JPH07181123A

JPH07181123A - 粒子画像解析装置

Info

Publication number: JPH07181123A
Application number: JP5323955A
Authority: JP
Inventors: Hatsue Katahira; 初恵片平; Kazutaka Sano; 一敬佐野; Hidenori Asai; 英規浅井; Hakuo Owada; 伯男大和田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-21
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: EP0660103A3; US6229912B1; EP0660103A2; JP3165309B2

Abstract

(57)【要約】【目的】細分類要不要の判定基準を病院等の個々の施
設毎に対応して設定可能であり、分類精度が高く、高効
率な粒子画像解析装置を実現する。【構成】粗分類部２９１は粒子の粗分類を実行し、細
分類要不要判定部３０１に供給する。要不要判定部３０
１は判定基準値記憶部３００に記憶された判定基準値と
粗分類結果とを比較し、正常か異常かの判定を行い細分
類の要不要を判定する。記憶部３００に記憶された判定
基準値はキーボード３３から入出力制御部３０２を介し
設定され検査対象により変更可能である。判定部３０１
が細分類要と判定すると画像処理制御回路２６へ細分類
処理を指示する。制御回路２６の制御指令により細分類
用特徴パラメータが細分類部２９０に供給され細分類が
行われ、判定部３０１へ供給される。判定部３０１はキ
ーボード３３からの指令に応じ、粒子画像を内部画像メ
モリ３１へ記憶させ分類結果を表示させる。

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、粒子を分析する粒子
画像解析装置に係り、特に、血液中や尿中の細胞や粒子
の分析に適した粒子画像解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、血液又は尿中の細胞や粒子を分
析するには、従来、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てきた。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。

【０００３】これらの観察、検査の作業を自動化する装
置がある。この自動化装置においては、血液などの試料
をスライドガラス上に塗抹した後に、顕微鏡にセットす
る。そして、顕微鏡ステージのスライドガラスを自動的
に走査し、粒子の存在する位置で顕微鏡ステージを止め
る。続いて、粒子の静止画像を撮影し、画像処理技術に
よる特徴抽出及びパターン認識手法を用い、試料中にあ
る粒子の分類などが行なわれる。

【０００４】上記スライドガラスを用いる自動化装置と
しては、例えば、特開昭５０−６８３３０号公報に記載
されたスライド標本自動再検査装置がある。この自動再
検査装置においては、スライドガラス上の種々の血球等
を自動的に分析し、分析不能であった試料を再検査位置
に移動させ、検査者等の目視により再検査される。

【０００５】しかし、上記自動化装置では、試料のスラ
イドガラス上への塗抹に時間がかかってしまっていた。
また、顕微鏡ステージを機械的に移動させながら粒子を
検出し、顕微鏡の視野において粒子を適当な画像取込み
領域へ移動させる作業が必要であった。このため、上記
自動化装置においては、試料の分析に、長時間を要した
り、機械的構成が複雑になるという問題点があった。

【０００６】これに対し、上記のような塗抹標本を作成
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
トメータによる粒子分析方法がある（例えば、特開昭５
８−７６７４０号公報に記載された希薄液体試料の粒子
分析方法）。このフローサイトメータによる粒子分析方
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。

【０００７】また、液体試料を特別な形式の流路を介し
て幅広の撮影領域中に流し、フラッシュランプにより静
止画像を撮影し、撮影した画像を用いて粒子を分析する
分析装置もある。この分析装置においては、パルス光源
であるフラッシュランプがＣＣＤカメラの動作に同期し
て周期的に発光し、サンプル粒子が顕微鏡により拡大さ
れ、この拡大画像がＣＣＤカメラに投影される。このパ
ルス光源の発光時間は短く、粒子を含む液体試料が連続
的に流れていても静止画像を撮影することが出来る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的な臨
床検査においては、液体試料の分析は、大きく、次の２
段階に分けられる。第１段階は、スクリーニングであ
り、一般の人からの多数の検体から異常と疑われる検体
を判別することを目的とする。第２段階は、疾患の限定
であり、これは、異常と疑われる検体をより詳細な分類
及び個々の成分の特徴等により疾患を限定することを目
的とする。

