JPS63144257A - 細胞分類装置 - 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） 本発明は、着眼した血球等を正常細胞或は癌細胞等の異
形細胞に自動的に分類して、細胞の検査、着眼細胞の計
数或は種々の細胞の分布測定等を行うための細胞分類装
とに関するものである。

（従来の技術） この種の装置としては、Ｘ−Ｙ自動ステージ付きの光学
顕微鏡、オートフォーカシング機構及びディジタルｉｉ
ｉ像処理装置から成る血球自動分類装置が周知である。

この場合、先ずスライドガラス上に塗抹、染色された血
液検体１０００倍程度の顕微鏡でステージなＸ−Ｙ方向
に高速移動をさせて若１ｒ細胞１例えば白血球を探して
、その視野中心にもってくる。そして、映像信号になる
か否かの判断或はそのコントラスト等を電気的に計測し
つつ′オートフォーカシングを行い、サンプソングにょ
リディジタル画像処理装置でパターン認識を行うように
成っている。

さらに、細胞化学的方法として、サンプル血液を分割し
て各血球ごとに異なる色に染まる特殊試薬を添加し、所
謂シースフローを用いたハイドロダイナミックフォーカ
シング作用により血球を１・個づつ分離して検知部を流
れるようにし、個々の血球の色情報の差、或は電気信号
の差、散乱角の違い等によって分類する方式も周知であ
る。

（発Ｉｌｌが解決しようとする問題点）しかしながら、
前者の装置では細胞を１個づつ探して焦点合せを行う必
要があり１画像処理に際して１個の細胞に対して多数点
のサンプリングを要し、膨大な演算処理を高速で実行し
なければならない、したがって、その処理に必要なハー
ト。

ソフトが膨大であり、血液の塗抹染色を一定化する処理
も厄介である。

後者の方法では、特殊試薬の管理・保管或は分割液体の
シースフローの形成等の液体処理系が複雑で、検出系の
ハートも複雑になる。

よって、本発明は、より簡単な構造で着眼細胞の自動分
類を可能にする細胞分類装ｍ？：提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段と作用）この目的を達成
するるための前提として、先ず、原パターンのフランフ
オーファ回折像を展開関数系に対応する光学フィルタ素
子を透光させて、各素子に対する透過光量から展開係数
を求め、展開係数から特徴パラメータを算出し、標準の
特徴パラメータと比較して原パターンを分類する方法が
周知である。しかしながら、細胞分類の場合、原パター
ンの相似変形成は平行移動に対して特徴パラメータを不
変にできるだけでなく１回転に対しても不変である必要
がある。

一方、このような回転を考慮した変形フーリエ級数法に
よる方法（コヒーレント光を用いた視覚パターンの特徴
抽出（３）、竹林、小浜、【■中、昭和４４年電気四学
会連合大会及び昭和４５年３月３゜ｒｌ　ＩＶ（晃堂発
行、パターン認識と学習機械、２９〜３コ頁）は周知で
ある。即ち、原パターンを次のように極座標表示のフー
リエ級数に展開する。

ｆ（ｒ、０）〜Σ（ａ　ｈ　５ｉｎｋωθ＋ｂ　ｋｃｏ
ｓｋωθ）に１１ａ ・・・・・・（１） ここで、ωは２、ｂ、は直流成分 そして、これらの係数ａ　、、　ｂ　ｙを光学的に求め
るために。

ａｇ　　＝　　ｆ　　Ｉ（０）　　’Ｐｇ　　　（０”
）ｄＯｂ≦＝　ｆ　１（０）　！［（０）ｄＯ・・・・
・・（２）を満たすような変形フーリエ関数’ｉ’ｉ　
（ｋ−１−Ｎ）中１　（ｋ−０〜Ｎ）の空間フィルタを
透過した出力を逆変換してフォトディ・テクタで受光す
ることにより、その受光琶を基にａ、：、ｂｃを求めて
係数ａ　ｋ、　ｂ　、を算出し、４＋ｆ微パラメータＲ
，（Ｋ＝０〜Ｎ）を次ぎの関係から求める。

