JPS63231263A - 血液像自動分類装置 - 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〕 本発明は血液像自動分類装置に係り、特に病院や検査セ
ンタにおける人の血液検査あるいは試薬研究所や家畜管
理等における動物血液検査において異常検体を含む大量
検体の高速かつ高精密処理に好適な血液像自動分類装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の血球分類装置の一例であるアボットＡＤＣ−５０
０については、ジャーナル・オブ・ヒスト巻、第１号（
１９７９年）第１６３頁から第１６８頁（Ｔｈｅ　Ｊｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｉｓｔｏｃｈｅ＋ｏｉｓｔｒｙ　
ａｎｄＣｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、ＶｏＱ２７　、Ｎ
ａ　１　、（１９７９）　ｐ１６３〜１６８）において
論じられている。

上記従来の例では、まず、白血球検出法として白血球の
核が強調される５６０ｎｍの赤色フィルタを用い、白血
球の顕微鏡視野上の位置を検出している。しかし、実際
のルーチン検査では、血液標本上の染色かすやごみが強
い吸収の信号として検出さ−れ、また、異常検体の場合
、濃染された赤血球や赤血球の重なりによる強い吸収信
号が白血球検出レベルに引掛かり、擬白血球として検出
される。このため、検体の処理速度が低下し、時には処
理不能として標本をリジェクトするため、目視検査に頼
らざるを得ないという問題があった。

詳細内容は同上誌の第１６７頁の「血球処理システムＪ
　（Ｃｅｌｌ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ
）に記述されている。

また、上記従来例では、検体の高速度処理の実現を主眼
としており、比較的低解像度の顕微鏡（対物４０倍、開
口数１．０　、対物視野５００μｍ）を用い、まず、低
分涜能（分解能８μｍ）検出器で白血球とその位置を検
出し、次に、高分解能（分解能０．５μｍ）検出システ
ムによりそれぞれ検出された白血球を移動させて画像処
理し、識別分類するという方法を使用している。上記実
施内容は上誌第１６７頁〜第１６８頁に論じられている
。上記例は検体処理速度を飛躇的（他の従来方式に比べ
２〜３倍）に改善するという効果があるが、使用する顕
微鏡と血球画像処理の分解能（０，５μｍ）が異常血球
などの正確な識別に必要な微細情報（０，２５μｍ以下
）の抽出には不充分であるため、高精度な血球識別能力
には限界があるという問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、高精度な血球識別能力には限界がある
という開運があった。

本発明の目的は、前述のような従来技術の問題点である
白血球検出効率の低下、すなわち、濃染赤血球や重畳赤
血球及び染色かす、ごみ等による擬白血球検出と検体処
理能力向上本達成にともなう血球分類精度の限界及び低
下の２つの課題を同時に解決することができる血液像自
助分類装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、第１に、顕微鏡からの光を２つに分岐し、
その一方の光を高分解カメラに入光し、他方の光を低分
解の白血球検出器に入光してさらに２つの光に分岐しそ
れぞれの分岐光をそれぞれ緑色と赤色の特定波長フィル
タを通して上記顕微鏡視野を監視できる別々の検出器に
入光し、上記緑色フィルタを通過した光の検出器の出力
は直接二波長信号減算器に入力し、上記赤色フィルタを
通過した光の検出器の出力は上限ディスクリミネータを
介して上記二波長信号減算器に入力し、この二波長信号
減算器で上記２出力の差の出力信号を取り出し、この出
力信号と上記高分解能カメラの出力をディジタル化して
記憶し、その記憶情報を読み出して特徴を抽出する特徴
抽出回路を介して入力するコンピュータからの指令とに
より上記顕微鏡のステージを制御するステージ制御回路
を備え、有核血球をその他の血球や防害物と区別して白
血球を効率よく検出する構成として達成するようにした
。第２に、さらに上記緑色フィルタを通過した光の検出
器の出力と上記赤色フィルタを通過した光の検出器の出
力とをそれぞれディジタル化して記憶し、この記憶情報
から血球画像を処理して血球分類する低分解能血球分類
機能と、上記高分解能カメラからの出力をディジタル化
して記憶し、この記憶情報から血球画像を処理して血球
分類する高分解血球分類機能とを備え、上記顕微鏡視野
に有核血球が現れたとき、まず、上記低分解能血球分類
機能により上記血球の識別分類を行い、上記血球が上記
低分解能血球分類機能で識別不能のときは上記ステージ
制御回路で上記顕微鏡のステージを移動し、上記血球の
位置を上記高分解能カメラ視野領域に移し、上記高分解
能血球分類機能により識別分類する構成として達成する
ようにした。

