粒子分析裝置的制作方法

專利名稱：粒子分析裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及粒子分析裝置，具體涉及到配備有用來對粒子攝像的粒子攝像系統和用來以光學方法檢測粒子特征的粒子檢測系統的粒子分析裝置。
在傳統的這類粒子分析裝置中，形成含有血球與細胞之類粒子的試樣流，在此試樣流的上游設有由粒子檢測系統檢測粒子的檢測區，并在下游設有由粒子攝像系統對粒子攝像的攝像區。
根據得自粒子檢測系統的粒子信號，判別由檢測區檢出的粒子是否為對象粒子，而在對象粒子到達攝像區時對粒子攝像。這里在粒子檢測系統的光探測器件中設有快門，當攝像系統光源發光時關閉此快門，不使光入射到光探測器件上(例如參考特許(公開)平-180751號公報)。
但在上述的粒子分析裝置中，與試樣流共同流動著許多粒子，初始的粒子在攝像區攝像時，快門雖然是關閉的，但在從開到閉或從閉到開的瞬間，當隨后的粒子已到達檢測區時，由于來自此隨后粒子的光處于部分地為快門遮閉的狀態下使感光元件感光，于是相對于隨后的粒子就不能取得正確的粒子信號。
但是，上述現有的裝置是以粒子攝像為主要目的，而沒有把獲得正確粒子信號本身作為目的，特別是沒有把這件事視作問題。
與此相反，本發明則是以根據正確粒子信號進行粒子分析為其目的，因而前述那種不正確的粒子信號就成為問題。
本發明考慮到上述事實，是在對粒子攝像的同時，于存在不正確粒子信號的場合能除去這種信號而只檢出正確的粒子信號，由此來提供可進行高精度分析的粒子分析裝置。
本發明提供了這樣的粒子分析裝置，它包括將含有粒子的試樣變換為試樣流的包被流槽；以連續光照明前述試樣流的第一光源；將檢測出的來自第一光源所照明的粒子的光變換為表示粒子特征的粒子信號的光探測元件；以瞬時光照明前述試樣流的第二光源；對第二光源照明的粒子進行攝像以獲得粒子圖像的攝像機；以及將上述粒子信號和粒子圖象作為粒子分析用數據進行粒子分析的分析部，特征在于此分析部設有禁止部，能夠將前述第二光源發光時求得的來自光探測元件的粒子信號不作為粒子分析用數據。
本發明的包被流槽，是那種能以包被液包裹含粒子的試樣，通過流動由流體力學效應來形成細的試樣液流的流槽，對此可以采用周知的這類裝置。
作為本發明對象的粒子主要是指血液與尿中所含的血球與細胞等，但也可以把酵母菌和乳酸菌之類的微生物或是工業中的粉料等作為測定對象。為了對血球和細胞等的種類進行分類，已知可用特定的熒光試劑對細胞內的物質與核酸等起反應，測定其熒光強度。
第一光源例如可用激光、鹵素燈或鎢絲燈之類使光連續照射的連續光源，光探測元件例如可由光電二極管、光電晶體管或光電倍增管等構成。至于粒子信號，具體地說則是表示粒子特征的前向散射光強與熒光強度等的數據。
作為第二光源則可采用脈沖激光器(例如Spectra-Physics公司生產，系列號7000)與多頻閃觀測器(例如(株)管原研究所制，DSX系列)之類間歇地照射光的不連續光源拍攝粒子圖象的攝像機一般雖可使用拍攝二維圖像的攝像機，但也可采用配有使微弱熒光像放大的圖像增強器。此外，也可在此圖像增強器中設置快門器件。
分析部是由包括CPU、ROM與RAM的微機構成。
禁止部是用來使第二光源發光時求得的來自光探測元件的粒子信號不作為粒子分析用數據，但這種功能也可通過硬件或軟件來產現。例如當分析部配備有將光探測元件求得的粒子信號經A/D變換成為粒子分析用數據的A/D變換器時，所述禁止部可以是使粒子信號輸入A/D變換器的操作或是A/D變換操作，對應于第二光源的發光而作暫時(按預定期間)停止的電路。
此外，在分析部將粒子信號存儲于存儲部(存儲器)后進行分析時，所述禁止部也可是用來禁止存儲第二光源發光時所得的粒子分析用數據。
