JP2667867B2 - 粒子解析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、血球細胞等の粒子分析において、粒子の特
徴を顕著に表すパラメータを導入することにより、臨床
診断等に有用な情報を提供する粒子解析装置に関するも
のである。

（従来の技術） 測定対象である粒子の大きさ分布を求め、粒子の大き
さに対する出現頻度ヒストグラムとして表した、いわゆ
る粒度分布図は、工業分野他、様々な分野で利用されて
いる。

特に、粒子を一個ずつ微小な検出部に通過させ、その
とき得られる粒子一個ごとの大きさに対応する電気信号
（パルス）を検出する自動粒子分析装置によって、その
パルスの高さ情報から、極めて簡単に粒度分布図が得ら
れるようになってからは、一段と利用の分野が広がって
いる。

臨床検査分野においても、粒子を検出部の中央部に精
度良く一列に整列させて流し、測定する、いわゆるシー
スフロー分析装置が利用されるようになり、極めて正確
な粒度分布図が得られるようになった事もあり、血液中
の赤血球，白血球，および血小板の粒度分布を測定する
ことによる臨床診断等への積極的な応用がなされてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、粒度分布図では、粒子の大きさ情報すなわ
ちパルスの高さ情報しか利用していないため、貧血の病
名診断等において、たとえば鉄欠乏性貧血と、サラセミ
ア症とが粒度分布図の上では、明確に区別できない等の
限界があった。

一方、パルスの高さに加えてパルスの幅も情報として
利用するようにした装置も提案されている。この種の装
置としては、たとえば特開昭59−230139号公報に示され
たものがあるが、この装置は、パルスの高さおよび幅の
情報を利用して血球の種類または血球とノイズとを単に
識別するものであって、この公報には血球粒度分布解析
における上記課題または血球粒度分布図の改良に関して
は何ら言及されておらず、また、改良された血球粒度分
布図の貧血の病名診断等への応用技術に関しては全く記
載されていない。

また、パルスの高さ，面積，幅を検出する回路を備
え、それぞれの出力に対して対数，積，比，差，和また
はそれらの組み合わせを処理する装置が特開昭59−7983
4号公報および特開昭59−81536号公報に開示されている
が、これらの公報では具体的には信号処理回路について
記載されているだけであり、貧血の病名診断等の臨床分
野への応用技術に関しては何ら述べられていない。

すなわち、上記いずれの公報も本発明とは目的が異な
ることにより、パルスの幅については単に付加情報とし
て検出することを記載しているのみで、パルスの幅を検
出することの意味およびその有用性に関しては関知する
ものでは無かった。

本発明においては、粒子分析装置において粒子が細孔
を通過する際に検出されるパルスの幅が粒子の特性を反
映する有益な情報を有することを見い出し、パルスの高
さ（これは、粒子の大きさを反映する）に加えて、粒子
の特性を反映するパルスの幅をも測定し、さらに、パル
スの高さと幅との比を算出して、粒子分析において有用
な特徴パラメータを導入することにより、臨床診断等に
貢献する粒子解析装置を提供する。

（課題を解決するための手段） 本発明の粒子解析装置は、 A.個々の粒子に対応するパルスを発生する粒子検出装置 B.個々のパルスの高さおよび幅を検出する手段 C.上記検出された個々のパルスの高さと幅とから特徴パ
ラメータを算出する手段 D.特徴パラメータの分布パラメータを算出する手段 さらに、 E.三次元データ表示装置 を備えている。

なお、特徴パラメータは、パルスの高さと幅との比で
あることが好ましい。分布パラメータとしては、変動係
数であることが特に好ましい。

（作 用） 本発明の粒子解析装置によれば、パルスの高さに加え
て、パルスの幅が検出される。粒子検出装置において
は、パルスの高さは、一般に粒子の大きさを反映すると
言われている。特に、粒子検出装置が電気抵抗変化検出
方式（電解質懸濁液中に浮遊された粒子が、細孔を通過
するときの細孔部の電気抵抗の変化を検出する方式）で
あり、しかもシースフロー測定方式を採用している場合
には、パルスの高さは、粒子の体積に正確に比例する。

ところで、同じ体積の粒子が細孔を通過する場合で
も、粒子の変形のしやすさによってパルスの幅は変化す
る。すなわち、第２図（ａ）に示すように変形しにくい
粒子が細孔を通過する場合には、第２図（ｂ）に示すよ
うに幅の狭いパルスが発生する。これに対し、第３図
（ａ）に示すように変形しやすい粒子が細孔を通過する
場合には、第３図（ｂ）に示すように幅の広いパルスが
発生する。