このｒ、はフーリエ級数の定義から原パターンの回転に
対しても不変量になる。

また、「（φ）＝ｔａｎφ−ａ　１　／　ｂ　！を特徴
パラメータとすることにより、入カバターン全体の回転
角を知ることができる。

本発明は試料台に配置された細胞の位ｌは、平行移動位
置を調整しても回転位置は定まらないことを考慮して、
この変形フーリエ級数法を利用した。即ち、２次元面に
おいて位置調節可能で、細胞サンプルが分散配置される
透光性の試料台と。

位置ｔＡ節で選択された一個の細胞サンプルをコヒーレ
ント光で照射する光源と、光照射により生じる細胞サン
プルの光像をフラウンホーファ回折像に変換するフーリ
エ変換レンズと、このレンズのス一点位置に位置付けさ
れる式（２）の変形フーリエ関数型ｉ　、ｖｔに対応す
る透光部及び被透光部より形成されるフィルタ素子群Ｆ
重丁〜Ｆ！轟。

Ｆ！８〜Ｆ！ｎを有するフーリエ展開フィルタと、フィ
ルタ素子の透過光が入射する逆フーリエ変換レンズと、
この逆フーリエ変換レンズの透過光が入射するフォトデ
ィテクタと、このフォトディテクタの検出信号のレベル
から細胞サンプルの特徴パラメータを算出して照合する
信号処理回路とから構成した。

この信号処理回路は、変形フーリエ関数９区のフィルタ
素子群Ｆψ丁、　　Ｆ　’Ｐｉ　、・・・Ｆ！凡のフー
リエ変換レンズの焦点位置に位置付けされたものに対す
るフォトディテクタの検知信号のレベルに対応する式（
２）の係数ａｃ（ｋ−１〜Ｎ）及び変形フーリエ関数ψ
【のフィルタ素子群Ｆψ：　、Ｆ’！’？　。

Ｆ重１．・・・Ｆ！ミに対する検知信号のレベルに対応
する式（２）の係ｔｊｌｂｃ（ｋ・０〜Ｎ）を求めて係
数ａｋ、ｂｋを算出する手段と、これらの係数から式（
３）の特徴パラメータｒｋを算出する手段と、算出　−
されたこの特徴パラメータを予め記憶している標準の特
徴パラメータａｒｋと照合する手段とから構成されてい
る。

つまり１選択したサンプル細胞の各特徴パラメータ「−
が標準細胞の＃′ｉｍパラメータ、ｒｋ　と一致するか
否かにより選択したサンプル細胞がその標準細胞である
か否かを判断して分類を行う、標準細胞の特徴パラメー
タ、「１が複数種類の場合、複数種類の細胞に分類され
る。

（発明の実施例） 第１図は、血液細胞を複数種類に分類する細胞分類装置
の構成を示す。

同図において、ｌはコヒーレント光を発射する光源てあ
り、コリメータレンズ２を通してサンプル血球３ａの！
１１ｇ！ｉされるガラス性の透光式試料台３ヘコヒーレ
ント光を照射する。４は、試料台３に載置された分類す
べきサンプル血球３ａを光路にセットするように、試料
台３を２次元面で調整するＸ−Ｙステージである。５は
、入射するサンプル血球３ａの像を７ラウンホ一フア回
折像に変換するフーリエ変換レンズである。６は円形の
支持板の周囲に７個のフィルタ素子Ｆ！ｉ〜Ｆｙｘ、ｒ
！８〜Ｆ重−を等角俄皿隔に配列されたフーリエ展開フ
ィルタてあり、モータ駆動回路７によりシャフト５ａが
所定角度ずつ回転させられることにより、フーリエ変換
レンズ５の焦点位置に各フィルタ素子を順に位置付けす
る。

