JPH0749301A - 粒子分析装置 - Google Patents
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- JPH0749301A JPH0749301A JP5192532A JP19253293A JPH0749301A JP H0749301 A JPH0749301 A JP H0749301A JP 5192532 A JP5192532 A JP 5192532A JP 19253293 A JP19253293 A JP 19253293A JP H0749301 A JPH0749301 A JP H0749301A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラインセンサを複数使用することでスキャン
ニング像の分解能を向上させる。 【構成】 フローセルと、フローセル内を流動する被検
粒子に光を照射するランプと、被検粒子から得られた像
光を少なくとも２以上に分割するハーフミラーと、分割
された各像光を受光して被検粒子の部分像を結像させ、
その部分像に対応する信号を一定周期の走査ごとにそれ
ぞれ出力する複数の一次元イメージセンサと、各一次元
イメージセンサから、被検粒子の移動に応じて一定周期
の走査ごとに出力された複数の信号をそれぞれ得、それ
らの信号を組み合わせることにより被検粒子の分析を行
う信号処理装置から構成し、移動する被検粒子の異なる
箇所の部分像を各一次元イメージセンサにそれぞれ露光
させる。
ニング像の分解能を向上させる。 【構成】 フローセルと、フローセル内を流動する被検
粒子に光を照射するランプと、被検粒子から得られた像
光を少なくとも２以上に分割するハーフミラーと、分割
された各像光を受光して被検粒子の部分像を結像させ、
その部分像に対応する信号を一定周期の走査ごとにそれ
ぞれ出力する複数の一次元イメージセンサと、各一次元
イメージセンサから、被検粒子の移動に応じて一定周期
の走査ごとに出力された複数の信号をそれぞれ得、それ
らの信号を組み合わせることにより被検粒子の分析を行
う信号処理装置から構成し、移動する被検粒子の異なる
箇所の部分像を各一次元イメージセンサにそれぞれ露光
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、液体中に浮遊する粒
子を分析する粒子分析装置に関し、さらに詳しくは、例
えば、血液や尿などを希釈した試料液をフローセルと呼
ばれる光透過性の管内に流し、血液中に含まれる血球や
尿中に含まれる細胞のような粒子の透過光像をラインセ
ンサ（一次元イメージセンサ）でスキャニングし、その
検出信号を処理して個々の粒子の形態情報や透過光量な
どを分析する粒子分析装置に関する。
子を分析する粒子分析装置に関し、さらに詳しくは、例
えば、血液や尿などを希釈した試料液をフローセルと呼
ばれる光透過性の管内に流し、血液中に含まれる血球や
尿中に含まれる細胞のような粒子の透過光像をラインセ
ンサ（一次元イメージセンサ）でスキャニングし、その
検出信号を処理して個々の粒子の形態情報や透過光量な
どを分析する粒子分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】血球や細胞のような粒子を含む浮遊液を
フローセルと呼ばれる細いガラス管内に導いて偏平な試
料流を形成し、流れる粒子の透過光像をラインセンサで
スキャンすることによって、個々の粒子の面積や円形度
といった形態情報あるいは透過光量等を計測する粒子分
析装置が知られている。
フローセルと呼ばれる細いガラス管内に導いて偏平な試
料流を形成し、流れる粒子の透過光像をラインセンサで
スキャンすることによって、個々の粒子の面積や円形度
といった形態情報あるいは透過光量等を計測する粒子分
析装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような粒子分析装
置による計測精度は、ラインセンサに対する結像倍率、
ラインセンサの画素ピッチとスキャンサイクル、さらに
粒子の移動速度等によって決定される。
置による計測精度は、ラインセンサに対する結像倍率、
ラインセンサの画素ピッチとスキャンサイクル、さらに
粒子の移動速度等によって決定される。
【０００４】まず、粒子の流れる方向に対して垂直な方
向（これをＸ方向とする）の像分解能は、ラインセンサ
の画素ピッチと結像倍率でほぼ決定される。一般に、結
像倍率を大きくすると、Ｘ方向の像分解能は向上する
が、焦点深度が浅くなる、あるいはラインセンサの視野
幅が狭くなるため単位時間当りの分析量が減少する、な
どの問題が発生する。このため、Ｘ方向の分解能を上げ
るために結像倍率を大きくするには限度がある。
向（これをＸ方向とする）の像分解能は、ラインセンサ
の画素ピッチと結像倍率でほぼ決定される。一般に、結
像倍率を大きくすると、Ｘ方向の像分解能は向上する
が、焦点深度が浅くなる、あるいはラインセンサの視野
幅が狭くなるため単位時間当りの分析量が減少する、な
どの問題が発生する。このため、Ｘ方向の分解能を上げ
るために結像倍率を大きくするには限度がある。
【０００５】一方、粒子の流れる方向（これをＹ方向と
する）の像分解能は、ラインセンサによる１回のスキャ
ンの間に粒子が移動する距離、およびラインセンサの画
素の幅でほぼ決定される。すなわち、粒子の移動速度が
遅いほど流れ方向の像分解能は良くなる。ただし、試料
流の速度が遅いほど単位時間当たりの分析量は減少する
