JPH075093A - フロー式粒子画像解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】流れている液体中に懸濁した粒子の静止画像を
撮り、粒子を分析する粒子画像解析装置において、各測
定モードで撮像する倍率を切り換える際、簡単な機構に
より実現させること。 【構成】フローセル２０２にサンプルを流し、レーザ光
２１１より粒子の通過を検出し、その検出に基づいてパ
ルスランプ２０５を発光させ、粒子の静止画像をＴＶカ
メラ２０７で撮像し、画像処理を行う。その際、測定モ
ードに応じて倍率切換えレンズ２０８を挿入する。 【効果】粒子画像の倍率を簡単な光学系で構成可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流れている液体中に懸
濁した粒子の画像を撮像し、その粒子を分析する粒子画
像解析装置に関するものであり、特に血液または尿中の
細胞や粒子を分析するのに適した粒子画像解析装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】血液中の細胞や尿中に存在する細胞や粒
子を分類するには、従来、スライドガラス上に標本を作
成し顕微鏡にて観察することで行われてきた。尿の場合
には、尿中の粒子濃度が薄いため、サンプルを予め遠心
分離器で遠心濃縮してから観察している。

【０００３】これらの観察，検査の作業を自動化する装
置としては、血液などのサンプル試料の場合、スライド
ガラス上に塗沫した後に顕微鏡にセットし、顕微鏡ステ
ージを自動的に走査し粒子の存在する位置で顕微鏡ステ
ージを止めて粒子の静止画像を撮影し、画像処理技術に
よる特徴抽出およびパターン認識手法を用い、サンプル
試料中にある粒子の分類等を行うものがある。

【０００４】しかし、上記手法では標本作成に時間がか
かること、さらに顕微鏡ステージを機械的に移動しなが
ら粒子を見つけ、粒子を適当な画像取り込み領域へ移動
させる作業が必要である。そのため、分析に時間を要し
たり、機械機構が複雑になる問題点が存在する。

【０００５】塗沫標本を作成せず、サンプル試料を液体
中に懸濁させたままフローセル中を流し、光学的に分析
するフローサイトメータ法が知られている。フローサイ
トメータによる方法は、サンプル中の粒子１個１個から
の蛍光強度や散乱光強度を観測するもので、毎秒数１０
００個の処理能力を持っている。しかし、粒子の形態学
的特徴を反映する特徴量を観測することは難しく、従来
顕微鏡下で行われていた形態学的特徴で粒子を分類する
ことができない。

【０００６】また尿をサンプル試料とする場合は、尿中
に存在する細胞や粒子の尿沈渣成分を分類する尿沈渣検
査の用手法は以下のように多くの手順を必要とする。

【０００７】尿の場合には、尿中の有形成分の濃度が薄
いため、サンプルを予め遠心分離器で遠心濃縮してから
検査する必要がある。まず、患者から採取された尿は尿
カップからスピッツ管に分取し、その尿試料を遠心分離
した後、沈渣物を無染色で、または染色してスライドガ
ラス上に標本を作成する。その後、標本を顕微鏡観察
し、一定視野内に観察できる沈渣成分の分類をする。そ
の際、遠心分離の濃縮率を常に一定にし、観察する試料
の量も一定にすることで、元の尿試料中にどういう沈渣
成分がどれだけの濃度で含まれているかを知ることがで
きる。

【０００８】沈渣成分の中には、血球細胞や細菌などの
数μｍの粒子から円柱などの数百μｍの粒子まで存在す
るため、顕微鏡の倍率を一定にしたままでは全ての粒子
を観察することは出来ない。したがって、顕微鏡の倍率
を高倍率と低倍率に切り換えてそれぞれの倍率にあった
粒子を観察する操作が必要となる。

【０００９】このような多くの操作が必要なため、有形
成分の破壊や、濃度のばらつきが生じる。また、目視観
察する粒子数が少いことや、作業工程が多いことから、
検査技師に多大な負担をかけることになる。

【００１０】したがって、最近は特開平3−105235 号公
報のように、これらの観察，検査の作業を自動化する装
置として、塗沫標本を作成せず、サンプル試料を液体中
に懸濁させたまま、サンプル試料を特別な形状の流路を
有するフローセルに通し、そこで試料中の粒子を幅広の
撮像領域中を流し、フラッシュランプによる静止画像を
撮影し、その画像を用い粒子分析する方法が示されてい
る。顕微鏡を用いてサンプル粒子の拡大画像をＣＣＤカ
メラ上に投影するとき、パルス光源であるフラッシュラ
ンプはＣＣＤカメラの動作に同期して周期的に発光す
る。パルス光源の発光時間は短く、粒子が連続的に流れ
ていても静止画像を得ることができ、かつＣＣＤカメラ
は毎秒３０枚の静止画像を撮影することが出来る。