〔作用〕

１、擬白血球検出除去手段に用いる赤色フィルダと緑色
フィルタでは、赤血球濃度に対する白血球濃度の比は、
前者は大きく、後者は小さい。

本発明では、赤色フィルタの赤血球濃度信号を緑色フィ
ルタの赤血球濃度信号に規格化させるよう赤色フィルタ
信号を増幅した上で、緑色フィルタ信号との差をとり、
白血球検出信号として取り出すよう動作する。それによ
って、赤血球濃度信号は赤血球の濃染や重なりによる濃
度変化に関係なく除去され、一方、白血球の核濃度信号
はさらに強調されるので、赤血球により誤検出されるこ
とがなくなる。

また、染色かす等のごみは、赤色、緑色いずれの波長に
対してもほぼ１００％の吸収率を示し、その濃度信号は
核濃度信号に比べて大きく、かつ、飽和しているので、
赤色フィルタ信号に対する規格化処理を行う際、飽和信
号に近い一定レベル以上の信号に対し処理の制限を行う
ことにより、赤色フィルタ信号と緑色フィルタ信号の差
を取った結果、染色かす等のごみ信号も消去されるので
、出血液検出動作に際して染色かす等のごみによる誤動
作もなくなる。

２、血球分類に対する本発明に関しては、異常血球など
検体検査上重要な血球を高精度に識別することを第一義
とし、顕微鏡及び画像処理として最高の分解能（０，２
３μｍ）をもった高分解能血球分類チャンネルを最終の
血球分類手段として使用している。次に、一般検体の大
部分を占める典型的正常白血球に対しては、正！Ｌこ識
別可能な分解能（〜０．５μｍ）をもった低分解能血球
分類チャンネルとして白血球検出用の赤色と緑色フィル
タを用いて広視野検出器を利用することにより、上記２
種類（赤、緑）の特定波長情報により殆んどの種類の白
血球を識別分類することができ、かつ、−視野毎一定時
間置きにＸ−Ｙステージを制御して移動するように動作
するので、残留振動による自動焦点の遅れを低減するこ
とができ、血球処理時間を短縮することができる。さら
に、大部分の正常血球は低分解能チャンネルで迅速に処
理し、一部の識別困難な血球を視野中央部の高分解能視
野に移動させることにより、精密に識別処理するよう動
作するので、全体の検体処理速度の向上を可能とする上
、血球識別に対する誤動作を最小限にすることができる
。また、顕微鏡及び画像処理を高分解能のレベルで使用
しているので、血球識別性能をさらに高め得る可能性を
もっている。

〔実施例〕

以下本発明を第１図、第２図、第６図、第７図に示した
実施例及び第３図〜第５図を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の血液像自動分類装置の一実施例を示す
ブロックダイアグラムである。第１図においては、スラ
イドガラス（血液標本）１を載せた顕微鏡２．白血球検
出器３．白血球検出器３を構成する緑色フィルタ（干渉
フィルタ）５と赤色フィルタ（干渉フィルタ）６と半導
体検出器７゜高分解能カラーカメラ４．白血球検出信号
のうち非常に大きい信号を選別する上限ディスクリミネ
ータ８．赤、緑二波長信号を処理して減算する二波長信
号減算器９．顕微鏡ステージ制御回路１０゜カラーカメ
ラ４からの画像信号をディジタル信号に変換するＡ−Ｄ
変換器１１２画像メモリ１２゜血球画像から血球の特徴
を高速度で取り出す特徴抽出回路１３．血球を分類し、
システムを制御するコンピュータ１４とから構成してあ
る。