ので、粒子濃度が薄い試料では、再現性の良い測定結果
が得られない。
する）の像分解能は、ラインセンサによる１回のスキャ
ンの間に粒子が移動する距離、およびラインセンサの画
素の幅でほぼ決定される。すなわち、粒子の移動速度が
遅いほど流れ方向の像分解能は良くなる。ただし、試料
流の速度が遅いほど単位時間当たりの分析量は減少する
ので、粒子濃度が薄い試料では、再現性の良い測定結果
が得られない。
【０００６】このような点を踏まえた上で、単位時間当
たりの分析量を確保するとともに、粒子計測精度も確保
するための一つの方法として、ラインセンサの画素クロ
ックの周波数を上げ、スキャンサイクルを短くすること
が考えられる。
たりの分析量を確保するとともに、粒子計測精度も確保
するための一つの方法として、ラインセンサの画素クロ
ックの周波数を上げ、スキャンサイクルを短くすること
が考えられる。
【０００７】しかしながら、画素クロックの周波数を上
げた分だけ、ラインセンサの検出信号をＡ／Ｄ変換する
時のサンプリング周波数を上げ、さらにＡ／Ｄ変換され
たデータを高速で処理しなければならない。このため、
画素クロックの周波数を上げようにも、現状では２０Ｍ
Ｈｚ程度が限度である。
げた分だけ、ラインセンサの検出信号をＡ／Ｄ変換する
時のサンプリング周波数を上げ、さらにＡ／Ｄ変換され
たデータを高速で処理しなければならない。このため、
画素クロックの周波数を上げようにも、現状では２０Ｍ
Ｈｚ程度が限度である。
【０００８】この発明は、このような事情を考慮してな
されもので、ラインセンサを複数使用することにより、
ラインセンサによるスキャンニングの像分解能を向上さ
せて、粒子計測精度を向上させたり、あるいは粒子の移
動速度を倍にしても、すなわち単位時間当たりにライン
センサの検出エリアを横切る試料の量を倍にしても、従
来と同様の計測精度が得られるようにした粒子分析装置
を提供するものである。
されもので、ラインセンサを複数使用することにより、
ラインセンサによるスキャンニングの像分解能を向上さ
せて、粒子計測精度を向上させたり、あるいは粒子の移
動速度を倍にしても、すなわち単位時間当たりにライン
センサの検出エリアを横切る試料の量を倍にしても、従
来と同様の計測精度が得られるようにした粒子分析装置
を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、試料液中に
存在する被検粒子を分離状態で流動させる光透過性の管
を有するフロー手段と、光透過性の管内を流動する被検
粒子に光を照射する光照射手段と、光の照射された被検
粒子から得られた像光を少なくとも２以上に分割するビ
ームスプリット手段と、ビームスプリット手段によって
分割された各像光を受光して被検粒子の部分像を結像さ
せ、その部分像に対応する信号を一定周期の走査ごとに
それぞれ出力する複数の一次元イメージ検出手段と、各
一次元イメージ検出手段から、被検粒子の移動に応じて
一定周期の走査ごとに出力された複数の信号をそれぞれ
得、それらの信号を組み合わせることにより被検粒子の
分析を行う信号処理手段を備え、各一次元イメージ検出
手段は、移動する被検粒子の異なる箇所の部分像をそれ
ぞれ露光することを特徴とする粒子分析装置である。
存在する被検粒子を分離状態で流動させる光透過性の管
を有するフロー手段と、光透過性の管内を流動する被検
粒子に光を照射する光照射手段と、光の照射された被検
粒子から得られた像光を少なくとも２以上に分割するビ
ームスプリット手段と、ビームスプリット手段によって
分割された各像光を受光して被検粒子の部分像を結像さ
せ、その部分像に対応する信号を一定周期の走査ごとに
それぞれ出力する複数の一次元イメージ検出手段と、各
一次元イメージ検出手段から、被検粒子の移動に応じて
一定周期の走査ごとに出力された複数の信号をそれぞれ
得、それらの信号を組み合わせることにより被検粒子の
分析を行う信号処理手段を備え、各一次元イメージ検出
手段は、移動する被検粒子の異なる箇所の部分像をそれ
ぞれ露光することを特徴とする粒子分析装置である。
【００１０】この発明におけるフロー手段としては、光
透過性の管を有し、その管内に被検粒子を含む試料液を
導入して被検粒子を分離状態で流動させることが可能な
各種の装置を用いることができる。
透過性の管を有し、その管内に被検粒子を含む試料液を
導入して被検粒子を分離状態で流動させることが可能な
各種の装置を用いることができる。
【００１１】この管内を流動する試料液としては、どの
ような被検粒子を含む試料液であってもよいが、主とし
て、血液、尿、海水、湖水、飲料水や粉体などを任意に
希釈した試料液が適用される。
ような被検粒子を含む試料液であってもよいが、主とし
て、血液、尿、海水、湖水、飲料水や粉体などを任意に
希釈した試料液が適用される。
【００１２】光透過性の管としては、フローセルと呼ば
れる光透過性の偏平な管が適用されるが、試料液に含ま
れる被検粒子を鮮明に撮像するためには、被検粒子を分
離状態で、さらに偏平な粒子は撮像方向に対して正面を
向くように配向させて流動させることのできる、約５０
μｍ〜３００μｍ程度の幅とその１／１０程度の厚みの
偏平流を形成することが可能なフローセルを用いること
ができる。例えば、特開平３−１０５２３５号公報など
を参考にすることができる。
れる光透過性の偏平な管が適用されるが、試料液に含ま
れる被検粒子を鮮明に撮像するためには、被検粒子を分
離状態で、さらに偏平な粒子は撮像方向に対して正面を
