專利名稱：粒子分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粒子分析裝置，具體涉及到配備有用來對(duì)粒子攝像的粒子攝像系統(tǒng)和用來以光學(xué)方法檢測(cè)粒子特征的粒子檢測(cè)系統(tǒng)的粒子分析裝置。
在傳統(tǒng)的這類粒子分析裝置中，形成含有血球與細(xì)胞之類粒子的試樣流，在此試樣流的上游設(shè)有由粒子檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)粒子的檢測(cè)區(qū)，并在下游設(shè)有由粒子攝像系統(tǒng)對(duì)粒子攝像的攝像區(qū)。
根據(jù)得自粒子檢測(cè)系統(tǒng)的粒子信號(hào)，判別由檢測(cè)區(qū)檢出的粒子是否為對(duì)象粒子，而在對(duì)象粒子到達(dá)攝像區(qū)時(shí)對(duì)粒子攝像。這里在粒子檢測(cè)系統(tǒng)的光探測(cè)器件中設(shè)有快門，當(dāng)攝像系統(tǒng)光源發(fā)光時(shí)關(guān)閉此快門，不使光入射到光探測(cè)器件上(例如參考特許(公開)平-180751號(hào)公報(bào))。
但在上述的粒子分析裝置中，與試樣流共同流動(dòng)著許多粒子，初始的粒子在攝像區(qū)攝像時(shí)，快門雖然是關(guān)閉的，但在從開到閉或從閉到開的瞬間，當(dāng)隨后的粒子已到達(dá)檢測(cè)區(qū)時(shí)，由于來自此隨后粒子的光處于部分地為快門遮閉的狀態(tài)下使感光元件感光，于是相對(duì)于隨后的粒子就不能取得正確的粒子信號(hào)。
但是，上述現(xiàn)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(hào)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(fā)明則是以根據(jù)正確粒子信號(hào)進(jìn)行粒子分析為其目的，因而前述那種不正確的粒子信號(hào)就成為問題。
本發(fā)明考慮到上述事實(shí)，是在對(duì)粒子攝像的同時(shí)，于存在不正確粒子信號(hào)的場合能除去這種信號(hào)而只檢出正確的粒子信號(hào)，由此來提供可進(jìn)行高精度分析的粒子分析裝置。
本發(fā)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(xù)光照明前述試樣流的第一光源；將檢測(cè)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(hào)的光探測(cè)元件；以瞬時(shí)光照明前述試樣流的第二光源；對(duì)第二光源照明的粒子進(jìn)行攝像以獲得粒子圖像的攝像機(jī)；以及將上述粒子信號(hào)和粒子圖象作為粒子分析用數(shù)據(jù)進(jìn)行粒子分析的分析部，特征在于此分析部設(shè)有禁止部，能夠?qū)⑶笆龅诙庠窗l(fā)光時(shí)求得的來自光探測(cè)元件的粒子信號(hào)不作為粒子分析用數(shù)據(jù)。
本發(fā)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(dòng)由流體力學(xué)效應(yīng)來形成細(xì)的試樣液流的流槽，對(duì)此可以采用周知的這類裝置。
作為本發(fā)明對(duì)象的粒子主要是指血液與尿中所含的血球與細(xì)胞等，但也可以把酵母菌和乳酸菌之類的微生物或是工業(yè)中的粉料等作為測(cè)定對(duì)象。為了對(duì)血球和細(xì)胞等的種類進(jìn)行分類，已知可用特定的熒光試劑對(duì)細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)與核酸等起反應(yīng)，測(cè)定其熒光強(qiáng)度。
第一光源例如可用激光、鹵素?zé)艋蜴u絲燈之類使光連續(xù)照射的連續(xù)光源，光探測(cè)元件例如可由光電二極管、光電晶體管或光電倍增管等構(gòu)成。至于粒子信號(hào)，具體地說則是表示粒子特征的前向散射光強(qiáng)與熒光強(qiáng)度等的數(shù)據(jù)。
