JPH08145870A - 粒子分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】粒子分析装置で分析前に有色液体を流し、この
流れを撮像するカメラから得られる三色信号より流れの
形状，位置を算出するサンプル流チェック回路を設け、
ノズルの汚れ，曲がり，フローセルへのエア混入等が引
き起こすサンプル流の形状，位置不良の検知を可能とし
た。更に、アラーム音発生手段，アラーム表示手段を設
け、サンプル流に異常があった場合に作業者に知らせる
機能を持たせることによりデータ不良による誤診を防止
できるようにした。 【効果】粒子分析装置で、サンプル流の形状および位置
が仕様値を超えるような異常が発生した場合、それを分
析前に検知し、作業者に異常の発生を知らせることがで
きるので、誤診の原因となるデータ不良を未然に防止す
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、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
分析装置に係り、特に、血液中や尿中の細胞や粒子を分
析するのに適した粒子分析装置に関する。

【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低いため、
サンプル液を予め遠心分離機で遠心分離してから観察し
ていた。しかし、この方法では、遠心分離の工程で有形
成分が破壊されたり、濃縮精度にばらつきが生じること
があった。また、この方法では、標本の作成に時間がか
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、顕微鏡視野で適当な画像取り込み領域に移
動させる作業が必要であり、そのために分類や分析に長
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。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中に懸濁させたまま連続的に
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
し、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
技術が知られている。

【０００３】特開平3−105235 号公報に記載の技術で
は、フラットシースフロー方式を応用した顕微鏡検査方
法、即ち、サンプル液をフローセルの上流から下流へと
流れの幅が広くなるように扁平に流し、ストロボ（パル
ス光）による静止画像を撮像し、その静止画像を用いて
粒子を分析する方法が知られている。特に、サンプル液
が尿の場合、含まれる粒子の種類が多くかつ大きさも様
々であり、例えば、赤血球や白血球で１０μｍ程度，上
皮細胞で数十μｍ程度，円柱で１００〜２００μｍ程度
である。このようなサンプル液（尿）に含まれる粒子を
同一倍率で分析するのは不可能であり、測定中に倍率を
切り換える必要があるが、上記公報に記載の方法によれ
ば、倍率切り換えの機構、及びその倍率切り換えに伴い
サンプル液の流れの厚みや光源の光量を変化させる構成
を有しているので、尿のような多種類の粒子を含むサン
プル液の分析が可能である。

【０００４】ところが、上記方法を利用する場合、必要
な体積の試料を分析するために非常に多くの枚数の画像
を分析しなければならず、場合によっては画像の枚数が
数千枚から一万数千枚程度必要となる。このような多数
枚の画像を得て画像処理するのには非常に長い時間を要
するため、一定時間に分析できる検体数が少なく、能率
が悪いという欠点があった。さらに、処理時間を短縮す
るために、処理する画像の枚数を減らすと、分析できる
粒子の数が減り、高精度な分析が行えない。また、試料
の濃度が低い場合は粒子を撮像せずに見逃してしまう可
能性も高くなる。

【０００５】このような問題を解決するものとして特開
昭63−94156 号公報に記載の技術が知られている。この
技術では、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光学系を設け、予め粒
子検出光学系で粒子によるレーザ光（検出光）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（パルス光）を点灯させる。この方法で
は、フラッシュランプが、粒子検出光学系により粒子の
通過が検出された時だけ発光し、そのタイミングに合わ
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る。更にサンプル流の幅が画像取
り込み領域よりも広い従来の方法に代って、サンプル流
の幅を画像取り込み領域以下にする方法が用いられるよ
うになってきた。従来の方法では画像取り込み領域外を
流れる検体は分析されないのでサンプルのデッドボリュ
ウムが多いという欠点があった。これに対し、後者で
は、流れる検体はすべて分析されることになるので実験
用マウスや乳幼児等の微量検体の分析にも適しており効
率的な分析を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平3−105235 号公
報，特開昭63−94156 号公報のように、塗抹標本を作成
せず、被検粒子をサンプル液中に懸濁させたまま連続的
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
流し、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
技術は粒子分析の能率を飛躍的に高めるものである。ま
たサンプル流の幅を画像取領域以下にする方法はデッド
ボリュウムが少なく微量検体の分析に適している。しか
し、直径１０μｍ程度の赤血球や白血球等の粒子を常に
同一の向きに姿勢制御し、画像取り込み領域内に導き、
対物レンズの焦点深度内を通すためには、厚さ数μｍと
いう超扁平で、かつ安定したサンプル液の流れを形成す
る必要がある。ところが、フローセル内への空気混入や
ノズルの汚れ，曲がり等があると安定したサンプル流を
供給することができなくなり、サンプル流の形状が仕様
値を外れたり、画像取り込み領域からサンプル流がはみ
出したりする。これらの異常がある場合、粒子分析装置
は正確な分析ができなくなるため、エア抜き，ノズル洗
浄，流れ位置調整等の処置を行い、正常な状態に戻さな
ければならない。装置の使用者が、これらの異常に気付
かず、分析を開始すると、不良データをもとに患者の病
気を診断してしまうことになる。