向くように配向させて流動させることのできる、約５０
μｍ〜３００μｍ程度の幅とその１／１０程度の厚みの
偏平流を形成することが可能なフローセルを用いること
ができる。例えば、特開平３−１０５２３５号公報など
を参考にすることができる。
【００１３】この管の光透過性としては、管内を流動す
る被検粒子の光透過量を計測することができる程度の光
透過度であればよく、管の材質は、ガラスやプラスチッ
ク、および、それらと同程度の光透過度を有する合成樹
脂性のものを用いることができる。
る被検粒子の光透過量を計測することができる程度の光
透過度であればよく、管の材質は、ガラスやプラスチッ
ク、および、それらと同程度の光透過度を有する合成樹
脂性のものを用いることができる。
【００１４】光照射手段としては、対象物に向けて可視
光線を常時照射することが可能な光源を用いることがで
きる。これには、例えば通常のランプが適用される。ビ
ームスプリット手段としては、被検粒子から得られた像
光を少なくとも２以上に分割、すなわち少なくとも２つ
以上の経路に分割することのできる各種の光学的手段、
例えばハーフミラーを用いることができる。
光線を常時照射することが可能な光源を用いることがで
きる。これには、例えば通常のランプが適用される。ビ
ームスプリット手段としては、被検粒子から得られた像
光を少なくとも２以上に分割、すなわち少なくとも２つ
以上の経路に分割することのできる各種の光学的手段、
例えばハーフミラーを用いることができる。
【００１５】一次元イメージ検出手段としては、ビーム
スプリット手段によって分割された各像光を受光して被
検粒子の部分像を結像させ、その部分像に対応する信号
を一定周期の走査ごとにそれぞれ出力することが可能な
ものであればよく、例えばＣＣＤのような画素を一次元
状に配列した一次元ＣＣＤイメージセンサを用いること
ができる。この一次元イメージセンサは、移動する被検
粒子の異なる箇所の部分像をそれぞれ結像させる（露光
させる）ことができるように複数個配置される。具体的
には、後述のごとく配置位置または露光期間をずらす。
スプリット手段によって分割された各像光を受光して被
検粒子の部分像を結像させ、その部分像に対応する信号
を一定周期の走査ごとにそれぞれ出力することが可能な
ものであればよく、例えばＣＣＤのような画素を一次元
状に配列した一次元ＣＣＤイメージセンサを用いること
ができる。この一次元イメージセンサは、移動する被検
粒子の異なる箇所の部分像をそれぞれ結像させる（露光
させる）ことができるように複数個配置される。具体的
には、後述のごとく配置位置または露光期間をずらす。
【００１６】信号処理手段としては、一次元イメージ検
出手段から、被検粒子の移動に応じて一定周期の走査ご
とに出力された複数の信号をそれぞれ得、それらの信号
をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号を組み
合わせることにより被検粒子の分析を行うことが可能な
各種の信号処理装置を用いることができる。この信号処
理装置としては、通常、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／
Ｏポートからなるマイクロコンピュータや、特定の手順
をハードウェアに組み込んだものが適用される。
出手段から、被検粒子の移動に応じて一定周期の走査ご
とに出力された複数の信号をそれぞれ得、それらの信号
をディジタル信号に変換し、そのディジタル信号を組み
合わせることにより被検粒子の分析を行うことが可能な
各種の信号処理装置を用いることができる。この信号処
理装置としては、通常、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／
Ｏポートからなるマイクロコンピュータや、特定の手順
をハードウェアに組み込んだものが適用される。
【００１７】この発明においては、各一次元イメージセ
ンサは、被検粒子の同じ箇所の部分像を結像しないよう
に（露光しないように）、互いに縦および／または横方
向にそれぞれずれて配置されていることが好ましい。あ
るいは、各一次元イメージセンサは、その露光期間が互
いに重複しないように、ずれて露光されることが好まし
い。
ンサは、被検粒子の同じ箇所の部分像を結像しないよう
に（露光しないように）、互いに縦および／または横方
向にそれぞれずれて配置されていることが好ましい。あ
るいは、各一次元イメージセンサは、その露光期間が互
いに重複しないように、ずれて露光されることが好まし
い。
【００１８】また、この発明においては、複数の一次元
イメージ検出手段を、複数の画素が一次元状にそれぞれ
配列された２つの一次元イメージセンサから構成し、そ
れら２つの一次元イメージセンサを、被検粒子の同じ箇
所の部分像を結像するように、互いに縦および横方向に
位置を合わせて配置し、かつ、その露光期間が走査周期
のほぼ半分の期間ごとに入れ替わるように、互いにずら
して露光するようにしてもよい。
イメージ検出手段を、複数の画素が一次元状にそれぞれ
配列された２つの一次元イメージセンサから構成し、そ
れら２つの一次元イメージセンサを、被検粒子の同じ箇
所の部分像を結像するように、互いに縦および横方向に
位置を合わせて配置し、かつ、その露光期間が走査周期
のほぼ半分の期間ごとに入れ替わるように、互いにずら
して露光するようにしてもよい。
【００１９】あるいは、複数の一次元イメージ検出手段
を、複数の画素が一次元状にそれぞれ配列された２つの
一次元イメージセンサから構成し、それら２つの一次元