粒子が赤血球の場合には、細胞膜が軟らかく赤血球内
ヘモグロビン濃度が低いほど、粒子は変形しやすくな
る。この細胞膜の硬軟やヘモグロビン濃度は、健常者と
貧血患者、あるいは貧血患者の中でも貧血の種類によっ
て異なるから、パルスの幅を検出することにより、疾患
に対応した貧血の正確な診断に有用な知見を与えること
ができる。

ところで、パルスの幅情報にも粒子の大きさ情報があ
る程度は含まれているが、個々のパルスごとにパルスの
幅をパルスの高さで割ると、いわば単位体積当たりの粒
子の特性、すなわち、粒子の大きさに左右されない真の
粒子の特性が得られるので、粒子の特性によって貧血診
断等を行う際にさらに有用となる。なお、パルスの高さ
をパルスの幅で割っても実質的に上記と同様の情報が得
られるので、パルスの幅／高さまたはパルスの高さ／幅
のいずれを特徴パラメータとするかは、装置内のデータ
処理のしやすさによって適宜選択される。

また、本装置に三次元表示データ処理手段を備えた場
合には、パルスの高さと幅を２軸とした平面に対して垂
直方向に頻度ヒストグラムを表現した三次元分布図を得
ることが可能となり、従来の二次元の粒度分布図よりも
遥かに多い情報が得られるようになる。その結果、従
来、粒度分布図等だけでは区別できなかった鉄欠乏性貧
血患者とサラセミア病患者との正確な識別が可能になる
など、臨床診断に大きく貢献し得るものとなる。

（実施例） 本発明の粒子解析装置の実施例および本装置を用いた
測定例について以下に示す。

第１図は、本発明の一実施例の概略構成図である。細
胞等の粒子が粒子検出装置12内の粒子検出部（細孔部）
を一個ずつ通過すると、それに対応する粒子検出パルス
が発生する。粒子検出パルスは粒子検出装置12から出力
され、パルスの高さ検出手段14およびパルスの幅検出手
段16に入力される。パルスの高さ検出手段14においては
粒子検出パルスのピークの波高値（アナログ値）が検出
される。パルスの幅検出手段16においては粒子検出パル
スの幅（アナログ値）が検出される。検出されたパルス
の高さおよび幅はA/D変換手段18および20においてアナ
ログ−デジタル変換されたのち、演算処理手段22へ送ら
れる。演算処理手段22内では、パルスの高さおよび幅の
値は、一方で特徴パラメータ算出手段24へ入力され種々
の特徴パラメータが算出される。特徴パラメータとして
は、各パルスごとのパルスの高さと幅との比などがあ
る。各パルスの特徴パラメータは分布パラメータ算出手
段26へ送られ、特徴パラメータの各検体ごとの分布に関
する種々分布パラメータが算出される。分布パラメータ
としては、たとえば、平均値，標準偏差、変動係数など
がある。

なお、特徴パラメータ算出手段24においては、従来の
粒子分析装置と同様に、パルスの高さ情報のみから既知
のパラメータである平均赤血球体積（MCV）や赤血球分
布幅（RDW）などを算出することも勿論可能である。

パルスの高さおよび幅の値は、他方で三次元表示デー
タ処理手段28へ入力され、第４図〜第14図に測定例が示
されるような三次元表示を可能とするためのデータ処理
が行われる。

ところで、演算処理手段22は、一般にはコンピュータ
等論理演算機能を持った装置で構成される。また、演算
処理手段22内には、パルスの高さや幅の値、あるいは特
徴パラメータ算出手段24,分布パラメータ算出手段26,三
次元表示データ処理手段28における処理途中のデータを
一次退避するための、さらには、処理結果を記憶するた
めの、記憶手段が必要に応じて設けられる。

演算処理手段22で処理されたデータは表示・記録手段
30へ送られ、種々の特徴パラメータや三次元分布図が表
示あるいは印字記録される。

第４図〜第14図は、本実施例の装置により粒子を測定
し解析した結果を示す三次元分布図である。各図におい
て、Ｘ軸はパルスの高さ（単位:V〔ボルト〕）を表し、
0.5Vから4.5Vの範囲が表示されている。１目盛りは0.1V
である。Ｙ軸はパルスの幅（単位：μｓ〔マイクロセカ
ンド〕）を表し、5.5μｓから13.5μｓの範囲が表示さ
れている。１目盛は0.2μｓである。つまり、XY平面は4
0×40グリッドで表示されている。Ｚ軸は各グリッド点
に対応するパルスの高さおよび幅を持つ粒子の出現頻度
を表す。各図においては、それぞれ約10,000個の粒子が
測定されている。また、各図には、各検体のHb:ヘモグ
ロビン（単位:mg/dl）,MCV:平均赤血球体積（単位:fl
〔フェムトリットル〕）,RDW:赤血球分布幅（単位:fl）
の測定値も記載されている。Hbは、本解析装置とは別の
装置で測定されたものである。