【００１１】特開平3−105235 号公報では、用手法と同
様に、小さい粒子を測定する高倍率測定モードと、大き
い粒子を測定する低倍率モードの２種類の測定モードを
設け、測定の途中で切換えている。しかし、その倍率の
切換え手段は高倍率用，低倍率用の異なった倍率の２種
類に対応したプロジェクションレンズを用いて対物レン
ズの像を実現しているため、レンズが２種類必要であ
る。さらに、高倍率モードでは光路長を長くしてその倍
率を調整させる必要があり、反射ミラーなどの部品も増
加し、切り換え機構が複雑になる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】尿沈渣成分中の粒子を
撮像する場合、その粒子サイズはさまざまであるため、
サンプル中の複数種類の粒子の数や分類を効率よく行う
ためには、測定モードを変化させて取得する粒子画像の
倍率を変化させる必要がある。

【００１３】しかしながら従来技術に述べたように、高
倍率と低倍率の切り換え方法には異なった倍率の２種類
のプロジェクションレンズが必要であり、その切り換え
機構が複雑になるという欠点があった。

【００１４】また、撮像倍率を切換えるとそれに伴い、
ＴＶカメラの撮像面での光量が変化し、画像信号レベル
が大きく変化する。そのためＴＶカメラに入射される光
量を制御することが必要となる。

【００１５】本発明の目的は、対物レンズを交換するこ
となく、高倍率と低倍率の測定モードに対する撮像倍率
の切り換えの方法として、倍率切換えレンズを低倍率の
みとすることにより挿入するレンズの種類を減らし、そ
の切換え機構を簡単に構成するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、粒子検出系を別に有しサンプル液流れの流れ条件が
異なる複数の測定モードを有する粒子画像解析装置にお
いて、測定モードを切り替えるに際し生じる光学系、機
構系、画像処理系の変更を行う問題点を解決する手段を
提供するものである。

【００１７】そのためには、光学系の倍率切換えレンズ
を低倍率のみとし、その切換え機構を簡単に実現可能な
ように構成したものである。

【００１８】また、上記目的を達成するために、光源の
発光量を制御する、光学系内に光量調整を行う機構を設
けるものである。

【００１９】

【作用】本発明によれば、高倍率と低倍率の測定モード
に対する撮像倍率の切り換えの方法として、倍率切換え
レンズを低倍率のみとすることにより挿入するレンズの
種類を減らし、その切換え機構を簡単に構成するもので
ある。

【００２０】

【実施例】以下、本発明によるフロー式粒子画像解析装
置の一実施例について、図面を参照にしながら説明す
る。図１は本発明の実施例を含むフロー式粒子画像解析
装置の基本構成図である。

【００２１】本発明のフロー式画像解析装置は、サンプ
ル供給部１，有形成分を検出し画像を取得する分析部
２，取得した画像を処理する画像処理部３，画像データ
の解析を行うデータ処理部４とから構成される。

【００２２】次に本発明の実施例として、尿中の粒子成
分を分析する尿沈渣検査装置の分析部について図２を用
いて詳細に説明する。

【００２３】サンプル供給部１にセットされたサンプル
容器１１からサンプルノズル１２によって分取されたサ
ンプルは、染色槽１３に吐出され、次に一定量吐出され
た染色液１４により染色される。染色されたサンプルは
フローセル２０２の中心部分に偏平なサンプル流を形成
するように、シース液１５に包み込まれるようにしてフ
ローセル内中央を安定に流れる。

【００２４】顕微鏡光源であるフラッシュランプ２０５
の発光タイミングは粒子検出領域を粒子が通過すること
によって発せられる検出信号によって制御される。半導
体レーザ２１１は常時点灯しており、常にサンプル中の
粒子検出領域に集光されている。測定対象粒子が検出領
域を通過する際の散乱光は、ビームスプリッタ２１３で
反射され、粒子検出器２１２において散乱光強度に応じ
た電気信号に変換される。その粒子検出電気信号があら
かじめ決められている所定の信号レベル以上有れば、画
像処理対象粒子の通過と判断し、粒子がＴＶカメラの撮
像領域の所定の位置に達したとき、フラッシュランプ２
０５が点灯するようにコントロールされている。これは
粒子検出領域と撮像領域との距離、サンプル流速で決定
されるものである。

【００２５】一方、フラッシュランプ２０５から照射さ
れたパルス光は顕微鏡光軸上を進み、コンデンサレンス
２１０を通ってフローセル２０２内のサンプル上に集光
される。フローセル２０２内のサンプル流に照射された
パルス光は顕微鏡対物レンズ２０６集光され、ＴＶカメ
ラ２０７内のＣＣＤ結像位置２０９に投影され画像デー
タ信号に変換される。この時測定モードにより決定され
る倍率切り換えレンズにより粒子画像の倍率を制御する
ものである。また、このフラッシュランプ205の発光時
間は短いため、撮像領域を通過した粒子の画像は静止画
像としてＴＶカメラ２０７に取込まれる。静止画像は、
画像処理部３にて、粒子の分類を行う。それらの分類さ
れたデータ及び個数は測定終了後データ処理部４にて最
終結果にまとめられる。