イメージセンサを、被検粒子の部分像を結像させる領域
を画素の並び方向にほぼ半画素分ずらして配置し、か
つ、その露光期間が走査周期のほぼ半分の期間ごとに入
れ替わるように、互いにずらして露光するようにしても
よい。
を、複数の画素が一次元状にそれぞれ配列された２つの
一次元イメージセンサから構成し、それら２つの一次元
イメージセンサを、被検粒子の部分像を結像させる領域
を画素の並び方向にほぼ半画素分ずらして配置し、か
つ、その露光期間が走査周期のほぼ半分の期間ごとに入
れ替わるように、互いにずらして露光するようにしても
よい。
【００２０】
【作用】この発明によれば、被検粒子の像光は、ビーム
スプリット手段によって少なくとも２以上に分割され
る。この分割された各像光は、複数の一次元イメージ検
出手段にそれぞれ受光され、これらの複数の一次元イメ
ージ検出手段によって、被検粒子の部分像がそれぞれ結
像され、その部分像に対応する信号が一定周期の走査ご
とに複数の一次元イメージ検出手段からそれぞれ出力さ
れる。
スプリット手段によって少なくとも２以上に分割され
る。この分割された各像光は、複数の一次元イメージ検
出手段にそれぞれ受光され、これらの複数の一次元イメ
ージ検出手段によって、被検粒子の部分像がそれぞれ結
像され、その部分像に対応する信号が一定周期の走査ご
とに複数の一次元イメージ検出手段からそれぞれ出力さ
れる。
【００２１】そして、信号処理手段により、各一次元イ
メージ検出手段から、被検粒子の移動に応じて一定周期
の走査ごとに出力された複数の信号がそれぞれ得られ、
それらの信号が組み合わされて被検粒子の分析が行われ
る。
メージ検出手段から、被検粒子の移動に応じて一定周期
の走査ごとに出力された複数の信号がそれぞれ得られ、
それらの信号が組み合わされて被検粒子の分析が行われ
る。
【００２２】この場合、各一次元イメージ検出手段に
は、移動する被検粒子の異なる箇所の部分像がそれぞれ
露光されるので、例えば像光を２つに分割した場合（２
つの一次元イメージ検出手段を備えた場合）であれば２
倍の像分解能が得られ、３つに分割した場合（３つの一
次元イメージ検出手段を備えた場合）であれば３倍の像
分解能が得られるというように、像光の分割数に応じた
像分解能が得られる。
は、移動する被検粒子の異なる箇所の部分像がそれぞれ
露光されるので、例えば像光を２つに分割した場合（２
つの一次元イメージ検出手段を備えた場合）であれば２
倍の像分解能が得られ、３つに分割した場合（３つの一
次元イメージ検出手段を備えた場合）であれば３倍の像
分解能が得られるというように、像光の分割数に応じた
像分解能が得られる。
【００２３】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、これによってこの発明が限定される
ものではない。
を詳述する。なお、これによってこの発明が限定される
ものではない。
【００２４】図１はこの発明による粒子分析装置の一実
施例の構成を示す説明図である。この粒子分析装置は、
血液や尿などを希釈した試料液をフローセルと呼ばれる
光透過性の管内に流し、血液中に含まれる血球や尿中に
含まれる細胞のような粒子（粒子分析時にはこの粒子を
被検粒子と称すこともある）の透過光像をラインセンサ
でスキャニングし、その検出信号を処理して個々の粒子
の形態情報や透過光量などを分析する装置である。
施例の構成を示す説明図である。この粒子分析装置は、
血液や尿などを希釈した試料液をフローセルと呼ばれる
光透過性の管内に流し、血液中に含まれる血球や尿中に
含まれる細胞のような粒子（粒子分析時にはこの粒子を
被検粒子と称すこともある）の透過光像をラインセンサ
でスキャニングし、その検出信号を処理して個々の粒子
の形態情報や透過光量などを分析する装置である。
【００２５】図中、１６はガラスやプラスチックなどの
光透過性の偏平な管からなるフローセルである。フロー
セル１６中には、血液や尿などを希釈した試料液が細い
ノズル（図示しない）によって導かれ、この細いノズル
から出た試料液は、周囲をシース（鞘）液と呼ばれる試
料液とは異なる液体によって包まれ、その流体力学的効
果によって光軸方向に薄い偏平な試料流１８として形成
される。
光透過性の偏平な管からなるフローセルである。フロー
セル１６中には、血液や尿などを希釈した試料液が細い
ノズル（図示しない）によって導かれ、この細いノズル
から出た試料液は、周囲をシース（鞘）液と呼ばれる試
料液とは異なる液体によって包まれ、その流体力学的効
果によって光軸方向に薄い偏平な試料流１８として形成
される。
【００２６】偏平な試料流１８の長手方向の幅径は５０
μｍ〜３００μｍで、短手方向、すなわち撮像方向の厚
みは５μｍ〜３０μｍである。試料流１８内に存在する
血球や細胞のような粒子は、フローセル１６内を分離状
態で流動している。
μｍ〜３００μｍで、短手方向、すなわち撮像方向の厚
みは５μｍ〜３０μｍである。試料流１８内に存在する
血球や細胞のような粒子は、フローセル１６内を分離状
態で流動している。
【００２７】１０は常時発光ランプ、１２は常時発光ラ
ンプ１０の光を平行光にするコリメータレンズ、１４は
平行光を集光するコンデンサレンズ、２０は対物レン
ズ、２２は粒子の透過光を２つに分割するハーフミラ
ー、Ａ１およびＡ２は一次元イメージセンサからなるラ
インセンサ、２４は信号処理装置、２６はデータ解析装
置である。
ンプ１０の光を平行光にするコリメータレンズ、１４は
平行光を集光するコンデンサレンズ、２０は対物レン
