核の部分の吸光量データを得
るようにしたことを特徴としている。請求項１０の装置
は、請求項２の装置において、補正データＳ１（ｉ）の
時間軸上の隣合うデータの差分をとる微分手段４５と、
１個の粒子に対応する部分の上記差分データの総和を複
雑度データとして求める手段（例えば、累算器、図示せ
ず）と、上記複雑度データを演算手段（例えば、ルック
アップテーブルＬＵＴ１）からの面積データで割る演算
手段（例えば、ルックアップテーブル、図示せず）と、
を備え、単位面積当たりの複雑度データを得るようにし
たことを特徴としている。また、請求項１１の装置は、
請求項３又は６の装置において、周囲長を求める演算手
段（例えば、累算器）からの周囲長データを二乗し面積
を求める演算手段（例えば、ルックアップテーブル）か
らの面積データで割る演算手段（例えば、ルックアップ
テーブルＬＵＴ４）を備え、円形度データを得るように
したことを特徴としている。さらに、請求項１２の装置
は、請求項１〜１１の装置において、複数の粒子が一次
元イメージセンサの撮像エリアを同時に横切る場合にお
いても、各粒子の特徴パラメータを同時に演算できるよ
うに複数組の演算手段を備えていることを特徴としてい
る。なお、演算手段（例えば、累算器、図示せず）は、
補正データＳ１（ｉ）を累積和する際は、補正データＳ
１（ｉ）が核の部分を示している時（図６においてデー
タがスレシホールドレベルＴｈ２を越える期間）だけ機
能するようにする。

【０００８】

【作用】希釈、染色された試料は平面シースフローセル
１６に導かれるとともに、シース液が供給されて扁平な
シースフローが形成される。光源１０からの光は扁平な
試料流に照射され、被検粒子がこの光を横切ることによ
って、ラインセンサ２２に対する露光が妨げられる。そ
して、ラインセンサ２２の面に被検粒子から透過してく
る光の像が結像され、ラインセンサ２２の１個１個の絵
素に対する露光量に応じた信号が順次出力される。ライ
ンセンサ２２からの検出粒子は、信号処理、バックグラ
ンド補正処理、２値化処理、２値信号加工処理、領域分
割処理、演算等が行なわれ、データ解析されて、各粒子
の吸光量、形態情報等がリアルタイムで得られる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の材質、形状、その相対配置、数値などは、
とくに特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれ
らのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に
すぎない。図１は、本発明の一実施例を示す粒子分析装
置の基本的な構成例（平面図）を示している。分析の対
象とする粒子を含む試料は、平面シースフローセル１６
に導かれて、扁平な試料液流１７が形成される。すなわ
ち、光軸方向にうすく、光軸と直角方向には幅の広い扁
平な試料流としてフローセル１６中を流れる。試料は図
１において、紙面と垂直な方向に流れる。なお、フロー
セル１６はガラス、プラスチック等の透明体から形成さ
れる。光源１０からの光は、コリメータレンズ１２で平
行光にされ、さらにシリンドリカルレンズ１４で細長く
絞り込まれ、フローセル１６の試料流領域に照射され
る。フローセルとして、前記の米国特許第４３３８０２
４号公報又は特表昭５７−５００９９５号公報に開示さ
れているような平べったい形状のものを使用することが
できるが、これらは、縦横比が大きい（縦が横に比べて
きわめて大きく（例えば数１０倍）、扁平度が大きい）
ので、側方の光信号が検出できない。このため、縦横比
の小さい（縦が横に比べて僅かに大きく（例えば１〜数
倍）、扁平度が小さい）フローセルが必要である。この
ような扁平シースフローを形成する装置として、本出願
人はすでに、フローセルの導入用流路の一方向の幅のみ
を次第に狭め、サンプルノズルの吐出口を扁平状に開口
させ、吐出口の短方向が導入用流路の減少方向と同一方
向となるようにした装置、及びシース液を対称に２分流
するシース液分流手段をサンプルノズルに接するように
設け、シース液分流手段より下流のシース液合流領域に
サンプルノズルの吐出口を位置させるようにした装置を
発明し、特願平３−２１００５３号及び特願平３−２１
００５４号として特許出願している。したがって、図１
に示すフローセル１６として、上記の縦横比の小さいフ
ローセルを用いるのが望ましい。

【００１０】図２は、図１において矢印Ａ方向から見た
試料液流２８部分の拡大図である。細長い楕円状に絞り
込まれた光３２は、ラインセンサ検出エリア３４に照射
される。ラインセンサ検出エリア３４からの光は、対物
レンズ１８、投影レンズ２０によって一次元イメージセ
ンサ２２（以下、ラインセンサ２２という）の受光面に
結像される。図２におけるＷ１は試料液流の幅、Ｗ２は
ラインセンサの検出エリア３４の幅である。粒子３０が
ラインセンサの検出エリア３４を横切っていないときに
ラインセンサ２２より出力される検出信号は、図３
（ａ）に示すような信号Ｓａとなる。このときの信号波
形は、フラットな直線となるのが理想的であるが、実際
にはラインセンサの各絵素の感度バラツキやラインセン
サ検出エリアの長手方向の光照射強度の不均一、すなわ
ち、シェーディングの影響により、信号波形はがたつい
てしまう。