【０００９】第１段階のスクリ−ニングを目的として粗
分類のみ行なう粒子画像解析装置においては、多くの検
体数を処理可能である。しかし、異常と疑われる検体に
対しては、再検査する必要がある。このため、再検査す
べき検体に対しては、スライドガラス上に標本を作成
し、顕微鏡にて観察しなければならない。再検査が必要
な場合は、検体量が２回分必要となるばかりでなく、疾
患の限定までに時間を要すことになる。早急に疾患を限
定し、治療を開始しなければならない人に対して、２回
検査することは、好ましいことではない。

【００１０】また、第２段階の疾患の限定を目的として
細分類を行なう粒子画像解析装置においては、全ての検
体に対して、多数の特徴パラメ−タの抽出及び識別処理
を行なわなければならず、短時間では多くの検体数を処
理する事はできない。

【００１１】そこで、多数の検体に対して、特徴パラメ
ータを抽出して、記憶させておく。そして、上記第１段
階に対応する粗分類を実行し、細分類すべき検体か否か
を判定する。そして、細分類すべき検体に対しては、記
憶された特徴パラメータを用いて、自動的に細分類させ
ることが考えられる。このようにすれば、分類精度が高
く、高効率な分析が可能となる。

【００１２】ところが、粗分類の結果から細分類すべき
か否かの判定基準は、一定ではなく、検体の種類によっ
て異なっている。つまり、例えば、病院において、入院
患者に対する判定基準と、外来患者に対する判定基準と
は異なる場合がある。また、男性と女性とでも、判定基
準が異なる場合がある。さらに、専門病院等において
は、投与する薬剤の影響があるため、個々の病院で判定
基準が異なってくる。本発明の目的は、細分類要不要の
判定基準を、病院等の個々の施設毎に対応して設定可能
であり、分類精度が高く、高効率な粒子画像解析装置を
実現することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のように構成される。粒子を含む液体試
料が通過されるフローセルと、このフローセル中の粒子
を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された
粒子の画像を解析する画像解析部とを有する粒子画像解
析装置において、液体試料が異常か正常かを判定する基
準値を入力するための判定基準値入力手段と、入力手段
から供給された判定基準値を記憶し、記憶した判定基準
値を入力手段により変更可能な判定基準値記憶手段と、
記憶手段に記憶された判定基準値に基づいて、粒子画像
を判定し、液体試料が異常か正常かを分類する粗分類部
と、粗分類部により、異常と判定された液体試料の粒子
画像を分類し、異常の種類を限定する細分類部とを備え
る。

【００１４】好ましくは、上記粒子画像解析装置におい
て、判定基準値入力手段からの入力に基づいて、粒子の
種類毎に、設定された判定基準値を表示可能な表示部
を、さらに備える。また、好ましくは、上記粒子画像解
析装置において、液体試料は尿又は血液である。また、
好ましくは、上記粒子画像解析装置において、解析動作
を実行した動作時刻を所定の日数だけ記憶し、記憶した
動作時刻から、解析動作を実行しない空き時間を算出す
る空き時間算出部を、さらに備える。また、好ましく
は、上記粒子画像解析装置において、空き時間算出部
は、撮像された粒子画像を、算出した空き時間に、外部
記憶手段に転送させる。

【００１５】

【作用】判定基準値入力手段を用いて、例えば、各病院
毎に要求される判定基準値が操作者により入力される。
そして、入力された判定基準値が、判定基準値記憶手段
に記憶される。この記憶手段に記憶された判定基準値
は、液体試料の種類に応じて、判定基準値入力手段によ
り、再設定可能となっている。粗分類部は、記憶された
判定基準値に基づいて、撮像された粒子画像により、液
体試料が異常か正常かを判定する。粗分類部により、異
常と判定された液体試料は、細分類部により、粒子画像
が細分類され、異常の種類が限定される。これにより、
細分類要不要の判定基準を、病院等の個々の施設毎に対
応して設定可能であり、分類精度が高く、高効率な粒子
画像解析装置が実現される。

