JPS60140139A - 粒子計数装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、粒子を大きさによって区別しながら８１数
するもの、特に血液中の赤血救、血小板の計数に台用な
粒子計数装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 光学的に微粒子を測定する装置として、ＩＬ来、暗視野
顕微鏡の原理を応用し、レーザ等の光をレンズで検出粒
子大近くまで収束さ−Ｕ、その焦点内に粒子がない時は
一切の光出力がなく、粒子が入るとそれによる散乱光を
集光し、光電変換を行い粒子信号を検出する装置が知ら
れている。

前記１１Ｍ乱先０強弱は、粒子の大小だけでなく、粒子
表面の反射率、形状７粒子の回転運動等の条件が加わる
ので、前記粒子信号のパルス高さのみでは粒子の大小弁
別が不正確である。そこで、信号パルスのパルス幅も信
号要素として利用し、これをパルス高さ要素と相乗して
前記誤差要素るこよる影響を相対的に減少させ、信号弁
別精度を１ｉｉＪ上させることが行われている。

パルス幅要素は、主に前記焦点内を通過する粒子速度に
依存しており、粒子は液体中に懸濁されているので、液
体塩度、粘度、管内抵抗、液流りｊ圧等の変動要因が多
く、従来装置における誤差要因となっていた。

発明の目的 この発明の目的は、粒子速度を検出してノマルス幅検出
精度を高めることにより、信号弁別精度の高い粒子計数
装置を提供することである。

発明の構成 第１の発明のｌ＋’Ｉｋ子計数装置は、被検粒子を含む
・液の送出手段と、流動液中の前記粒子の通過を検出し
てその粒子の大きさに対応したＳルス信号を出力する粒
子検出手段と、前記ノクルス信号の高さと幅から粒度を
弁別する弁別手段と、粒度別のノクルス信号数（粒子数
）を計数する計数手段とを備えたものにおいて、前記流
動液の速度検出手段と、この速度検出手段の検出結果に
基いて前記液送山手段を流動液速度が一定に保たれるよ
うに制御する制御手段とを設げたものである。

この構成によれば、パルス信号の幅の誤差要因である液
体温度、粘度、管内抵抗、液流動圧等が変動することに
より、液の、したがって粒子の速度が変動しても、前記
速度検出手段と制御手段とにより液送出手段を駆動して
その送出圧力を調整することにより、液の、したがって
粒子の速度をもとの所定の速度に自動的に復帰させるこ
とができる。

すなわち、誤差要因からの悪影響が実質的に取除かれ、
パルス信号の幅を粒子の大きさく粒度）に正確に対応し
たものとして検出することが可能となる。そして、これ
によって粒度別の粒子数の計数の精度を高いものとする
ことができるのである。

第２の発明の粒子計数装置は、被検粒子を含む液の送出
手段と、流動液中の前記粒子の通過を検出してその粒子
の大きさに対応したパルス信号を出力する粒子検出手段
と、前記パルス信号の高さと幅から粒度を弁別する弁別
手段と、粒度別のパルス信号数（粒子数）を計数する計
数手段とを備えたものにおいて、前記流動液の速度検出
手段と、この速度検出手段の検出結果に基いて前記パル
ス信号の幅を補正するパルス幅補正手段とを設けたもの
である。

この構成によれば、パルス信号についての前記誤差要因
が変動して粒子速度が変動しても、前記速度検出手段と
パルス幅補正手段とにより、粒子速度変動に伴って生じ
たパルス幅の誤差を補正して、本来あるべきパルス幅に
自動的に修正することができる。

すなわち、誤差要因からの悪影響が実質的に取除かれ、
パルス信号の幅を粒子の大きさく粒度）に正確に対応し
たものとして検出することが可能となる。そして、これ
によって粒度別の粒子数の計数の精度を高いものとする
ことができるのである。

実施例の説明 四−１）第１の発明の第１の実施例を第１図ないし第３
図に基いて説明する。

第１図は粒子ｉｌｌ詰装置全体構成の概念図である。こ
の装置は、試料懸／ｒＢ液の細い流れに光焦点を当て、
粒子による散乱光をとらえ、光電変換を行い、粒子信号
パルスを発生さ−Ｕる検出部１１と、パルス増幅を行う
増幅回路１２と信号パルスの高さと幅をＡ／Ｄ変換後、
両者を相乗し債をＦＲＯＭの記憶部で弁別する弁別回路
１３と、弁別パルスを各々口数する計数回路１４と、口
数結果を表示する表示回路１５と、前記各部に電力を供
給する電源８１）（図示省略）から構成されている。