【００１１】ある走査ｉにおいて、粒子３０がラインセ
ンサの検出エリア３４を横切っているときには、粒子に
よって光が遮られることになるので、図３（ｂ）に示す
ような撮像信号Ｓｂ（ｉ）が得られる。信号Ｓａから信
号Ｓｂ（ｉ）を差し引くことによって、図３（ｃ）に示
すように、ラインセンサの各絵素のバラツキやシェーデ
ィングの影響が取り除かれた信号Ｓｃ（ｉ）が得られ
る。このことを、バックグランド補正処理という。さら
に、信号Ｓｃ（ｉ）を基準値Ｔｈと比較することによ
り、図３（ｄ）に示すような、粒子の存在を示す２値化
信号Ｓｄ（ｉ）が得られる。なお、実際の処理では、上
記処理をディジタル的に行なう。すなわち、計測開始直
前に図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、信号ＳａをＡ／
Ｄ変換することにより、時系列の波形データＳａｊを
得、そのデータＳａｊをメモリに記憶させておき、同様
にして計測開始後に得られる信号Ｓｂ（ｉ）の時系列波
形データＳｂｊ（ｉ）との差をディジタル的に実時間で
演算してデータＳｃｊ（ｉ）を求める。そのバックグラ
ンド補正データＳｃｊ（ｉ）は、粒子の部分だけを抽出
するために、ある適当な基準データ（スレシホールドレ
ベル）と比較され、２値化データＳｄｊ（ｉ）を得る。

【００１２】つぎに、ラインセンサからの検出信号か
ら、どのようにしてリアルタイムで吸光量や形態情報等
の各種情報を求めるかについて説明する。図５に、ある
粒子３０がラインセンサでスキャンニングされる様子を
示す。３１は核である。図５における（）内の数字は
走査番号ｉである。このとき、各スキャンの走査番号ｉ
ごとに得られた信号は、上記のバックグランド補正がな
され、図６に示すデータＳ１（ｉ）が得られる。図６に
示す斜線部分の面積を足し合わせた値が、その粒子の吸
光量に相当することになる。吸光量を後述の粒子面積で
割り、吸光度を求めることも可能である。また、図６に
おけるスレシホールドレベルＴｈ１、Ｔｈ２は、それぞ
れ粒子全体、粒子の核部分を抽出するためのレベルであ
る。データＳ１（ｉ）がスレシホールドレベルＴｈ２以
上となる部分の面積（クロスの斜線で示す）を足し合わ
せることにより、核の部分の吸光量を求めることができ
る。核をフォルゲン染色した場合に、その吸光量とＤＮ
Ａ量とが良好な相関関係にあるので有益な情報となる。
図６に示す信号を、粒子抽出のためのスレシホールドレ
ベルＴｈ１で２値化したときのロジック信号Ｓ２（ｉ）
を図７に示す。この信号を用いて面積を求めることにな
るが、このままの２値信号のハイレベルの期間を足し合
わせると、実際の粒子の面積より大きめになってしま
う。そこで、図８に示すように、１つ前のスキャンサイ
クルｉ−１で得られた２値信号Ｓ２（ｉ−１）と現在の
スキャンサイクルｉで得られた２値信号Ｓ２（ｉ）の論
理積Ｓ３（ｉ）（＝Ｓ２（ｉ−１）＊Ｓ２（ｉ））を次
々にとっていき、それらの２値信号Ｓ３（ｉ）のハイレ
ベルの期間を足し合わせた値から求めたほうが、より実
際の値に近いことがわかる。実際には、その足し合わせ
た値に、１スキャンサイクル内に粒子が移動する距離デ
ータＬを乗算して求める。分析の対象とする粒子が、例
えば白血球のように内部に核を持つような場合には、そ
の核の部分だけを抽出するためのスレシホールドレベル
Ｔｈ２を別に設け、そのレベルとの比較による２値化信
号より、核の部分の面積を同様にして求めることができ
る（図９、図１０参照）。

【００１３】次に、粒子の幅及び周囲長の近似値を求め
る方法について説明する。１つ前のスキャンサイクルｉ
−１で得られた２値化信号Ｓ２（ｉ−１）と現在のスキ
ャンサイクルｉで得られた２値信号Ｓ２（ｉ）との排他
的論理和（ＥＸＯＲ）Ｓ６（ｉ）を次々にとると、図１
１に示すような信号Ｓ６（ｉ）が得られる。この信号の
ハイレベルの期間を足し合わせた値は、粒子の移動方向
と直角方向（Ｘ方向）の幅の２倍に相当することにな
る。そこで、その値の半分の値をＸ方向の粒子幅とする
ことができる。なお、Ｓ６（ｉ）は下記の数式１によっ
て求められる。

【００１４】

【数１】

【００１５】また、この図１１より、各ＥＸＯＲ信号パ
ルスの幅の２乗値と粒子移動量の２乗値の和の平方根を
足し合わせることによって、粒子の周囲長の近似値が求
められることがわかる。１個の粒子に対するスキャンニ
ング回数が多いほど、あるいは１スキャンサイクル中に
粒子が移動する距離が短いほど、その正確度は上がる。
また、図１２は、図８に示すＡＮＤ信号の隣合うスキャ
ンサイクル同士の信号の排他的論理和をとって得たＡＮ
ＥＸ波形の一例を示している。この信号パルスから粒子
の幅、周囲長を求める方法もある。以上のようにして求
められた値より、さらに円形度（形状パラメータ）や核
の面積比も求めることができる。円形度（形状パラメー
タ）としては、一般的に、周囲長を２乗した値を面積で
割った値がよく使用される。この値は、円のときに最も
小さくなり、形状が細長いほど大きい値となり、同じ形
状であれば、その大きさにかかわらず同じ値となる。ラ
インセンサの検出信号より求められる他のパラメータと
して、検出信号を微分して、その値を足し合わせて面積
で割った値を、粒子内部の複雑度として表わすことも考
えられる。