【００１６】また、空き時間算出部により、粒子画像解
析装置の空き時間が算出され、撮像された粒子画像が、
算出された空き時間に、外部記憶手段に転送される。こ
れにより、分類精度が高く、高効率であるばかりでな
く、分析動作に影響を与えることなく、被検体の情報を
転送可能な粒子画像解析装置が実現される。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるフロー式粒
子画像解析装置の概略構成図である。図１において、顕
微鏡光源であるフラッシュランプ１から発光された光
は、顕微鏡光軸９上を進み、フィールドレンズ２及び視
野絞り１１を通過して、光束１０となり、開口絞り１２
及びコンデンサレンズ３を通過して、フローセル４内の
サンプル流れ１３上に集光される。

【００１８】サンプル流れ１３の粒子画像は、顕微鏡対
物レンズ５により、結像位置６に結像される。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、ここで光電変換される。ＴＶカメラと
しては残像の少ないＣＣＤタイプのものが一般的であ
る。フラッシュランプ１の発光タイミングは、粒子検出
系の検出信号に従って制御される。つまり、フラッシュ
ランプ点灯制御回路２３から点灯信号がランプ駆動回路
２７に供給されると、この駆動回路２７により、フラッ
シュランプ１が点灯される。点灯制御回路２３は、半導
体レーザ発生器１５からの光に基づいて、点灯信号を発
生する。

【００１９】半導体レーザ発生器１５は、常時点灯して
おり、この半導体レーザ発生器１５から発生された光
は、コリメータレンズ１７で平行光束となり、シリンド
リカルレンズ１８で１方向のみ集束される。次に、シリ
ンドリカルレンズ１８からの光は、反射鏡１９及び微少
反射鏡１４を介して、フローセル４内のサンプル流れ１
３に照射される。測定対象である懸濁した液中の粒子
が、レーザ光束に照射されると、このレーザ光は光散乱
される。この散乱光は、粒子像撮像に用いる顕微鏡対物
レンズ５で集められ、ビームスプリッタ２０で反射され
る。そして、ビームスプリッタ２０からの光は、絞り２
１に供給され、サンプル流れ上の観測領域が制限され、
光検出器２２に供給される。この光検出器２２に供給さ
れた光は、電気信号に変換され、粒子検出信号となる。
この粒子検出信号がフラッシュランプ点灯制御回路２３
に供給される。

【００２０】半導体レーザ１５は、上述したように、常
時点灯しており、サンプル中の粒子が検出領域を通過す
るか否かが、常に観測される。粒子が、検出領域を通過
し、散乱光による粒子検出信号が、所定の信号以上の場
合、フラッシュランプ点灯制御回路２３は、画像処理対
象粒子として判断し、粒子がＴＶカメラ８の取り込み画
像領域の所定の位置に達したとき、フラッシュランプ１
が点灯するようにランプ駆動回路２７を制御する。

【００２１】フラッシュランプ１は、その発光時間内に
サンプル流れ中の粒子の移動量が無視できるほど発光時
間が短く設定されているため、フラッシュランプ１が発
光すると、ＴＶカメラ８のビデオ出力信号は、サンプル
流れ中の粒子を静止画像として撮像できる。画像メモリ
２５への書き込みやそれ以降の画像処理の制御は、画像
処理制御回路２６が行う。

【００２２】つまり、ＴＶカメラ８のビデオ出力信号
は、Ａ／Ｄ変換器２４を介して画像メモリ２５に供給さ
れる。そして、画像メモリ２５に記憶された画像から、
粒子の形状、色彩、大きさ等の一次パラメータを特徴抽
出回路２８により抽出される。画像処理制御回路２６
は、これら１次パラメータ及びこれらの組み合わせ演算
で生じる２次パラメータを識別回路２９に入力する。