還可以使禁止部為對第二光源發光時所得粒子信號附以特征位的特征位附加部組成，而分析都就不把附有特征位的粒子信號作分析用數據。
根據本發明，可把受到粒子攝像用光源發光影響的粒子檢收信號從整個粒子分析用數據中除去，從而能從事高精度的粒子分析。


圖1是本發明實施形式中光學結構的說明圖。
圖2是圖1中主要部分的斜視圖。
圖3是此實施形式的信號處理系統框圖。
圖4是所顯示的分散圖例的說明圖。
圖5是分布區域寄存用存儲器的與圖4相對應的位映像的說明圖。
圖6是示明此實施形式中信號處理系統的工作的時間圖。
各圖中的標號意義為1，連續發光激光器；2，脈沖光源；3，包被流槽；4，聚光透鏡；5，會聚光透鏡，6，二向色鏡；7，光電二極管；8，二向色鏡；10，光電倍增管；12，光纖，13，聚光透鏡；14，投影透鏡；15，攝像機。
圖1與圖2示明本發明實施例形式中的光學系統。在此實施形式中，設有用來探測散射光與熒光的連續發光激光光源1(第一光源)和用來拍攝細胞圖像的脈沖光源2共兩個光源。
光源1、2發出的光L1、L2如圖2所示，相互正交射向長方形的包被流槽3(在圖1中，試樣流沿垂直圖面的方向流動)。
用來拍攝細胞圖像的脈沖光源2相對于包被流槽3內的試樣流，照射到連續發光激光光源1照射位置的(例如約20μm)的下游側。
由適當試劑處理的細胞浮游液導入到包被流槽3中，借助包被液而形成了橫斷面縮小了的即減輕的試樣流。連續發出的激光L1則照射到由聚光透鏡4變細的試樣流。
當細胞繼續在此照射區域流動時，細胞產生的散射光與熒光等為聚光透鏡5會聚，此散射光為二向色鏡6反射，由光電二極管所接收。熒光則分別為二向色鏡8反射，為光電倍增管10接收而倍增。
圖3示明此種實施形式的信號處理系統，由光電二極管7和光電倍增管10分別探測出的散射光強信號S1和熒光強度信號S2，輸入信號處理電路100中，求得各檢測信號脈沖幅度信息經A/D變換成的散射光強a與熒光強度b兩個特征參數。
攝像控制電路200能控制攝像判別部202利用上述參數對各細胞的種類進行實時鑒定，預先把作為攝像對象由輸入裝置400指定種類的細胞進行選別攝像。
具體地說，對某種細胞的特征參數是否與作為攝像對象種類細胞的特征參數一致作實時比較，當判定此結果為攝像對象的細胞時，便將用來拍攝此種細胞的發光觸發信號Ts供給脈沖光源2。
脈沖光源2是在發光觸發信號Ts作用下限于在一瞬間(數十毫微秒)發光型的光源，這樣，即使是試樣流的流速為每秒數米的高速，也能對流動的粒子實現清晰的攝像。
脈沖光如圖1所示，經光纖12導向流槽3，由聚光透鏡13變細而照射試樣流。由于是通過光纖12照射，就能減少脈沖光的相干性，拍攝出衍射條紋少的細胞圖像。
透射過試樣流的脈沖光借助投影透鏡14，于攝像機15的光接收面上對細胞的透射光像攝像。來自攝像機15的圖像信號Vs轉送到圖3所示的數據處理裝置300中，作為數字圖像存儲和保存于圖像存儲器600中。
散射光強和熒光強度等的特征參數a和b輸入數據處理裝置300，存儲于參數存儲器700中。數據處理裝置300對上述圖像與參數相組合的分散圖(二維頻率分布)進行分析。
輸入裝置400由鍵盤與鼠標組成，進行分散圖的區域指定和攝像次數的設定。標號500指顯示裝置，它根據輸入裝置400的指令以及設定條件等，顯示粒子圖像與分析結果。
本發明中能對顯示裝置500所顯示的分散圖預先設定擬攝像細胞的種類。下面用圖4說明此例子。
圖4中的分散圖是根據輸入裝置400，以X軸表示特征參數a和以y軸表示特征參b的結果。在此可以預先看到，細胞群A是分布在框1的區域內，細胞群B是分布在框2的區域內，而細胞群C是分布在框3的區域內。