【００１６】以上のパラメータを実際に実時間で求める
ための演算回路の例として、面積、周囲長、形状パラメ
ータ、核面積比を求めるための演算回路の一例を図１３
に示す。ここでは、前記の図３（ｄ）に示す時間的に連
続したデータを処理する場合について説明するが、図４
（ｄ）に示す離散的なデータを処理する場合も同じ考え
方で処理することができる。粒子の部分を表わすＡＮＤ
信号Ｓ３（ｉ）（図８参照）がハイ（高）のとき、カウ
ンタＣＮＴ１が絵素クロックのパルス数をカウントし、
１個の粒子に対応する全てのＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）の幅
が計数されると、その値がルックアップテーブルＬＵＴ
１に入力される。このルックアップテーブルＬＵＴ１に
は、ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）で予め設定された
粒子移動量Ｌに相当する値も入力されており、その２つ
のデータが揃うと、その乗算値がＬＵＴ１より１５０ns
ec以内に出力される。ルックアップテーブルＬＵＴ１に
入力されている係数切換信号は、分析の対象とする粒子
の大きさ等に応じて切り換えられる。これは、粒子の大
きさによるダイナミックレンジの広いデータを、データ
解析装置が扱いやすいビット数のデータに抑え込むため
のものである。同様にして、１個の粒子の核の部分に対
応する全てのＡＮＤ信号Ｓ５（ｉ）の幅がカウンタＣＮ
Ｔ２により計数され、その値がルックアップテーブルＬ
ＵＴ２に入力される。ＬＵＴ２には、カウンタＣＮＴ１
からデータも入力され、粒子全体の面積に対する核の部
分の面積の比が、ＬＵＴ２より出力される。

【００１７】一方、ＥＸＯＲ信号Ｓ６（ｉ）又はＳ７
（ｉ）がハイ（高）になると、カウンタＣＮＴ３が計数
を始め、ハイ（高）からロー（低）になると、その計数
値はルックアップテーブルＬＵＴ３に渡されるととも
に、カウンタＣＮＴ３はクリアされる。ＬＵＴ３には、
ディップスイッチＤＩＰＳＷから粒子移動量に相当する
値も入力されており、それら２つの入力データの２乗和
の平方根のデータが、ＬＵＴ３より瞬時に出力される。
その出力データは、累算器ＡＣＣにより、各ＥＸＯＲ信
号Ｓ６（ｉ）又はＡＮＥＸ信号Ｓ７（ｉ）のパルスごと
に加算されていく。そして、１個の粒子に対応する全て
のＥＸＯＲ信号パルス又はＡＮＥＸ信号パルスに対して
加算された値が、周囲長の近似データとして出力され
る。こうして求められた周囲長と面積のデータは、ＬＵ
Ｔ４に入力され、（周囲長）²÷面積のデータが形状パ
ラメータとしてＬＵＴ４より瞬時に出力される。ここで
いうルックアップテーブル（ＬＵＴ）とは、入力データ
間の演算結果を数表テーブルとしてＲＯＭ（リードオン
リーメモリ）に書き込んだものであり、リアルタイム
（実時間）の演算処理が要求される場合の常套手段であ
る。データが入力されてからデータが出力されるまでの
時間は、ＲＯＭのアクセスタイムに依存する。

【００１８】図１４に、ラインセンサ２２からの検出信
号を処理して、上記各パラメータを演算するための全体
の処理回路（信号処理手段）２４の一実施例のブロック
図を示す。ラインセンサ２２のカメラ３６からの検出信
号は増幅され、さらに絵素クロック等によるノイズや高
周波成分を除くためのフィルタ３８を介しＡ／Ｄコンバ
ータ４０に入力される。Ａ／Ｄ変換は、絵素クロックに
同期して行なわれ、そのデータはバックグランド補正処
理回路４２に渡される。この回路４２には、計測開始前
に粒子がラインセンサ検出エリアを横切っていないとき
の１ライン分のデータを保持しておくためのラインメモ
リを有しており、計測開始後の各スキャンサイクルのデ
ータとの差し引きが行なわれる。このように補正処理さ
れたデータは、２つの基準データ（スレシホールドレベ
ル）Ｔｈ１、Ｔｈ２を有する２値化処理回路４４にて２
値化される。２値化されたデータは、２値信号加工処理
回路４６へ送られ、面積、周囲長等を求めるための前処
理、すなわち、前述したように２つのラインの２値信号
との論理積や排他的論理和等のロジック演算処理、及び
１個の粒子に対応する部分の信号を区分け（領域分割）
するための前処理が行なわれる。その処理データは、領
域分割処理部４８及び演算器動作制御回路５０に渡され
る。ここでいう領域分割処理とは、粒子の占有範囲を示
す各２値化信号パルスが、どの粒子に対応するものであ
るかを決定する処理のことであり、連続した複数ライン
データ中に現われる。１個の粒子に対応する２値化信号
の範囲を、演算制御信号の１つとして出力するためのも
のであり、また、２個以上の粒子が近接してラインセン
サの検出エリアを通過するときでも、それらの粒子を見
落とすことのないように前記演算器を複数組設けた場
合、どの粒子に対してどの演算器の組を割り当てるかの
制御も行なう。

【００１９】演算器動作制御部５０では、領域分割信号
及び２値信号加工処理部からの信号を用いて、各パラメ
ータの演算器の動作を制御するための信号を作り出す。
すなわち、各２値化信号、ＡＮＤ信号、ＥＸＯＲ信号又
はＡＮＥＸ信号がロー（低）からハイ（高）に変化した
ときに、各演算器の動作を開始あるいは続行するように
制御し、前記信号がハイからローに変わったときに、各
演算器の動作を終了あるいは中断するように制御するた
めの信号を作り出す。また、２個以上の粒子が近接して
検出エリアを通過するときでも、それらの粒子を見落と
すことのないように各演算器を複数組設けた場合には、
それぞれの粒子に対応する信号ごとに、動作させる演算
器の組を切り換えるような制御も行なう。また、吸光量
を求める際の制御信号も、演算器動作制御部５０から出
力される。吸光量演算器５２は、バックグランド補正処
理されたデータを足し合わせるためのものである。複雑
度の演算は、微分器４５により補正処理されたデータの
隣合うデータの差を求め、さらに、複雑度演算器５４に
よりそのデータを足し合わせ、面積で割ることにより求
めている。形態情報演算器５６は、図１３に一例として
示したような回路である。計数回路５８は、ラインセン
サで捉えられた粒子等の数をカウントするためのもので
ある。

