JPS6089731A - 粒子計数装置 - Google Patents

粒子計数装置

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JPS6089731A
JPS6089731A JP58197787A JP19778783A JPS6089731A JP S6089731 A JPS6089731 A JP S6089731A JP 58197787 A JP58197787 A JP 58197787A JP 19778783 A JP19778783 A JP 19778783A JP S6089731 A JPS6089731 A JP S6089731A
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particle
signal
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particles
pulse
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Masayuki Kobashi
小橋 正行
Mitsuru Watanabe
充 渡辺
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Sysmex Corp
Tao Medical Electronics Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
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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】 産業上の用分野 この発明は、粒子を大きさによって区別しながら計数す
るもの、特に血液中の赤血球と血小板の計数に有用な粒
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 光学的に微粒子を検出する方法として、暗視野顕微鏡の
原理を応用し、粒子を1つずつ、はぼ粒子大に絞られた
焦点スポット内を通過させ、粒子による散乱光を受光す
る方式がある。
散乱光の強弱は、粒子の大小だけでなく、表面の反射率
、形状、粒子の運動(回転)等の条件が加わるので、必
ずしも容積に比例するものではない。
そこで、パルスの高さHと幅Wとを相乗させる等の信号
処理を行って相対的に前記誤差要素による影響を縮小し
、計測精度を向上させることが行われている。
従来、2人力の相乗法としてはアナログ式、デジタル式
の掛算回路が、また積に準する方法として波形を積分す
る方法等がある。
アナログ掛算回路としては、2乗回路、近似関数発生回
路、サーボ機構、特殊素子(ホール掛算素子)等を利用
するものがあるが、演算速度が遅く測定レンジが狭いな
どの点で光学式粒子計数装置の処理回路に適さない。
デジタル掛算器についても市販されている一般品は演算
速度が遅く、また高速のものは複雑で高価であり、光学
式粒子計数装置の処理回路としては最適とは言えない。
光学式粒子計数装置の処理回路に適するものとして積分
回路を使うものがある。これは掛算回路に準するもので
、パルス波の面積に比例する出方を得る回路である。し
かし、アナログ処理のため制限されるし、また速度も比
較的遅く、さらに簡単なものは温度誤差が無視できない
等の欠点があった。
また、従来では、算出値の弁別に関し大小差の比較弁別
のみが行われているにとどまり、粒子によってはそれだ
けでは区分けできない場合があった。
発明の目的 この発明の目的は、粒子大きさの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 この発明の粒子計数装置は、第1図の構成図に示すよう
に、 ■、液液中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部Aと、 ■、前記パルス信号の高さHをデジタル信号に変換する
第1のA/D変換器BHと、 ■、前記パルス信号の幅Wをデジタル信号に変換する第
2のA/D変換器BWと、 ■、前記パルス信号の高さHおよび幅Wの多数のものに
対応する2数値り、wの多数の組合せ(h、w)のアド
レスをもち、このアドレス群を粒子の大きさに対応して
複数に区分して、個々の区分に互いに異なる特定の区分
記号(数字、アルファベットギリシブ文字その他)を記
憶するとともに、前記第1.第2のA/D変換器BH,
BWからの各出力信号に基いて、該当するアドレスが属
する区分の前記特定の区分記号の信号を出力するメモリ
Mと、 ■、前記複数の特定の区分信号ごとに対応した個別のチ
ャンネルC(CI * C2+−−−1Cz )をもち
前記メモリMからの出力信号に基いて計数動作する複数
のカウンタD (D、、Dz、−、Dz)とを備えたも
のである。AD、、AD2はアドレス指定回路である。
たとえば、パルス信号の高さが113、幅がW5の場合
、メモリMにおいてはアドレス(h3.w5)が記憶し
ている区分記号「4」が選択され、この区分記号−「4
」に対応するチャンネルC4に対してメモリMから動作
信号が送られ、チャンネルC4に対応するカウンタD4
が+1の計数動作を行う。このことは、パルス信号の任
意の高さHiおよび任意の幅Wjの場合にも該当する。
アドレスの数を適当に多く定め区分ラインを粒子大きさ
に応じてきめ細かく仕切ることにより、粒子大きさの弁
別を高精度に行うことだできる。
実施例の説明 この発明の一実施例を第2図ないし第5図に基いて説明
する。
第2図は光学式の粒子計数装置のブロック図である。す
なわち、所定の倍率に希釈液で希釈された測定粒子を懸
濁した試料液りを粒子検出部Aに移送するための試料移
送部1と、各部に所要電力を送る電源部2と、レーザ発