【００２３】次に、識別回路２９の粗分類部２９１は、
抽出された１次パラメータ及び２次パラメータから粒子
の粗分類を実行する。そして、粗分類部２９１により、
実行された粗分類結果は、中央制御部３０の細分類要不
要判定部３０１に供給される。細分類要不要判定部３０
１は、判定基準値記憶部３００に記憶された判定基準値
と、粗分類結果とを比較し、分析条件より正常検体及び
異常検体の判定を行い、細分類の要、不要を判定する。
判定基準値記憶部３００に記憶された判定基準値は、キ
ーボード３３から、入出力制御部３０２を介して設定さ
れるものであり、検査対象の変更等により、記憶すべき
判定基準値を変更可能となっている。

【００２４】細分類要不要判定部３０１が、細分類が必
要であると判定した場合、入出力制御部３０２を介し
て、画像処理制御回路２６へ細分類処理の指示を行う。
画像処理制御回路２６からの制御指令信号により、特徴
抽出回路２８から細分類用特徴パラメータが識別回路２
９の細分類部２９０に供給される。

【００２５】次に、細分類部２９０において細分類（例
えば、ニューラルネットワーク識別論理により、細分類
され、疾患が限定される）が行われ、細分類結果が最終
結果として、中央制御部３０の判定部３０１へ供給され
る。判定部３０１は、キーボード３３からの指令等に応
じて、粒子画像を内部画像メモリ３１へ記憶させ、分類
結果をディスプレー３２又はプリンタ３４に表示させ
る。

【００２６】図２は、図１に示した実施例の動作フロー
チャートである。図２のステップ５０において、キーボ
ード３３から、細分類要不要を判定するための判定基準
値が、入出力制御部３０２を介して、判定基準値記憶部
３００に入力される。そして、ステップ５１において、
判定基準値の入力が終了したか否が判定される。

【００２７】図３は、上記判定基準値入力ステップ５０
及び５１の詳細フローチャートである。この図３のステ
ップ９０において、ディスプレー３２に異常検体判定基
準値設定画面が表示される。次に、ステップ９１におい
て、キーボード３３が操作され、基準値を入力する項目
の入力エリアへカーソルを移動させる。そして、ステッ
プ９２において、キーボード３３が操作され、基準値が
入力される。次に、ステップ９３において、全項目の基
準値が入力されたか否かが判断され、入力されていなけ
れば、ステップ９１に戻る。ステップ９３において、全
項目が入力されていれば、ステップ５２に進む。

【００２８】図４は、上記判定基準値入力ステップ５０
及び５１におけるディスプレー３２の表示画面例であ
る。図４において、白血球が一視野中に２個以上あれ
ば、その検体は異常であり、細分類要と判定される。以
下、同様に、赤血球が３個以上、偏平上皮細胞が１個以
上、移行上皮細胞が１個以上、その他上皮細胞が１個以
上、ガラス円柱が１０個以上、その他円柱が１個以上、
細菌が１個以上、それぞれあれば、以上検体であり、細
分類要と判定される。

【００２９】そして、上記判定基準値記憶部３００に記
憶された判定基準値は、被検体に応じて、変更可能であ
る。

【００３０】さて、図２のステップ５１からステップ５
２に処理が進むと、粒子の検出が行われる。そして、粒
子が検出されると、ステップ５３において、粒子画像が
画像メモリ２５に取り込まれる。次に、ステップ５４に
おいて、特徴抽出回路２８により粒子画像の特徴パラメ
ータが抽出される。そして、ステップ５５において、粗
分類部２９１により、粗分類が実行される。続いて、ス
テップ５６において、粗分類が終了したか否かが判定さ
れ、終了していなければ、ステップ５２に戻る。」ステ
ップ５６において、粗分類が終了していれば、ステップ
５７に進み、判定基準値記憶部３００に記憶された判定
基準値が読み込まれる。

