JPH07120375A - フロー式粒子画像解析方法及び装置 - Google Patents

フロー式粒子画像解析方法及び装置

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JPH07120375A
JPH07120375A JP5263539A JP26353993A JPH07120375A JP H07120375 A JPH07120375 A JP H07120375A JP 5263539 A JP5263539 A JP 5263539A JP 26353993 A JP26353993 A JP 26353993A JP H07120375 A JPH07120375 A JP H07120375A
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Japan
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flow
sample liquid
particles
image
type particle
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JP5263539A
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Hideyuki Horiuchi
秀之 堀内
Koji Suda
宏二 須田
Masayoshi Matsumoto
政悦 松本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1765—Method using an image detector and processing of image signal
    • G01N2021/177—Detector of the video camera type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1789—Time resolved
    • G01N2021/1791—Time resolved stroboscopic; pulse gated; time range gated

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の測定モードを有するフロー式粒子画像
解析装置において、光学系の倍率の変更を伴うことな
く、測定モードの切換えが可能で、簡単な構成でありな
がら高効率な画像解析が可能なフロー式粒子画像解析装
置を実現する。 【構成】 光学系の倍率は、高倍率に固定され、測定す
る粒子の径が小の場合には、被写界深度に応じて、サン
プル液Ｓ0の厚み寸法が小とされる。また、測定する粒
子の径が大の場合には、サンプル数の確保のために、サ
ンプル液Ｓ0の厚み寸法が大とされる。この場合、サン
プル液の厚みは、被写界深度より大となるが、測定する
粒子の径が大であるので、測定精度に悪影響を及ぼすこ
とは無い。したがって、簡単な構成でありながら高効率
な画像解析が可能なフロー式粒子画像解析装置を実現す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子が懸濁された試料
液を偏平状に連続的に流して画像を撮影し、試料液中の
粒子を分析するフロー式粒子画像解析方法及び装置に係
わり、特に、血液または尿中の細胞や粒子の分析に適し
たフロー式粒子画像解析方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、血液中の細胞や尿中に存在する細
胞や粒子を分類分析するには、スライドガラス上に標本
を作成し顕微鏡にて観察することで行われる。尿の場合
には、尿中の粒子濃度が薄いため、サンプルを予め遠心
分離器で遠心濃縮してから観察している。これらの観
察、検査の作業を自動化する装置としては、血液などの
サンプル試料をスライドガラス上に塗沫したあと顕微鏡
にセットし、顕微鏡ステージを自動的に走査し粒子の存
在する位置で顕微鏡ステージを止めて粒子の静止画像を
撮影し、画像処理技術による特徴抽出およびパターン認
識手法を用い、サンプル試料中にある粒子の分類等が行
われる。
【０００３】しかし、上記手法では標本作成に時間がか
かること、さらに顕微鏡ステージを機械的に移動しなが
ら粒子を見つけ、粒子を適当な画像取り込み流域へ移動
させる作業が必要である。そのため、分析に時間を要し
たり、機械機構が複雑になる問題点が存在する。
【０００４】そこで、検査の高精度化と省力化を図るた
め、清浄液であるシース液を外層とし、試料液を極めて
偏平な流れにするフローセルを用いるフロー式粒子画像
解析装置があり、例えば特表昭５７−５００９９５号公
報、特開昭６３−９４１５６号公報、特開平４−７２５
４４号公報に開示されている。
【０００５】このフロー式粒子画像解析装置において
は、フローセル中を移動する試料液を、例えばビデオカ