【００２６】次に本発明の倍率切り換え方式の実施例に
ついて図３，図４を用いて詳細に述べる。

【００２７】通常顕微鏡の倍率を変える際には対物レン
ズの倍率を変えるが、本発明では、対物レンズを変更す
ることなく撮像倍率を変更するところに特徴がある。

【００２８】小さい粒子を撮像する測定モードである高
倍率モードは、その倍率は対物レンズ２０６の倍率で決
定され、対物レンズによる粒子の結像はＴＶカメラ２０
７のＣＣＤ撮像面２０９に直接投影されるように構成さ
れている。そのため倍率を調整する倍率切換えレンズ２
０８を挿入する必要は無い。

【００２９】また、大きい粒子を撮像する測定モードで
ある低倍率モードは、対物レンズ２０６とその結像面の
中間に倍率切換えレンズ２０８を挿入し、高倍率より倍
率を小さくしてＴＶカメラ２０７のＣＣＤ結像位置２０
９に投影するものである。この場合、対物レンズとＴＶ
カメラの位置は高倍率と同じように構成されているた
め、光路長を変化させる必要はなく、また焦点など再調
整する必要はない。

【００３０】次にＴＶカメラ結像面２０９での光量制御
方法について述べる。測定モードが切り変わるとそのモ
ードに適した光量を制御するようにフラッシュランプ制
御部２０４の出力電圧をコントロールすることにより実
現可能である。

【００３１】またその他の方法として、図４のように低
倍率モードで挿入する切換えレンズ２０８の前面または
後面（図示は前面）に光学フィルタ２１４を付加し、レ
ンズ切換えと同時に光量調整を行うことにより低倍率で
の光量を調整することが可能となる。

【００３２】本発明のフロー式粒子画像解析装置は、液
体中に懸濁した生物サンプルや細胞、血液中の赤血球や
白血球などの血球成分、または尿中に存在する尿沈渣成
分の分類及び分析に有効である。特に、尿中の尿沈渣成
分の粒子数の計数や粒子の分類においては、サンプルご
とに存在する粒子数は数桁以上違う場合が有るため、粒
子検出手段による検出した粒子に対し画像処理すること
は、サンプル液中の粒子数情報を知る上で効果的であ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明のフロー式粒子画像解析装置は以
上で説明した構成となっているため、以下のような効果
がある。

【００３４】高倍率モードでは対物レンズの結像位置を
ＴＶカメラの撮像面に一致させるために倍率切換えレン
ズは不要になる。低倍率モードでは対物レンズとその結
像面の間に倍率切り換えレンズを挿入するように構成さ
れるため、倍率切り換えレンズが１種類で構成できるた
め簡単な光学系で実現できる。また、光量調整も倍率切
換えレンズと同じ機構で制御するため簡単な機構で実現
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフロー式粒子画像解析装置の全体
構成図である。

【図２】図１の尿沈渣分析部の構成図である。

【図３】倍率切換え手段（高倍率）を示す図である。

【図４】倍率切換え手段（低倍率）を示す図である。

【符号の説明】

１…サンプル供給部、２…分析部、３…画像処理部、４
…データ処理部、１１…サンプル容器、１２…サンプリ
ングノズル、１３…染色槽、１４…染色液、１５…シー
ス液、２０２…フローセル、２０４…フラッシュランプ
制御部、205…フラッシュランプ、２０７…ＴＶカメ
ラ、２０８…倍率切換えレンズ、２０９…ＣＣＤ、２１
０…コンデンサレンズ、２１１…半導体レーザ、２１２
…粒子検出器、２１３…ハーフミラー、２１４…光学フ
ィルタ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体中に懸濁する粒子サンプルを偏平な流
   れとしてフローセル中に流し、フローセル中の粒子検出
   領域を通過する前記粒子サンプル中の粒子を検出し、前
   記フローセル中の撮像領域において検出粒子の静止画像
   を撮像し、撮像した粒子画像を画像解析することにより
   粒子の形態学的分類を行うフロー式粒子画像解析装置に
   おいて、測定サンプルの流れの条件により、複数の測定
   モードを有し、それぞれ測定するモードに応じて複数の
   撮像倍率を実現させることが可能な機構を有することを
   特徴とするフロー式粒子画像解析装置。
2. 【請求項２】請求項１において、測定モードにより、撮
   像倍率が高倍率と低倍率の２種類であることを特徴とす
   るフロー式粒子画像解析装置。
3. 【請求項３】請求項１において、測定モードにより、撮
   像光量を変化することが可能なことを特徴とするフロー
   式粒子画像解析装置。
4. 【請求項４】請求項１において、測定対象が生物細胞で
   あることを特徴とするフロー式粒子画像解析装置。
5. 【請求項５】請求項１において、測定対象が血液中に存
   在する血球成分であることを特徴とするフロー式粒子画
   像解析装置。
6. 【請求項６】請求項１において、測定対象が尿、特に尿
   中に存在する尿沈渣成分であることを特徴とするフロー
   式粒子画像解析装置。