JPH0854388A - 粒子の容積および屈折率の測定用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】定容的に球形化した赤血球の容積および屈折率
を正確に測定する装置を提供する。 【解決手段】（ａ）光路に沿って２波長の光束を指向す
る手段、 （ｂ）赤血球を前記光束中を通過させて各波長に特有の
前方への光散乱パタ−ンを生じさせる手段２１、 （ｃ）より波長の長い方の光に対して、生理学的範囲の
容積を有する赤血球の光散乱パタ−ンの第一の極大が存
在すると思われる角度範囲にまたがる角度間隔を選ぶ手
段、 （ｄ）二つの波長に付いてそれぞれ、前記角度間隔で、
散乱光の強度に相当する第一の信号および第二の信号を
発生する手段２３、および （ｅ）前記第一および第二の信号を、ペアとして、容積
および屈折率が既知の赤血球により発生された相当する
既知の信号のペアと比較する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は全血試料中の診断上重量
な赤血球パラメ−タ−すなわちヘモグロビン濃度（Ｈ
Ｃ）および容積（Ｖ）を自動化された技法により赤血球
１個ずつを基礎として測定するための装置に関する。本
発明は個々の赤血球のＨＣおよびＶの測定に特によく使
用されるが、また一般的な粒子の容積（または、球形粒
子の場合は等価的に直径）および屈折率（または等価的
に内容物の濃度または密度）の測定にひろく適用できる
ことは理解し得るであろう。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】患者の血液試料中の赤血球
の形態学的特性の変化は多くの特定の型の赤血球疾患ま
たは貧血の病状に関して貴重な知見を与えるものであ
る。個々の赤血球の大きさと色との変化はその容積およ
びヘモグロビン濃度と密接な関係がある。かかる疾患の
診断においては平均血球ヘモグロビン濃度（ＭＣＨＣ）
および平均血球容積（ＭＣＶ）の測定も行われて患者の
状態についての貴重な知見を与えている。かかる知見は
通常、熟練した血液学者による染色塗沫血液中の赤血球
の大きさ、形および色の分布の顕微鏡的評価ならびにそ
の他の生化学的試験と組合せて使用される。例えば小赤
血球性貧血においては赤血球の大きさ、従ってまたＭＣ
Ｖも著しく減少する（小赤血球）が色およびＭＣＨＣは
若干増加する。巨赤芽球性貧血においては大きさ（大赤
血球）とＭＣＨＣが共に若干増加する。

【０００３】最近の細胞学の進歩に伴い、研究室の大量
の作業量および上昇する医療コストに対処するため、赤
血球の特性の自動的測定用の装置が多数生れた。これら
装置、すなわち流動式血球計算器のうち比較的よく知ら
れているものには、テクニコンＨ−６０００システム
（テクニコンインストルメンツ社）、オルトＥＬＴ−８
システム（オルトダイアグノスチックス社）およびコウ
ルタ−モデル“Ｓ”システム（コウルタ−エレクトロニ
クス社、デ−ド、フロリダ）がある。これらのシステム
はすべて血液のサブ試料を溶解し溶液の光学濃度を測っ
て全血ヘモグロビン濃度（ＨＧＢ）を測定するものであ
る。またこれらのシステムはその他の赤血球パラメ−タ
−の測定方法を提供しているがそれぞれ異った測定技術
に基いている。テクニコンＨ−６０００およびオルトＥ
ＬＴ−８システムにおいては、個々の赤血球を懸濁状態
で逐次光束中を通過させ、各血球によって単独の角度間
隔内に散乱された光の強度を検出、測定して血球の大き
さの尺度とする。一定容積の未溶解血液からのこのよう
な信号の総数がまた赤血球数（ＲＢＣ）を与える。テク
ニコンＨ−６０００システムで赤血球の容積測定に使用
されている技術は血球容積と血球により散乱された光の
強度とを関連づけるものである。赤血球によって散乱さ
れる光の強度はまた血球の屈折率に依存し、後者はほと
んど全く血液中のヘモグロビン濃度によってきまる。ヘ
モグロビンと水とは血球内容物の約９９％を占める。す
なわち典型的にいえば、単独の角度間隔内に散乱された
光の測定から計算した赤血球試料のＭＣＶの値は試料の
ＭＣＨＣによっても変化する。コウルタ−モデル“Ｓ”
システムにおいては電気的測定が行われ、これは各血球
を順次オリフイスを通過させかかるオリフイスを横切っ
ての電気抵抗の変化を血球の大きさの尺度とするもので
ある。コウルタ−モデル“Ｓ”システムにおいてはＭＣ
ＨＣの干渉の問題も存在する。オリフイスを通過する血
球はそれぞれかなりの水力学的せん断を受け、伸長した
均一な形状に変形される。しかし血球の変形は血球ヘモ
グロビン濃度に依存する。何故なら後者が血球粘度に影
響を与えるからである。テクニコンＨ−６０００システ
ムにおけると同様にしてＲＢＣが測定される。これらの
システムはいずれも測定値を蓄積し次にこれを電子工学
的に処理してＭＣＶを計算する。ＭＣＶは個々の血球に
ついてのかかる測定値の和を測定血球数で除したものに
比例する。充填血球容積（ＨＣＴ）はＲＢＣとＭＣＶの
積として計算し、ＭＣＨＣはＨＧＢをＨＣＴで除して計
算し、平均血球ヘモグロビン含有量（ＭＣＨ）はＨＧＢ
をＲＢＣで除して計算する。これらのシステムはいずれ
もＶおよびＨＣの値の平均測定値（すなわちそれぞれＭ
ＣＶおよびＭＣＨＣ）を与え、個々の赤血球の容積を分
布曲線または度数分布図として記録する。しかしかかる
システムではＨＣを血球１個づつを基礎として測定する
ことはできない。従って、異常な色相の変化を血球１個
づつを基礎として流動式血球計算器によって自動式に測
定することは現在まで診断学者の利用し得る所となって
いなかった。

【０００４】個々の赤血球によって吸収される光の強度
と前方への散乱光強度とを流動式血球計算システムにお
いて同時に測定するための技術は既に知られている。後
者の測定は血球の容積推定に使用され、前者の測定は赤
血球のヘモグロビン含有量推定に使用される。かかるシ
ステムはＨ．Ｍ．Ｓｈａｐｉｒｏらの「けい光色素染色
と流動式測定装置とによる赤血球計数と分類の同時実
施」という論文（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｉｓｔｏｃ
ｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒ
ｙ，２４巻、Ｎｏ１，３９６−４１１ペ−ジ）に記載さ
れている。ヘモグロビン含有量の光吸収測定による正確
な測定は懸濁媒質の屈折率が赤血球の屈折率とマッチす
る場合にのみ可能である。その場合には、この測定は偽
吸収散乱信号の干渉を受けない。〔Ａ．Ｗ．Ｐｏｌｌｉ
ｓｔｅｒおよびＬ．Ｏｒｎｓｔｅｉｎによる「血球の測
光化学的分析」（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｙｔｏｌｏ
ｇｙ（分析的細胞学）（Ｒ．Ｍｅｌｌｏｒｓ編）、４３
１ペ−ジ、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ社、ニュ−ヨ−ク、
１９５９年）参照〕。しかしその場合は赤血球は光を散
乱しないで容積に関する知見は得られない。従ってＳｈ
ａｐｉｒｏらにおけるような、屈折率がマッチされなか
った測定においては二つの測定のそれぞれが実際、測定
される赤血球の容積と屈折率との両者に依存する。従っ
てこの技術ではこれらの血球パラメ−タ−を独立に測定
することはできない。またかかるシステムで測定される
赤血球は球形化されていないため、得られた測定値は正
確でない。