現在例如只選擇細胞群B來攝像時，可用輸入裝置400以框2圍住細胞群。此時，攝像控制電路200可以判定由信號處理電路100求得的各細胞的特征參數a、b的值是否在圖4的分散圖中框2的區域內，如果是該區域內的數據，便會對此種細胞攝像用的脈沖光源2發光。
在攝像控制電路200之中，為了判定各細胞的特征參數是否為所指定的框內的數據，設有將分配到分散圖的X軸和Y軸上的特征參數值作為地址輸入的分布區域寄存用的存儲器201。
由上述兩個特征參數形成的二維坐標(分散圖)成像于如圖5所示的存儲區A0、A1、A2之中。將對應于分散圖上所設備框內區域的存儲區(地址)的數據位預設定為1。
在圖4的例子中，使數據位d0對應框1，將對應于框1的存儲區的數據位d0預設定為1，同樣，使框2對應于數據位d1，使框3對應于數據位d2，且將與各框對應的存儲區的數據位預設定為1。
在圖5中，將相應于涂黑的存儲空間地址的數據位設定為1，而將相應于框外存儲地址的數據位設定為0。
這樣，在攝像之前預先設定分布區域寄存用的存儲器201并預先寄存，當在測定期間求得某種細胞的特征參數，即把此值作為存儲地址的內容(8位數據)直接輸出。攝像判別部202便根據各個位是1還是0，能立刻判定此種細胞的群屬。
在分布區域寄存用存儲器中，例如在特征參數為8位數據時，可使用具有8位×2＝16位的地址空間的存儲器，即可以使用具有64k×8位容量的存儲器。
下面結合圖6的時間圖詳述圖3的信號處理電路100和攝像控制電路200的工作。
信號S1對應于順次流過包被流槽3的第一、第二、…粒而成為連續的脈沖P1、P2、…，首先使脈沖P1在比較器101中同閾值Th比較，當超過閾值Th時，占線信號生成部102即從此時刻起在規定的一段時間T1內將占線信號S5定為“高”。
此外，微分器103對信號S1微分，從此微分值S3成為0的時刻即信號S1到達峰值的時刻開始的一段規定時間T2內，將變“低”的信號S4輸出。
S-H指令部107相對于抽樣保持電路104a、104b，從信號S4下降到占線信號S5下降期間輸出變“高”的信號S6，對信號S1、S2的峰值取樣，使信號S5保持到下降。
A/D指令部105從信號S4下降的時刻起始在一段規定的時間T3內，將命令進行A/D變換的信號S7輸出到A/D變換部106a、106b。由此使信號S1、S2分別成為A/D變換的特征參數a、b。
信號S7降低后，即A/D變換結束后，在時間T4中，攝像判別部202根據所得的特征參數a、b判別有關粒子是否為應攝像的粒子，將此判別結果輸入攝像許可部203中。
這樣，在屬于應該進行攝像的粒子的情形，攝像許可部203就在規定的這段時間T5內將攝像許可信號S9輸出到觸發部204。觸發部204在時間T5內，當根據來自攝像機的同步信號Sy探測出偶數場時，即輸出發光觸發信號。
此時，A/D禁止部106在信號S9升高的同時將A/D禁止信號S8輸出給A/D指令部105，在信號S8為“高”的期間T6中，A/D指令部105即輸出信號S7，也就是信號S1、S2，禁止A/D變換。
通常將信號S8定為與信號S9相同的信號(T5＝T6)，在信號S9降低時，在因第二個脈沖即脈沖P2導致的占線信號S5升高時，A/D禁止部106便把信號S8的降低延長到信號S5降低，禁止由第二粒子產生的信號S1、S2作A/D變換。
于是，射向第一粒子的攝像用脈沖光即使混入光電二極管7和光電倍增管10之中，由此而產生的錯誤信號S1、S2也不會作為第二粒子的特征參數a、b被探測出。
因此，數據處理裝置300即可根據正確的粒子特征和粒子圖象，進行粒子的分類與分析等。