第２図は本発明の他の実施例を示す第１図に相当するブ
ロックダイアグラムであり、第１図と同一部分は同じ符
号で示し、説明を省略する。第２図においては、第１図
の構成内容に白血球検出器３に低分解能カメラを兼用さ
れ、低分解能カメラの緑、赤画像信号をディジタル化す
るＡ−Ｄ変換器１１′と画像メモリ１２′を追加した構
成としてある。要するに第１図の実施例は白血球検出法
の改善のみをねらい、第２図の実施例はさらに２段階白
息球分類をはかつである。

第３図はスライドガラス標本上の血球の分光特性図で、
白血球の核と細胞質と赤血球及び染色とみ等の分光特性
を示し、縦軸は吸収率、すなわち、画像情報としては信
号の大きさを示し、横軸は光の波長を示す。なお、４２
０，５２５，５９０ｎｍの線は、それぞれ青、緑、赤の
干渉フィルタの波長を示す。

第４図は第１図、第２図の実施例の白血球検出信号のＳ
／Ｎ比改善方法の説明図で、緑と赤のそれぞれのフィル
タを通った検出される濃染赤血球。

白血球、一般の赤血球及びごみ（染色かす等）の出力信
号の大きさと白血球検出信号のＳ／Ｎ比改善処理を示し
ている。

第５図（、）は低分解能検出器による白血球検出視野と
ステージの移動方法を示す説明図で、１５は顕微鏡視野
で、対物１００倍の高倍率顕微鏡で視野の大きさは直径
２００μｍであることを示す。１６は低分解能検出器の
視野を示し、約１４０ｘ１４０μｍの大きさで、画素０
．５μｍ口の一例も示してある。１７は白血球、１８は
低分解能では分類困難な血球、例えば、異常血球を示す
。

第５図（ｂ）は高分能検出器の視野１９を示した図で、
大きさ約５０Ｘ５０μｍ２画素０．２５μｍ口をもって
いる。また、２０は低分解能では分類困難な血球を示す
。

第６図、第７図はそれぞれ第１図に示した実施例と第２
図に示した実施例の動作フローチャートである。

まず、第１図に示した実施例１の白血球検出効率改善策
について第１図、第３図、第４図及び第６図を参照して
説明する。

＋く 第１図で顕微鏡２のステージ尋乗せたスライドガラス１
は、ステージ制御回路１０により制御されながら移動す
る。顕微鏡２の視野を観視する窓のうちの１つの窓に取
り付けられた白血球検出器３にスライドガラス１上の標
本の血球像が入り、その光がハーフミラ−を通して２つ
に分岐され、それぞれ緑フィルタ５と赤フィルタ６を通
って半導体検出器７に入射する。、二の緑フィルタ５と
赤フィルタ６を通過した血球像は、第３図の分光特性に
より緑（５２５ｎ　ｍ）と赤（５９０ｎ　ｍ）で示す吸
収成分に対応した強度の光として半導体検出器７に入射
するので、検出器７の出力信号は、第４図に示すように
それぞれの＠類の血球像に応じて大きさの異なる信号と
なる。すなわち、緑フィルタ５を通過して光の検出信号
では、白血球の核と細胞質、赤血球は共に強く吸収され
るため、大きな信号として取り出される。一方、赤フィ
ルタ６を通過した光の検出信号では、白血球の核は強く
吸収されるため大きな信号となるが、白血球の細胞質と
赤血球は比較的吸収が少ないため小さな信号となる。し
かし、濃染された赤血球や重なった赤血球がきたときは
、吸収が大きくなり、それらの赤フイルタ検出信号は、
白血球の核の検出信号と比べて区別し難いほどの大きな
信号となる場合が多い。また、染色かすなどのごみの検
出信号は、緑と赤のフィルタ５，６に対し１００％近く
吸収されるため、共に非常に大きな信号となる。