メラで撮像する。そして、撮像した静止画像を画像処理
することにより、試料中の粒子を分類・計数を行うもの
である。
【０００６】倍率を変更して、試料中の粒子を撮像する
フロー式粒子画像解析装置として、特開平３−１０５２
３５号公報及び特開平４−３０９８４１号公報に記載さ
れた粒子分析装置がある。上記特開平３−１０５２３５
号公報及び特開平４−３０９８４１号公報に記載された
粒子分析装置は、発光時間の短い光が連続的に発せられ
るストロボと、このストロボ光の光量を調節する絞り
と、このストロボ光の光度むらを解消する拡散板と、こ
のストロボ光を集束させるコンデンサレンズと、このス
トロボ光の通過する位置に配置され、試料液をシース液
で包囲して試料液を偏平に流すフローセルと、ストロボ
光に照射された粒子の像を結像させる対物レンズと、高
倍率のプロジェクションレンズと、低倍率のプロジェク
ションレンズと、像を撮像するＴＶカメラと、拡散板を
移動させる手段と、開口絞りを可変する手段と、高倍率
のプロジェクションレンズと低倍率のプロジェクション
レンズとを切り換える切り換え手段とを備えている。
【０００７】測定粒子の粒径に応じて適切な倍率となる
ように、プロジェクションレンズを切り換え、分析可能
な状態にさせる。プロジェクションレンズを交換する
と、被写界深度が変化するので、被写界深度の変化に合
わせて、フローセルに流入する試料液とシース液との流
量比を変化させることにより試料液の厚さ寸法を変更さ
せる。
【０００８】つまり、測定試料の粒径が小さい場合（約
１０μｍの場合）には、プロジェクションレンズは高倍
率（例えば４０倍）に交換され、これに伴なって被写界
深度が浅くなる。したがって、高倍率の場合には、試料
液の厚さ寸法を薄くする。また、測定試料の粒径が大き
い場合（約数１０μｍの場合）には、プロジェクション
レンズは低倍率（例えば１０倍）に交換され、これに伴
なって被写界深度が深くなる。したがって、低倍率の場
合には、試料液の厚さ寸法を厚くする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
３−１０５２３５号公報及び特開平４−３０９８４１号
公報に記載されたフロー式粒子画像解析装置において
は、上述したように、粒径に応じて倍率を変更する構成
となっており、倍率を変更するためには、プロジェクシ
ョンレンズの切り換え手段により交換し、拡散板を移動
させ、開口絞りを可変させ、焦点を合わせ直さなければ
ならなかった。したがって、従来のフロー式粒子画像解
析装置は、構成及び動作が複雑であり、高価格となるば
かりでなく、分析の高速化が困難で、倍率変更に伴う調
整動作に多くの時間を費やさなければならなかった。本
発明の目的は、複数の測定モードを有するフロー式粒子
画像解析装置において、光学系の倍率の変更を伴うこと
なく、測定モードの切換えが可能で、簡単な構成であり
ながら高効率な画像解析が可能なフロー式粒子画像解析
装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、粒子が懸濁した試料液を清浄液で包囲し
て流し、上記試料液に光線を照射して、試料液中の粒子
を撮像手段で撮像し、撮像した画像を画像解析して粒子
の分類を行うフロー式粒子画像解析方法において、上記
試料液を清浄液で包囲して流すフローセルであり、上記
試料液の光線通過方向寸法を変化可能なフローセルを用
い、上記フローセルに流入させる試料液と清浄液との流
量比を調整して、試料液の上記光線通過方向寸法を調整
することにより、測定する粒子の種類に応じた複数の測
定モードを設定可能とし、上記複数の測定モードに対し
て上記撮像手段の撮像倍率を同一として撮像するもので
ある。
【００１１】上記フロー式粒子画像解析方法において、
好ましくは、上記フローセルは光線通過方向と試料液通
過方向との両方向にほぼ直交する上記試料液の方向寸法
をほぼ一定とするものである。
【００１２】また、上記フロー式粒子画像解析方法にお
いて、好ましくは、上記撮像手段の撮像倍率を１０〜１
００倍として撮像するものである。
【００１３】また、上記目的を達成するために、粒子が
懸濁した試料液を清浄液で包囲して流し、上記試料液に
光線を照射して、試料液中の粒子を撮像手段で撮像し、
撮像した画像を画像解析して粒子の分類を行うフロー式
粒子画像解析装置において、上記試料液に照射する光線
を発生する光線発生手段と、上記試料液を清浄液で包囲
して、流すフローセルであり、上記試料液の光線通過方
向寸法を変化可能なフローセルと、上記フローセルに流
入させる試料液と清浄液との流量比を調整し、試料液の
上記光線通過方向寸法を調整する複数の測定モードを設
定可能なフロー系制御手段と、上記撮像手段により撮像
された画像を解析して、試料液中の粒子を解析する画像
解析手段とを備える。
【００１４】上記フロー式粒子画像解析装置において、
好ましくは、上記フローセルは光線通過方向と試料液通
過方向との両方向にほぼ直交する上記試料液の方向寸法
をほぼ一定とする。
【００１５】また、上記フロー式粒子画像解析方法にお