ズ、２２は粒子の透過光を２つに分割するハーフミラ
ー、Ａ１およびＡ２は一次元イメージセンサからなるラ
インセンサ、２４は信号処理装置、２６はデータ解析装
置である。
【００２８】常時発光ランプ１０の光は、扁平な試料流
１８に対して照射される。この光は、コリメータレンズ
１２によって平行光にされ、コンデンサレンズ１４（シ
リンドリカルレンズを含む）によって集光される。そし
て、この光は、試料流１８に対し、図２に示すように、
試料流１８の流れ方向（粒子の流れ方向）に対して垂直
な方向、つまり試料流１８を横切る方向に細長く照射さ
れる。
１８に対して照射される。この光は、コリメータレンズ
１２によって平行光にされ、コンデンサレンズ１４（シ
リンドリカルレンズを含む）によって集光される。そし
て、この光は、試料流１８に対し、図２に示すように、
試料流１８の流れ方向（粒子の流れ方向）に対して垂直
な方向、つまり試料流１８を横切る方向に細長く照射さ
れる。
【００２９】この光照射エリアＣに合わせて、ラインセ
ンサＡ１とラインセンサＡ２の検出エリアＢが設定され
ており、この検出エリアＢを透過した光は、対物レンズ
２０を介し、ハーフミラー２２により２つに分割され
る。そして、２つに分割された透過光は、ラインセンサ
Ａ１とラインセンサＡ２の受光面にそれぞれ結像され、
それらの受光面に粒子３２の部分像がそれぞれ露光され
る。
ンサＡ１とラインセンサＡ２の検出エリアＢが設定され
ており、この検出エリアＢを透過した光は、対物レンズ
２０を介し、ハーフミラー２２により２つに分割され
る。そして、２つに分割された透過光は、ラインセンサ
Ａ１とラインセンサＡ２の受光面にそれぞれ結像され、
それらの受光面に粒子３２の部分像がそれぞれ露光され
る。
【００３０】ここで光軸方向とは、図１においては図面
の左右方向、図２においては図面の奥行き方向である。
また、試料流１８の流れ方向（粒子の流れ方向）は、図
１においては図面の奥行き方向、図２においては図面の
下方向である。
の左右方向、図２においては図面の奥行き方向である。
また、試料流１８の流れ方向（粒子の流れ方向）は、図
１においては図面の奥行き方向、図２においては図面の
下方向である。
【００３１】ラインセンサＡ１，Ａ２の検出エリアＢを
粒子３２が通過している時の透過光像に対するスキャン
ニングの状態を図３に示す。一般に、粒子３２の流れ方
向の像分解能は、ラインセンサによる１回のスキャンの
間に粒子３２が移動する距離によって決定される。した
がって、試料流１８の流速が速いほど、粒子３２の流れ
方向の像分解能は悪くなる。また、ラインセンサの画素
数が多いほど、スキャンの間隔、すなわちスキャンサイ
クル時間ＴSCが長くなり、粒子３２の流れ方向の像分解
能は悪くなる。
粒子３２が通過している時の透過光像に対するスキャン
ニングの状態を図３に示す。一般に、粒子３２の流れ方
向の像分解能は、ラインセンサによる１回のスキャンの
間に粒子３２が移動する距離によって決定される。した
がって、試料流１８の流速が速いほど、粒子３２の流れ
方向の像分解能は悪くなる。また、ラインセンサの画素
数が多いほど、スキャンの間隔、すなわちスキャンサイ
クル時間ＴSCが長くなり、粒子３２の流れ方向の像分解
能は悪くなる。
【００３２】ラインセンサを１つだけ使用する場合に
は、ラインセンサの１スキャン当たりの露光時間は、ス
キャンサイクル時間ＴSCとほぼ同じになるようにして使
用するが、ラインセンサに対する制御信号によって、１
スキャン当たりの露光時間およびそのタイミングを容易
に変更することができる。
は、ラインセンサの１スキャン当たりの露光時間は、ス
キャンサイクル時間ＴSCとほぼ同じになるようにして使
用するが、ラインセンサに対する制御信号によって、１
スキャン当たりの露光時間およびそのタイミングを容易
に変更することができる。
【００３３】そこで、図４に示すように、同期の合って
いる２つのラインセンサＡ１，Ａ２の内、一方のライン
センサＡ１の露光期間ｔ1tを、スキャンサイクルｉの前
半に限定し、他方のラインセンサＡ２の露光期間ｔ
2iを、スキャンサイクルｉの後半に限定する。
いる２つのラインセンサＡ１，Ａ２の内、一方のライン
センサＡ１の露光期間ｔ1tを、スキャンサイクルｉの前
半に限定し、他方のラインセンサＡ２の露光期間ｔ
2iを、スキャンサイクルｉの後半に限定する。
【００３４】このようにすることによって、２つのライ
ンセンサＡ１，Ａ２に結像されている像が同じでも、そ
の像に対する露光期間は半サイクルごとに入れ換わる。
結果として、各ラインセンサＡ１，Ａ２がそれぞれ検出
しているエリアａ1t，ａ2iは、図３に示すように、半サ
イクル分の時間だけずれた半サイクル分の範囲だけに限
定される。
ンセンサＡ１，Ａ２に結像されている像が同じでも、そ
の像に対する露光期間は半サイクルごとに入れ換わる。
結果として、各ラインセンサＡ１，Ａ２がそれぞれ検出
しているエリアａ1t，ａ2iは、図３に示すように、半サ
イクル分の時間だけずれた半サイクル分の範囲だけに限
定される。
【００３５】厳密に言うと、ラインセンサＡ１，Ａ２の
幅（画素が１列に配置されている場合には画素の幅とな
る）に相当する幅が粒子３２の流れ方向にプラスされた
幅のエリアの像が露光されることになるが、それぞれの
ラインセンサＡ１，Ａ２の１回のスキャンニングで検出
されるエリアａ1t，ａ2iは、互いにあまり重複せず、か
つその幅を約１／２と細くすることができる。その結果
として、粒子３２の流れ方向の像分解能を向上させるこ