白血球検出器３の赤、縁検出信号のうち、赤検出信号は
上限ディスクリミネータ８を通った後、二波長信号減算
器９に入る。赤検出信号の中で白血球、赤血球などの信
号は、上限ディスクリミネータ８の設定レベルＲＳより
小さいため、そのまま通過し、二波長信号減算器９でα
（＝−）倍される。すなわち、赤血球信号を消去するた
め、赤血球の緑フイルタ吸収率ａと赤フイルタ吸収率す
の比、ａ　／　ｂを赤検出信号に乗じた後、縁検出信号
成分と差し引きを行う。この結果、濃染した赤血球や重
なった赤血球を含む全ての赤血球検出信号は殆んど除去
され、逆に白血球の核信号がほぼ（ａ／ｂ−１）倍に増
幅される。また、赤検出信号の中で、ごみ信号は上限デ
ィスクリミネータ設定レベルＲｓを凌駕するので、この
とき上限ディスクリミネータ８より二波長信号減算器９
に対し信号増幅動作を停止させるように働く。この結果
、二波長信号減算器９での赤・緑両者のごみ信号は同じ
大きさとなり、両者の差し引きによりとみ検出信号が除
去される。第４図に上記段階の検出出力信号を表示した
。

以上の動作により白血球検出信号が二波長信号減算器９
から取り出され、ステージ制御回路１０に入ると、検出
された白血球が高分解能カメラ４の視野に入るようステ
ージを移動した後停止させる。高分解能カメラ４からの
白血球画像はＡ／Ｄ変換器１１によりディジタル化され
、画像メモリ１２に記憶される。次に、ステージが移動
し、次の白血球検出動作に入ると同時に画像メモリ１２
に記憶された白血球画像が特徴抽出回路１３に取り出さ
れ、白血球の形態的特徴、すなわち、核。

細胞質、顆粒等の大きさ、形状２色彩情報などが分析さ
れて抽出され、その後、コンピュータ１４により、パタ
ーン認識の識別論理にしたがって白血球が正常６種類と
異常血球４系統のどの種類に属するか自動的に分類され
る。この−巡の動作が繰り返され、指定の白血球数だけ
分類すると自動分類動作が終了する。第６図は上記の手
順をフローチャートで示してある。

本実施例によれば、病院血液検査や検査センターなどの
ルーチン検査でしばしば出てくる病的検体や血液塗抹、
染色の粗雑な処理などによる濃染赤血球や赤血球の重な
り、染色かすか擬白血球として検出されることを防止す
ることができ、白血球を正確、かつ、効率よく検出し、
処理速度を向上させる効果がある。

次に、本発明の第２図に示した実施例の二段階白血球分
類法について、第２図、第５図（ａ）。

（ｂ）及び第７図を参照しながら説明する。

第２図で顕微鏡２のステージの乗せられたスライドガラ
ス１の上に散在する白血球が、白血球検出器（低分解能
カメラ）３により検出された後、二波長信号減算器９を
通してＳ／Ｎ比が改善され、正確に白血球として確認さ
れるまでの過程は、実施例１の動作と同一である。本実
施例では、上記白血球検出器３を同時に顕微鏡視野一杯
に拡げた低分解能カメラとして使用し、この低分解能カ
メラ３から出てくる緑フイルタ血球画像と赤フイルタ血
球画像の２つの画像情報をそれぞれＡ／Ｄ変換器１１′
を通して画像メモリ１２′に記憶し、しかる後、特徴抽
出回路１３．コンピュータ１４によって白血球を粗く分
類し、典形的白血球を識別分類する。この低分解能チャ
ンネルでは、赤と緑フィルタ６．５の２つの画像情報と
、分解能０．５μｍ口の微小情報を取り出すことにより
、殆んどの正常白血球を識別分類することができる。

第５図（ａ）では、低分解能カメラ３の視野は約１４０
Ｘ１４Ｑμｍの大きさを持ち、顕微鏡視野全体を観測で
きる。−視野に白血球が検出されると、まず、白血球の
位置が記憶され、白血球を中心とする一定領域視野画像
が取り込まれ、画像処理され１分類が行われる。もし、
低分解能が白血球が識別できないときは、その白血球位
置を顕微鏡視野中心に移動させて、高分解能カメラ取込
視野に運び、ここで赤、緑、赤の三色フィルタ画像とし
て画像メモリ１２に記憶させ、高分解能の特徴抽出、コ
ンピュータ１４による精密な識別処理を行う。高分解能
カメラ視野は画素０．２３μｍで約５０Ｘ５０μｍの領
域をもっている。