各フィルタ素子は、第３図に示すように、ｋ＝０．１〜
３に設定した式（２）の変形フーリエ関数型ｉ　、ｖｔ
に対応して第２図のように構成されて゛　いる、即ち、
フィルタ素子ｐｖｇは真円状の透光部６ｂを有し、フィ
ルタ素子Ｆ重！、Ｆψｉ、Ｆ！５はフィルタ素子Ｆψ色
の真円と同一形状の真円の中心点に対して点対称となる
ように、Ｉｆｌに１／２ずつ小さくなる角度範囲π／２
、π／４．π／８ごとに分割されて真円を交互に透光ｉ
’ｊｉｌ［ｉｂ及び非透光部６ｃを形成されている。フ
ィルタ素子Ｆ’ｌ’？、Ｆ！り、Ｆψ１は、フィルタ素
子Ｆ！ｉ〜Ｆ重晶の透光部６ｂ及び非透光部６Ｃをそれ
ぞれπ１４、π／８．π／Ｉｓずつ回転変位されて形成
されている。

８は、これらのフィルタ素子の透過光を逆フーリエ変換
する逆フーリエ変換レンズである。９は、この逆フーリ
エ変換レンズからの入射像をその光量に対応した電気信
号として検知するフォトディテクタである。１口は、モ
ータ駆動回路７を制御すると共に、この制御により選択
されたフィルタ末子Ｆ！ｉ〜Ｆψｊ、Ｆ重８〜Ｆ重−の
検知信号を演算処理するマイクロコンピュータ利用の信
号処理回路である。　１０ａは複数種類の標準細胞の４
４′Ｉ徴パラメータを記憶しているＲＯＭであり、各標
準細胞について４￥徴パラメータ＊ｒＯ””−ｇｒｆｆ
がテーブルになっている。

信号処理回路！０は、フィルタ素子Ｆ重ｉ。

Ｆｖｓ、ｐ９轟に対するフォトディテクタ９の検知信号
即ち受光量から（２）の係数ａ饗、ａ≦。

ａ　４及びフィルタ素子Ｆ！・ｊｌ　ｔ　Ｆψ７．Ｆｖ
Ｂ。

Ｆψｌに対する受光量から係数ｂ≦、ｂで。

ｂ；　、　　ｂ二を導出し、これらの係数から次の関係
に従い、ａ＋　〜ａ３＊　ｂｏ　〜ｂ：＋を算出する。

ａ、　　＝ａ；　　−ａ　　福　／コー　ｂ６　／３ｂ
　ｌ＝　ｂｃ　−１）３　／３−　ａ６　／３ａ、＝ａ
’、−ｂ；　／２ ｂ２＝ｂ曾−ｂ６／２ ａ＝　＝ａミニ−ｂ、’　／２ ｂ、＝ｂ≦−ｂ６／２　　・・・・・・（４）さらに、
式（コ）に従い特徴パラメータ「。、ｒｌ。

「２．ｒコを算出する。

さらに、予め記憶している各標準細胞の特徴パラメータ
ｓｒｏ〜、ｒ、と順に照合すことによりいずれの細胞か
を判断する。

このように構成された細胞分類装置の動作は次の通りで
ある。

前処理により所定量の血球を希釈させて試料台３に数セ
ンチ平方に分散させる。モしてＸ−Ｙステージ４で位ｉ
２Ｉ！１ｍして１個のサンプル細胞３ａを光路中心に位
置付けする。これにより、サンプル細胞３ａはフーリエ
変換レンズ５の焦点位置にフラウンホーファ位置回折像
を結像させる。この焦点位置には信号処置回路１口の制
御信号に応じてフィルタ素子ｒｖｔ〜Ｆ　’Ｐ３　、　
Ｆ　’１’Ｆｓ〜Ｆψ５が第２図に示す順に位置付けさ
れ−１その都度フォトディテタ９の検知信号レベルに応
じて係ａ　ｂ　５　。

ａｓ　＋　ｂ？　＊　ａＧ　）ｂＧ　＊　ａ３　＋　ｂ
３が算出される。そして、さらに式（４）に従い特徴パ
ラメータｒｏ〜ｒ３が算出され、各標準細胞の特徴パラ
メータ＊ｒＯ”ｇｒ３と順に照合され、何れの標準細胞
の特性パラメータ、「。〜、「３に一致するかを判断し
て、サンプル血球３ａの分類信号を送出する。このよう
に、Ｘ−Ｙステージ４て分類すべきサンプル血球３ａを
順に光路にセットして信号処置回路ｌＯを作動させるご
とに、いずれの種類の血球細胞であるかを指示する分類
信号を送出する。