作為第二光源則可采用脈沖激光器(例如Spectra-Physics公司生產(chǎn)，系列號(hào)7000)與多頻閃觀測(cè)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(xù)光源拍攝粒子圖象的攝像機(jī)一般雖可使用拍攝二維圖像的攝像機(jī)，但也可采用配有使微弱熒光像放大的圖像增強(qiáng)器。此外，也可在此圖像增強(qiáng)器中設(shè)置快門器件。
分析部是由包括CPU、ROM與RAM的微機(jī)構(gòu)成。
禁止部是用來使第二光源發(fā)光時(shí)求得的來自光探測(cè)元件的粒子信號(hào)不作為粒子分析用數(shù)據(jù)，但這種功能也可通過硬件或軟件來產(chǎn)現(xiàn)。例如當(dāng)分析部配備有將光探測(cè)元件求得的粒子信號(hào)經(jīng)A/D變換成為粒子分析用數(shù)據(jù)的A/D變換器時(shí)，所述禁止部可以是使粒子信號(hào)輸入A/D變換器的操作或是A/D變換操作，對(duì)應(yīng)于第二光源的發(fā)光而作暫時(shí)(按預(yù)定期間)停止的電路。
此外，在分析部將粒子信號(hào)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部(存儲(chǔ)器)后進(jìn)行分析時(shí)，所述禁止部也可是用來禁止存儲(chǔ)第二光源發(fā)光時(shí)所得的粒子分析用數(shù)據(jù)。
還可以使禁止部為對(duì)第二光源發(fā)光時(shí)所得粒子信號(hào)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(hào)作分析用數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，可把受到粒子攝像用光源發(fā)光影響的粒子檢收信號(hào)從整個(gè)粒子分析用數(shù)據(jù)中除去，從而能從事高精度的粒子分析。


圖1是本發(fā)明實(shí)施形式中光學(xué)結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是圖1中主要部分的斜視圖。
圖3是此實(shí)施形式的信號(hào)處理系統(tǒng)框圖。
圖4是所顯示的分散圖例的說明圖。
圖5是分布區(qū)域寄存用存儲(chǔ)器的與圖4相對(duì)應(yīng)的位映像的說明圖。
圖6是示明此實(shí)施形式中信號(hào)處理系統(tǒng)的工作的時(shí)間圖。
各圖中的標(biāo)號(hào)意義為1，連續(xù)發(fā)光激光器；2，脈沖光源；3，包被流槽；4，聚光透鏡；5，會(huì)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(jī)。
圖1與圖2示明本發(fā)明實(shí)施例形式中的光學(xué)系統(tǒng)。在此實(shí)施形式中，設(shè)有用來探測(cè)散射光與熒光的連續(xù)發(fā)光激光光源1(第一光源)和用來拍攝細(xì)胞圖像的脈沖光源2共兩個(gè)光源。
光源1、2發(fā)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(dòng))。
用來拍攝細(xì)胞圖像的脈沖光源2相對(duì)于包被流槽3內(nèi)的試樣流，照射到連續(xù)發(fā)光激光光源1照射位置的(例如約20μm)的下游側(cè)。
由適當(dāng)試劑處理的細(xì)胞浮游液導(dǎo)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(xù)發(fā)出的激光L1則照射到由聚光透鏡4變細(xì)的試樣流。
當(dāng)細(xì)胞繼續(xù)在此照射區(qū)域流動(dòng)時(shí)，細(xì)胞產(chǎn)生的散射光與熒光等為聚光透鏡5會(huì)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(shí)施形式的信號(hào)處理系統(tǒng)，由光電二極管7和光電倍增管10分別探測(cè)出的散射光強(qiáng)信號(hào)S1和熒光強(qiáng)度信號(hào)S2，輸入信號(hào)處理電路100中，求得各檢測(cè)信號(hào)脈沖幅度信息經(jīng)A/D變換成的散射光強(qiáng)a與熒光強(qiáng)度b兩個(gè)特征參數(shù)。
