JPH09257688A - 粒子解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流れている液体中に懸濁した粒子の静止画像を
取り、粒子を分析する粒子解析装置で、調整の容易化を
図り、装置間の機差を無くし、測定の信頼性を向上す
る。 【解決手段】フローセル１００にサンプルを流し、レー
ザ光束１０により粒子の通過を検出し、その検出に基づ
いてパルスランプ１を発光させ、粒子の静止画像をＴＶ
カメラ８で撮像し、画像処理を行う。粒子数分析部４０
で光検出回路２２で得られた粒子検出信号強度の分布を
とり、その結果から、粒子の平均強度を算出し、結果を
表示部５０に表示する中央制御部２９より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血液または尿など
の粒子成分を含む試料液を扁平なシースフローにして流
し、その粒子の画像を取り、粒子を分析する粒子解析装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から血液中の細胞や尿中の細胞や粒
子を検査するには、スライドガラス上に塗抹染色された
細胞，粒子を顕微鏡を通じて観察する方法が行われてい
る。しかし、この方法では標本作成に時間がかかるこ
と、塗抹標本は面積が限られているので多くの細胞や粒
子を観察することができないこと、更に顕微鏡ステージ
を移動しながら粒子を見つける作業が必要になるという
問題点がある。

【０００３】一方、連続的に流れている試料液中の粒子
を撮影し、粒子画像から粒子を分析する試みは、いくつ
か行われている。例えば、特表昭57−500995号，特開昭
63−94156 号，特開平4−72544号公報が知られている。

【０００４】特表昭57−500995号公報では、測定サンプ
ルを流路に流し、撮像領域中に周期的にストロボを発光
させ、ＣＣＤカメラで撮影することにより測定サンプル
の粒子の静止画像を得る。ストロボの発光はＣＣＤカメ
ラの動作に同期して周期的に発光する。ストロボの発光
時間は短いので、粒子が連続的に流れていても静止画像
を得ることができる。また、ＣＣＤカメラは毎秒３０枚
の静止画像を撮影することができる。

【０００５】特開昭63−94156 号公報では、静止画像撮
影用の光学系とは別に静止画像撮像領域より上流に粒子
検出用の光学系を有し、常時点灯された粒子監視用光源
の光束を粒子が横切ると、丁度その粒子が撮像領域に達
する時間だけ遅延させてフラッシュランプを点灯させ
て、粒子の静止画像を得る。この方法だと、フラッシュ
ランプの発光を周期的に行わず粒子の通過を検出した時
だけ発光するので効率的に粒子画像が得られる。また、
濃度の薄いサンプル試料の場合に無意味な画像処理をす
る必要がない。

【０００６】この方法は、測定サンプルの粒子濃度が低
い場合に対し非常に効率よく処理できるため、測定サン
プル量の増大，測定時間の短縮，測定精度の向上を図る
ことができる。

【０００７】また、測定サンプルの粒子濃度が高い場合
には、画像入力に伴うデットタイムのため粒子の数え落
しが生じるが、画像処理した粒子数から測定サンプル全
体に含まれる粒子数および粒子濃度を求めるための粒子
補正方法が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】粒子静止画像撮像領域
またはその上流に通過する粒子を検出する粒子検出手段
と、粒子が通過したときだけパルス光源を点灯させ粒子
の静止画像を撮影する手段を有する粒子解析装置では、
粒子検出手段で得られる粒子検出信号強度が設定値以上
でなければパルス光源は点灯しない。一般に粒子検出手
段は、検出光としてのレーザ光を発する検出光源である
半導体レーザ，半導体レーザからのレーザ光を平行な光
束にするコリメータレンズ，コリメータレンズからのレ
ーザ光束を集約するシリンドリカルレンズ，フローセル
の上流の位置に照射されている半導体レーザの光束を粒
子が横切った時に発する散乱光を受光する粒子検出部な
どから成り立つ。

【０００９】粒子検出系の調整又は確認は、粒子径の均
一な粒子を含む試料液として流して行うが、粒径のばら
つき，レーザ光の不均一性が存在し、粒子検出部の出力
信号の強度分布が広くなってしまう。このため、オシロ
スコープのみによる強度管理が困難であり、調整専用の
出力信号の分布測定装置が必要となってしまい、顧客先
にて粒子検出系の調整又は確認に支障をきたすという問
題があった。また、レーザ，光路系，受光部の個体差を
受光部のゲインで自動的に最適化する場合、検出信号の
強度分布を測定する必要があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】粒子径の均一な粒子を含
む試料液を試料として流し、検出信号強度のスライスレ
ベルをある値に設定し、その設定値における粒子個数を
測定する。この操作をスライスレベルの設定値を変えて
くり返し行い、横軸にスライスレベル、縦軸に粒子個数
をとったグラフを作成する。このグラフは、その設定値
以上の散乱光強度を発した粒子の個数を表しており、そ
の設定値より小さい値を設定した時の粒子個数との差が
そのスライスレベル範囲にある粒子の個数となる。この
ようにして、各スライスレベル範囲内にある個数を算出
し、グラフ化することで粒子の検出信号強度分布を測定
することができる。また、この分布から対象粒子の平均
検出信号強度を算出できる。