いて、好ましくは、上記撮像手段の撮像倍率を１０〜１
００倍として撮像する。
【００１６】更に、上記目的を達成するために、本発明
のフロー式粒子画像解析装置は、粒子が懸濁した試料液
を清浄液で包囲して流し、上記試料液に光線を照射し
て、試料液中の粒子を撮像手段で撮像し、撮像した画像
を画像解析して粒子の分類を行うフロー式粒子画像解析
装置において、上記試料液に照射する光線を発生する光
線発生手段と、上記試料液を清浄液で包囲して、流すフ
ローセルであり、上記試料液の光線通過方向寸法を変化
可能なフローセルと、上記フローセルに流入させる試料
液と清浄液との流量比を調整し、試料液の上記光線通過
方向寸法を調整する複数の測定モードを設定可能なフロ
ー系制御手段と、上記フローセル内の試料液の粒子を検
出する粒子検出手段と、上記粒子検出手段からの検出信
号に従い、上記光線発生手段を駆動する光線発生制御手
段と、上記撮像手段により撮像された画像を解析して、
試料液中の粒子を解析する画像解析手段とを備える。
【００１７】上記フロー式粒子画像解析装置において、
好ましくは、上記フローセルは光線通過方向と試料液通
過方向との両方向にほぼ直交する上記試料液の方向寸法
をほぼ一定とする。
【００１８】上記フロー式粒子画像解析方法において、
好ましくは、上記撮像手段の撮像倍率を１０〜１００倍
として撮像する。
【００１９】また、上記フロー式粒子画像解析装置にお
いて、好ましくは、上記フロー系制御手段は、測定する
粒子の種類に応じて試料液の光線通過方向寸法を設定す
る複数の測定モードを有する。
【００２０】また、上記フロー式粒子画像解析装置にお
いて、好ましくは、上記粒子検出手段は、上記複数の測
定モードのそれぞれに対して、異なる粒子判断論理を有
する。
【００２１】また、上記フロー式粒子画像解析装置にお
いて、好ましくは、上記画像解析部は複数の測定モード
に対して粒子分類に関する同一の論理の画像処理および
粒子分類処理を実行する。
【００２２】上記粒子は生物細胞であっても、血液中に
存在する血球成分であっても、尿中に存在する尿沈査成
分であってもよい。
【００２３】
【作用】画像解析は撮像倍率を一定にしたまま、試料に
応じて光線通過方向寸法を変化させて行われる。この光
線方向寸法を粒子の種類に応じて対応させる複数の測定
モードを有している。測定する粒子の径が小の場合に
は、被写界深度に応じて、試料液の光線通過方向寸法が
小とされる。また、測定する粒子の径が大の場合には、
粒子数の確保のために、試料液の光線通過方向寸法が大
とされる。この場合、試料液の光線通過方向寸法は被写
界深度より大となるが、測定する粒子の径が大であるの
で、測定精度に悪影響を及ぼすことはない。
【００２４】測定する粒子の種類を変更する場合、画像
解析手段からフロー系制御手段に信号が送られ、清浄液
の流量と試料液との流量比を変化させ、フローセル内の
試料液の光線通過方向寸法を変化させる。
【００２５】流量比の変化に伴い、試料液の流速が変化
するので、光線発生制御手段は試料液の流速に応じて、
光線発生手段の駆動開始を調整する。
【００２６】また、測定モードのそれぞれに対して、異
なる粒子有無判断論理を粒子検出手段に適用することに
より、複数の測定モードに適合した粒子の有無を判断す
る粒子判断論理に従って、粒子が検出される。
【００２７】また、測定モードが変更しても、画像解析
手段に同一の特徴抽出方式と粒子識別方式が使用され
る。
【００２８】
【実施例】本発明に基づく一実施例を図１〜図４を用い
て、以下に説明する。図１は本発明の一実施例であるフ
ロー式粒子画像解析装置の全体概略構成図である。図１
において、このフロー式粒子画像解析装置は、フローセ
ル１００と、画像撮像部１０１と、粒子分析部１０２
と、粒子検出部１０３とフロー系制御部１２４とからな
る。
【００２９】画像撮像部１０１は、フラッシュランプ駆
動回路１ａと、フラッシュランプ１と、フィールドレン
ズ２と、視野絞り１１と、開口絞り１２と、顕微鏡コン
デンサレンズ３と、顕微鏡対物レンズ５（粒子検出部１
０３と共用）と、ＴＶカメラ８とを有する。また、粒子
分析部１０２は、ＡＤ変換器２４と、画像メモリ２５
と、画像処理制御回路２６と、特徴抽出回路２７と、識
別回路２８と、粒子数分析部４０と、中央制御部２９と
を有する。
【００３０】フローセル１００は、図２に示すように、
平行流路部１５０と、縮流流路部１５１と、測定流路部
１５２と、減速流路部１５３とからなる。また、フロー
セル１００は通常ガラスから作られる。
【００３１】平行流路部１５０は入口１１７から縮流流
路部１５１の接合部分まで、サンプル液Ｓ0の流れ方向
に垂直な断面が四角形状であり、この平行流路部１５０
の入口１１７の近辺にノズル１１４が設けられている。
【００３２】このノズル１１４は断面形状が後述するフ
ラッシュ光の通過方向とほぼ同一方向である厚さ方向を
短辺とし、この厚さ方向及び液流れ方向とに直交する幅
方向を長辺とする長方形状のもので、この長方形の対角
線の交点は平行流路部１５０の入口１１７の断面形状の