とができる。
幅（画素が１列に配置されている場合には画素の幅とな
る）に相当する幅が粒子３２の流れ方向にプラスされた
幅のエリアの像が露光されることになるが、それぞれの
ラインセンサＡ１，Ａ２の１回のスキャンニングで検出
されるエリアａ1t，ａ2iは、互いにあまり重複せず、か
つその幅を約１／２と細くすることができる。その結果
として、粒子３２の流れ方向の像分解能を向上させるこ
とができる。
【００３６】図４に示す露光タイミングは、同期信号を
ラインセンサＡ１，Ａ２で共通にした場合の一例であ
る。他の例として、例えば、各ラインセンサＡ１，Ａ２
ごとに同期信号を設け、その同期信号が半周期だけずれ
るようにし、それぞれのスキャンサイクルｉの前半だけ
を露光期間とするように制御しても良い。結果として、
２つのラインセンサＡ１，Ａ２の露光期間は、半サイク
ルの時間が経過するごとに入れ換わることになる。
ラインセンサＡ１，Ａ２で共通にした場合の一例であ
る。他の例として、例えば、各ラインセンサＡ１，Ａ２
ごとに同期信号を設け、その同期信号が半周期だけずれ
るようにし、それぞれのスキャンサイクルｉの前半だけ
を露光期間とするように制御しても良い。結果として、
２つのラインセンサＡ１，Ａ２の露光期間は、半サイク
ルの時間が経過するごとに入れ換わることになる。
【００３７】図５は２つのラインセンサＡ１，Ａ２によ
る検出信号を処理するための信号処理装置２４の一例を
示すブロック回路図である。信号処理装置２４において
は、この図に示すように、２つのラインセンサＡ１，Ａ
２からの検出信号Ｓ1i，Ｓ2iは、各Ａ／Ｄ変換部２８
１，２８２に入力され、各Ａ／Ｄ変換部２８１，２８２
により、それぞれ独立してラインセンサＡ１，Ａ２の画
素クロック周期ごとにサンプリングされてＡ／Ｄ変換さ
れる。
る検出信号を処理するための信号処理装置２４の一例を
示すブロック回路図である。信号処理装置２４において
は、この図に示すように、２つのラインセンサＡ１，Ａ
２からの検出信号Ｓ1i，Ｓ2iは、各Ａ／Ｄ変換部２８
１，２８２に入力され、各Ａ／Ｄ変換部２８１，２８２
により、それぞれ独立してラインセンサＡ１，Ａ２の画
素クロック周期ごとにサンプリングされてＡ／Ｄ変換さ
れる。
【００３８】次に、このＡ／Ｄ変換されたディジタルデ
ータに対し、補正部３０１，３０２により、ラインセン
サ検出エリアＢに対する照射強度のムラ（シェーディン
グ）や、ラインセンサＡ１，Ａ２の画素ごとの感度のバ
ラツキ等を補正するためのバックグランド補正が行なわ
れる。具体的には、ラインセンサ検出エリアＢに粒子３
２などが何も存在していない時の検出信号との差を求め
るようにする。
ータに対し、補正部３０１，３０２により、ラインセン
サ検出エリアＢに対する照射強度のムラ（シェーディン
グ）や、ラインセンサＡ１，Ａ２の画素ごとの感度のバ
ラツキ等を補正するためのバックグランド補正が行なわ
れる。具体的には、ラインセンサ検出エリアＢに粒子３
２などが何も存在していない時の検出信号との差を求め
るようにする。
【００３９】バックグランド補正されたデータは、２値
化部３２１，３２２により、粒子像を抽出するための基
準の信号レベルと比較されて２値化される。２値化され
た信号ＢＩＮ１，ＢＩＮ２は、ゴミ除去穴埋め処理部３
６により、粒子３２の内部が粒子自身のレンズ効果等に
よりバックグランドより明るくなることにより生じる穴
開きの部分を埋めるための処理や、小さなゴミ等による
ノイズ成分の除去が行われる。
化部３２１，３２２により、粒子像を抽出するための基
準の信号レベルと比較されて２値化される。２値化され
た信号ＢＩＮ１，ＢＩＮ２は、ゴミ除去穴埋め処理部３
６により、粒子３２の内部が粒子自身のレンズ効果等に
よりバックグランドより明るくなることにより生じる穴
開きの部分を埋めるための処理や、小さなゴミ等による
ノイズ成分の除去が行われる。
【００４０】ゴミ信号除去および穴埋め処理された２値
信号は、吸光量を求めるための累積加算器３４と、面積
や周囲長を求めるための面積演算器および周囲長演算器
３８に渡される。面積演算器および周囲長演算器３８で
は、２つのラインセンサからの２系統の２値信号を用い
て処理するので、従来より精度良く演算することができ
る。
信号は、吸光量を求めるための累積加算器３４と、面積
や周囲長を求めるための面積演算器および周囲長演算器
３８に渡される。面積演算器および周囲長演算器３８で
は、２つのラインセンサからの２系統の２値信号を用い
て処理するので、従来より精度良く演算することができ
る。
【００４１】ここで求められた周囲長は、さらに円形度
を求めるための円形度演算器４０に渡される。一般に、
円形度は面積を周囲長の２乗値で割算することによって
求められる。
を求めるための円形度演算器４０に渡される。一般に、
円形度は面積を周囲長の２乗値で割算することによって
求められる。
【００４２】累積加算器３４による吸光量（濃度累積
値）は、１個の粒子３２の部分に対応した全画素のバッ
クグランド補正データを全て加えることで求められる。
これらの２値信号ＢＩＮ１，ＢＩＮ２、吸光量、面積お
よび円形度の各データは、データ解析装置２６に渡され
て、各種のデータ処理が行われる。
値）は、１個の粒子３２の部分に対応した全画素のバッ
クグランド補正データを全て加えることで求められる。
これらの２値信号ＢＩＮ１，ＢＩＮ２、吸光量、面積お
よび円形度の各データは、データ解析装置２６に渡され
て、各種のデータ処理が行われる。
【００４３】以上の具体的な信号処理や、演算処理の方