此外，代替禁止A/D變換，對于輸入A/D變換器的信號例如也可由模擬開關等開關裝置禁止信號的輸入。
還有，也可以把A/D禁止部106給予A/D指令部105的信號S8不用作輸送給A/D變換器106a、106b的控制信號，而輸入數據處理裝置300，用作對存儲部的存儲作業的控制信號。例如，信號S7降低時，即A/D變換結束時，可根據禁止信號S8的邏輯(正負)對信號S1、S2進行A/D變換所求得的特征參數a、b的數據進行輸入控制，也就是可以對參數存儲器700的存儲作業進行控制。
再有，禁止部也可把存儲的特征參數a、b用作或不用作粒子分析的數據。例如將信號S7降低時也即在A/D變換結束時的禁止信號S8輸入數據處理部300，根據禁止信號S8的邏輯(正負)，對特征參數a、b附加上正負的特征位，而將特征參數與相應的特征位存儲于參數存儲器700中。這樣，在分析特征參數a、b時，也可根據其特征位的邏輯，將相應的特征參數用或不用作粒子分析數據。
權利要求
1.一種粒子分析裝置，其特征在于，包括將含有粒子的試樣變換為試樣流的包被流槽；以連續光照明前述試樣流的第一光源；將檢測出的來自為第一光源所照明的粒子的光變換為表示粒子特征的粒子信號的光探測元件；以瞬時的光照明前述試樣流的第二光源；對第二光源照明的粒子攝像以獲得粒子圖像的攝像機；以及將上述粒子信號和粒子圖像作為粒子分析用數據進行粒子分析的分析部，此分析部設有禁止部，能夠將前述第二光源發光時求得的來自光探測元件的粒子信號不作為粒子分析用數據。
2.如權利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于所述分析部備有用來將來自光探測元件的粒子信號預先進行A/D變換的A/D變換器，而所述禁止部是由能相應于第二光源的發光暫時停止A/D變換器的變換作業的裝置組成。
3.如權利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于所述分析部備有用來將來自光探測元件的粒子信號預先進行A/D變換的A/D變換器，而所述禁止部是由能相應于第二光源的發光暫時停止將粒子信號輸入A/D變換器的作業的裝置組成。
4.如權利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于所述分析部備有用來將來自光探測元件的粒子信號預先進行A/D變換的A/D變換器和用來存儲經A/D變換的粒子信號的存儲部，而所述禁止部是由能相應于第二光源的發光暫時停止粒子信號輸入A/D變換器作業的裝置組成。
5.如權利要求1所述的粒子分析裝置，其特征在于所述分析部備有將來自光探測元件的粒子信號預先作A/D變換的A/D變換器、將表明第二光源發光時是否得到了相應粒子信號的特征位附加到經A/D變換的各粒子信號上的特征位附加裝置、以及將A/D變換的粒子信號與附加的特征位同時存儲的存儲部；而所述禁止部是由能根據特征位將粒子信號用或不用作粒子分析用數據的裝置組成。
全文摘要
粒子分析裝置，它包括將含有粒子的試樣變換為試樣流的包被流槽、以連續光照明試樣流的第一光源、將檢測出的來自為第一光源所照明的粒子的光變換為表示粒子特征的粒子信號的光探測元件、以瞬時光照明試樣流的第二光源、對第二光源照明的粒子攝像以獲得粒子圖像的攝像機、將粒子信號和粒子圖像作為粒子分析用數據進行粒子分析的分析部，后者設有禁止部，能使第二光源發光時求得的光探測元件的粒子信號不作為粒子分析用數據。
文檔編號G01N33/48GK1163402SQ9710458
公開日1997年10月29日 申請日期1997年4月2日 優先權日1996年4月3日
發明者久保田文雄, 楠澤英夫 申請人:東亞醫用電子株式會社