四角形の対角線の交点と一致し、四角形の内側に長方形
が含まれる形状となる。このノズル１１４の内側がサン
プル液Ｓ0の流路となり、外側がシース液Ｓ1の流路とな
る。
【００３３】ノズル１１４はサンプル液Ｓ0の流れ方向
に向かってノズル出口１１６まで断面形状がほぼ同一の
長方形状のままである。ノズル出口１１６にはサンプル
液Ｓ0の液流の幅方向寸法を一定にするためのサンプル
ガイド１１３が取り付けられている。このサンプルガイ
ド１１３は、サンプル液Ｓ0の液流を間にして互いに対
向する一対の板状部材であり、ノズル出口１１６から平
行流路部１５０の中部付近まで延在している。
【００３４】縮流流路部１５１は、平行流路部１５０と
接合部分から測定流路部１５２の接合部分まで断面形状
が四角形状のもので、幅方向の寸法は変化せず、厚さ方
向の寸法が、測定流路部１５２に向かって徐々に減少す
る形状である。
【００３５】測定流路部１５２は、縮流流路部１５１の
接合部分から減速流路部１５３の接合部分まで断面形状
が同一の四角形状のもので、中央部分には粒子検出領域
８０と撮像領域９０とが設けられている。
【００３６】粒子検出領域８０は、上記幅方向に延び、
ほぼサンプル液Ｓ0の幅と同じ長さの細長い形状であ
る。撮像領域９０は粒子検出領域８０の下流側に配置さ
れ、一辺が、サンプル液Ｓ0の幅とほぼ同じ長さの寸法
を有する四角形状となっている。
【００３７】減速流路部１５３は、測定流路部１５２の
接合部分から出口まで断面が四角形状のもので、幅方向
の寸法は一定で、厚さ方向の寸法が、サンプル液Ｓ0の
流れ方向に沿って徐々に拡大する形状である。
【００３８】次にフローセル１００内における粒子が懸
濁したサンプル液Ｓ0とシース液Ｓ1との流動の状態につ
いて説明する。懸濁した粒子１６０が含まれるサンプル
液Ｓ0はサンプル液Ｓ0の入口１１５から、シース液Ｓ1
は入口１１７から平行流路部１５０に流入する。平行流
路部１５０では、サンプル液Ｓ0とシース液Ｓ1とがノズ
ル１１４の形状に従って流入するため、サンプル液Ｓ0
が内層に、シース液Ｓ1が外層（被覆層）となる二重の
流体が形成される。
【００３９】このノズル１１４のガイド１１３は、ノズ
ル出口１１６でのサンプル液Ｓ0の乱れを押さえる。ノ
ズル出口１１６から出口１１８まで、試料液の幅はほぼ
ガイド１１３の幅に保つことができる。また、ガイド１
１３によりサンプル液Ｓ0とシース液Ｓ1の流量比が変化
すると、このサンプル液Ｓ0の幅の寸法は一定のまま
で、厚さの寸法だけが変化する。
【００４０】流体が縮流流路部１５１に流入すると、厚
さ方向にのみ縮流し、幅寸法が２００〜３００μｍ、厚
さ寸法が数μｍ〜数１０μｍ程度の超偏平サンプル流と
なる。この超偏平サンプル流が測定流路部１５２を通過
すると、サンプル液Ｓ0中の粒子１６０は粒子検出領域
８０により検出され、撮像領域９０で撮像される。そし
て、超偏平サンプル流が減速流路部１５３を通過して出
口１１８に至る。
【００４１】また、フローセル１００は試料液とシース
液Ｓ1の流量比に応じて測定流路部１５２の超偏平サン
プル流の厚さが調整される。例えば試料液の流量が一定
の場合に、シース液Ｓ1の流量が少なくなると、幅は一
定のままで超偏平サンプル流の厚さが増加し、シース液
Ｓ1の流量が多くなると、幅は一定のままで超偏平サン
プル流の厚さが減少する。
【００４２】尿の沈査成分のように、比較的粒径の大き
な成分（約数１０μｍ）を有する試料液を測定する場合
には、サンプル流の厚さが比較的厚い測定モードとな
る。この厚い測定モードにおけるサンプル流の撮像面を
図３の（Ａ）に示し、そのときの超偏平サンプル流の厚
さ（数１０μｍ）を図３の（Ｂ）に示す。尿の沈査成分
は、一個の粒子であっても、粒径が向きによりばらつ
き、最大粒径が数１０μｍの不定形となっている。した
がって、超偏平サンプル流の厚さが数１０μｍであって
も、粒子は粒径小の部分がサンプル流の厚さ方向に向け
ば、多数の粒子がサンプル流中に存在することができ
る。
【００４３】また、血球成分のように比較的粒径の小さ
な成分（約２〜１０数μｍ）を有する試料液を測定する
場合には、サンプル流の厚さが比較的薄い測定モードと
なる。この薄い測定モードにおけるサンプル流の撮像面
を図３の（Ｃ）に示し、そのときの超偏平サンプル流の
厚さ（約数μｍ）を図３の（Ｄ）に示す。血球成分は、
一個の粒子であっても、粒径が向きによりばらつく不定
形である。したがって、超偏平サンプル流の厚さが約数
μｍであっても、多数の粒子がサンプル流中に存在する
ことができる。
【００４４】この図３に示すように、測定モードを切り
換えても幅寸法Ｗ0は一定であり、厚み寸法のみＴ0（厚
さが厚い状態）からＴ1（厚さが薄い状態）またはＴ1か
らＴ0に変化する。つまり、図１の例において、光学系
の倍率は高倍率（２０倍）に固定されており、被写界深
度は狭くなっている。
【００４５】したがって、粒径が小の粒子を測定する場
合には、狭い被写界深度に適合するように、サンプル流
の厚さを薄くする。粒径が大の粒子を測定する場合には