試料懸濁液として、例えば血液を希釈液（生理食塩水を
主成分とする）で５００〜２万倍に薄めたものが使用さ
れる。

第２図は粒子検出部１１と弁別回路１３のより具体的な
構成を示す。ｌは被検粒子の１￥！泗液（試１１１　）
の容器、１６は容器１に浸請された吸引ピペットで、こ
れにはシリンダ４が連通接続され−ζいるとともに、そ
の接続点の両側に電磁弁２，３を介装しである。Ｍはシ
リンダ４の駆動モータである。

６は検出管であり、その内部中心に吸引ピペット１６の
先端微細開口が位置し、また下部にはシース液タンク７
の送出管７ａが連通接続されている。検出管６内は前記
試料の流れの回りをシース液Ｓがシース（鞘）状に流れ
る構造となっており、粒子は一列に管中央部を流れる状
態となる。

シース液タンク７は気密状に構成され、そこに圧搾ポン
プｃｐからの送気管７ｂが連通接続され、送気管７ｂの
途中に電磁弁８が介装されている。

圧搾ポンプＣＰは調圧器１０を備えており、この調圧器
１０のニードルバルブはサーボモータＳＭによって出退
調整されるように構成されている。

タンク７、ポンプＣＰ、送出管７ｂなどが試料の送出手
段２９を構成している。

検出管６において粒子が一列に流れる部分にレンズ系を
含む発光レーザＬＡと、レンス系を含む受光フォトダイ
オードＰＤが配設され、これらが粒子検出部１１を構成
している。

検出管６から１１１１管６ａが導出され、細管６ａの途
中部に送出管７ｂからの分岐管９が連通接続され、分岐
管９には電磁弁５が介装されている。電磁弁５は瞬時的
に開弁されるもので、その開弁により分岐管９から細管
６ａに小さな気泡を１個注入するようになっている。１
７は細管６ａの排出口、１８は排液容器である。

粒子速度の検出手段３０は次のように構成されている。

すなわち、細管６ａ上には発光素子（発光ダイオード）
Ｈと受光素子（フォトダイオード）Ｊの対が等間隔に複
数対ｐｉ、Ｐ２．・・・・・・ｐｎ並設されており、液
と同一速度で流動する気泡の通過を検出する。各受光素
子Ｊはマイクロコンビｊ。

−タ（以下マイコンという）ＭＣに接続されている。

マイコンＭＣは次のように構成されている。すなわち、
各受光素子Ｊから送られた気泡検出パルスが第３図のタ
イムチャートに示すように、マイコンＭＣ内で一定幅の
気泡パルスφ１．φ２．・・・・・・φｌに整形され、
ゲートパルスが作られる。このゲートパルスでクロック
パルスの計数を制御する。マイコンＭＣ内にはカウンタ
ＡとレジスタＲがあり、前記発・受光素子対のＰｌから
２２まで気泡が流れる間に、カウンタＡはクロッパルス
を計数し、それが終わるとレジスタＲに移してリセット
され、次にＰ２〜Ｐ３まで再び計数する。以後、２口ま
で繰り返される。

レジスタＲはＤ／Ａ変換器ＤＡに接続され、計数値は直
流電圧に変換され、サーボ増幅器ＳＡの入力となってい
る。

前記サーボ増幅器ＳＡはサーボモータＳＭを駆動し、サ
ーボモータＳＡは調圧器１０のニードルバルブを調整し
て前記圧搾ポンプＣＰによる陽空圧をコントロールする
ように構成されζいる。液流が遅くなりカウンタＡのク
ロックパルスのカウント数が多くなると、サーボ増幅器
ＳΔの入力電圧が上昇し、前記調圧器１０のニードルバ
ルブを閉じる方向に回転させ、検出管６にかかる陽空圧
を高（して、液流速を速める。気泡が最終段の発・受光
素子列ｐＨを通過すると、制御回路ＣＣより電磁弁５の
駆動パルスピークされ、次の気泡を注入する。マイコン
Ｍ　Ｃ、Ｄ　／　Ａ　変Ｊ’Ａ器Ｄ　Ａ　、ザーボ増幅
器ＳＡ、サーボモークＳＭおよび調圧器１゜が速度制御
手段３１を構成している。