【００３１】次に、ステップ５８において、粗分類の結
果から被検体が異常検体か否かが判定され、異常検体で
なければ、ステップ６２に進み、分類結果がディスプレ
ー３２又はプリンタ３４に表示される。ステップ５８に
おいて、被検体が異常検体であれば、ステップ５９に進
み、細分類用特徴パラメータが抽出される。そして、ス
テップ６０において、細分類が実行される。次に、ステ
ップ６１において、細分類が終了したか否かが判定さ
れ、終了していなければ、ステップ５９に戻る。ステッ
プ６１において、細分類が終了していれば、ステップ６
２に進み、分類結果が表示される。

【００３２】さて、臨床検査においては、異常と認めら
れた検体に対しては、細分類するばかりでは無く、個々
の粒子の形状等も重要な情報となることがある。また、
異常検体の中には、経時変化の観察が必要なものがあ
る。さらに、被検体が貴重なものであれば、その画像デ
ータや分析データを長期保存する必要がある。粒子画像
解析装置において、分析したデータを長期に保存するこ
とは、記憶容量の増大化を招き、好ましいことではな
い。したがって、保存を必要とするデータに対しては、
粒子画像解析装置から外部の記憶手段にデータを転送す
ることが、必要である。しかしながら、外部の記憶手段
にデータを転送する場合には、粒子画像解析装置の分析
動作を中断する必要がある。このため、粒子画像解析装
置が分析動作を実行していない空き時間に、データ転送
動作を実行させればよい。しかし、この空き時間は、粒
子画像解析装置が使用される施設毎に異なってくる。

【００３３】そこで、本発明の一実施例の粒子画像解析
装置においては、上記空き時間を自動的に検出し、検出
した空き時間に画像データを外部記憶手段に転送する構
成となっている。

【００３４】図５は、分析開始終了時刻の記憶処理フロ
ーチャートであり、図６は空き時間の検出の説明図であ
る。ただし、空き時間の検出は、図１に示した例の空き
時間算出部３０３において、実行される。図５のステッ
プ７０において、空き時間算出部３０３は、入出力制御
部３０２の制御状態から分析が開始されたか否かを判断
する。そして、分析が開始されると、ステップ７１にお
いて、タイマ３６からの時刻信号を取り込み、分析開始
時刻を記憶する。次に、ステップ７２において、分析終
了したか否かを判断する。分析が終了すると、ステップ
７３において、空き時間算出部３０３は、タイマ３６か
らの時刻信号を取り込み、分析終了時刻を記憶する。そ
して、ステップ７０に戻る。このようにして、所定の日
数であるｎ日分の、分析の開始時刻及び終了時刻が検出
され記憶される。そして、粒子画像解析装置の分析動作
時間を、各時刻毎に平均し、所定の基準値よりも小さ
く、画像デ−タ書込み所要時間より長い時間帯を装置の
空き時間と設定する。この設定された空き時間が、デー
タ転送動作の対象時間帯となる。

【００３５】つまり、例えば、図６において、１日目
は、６時から１０時、１０時半から１１時半、１２時か
ら１時、１時半から４時半に粒子画像解析装置を使用し
たとする。そして、以降２日目、３日目、・・・ｎ日目
と使用時間を記憶していく。そして、１日目からｎ日目
までの使用時間の平均が算出され、所定の空き時間基準
より、小であり、画像デ−タ書込み所要時間より長い時
間帯である、０時からｔ₁時迄とｔ₂時から１２時迄とが
空き時間帯と認定される。この空き時間帯に、空き時間
算出部３０３は、入出力制御部３０２に指令信号を供給
し、画像データが、外部画像メモリ３５に転送される。

【００３６】以上のように、本発明の一実施例によれ
ば、被検体を粗分類し細分類するか否かの判定基準値
を、各検体または各施設毎に対応して設定可能であり、
分類精度が高く、高効率な粒子画像解析装置を実現する
ことができる。また、本発明の一実施例によれば、分析
動作の空き時間を自動的に検出し、検出した空き時間
に、分析された被検体のデータを外部記憶手段に転送す
ることができるので、分析動作に影響を与えることな
く、被検体の情報を転送可能な粒子画像解析装置を実現
することができる。