攝像控制電路200能控制攝像判別部202利用上述參數(shù)對(duì)各細(xì)胞的種類進(jìn)行實(shí)時(shí)鑒定，預(yù)先把作為攝像對(duì)象由輸入裝置400指定種類的細(xì)胞進(jìn)行選別攝像。
具體地說，對(duì)某種細(xì)胞的特征參數(shù)是否與作為攝像對(duì)象種類細(xì)胞的特征參數(shù)一致作實(shí)時(shí)比較，當(dāng)判定此結(jié)果為攝像對(duì)象的細(xì)胞時(shí)，便將用來拍攝此種細(xì)胞的發(fā)光觸發(fā)信號(hào)Ts供給脈沖光源2。
脈沖光源2是在發(fā)光觸發(fā)信號(hào)Ts作用下限于在一瞬間(數(shù)十毫微秒)發(fā)光型的光源，這樣，即使是試樣流的流速為每秒數(shù)米的高速，也能對(duì)流動(dòng)的粒子實(shí)現(xiàn)清晰的攝像。
脈沖光如圖1所示，經(jīng)光纖12導(dǎo)向流槽3，由聚光透鏡13變細(xì)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(xì)胞圖像。
透射過試樣流的脈沖光借助投影透鏡14，于攝像機(jī)15的光接收面上對(duì)細(xì)胞的透射光像攝像。來自攝像機(jī)15的圖像信號(hào)Vs轉(zhuǎn)送到圖3所示的數(shù)據(jù)處理裝置300中，作為數(shù)字圖像存儲(chǔ)和保存于圖像存儲(chǔ)器600中。
散射光強(qiáng)和熒光強(qiáng)度等的特征參數(shù)a和b輸入數(shù)據(jù)處理裝置300，存儲(chǔ)于參數(shù)存儲(chǔ)器700中。數(shù)據(jù)處理裝置300對(duì)上述圖像與參數(shù)相組合的分散圖(二維頻率分布)進(jìn)行分析。
輸入裝置400由鍵盤與鼠標(biāo)組成，進(jìn)行分散圖的區(qū)域指定和攝像次數(shù)的設(shè)定。標(biāo)號(hào)500指顯示裝置，它根據(jù)輸入裝置400的指令以及設(shè)定條件等，顯示粒子圖像與分析結(jié)果。
本發(fā)明中能對(duì)顯示裝置500所顯示的分散圖預(yù)先設(shè)定擬攝像細(xì)胞的種類。下面用圖4說明此例子。
圖4中的分散圖是根據(jù)輸入裝置400，以X軸表示特征參數(shù)a和以y軸表示特征參b的結(jié)果。在此可以預(yù)先看到，細(xì)胞群A是分布在框1的區(qū)域內(nèi)，細(xì)胞群B是分布在框2的區(qū)域內(nèi)，而細(xì)胞群C是分布在框3的區(qū)域內(nèi)。
現(xiàn)在例如只選擇細(xì)胞群B來攝像時(shí)，可用輸入裝置400以框2圍住細(xì)胞群。此時(shí)，攝像控制電路200可以判定由信號(hào)處理電路100求得的各細(xì)胞的特征參數(shù)a、b的值是否在圖4的分散圖中框2的區(qū)域內(nèi)，如果是該區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，便會(huì)對(duì)此種細(xì)胞攝像用的脈沖光源2發(fā)光。
在攝像控制電路200之中，為了判定各細(xì)胞的特征參數(shù)是否為所指定的框內(nèi)的數(shù)據(jù)，設(shè)有將分配到分散圖的X軸和Y軸上的特征參數(shù)值作為地址輸入的分布區(qū)域寄存用的存儲(chǔ)器201。
由上述兩個(gè)特征參數(shù)形成的二維坐標(biāo)(分散圖)成像于如圖5所示的存儲(chǔ)區(qū)A0、A1、A2之中。將對(duì)應(yīng)于分散圖上所設(shè)備框內(nèi)區(qū)域的存儲(chǔ)區(qū)(地址)的數(shù)據(jù)位預(yù)設(shè)定為1。
在圖4的例子中，使數(shù)據(jù)位d0對(duì)應(yīng)框1，將對(duì)應(yīng)于框1的存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)位d0預(yù)設(shè)定為1，同樣，使框2對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)位d1，使框3對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)位d2，且將與各框?qū)?yīng)的存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)位預(yù)設(shè)定為1。