【０００５】また、赤血球の分類にイメ−ジプロセシン
グおよびパタ−ン認識技術を使用する技法が知られてい
る。かかるシステムは米国特許第３，８５１，１５６号
明細書および第４，１９９，７４８号明細書ならびに
「赤血球の自動的分類用のイメ−ジプロセッシング」な
る論文〔Ｊ．Ｗ．Ｂａｃｕｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＨ
ｉｓｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｙｔｏｃｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ，２４，Ｎｏ１，１９５−２０１（１９７
６）〕に記載されている。かかるシステムにおいては、
試料は顕微鏡スライドガラス上に乾燥し平たくなった血
球の単一層として調製され、個々の赤血球の像は顕微鏡
イメ−ジプロセッシングおよびパタ−ン認識システムに
よって解析され、各血球は適当な論理回路によって個々
の細区分に分類される。個々の血球パラメ−タ−の分布
とその平均との両方を測定することができる。しかし、
血球の厚さは容易に測定できないので容積測定はそれが
血球の面積に比例するとして計算する。しかしかかる試
料調製において血球の厚さは変動する場合があるので上
記の仮定は誤ることがしばしばある。またかかるシステ
ムは、流動式血球計算器よりも遅く、単位時間当り分析
し得る試料当りの赤血球数がより少い。従って得られる
結果は流動式血球計算器に若干劣っている。

【０００６】さらに、前方への散乱光信号を測定して粒
子の大きさを測定するその他の方法が知られている。例
えば「前方散乱ロ−ブによる粒度測定」〔Ｊ．Ｒａｙｍ
ｏｎｄ Ｈｏｄｋｉｎｓｏｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔ
ｉｃｓ，５，８３９−８４４（１９６６）〕〔なお、
Ｐ．Ｆ．ＭｕｌｌａｎｅｙおよびＰ．Ｎ．Ｄｅａｎ，Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，８，２３６１（１９６
９）も参照〕においては、前方散乱ロ−ブ内の二つの角
度で検出された信号の比、または散乱光の角度的分布の
最初の極大を測定して粒度を決定する。しかしかかる方
法は粒子の唯一個のパラメ−タ−すなわち大きさまたは
容積の測定に限定され、以下に述べる方法のように大き
さと屈折率との同時測定に適用することはできない。

【０００７】

【本発明による従来技術問題点の解決】本発明によれ
ば、入射光を吸収しない（または、特別の場合には、吸
収する）粒子の屈折率および容積を測定するのに光散乱
法が使用される。本発明によって個々の粒子の屈折率と
容積とを同時に得ることができる。

【０００８】本発明の好ましい実施態様を球形化粒子、
例えば定容的に球形化した赤血球について説明する。し
かし本発明はまた、球形から僅かに変形した粒子、さら
にまた非球形粒子にも、それに対応して精産は落ちる
が、その屈折率および容積の測定に適用することができ
る。

【０００９】球形化した赤血球の場合には、これら血球
を液体媒質または被鞘流に随伴させて逐次光束中を通過
させる。各血球によって光束が遮断されると光束の方向
の周囲に前方への光散乱パタ−ンが生ずる。かかるパタ
−ンの角度的強度分布はシステムの固定パラメ−タ−す
なわち光束の波長、および随伴液体媒質の屈折率に依存
する。また、かかる強度分布はこのシステムでこれのみ
が独立の可変パラメ−タ−である赤血球の屈折率（また
は等価的にヘモグロビン濃度ＨＣ）と容積Ｖとに依存す
る。

【００１０】本発明によれば赤血球によって散乱された
光の強度を前方への光散乱パタ−ン内の二つの選ばれた
角度間隔のそれぞれにおいて測定する。かかる角度間隔
も一旦決定されれば、システムの固定のパラメ−タ−で
ある。球形化した赤血球の場合には二つの角度間隔内の
散乱光強度の測定によって血球のＨＣおよびＶが測定さ
れる。かかる角度間隔は、かかる角度間隔内で検出、測
定された光強度に赤血球のＨＣおよびＶの正確な独立し
た測定のために十分な知見が含まれるように選定する。
かかる角度範囲内における光強度の変化はすべて、血球
のＨＣおよびＶ（すなわちシステムの唯一の独立な変
数）のみの関数である。二つの角度間隔内における測定
の結果として信号Ｓ₁とＳ₂とのペアが発生し、そのそれ
ぞれが赤血球のＨＣとＶ両方の関数である。従って、Ｈ
ＣおよびＶの特定の値が独特のＳ₁およびＳ₂信号を生ず
るので、かかる信号の強度は血球のＨＣおよびＶを示す
ものとなる。すなわち与えられた赤血球に特有なＳ₁お
よびＳ₂信号の特定の強度がその血球のＨＣおよびＶ値
の特定の組合せを定めることになり、かかる関係は電磁
輻射の散乱の法則から導かれる。ＨＣおよびＶの特定の
値は例えば、Ｓ₁およびＳ₂の特定の値を対応するＨＣお
よびＶの値と関係づける予め計算した表を使用して決定
することができる。

【００１１】従って本発明は ａ）粒子に光束を遮断させて前方への光散乱パタ−ンを
生ずるようにし、 ｂ）かかるパタ−ンの部分内において散乱光を検出、測
定して第一および第二の信号を発生させ、 ｃ）かかる信号の強度からかかる粒子の容積および屈折
率を決定する、 粒子の容積および屈折率を同時にかつ正確に測定するた
めの装置に関する。

【００１２】好ましくは本発明は、単色光束を使用し生
成した光散乱パタ−ンを二つの角度間隔において測定す
る、球形粒子の性質測定に適用することができる。しか
し本発明は多色光束を使用して実施することもでき、そ
の場合二つ以上の波長の複数の前方への光散乱パタ−ン
が得られる。この場合も、異る波長の前方への光散乱パ
タ−ンのそれぞれの選ばれた部分を測定して同等の
Ｓ₁，Ｓ₂信号を発生し粒子の容積および屈折率の測定に
使用する。

【００１３】また本発明は非球形粒子、好ましくは形が
一様で回転対称軸を有するものの容積および屈折率の正
確な測定にも適用し得る。このような場合には系内の独
立変数の数の増加に伴って、前方への光散乱パタ−ンを
二つより多くの角度間隔で測定する必要がある。もし形
の一様な粒子が光束を遮断する際に全部同じ様に配向し
ているならば（例えばせん断流によって）、追加測定す
べきシステムパラメ−タ−〔例えば角度間隔および（ま
たは）波長〕の数は減少するであろう。