第４図は、装置の精度管理すなわち校正用としてラテ
ックス粒子を測定したときの三次元分布図である。

第５図〜第14図は、各検体の赤血球を測定したときの
三次元分布図である。

第５図は、健常者の測定結果を示す分布図である。分
布は狭く、整っており、またXY平面のほぼ対角線上に位
置している。

第６図、第７図は、正球性貧血患者の測定結果を示す
分布図である。第６図は、慢性疾患による軽度の貧血患
者の分布図であり、第５図の健常者のものと、ほぼ同様
の分布を示している。これは、このような患者の赤血球
細胞膜の特性や血球内ヘモグロビン濃度が、健常者のそ
れらとほぼ同じであるためである。一方、第７図は鎌状
赤血球症患者の分布図であり、健常者のものと比べて分
布が乱れており、図の右方へ全体にシフトしている。

第８図〜第11図は小球性貧血患者の測定結果を示す分
布図である。第８図は、βサラセミア疾患者の分布図で
あり、分布は健常者のものよりも図の後方へシフトして
いる。しかし、分布は整っており、またXY平面のほぼ対
角線上に位置している点で、健常者のものと類似してい
る。第９図は初期の鉄欠乏性貧血患者のものであり、MC
V、RDWともに第８図のβサラセミア症患者のものに極め
て近いが、分布は広がっている。第８図と第９図は、MC
VもRDWもほぼ同じである検体同士でも、パルスの高さお
よび幅の分布は異なることがあることを示す良い例であ
り、三次元分布図上の差異に注目することが、鉄欠乏性
貧血患者とサラセミア症とを識別する際に有用であるこ
とを示している。第10図は、軽度の慢性鉄欠乏性貧血患
者の分布図であり、分布は健常者のものよりも右方へシ
フトしている。第11図は重症の鉄欠乏性貧血患者の分布
であり、分布は広がっており、右方へシフトしている。

第12図〜第14図は大球性貧血患者の測定結果を示す分
布図である。これら三つの図においては、いずれの分布
も図の手前側にシフトしている。これは、これらの検体
のパルスの高さ（粒子の体積に比例する）が健常者のも
のよりも高いためである。第12図は、軽度の葉酸欠乏性
貧血患者の分布図であり、健常者のものと比べて図の左
方へシフトしている。第13図は、細胞毒素化学療法を受
けている慢性腎不全患者の分布図であり、分布は乱れ、
広がっている。第14図は、異常溶血性貧血、赤血球５′
−ヌクレオチターゼ欠乏疾患者の分布図であり、分布は
図の前方へシフトしているものの、分布の乱れや右方ま
たは左方へのシフトは見られない。

第15図〜第21図は、（ａ）パルスの高さ，（ｂ）パル
スの幅、および（ｃ）パルスの高さ／幅に関する二次元
分布図である。各図における（ａ）図は、パルスの高さ
（PULSE HEIGHT;横軸）についての頻度分布図、すなわ
ち一般的には粒度分布図として良く知られたものであ
る。（ｂ）図は、パルスの幅（PULSE WIDTH;横軸）につ
いての頻度分布図であり、粒度分布図ほどには一般に用
いられていない。（ｃ）図は、各パルスの高さをパルス
の幅で割ったもの（PULSE HGT/WDTH;横軸）をパラメー
タとして、その頻度分布を示した図である。このパルス
の高さ／幅のパラメータは、臨床分野においては本発明
で始めて提案された特徴的パラメータであり、臨床的に
顕著な知見を得ることが可能なものである。なお、各図
において、MEANは分布の平均,STDは分布の標準偏差，＃
COUNT OFFSCALEは、オーバースケールのため図の中には
書くことのできなかった粒子の個数を表す。

表１には、例として種々の検体を測定したときの、パ
ルスの高さ，幅，高さ／幅の各分布についての平均値
（MEAN），標準偏差（STD），変動係数（CV）を計算し
た結果を示す。表１には、各検体の病名、および、対応
する図があるものについては三次元分布図および二次元
分布図の図番も示してある。変動係数（CV）は、周知の
ように100×STD/MEAN（％）により計算される。