制御回路ｃｃは、電磁弁２．　３．　５．　８、シリン
ダ駆動用のモータＭ、圧搾ポンプｃｐを駆動制御するよ
うになっている。なお、圧搾ポンプＣＩ）の初期駆動は
マニュアルスタートスイッチＩ９のオン信号で前記カウ
ンタＡに所定のパルスを８１数させることによって行う
ものである。

次に弁別回路１３について説明する。

増幅回路１２からのパルス信号は、パルス高さＩ（をデ
ジタル信号に変換する第１の変換器ＢＨに送られる。こ
のＡ　／　ｒ＋変換器Ｂ１１は、先ずパルスピークをボ
ールドし、積分回路によってピーク値に応した時間幅パ
ルスを作り、その時間幅にｊ、６シて発信回１１１’＋
　２２からのり１」ツクパルスをテークラッチ回路２５
に送り出す。送り終わる毎に変換終了信号をタイミング
発生回路２４に送る。

一方、増幅回路１２からのパルス信号は比較回路２１に
も送られる。比較回路２１は、所定の比中交電圧Ｅを持
ち、前記パルス信−号と比較してパルス信号が高い間の
み時間幅パルスを発生さセ、ゲ−ｌ−回路２３に送る。

ゲート回路２３は発振回路２２と比較回路２１の２人力
のアンド（論理積）をとり、粒子のパルス信号のパルス
幅Ｗに応したクロックパルスをランチカウンタ回路２６
に送り出ず。送り終わる毎にタイミング発生回路２４に
比較回路２１から変換終了信号が送られる。

以上の比較回路２１とケート回路２３とが第２のＡ／Ｄ
変換器８ｗを構成している。

メモリＭは、ＦＲＯＭすなわち書込み可能な読出し専用
メモリで構成されている。

デークラッチ回路２５のカウンタは、ＦＲＯＭ・Ｍの記
憶番地を示すアドレスカウンタの下位半分と接続さてお
り、ラッチカウンタ回路２６のカウンタはアドレスカウ
ンタの上位半分に接続されている。

アドレスカウンタの示す記憶番地に、ラッチカウンタ回
路２６のパルス幅数値と、データランチ回路２５のパル
ス高さ数値の積の値、ある重みイリリされた別の区分を
示す数値を予め記１．ａさせζおく。

タイミング発生回路２４は、第１のＡ／Ｄ変換器ＢＨ２
比較回路２１がらの変換終了信号と、データランチ回路
２５、ラッチカウンタ回１洛２６からのオーバーフロー
なし信号を受りて、ｌ）　ＲＯＭ・Ｍにリセット信号を
送る。

タイミング発生回路２４がらＰＲＯＭ−Ｍにリセット信
号が入ると番地に記憶された値の信号がマイクロコンピ
ュータ２８に出力される。マイクロコンピュータ２８は
粒度別の多数のチャンネルＣおよびカウンタＤを内蔵し
ており、前記１１ＲＯトＭからの出力信号を該当する１
つのみのチャンネルＣに入力し対応するカウンタＤを＋
１の１ｔｆＪｌ　動作をさせる。

ＦＲＯＭ−Ｍおよびその前段回路部が発明の構成にいう
パルス信号の高さ＋１と幅Ｗとから粒度を弁別する手段
であり、ＦＲＯＭ−Ｍおよびマイクロコンピュータ２８
が粒度別のパルス信号数（粒子数）を計数する計数手段
である。なお、ＦＲＯＭ・Ｍのより具体な構成について
は関連する先願、特願昭５８−１９７７８７号と同じも
のである。