【０００７】本発明の目的は粒子分析装置で、データ不
良による誤診を防止し、常に正確なデータが得られる信
頼性の高い粒子分析装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は粒子を懸濁させたサンプル液をフローセル
に流し、光源より発せられるパルス光束を前記フローセ
ルに照射し、前記フローセルに照射されたパルス光束を
集光レンズにより集光し、このパルス光束に基づく前記
フローセル中の通過粒子の画像を撮像装置により取り込
み、得られた静止画像を画像処理し、前記サンプル液中
の粒子の分析を行う粒子分析装置で、分析前に有色液を
フローセル内に流し、その流れを撮像するカメラより得
られる赤，緑，青の三色（ＲＧＢ）信号の値からサンプ
ル流の形状および位置をチェックすることを特徴とする
粒子分析装置が提供される。また、サンプル流の異常を
検出した場合、アラーム音を発生させると同時に装置の
ＣＲＴ上にアラームメッセージを表示させる機能を持ち
異常の発生を作業者に知らせ、正常動作に戻す処置を促
すことにより、不良データの発生を防止する。

【０００９】

【作用】上記の方法によればサンプル流れの形状および
位置は有色液の流れを撮像するカメラより得られる三色
信号の大きさから確認することができる。撮像領域で有
色液が流れていない部分は白の状態にあり三色信号は同
一の値をとる。これに対し、有色液の流れている部分は
液の色に応じて三色信号の値が変化する。例えば、赤い
色の液体を流した場合、緑の光が吸収されるためＧの信
号レベルが低くなる。図２は画像取り込み領域１内を流
れる有色液の流れ２とその流れに垂直な画素３一ライン
分に対応するＧの信号レベルデータ４を取り出したもの
である。この図のように有色液の流れに垂直な画素の列
一ライン分のデータを右から左へ順に取り出していく
と、Ｇの信号レベル４はある画素のところで白レベルよ
り低くなり、再びある画素のところで白レベルにもど
る。サンプル流が画像取り込み領域に入っている場合、
必ず、二画素が存在する。二画素に対応する座標と撮像
倍率から流れの位置，幅を算出することができる。これ
が０、またはどちらかの画素しか存在しない場合、サン
プル流は画像取り込み領域１から外れていることにな
る。また、ここで使われる有色液体の色濃度を一定に管
理し、その液体の厚みと吸光度の関係を測定しておけば
白レベルと測定点での三色信号レベルとの差からサンプ
ル流の厚みを計算することができる。

【００１０】このようにサンプル流の形状，位置は有色
液の流れを撮像するカメラから得られる三色信号の変化
によって知ることができる。更に、これらのデータが仕
様値を外れた場合、装置使用者に異常を知らせ正常な状
態に戻すための処置を促し、データ不良による誤診を防
止する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。図１に本発明が適用される粒子分析装置の系
統図を示す。サンプル容器５内の尿や血液等の粒子を懸
濁させたサンプル液６はピペッタ７によって吸引され染
色槽８に所定量吐出される。更に染色液９が染色液ポン
プ１０の動作により染色液用流路１１を通して染色槽８
内に所定量吐出され、サンプル液６と混和される。次に
染色槽８内の染色されたサンプル液はピペッタ１２によ
って吸引されノズル１３のサンプル液注入口からフロー
セル１４内に注入される。フローセル１４内ではノズル
１３の先端からサンプル流１６が送り出されると同時に
シリンジ１５の動作によりノズル１３の横方向に位置す
るシース液送液口１７からシース液１８供給されサンプ
ル液流れ１６がシース液１８に包まれる流れを形成す
る。そして、サンプル液流れ１６は画像撮像光学系１９
の光軸方向に対し垂直に扁平な断面形状を有する安定な
定常流となりフローセル１４の中心を廃液口２０へと向
かって送られる。