【００１４】本発明の理解をさらに完全なものとするた
め添付図面についてさらに説明する。ここで図１は本発
明の好ましい態様を示すブロック図である。

【００１５】図２は図１の照明および検出光学系の略図
である。

【００１６】図３は図示のパラメ−タ−を有する球形化
赤血球による前方への散乱光の微分強度パタ−ンすなわ
ち角分布の一群を示す。

【００１７】図４、図５は図３に示す角分布内の第一の
すなわち低い、角度間隔と第二の、すなわち高い、角度
間隔との中で測定した散乱光強度の大きさを示す曲線群
を示す。これらの大きさは、図示のシステムパラメ−タ
−において、球形化赤血球のヘモグロビン濃度（ＨＣ）
および容積（Ｖ）の関数としてプロットされている。

【００１８】図６は図４、図５で示したように、低およ
び高角度測定値をそれぞれ、図示のシステムパラメ−タ
−において球形化赤血球のヘモグロビン濃度（ＨＣ）お
よび容積（Ｖ）の関数としてプロットした曲線群を示
す。

【００１９】図７は、図５に示した高角度間隔より小さ
い、図示の高角度間隔内で測定した散乱光強度の大きさ
を示す曲線群を示す。そして図８は、図４および図７に
説明したように低および高角度測定値をそれぞれ、図示
のシステムパラメ−タ−において球形化赤血球のヘモグ
ロビン濃度（ＨＣ）および容積（Ｖ）の関数としてプロ
ットした曲線群を示す。

【００２０】

【実施例】次に図１、図２について説明する。本発明の
システムは導管１０に沿って血液試料を導入するための
通常の試料採取装置（図には示していない）を含んでい
る。定容球形化剤を第二の導管１２に沿って導入する。
かかる球形化剤は、例えば、米国特許出願第２７７，５
３９号明細書に記載されており、試料中に含まれる赤血
球を、これを溶解することなく球形化する作用をなす。
一般に成熟した無核の赤血球の形態は両凹板状であり、
このため通常、流動式血球計算器内での光学的測定に際
し、光散乱信号は血球の配向によって変化する。このよ
うな配向依存性を防ぐため、赤血球を定容的に球形化し
て測定値が血球の配向に全く依存しないようにする。

【００２１】導管１０および１２は、混合およびインキ
ュベ−ション段階１４に向い、そこで個々の血球が球形
化剤と反応する。通常インキュベ−ションは前記の米国
特許出願第２７７，５３９号明細書に記載の如く赤血球
が球形となるまで行う。インキュベ−ションの後、球形
化赤血球を含有する試料を測定用被鞘流流動セル１６を
通過させる。流動セル１６は慣用の設計、例えば米国特
許第３，６６１，４６０号明細書に記載されたようなも
のであってよく、試料流（または芯流）１７が、これと
屈折率が等しい鞘流１９内に包まれるように作動する。
鞘流１９は導管１５に沿って流動セル１６に導入され
る。試料流が流動セルを通過する場合、その直径は図２
に示すように流動セル通路１８の内径が狭くなることに
より次第に小さくなる。試料流１７は、個々の赤血球２
０が後にさらに詳述するように光学的に規定された視野
容積内を順次流されるような大きさにまで狭められる。
各赤血球２０は、次々に、流動セル１６の視野容積を通
過する光束を遮断し、後にさらに述べるように、光をす
べての方向に、赤血球のヘモグロビン濃度ＨＣおよび容
積Ｖの関数であるパタ−ンとして散乱させる。

【００２２】図２は、各赤血球２０が流動セル１６を通
過する際これを順次に照明し、かかる血球によって散乱
された光を検出測定するのに使用される図１の照明光学
系２１および検出光学系２３の詳細を示す。図に示す如
く照明光学系は光源２２を有し、これはレ−ザ−または
タングステン−ハロゲンランプを含有して成ってよい。
照明野は精密スリット絞り２４によって規定され、後者
は作像レンズ２６によって流動セル１６を通過する被鞘
試料流１７の中心に像を作る。別の方法として、レ−ザ
−照明野を精密スリット絞り２４の代りに適当なレンズ
系によって規定してもよい。

【００２３】各赤血球が順次流動セル１６の視野容積を
通過すると光束が遮断される。従って、光は主として前
方方向に、そして、電磁輻射の散乱の法則に規定される
通り、就中赤血球のＨＣおよびＶの関数である角強度パ
タ−ンとして散乱する。かかるパタ−ンについては図３
Ａ−図３Ｃについてさらに詳細に述べる。

【００２４】検出光学系には、図示の如く前方散乱光３
２を集光し平行とするレンズ３０が含まれる。本発明に
よれば、二つの臨界的角度間隔θ₁〜θ₁＋Δθ₁および
θ₂〜θ₂＋Δθ₂〔今後それぞれ（θ₁，Δθ₁）および
（θ₂，Δθ₂）と記す〕内の前方散乱光を別々に検出、
測定して個々の赤血球のＨＣおよびＶを正確に決定す
る。従って、レンズ３０からの光は光の約半分を透し残
りの光を反射する光束分割器３４に向けられる。反射光
は鏡３６に向いこれから反射される。

【００２５】低角度間隔（θ₁，Δθ₁）および高角度間
隔（θ₂，Δθ₂）における散乱光はそれぞれチャンネル
ＩおよびチャンネルＩＩにおいて測定する。図示の通
り、光束分割器３４を通過した光はチャンネルＩに沿っ
て進行し、低角度間隔（θ₁，Δθ₁）内の散乱光を通す
ように調整された暗視野遮断装置３８内の環状開口を通
る。遮断装置３８を通った光はレンズ４０で集められて
検出器４２に焦点を結ぶ。また鏡３６から反射した光は
チャンネルＩＩに沿って進むが、チャンネルＩＩは高角
度間隔（θ₂，Δθ₂）内の散乱光を通すように調整され
た暗視野遮断装置４４内の今一つの環状開口を有してい
る。かかる光は第二のレンズ４６で集光され、検出器４
８上に像を作る。

【００２６】従って検出器４２の出力は赤血球によって
低角度間隔（θ₁，Δθ₁）内に散乱された前方への光の
量を示し、検出器４８の出力は赤血球によって高角度間
隔（θ₂，Δθ₂）内に散乱された前方への光の量を示
す。後述するように、かかる低および高角度間隔は、か
かる角度間隔に含まれる光が、照明されている赤血球の
ＨＣおよびＶの正確で精密な決定のために十分な情報を
含むように選定される。好ましくは、光束分割器３４の
透過−反射特性は検出器４２および４８に入射する光の
強度がほぼ等しく、システムの信号／雑音比が最大にな
るように選定する。