粒子検出および粒子速度検出ならびに速度制御の動作は
次の通りである。

スイッチ１９よりマニュアルスタート信号を受けて制御
回路ＣＣが働き、電磁弁２を開き、シリンダ４のピスト
ンをモータＭで駆動し、試料を吸引する。

所定量吸引後、電磁弁３を開き、電磁弁２を閉じ、モー
タＭを逆転させ試料を検出管６に注入する。

それと同時に電磁弁８を開き、圧搾ポンプＣＰを駆動し
てシース液を蓄えたシース液タンク７に陽空気圧を送る
ことにより、前記シース液Ｓを前記検出管６に圧入する
。

試料中の粒子は検出部１１によって検出され、そのパル
ス信号は第１，２のＡ／Ｄ変換器ＢＨ。

Ｂｗに入力され、前述の弁別処理が行われる。

一方、制御回路ＣＣが計測中に電磁弁５をパルス的に駆
動し瞬間的に開くと、圧搾ポンプＣＰによって小さい気
泡が１１ｔｌｉｌ細管６ａ中に入る。

気泡は発・受光素子対Ｐ１〜ｐＨによって検出され、そ
の検出パルスがマイコンＭＣに入力され、前述の動作に
よって、サーボモータＳＭを介して調圧器１０をコント
ロールし、圧搾ポンプＣＰの陽空圧を調整する。ずなわ
ら、粒子速度が常に一定に保たれるようにフィー１′パ
ツク制御を行う。

なお、第２図においてエアーフィルタ、シース液補充・
洗浄の各機能図は省略されている。

なお、発・受光素子対Ｐ１〜ｐＨの配設は、予め電気的
に等間隔に調整しζおく必要がある。また、場合により
計数回路１４．表示回路１５は複数個並列になる場合が
ある。

この実施例の変形としζ、（１）気泡注入手段を圧搾ポ
ンプＣＰとは別系としたもの、（２）気泡を一定時間毎
に注入するようにして、発・受光素子対を１つとしたも
のも有効である。

（１−２）第１の発明の第２の実施例を第４図および第
５図に基いて説明する。

検出管６　（図外）からの細管６ａの排出口１７を微細
口として、試料が液滴となって排出されるようにしであ
るとともに、その落下経路に発光素子Ｈと受光素子Ｊの
対Ｐ１を１つだけ配設し、受光素子ＪをマイコンＭＣに
接続している。受光素子Ｊは相前後する滴下液どうしの
間隙部の相前後するものの通過時間間隔を検出してその
速度を検出するためのものである。

すなわち、間隙部を検出したパルスはマイコンＭＣによ
り第５図のようにφ１・・・・・・のように整形され、
ゲートパルスが作られ、このゲートパルスでクロックパ
ルスの計数を制御する。カウンタＡはクロックパルスを
計数し、これが終わるとレジスタＲに移し、レジスタＲ
はＤ／Ａ変換器ＤＡに入力されて直流電圧に変換されサ
ーボ増幅器ＳＡの入力となる。第１の実施例の分岐管９
．電磁弁５はない。その他は第１の実施例と同様である
。

長時間の停止時はＪＩＨ出口１７を液中に浸漬して乾燥
を防止する。

この実施例の場合、発・受光素子対Ｐ１が１つですみ、
また、分岐管９．電磁弁５が不要となるので、第１の実
施例に比べて構造が簡単である。

これに対し、第１の実施例の場合、密閉系に気泡を注入
しその密閉系において速度検出しているため、雰囲気の
影響を受けることが皆無であり、この点において第２の
実施例よりもｎＩ数精度が高いという利点がある。

なお、液滴の間隙部の通過を検出することに代え、液滴
自体の通過を検出するようにしてもよい。

（ＩＩ−＋）第２の発明の第１の実施例を第６図および
第７図に基いて説明する。

この場合、Ｄ／Ａ変換器ＤＡからの出力電圧を比較回路
２１の基準入力としている。粒子速度が遅くなると基準
入力が高くなり、ゲート回路２３に入力されるパルス幅
が減少される。つまり、第７図に示すように、粒子速度
が遅くなると、そのときのパルス幅ＩＩＬは規定速度の
場合のパルス幅）ＩＩ４よりも大きくなり誤差を生じる
が、これを、基準電圧をＥＮからＥＬまで上げることに
よりゲート回路２３への入カバルス幅ＨＧを規定のパル
ス幅ＨＮに補正する訳である。マイコンＭＣ，Ｄ／Ａ変
換器ＤＡおよび比較器２１の基準電圧端子がパルス幅補
正手段３２を構成している。その他は第１の発明の第１
の実施例と同様である。

第１の発明の実施例の場合、圧搾ポンプＣＰの陽空圧を
調整して流動速度を一定に保つようにしているが、その
調整のために脈流が僅かながら生じ、計数精度向上に制
約を与えることになる。これに対し、第２の発明のこの
実施例では流速変更は行わないのでより高精度は計数が
可能となる。