在圖5中，將相應(yīng)于涂黑的存儲(chǔ)空間地址的數(shù)據(jù)位設(shè)定為1，而將相應(yīng)于框外存儲(chǔ)地址的數(shù)據(jù)位設(shè)定為0。
這樣，在攝像之前預(yù)先設(shè)定分布區(qū)域寄存用的存儲(chǔ)器201并預(yù)先寄存，當(dāng)在測(cè)定期間求得某種細(xì)胞的特征參數(shù)，即把此值作為存儲(chǔ)地址的內(nèi)容(8位數(shù)據(jù))直接輸出。攝像判別部202便根據(jù)各個(gè)位是1還是0，能立刻判定此種細(xì)胞的群屬。
在分布區(qū)域寄存用存儲(chǔ)器中，例如在特征參數(shù)為8位數(shù)據(jù)時(shí)，可使用具有8位×2＝16位的地址空間的存儲(chǔ)器，即可以使用具有64k×8位容量的存儲(chǔ)器。
下面結(jié)合圖6的時(shí)間圖詳述圖3的信號(hào)處理電路100和攝像控制電路200的工作。
信號(hào)S1對(duì)應(yīng)于順次流過包被流槽3的第一、第二、…粒而成為連續(xù)的脈沖P1、P2、…，首先使脈沖P1在比較器101中同閾值Th比較，當(dāng)超過閾值Th時(shí)，占線信號(hào)生成部102即從此時(shí)刻起在規(guī)定的一段時(shí)間T1內(nèi)將占線信號(hào)S5定為“高”。
此外，微分器103對(duì)信號(hào)S1微分，從此微分值S3成為0的時(shí)刻即信號(hào)S1到達(dá)峰值的時(shí)刻開始的一段規(guī)定時(shí)間T2內(nèi)，將變“低”的信號(hào)S4輸出。
S-H指令部107相對(duì)于抽樣保持電路104a、104b，從信號(hào)S4下降到占線信號(hào)S5下降期間輸出變“高”的信號(hào)S6，對(duì)信號(hào)S1、S2的峰值取樣，使信號(hào)S5保持到下降。
A/D指令部105從信號(hào)S4下降的時(shí)刻起始在一段規(guī)定的時(shí)間T3內(nèi)，將命令進(jìn)行A/D變換的信號(hào)S7輸出到A/D變換部106a、106b。由此使信號(hào)S1、S2分別成為A/D變換的特征參數(shù)a、b。
信號(hào)S7降低后，即A/D變換結(jié)束后，在時(shí)間T4中，攝像判別部202根據(jù)所得的特征參數(shù)a、b判別有關(guān)粒子是否為應(yīng)攝像的粒子，將此判別結(jié)果輸入攝像許可部203中。
這樣，在屬于應(yīng)該進(jìn)行攝像的粒子的情形，攝像許可部203就在規(guī)定的這段時(shí)間T5內(nèi)將攝像許可信號(hào)S9輸出到觸發(fā)部204。觸發(fā)部204在時(shí)間T5內(nèi)，當(dāng)根據(jù)來自攝像機(jī)的同步信號(hào)Sy探測(cè)出偶數(shù)場時(shí)，即輸出發(fā)光觸發(fā)信號(hào)。
此時(shí)，A/D禁止部106在信號(hào)S9升高的同時(shí)將A/D禁止信號(hào)S8輸出給A/D指令部105，在信號(hào)S8為“高”的期間T6中，A/D指令部105即輸出信號(hào)S7，也就是信號(hào)S1、S2，禁止A/D變換。
通常將信號(hào)S8定為與信號(hào)S9相同的信號(hào)(T5＝T6)，在信號(hào)S9降低時(shí)，在因第二個(gè)脈沖即脈沖P2導(dǎo)致的占線信號(hào)S5升高時(shí)，A/D禁止部106便把信號(hào)S8的降低延長到信號(hào)S5降低，禁止由第二粒子產(chǎn)生的信號(hào)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(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)S1、S2也不會(huì)作為第二粒子的特征參數(shù)a、b被探測(cè)出。