【００２７】低および高角度間隔〔（θ₁，Δθ₁）と
（θ₂，Δθ₂）〕の臨界的性質をさらに詳細に理解する
ために図３Ａ−図３Ｃについて説明する。図３Ａ−図３
Ｃは図示のヘモグロビン濃度および容積を有して流動セ
ル１６を通過する、平行光束により一様に照明された球
状化赤血球の個々によって散乱された光のいわゆる微分
強度パタ−ンまたは角分布を示す。説明した如く角分布
にはｓｉｎθを乗じてあり、従って単位散乱角θ当りの
散乱光強度に比例する。これらパタ−ンについてさらに
よく理解するためには、粒状粒子の電磁散乱理論（Ｍｉ
ｅ理論）、例えばＭｉｌｔｏｎ Ｋｅｒｋｅｒ著、Ｔｈ
ｅ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ（光の散
乱）（アカデミックプレス社、（１９６９年））に記載
のものを参照されたい。球状粒子（例えば無核の球形化
赤血球）により前方への散乱光はある角分布を有し、こ
れは入射光の波長（λ）、赤血球の容積Ｖ（または等価
的に直径）、赤血球のヘモグロビン濃度ＨＣ（これはそ
の屈折率を決定する）および赤血球が懸濁している媒質
の、すなわち芯流１７の、屈折率の関数である。記載の
態様においては芯流１７の屈折率は球形化剤（主として
水）の物理的性質のみによってきまり、鞘流１９の屈折
率は意図的にこれに一致させる。芯流１７と鞘流１９と
の、一致させた屈折率を今後ｎと記す。従って前方散乱
光の検出によって発生した信号Ｓは数学的に方程式

【００２８】Ｓ＝ｆ（λ，θ，Δθ，ｎ，Ｖ，ＨＣ）

【００２９】〔式中（θ，Δθ）はかかる散乱光が検出
される角度間隔を表わす〕によって表わすことができ
る。代表的な一態様においては、上記方程式内の装置パ
ラメ−タ−λ，θ，Δθおよびｎは一定である。もし、
異った二つの組の装置パラメ−タ−、例えば異った二つ
の角度間隔に対してＳの値を同一赤血球について測定す
れば発生する信号Ｓ₁およびＳ₂は次式で表わされるであ
ろう。

【００３０】 Ｓ₁＝ｆ（λ，θ₁，Δθ₁，ｎ，Ｖ，ＨＣ） （１）

【００３１】 Ｓ₂＝ｆ（λ，θ₂，Δθ₂，ｎ，Ｖ，ＨＣ） （２）

【００３２】従って、方程式（１）および（２）は唯２
個の未知数、すなわちＨＣおよびＶを有するのみであ
る。もしシステムのパラメ−タ−を正しく選択すれば上
の二つの式（１）および（２）をこの二つの未知数につ
いて解くことができる。もし式（１）および（２）がＨ
ＣおよびＶに関し線形であるならば、二つの未知変数に
掛かる係数はシステムパラメ−タ−の値に依存し、これ
ら方程式はもしこれら係数の行列式が０でなければ単一
解を有するであろう。しかし、実際には式（１）および
（２）は線形方程式ではない。非線形方程式の場合に
は、式（１）および（２）のいわゆるヤコビアン行列式
が線形の場合の係数の行列式と同様の役を果す。すなわ
ち、ヤコビアンの行列式の値（これはＨＣ，Ｖおよびシ
ステムのパラメ−タ−に依存する）は式（１）、（２）
が単一の値の解を与えるためにはゼロ以外でなければな
らない〔例えばＩ．Ｓ．Ｓｏｋｏｌｎｉｋｏｆｆ著、Ａ
ｄｖａｎｃｅｄ Ｃａｌｃｕｌｕｓ（高等微積分学）
（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ社、ＮＹ、１９３９年）、第
１２章参照〕。ヤコビアン行列式がゼロ以外の数値とな
るＨＣおよびＶの値の範囲はシステムのパラメ−タ−の
値に依存する。従ってシステムパラメ−タ−の選定に当
ってはヤコビアン行列式の挙動を規準として使用するこ
とができる。

【００３３】一般に式（１）および（２）は、角パラメ
−タ−のすべての値に対して必ずＨＣおよびＶの単一解
を有するとは限らない。本発明は、システムの他の固定
パラメ−タ−すなわちλおよびｎが与えられた場合に、
式（１）および（２）が所定の範囲内でＨＣおよびＶの
単一解を与えるように角度パラメ−タ−（θ₁，Δθ₁）
および（θ₂，Δθ₂）を精密に選定することが可能であ
るという発見に基いている。赤血球の場合、かかる範囲
は典型的にはＶに対し３０ｆｌ−１５０ｆｌ、ＨＣに対
し２２ｇ／ｄｌ−４６ｇ／ｄｌで、これはヒト赤血球に
対する既知の正常および異常の範囲を両方ともカバ−し
ている。

【００３４】方程式（１）および（２）でそれぞれ表わ
される散乱光信号Ｓ₁およびＳ₂それぞれの大きさは、赤
血球の屈折率（ｎＣ）と血球ヘモグロビン濃度ＨＣとが
直線関係をなすので、ＨＣに依存する。かかる直線関係
は式

【００３５】ｎ_C＝Ａ＋（Ｂ×ＨＣ） （３）

【００３６】によって表わされる。式（３）において恒
数ＡはＨＣをゼロとした場合に赤血球が有するであろう
屈折率（約１．３３、０．６３２８μｍにおける等張水
溶液の屈折率）である。またＢはヘモグロビンの比屈折
率増分（ＨＣをｇ／ｄｌで測定する場合約０．００１９
ｄｌ／ｇ）である。〔Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉ
ｑｕｅｓ ｉｎ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒ
ｃｈ（生物学的研究における物理的技法）（Ａ．Ｗ．Ｐ
ｏｌｌｉｓｔｅｒ編、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ
社、１９６６年）内のＲ．Ｂａｒｅｒ著Ｐｈａｓｅ Ｃ
ｏｎｔｒａｓｔ ＆Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｙ ｉｎ Ｃｙｔｏｌｏｇｙ（細胞学にお
ける位相差顕微鏡学）参照〕。従って式（１）および
（２）は、ＨＣの代りにｎ_Cを未知数とする式に置きか
えることができ、本発明の測定方法は任意の球形誘電体
粒子の容積Ｖと屈折率ｎ_Cとの同時測定に適用すること
ができる。

【００３７】粒子が散乱光をも吸収する場合は屈折率ｎ
_Cは実数部ｎ_CRと虚数部ｎ_CIとを有する複素数である。
赤血球の場合、ｎ_CRとＨＣとは式（３）の如き関係があ
り、ｎ_CIとＨＣとは次式（４）の関係がある。

【数１】 ここでΕ_mMは波長λにおけるヘモグロビンの分子吸光率
である。すなわちｎ_CRおよびｎ_CIは独立な変数ではな
く、方程式（３）および（４）に示すようにいずれもＨ
Ｃに依存する。従って式（１）および（２）により球形
誘電体粒子の屈折率を、かかる粒子が光を吸収しない場
合および、吸収する場合は屈折率の実数部と虚数部、す
なわちｎ_CRとｎ_CIとが共通因子によって関係づけられて
いる場合に、決定することができる。