低分解能で白血球が正確に識別分類された場合は高分解
能処理動作ははぶかれ、間けつ的にステージが次の低分
解能の視野に移り、同様に白血球検出９画像取込処理が
繰り返される。間けつ的視野移動の平均速度、すなわち
、低分解能チャンネルによる１個の白血球処理速度は普
通検体で約Ｌｏｏｍｓ以下とすることができ、８０％以
上の白血球を低分解能チャンネルで分類処理することが
可能であるので、残り２０％の白血球を高分解能チャン
ネルで分類処理し、血球当り低分解能の２倍の時間を要
したとしても、本実施例の二段階分類方式では１血球当
り平均１２０　ｍ　ｓの処理速度となり、一検体１００
血球計数の場合、検体当りの処理速度は１２ｓｅｃとな
る。この処理速度は従来方式の一般の装置での３ｏア４
０ｓｅｃの処理速度に比べ２．５倍から３．３倍に向上
することになる。

本発明の第２図に示した実施例２によれば、従来製品に
比べ、白血球検出の正確さと効率向上の上に、白血球分
類処理速度の飛躍的向上と、さらに異常血球等の識別性
能の向上をはかることが期待できるので、従来、課題と
されていた検体処理の裕度の狭さや処理能力の低下、識
別の信頼性不足等の問題点を解決できる効果がある。

上記したように１本発明の実施例１の白血球検出手段に
よれば、同時に緑と赤の二波長画像の差をとることによ
り白血球画像のみ強調し、他の血球、ごみ等の妨害画像
とのＳ／Ｎ比を従来の約１０倍に向上させることができ
るので、病的標本や赤血球の重なりの多い濃い標本、染
色かすなどのごみの多い標本等でしばしな起こっていた
白血球以外による白血球検出動作のための処理能力の低
下や分類不能標本の発生がなくなり、実質的には１０％
から５０％の処理能力向上の効果をはだすことができる
。また、その上標本作製の条件に対し、裕度を与えると
いう効果がある。