検体Ａ〜Ｄは異なる健常者であり、第５図および第15
図は検体Ｃのものである。検体F,Gはいずれも鎌状赤血
球患者であり、第７図および第17 図は検体Ｆのものである。他の検体にも同様に表１に明
示されている各図が対応している。

表１において、パルスの高さまたは幅の分布の変動係
数（CV）を健常者と貧血患者との間で比較すると、貧血
患者の方が若干CVが大きい（分布のばらつきが大きい）
傾向があるものの、顕著な差はない。ところが、パルス
の高さ／幅の分布のCVを比較すると、検体Ｅの軽度の貧
血患者を除いて、貧血患者の方が健常者よりも遥かに大
きなCV値を示している。

なお、パルスの高さ／幅の分布のSTD値も貧血患者の
方が健常者よりも大きい値を示しているので、有用な情
報が得られていると言えるが、パルスの高さ／幅の絶対
値に影響されない点で、そのCV値を利用する方がより有
用である。

以上のように、パルスの高さおよび幅から導出される
高さ／幅パラメータを特徴パラメータとし、さらに、そ
の分布の変動係数を分布パラメータとして選ぶと、貧血
診断に特に有用な情報が得られることが示された。

なお、実施例には示さなかったが、パルスの幅／高さ
をパラメータとするなど、本発明は、用いる特徴パラメ
ータにいくつかの変形例があり得るだけでなく、それに
応じて粒子の種類を変えその特性をそれぞれ正確に解析
し得るので様々な応用に適合し得るものである。

（発明の効果） 本発明の粒子解析装置によれば、以下に述べる効果が
奏せられる。

（１） 粒子の大きさを反映するものである、パルスの
高さに加えて、細胞膜の硬軟やヘモグロビン濃度等の粒
子の特性を反映するものである、パルスの幅をも検出す
ることにより、貧血の診断に有用な情報を得ることが可
能となる。

（２） パルスの高さおよび幅から導出される高さ／幅
パラメータあるいは幅／高さパラメータを特徴パラメー
タとし、さらに、それらの分布の変動係数を分布パラメ
ータとして選ぶことにより、疾患に対応した貧血の正確
な診断に特に有用な情報を得ることが可能となる。

（３） 本発明の装置において、パルスの高さおよび幅
をパラメータとした三次元分布図を得る場合には、従
来、粒度分布図等だけでは区別できなかった鉄欠乏性貧
血患者とサラセミア疾患者との識別が可能になるなど、
臨床診断に大きく貢献することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粒子解析装置の一実施例の概略構成
図、第２図は変形しにくい粒子が細孔を通過する場合の
様子および発生するパルスを示す模式図、第３図は変形
しやすい粒子が細孔を通過する場合の様子および発生す
るパルスを示す模式図、第４図〜第14図はパルスの高さ
および幅をパラメータとした三次元分布図であり、第４
図はラテックス粒子による分布図、第５図は健常者の赤
血球による分布図、第６図〜第14図は各疾病患者の赤血
球による分布図、第15図〜第21図は二次元分布図であ
り、各図における（ａ）図は、パルスの高さについての
頻度分布図、（ｂ）図は、パルスの幅についての頻度分
布図、（ｃ）図は、パルスの高さ／幅についての頻度分
布図を示し、第15図は健常者の赤血球による分布図、第
16図〜第21図は各疾病患者の赤血球による分布図であ
る。 10……粒子解析装置、12……粒子検出装置 14……パルスの高さ検出手段 16……パルスの幅検出手段、18,20……A/D変換手段 22……演算処理手段 24……特徴パラメータ算出手段 26……分布パラメータ算出手段 28……三次元表示データ処理手段 30……表示・記録手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 徳弘 兵庫県神戸市兵庫区大開通６丁目３番17 号 東亜医用電子株式会社内 (72)発明者 藤本 敬二 兵庫県神戸市兵庫区大開通６丁目３番17 号 東亜医用電子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−1927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−230139（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検物中の個々の粒子に対応するパルスを
   発生する粒子検出装置、上記個々の粒子に対応して発生
   した個々のパルスの高さおよびパルスの幅を検出する手
   段、検出されたパルスの高さと幅とからパルスの高さと
   幅との比またはパルスの幅と高さとの比を特徴パラメー
   タとして算出する手段、上記特徴パラメータの分布パラ
   メータとして変動係数を算出する手段、上記検出された
   データおよびまたは算出されたデータを表示記録するデ
   ータ表示記録手段、によって構成されたことを特徴とす
   る粒子解析装置。