【００３８】低角度間隔（θ₁，Δθ₁）および高角度間
隔（θ₂，Δθ₂）の選定に関し図３Ａ−図３Ｃについて
説明する。図３Ａ−図３Ｃは波長０．６３２８μｍの光
束中を鞘流内を通過するそれぞれ１２０ｆｌ，９０ｆｌ
および６０ｆｌの球形化赤血球により前方に散乱された
光の強度を任意の単位を用いて散乱角の関数として図示
したものである。図３Ａ−図３Ｃにおいて、芯流および
鞘流の一致した屈折率は１．３３０３である。スペクト
ルの紫外、可視または近赤外領域におけるその他の波長
も使用し得ることは理解し得るであろう。赤血球による
吸収が最小である波長例えば０．６３２８μｍが好まし
い。また図３Ａ−図３Ｃには前方散乱強度パタ−ンの赤
血球の屈折率変動による変化を図示しており、赤血球屈
折率は方程式（３）の通りその血球のＨＣと直線関係に
ある。図３Ａ−図３Ｃは、図示の通りＨＣ値３１ｇ／ｄ
ｌ、３４ｇ／ｄｌおよび３７ｇ／ｄｌに対する強度パタ
−ンを示す。これらパタ−ンに関連して、正常赤血球の
典型的な容積Ｖは９０ｆｌであり、典型的なヘモグロビ
ン濃度ＨＣは３４ｇ／ｄｌであることを理解すべきであ
る。赤血球の場合Ｖの生理学的範囲は６１ｆｌないし１
２０ｆｌであり、ＨＣの生理学的範囲は３１ｇ／ｄｌな
いし３７ｇ／ｄｌである。（θ₁，Δθ₁）および
（θ₂，Δθ₂）の選定は図３Ａ−図３Ｃに示されるよう
な、以上の範囲における散乱パタ−ンの角度依存性を考
慮して行われる。

【００３９】（θ₁，Δθ₁）の選定は信号Ｓ₁がＶの変
動によって大きく変動するように行う。図３Ａ−図３Ｃ
をみると、第一の極大は球形化赤血球のＨＣとＶとの両
方の影響を受け、Ｖによる変化がより重要であることが
明かである。従って（θ₁，Δθ₁）は、Ｖの生理学的範
囲にわたって散乱パタ−ンの各々の第一極大の領域内
（好ましくはこの極大をスパンして）に間隔が来るよう
に選定する。図３Ｂに示すように、Ｖの中央値すなわち
９０ｆｌに対する第一の極大は光軸から２ １／４°ず
れている。また生理学的範囲におけるＶの最小値すなわ
ち６０ｆｌに対する第一極大は図３Ｃに示す通り光軸か
ら２ １／４°ずれている。また生理学的範囲における
Ｖの最大値すなわち１２０ｆｌに対する第一極大は図３
Ａに示す通り光軸から２°ずれている。従って（θ₁，
Δθ₁）の満足すべき選定値は２°から３°、すなわち
θ₁＝２°、Δθ₁＝１°である。この角度間隔内で検出
された散乱光信号Ｓ₁はＨＣおよびＶ両者の関数として
変化し、図４に示す如くＶおよびＨＣ対Ｓ₁信号曲線を
与える（ここでＶは３０ｆｌから１５０ｆｌまで、ＨＣ
は２２ｇ／ｄｌから４６ｇ／ｄｌまでの間で変化す
る）。図４から、Ｓ₁の値が与えられた場合ＨＣのある
値に対してはＶの値が複数あることがわかる。すなわ
ち、ＨＣ値が４０ｇ／ｄｌないし４６ｇ／ｄｌの範囲内
でかつＳ₁がある値の場合、Ｖには二つの値が可能であ
る。例えばＳ₁値が２．１５、ＨＣが４６ｇ／ｄｌの場
合、図４の点ａおよびｂでそれぞれ示す如く赤血球の容
積は１２０ｆｌかまたは７４ｆｌであり得る。この現象
はＳ₁の値に対して式（１）を満足するＶおよびＨＣ値
のペアが多数存在し得るということの表われである。

【００４０】高角度間隔（θ₂，Δθ₂）はＳ₁に対して
式（１）を満足するＨＣおよびＶの値の多義性を解決す
るように選定する。この解決は、ＨＣおよびＶの生理学
的範囲にわたって得られた散乱パタ−ンの第一の極大よ
り上の領域内の角度の範囲をスパンするように（θ₂，
Δθ₂）を選ぶことによって達成することができる。好
ましい態様においては、問題としている領域を通じてＨ
ＣおよびＶ両者に対し信号Ｓ₂が単調に変化するように
高角度間隔（θ₂，Δθ₂）を選定する。図３Ａ−図３Ｃ
に示すように、散乱パタ−ンの第二の極大の幅は、ＨＣ
の増加およびＶの増加と共に増大する。しかしこれら第
二の極大の位置はＶによって大きく変化し、この変化の
ため、（θ₂，Δθ₂）が十分に広くてこれら第二極大の
位置変動を平滑化または無効化しない限り、Ｓ₂は非単
調的になってしまう。従って、低い方の限度θ₂は好ま
しくは生理学的範囲内でのＶの最大値に対する散乱パタ
−ンの第二極大の近くに選定され、例えば図３Ａではθ
₂＝８°である。また間隔θ₂は好ましくは実際上の光学
的考慮およびシステムの信号−雑音比の要求と矛盾しな
い範囲でできるだけ大きく選ぶ。図３Ａ−図３Ｃにおけ
る散乱強度が実質的にゼロになる点、例えば２０°が高
角度間隔の上限として適当であり、すなわちΔθ₂＝１
２°となる。従って高角度間隔（θ₂，Δθ₂）８°−２
０°内で検出される散乱光信号は図５に示すようなＳ₂
対ＨＣおよびＶの曲線を与える（ここでＶは３０ｆｌか
ら１５０ｆｌ、ＨＣは２２ｇ／ｄｌから４６ｇ／ｄｌの
間で変動する）。もし（θ₂，Δθ₂）が正しく選ばれる
ならばＳ₂対ＨＣおよびＶの曲線が前述の多義性を解決
する。図５は、高角度間隔（θ₂，Δθ₂）が８°〜２０
°の場合Ｓ₂はＨＣに対してもＶに対しても単調に変化
することを示す。従って図５からわかる通り、任意の与
えられたＳ₂の値に対し、Ｖの値はＨＣのすべての値に
ついて唯一つである。従って、以上論じたように方程式
（１）に存在する多義性は方程式（２）によって解決さ
れる。

【００４１】図２において、（θ₁，Δθ₁）および（θ
₂，Δθ₂）内で散乱される光の強度は同じ角度的強度分
布パタ−ンについて同時に測定される。しかし、かかる
測定は、同一の赤血球であるが時間および（または）空
間的に離れたものから発生する異る角度的強度分布パタ
−ンについて行って、Ｓ₁およびＳ₂信号をそれぞれ得る
ようにすることができることを理解すべきである。Ｓ₁
およびＳ₂信号がどのようにして得られるにせよ、赤血
球のＨＣおよびＶを実質的に同時に決定することができ
る。