また、本発明の実施例２の二段階分類手段によれば、実
施例１で使用した白血球検出手段を活用し、同時に低分
解能血球分類手段として検出した白血球の約９０％以上
は分類することができる上、他の約１０％を高分解能血
球分類手段で迅速、かつ、精密に分類できるので、従来
に比べて血球分類精度を向上させながら検体処理能力を
約２倍に向上させることができるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、白血球検出効率
の低下、すなわち、濃染赤血球や重畳検血球及び染色か
す、ごみ等による振出血球検出と検出処理能力向上達成
にともなう血球分類の限界及び低下の２つの課題を同時
に解決することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の血液像自動分類装置の一実施例を示す
ブロックダイアグラム、第２図は本発明の他の実施例を
示す第１図に相当するブロックダイアグラム、第３図は
スライドガラス標本上の血球の分光特性図５第４図は第
１図、第２図の実施例の白血球検出信号のＳ／Ｎ比改善
方法の説明図、第５図（ａ）は低分解能検出器による白
血球検出視野とステージの移動方法を示す説明図、第５
図（ｂ）は高分解能検出器の視野を示した図、第６図は
第１図に示した実施例の動作フローチャート、第７図は
第２図に示した実施例の動作フローチャートである。 １・・・スライドガラス、２・・・顕微鏡、３・・・白
血球検出器（低分解能カメラ）、４・・・高分解能カメ
ラ、５・・・緑フィルタ、６・・・赤フィルタ、７・・
・半導体検出器、８・・・上孟フイスクリミネータ、９
・・・二波長信号減算器、１０・・・ステージ制御回路
、１１゜１１′・・Ａ／Ｄ変換器、１２．１２’・・・
画像メモリ、１３・・・特徴抽出回路、１４・・・コン
ピュータ。 ＄１図 第　３　図 ＝３皮＆　（４ｍ） 味手図 １１．。Ｊ→Ｃ苓亥イさＴ 拠　５　図 （久） ネ　乙　図 率　′７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、血液塗抹染色標本の血球を顕微鏡下で自動的に検出
   して識別する血液像自動分類装置において、前記顕微鏡
   からの光を２つに分岐し、その一方の光を高分解能カメ
   ラに入光し、他方の光を低分解能の白血球検出器に入光
   してさらに２つの光に分岐しそれぞれの分岐光をそれぞ
   れ緑色と赤色の特定波長フィルタを通して前記顕微鏡視
   野を観視できる別々の検出器に入光し、前記緑色フィル
   タを通過した光の検出器の出力は直接二波長信号減算器
   に入力し、前記赤色フィルタを通過した光の検出器の出
   力は上限ディスクリミネータを介して前記二波長信号減
   算器に入力し、該二波長信号減算器で前記２出力の差の
   出力信号を取り出し、該出力信号と前記高分解能カメラ
   の出力をディジタル化して記憶し、該記憶情報を読み出
   して特徴を押出する特徴抽出回路を介して入力するコン
   ピュータからの指令とにより前記顕微鏡のステージを制
   御するステージ制御回路を備え、有核血球をその他の血
   球や防害物と区別して白血球を効率よく検出する構成と
   したことを特徴とする血液像自動分類装置。 ２、前記上限ディスクリミネータは、前記赤色フィルタ
   を通過した光の検出器の出力のうち設定レベルより小さ
   いものはそのまま通し、前記設定レベルより高いものは
   前記設定レベルより高い部分をカットして通すように構
   成してあり、前記二波長信号減算器は、前記上限ディス
   クリミネータからの出力を前記緑色フィルタの吸収率を
   ａ、前記赤色フィルタの吸収率をｂとしたときａ／ｂ倍
   した後、前記緑色フィルタを通過した光の検出器の出力
   を差し引くように構成してある特許請求の範囲第１項記
   載の血液像自動分類装置。 ３、血液塗抹染色標本の血球を顕微鏡下で自動的に検出
   して識別する血液像自動分類装置において、前記顕微鏡
   からの光を２つに分岐し、その一方の光を高分解能カメ
   ラに入光し、他方の光を低分解能の白血球検出器に入光
   してさらに２つの光に分岐しそれぞれの分岐光をそれぞ
   れ緑色と赤色の特定波長フィルタを通して前記顕微鏡視
   野を観視できる別々の検出器に入光し、前記緑色フィル
   タを通過した光の検出器の出力は直接二波長信号減算器
   に入力し、前記赤色フィルタを通過した光の検出器の出
   力は上限ディスクリミネータを介して前記二波長信号減
   算器に入力し、該二波長信号減算器で前記２出力の差の
   出力信号を取り出し、該出力信号と前記高分解カメラの
   出力をディジタル化して記憶し、該記憶情報を読み出し
   て特徴を押出する特徴抽出回路を介して入力するコンピ
   ュータからの指令とにより前記顕微鏡のステージを制御
   するステージ制御回路と、前記緑色フィルタを通過した
   光の検出器の出力と前記赤色フィルタを通過した光の検
   出器の出力とをそれぞれディジタル化して記憶し、該記
   憶情報から血球画像を処理して血球分類する低分解能血
   球分類機能と、前記高分解能カメラからの出力をディジ
   タル化して記憶し、該記憶情報から血球画像を処理して
   血球分類する高分解能血球分類機能とを備え、前記顕微
   鏡視野に有核血球が現れたとき、まず、前記低分解能血
   球分類機能により前記血球の識別分類を行い、前記血球
   が前記低分解能血球分類機能で識別不能のときは前記ス
   テージ制御回路で前記顕微鏡のステージを移動し、前記
   血球の位置を前記高分解能カメラ視野領域に移し、前記
   高分解能血球分類機能により識別分類する構成としたこ
   とを特徴とする血液像自動分類装置。