【００２０】以上のようにして、信号処理装置２４によ
り粒子がラインセンサの検出エリアを通過するごとに実
時間で求められたパラメータは、データ解析装置２６
（図１参照）に渡されて、各粒子の分類等の解析が行な
われる。なお、先程、粒子幅、周囲長を求める際に、２
値信号Ｓ２（ｉ）とＳ２（ｉ−１）とのＥＸＯＲをとる
ことを説明したが、２値信号Ｓ２（ｉ）、Ｓ２（ｉ−
１）のＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）を用いて、ＡＮＤ信号Ｓ３
（ｉ）とＳ３（ｉ−１）とのＥＸＯＲをとることによ
り、ＡＮＥＸ信号から求めてもよい。（１）ＥＸＯＲ信号を用いて演算した場合（Ｓ２
（ｉ）とＳ２（ｉ−１）とのＥＸＯＲをとる場合）Ｘ幅
は正確に求められる。また、周囲長は、実際より移動量
の倍程度長めになる傾向がある。（２）ＡＮＥＸ信号を用いて演算した場合（Ｓ３
（ｉ）とＳ３（ｉ−１）とのＥＸＯＲをとる場合）Ｘ幅は実際より小さめになる傾向がある。また、周囲長
は、実際より少しだけ短めになる傾向がある。上記方法
のいずれが良いかは断定できない。いずれにしろ、１ス
キャンサイクル中に細胞が移動する距離が短いほど、近
似値の正確度は上がる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成されている
ので、つぎのような効果を奏する。（１）高価なビデオカメラや画像処理装置を用いるこ
となく、移動する各粒子の吸光量や形態情報の近似値
が、実時間（リアルタイム）で求められる。（２）従来のフローサイトメータやセルソータに本発
明における検出系と信号処理装置を付加することによっ
て、個々の細胞についての新規の特徴パラメータが得ら
れるので、より精度の良い粒子分類が可能となる。（３）従来のイメージングフローサイトメータに、本
発明における検出系と信号処理装置を付加することによ
って、特に注目したい粒子だけを選別して、効率良くそ
の粒子をビデオカメラで撮像し、編集することができ
る。（４）粒子濃度が濃い場合でも、演算器を複数組設け
ることにより、毎秒１万個程度までの粒子に対して実時
間で演算処理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す粒子分析装置の構成を
示す平面説明図である。