【００４２】従って、光源２２からの光束を遮断する各
球形化赤血球は一対の信号Ｓ₁およびＳ₂を生じ、そのそ
れぞれの強度はかかる血球のＨＣとＶの両方の関数であ
る。従って、Ｓ₁およびＳ₂のそれぞれの強度はかかる血
球を特性づけるＨＣ−Ｖペアを指示するものである。Ｓ
₁およびＳ₂信号のかかるペアの各々を図６に示すように
Ｓ₁−Ｓ₂平面内の点としてプロットすることができる。
もしＳ₁−Ｓ₂平面内の各点が単一のＨＣ−Ｖペアに対応
し、かつもしシステムの要求する分解能だけ異る二つの
ＨＣ−Ｖペアに対応するＳ₁−Ｓ₂平面内の二つの点が実
際上測定可能な量だけ離れているならば、赤血球のＨＣ
およびＶは必要な精度で決定することができる。第６図
において実線の曲線はＶの値を一定としてＳ₁およびＳ₂
の変化をＨＣの関数として示し、破線の曲線はＨＣの値
を一定としてＳ₁およびＳ₂の変化をＶの関数として示し
たものである。このような曲線において、Ｖ一定の曲線
は十分離れておりまたＨＣ一定の曲線も十分離れている
ので、Ｓ₁−Ｓ₂平面における単一の点は単一のＨＣ−Ｖ
ペアに対応し、これらの特性によって単一の赤血球を正
確に同定する。例えば図６において、点ｃは方程式
（１）および（２）の単一解を表わし、Ｖが７５ｆｌ、
ＨＣが３７ｇ／ｄｌの赤血球を表わす。

【００４３】もし（θ₁，Δθ₁）および（θ₂，Δθ₂）
が前述のように選ばれない場合には、得られるＳ₁−Ｓ₂
プロットには不定点、すなわち一つの点で一つより多く
のＨＣ−Ｖペアを示す点が存在し得る。このような条件
は例えば、ＨＣおよびＶの所望の動的範囲にわたってＨ
ＣおよびＶに対してプロットした場合にＳ₁、Ｓ₂が両方
とも単調でない場合に生ずるであろう。従って、式
（１）および（２）の、ＨＣおよびＶに対する単一解は
Ｓ₁およびＳ₂のすべての値に対しては存在しないであろ
う。

【００４４】この状態は例えば、Δθ₂を図５について
論じたような１２°でなく例えば３°に選んだ場合、す
なわち高角度間隔が光軸に対し８°ないし１１°ずれて
いる場合に生ずるであろう。このような場合には、信号
Ｓ₂は問題とする範囲のＨＣおよびＶについて単調に変
化しない。Ｓ₂プロットのこのような非単調的変化は図
７に示され、Ｓ₁−Ｓ₂プロットのねじれを来し、そのた
め、Ｓ₁およびＳ₂プロットのうちＨＣおよびＶの高い方
の値を表わす部分は図８に示すように自らのプロット上
に折重なる。従って図８のＳ₁−Ｓ₂プロットのうちこれ
ら高い方のＨＣおよびＶの値を表わすある点はもはや単
一のＨＣ−Ｖペアを表わさず数点の可能なＨＣ−Ｖペア
を表わす。これらの多義的な例を図８に点ｄおよびｅで
示す。点ｄはＶ値９０ｆｌ、ＨＣ値４０ｇ／ｄｌを表わ
すと共にＶ値１０５ｆｌ、ＨＣ値４２ｇ／ｄｌをも表わ
す。同様に点ｅはＶ値７５ｆｌ、ＨＣ値４１ｇ／ｄｌを
表わすと共にＶ値１２０ｆｌ、ＨＣ値４４ｇ／ｄｌをも
表わす。図８のＳ₁−Ｓ₂プロットの折重なった部分内に
ある点はどれも不定点であり、方程式（１）および
（２）の二つ以上の可能な解を与える。このような条件
は明かに好ましくない。しかしながら、もしこのような
プロットの大部分が単一値の点から成っているならばか
ような条件でもなお有用であり得る。ある場合にはＨＣ
−Ｖの解のペアのうち一つだけがＨＣおよびＶの可能な
測定範囲内にあって他のペアは無視できるであろう。

【００４５】このように、方程式（１）および（２）は
解くことができるので、Ｓ₁−Ｓ₂のペアを単一のＨＣ−
Ｖペアに移す数表が使用される。この表はシステムパラ
メ−タ−すなわちθ₁，Δθ₁，θ₂，Δθ₂，ｎおよびλ
に基づいている。かかる表は図１に示すように解読メモ
リ−５０内に検索表として記憶され、Ｓ₁およびＳ₂値を
受入れて各赤血球のＨＣおよびＶを報告することができ
る。かかる検索表は電磁散乱理論を使用してあらかじめ
計算され、測定すべき血球パラメ−タ−の実際的範囲内
の、解を得られるすべてのＨＣ−Ｖペアを含んでいる。
別の方法として、かかるＨＣ−Ｖペアは実時間計算によ
って得ることもできる。

【００４６】再び図１について説明すると、検出器４２
および４８の出力、これは低角度間隔（θ₁，Δθ₁）お
よび高角度間隔（θ₂，Δθ₂）内の散乱光強度とそれぞ
れ比例するが、それぞれ増幅器５２および５４によって
増幅される。増幅器５２および５４の公称利得すなわち
Ｇ１およびＧ２はそれぞれこれを調節してシステムの校
正をすることができる。また増幅器５２および５４は、
光束強度に生じ得る小変動を補償するための自動利得制
御（ＡＧＣ）機能を有することが好ましい。増幅器５２
および５４のそれぞれの出力は通常の型のピ−ク検出器
５６および５８にそれぞれ指向される。また増幅器５４
の出力は導線５５に沿って制御器６０の入力に加えら
れ、制御器６０は増幅器５４からの信号を受取ると、導
線５７に沿って制御パルスをピ−ク検出器５６および５
８に送る。ピ−ク検出器５６および５８は増幅器５２お
よび５４の出力信号を探知し次でこの信号のピ−ク値を
記憶する。ピ−ク検出器５６および５８に記憶された、
それぞれＳ１およびＳ２を指示するピ−ク値はＡ／Ｄ
（交直）転換器６２および６４の入力にそれぞれ加えら
れる。別の方法として、ピ−ク検出法の代りにパルス精
算法を使用してＳ¹およびＳ₂信号を発生させることもで
きる。続いて、制御器６０は導線５９に沿って転換パル
スを発生し、Ａ／Ｄ転換器６２および６４にそれぞれ、
Ｓ₁およびＳ₂信号の値をそれぞれ示す６ビット信号を母
線６１および６３に沿って発生させる。それにより、今
やデジタル化されたＳ₁およびＳ₂信号を使用して、Ｓ₁
およびＳ₂信号によって表わされる特定のＨＣ−Ｖペア
を記憶装置５０に検索させる。同時に、制御器６０は導
線６９に沿って制御パルスを加えてヒストグラム累算器
６６を作動させる。