サンプル数の確保のために、サンプル流の厚さを厚くす
る。この場合、被写界深度よりサンプル流の厚さのほう
が厚くなるが、測定すべき粒子の径は大であるので、粒
子が被写界深度より多少ずれても、分析精度に悪影響を
及ぼすことはない。
【００４６】粒子検出部１０３は、半導体レーザ源１５
と、コリメータレンズ１６と、シリンドリカルレンズ１
７と、反射鏡１８と、微小反射鏡１９と、顕微鏡対物レ
ンズ５と、ビームスプリッタ２０と、絞り２１と、光検
出回路２２と、フラッシュランプ点灯制御回路２３とを
有する。そして、半導体レーザ源１５からのレーザ光
は、コリメータレンズ１６により平行なレーザ光束１４
にされ、レーザ光束１４はシリンドカルレンズ１７によ
り一方向のみが集束される。この集束されたレーザ光束
は反射鏡１８を介し、顕微鏡レンズ３とフローセル１０
０の間に配置された微小反射鏡１９により、フローセル
１００中の粒子検出領域８０を照射する。
【００４７】また、粒子検出部１０３は、粒子の有無を
判断する粒子判断論理に従って粒子を検出する。この粒
子判断論理は複数用意されており、粒径が小の粒子を検
出する場合には、光検出回路２２からの検出信号がＡレ
ベルとなり、パルス幅がＰAとなったときに粒子が検出
されたと判断する判断論理（アルゴリズム）を使用す
る。また、粒径が大の粒子を検出する場合には、光検出
回路２２からの検出信号が小粒子を検出する時のＡレベ
ルと異なるＢレベルとなり、パルス幅がＰAと異なるＰB
となったときに、粒子が検出されたと判断する。上述し
た判断論理の他に光検出回路２２からの検出信号の波形
の変化から粒子が検出されたと判断する判断論理を用
い、測定する粒子の径の大小に応じて判断レベルを換え
てもよい。また、試料液に染色液を加える場合には、色
彩レベルにより粒子を検出し、測定する粒子の径の大小
に応じて判断色彩レベルを換えてもよい。
【００４８】粒子分析部１０２は、ＴＶカメラ８から出
力される画像データ信号をＡＤ変換器２４でデジタル信
号に変換し、これに基づくデータを画像処理制御回路２
６の制御のもとに画像メモリ２５の所定のアドレスに記
憶する。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、
中央制御部２９にその結果が供給される。供給されるの
は粒子分類結果と粒子分類に使われた粒子識別特徴パラ
メータデータである。粒子の分類識別処理は、通常行わ
れているパターン認識処理により自動的に行われる。こ
の画像処理結果と測定条件、及び画像処理された画像情
報が中央制御部２９から粒子数分析部４０に送られる。
粒子数分析部４０では中央制御部２９、光検出回路２２
からの粒子検出信号、及び画像処理制御回路２６からの
制御信号をもとに、検出粒子と粒子分類結果との対応関
係を調べ、最終的な粒子画像の分類識別結果のまとめを
行う。その結果は中央制御部２９に返され、必要に応じ
て表示部５０に出力表示される。これらの測定結果を基
にして、サンプル中の粒子濃度計算、視野換算粒子数計
算を行い、分析結果を中央制御部２９に返す。
【００４９】フロー系制御部１２４は、中央制御部２９
からの信号によりフローセル１００に流入するサンプル
液Ｓ0とシース液Ｓ1との流量比を調整する。
【００５０】次に、本発明に基づく実施例のフロー式粒
子画像解析装置の動作について説明する。図１におい
て、フローセル１００には、サンプル液Ｓ0及びシース
液Ｓ1が図の上方から下方に流れている。そして、半導
体レーザ源１５からのレーザ光がコリメータレンズ１６
を通過して、レーザ光束１４となり、このレーザ光束１
４は、シリンドリカルレンズ１７、反射板１８及び反射
板１９を介してフローセル２００に照射される。そし
て、フローセル２００を通過したレーザ光は、顕微鏡対
物レンズ５を介しビームスプリッタ２０で反射され、絞
り２１を介し、光検出回路２２に照射される。
【００５１】サンプル液Ｓ0中の粒子がフローセル１０
０内のレーザ光通過位置に到達すると、光検出回路２２
から粒子数分析部４０及びフラッシュランプ点灯制御回
路２３に検出信号が送られる。この検出信号によりフラ
ッシュランプ点灯制御回路２３は、フラッシュランプ駆
動回路１ａを介しフラッシュランプ１を点灯させる。フ
ラッシュランプ１からのフラッシュ光は、レンズ２を通
過し、視野絞り１１と、開口絞り１２、顕微鏡コンデン
サレンズ３を介してフローセル１００中の粒子を照射す
る。この照射された粒子の像が顕微鏡対物レンズ５を介
して、ＴＶカメラ８に送られる。このＴＶカメラ８から
の情報に従って、画像処理制御回路２６は画像メモリ２
５と粒子数分析部４０に指令信号を供給する。また、Ｔ
Ｖカメラ８で得られた像の情報は、ＡＤ変換器２４を介
し画像メモリ２５に供給される。画像情報は画像メモリ
２５から特徴抽出回路２７と識別回路２８とを介し、中
央制御部２９に送られる。中央制御部２９は、粒子数分
析部４０と、画像処理制御回路２６と、フロー系制御部
１２４との動作を制御するとともに、画像処理した像を
表示部５０に表示させる。
【００５２】また、中央制御部２９は、フロー系制御部