（ＩＩ−２）第２の発明の第２の実施例を説明すると、
粒子速度の検出手段として第１の発明の第２の実施例（
１−２）と同様の手段（第４図参照）を採用したもので
ある。その他は第２の実施例（１１−２）と同様である
。

なお、流速が所定範囲外になったときに警報器を動作さ
せるように構成し、再計測を行うようにしたり、Ｄ／Ａ
変換器ＤＡの直流電圧をモニタしてマニュアルで圧力調
整や基準電圧桐整を行うようにしてもよい。

また、マイクロコンピュータ２８において、平均流動速
度と流動時間から流動体積をめるように構成することも
可能である。

発明の効果 第１．第２の発明によれば、ともに、粒子大きさの検出
のための一要素であるパルス信−リの幅の誤差要因であ
る液体温度、粘土、管内抵抗、液流動圧等が変動し、そ
のことによって粒子速度が変動しても、速度制御（第１
の発明）あるいはパルス幅補正（第２の発明）により誤
差要因からの悪影響を実質的に取除くことができ、粒度
別の粒子数の計数の精度を向上することができるとＢう
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の第１の実施例の全体構成の概念図
、第２図はその要部の具体的な構成図、第３図はその動
作説明のタイムチャー１・、第４図は第１の発明の第２
の実施例の要部の構成図、第５図はその動作説明のタイ
ムチャート、第６図は第２の発明の第１の実施例の要部
の構成図、第７図　（Ａ）、（Ｂ’）、（Ｃ）はその動
作説明の波形図である。 １１・・・粒子の検出部（手段）、１３・・・弁別回路
（手段）、１４・・・計数回路（手段）、２９・・・液
送出手段、３０・・・波速度検出手段、３１・・・速度
制御手段、３２・・・パルス幅補正手段 第１図 ηラン９　Ａ　ＪＩＩＩＩＩＩＩＬＩＩＩＩＩＩＩＩＩ
ＩＩＩＩＩＩＩＩＬ第３図 （Ａ）　（Ｅ３　＞　＜　ｃ　＞ 第７図 １　１ ゝ＼、 ト 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１被検粒子を含む液の送出手段と、流動液中の前記
   粒子の通過を検出してその粒子の大きさに対応したパル
   ス信号を出力する粒子検出手段と、前記パルス信号の高
   さと幅から粒度を弁別する弁別手段と、粒度別のパルス
   信号数（粒子数ンを計数する計数手段と、前記流動液の
   速度検出手段と、この速度検出手段の検出結果に基いて
   １）；ｊ肥液送出手段を流動液速度が一定に保たれるよ
   うに制御３１１する制御手段と番備えた粒子計数装置。 （２）前記流動液の速度検出手段が、流動液中に気泡を
   注入する手段と、液の流動経過の複数箇所において前記
   気泡の通過を検出してその速度を検出する気泡速度検出
   手段とから構成されたものである特許請求の範囲第＋１
   １項記載の粒子ａｉ数詰装置（３）前記流動液の速度検
   出手段が、流動液を液滴にし゛ζ排出する滴下手段と、
   相前後する滴下液どうしの間隙部の相前後するものの通
   過時間間隔を検出してその速度を検出する滴下液間隙８
   １３速度検出手段とから構成されたものである特許請求
   の範囲第（１１項記載の粒子計数装置。 （４〕　被検粒子を含む液の送出手段と、流動液中の前
   記粒子の通過を検出してその粒子の大きさに対応したパ
   ルス信号を出力する粒子検出手段と、前記パルス信号の
   高さと幅から粒度を弁別する弁別手段と、粒度別のパル
   ス信号数（粒子数）を計数する計数手段と、前記流動液
   の速度検出手段と、この速度検出手段の検出結果に基い
   て前記パルス信号の幅を補正するパルス幅補正手段とを
   備えた粒子計数装置。 （５）前記流動液の速度検出手段が、流動液中に気泡を
   注入する手段と、液の流動経過の複数箇所において前記
   気泡の通過を検出してその速度を検出する気泡速度検出
   手段とから構成されたものである特許請求の範囲第（４
   ）項記載の粒子計数装置。 （６）前記流動液の速度検出手段が、流動液を液滴にし
   て排出する滴下手段と、相前後する滴下液どうしの間隙
   部の相前後するものの通過時間間隔を検出し′ζその速
   度を検出する滴下液間隙部速度検出手段とから構成され
   たものである特許請求の範囲第（４）項記載の粒子計数
   装置。