【００４７】記憶装置５０の出力、すなわちＨＣおよび
Ｖの値は二本の７ビット母線６５および６７に沿ってそ
れぞれヒストグラム累算器６６に送られ、後者は測定範
囲内で同じＨＣおよびＶの値を持つ球形化赤血球の数を
計算する。ヒストグラム累算器６６は１６Ｋ語の記憶装
置を含有し、各メモリ−語は特定のＨＣおよびＶ値のペ
アに対応し、測定によってかかるＨＣおよびＶ値が得ら
れる度にインクレメントされる、すなわち一つ加える計
算が行われる。所定数の赤血球の測定が終ると制御器６
０が導線７３に沿って制御パルスを加えて、デイスプレ
イ制御器６８を作動させて累算器６６を母線７１に沿っ
て読取り、表示装置７０を作動させてＶおよびＨＣの個
々のヒストグラム７２および７４をそれぞれ表示させ、
また測定試科中の赤血球を特性づけるＨＣ−Ｖペアの二
次元頻度分布７６を表示させる。測定試科中の個々の赤
血球のＶおよびＨＣの頻度分布が、二次元頻度分布７６
内に含まれるＨＣとＶとの統計的相関と共に、それぞれ
ヒストグラム７２および７４のようにデイスプレイさ
れ、診断学者に重要な知見を提供することは本発明の重
要な特徴である。また、表示装置７０はヒストグラム７
２および７４ならびに二次元分布７６を紙に打出しまた
ハ−ドコピ−とする能力を有してもよい。ヒストグラム
７２および７４ならびに二次元分布７６を個別にも任意
に組合せてでも報告し得ることは明かである。

【００４８】赤血球指数ＭＣＶおよびＭＣＨＣはそれぞ
れ容積ヒストグラム７２およびヘモグロビン濃度ヒスト
グラム７４から標準的な統計的方法を使用して二つのヒ
ストグラムの平均値を計算することによって容易に得ら
れる。また、両ヒストグラム７２および７４の幅は、や
はり標準的な統計的方法を使用して、標準偏差および
（または）変動係数によって容易に特性づけることがで
きる。本発明により、従来流動式血球計算器の技術では
不可能なことであった、血液試料中の赤血球の色の変動
量を定量的に測定する手段が与えられることを理解すべ
きである。例えば、ＨＣヒストグラム７４の標準偏差は
このような尺度である。というのはこれは試料中の血球
ごとのＨＣ変動量を測定しており、このＨＣ変動量は試
料中の血球ごとの色の変動量の原因となっているからで
ある。容積ヒストグラム７２の変動係数は血液試料のい
わゆるＲＤＷ指数を与えるが、これはテクニコンＨ−６
０００システムおよびコウルタ−“Ｓ”型システムのよ
うな測定装置によって測定される標準的血液学的パラメ
−タ−である。

【００４９】

【発明の効果】本明細書に記載の装置は、前述したよう
に光を吸収しなくても光を吸収してもどちらでもよい任
意の球形誘電体粒子の容積および屈折率の測定に適用し
得ることを理解すべきである。例えば、流動セルを通過
する水と混合しない油の小滴についてこれらのパラメ−
タ−を測定することができる。もし屈折率が既知で例え
ばヒトの赤血球の屈折率の変動範囲内にあるならば、こ
のような油小滴をシステムの校正に使用することができ
る。界面張力によって自然に球形化され、測定すべき範
囲内の種々の容積を有するこのような油小滴の懸濁液を
鞘流１９内に随伴させ、流動セル１６内の視野容積を通
過させる。各油小滴は順番に光束を遮断し図３Ａ−図３
Ｃに示した型の前方散乱パタ−ンを生ずる。低角度間隔
（θ₁，Δθ₁）および高角度間隔（θ₂，Δθ₂）内の前
方散乱信号を測定してそれぞれ対応するＳ₁およびＳ₂信
号を生じさせる。Ｓ₁およびＳ₂信号は前述したように図
１のシステムを通し、得られたＨＣヒストグラム７４を
調べる。油小滴の屈折率はすべて同一であるので、この
ヒストグラムは非常に狭いピ−クから成る。好ましくは
いくつかの、例えば三つの異る屈折率の油小滴を使用し
てＨＣヒストグラム７４に三個の異った非常に狭いピ−
クを生じさせる。増幅器５２および５４の利得Ｇ₁およ
びＧ₂をそれぞれ調節して三個のピ−クそれぞれの幅を
同時に最小になるようにすることによりシステムを正し
く校正することができる。従って校正後は、Ａ／Ｄ転換
器６２および６４によってそれぞれ生じたＳ₁およびＳ2
値のペアは記憶装置５０に記憶された検索表内のＨＣ−
Ｖペアに正しく対応する。実際に、システムが正しく校
正されれば、油小滴の測定から得られるＳ₁−Ｓ₂ペアは
図６の格子上にプロットした場合油の屈折率に対応する
ＨＣ一定の曲線上に乗るであろう。

【００５０】図３Ａ−図３Ｃに示す前方への光散乱パタ
−ンを生ずるのに単一波長λの入射光を使用することを
述べてきたが、図２の光源２２として多色光源を利用す
ることにより、二つの異る波長λ₁およびλ₂を使用する
ことができる。このような場合には各波長λ₁およびλ₂
は、図３Ａ−図３Ｃに示したと定性的に類似の、散乱粒
子のＨＣおよびＶの関数として変化する、異った散乱パ
タ−ンを生ずる。かかるパタ−ンは適当な光学的技法に
よって波長について区別することができる。例えば光束
分割器３４の代りに、波長λ₁およびλ₂の散乱パタ−ン
を波長λ₁およびλ₂の光をそれぞれ選択的に受持つ検出
器４２および４８にそれぞれ指向するような透過／反射
特性を有する二色性鏡を使用する。従って、信号Ｓ₁お
よびＳ₂が発生されて、前述のように各Ｓ₁−Ｓ₂ペアに
対して対応するＨＣ−Ｖペアを表とした予め計算した表
を含有する記憶装置５０に指向され、それによりＶおよ
びＨＣそれぞれの適切なヒストグラム７２および７４、
ならびにＨＣ−Ｖペアの二次元頻度分布７６がデイスプ
レ−される。

【００５１】原理的に、この二波長法では可変パラメ−
タ−ＶおよびＨＣを除き、方程式（１）および（２）の
すべての装置パラメ−タ−は一定に維持される。実際、
方程式（１）および（２）は、式中のλの代りにλ₁お
よびλ₂が使用される以外は変りがない。この場合も角
度間隔（θ₁，Δθ₁）は信号Ｓ₁がＶの変動に伴って十
分に変化するように選ばれる。また角度間隔（θ₂，Δ
θ₂）は式（１）におけるＨＣおよびＶの値の多義性を
解決しうるように選ばれる。（θ₁，Δθ₁）および（θ
₂，Δθ₂）は前述のように選ばれる。測定すべき粒子の
パラメ−タ−の範囲ならびに波長λ₁およびλ₂の関係に
よって、（θ₁，Δθ₁）と（θ₂，Δθ₂）とが一部また
は完全に重なることが考えられる。例えば、前方への光
散乱パタ−ンは光の波長が増大するにつれて散乱角の小
さい方の方向において圧縮される傾向があることが知ら
れている。従って、λ₁の前方への光散乱パタ−ンの第
一極大が、λ₂の前方への光散乱パタ−ンの第二極大の
角度領域内に来ることがあり得る。従ってλ₁およびλ₂
を適当に選ぶことにより角度間隔（θ₁，Δθ₁）および
（θ₂，Δθ₂）は重なりまたは等しくさえなり得る。こ
の後者の場合には図２の暗視野遮断装置３８および４４
は同一となり同一の角度間隔の散乱光パタ−ンを通過さ
せるよう調整することができるであろう。