１２４に制御信号を供給し、シース液Ｓ1 の流量とサン
プル液Ｓ0の流量との流量比を変化し、フローセル１０
０中のサンプル液Ｓ0の幅方向寸法は一定で、厚さ方向
寸法を変化させる。
【００５３】以上のように、本発明の一実施例によれ
ば、光学系の倍率は、高倍率に固定され、測定する粒子
の径が小の場合には、被写界深度に応じて、サンプル液
Ｓ0の厚み寸法が小とされる。また、測定する粒子の径
が大の場合には、サンプル数の確保のために、サンプル
液Ｓ0の厚み寸法が大とされる。この場合、サンプル液
の厚みは、被写界深度より大となるが、測定する粒子の
径が大であるので、測定精度に悪影響を及ぼすことは無
い。したがって、光学系の倍率の変更を伴うことなく、
高効率な画像解析が可能なフロー式粒子画像解析装置を
実現することができる。
【００５４】さらに、本発明の一実施例においては、粒
子検出領域８０及び撮像領域９０を含む測定流路部１５
２の上流部から下流部まで、サンプル液の幅及び厚みを
ほぼ一定の寸法に維持し得るフローセル１００を用いて
いる。これにより、測定流路部１５２におけるサンプル
液流の乱れが少なく、流速の変動が抑制され、粒子検出
領域８０から撮像領域９０に至るまでの流体速度の変動
が少ない。したがって、粒子検出領域８０で検出された
粒子が、撮像領域９０内に存在するときに、確実にフラ
ッシュランプ１を発光させることができる。つまり、流
体速度の変動が大きいと、粒子検出領域８０で検出され
た粒子が、撮像領域９０に到達する前、あるいは通過し
てしまった後に、フラッシュランプ１が発光される可能
性があるが、本発明の一実施例においては、流体速度の
変動が少ないので、粒子が、撮像領域９０内に存在する
ときに、確実にフラッシュランプ１を発光させることが
でき、不必要な画像情報の生成を回避する事ができる。
【００５５】さらに、本発明の一実施例によれば、測定
流路１５２におけるサンプル液の幅をほぼ一定の寸法に
維持し得るので、サンプル液の所望の厚み寸法算出が容
易であるとともに、算出した厚みに維持するための制御
も容易となる。
【００５６】本実施例に対するフロー式粒子画像解析装
置の比較例の概略図を図４に示す。図４において、フロ
ーセル２００には、サンプル液Ｓ0及びシース液Ｓ1が図
の上方から下方に流れている。そして、半導体レーザ源
１５からのレーザ光がコリメータレンズ１６を通過し
て、レーザ光束１４となり、このレーザ光束１４は、シ
リンドリカルレンズ１７、反射板１８及び反射板１９を
介してフローセル２００に照射される。そして、フロー
セル２００を通過したレーザ光は、顕微鏡対物レンズ５
を介しビームスプリッタ２０で反射され、絞り２１を介
し、光検出回路２２に照射される。
【００５７】サンプル液Ｓ0中の粒子がフローセル２０
０内のレーザ光通過位置に到達すると、光検出回路２２
から粒子数分析部４０及びフラッシュランプ点灯制御回
路２３に検出信号が送られる。この検出信号によりフラ
ッシュランプ点灯制御回路２３は、フラッシュランプ駆
動回路１ａを介しフラッシュランプ１を点灯させる。フ
ラッシュランプ１からのフラッシュ光は、レンズ２を通
過し、視野絞り１１と、駆動部１により駆動されるＮＤ
フィルタ１２０、開口絞り１２、顕微鏡コンデンサレン
ズ３を介してフローセル２００中の粒子を照射する。こ
の照射された粒子の像が顕微鏡対物レンズ５により結像
位置６に結像される。そして、駆動部２により駆動され
る投影レンズ７を介し、結像位置６の像がＴＶカメラ８
に送られる。このＴＶカメラ８からの情報に従って、画
像処理制御回路２６は画像メモリ２５と粒子数分析部４
０に指令信号を供給する。また、ＴＶカメラ８で得られ
た像の情報は、ＡＤ変換器２４を介し画像メモリ２５に
供給され、必要に応じて、シェーディング補正回路１２
３により画像補正される。補正された画像情報は画像メ
モリ２５から特徴抽出回路２７と識別回路２８とを介
し、中央制御部２９に送られる。
【００５８】中央制御部２９は、粒子数分析部４０と、
画像処理制御回路２６と、駆動部１２１と、駆動部１２
２との動作を制御するとともに、画像処理した像を表示
部５０に表示させる。
【００５９】上記の比較例において、投影レンズの倍率
の切り換えに伴い、フローセルに流入する試料液とシー
ス液との流量比を変化させることにより試料液の厚さ寸
法を試料に合わせて適当に被写界深度の範囲内に納め
る。そして、ＮＤフィルターと開口絞りを移動させ、開
口絞りを可変させ、焦点を合わせ直す。
【００６０】また、低倍率モードでは、撮像画像の周辺
光量が足りないため、画像信号にシェーディングが生
じ、これを補正するためのシェーディング補正回路を必
要とする。周辺光量不足を補正するための電気的なシェ
ーディング補正には、補正のためのデータ作成、データ
に基づくシェーディング補正演算を各画像ごとに行う。
【００６１】また、高倍率モードにおいては、低倍率モ
ードと同様な光量では光量不足となってしまうため、高
倍率モードと低倍率モードとで光量を制御する光量制御
機構が必要である。