【図２】図１における光照射エリア及び一次元イメージ
センサ（ラインセンサ）の検出エリアを示す説明図であ
る。

【図３】ラインセンサから出力される検出信号をバック
グランド補正処理した場合の波形図の一例である。

【図４】ラインセンサから出力される検出信号をディジ
タル的に処理した場合の波形図の一例である。

【図５】粒子がラインセンサでスキャンニングされる様
子を示す説明図である。

【図６】ラインセンサ検出信号を走査信号ごとにバック
グランド補正処理した場合の波形図の一例である。

【図７】図６に示す信号を、スレシホールドレベルＴｈ
１で２値化したときのロジック波形図の一例である。

【図８】図７のＡＮＤ信号の波形図の一例である。

【図９】図６に示す信号を、スレシホールドレベルＴｈ
２で２値化したときのロジック波形図の一例である。

【図１０】図９のＡＮＤ信号の波形図の一例である。

【図１１】図７に示す信号から求めた排他的論理和ＥＸ
ＯＲ波形図の一例である。

【図１２】図１１に示す波形から得たＡＮＥＸ波形図の
一例である。

【図１３】パラメータを実時間で求めるための演算回路
の一例を示すブロック図である。

【図１４】信号処理装置の一例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０光源１６平面シースフローセル１７偏平な試料液流２２一次元イメージセンサ（ラインセンサ）２４信号処理手段（信号処理装置）２６データ解析装置２８試料液流３０粒子３２光照射エリア３４ラインセンサ検出（撮像）エリア４２バックグランド補正処理手段４４２値化処理手段４６２値信号加工手段４８領域分割処理部ＣＮＴカウンタＤＩＰＳＷディップスイッチＬＵＴルックアップテーブルＡＣＣ累算器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年４月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】本発明は、シースフローとして移動する
試料液（血液や尿等）中の粒子に光を照射し、その透過
光像を一次元イメージセンサ（ラインセンサ）に結像さ
せて得られる検出信号を処理することにより、粒子の分
析を行なう装置、詳しくは、個々の粒子の吸光情報、形
態情報等を実時間（リアルタイム）で求めることができ
る粒子分析装置に関するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】請求項８の装置は、請求項１の装置にお
いて、２値化処理手段４４において異なる２つの閾値デ
ータを有し、粒子全体を検出対象とした２値化信号Ｓ２
ｃ（ｉ）と粒子の核部分を検出対象とした２値化信号Ｓ
２ｎ（ｉ）を得、上記２種類の信号に対応して、走査ｉ
の２値化信号Ｓ２ｃ（ｉ）、Ｓ２ｎ（ｉ）と、１つ前の
走査ｉ−１の２値化信号Ｓ２ｃ（ｉ−１）、Ｓ２ｎ（ｉ
−１）との論理積（ＡＮＤ）をそれぞれとることにより
ＡＮＤ信号Ｓ３ｃ（ｉ）、Ｓ３ｎ（ｉ）を得る２つの加
工手段と、１個の粒子に対応する各ＡＮＤ信号パルスの
幅の総和をそれぞれ粒子面積データと核面積データとし
て求める手段（例えば、カウンタＣＮＴ１、ＣＮＴ２）
と、上記核面積データを粒子面積データで割る演算手段
（例えば、ルックアップテーブルＬＵＴ２）と、を備
え、核面積比データを得るようにしたことを特徴として
いる。請求項９の装置は、請求項１の装置において、補
正データＳ１（ｉ）を個々の粒子の核の部分について累
積和する演算手段を備え、核の部分の吸光量データを得
るようにしたことを特徴としている。請求項１０の装置
は、請求項２の装置において、補正データＳ１（ｉ）の
時間軸上の隣合うデータの差分をとる微分手段４５と、
１個の粒子に対応する部分の上記差分データ又は差分デ
ータの２乗値の総和を複雑量データとして求める手段
（例えば、累算器、図示せず）と、上記複雑量データを
演算手段（例えば、ルックアップテーブルＬＵＴ１）か
らの面積データで割る演算手段（例えば、ルックアップ
テーブル、図示せず）と、を備え、単位面積当たりの複
雑度データを得るようにしたことを特徴としている。ま
た、請求項１１の装置は、請求項３又は６の装置におい
て、周囲長を求める演算手段（例えば、累算器）からの
周囲長データを二乗し面積を求める演算手段（例えば、
ルックアップテーブル）からの面積データで割る演算手
段（例えば、ルックアップテーブルＬＵＴ４）を備え、
円形度データを得るようにしたことを特徴としている。
さらに、請求項１２の装置は、請求項１〜１１の装置に
おいて、複数の粒子が一次元イメージセンサの撮像エリ
アを同時に横切る場合においても、各粒子の特徴パラメ
ータを同時に演算できるように複数組の演算手段を備え
ていることを特徴としている。なお、演算手段（例え
ば、累算器、図示せず）は、補正データＳ１（ｉ）を累
積和する際は、補正データＳ１（ｉ）が核の部分を示し
ている時（図６においてデータがスレシホールドレベル
Ｔｈ２を越える期間）だけ機能するようにする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】希釈、染色された試料は平面シースフロ
ーセル１６に導かれるとともに、シース液が供給されて
扁平なシースフローが形成される。光源１０からの光は
扁平な試料流に照射され、被検粒子がこの光を横切るこ
とによって、ラインセンサ２２に対する露光が妨げられ
る。そして、ラインセンサ２２の面に被検粒子から透過
してくる光の像が結像され、ラインセンサ２２の１個１
個の絵素に対する露光量に応じた信号が順次出力され
る。ラインセンサ２２からの検出粒子は、信号処理、バ
ックグランド補正処理、２値化処理、２値信号加工処
理、領域分割処理、演算等が行なわれ、データ解析され
て、各粒子の吸光情報、形態情報等がリアルタイムで得
られる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】つぎに、ラインセンサからの検出信号か
ら、どのようにしてリアルタイムで吸光情報や形態情報
等の各種情報を求めるかについて説明する。図５に、あ
る粒子３０がラインセンサでスキャンニングされる様子
を示す。３１は核である。図５における（）内の数字