【００１１】従って、上記課題を解決するために、この
動作を自動的に行う制御手段を設け、表示部にグラフま
たは平均検出信号強度を表示する制御手段を設けること
で、調整及び確認の容易化が行える。

【００１２】また、ここで算出された平均検出信号強度
が最適になるように、粒子検出部の増幅率を自動的に算
出する制御手段を設けることで、レーザ，光路系，受光
部の個体差を受光部のゲインで自動的に最適化すること
ができる。

【００１３】また、粒子検出信号処理部に粒子検出信号
の強度分布をハードで測定する回路を設けることでも、
上記課題を解決することができる。

【００１４】このように、粒子成分を含む試料液をフロ
ーセル中に流し、フローセル中を流れる試料液の上流の
位置に点灯している粒子検出用光学系がフローセル中を
通過する粒子を検出すると、フローセル中の撮像領域を
照射する光学系が点灯し、撮像装置が検出した粒子の静
止画像を撮像し、撮像した粒子静止画像を画像解析する
ことにより粒子の分類を行う粒子解析装置で、自動的に
粒子検出信号の強度分布測定を行う制御手段又は、粒子
検出信号処理部に粒子検出信号の強度分布をハードで測
定する回路を設けることは、オシロスコープ又は強度分
布測定装置無しに粒子検出系の強度分布を数値表現する
ことを可能とし、調整又は確認を数値で行うことができ
るため、精度管理が容易となりデータの信頼性が高くな
る。又、この平均強度を元に検出系の増幅率調整を自動
化することを可能とし、メンテナンスの容易化が図れ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明による粒子解析装置の一実
施例を図面を用いて説明する。

【００１６】図１は粒子解析装置のブロック図である。

【００１７】粒子解析装置は、粒子を懸濁させたサンプ
ル液が供給されるフローセル１００，画像撮像手段１０
１，粒子分析手段１０２、及び粒子検出手段１０３を備
える。

【００１８】フローセル１００は、染色処理の施された
尿や血液試料などをシース液（粒子を含まない清浄な
液）を外層として極めて扁平に流す。フローセル１００
には、サンプル液入りとシース液入りの二つの入り口が
ある。サンプル液入り口には、サンプル液供給手段によ
り一定流量のサンプル液が供給される。シース液入り口
には、シース液供給手段により一定流量のシース液が供
給される。サンプル液流れ１１０は、画像撮像手段１０
１の光軸（顕微鏡光軸）９に対して垂直方向に極めて扁
平でサンプル液をシース液が包み込んだ層流が形成さ
れ、フローセル100の中心を一定速度で通過する。この
サンプル液流れ１１０の流速は中央制御処理部２９で設
定された条件に従って制御される。

【００１９】画像撮像手段１０１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１，フラ
ッシュランプ１を発光させるフラッシュランプ１ａ，フ
ラッシュランプ１からのパルス光束を平行にするフィー
ルドレンズ２，フィールドレンズ２からの平行なパルス
光束１０をフローセル１００内のサンプル液流れ110に
集束させる顕微鏡コンデンサレンズ３，フローセル１０
０内のサンプル液流れ１１０に照射されたパルス光束を
集光し結像位置６に結像させる顕微鏡対物レンズ５，投
影レンズ７を介して投影した結像位置６の像をインター
レース方式により取り込み電気信号である画像データ信
号に変換するＴＶカメラ８，パルス光束の幅を制限する
視野絞り１１及び開口絞り１２を有する。ＴＶカメラ８
は、残像の少ないＣＣＤカメラ等が一般に使われてい
る。

【００２０】粒子分析手段１０２は、ＴＶカメラ８から
転送された画像データ信号をデジタル信号に変換するＡ
Ｄ変換器２４，ＡＤ変換器２４からの信号に基づくデー
タを所定のアドレスに記憶する画像メモリ２５，画像メ
モリ２５におけるデータの書き込み及び読み出しの制御
を行う画像処理制御回路２６，画像メモリ２５からの信
号に基づき画像処理を行い粒子数や分類を行う特徴抽出
回路２７及び識別回路２８，サンプル液中の粒子数を決
定する粒子数分析部４０，ＴＶカメラ８の撮影条件やフ
ローセル１００のサンプル液流れの条件，画像処理制御
回路２６の制御，識別回路２８からの画像処理結果の記
憶，粒子数分析部４０とのデータの授受、及び表示部５
０への表示を行う中央制御部２９を有する。