【００６２】さらに、画像倍率を変化させる場合には、
それにともない、撮像手段であるＴＶカメラの撮像面で
の光量が変化し、画像出力信号の大きさが変化する。Ｔ
Ｖカメラは、通常、ゲインコントロールを行う手段を有
しているが、フロー式粒子画像解析装置において、高倍
率モードと低倍率モードとに応じてゲインコントロール
を行うためには、コントロール範囲の限界と設定に要す
る時間が必要であるため、適切な画像が得られない場合
がある。
【００６３】これに対して本実施例によれば、測定モー
ドを切り換える毎に、レンズの倍率、光量を調整する必
要がないため、ＮＤフィルタが不要となり、開口絞り、
投影レンズ、ＴＶカメラのゲインの調節、シェーディン
グ補正回路も不要となる。したがって、構成が簡単で低
価格となり、調整動作を短時間で実行できる。また、モ
ード切り換えにおける光学的な画像倍率が変化しないた
め、画像撮像面積を変化させる必要がなくなり、装置の
制御動作を簡単にすることができる。
【００６４】なお、粒子検出手段として、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により粒子を検出する
方法を利用することもできる。
【００６５】また、本実施例では、サンプル幅が一定と
なるフローセルを用いているが、本発明は、撮像領域に
おいて、サンプル液の幅が徐々に拡大、又は、縮小する
ようなフローセルを用いる場合にも適用可能である。
【００６６】また、本実施例では、撮像倍率を２０倍と
したが、２０倍に限らず例えば、４０倍の撮像倍率であ
っても本発明は適用可能である。
【００６７】更に、２０倍及び４０倍に限らず、撮像倍
率が１０倍〜１００倍の範囲内であれば、本発明は適用
可能である。
【００６８】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果がある。画像解析は撮像
倍率を一定にしたまま、試料液に含まれる粒子の径に応
じて光線通過方向寸法を変化させて行われる。測定する
粒子の径が小の場合には、被写界深度に応じて、試料液
の光線通過方向寸法が小とされる。また、測定する粒子
の径が大の場合には、粒子数の確保のために、試料液の
光線通過方向寸法が大とされる。この場合、試料液の光
線通過方向寸法は被写界深度より大となるが、測定する
粒子の径が大であるので、測定精度に悪影響を及ぼすこ
とはない。したがって、複数の測定モードを有するフロ
ー式粒子画像解析装置において、光学系の倍率の変更を
伴うことなく、簡単な構成でありながら高効率な画像解
析を行うことができるフロー式粒子画像解析装置が実現
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のフロー式粒子画像解析装置
の全体構成図である。
【図２】本発明の一実施例のフローセルの構成を示す斜
視図である。
【図３】本発明の一実施例のモードを切り換えた時のサ
ンプル液の幅及び厚み変化の説明図である。
【図４】本発明の比較例のフロー式粒子画像解析装置の
全体構成図である。
【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 ２ フィールドレンズ 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 １１ 視野絞り １２ 開口絞り １５ 半導体レーザ源 １６ コリメータレンズ １７ シリンドリカルレンズ １８、１９ 反射鏡 ２０ ビームスプリッタ ２１ 絞り ２２ 光検出回路 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 粒子数分析部 ５０ 表示部 ８０ 粒子検出領域 ９０ 画像撮像領域 １００ フローセル １０１ 画像撮像部 １０２ 粒子分析部 １０３ 粒子検出部 １１０ サンプル流れ １１２ シース液入り口 １１３ サンプルガイド １１４ ノズル １５０ 平行流路部 １５１ 縮流流路部 １５２ 測定流路部 １５３ 減速流路部

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒子が懸濁した試料液を清浄液で包囲し
    て流し、上記試料液に光線を照射して、試料液中の粒子
    を撮像手段で撮像し、撮像した画像を画像解析して粒子
    の分類を行うフロー式粒子画像解析方法において、 上記試料液を清浄液で包囲して流すフローセルであり、
    上記試料液の光線通過方向寸法を変化可能なフローセル
    を用い、上記フローセルに流入させる試料液と清浄液と
    の流量比を調整して、試料液の上記光線通過方向寸法を
    調整することにより、測定する粒子の種類に応じた複数
    の測定モードを設定可能とし、上記複数の測定モードに
    対して上記撮像手段の撮像倍率を同一として撮像するこ
    とを特徴とするフロー式粒子画像解析方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のフロー式粒子画像解析方