【００１２】本実施例における装置は上述のようにして
フローセル１４の撮像部に導かれるサンプル液流れ１６
中の粒子の画像を撮像する画像撮像系１９とその画像を
処理する画像処理手段２１を備える。

【００１３】画像撮像光学系１９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２２，フラ
ッシュランプ２２からの光束を平行にするフィールドレ
ンズ２３，フィールドレンズ２３からの平行なパルス光
束をサンプル液流れ１６に集束させる顕微鏡コンデンサ
レンズ２４，フローセル１４内のサンプル液流れ１１に
照射されたパルス光束を集光し結像位置に結像させる顕
微鏡対物レンズ２５，投影レンズ２６を介して投影した
結像位置の像を取り込み電気信号に変換する撮像装置で
あるＴＶカメラ２７を有する。

【００１４】画像処理手段２１はＴＶカメラ２７で取り
込まれた画像情報のうち静止が像取り込み領域に属する
画像の電気信号を記憶する画像メモリ２８，画像メモリ
２８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画像処理回路２９を有する。

【００１５】上記構成を有する粒子分析装置の通常の粒
子検出及び粒子の静止画像撮像の動作を説明する。

【００１６】フラッシュランプ２２より発せられたパル
ス光は顕微鏡光軸上を進み、フィールドレンズ２３で平
行光となり顕微鏡コンデンサレンズ２４により集光され
てフローセル１４内のサンプル液流れ１６上に照射され
る。

【００１７】フローセル１４内のサンプル液流れ１６上
に照射されたパルス光束は顕微鏡対物レンズ２５で集光
され、結像位置に像を結像する。この結像位置の像は投
影レンズ２６によりＴＶカメラ２７の撮像面上に取り込
まれる。このＴＶカメラ２７としては、残像の少ないＣ
ＣＤカメラ等が一般に用いられる。

【００１８】ＴＶカメラ２７では、取り込まれた画面情
報のうち静止画像取り込み領域に属する画像情報が電気
信号（三色信号）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。そして、この電気信号に基づく
データが画像処理回路２１の制御のもとに画像メモリ２
８に記憶される。画像メモリ２８に記憶記憶されたデー
タは画像処理回路２９で画像処理が行われ、粒子数や粒
子の分類等の処理がその後に実施される。

【００１９】以上が図１の粒子分析装置の動作原理であ
る。

【００２０】本発明で特徴的なことは図１のような粒子
分析装置で分析前にフローセル中に流される有色液体９
（ここでは色濃度を一定に保った染色液を共用する）を
撮像するカメラから得られる三色信号より流れの形状，
位置を算出するサンプル流チェック回路３０を設け、ノ
ズル１３の汚れ，曲がり，フローセルへのエア混入等が
引き起こすサンプル流の形状，位置の不良の検知を可能
とし更に、アラーム音発生手段３１，アラーム表示手段
３２を設け、サンプル流１６に異常があった場合に作業
者に知らせる機能を持たせることによりデータ不良によ
る誤診を防止できるように装置を構成したことにある。