は走査番号ｉである。このとき、各スキャンの走査番号
ｉごとに得られた信号は、上記のバックグランド補正が
なされ、図６に示すデータＳ１（ｉ）が得られる。図６
に示す斜線部分の面積を足し合わせた値が、その粒子の
吸光量に相当することになる。吸光量を後述の粒子面積
で割り、吸光度を求めることも可能である。また、図６
におけるスレシホールドレベルＴｈ１、Ｔｈ２は、それ
ぞれ粒子全体、粒子の核部分を抽出するためのレベルで
ある。データＳ１（ｉ）がスレシホールドレベルＴｈ２
以上となる部分の面積（クロスの斜線で示す）を足し合
わせることにより、核の部分の吸光量を求めることがで
きる。核をフォルゲン染色した場合に、その吸光量とＤ
ＮＡ量とが良好な相関関係にあるので有益な情報とな
る。図６に示す信号を、粒子抽出のためのスレシホール
ドレベルＴｈ１で２値化したときのロジック信号Ｓ２
（ｉ）を図７に示す。この信号を用いて面積を求めるこ
とになるが、このままの２値信号のハイレベルの期間を
足し合わせると、実際の粒子の面積より大きめになって
しまう。そこで、図８に示すように、１つ前のスキャン
サイクルｉ−１で得られた２値信号Ｓ２（ｉ−１）と現
在のスキャンサイクルｉで得られた２値信号Ｓ２（ｉ）
の論理積Ｓ３（ｉ）（＝Ｓ２（ｉ−１）＊Ｓ２（ｉ））
を次々にとっていき、それらの２値信号Ｓ３（ｉ）のハ
イレベルの期間を足し合わせた値から求めたほうが、よ
り実際の値に近いことがわかる。実際には、その足し合
わせた値に、１スキャンサイクル内に粒子が移動する距
離データＬを乗算して求める。分析の対象とする粒子
が、例えば白血球のように内部に核を持つような場合に
は、その核の部分だけを抽出するためのスレシホールド
レベルＴｈ２を別に設け、そのレベルとの比較による２
値化信号より、核の部分の面積を同様にして求めること
ができる（図９、図１０参照）。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】また、この図１１より、各ＥＸＯＲ信号
パルスの幅の２乗値と粒子移動量の２乗値の和の平方根
を足し合わせることによって、粒子の周囲長の近似値が
求められることがわかる。１個の粒子に対するスキャン
ニング回数が多いほど、あるいは１スキャンサイクル中
に粒子が移動する距離が短いほど、その正確度は上が
る。また、図１２は、図８に示すＡＮＤ信号の隣合うス
キャンサイクル同士の信号の排他的論理和をとって得た
ＡＮＥＸ波形の一例を示している。この信号パルスから
粒子の幅、周囲長を求める方法もある。以上のようにし
て求められた値より、さらに円形度や核の面積比も求め
ることができる。円形度としては、一般的に、周囲長を
２乗した値を面積で割った値がよく使用される。この値
は、円のときに最も小さくなり、形状が細長いほど大き
い値となり、同じ形状であれば、その大きさにかかわら
ず同じ値となる。ラインセンサの検出信号より求められ
る他のパラメータとして、検出信号を微分して、その値
を足し合わせて面積で割った値を、粒子内部の複雑度と
して表わすことも考えられる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】以上のパラメータを実際に実時間で求め
るための演算回路の例として、面積、周囲長、円形度、
核面積比を求めるための演算回路の一例を図１３に示
す。ここでは、前記の図３（ｄ）に示す時間的に連続し
たデータを処理する場合について説明するが、図４
（ｄ）に示す離散的なデータを処理する場合も同じ考え
方で処理することができる。粒子の部分を表わすＡＮＤ
信号Ｓ３（ｉ）（図８参照）がハイ（高）のとき、カウ
ンタＣＮＴ１が絵素クロックのパルス数をカウントし、
１個の粒子に対応する全てのＡＮＤ信号Ｓ３（ｉ）の幅
が計数されると、その値がルックアップテーブルＬＵＴ
１に入力される。このルックアップテーブルＬＵＴ１に
は、ディップスイッチ（ＤＩＰＳＷ）で予め設定された
粒子移動量Ｌに相当する値も入力されており、その２つ
のデータが揃うと、その乗算値がＬＵＴ１より１５０ｎ
ｓｅｃ以内に出力される。ルックアップテーブルＬＵＴ
１に入力されている係数切換信号は、分析の対象とする
粒子の大きさ等に応じて切り換えられる。これは、粒子
の大きさによるダイナミックレンジの広いデータを、デ
ータ解析装置が扱いやすいビット数のデータに抑え込む
ためのものである。同様にして、１個の粒子の核の部分
に対応する全てのＡＮＤ信号Ｓ５（ｉ）の幅がカウンタ
ＣＮＴ２により計数され、その値がルックアップテーブ
ルＬＵＴ２に入力される。ＬＵＴ２には、カウンタＣＮ
Ｔ１からデータも入力され、粒子全体の面積に対する核
の部分の面積の比が、ＬＵＴ２より出力される。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】一方、ＥＸＯＲ信号Ｓ６（ｉ）又はＳ７
（ｉ）がハイ（高）になると、カウンタＣＮＴ３が計数
を始め、ハイ（高）からロー（低）になると、その計数
値はルックアップテーブルＬＵＴ３に渡されるととも
に、カウンタＣＮＴ３はクリアされる。ＬＵＴ３には、
ディップスイッチＤＩＰＳＷから粒子移動量に相当する
値も入力されており、それら２つの入力データの２乗和
の平方根のデータが、ＬＵＴ３より瞬時に出力される。
その出力データは、累算器ＡＣＣにより、各ＥＸＯＲ信
号Ｓ６（ｉ）又はＡＮＥＸ信号Ｓ７（ｉ）のパルスごと
に加算されていく。そして、１個の粒子に対応する全て
のＥＸＯＲ信号パルス又はＡＮＥＸ信号パルスに対して
加算された値が、周囲長の近似データとして出力され
る。こうして求められた周囲長と面積のデータは、ＬＵ
Ｔ４に入力され、（周囲長^２÷面積のデータが円形度と
してＬＵＴ４より瞬時に出力される。ここでいうルック
アップテーブル（ＬＵＴ）とは、入力データ間の演算結
果を数表テーブルとしてＲＯＭ（リードオンリーメモ
リ）に書き込んだものであり、リアルタイム（実時間）
の演算処理が要求される場合の常套手段である。データ
が入力されてからデータが出力されるまでの時間は、Ｒ
ＯＭのアクセスタイムに依存する。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】本発明は、上記のように構成されている