【００５２】原理的には、本発明の別の態様においては
上述の散乱測定の代りにＳ₁とＳ₂のいずれかまたは両者
のいわゆる滅光測定が行われる。Ｓ₁またはＳ₂について
滅光測定を行う場合は、前述の対応する角度間隔は通常
環状遮断装置ではなくて環状開口によって規定されるで
あろう。従って粒子が光束を遮断することによるかかる
開口部を通る光の滅光または減少は、前述の角度間隔へ
の散乱光にほぼ等しいであろう。

【００５３】例えば、Ｓ₂が０°から散乱パタ−ンの第
二の極大付近の角までの角度間隔（例えばθ₂＝０、Δ
θ₂＝８°）内における滅光の尺度であり、かつ粒子が
波長λにおいて吸収が少いかまたは全く吸光性がない場
合には、滅光法によるＳ₂の測定は本質的に前述したよ
うな散乱法による測定と同等である。波長λにおいて光
をかなり吸収する粒子に対しては滅光法はさらに改変さ
れて、既述のＨ．Ｍ．Ｓｈａｐｉｒｏらの系におけると
同様、Ｓ₂は小さい（例えば照明光束の発散角にほぼ等
しい）Δθ₂を使用した吸収測定となるであろう。この
場合、システムパラメ−タ−を注意深く選択して、適当
な式（１）および（２）がＨＣおよびＶの必要な測定範
囲内においてこれら変数の単一解を有するようにするこ
とができる。従って、かかる滅光−散乱および吸収−散
乱法はＨＣおよびＶの正確な測定に対し、前述の散乱−
散乱法と原理的に同等である。

【００５４】なお、球形化赤血球について好ましい態様
を説明したが、本発明は球形から多少変形した粒子、ま
た非球形粒子の測定にも適用し得る。前者の場合にはＨ
ＣおよびＶの測定は厳密に球形の粒子の場合ほど正確で
なくなり、正確度の低下は変形の度合に依存するであろ
う。前者の極端な場合である後者の場合には、さらに追
加的の変数がシステムに導入されるであろう。このよう
な場合には導入した追加変数の数により、（θ₁，Δ
θ₁）および（θ₂，Δθ₂）を含んでも含まなくてもよ
いが、二つより多くの角度間隔が測定に使用されるであ
ろう。

【００５５】例えば、ある種の適当に配向した一様な形
状の、回転対称軸を有する粒子、例えば一様な形の回転
楕円体粒子の場合、容積はかかる粒子の長径および短径
の関数であろう。これら粒子のパラメ−タ−を測定する
ためには、流動セル１６は粒子の回転対称軸が光学系の
軸に対してすべて強制的に同様に配向させられるように
芯流１７の特定の形状を規定するような構造とする。屈
折率はやはり独立変数のままである。従って測定すべき
変数の数が増加して三になれば、三つの選ばれた角度間
隔において散乱光を測定し回転楕円体粒子の容積および
屈折率の両者を決定することになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい態様を示す線図的説明図であ
る。

【図２】図１の照明および検出光学系の略図である。

【図３】図示のパラメ−タ−を有する球形化赤血球によ
る前方への散乱光の微分強度パタ−ンすなわち角分布の
一群を示す。

【図４】図３に示す角分布内の第一の、すなわち低い角
度間隔と第二の、すなわち高い角度間隔との中で測定し
た散乱光強度の大きさを示す曲線群を示す。それらの大
きさは、図示のシステムパラメ−タ−において、球形化
赤血球のヘモグロビン濃度（ＨＣ）および容積（Ｖ）の
関数としてプロットされている。

【図５】図３に示す角分布内の第一の、すなわち低い角
度間隔と第二の、すなわち高い角度間隔との中で測定し
た散乱光強度の大きさを示す曲線群を示す。それらの大
きさは、図示のシステムパラメ−タ−において、球形化
赤血球のヘモグロビン濃度（ＨＣ）および容積（Ｖ）の
関数としてプロットされている。

【図６】図４および図５で示したように低および高角度
測定値をそれぞれ、図示のシステムパラメ−タ−におい
て球形化赤血球のヘモグロビン濃度（ＨＣ）および容積
（Ｖ）の関数としてプロットした曲線群を示す。

【図７】図５に示した高角度間隔より小さい、図示の高
角度間隔内で測定した散乱光強度の大きさを示す曲線群
を示す。

【図８】図４および図７に説明したように低および高角
度測定値をそれぞれ、図示のシステムパラメ−タ−にお
いて球形化赤血球のヘモグロビン濃度（ＨＣ）および容
積（Ｖ）の関数としてプロットした曲線群を示す。

【符号の説明】

１４ 混合およびインキュベ−ション段階 １６ 測定用被鞘流流動セル ２１ 照明光学系 ２３ 検出光学系 ４２ 検出器 ４８ 検出器 ５０ 解読メモリ− ５６ ピ−ク検出器 ５８ ピ−ク検出器 ６０ 制御器 ６６ ヒストグラム累算器 ６８ デイスプレイ制御器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定容的に球形化した赤血球の容積および
   屈折率を正確に測定する装置であって、（ａ）光路に沿
   って２波長の光束を指向する手段、（ｂ）前記赤血球を
   前期光束中を通過させて各波長に特有の前方への光散乱
   パタ−ンを生じさせる手段、 ここでこの前方への光散乱パタ−ンは前記赤血球の容積
   および屈折率の関数であって、単位散乱角度当りの散乱
   光強度を表わし、１個の第一の極大と複数個の第二の極
   大とを含むものであり、（ｃ）より波長の長い方の光に
   対して、生理学的範囲の容積を有する赤血球の光散乱パ
   タ−ンの第一の極大が存在すると思われる角度範囲にま
   たがる角度間隔を選ぶ手段、（ｄ）二つの波長について
   それぞれ、前記角度間隔で、散乱光の強度に相当する第
   一の信号および第二の信号を発生する手段、および
   （ｅ）前記第一および第二の信号を、ペアとして、容積
   および屈折率が既知の赤血球により発生された相当する
   既知の信号のペアと比較することにより、前記第一およ
   び第二の信号の大きさから前記赤血球の容積および屈折
   率を決定する手段、を含んで成る測定装置。
2. 【請求項２】 決定手段（ｅ）において屈折率の関数と
   して赤血球のヘモグロビン濃度を決定する請求項１に記
   載の装置。