【００２１】以下、分析前に行われるサンプル流れ確認
動作について説明する。色濃度を一定に管理された染色
液９は染色液ポンプ１０の動作により染色槽８内に所定
量吐出される。次に、染色液９はピペッタ１２によって
吸引されノズル１３のサンプル注入口からフローセル１
４内に注入される。フローセル１４内ではノズル１３の
先端から染色液９が送り出されるのと同時にノズル１３
の横方向に位置するシース液送液口１７からシース液１
８が供給され染色液９の流れがシース液１８に包まれる
流れを形成する。そして染色液９の流れは画像撮像光学
系１９の光軸方向に対し、垂直にフローセル１４中を廃
液口２０へと向かって送られる。カメラ２７はこの染色
液９の流れを撮像し、三色信号に変換する。ここでカメ
ラ２７にＴＶモニタを接続すればフローセル１４中を流
れる染色液９の流れを確認することができる。図２はそ
の画面の様子である。三色信号はＴＶカメラの画像素子
一つ、一つの値が送られる。本実施例ではこの三色信号
をサンプル流チェック回路に送り、その解析を行うこと
により染色液の流れの形状と位置を計算する。サンプル
流チェック回路３０内では染色液の流れ２に垂直な方向
に並ぶ画素３一列分のデータを取り出し、分析する。本
実施例では赤い染色液を使うこととし、赤に吸収されや
すいＧ信号のデータを分析する。またこの染色液９は色
濃度を一定に管理されており、染色液９の厚みと三色の
吸光度との関係はあらかじめ測定されており、そのデー
タはサンプル流チェック回路３０内に記憶されている。
まず、図２に示す画像取り込み領域１の右端から左端へ
かけて並ぶ一列の画素へ送られるＧ信号４を順に取り出
して行く。この流れが画像取り込み領域１内に入ってい
る場合、ある画素からＧ信号４が白のレベルよりも低い
値をとるようになり再びある画素で白レベルに戻る。サ
ンプル流チェック回路３０はこの２点の画像取り込み領
域１内座標と画像倍率から流れの幅と位置を算出し、そ
の値をモニタ３２する。ただし、この２点が見つからな
い場合、またどちらかの１点しか見つからない場合、サ
ンプルの流れ２が画像取り込み領域１からはみ出したも
のと判断する。次に、あらかじめ回路内に記憶した染色
液９の厚みと吸光度の関係とそれぞれの画素におけるＧ
信号レベル４より各測定点における流れの厚みが計算さ
れその値はモニタ３２に表示される。このように計算さ
れる流れの幅，厚み，位置にはそれぞれの仕様値から決
められるしきい値を設けておき、この値を外れている場
合にはアラーム音発生装置３１によるアラーム音，モニ
タ３３によるアラームメッセージ表示で装置の使用者に
異常を知らせる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、粒子分析装置で、分析
前に有色液体を流し、この流れを撮像するカメラより得
られる三色信号を解析することにより、サンプル流の形
状と位置を確認することができる。またサンプル流に異
常が有った場合にはアラーム音やアラーム表示で異常の
発生を作業者に知らせ、装置を正常に戻す処置を促すこ
とで誤診の原因となるデータ不良を未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による粒子分析装置の一実施例を示す系
統図。

【図２】有色液体を流した時の画像と三色信号を表す説
明図。

【符号の説明】

５…サンプル容器、６…サンプル液、７，１２…ピペッ
タ、８…染色槽、９…染色液、１０…染色液吐出ポン
プ、１１…染色液用流路、１３…ノズル、１４…フロー
セル、１５…シリンジ。

Claims (6)

【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、光源より発せられるパルス光束を前記フローセ
   ルに照射し、前記フローセルに照射されたパルス光束を
   集光レンズにより集光し、前記パルス光束に基づく前記
   フローセル中の通過粒子の画像を撮像装置により取り込
   み、得られた静止画像を画像処理し、前記サンプル液中
   の粒子の分析を行う粒子分析装置において、有色の液体
   を前記フローセル中に流し、この流れを撮像するカメラ
   より得られる三色信号の値からサンプル流の厚み，幅，
   位置を算出することを特徴とする粒子分析装置。
2. 【請求項２】請求項１において、算出した前記サンプル
   流の厚み，幅，位置の値を表示する手段を持つ粒子分析
   装置。
3. 【請求項３】請求項１において、算出した前記サンプル
   流の厚み，幅，位置のいずれかが仕様値を外れた場合、
   アラーム表示を行い、装置使用者にサンプル流の異常を
   知らせる粒子分析装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記三色信号のいずれ
   か、またはその内の二つ、またはすべてにあるしきい値
   を設け、この値を切る２点間の画素数より流れの幅を算
   出する粒子分析装置。
5. 【請求項５】請求項１において、請求項４に記載の前記
   しきい値を切る２点の中点にある画素の座標から流れの
   中心位置を算出する粒子分析装置。
6. 【請求項６】請求項１において、白画像のときの前記三
   色信号の値と有色液体の流れを撮像しているときの前記
   三色信号の値の差から前記サンプル流の厚みを算出する
   粒子分析装置。