ので、つぎのような効果を奏する。（１）高価なビデオカメラや画像処理装置を用いるこ
となく、移動する各粒子の吸光量や形態情報の近似値
が、実時間（リアルタイム）で求められる。（２）従来のフローサイトメータやセルソータに本発
明における検出系と信号処理装置を付加することによっ
て、個々の細胞についての新規の特徴パラメータが得ら
れるので、より精度の良い粒子分類が可能となる。（３）従来のイメージングフローサイトメータに、本
発明における検出系と信号処理装置を付加することによ
って、特に注目したい粒子だけを選別して、効率良くそ
の粒子をビデオカメラで撮像し、編集することができ
る。（４）粒子濃度が濃い場合でも、演算器を複数組設け
ることにより、毎秒１万個程度までの粒子に対して実時
間で演算処理できる。（５）試料液を扁平な流れにすることによって、扁平
な細胞の向きを流体力学的に揃えられる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年９月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】請求項８の装置は、請求項１の装置にお
いて、２値化処理手段４４において異なる２つの閾値デ
ータを有し、粒子全体を検出対象とした２値化信号Ｓ２
（ｉ）と粒子の核部分を検出対象とした２値化信号Ｓ４
（ｉ）を得、上記２種類の信号に対応して、走査ｉの２
値化信号Ｓ２（ｉ）、Ｓ４（ｉ）と、１つ前の走査ｉ−
１の２値化信号Ｓ２（ｉ−１）、Ｓ４（ｉ−１）との論
理積（ＡＮＤ）をそれぞれとることによりＡＮＤ信号Ｓ
３（ｉ）、Ｓ５（ｉ）を得る２つの加工手段と、１個の
粒子に対応する各ＡＮＤ信号パルスの幅の総和をそれぞ
れ粒子面積データと核面積データとして求める手段（例
えば、カウンタＣＮＴ１、ＣＮＴ２）と、上記核面積デ
ータを粒子面積データで割る演算手段（例えば、ルック
アップテーブルＬＵＴ２）と、を備え、核面積比データ
を得るようにしたことを特徴としている。請求項９の装
置は、請求項１の装置において、補正データＳ１（ｉ）
を個々の粒子の核の部分について累積和する演算手段を
備え、核の部分の吸光量データを得るようにしたことを
特徴としている。請求項１０の装置は、請求項２の装置
において、補正データＳ１（ｉ）の時間軸上の隣合うデ
ータの差分をとる微分手段４５と、１個の粒子に対応す
る部分の上記差分データ又は差分データの２乗値の総和
を複雑量データとして求める手段（例えば、累算器、図
示せず）と、上記複雑量データを演算手段（例えば、ル
ックアップテーブルＬＵＴ１）からの面積データで割る
演算手段（例えば、ルックアップテーブル、図示せず）
と、を備え、単位面積当たりの複雑度データを得るよう
にしたことを特徴としている。また、請求項１１の装置
は、請求項３又は６の装置において、周囲長を求める演
算手段（例えば、累算器）からの周囲長データを二乗し
面積を求める演算手段（例えば、ルックアップテーブ
ル）からの面積データで割る演算手段（例えば、ルック
アップテーブルＬＵＴ４）を備え、円形度データを得る
ようにしたことを特徴としている。さらに、請求項１２
の装置は、請求項１〜１１の装置において、複数の粒子
が一次元イメージセンサの撮像エリアを同時に横切る場
合においても、各粒子の特徴パラメータを同時に演算で
きるように複数組の演算手段を備えていることを特徴と
している。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】つぎに、ラインセンサからの検出信号か
ら、どのようにしてリアルタイムで吸光情報や形態情報
等の各種情報を求めるかについて説明する。図５に、あ
る粒子３０がラインセンサでスキャンニングされる様子
を示す。３１は核である。図５における（）内の数字
は走査番号ｉである。このとき、各スキャンの走査番号
ｉごとに得られた信号は、上記のバックグランド補正が
なされ、図６に示すデータＳ１（ｉ）が得られる。図６
に示す斜線部分の面積を足し合わせた値が、その粒子の
吸光量に相当することになる。吸光量を後述の粒子面積
で割り、吸光度を求めることも可能である。また、図６
におけるスレシホールドレベルＴｈ１、Ｔｈ２は、それ
ぞれ粒子全体、粒子の核部分を抽出するためのレベルで
ある。データＳ１（ｉ）がスレシホールドレベルＴｈ２
以上となる部分の面積（クロスの斜線で示す）を足し合
わせることにより、核の部分の吸光量を求めることがで
きる。核をフォイルゲン染色した場合に、その吸光量と
ＤＮＡ量とが良好な相関関係にあるので有益な情報とな
る。図６に示す信号を、粒子抽出のためのスレシホール
ドレベルＴｈ１で２値化したときのロジック信号Ｓ２
（ｉ）を図７に示す。この信号を用いて面積を求めるこ
とになるが、このままの２値信号のハイレベルの期間を
足し合わせると、実際の粒子の面積より大きめになって
しまう。そこで、図８に示すように、１つ前のスキャン
サイクルｉ−１で得られた２値信号Ｓ２（ｉ−１）と現
在のスキャンサイクルｉで得られた２値信号Ｓ２（ｉ）
の論理積Ｓ３（ｉ）（＝Ｓ２（ｉ−１）＊Ｓ２（ｉ））
を次々にとっていき、それらの２値信号Ｓ３（ｉ）のハ
イレベルの期間を足し合わせた値から求めたほうが、よ
り実際の値に近いことがわかる。実際には、その足し合
わせた値に、１スキャンサイクル内に粒子が移動する距
離データＬを乗算して求める。分析の対象とする粒子
が、例えば白血球のように内部に核を持つような場合に
は、その核の部分だけを抽出するためのスレシホールド
レベルＴｈ２を別に設け、そのレベルとの比較による２
値化信号より、核の部分の面積を同様にして求めること
ができる（図９、図１０参照）。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】図８に示す波形から得たＡＮＥＸ波形図の
一例である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シースフローとして移動する試料液中の
粒子に光を照射する光源（１０）と、粒子の移動方向と垂直な方向に延設され、粒子を透過し
た透過光像が結像されることにより、粒子を走査した撮
像信号を走査（ｉ）ごとに出力する一次元イメージセン