【００３７】

【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。粒子画像解析装
置において、液体試料の異常、正常の判定基準値を入力
するための判定基準値入力手段と、判定基準値を記憶す
る判定基準値記憶手段と、判定基準値に基づき、粒子画
像を判定し、液体試料が異常か正常かを分類する粗分類
部と、異常と判定された液体試料の異常の種類を限定す
る細分類部とを備える。したがって、細分類要不要の判
定基準を、病院等の個々の施設毎に対応して設定可能で
あり、分類精度が高く、高効率な粒子画像解析装置を実
現することができる。

【００３８】また、上記粒子画像解析装置において、解
析動作を実行した動作時刻を所定の日数だけ記憶し、解
析動作を実行しない空き時間を算出する空き時間算出部
を、さらに備え、撮像された粒子画像を、算出した空き
時間に、外部記憶手段に転送させるように構成すれば、
分類精度が高く、高効率であるばかりでなく、分析動作
に影響を与えることなく、被検体の情報を転送可能な粒
子画像解析装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図２】図１の例の動作フローチャートである。

【図３】異常検体判定基準値の設定フローチャートであ
る。

【図４】異常検体判定基準値の設定画面の一例を示す図
である。

【図５】分析動作を実行する時間を記憶するための動作
フローチャートである。

【図６】空き時間の検出の説明図である。

【符号の説明】

１フラッシュランプ２フィールドレンズ３コンデンサレンズ４フローセル５対物レンズ６結像位置７投影レンズ８ＴＶカメラ１１視野絞り１２開口絞り１３サンプル流れ１４微少反射鏡１５半導体レーザ発生器１７コリメータレンズ１８シリンドリカルレンズ１９反射鏡２０ビームスプリッタ２１絞り２２光検出器２３点灯制御回路２４ＡＤ変換器２５画像メモリ２６画像処理部２７ランプ駆動回路２８特徴抽出回路２９識別回路３０中央制御部３１内部画像記憶装置３２ディスプレー３３キーボード３４プリンタ３５外部画像メモリ３６タイマー２９０細分類部２９１粗分類部３００判定基準値記憶部３０１判定部３０２入出力制御部３０３空き時間算出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大和田伯男茨城県勝田市市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子を含む液体試料が通過されるフロー
セルと、このフローセル中の粒子を撮像する撮像手段
と、この撮像手段により撮像された粒子の画像を解析す
る画像解析部とを有する粒子画像解析装置において、液体試料が異常か正常かを判定する基準値を入力するた
めの判定基準値入力手段と、上記入力手段から供給された判定基準値を記憶し、記憶
した判定基準値を上記入力手段により変更可能な判定基
準値記憶手段と、上記記憶手段に記憶された判定基準値に基づいて、粒子
画像を判定し、液体試料が異常か正常かを分類する粗分
類部と、上記粗分類部により、異常と判定された液体試料の粒子
画像を分類し、異常の種類を限定する細分類部と、を備えることを特徴とする粒子画像解析装置。
【請求項２】請求項１記載の粒子画像解析装置におい
て、上記判定基準値入力手段からの入力に基づいて、上
記粒子の種類毎に、設定された判定基準値を表示可能な
表示部を、さらに備えることを特徴とする粒子画像解析
装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の粒子画像解析装置
において、上記液体試料は、尿であることを特徴とする
粒子画像解析装置。
【請求項４】請求項１又は２記載の粒子画像解析装置
において、上記液体試料は、血液であることを特徴とす
る粒子画像解析装置。
【請求項５】請求項１記載の粒子画像解析装置におい
て、上記解析動作を実行した動作時刻を所定の日数だけ
記憶し、記憶した動作時刻から、解析動作を実行しない
空き時間を算出する空き時間算出部を、さらに備えるこ
とを特徴とする粒子画像解析装置。
【請求項６】請求項５記載の粒子画像解析装置におい
て、上記空き時間算出部は、撮像された粒子画像を、上
記算出した空き時間に、外部記憶手段に転送させること
を特徴とする粒子画像解析装置。