【００２１】粒子検出手段１０３は、検出光としてのレ
ーザ光を発する検出光源である半導体レーザ１５，半導
体レーザ１５からのレーザ光を平行なレーザ光束１４に
するコリメータレンズ１６，コリメータレンズ１６から
のレーザ光束の一方向のみを集束させるシリンドカルレ
ンズ１７，シリンドカルレンズ１７からの光束を反射さ
せる反射鏡１８，顕微鏡コンデンサレンズ３とフローセ
ル１００の間に設けられ反射鏡１８からレーザ光束をサ
ンプル液流れ１１０上の画像取り込み領域の上流側の接
近した位置に導く微小反射鏡１９，粒子によるレーザ光
束の散乱光を集光する顕微鏡対物レンズ５，顕微鏡対物
レンズ５で集光された散乱光を反射させるビームスプリ
ッタ２０，ビームスプリッタ２０からの散乱光を絞り２
１を介して受光しその強度に基づく電気信号を出力する
光検出回路２２，光検出回路２２からの電気信号に基づ
いてフラッシュランプ駆動回路１ａを作動させるフラッ
シュランプ点灯制御回路２３を有する。尚、顕微鏡対物
レンズ５は画像撮像手段１０１と共用される。

【００２２】図１により粒子解析装置の基本的な動作を
説明する。

【００２３】半導体レーザ１５は、測定サンプルがフロ
ーセル１００内を通過する時に発光させ、サンプル中の
粒子が検出領域を通過するのを観測している。半導体レ
ーザ１５からのレーザ光束は、コリメータレンズ１６で
平行なレーザ光束１４に集束され、シリンドカルレンズ
１７で光束の一方向のみ集束される。このレーザ光束は
反射鏡１８及び微小反射鏡１９で反射されフローセル１
００内のサンプル液流れ１１０上に照射される。この照
射位置はシリンドカルレンズ１７によってレーザ光束が
集束する粒子検出位置であり、サンプル液流れ１１０上
の粒子静止画像撮像領域の上流側の近接した位置であ
る。

【００２４】測定対象である粒子がレーザ光束を横切る
と、レーザ光束は散乱され、この散乱光は、ビームスプ
リッタ２０で反射され、光検出回路２２で受光され電気
信号に変換される。粒子検出信号は、粒子の光学的な屈
折率，吸収，サイズ，粒子の内部状態，散乱光検出条件
などにより影響を受ける。

【００２５】更に、光検出回路２２で検出電気信号が画
像処理対象粒子の検出電気信号と識別されるとフラッシ
ュランプ点灯制御回路２３および粒子数分析部４０に送
られる。フラッシュランプ点灯制御回路２３では粒子が
ＴＶカメラ８の粒子静止画像撮像領域の所定の位置に達
したときにフラッシュランプ１が発光し撮像が行われる
ように、粒子検出位置と画像取り込み領域との距離及び
サンプル液の流速で決まる所定の遅延時間の後にフラッ
シュランプ駆動回路１ａに送られる。フラッシュランプ
点灯制御回路２３からは、検出信号と同時に発光レディ
信号が送られ、インターレース方式のフィール信号のタ
イミングに基づいてフラッシュランプの発光タイミング
が制御される。

【００２６】粒子分析手段１０２は次のように動作す
る。ＴＶカメラ８から出力される画像データ信号はＡＤ
変換器２４でデジタル信号に変換され、これに基づくデ
ータが画像処理制御回路２６の制御の基に画像メモリ２
５の所定のアドレスに記憶される。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の基に読み出
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にその結果が記憶さ
れる。記憶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，光検出回路２
２からの粒子検出信号、及び画像処理制御回路２６から
の制御信号を基に、最終的な粒子画像の分類識別結果の
纏めを行う。

【００２７】次に、粒子の信号強度分布を測定する処理
の流れを図２を用いて説明する。

【００２８】粒径の均一な粒子を含む試料を、スライス
レベルを初期値Ａに設定し、粒子個数を測定し、以降、
ｄＶずつスライスレベルを高く設定し、その都度粒子個
数を測定するように、中央制御部２９で試料の流れ、粒
子分析部を制御する。