サ（２２）と、上記撮像信号から粒子個々に特徴パラメータを求める信
号処理装置（２４）と、を包含し、特徴パラメータの違
いに基づき粒子の分析を行なう粒子分析装置であって、上記信号処理手段として、粒子のないときの撮像信号から得られたバックグランド
データ（Ｓａ）と、粒子計測時の撮像信号から得られた
測定データ（Ｓｂ（ｉ））との差をとることにより、補
正データ（Ｓｃ（ｉ））を得るバックグランド補正処理
手段（４２）と、補正データ（Ｓｃ（ｉ））を所定の閾
値データと比較することにより粒子の所定部分を検出対
象とした２値化信号（Ｓｄ（ｉ））を得る２値化処理手
段（４４）と、２値化信号の論理演算を行なう２値化信号加工手段（４
６）と、上記各手段から得られたデータから粒子の特徴パラメー
タを演算して求める演算手段と、を備えたことを特徴と
する粒子分析装置。
【請求項２】走査（ｉ）の２値化信号（Ｓ２（ｉ））
と、１つ前の走査（ｉ−１）の２値化信号（Ｓ２（ｉ−
１））との論理積（ＡＮＤ）をとることによりＡＮＤ信
号（Ｓ３（ｉ））を得る第１の加工手段と、１個の粒子に対応する各ＡＮＤ信号パルスの幅の総和を
求める手段と、１走査期間中の粒子移動量データ（Ｌ）
を設定する手段と、両データを乗じる演算手段と、を備
え、面積データを得るようにしたことを特徴とする請求
項１記載の粒子分析装置。
【請求項３】走査（ｉ）の２値化信号（Ｓ２（ｉ））
と、１つ前の走査（ｉ−１）の２値化信号（Ｓ２（ｉ−
１））との排他的論理和（ＥＸＯＲ）をとることにより
ＥＸＯＲ信号（Ｓ６（ｉ））を得る第２の加工手段と、各ＥＸＯＲ信号パルスの幅を求める手段と、１走査期間
中の粒子移動量データ（Ｌ）を設定する手段と、各ＥＸ
ＯＲ信号パルスごとに両データの二乗の和の平方根を算
出する演算手段と、上記演算手段からの平方根データを
同一粒子について累積和する演算手段と、を備え、周囲
長データを得るようにしたことを特徴とする請求項１記
載の粒子分析装置。
【請求項４】走査（ｉ）の２値化信号（Ｓ２（ｉ））
と、１つ前の走査（ｉ−１）の２値化信号（Ｓ２（ｉ−
１））との排他的論理和（ＥＸＯＲ）をとることにより
ＥＸＯＲ信号（Ｓ６（ｉ））を得る第２の加工手段と、１個の粒子に対応する各ＥＸＯＲ信号パルスの幅の総和
を求める手段と、上記データを２で除する演算手段と、を備え、移動方向
と垂直方向の幅を得るようにしたことを特徴とする請求
項１記載の粒子分析装置。
【請求項５】補正データ（Ｓ１（ｉ））を個々の粒子
検出部分について累積和する演算手段を備え、吸光量デ
ータを得るようにしたことを特徴とする請求項１記載の
粒子分析装置。
【請求項６】走査（ｉ）の２値化信号（Ｓ２（ｉ））
と、１つ前の走査（ｉ−１）の２値化信号（Ｓ２（ｉ−
１））との論理積（ＡＮＤ）をとることにより走査
（ｉ）におけるＡＮＤ信号（Ｓ３（ｉ））を求め、その
走査（ｉ）のＡＮＤ信号（Ｓ３（ｉ））と、１つ前の走
査（ｉ−１）のＡＮＤ信号（Ｓ３（ｉ−１））との排他
的論理和（ＥＸＯＲ）をとることによりＡＮＥＸ信号
（Ｓ７（ｉ））を得る第３の加工手段と、各ＡＮＥＸ信号パルスの幅を求める手段と、１走査期間
中の粒子移動量データ（Ｌ）を設定する手段と、各ＡＮ
ＥＸ信号パルスごとに両データの二乗の和の平方根を算
出する演算手段と、上記演算手段からの平方根データを
同一粒子について累積和する演算手段と、を備え、周囲
長データを得るようにしたことを特徴とする請求項１記
載の粒子分析装置。
【請求項７】走査（ｉ）の２値化信号（Ｓ２（ｉ））
と、１つ前の走査（ｉ−１）の２値化信号（Ｓ２（ｉ−
１））との論理積（ＡＮＤ）をとることにより走査
（ｉ）におけるＡＮＤ信号（Ｓ３（ｉ））を求め、その
走査（ｉ）のＡＮＤ信号（Ｓ３（ｉ））と、１つ前の走
査（ｉ−１）のＡＮＤ信号（Ｓ３（ｉ−１））との排他
的論理和（ＥＸＯＲ）をとることによりＡＮＥＸ信号
（Ｓ７（ｉ））を得る第３の加工手段と、１個の粒子に対応する各ＡＮＥＸ信号パルスの幅の総和
を求める手段と、上記データを２で除する演算手段と、を備え、移動方向
と垂直方向の幅データを得るようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の粒子分析装置。
【請求項８】２値化処理手段（４４）において異なる
２つの閾値データを有し、粒子全体を検出対象とした２
値化信号（Ｓ２ｃ（ｉ））と粒子の核部分を検出対象と
した２値化信号（Ｓ２ｎ（ｉ））を得、上記２種類の信
号に対応して、走査（ｉ）の２値化信号（Ｓ２ｃ
（ｉ））、（Ｓ２ｎ（ｉ））と、１つ前の走査（ｉ−
１）の２値化信号（Ｓ２ｃ（ｉ−１））、（Ｓ２ｎ（ｉ
−１））との論理積（ＡＮＤ）をそれぞれとることによ
りＡＮＤ信号（Ｓ３ｃ（ｉ））、（Ｓ３ｎ（ｉ））を得
る２つの加工手段と、１個の粒子に対応する各ＡＮＤ信号パルスの幅の総和を
それぞれ粒子面積データと核面積データとして求める手
段と、上記核面積データを粒子面積データで割る演算手
段と、を備え、核面積比データを得るようにしたことを
特徴とする請求項１記載の粒子分析装置。
【請求項９】補正データ（Ｓ１（ｉ））を個々の粒子
の核の部分について累積和する演算手段を備え、核の部
分の吸光量データを得るようにしたことを特徴とする請
求項１記載の粒子分析装置。
【請求項１０】補正データ（Ｓ１（ｉ））の時間軸上
の隣合うデータの差分をとる微分手段（４５）と、１個の粒子に対応する部分の上記差分データの総和を複
雑度データとして求める手段と、上記複雑度データを演算手段からの面積データで割る演
算手段と、を備え、単位面積当たりの複雑度データを得
るようにしたことを特徴とする請求項２記載の粒子分析
装置。
【請求項１１】周囲長を求める演算手段からの周囲長
データを二乗し面積を求める演算手段からの面積データ
で割る演算手段を備え、円形度データを得るようにした
ことを特徴とする請求項３又は６記載の粒子分析装置。
【請求項１２】複数の粒子が一次元イメージセンサの
撮像エリアを同時に横切る場合においても、各粒子の特
徴パラメータを同時に演算できるように複数組の演算手
段を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいず
れかに記載の粒子分析装置。