生器およびほぼ粒子程度の大きさに光を絞る光学レンズ
系からなる発光部3と、光の一部を遮光し粒子による散
乱光のみ受光するフォトダイオードとレンズ系からなる
受光光電変換部4と、前記フォトダイオードで光電変換
された粒子信号としてのパルス信号を増幅する増幅部5
と、信号処理し正確な粒子情報をデジタル信号で出力す
る情報処理回路6と、結果を数字表示する表示部7と、
印字する印字部8とから構成しである。
第3図は試料移送部1と発光部3と受光光電変換部4の
詳細図である。
試料移送部1は、試料液りを外部から吸入し検出管9に
移送するシリンダ18、開閉弁10.11と、前記検出
管9内で試料液りの流路の周囲を鞘状に流し粒子をほぼ
一列に流すためのシース液Sを供給するシース液タンク
12と、それらを駆動する制御駆動部13とから構成し
である。制御駆動部13から第1図に示した情報処理部
6に一部の制御信号が送られるようになっている。
発光部3は、レーザ発生器14と、粒子の流れ方向にほ
ぼ粒子面径大で、かつ流れと直角方向にはそれよりも大
きい楕円状に集光するレンズ系15とからなり、受光光
電変換部4は、粒子からの散乱光のみ通過する暗視野顕
微鏡法を使ったスクリーン、ビームストッパ、レンズか
らなる光学系16と、散乱光を受けて電気変換するフォ
トダイオード17からなる。
情報処理部6は前述の第1のA/D変換器BH1第2の
A/D変換器B W %メモリM2チャンネルC、カウ
ンタDを含んでいる。情報処理部6の具体的ブロック図
を第4図に示しである。
増幅部5からのパルス信号は、パルス高さH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/
D変換器BHは、先ずパルスピークをホールドし、積分
回路によってピーク値に応じた時間幅パルスを作り、そ
の時間幅に応じて発振回路22からのクロックパルスを
データラッチ回路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、増幅部5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、所定の比較電圧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
ルスを発生させ、ゲート回路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、パルス信号のパルス幅Wに
応じたクロックパルスをラッチカウンタ回路26に送り
出す。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とゲート回路23とが前述の第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、このFROM−Mは交換自在となっ
ている。
データラッチ回路25のカウンタは、PROMMの記憶
番地を示すアドレスカウンタの下位と接続されており、
ラッチカウンタ回路260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。
したがって、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、データラッチ回
路25のパルス高さ数値の積の値、ある重み付けされた
別の区分を示す数値を予め記憶させておく。
タイミング発生回路24は、第1のA/D変換器BH1
比較回路21からの変換終了信号と、データラッチ回路
25、ラッチカウンタ回路26からのオーバーフローな
し信号を受けて、FROM・Mにリセット信号を送る。
タイミング発生回路24からFROM−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
前述のチャンネルCおよびカウンタDを内蔵しており、
前記FROM−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の計数
動作させる。
次にマイクロコンピュータ28の動作を第5図に示すフ
ローチャートに基いて説明する。
スタート信号は試料移送部lから送られる。PROM−
Mからのデータが来るとデータが示すチャンネルCのカ
ウンタDをひとっくり上げる(計数する)。なお、チャ
ンネルCは積値や、各粒子種類、あるいはそれぞれの種
類での粒度区分数と言ったFROM−Mに設定する数に
応じて色々のチャンネル数が考えられる。
計数時間が終了するとパルスの高さHが幅Wに比べて異
常に高いパルス高異常区分や、パルスの幅Wが高さHに
比べて異常に大きいパルス幅異常区分等のフラグの計数
を行う。
血球計数 次に上記の装置で血球計数を行った実験例を説明する。
抗凝固剤入りの新鮮な被検血液を希釈装置と希釈液によ
って500〜2万倍に希釈し、血球が液中に懸濁した試
料液りを試料容器で粒子計数装置にセットして、スター
トをボタンを押す。制御駆動部13が動作し、開閉弁1
0が開き、シリンダ18のピストンを引いて試料液りを
シリンダ1日に吸入する。
次に、シース液タンク12に正の空気圧がかかり、シー
ス液Sを検出管9に圧入するとともに、シリンダ18の
ピストンが押し始められ、開閉弁出管9に圧入される。
なお、気泡抜き、洗浄機構については、その説明を省略
する。
検出管9の形状と液の流動圧によって、血球は管9内で
シース液Sに囲まれ中央部を一列に並んで流れる状態と
なる。そして、はぼ血球と同程度の光焦点を血球に当て
、散乱光のみをフォトダイオード17に入れる。
試料液り中の粒子には、赤血球(500万個/mイ)、
血小板(21万個/mイ)、白血球(6000個/ m
 n? )の他に、それらの破片、ゴミ、気泡等がある
。形状は、赤血球は直径が7〜8μで比較的均一性のあ
る中凹み扁平状であり、血小板の形状は主にだ円状で、
長径が2〜5μと広く、また変形形状のものも多くみら
れる。
したがって、検出パルス信号は光が当たった時の面、角