【００２９】各スライスレベルでの粒子個数が測定され
た後、中央制御部にて、スライスレベルＡ＋（ｉ＋１）
・ｄＶの粒子個数Ｎ（Ａ＋（ｉ＋１）・ｄＶ）とスライ
スレベルＡ＋・ｄＶの粒子個数Ｎ（Ａ＋ｉ・ｄＶ）の差
Ｎ（ｉ）＝Ｎ(Ａ＋ｉ・ｄＶ)−Ａ＋(ｉ＋１)・ｄＶを算
出し、スライスレベルＡ＋ｉ・ｄＶとＡ＋(ｉ＋１)・ｄ
Ｖ間に含まれる検出信号強度を発する粒子の個数を算出
し、横軸にＡ＋（２ｉ＋１）・ｄＶ／２、縦軸にＮ
（ｉ）をとって粒子の強度分布のグラフが得られる。

【００３０】この分布から、次式により平均強度Naveが
算出される。

【００３１】

【数１】

【００３２】この強度分布又は平均強度を表示部に表示
することで、調整又は確認を数値で管理することが可能
となり、調整が精度良く行え、装置間差が無くなりデー
タの信頼性が高くなる。

【００３３】また、粒子検出器の増幅率を加減し、平均
強度が最適になる増幅率を自動的に求め、粒子分析部に
設定する制御手段を設けることで、粒子検出系のメンテ
ナンスが容易化が図れる。

【００３４】粒子検出器に、各測定粒子の信号強度をデ
ジタル変換し、そのデジタル変換値毎に粒子の個数を計
数する回路を設けることでも、信号強度分布，平均強度
を算出することが可能であり、表示部に、強度分布又は
平均強度の表示が行え、粒子分析部の増幅率の自動化を
図ることができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、粒子成分を含む試料液をフ
ローセル中に流し、フローセル中を流れる試料液の上流
の位置に点灯している粒子検出用光学系がフローセル中
を通過する粒子を検出すると、フローセル中の撮像領域
を照射する光学系が点灯し、撮像装置が検出した粒子の
静止画像を撮像し、撮像した粒子静止画像を画像解析す
ることにより粒子の分類を行う粒子解析装置で粒子検出
系の調整又は確認時に、装置の機能として粒子の強度分
布又は平均強度が算出され表示されるので、調整用のオ
シロスコープや粒子強度分布測定装置を使うこと無く、
数値で評価できるため、精度管理が容易となり調整時間
の短縮が図れデータの信頼性が高くなる。又、この平均
強度を基に検出系の増幅率調整を自動化することは、メ
ンテナンスの容易化による調整時間の短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】粒子解析装置の全体構成のブロック図。

【図２】粒子検出信号の強度分布例の特性図。

【符号の説明】

１…フラッシュランプ、８…ＴＶカメラ、２２…光検出
回路、２９…中央制御部、４０…粒子数分析部、５０…
表示部、１００…フローセル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子成分を含むサンプル液をフローセル中
   に流し、前記フローセル中を流れる前記サンプル液の上
   流の位置に点灯している粒子検出用光学系が前記フロー
   セル中を通過する粒子を検出すると、ある一定時間遅延
   させて前記フローセル中の撮像領域を照射する光学系が
   点灯し、前記粒子検出用光学系が検出した粒子の静止画
   像を撮像し、撮像した粒子静止画像を画像解析部により
   粒子の分類を行う粒子解析装置において、 検出信号のスライスレベルを自動的に変え、前記スライ
   スレベル毎の検出個数から、粒子検出信号の強度分布又
   は平均値を取得し、表示器に表示する制御手段を有した
   ことを特徴とする粒子解析装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記粒子検出信号の強
   度分布又は平均値を自動的に取得し、その強度分布又は
   平均値を基に粒子検出器の増幅率を自動的に変え最適増
   幅率を設定する制御手段を有した粒子解析装置。
3. 【請求項３】粒子成分を含むサンプル液をフローセル中
   に流し、前記フローセル中を流れる前記サンプル液の上
   流の位置に点灯している粒子検出用光学系が前記フロー
   セル中を通過する粒子を検出すると、ある一定時間遅延
   させて前記フローセル中の撮像領域を照射する光学系が
   点灯し、前記粒子検出用光学系が検出した粒子の静止画
   像を撮像し、撮像した粒子静止画像を画像解析部により
   粒子の分類を行う粒子解析装置において、 粒子の個数を検出信号の強度毎に計数する測定手段を有
   し、分布算出用の強度分布又は平均値を自動的に取得
   し、表示器に表示する制御手段を有したことを特徴とす
   る粒子解析装置。
4. 【請求項４】請求項３において、自動的に取得した粒子
   検出信号の強度分布又は平均値を基に粒子検出器の増幅
   率を自動的に変え、最適増幅率を設定する制御手段を有
   したことを特徴とする粒子解析装置。