法については、特開平５−７９９７１号公報に記載され
た信号処理方法や、演算処理方法を適用することが可能
である。
法については、特開平５−７９９７１号公報に記載され
た信号処理方法や、演算処理方法を適用することが可能
である。
【００４４】以上においては、２つのラインセンサＡ
１，Ａ２の検出エリアＢを同じ位置に設定し、各ライン
センサＡ１，Ａ２の露光期間をずらすことにより、粒子
３２の流れ方向の像分解能を向上させることを説明した
が、図６に示すように、各ラインセンサＡ１，Ａ２の各
検出エリアＢ１，Ｂ２を粒子３２の流れ方向にずらして
設置し、２つのラインセンサＡ１，Ａ２の露光期間を同
一又は必要に応じてずらすことにより、同等の効果を得
ることができる。
１，Ａ２の検出エリアＢを同じ位置に設定し、各ライン
センサＡ１，Ａ２の露光期間をずらすことにより、粒子
３２の流れ方向の像分解能を向上させることを説明した
が、図６に示すように、各ラインセンサＡ１，Ａ２の各
検出エリアＢ１，Ｂ２を粒子３２の流れ方向にずらして
設置し、２つのラインセンサＡ１，Ａ２の露光期間を同
一又は必要に応じてずらすことにより、同等の効果を得
ることができる。
【００４５】また、図７に示すように、２つのラインセ
ンサＡ１，Ａ２のそれぞれの検出エリアＢ１，Ｂ２を、
画素の並び方向（図７においては図面の左右方向）に半
画素分ずらすことによって、粒子３２の流れ方向に対し
て垂直な方向の像分解能を向上させることができる。こ
の手法は、多板式ＣＣＤビデオカメラの解像度を上げる
ために採用される画素ずらしの手法と考え方は同じであ
り、一方のイメージセンサの画素と画素との間を、他方
のイメージセンサの画素で補間することで、像分解能を
向上させるようにする。
ンサＡ１，Ａ２のそれぞれの検出エリアＢ１，Ｂ２を、
画素の並び方向（図７においては図面の左右方向）に半
画素分ずらすことによって、粒子３２の流れ方向に対し
て垂直な方向の像分解能を向上させることができる。こ
の手法は、多板式ＣＣＤビデオカメラの解像度を上げる
ために採用される画素ずらしの手法と考え方は同じであ
り、一方のイメージセンサの画素と画素との間を、他方
のイメージセンサの画素で補間することで、像分解能を
向上させるようにする。
【００４６】上記の粒子３２の流れ方向の像分解能を向
上させる手法と、粒子３２の流れ方向に対して垂直な方
向の像分解能を向上させる手法とを組み合わせることも
できる。その場合には、粒子３２の形状がどのような場
合でも（流れ方向に長い場合でも、逆に短い場合で
も）、より好適に精密な像を得ることができる。
上させる手法と、粒子３２の流れ方向に対して垂直な方
向の像分解能を向上させる手法とを組み合わせることも
できる。その場合には、粒子３２の形状がどのような場
合でも（流れ方向に長い場合でも、逆に短い場合で
も）、より好適に精密な像を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】この発明によれば、複数の一次元イメー
ジ検出手段を用いて、各一次元イメージ検出手段に、移
動する被検粒子の異なる箇所の部分像をそれぞれ露光さ
せ、それらの信号を組み合わせて被検粒子の識別を行う
ようにしたので、粒子の像分解能を向上させることがで
き、個々の粒子の面積、円形度、透過光量などの計測精
度を向上させることができる。また、粒子の流れ速度を
２倍にしても、粒子の流れ方向の像分解能を従来と同じ
にすることができるので、単位時間当たりの試料分析量
を従来の２倍にすることができる。
ジ検出手段を用いて、各一次元イメージ検出手段に、移
動する被検粒子の異なる箇所の部分像をそれぞれ露光さ
せ、それらの信号を組み合わせて被検粒子の識別を行う
ようにしたので、粒子の像分解能を向上させることがで
き、個々の粒子の面積、円形度、透過光量などの計測精
度を向上させることができる。また、粒子の流れ速度を
２倍にしても、粒子の流れ方向の像分解能を従来と同じ
にすることができるので、単位時間当たりの試料分析量
を従来の２倍にすることができる。
【図１】この発明による粒子分析装置の一実施例の構成
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】試料流の光照射エリアとラインセンサ検出エリ
アを示す説明図である。
アを示す説明図である。
【図３】ラインセンサ検出エリアを粒子が通過している
時の透過光像に対するスキャンニングの状態を示す説明
図である。
時の透過光像に対するスキャンニングの状態を示す説明
図である。
【図４】ラインセンサの同期信号と露光期間のタイミン
グを示すタイムチャートである。
グを示すタイムチャートである。
【図５】信号処理装置の一例を示すブロック回路図であ
る。
る。
【図６】２つのラインセンサの検出エリアを粒子の流れ
方向にずらして設置した場合の説明図である。
方向にずらして設置した場合の説明図である。
【図７】２つのラインセンサの検出エリアを画素の並び
方向に半画素分ずらして設置した場合の説明図である。
方向に半画素分ずらして設置した場合の説明図である。
１１ 常時発光ランプ １２ コリメータレンズ １４ コンデンサレンズ １６ フローセル １８ 試料流 ２０ 対物レンズ ２２ ハーフミラー ２４ 信号処理装置 ２６ データ解析装置 ３２ 粒子 Ａ１，Ａ２ ラインセンサ Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ ラインセンサ検出エリア
Claims (6)