（発明の効果） 以上、フーリエ展開フィルタ処理により、簡単なオプト
エレクトロニクス装置で１！ｉ類又は複数種類の細胞分
類が可能になる。また、ホログラフィ−の原理によるマ
ツチドフィルタとの自己相関性を測定する方法に比べて
、予め標準の特徴パラメータを測定しておくだけで済み
、マツチドフィルタの作成が不要になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例による細胞分類装置の構成を示
す図、第２図はそのフーリエ展開フィルタの構成を示す
図及び第３図はこのフィルタの特性説ＩＮ１図である。 ｌ・・・光源　　２・・・コリメータレンズ３・・・試
料台　　５・・・フーリエ変換レンズ６・・・フーリエ
展開フィルタ ８・・・逆フーリエ変換レンズ ９・・・フォトディテクタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２次元面において位置調節可能にされ、かつ細胞サンプ
   ルを分散配置される透光性の試料台と、前記位置調節で
   選択された一個の前記細胞サンプルをコヒーレント光で
   照射する光源と、前記光照射により生じる前記細胞サン
   プルの光像をフラウンホーファ回折像に変換するフーリ
   エ変換レンズと、このレンズの焦点位置に選択的に位置
   付けされる複数種類のフィルタ素子を有するフーリエ展
   開フィルタと、前記フィルタ素子の透過光が入射する逆
   フーリエ変換レンズと、この逆フーリエ変換レンズの透
   過光が入射するフォトディテクタと、このフォトディテ
   クタの検出信号のレベルから前記細胞サンプルの特徴パ
   ラメータを算出して照合する信号処理回路とを備え、 前記複数種類のフィルタ素子は、真円状の透光部を有す
   るフィルタ素子（ＦΨ＾Ｃ＿０）と、前記真円の中心点
   に対して点対称となるように、順に１／２ずつ小さくな
   る角度範囲π／２×１、π／２×２・・・π／２ｋ（ｋ
   ＝１〜Ｎ）ごとに前記真円に互に透光部及び被透光部を
   形成されたＮ個の第１のフィルタ素子群（ＦΨ＾Ｓ＿１
   、ＦΨ＾Ｓ＿２、・・・ＦΨ＾Ｓ＿Ｎ）と、これらのフ
   ィルタ素子をそれぞれπ／４×１、π／４×２・・・π
   ／４ｋ（ｋ＝１〜Ｎ）だけ回転変位させたＮ個の第２の
   フィルタ素子群（ＦΨ＾Ｃ＿１、ＦΨ＾Ｃ＿２、・・・
   ＦΨ＾Ｃ＿Ｎ）とから成り、 前記信号処理回路は、前記第１のフィルタ素子群（ＦΨ
   ＾Ｓ＿１、ＦΨ＾Ｓ＿２、・・・ＦΨ＾Ｓ＿Ｎ）に対す
   る検知信号のレベルにそれぞれ対応する係数ａ＿ｋ′（
   ｋ＝１〜Ｎ）及び前記残りのフィルタ素子群（ＦΨ＾Ｃ
   ＿０、ＦΨ＾Ｃ＿１、ＦΨ＾Ｃ＿２、・・・ＦΨ＾Ｃ＿
   Ｎ）に対する検知信号のレベルに対応する係数をｂ＿ｋ
   ′（ｋ＝０−Ｎ）を導出し、これらの係数から前記フラ
   ウンホーファ回折像を極座標表示した関数Ｉ（ｒ、θ）
   をフーリエ級数に展開した式 Ｉ（ｒ、θ）■Σ＾Ｎ＿Ｋ＿＝＿０（ａ＿ｋｓｉｎｋ２
   θ＋ｂ＿ｋｃｏｓｋ２θ）における係数ａ＿ｋ、ｂ＿ｋ
   をそれ自体周知の関係から算出し、さらにそれ自体周知
   の関係から特徴パラメータｒ＿ｋ（ｋ＝０〜Ｎ）を算出
   し、予め記憶している標準の特徴パラメータ＿ａｒ＿ｋ
   と照合するようにして成る細胞分類装置。