    法において、上記フローセルは光線通過方向と試料液通
    過方向との両方向にほぼ直交する方向の上記試料液の寸
    法がほぼ一定であ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】 請求項１記載のフロー式粒子画像解析方
    法において、上記撮像手段の撮像倍率を１０〜１００倍
    として撮像することを特徴とするフロー式粒子画像解析
    方法。
  4. 【請求項４】 粒子が懸濁した試料液を清浄液で包囲し
    て流し、上記試料液に光線を照射して、試料液中の粒子
    を撮像手段で撮像し、撮像した画像を画像解析して粒子
    の分類を行うフロー式粒子画像解析装置において、 上記試料液に照射する光線を発生する光線発生手段と、 上記試料液を清浄液で包囲して、流すフローセルであ
    り、上記試料液の光線通過方向寸法を変化可能なフロー
    セルと、 上記フローセルに流入させる試料液と清浄液との流量比
    を調整し、試料液の上記光線通過方向寸法を調整する複
    数の測定モードを設定可能なフロー系制御手段と、 上記撮像手段により撮像された画像を解析して、試料液
    中の粒子を解析する画像解析手段と、 を備え、上記撮像手段の撮像倍率は上記複数の測定モー
    ドに対して同一であ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】 請求項４記載のフロー式粒子画像解析装
    置において、上記フローセルは光線通過方向と試料液通
    過方向との両方向にほぼ直交する方向の上記試料液の寸
    法がほぼ一定であることを特徴とするフロー式粒子画像
    解析装置。
  6. 【請求項６】 請求項４記載のフロー式粒子画像解析装
    置において、上記撮像手段の撮像倍率を１０〜１００倍
    として撮像することを特徴とするフロー式粒子画像解析
    装置。
  7. 【請求項７】 粒子が懸濁した試料液を清浄液で包囲し
    て流し、上記試料液に光線を照射して、試料液中の粒子
    を撮像手段で撮像し、撮像した画像を画像解析して粒子
    の分類を行うフロー式粒子画像解析装置において、 上記試料液に照射する光線を発生する光線発生手段と、 上記試料液を清浄液で包囲して、流すフローセルであ
    り、上記試料液の光線通過方向寸法を変化可能なフロー
    セルと、 上記フローセルに流入させる試料液と清浄液との流量比
    を調整し、試料液の上記光線通過方向寸法を調整する複
    数の測定モードを設定可能なフロー系制御手段と、 上記フローセル内の試料液の粒子の有無を検出する粒子
    検出手段と、 上記粒子検出手段からの検出信号に従い、上記光線発生
    手段を駆動する光線発生制御手段と、 上記撮像手段により撮像された画像を解析して、試料液
    中の粒子を解析する画像解析手段と、 を備え、上記撮像手段の撮像倍率は上記複数の測定モー
    ドに対して同一であることを特徴とするフロー式粒子画
    像解析装置。
  8. 【請求項８】 請求項７記載のフロー式粒子画像解析装
    置において、上記フローセルは光線通過方向と試料液通
    過方向との両方向にほぼ直交する方向の上記試料液の寸
    法がほぼ一定であることを特徴とするフロー式粒子画像
    解析装置。
  9. 【請求項９】 請求項７記載のフロー式粒子画像解析装
    置において、上記撮像手段の撮像倍率を１０〜１００倍
    として撮像することを特徴とするフロー式粒子画像解析
    装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７記載のフロー式粒子画像解析
    装置において、上記粒子検出手段は、上記複数の測定モ
    ードのそれぞれに対して、異なる粒子有無判断論理を有
    することを特徴とするフロー式粒子画像解析装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７記載のフロー式粒子画像解析
    装置において、上記画像解析手段は上記複数の測定モー
    ドに対して、粒子分類に関する同一の論理の画像処理お
    よび粒子分類処理を実行することを特徴とするフロー式
    粒子画像解析装置。
  12. 【請求項１２】 請求項７記載のフロー式粒子画像解析
    装置において、上記粒子は生物細胞であることを特徴と
    するフロー式粒子画像解析装置。
  13. 【請求項１３】 請求項７記載のフロー式粒子画像解析
    装置において、上記粒子は血液中に存在する血球成分で
    あることを特徴とするフロー式粒子画像解析装置。
  14. 【請求項１４】 請求項７記載のフロー式粒子画像解析
    装置において、上記粒子は尿中に存在する尿沈査成分で
    あることを特徴とするフロー式粒子画像解析装置。
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