- 【請求項１】 試料液中に存在する被検粒子を分離状態
で流動させる光透過性の管を有するフロー手段と、 光透過性の管内を流動する被検粒子に光を照射する光照
射手段と、 光の照射された被検粒子から得られた像光を少なくとも
２以上に分割するビームスプリット手段と、 ビームスプリット手段によって分割された各像光を受光
して被検粒子の部分像を結像させ、その部分像に対応す
る信号を一定周期の走査ごとにそれぞれ出力する複数の
一次元イメージ検出手段と、 各一次元イメージ検出手段から、被検粒子の移動に応じ
て一定周期の走査ごとに出力された複数の信号をそれぞ
れ得、それらの信号を組み合わせることにより被検粒子
の分析を行う信号処理手段を備え、 各一次元イメージ検出手段は、移動する被検粒子の異な
る箇所の部分像をそれぞれ露光することを特徴とする粒
子分析装置。 - 【請求項２】 各一次元イメージ検出手段が、複数の画
素が一次元状に配列された一次元イメージセンサを包含
する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】 各一次元イメージセンサは、被検粒子の
同じ箇所の部分像を露光しないように、互いに縦および
／または横方向にそれぞれずれて配置されていることを
特徴とする請求項２記載の粒子分析装置。 - 【請求項４】 各一次元イメージセンサは、その露光期
間が互いに重複しないように、ずれて露光されることを
特徴とする請求項２記載の粒子分析装置。 - 【請求項５】 複数の一次元イメージ検出手段が、複数
の画素が一次元状にそれぞれ配列された２つの一次元イ
メージセンサを包含し、 それら２つの一次元イメージセンサは、被検粒子の同じ
箇所の部分像を露光するように、互いに縦および横方向
に位置が合わされて配置され、かつ、その露光期間が走
査周期のほぼ半分の期間ごとに入れ替わるように、ずれ
て露光される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】 複数の一次元イメージ検出手段が、複数
の画素が一次元状にそれぞれ配列された２つの一次元イ
メージセンサを包含し、 それら２つの一次元イメージセンサは、被検粒子の部分
像を露光する領域が画素の並び方向にほぼ半画素分ずれ
て配置され、かつ、その露光期間が走査周期のほぼ半分
の期間ごとに入れ替わるように、ずれて露光されること
を特徴とする請求項１記載の粒子分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192532A JPH0749301A (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 粒子分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192532A JPH0749301A (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 粒子分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749301A true JPH0749301A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16292851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5192532A Pending JPH0749301A (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 粒子分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749301A (ja) |
Cited By (9)
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| US7678547B2 (en) * | 2000-10-03 | 2010-03-16 | California Institute Of Technology | Velocity independent analyte characterization |
| CN102439416A (zh) * | 2009-03-20 | 2012-05-02 | 伯乐实验室有限公司 | 串行线扫描编码多色荧光显微术及成像流式细胞仪 |
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| WO2014156396A1 (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | 東レエンジニアリング株式会社 | 高速撮像方法および高速撮像装置 |
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| US11579063B2 (en) | 2017-01-31 | 2023-02-14 | Fujifilm Corporation | Cell culture apparatus, imaging unit, and culture monitoring method |
-
1993
- 1993-08-03 JP JP5192532A patent/JPH0749301A/ja active Pending
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