度、反射率、運動の速さ、方向等で複雑に変わる。しか
し、容積の差は歴然としており、流速はほぼ一定に保つ
ことができるので、粒子種類によって、パルス信号の幅
と高さの範囲を決めることができる。
バ)Ltス高さA/D変換量を150mV/I 0TV
(IDIVは1目盛のこと)、パルス幅A/D変換量を
200 n5ec/ I DTVに、また流体速度条件
としてシース液圧を0.3に+r/cdになるよう増幅
部5の増幅度、駆動制御部13を設定する。すると、血
小板信号は幅24DIV 〜40DIV 、高さ5DI
v〜12DIVの範囲内に、また赤血球信号は幅530
1v〜80DIv、高さ50DIV 〜63DTVの範
囲内に90%以上が入る。
アドレス数値の上位半分、下位半分について、FROM
−Mのメモリ領域を平面と考え、検出パルス信号につい
てのパルスの高さHを横軸に、幅Wを縦軸にとると、第
6図に示すように、血小板信号の2つの極点0 (5,
24) 、P (12,40)、赤血球信号の2つの極
点Q (50,53) 、R(63,80)として、線
分OP、QRはそれぞれ血小板信号、赤血球信号の分布
の中心を意味することになる。そして、その分布の広が
りを、数多くの被検試料について計測し、また、顕微鏡
で観察した粒子大きさとの関連をしらべたところ、その
関連性が非常に高いことが確かめられた。この結果に基
いて第6図に示すような区別を定めた。
図において、i−■は区分記号であり、H≧0゜W≧0
を条件として、 1、赤血球領域 1(−W>2600 0、4 H+ 20≦W≦2H−10 ii、正常血小板領域 H−W≦2600 2H−10≦W≦2.4 H+ 24 w>−4,8H+24 iii 、パルス幅異常血小板領域 H,−W≦2600で、か”’)W>2.4H十24お
よび H・W>2600で、かつW>2H−10iv、パルス
高さ異常血小板領域 W<2H−10で、かつ上記i、を除く。
■、ノイズ領域 W<−4,8H+24 以上のように区分を定めて計数実験を行った結果、従来
の積分値の電圧比較のみによる弁別に比べて遥かに高精
度な弁別機能を発揮した。
ちなみに、従来の積分値の電圧比較の場合、H・W>2
600をすべて赤血球とみなしており、弁別性が低かっ
たのである。
なお、FROM−Mのビット数は、信号分解能によって
選択されるが、血球計数の場合では、アドレス13ビツ
ト、出力8ビツトの64にのFROMで充分実用化でき
る。
また、前記iおよびiiの区分において第7図に示すよ
うに、それぞれ小区分子l〜i4.11−1〜11−5
といった具合に細かく区分して計数することも可能であ
る。
PROM−Mを変換自在とたしたり、あるいはメモリM
をEPROM (再書き替え可能なFROM)とするこ
とにより、条件、使用目的に応じた使い分けができて便
利である。これとは逆に、メモリMをふつうのROMに
し区分を固定した装置もこの発明の実施例に含まれる。
また、粒子検出部Aを電極式(インピーダンス変化をと
らえるもの)にしてもよい。
発明の効果 この発明は粒子計数装置によれば、粒子大きさについて
の弁別精度の高い粒子計数を行うことができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成図、第2図は一実施例のブロッ
ク図、第3図は粒子検出部周辺機構の詳細図、第4図は
情報処理部のブロック図、第5図はフローチャート、第
6図はパルス高さとパルス幅を基準とする粒子区分を表
わす図、第7図は第6図と同様の図である。 A −粒子検出部、B H”−第1のA/D変換器、B
 W −第2のA/D変換器、c−チャンネル、D −
カウンタ、M・−メモリ ll 第4図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)液中の粒子の1ffI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部と、前
    記パルス信号の高さHをデジタル信号に変換する第1の
    A/D変換器と、 前記パルス信号の幅Wをデジタル信号に変換する第2の
    A/D変換器と、 前記パルス信号の高さHおよび幅Wの多数のものに対応
    する2数値り、 wの多数の組合せ(h。 W)のアドレスをもちこのアドレス群を粒子の大きさに
    対応して複数に区分して個々の区分に互いに異なる特定
    の区分記号を記憶するとともに前記第1.第2のA/D
    変換器からの各出力信号に基いて該当するアドレスが属
    する区分の前記特定の区分記号の信号を出力するメモリ
    と、 前記複数の特定の区分記号ごとに対応した個別のチャン
    ネルをもち前記メモリからの出力信号に基いて計数動作
    する複数のカウンタとを備えた粒子計数装置。
  2. (2)前記メモリが、FROM (書込み可能な読出し
    専用メモ1月であり、かつ交換自在に構成されている特
    許請求の範囲第(11項の記載の粒子計数装置。
JP58197787A 1983-10-21 1983-10-21 粒子計数装置 Granted JPS6089731A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0324413A2 (en) * 1988-01-15 1989-07-19 Pacific Scientific Company Optical instrument for measuring particle sizes
EP0487356A2 (en) * 1990-11-22 1992-05-27 Satake Corporation Method of and apparatus for analyzing granule grinding degrees

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