因此，數(shù)據(jù)處理裝置300即可根據(jù)正確的粒子特征和粒子圖象，進(jìn)行粒子的分類與分析等。
此外，代替禁止A/D變換，對(duì)于輸入A/D變換器的信號(hào)例如也可由模擬開關(guān)等開關(guān)裝置禁止信號(hào)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(hào)S8不用作輸送給A/D變換器106a、106b的控制信號(hào)，而輸入數(shù)據(jù)處理裝置300，用作對(duì)存儲(chǔ)部的存儲(chǔ)作業(yè)的控制信號(hào)。例如，信號(hào)S7降低時(shí)，即A/D變換結(jié)束時(shí)，可根據(jù)禁止信號(hào)S8的邏輯(正負(fù))對(duì)信號(hào)S1、S2進(jìn)行A/D變換所求得的特征參數(shù)a、b的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入控制，也就是可以對(duì)參數(shù)存儲(chǔ)器700的存儲(chǔ)作業(yè)進(jìn)行控制。
再有，禁止部也可把存儲(chǔ)的特征參數(shù)a、b用作或不用作粒子分析的數(shù)據(jù)。例如將信號(hào)S7降低時(shí)也即在A/D變換結(jié)束時(shí)的禁止信號(hào)S8輸入數(shù)據(jù)處理部300，根據(jù)禁止信號(hào)S8的邏輯(正負(fù))，對(duì)特征參數(shù)a、b附加上正負(fù)的特征位，而將特征參數(shù)與相應(yīng)的特征位存儲(chǔ)于參數(shù)存儲(chǔ)器700中。這樣，在分析特征參數(shù)a、b時(shí)，也可根據(jù)其特征位的邏輯，將相應(yīng)的特征參數(shù)用或不用作粒子分析數(shù)據(jù)。
權(quán)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(xù)光照明前述試樣流的第一光源；將檢測(cè)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(hào)的光探測(cè)元件；以瞬時(shí)的光照明前述試樣流的第二光源；對(duì)第二光源照明的粒子攝像以獲得粒子圖像的攝像機(jī)；以及將上述粒子信號(hào)和粒子圖像作為粒子分析用數(shù)據(jù)進(jìn)行粒子分析的分析部，此分析部設(shè)有禁止部，能夠?qū)⑶笆龅诙庠窗l(fā)光時(shí)求得的來自光探測(cè)元件的粒子信號(hào)不作為粒子分析用數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)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(cè)元件的粒子信號(hào)預(yù)先進(jìn)行A/D變換的A/D變換器，而所述禁止部是由能相應(yīng)于第二光源的發(fā)光暫時(shí)停止A/D變換器的變換作業(yè)的裝置組成。
3.如權(quán)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(cè)元件的粒子信號(hào)預(yù)先進(jìn)行A/D變換的A/D變換器，而所述禁止部是由能相應(yīng)于第二光源的發(fā)光暫時(shí)停止將粒子信號(hào)輸入A/D變換器的作業(yè)的裝置組成。
4.如權(quán)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(cè)元件的粒子信號(hào)預(yù)先進(jìn)行A/D變換的A/D變換器和用來存儲(chǔ)經(jīng)A/D變換的粒子信號(hào)的存儲(chǔ)部，而所述禁止部是由能相應(yīng)于第二光源的發(fā)光暫時(shí)停止粒子信號(hào)輸入A/D變換器作業(yè)的裝置組成。
5.如權(quán)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(cè)元件的粒子信號(hào)預(yù)先作A/D變換的A/D變換器、將表明第二光源發(fā)光時(shí)是否得到了相應(yīng)粒子信號(hào)的特征位附加到經(jīng)A/D變換的各粒子信號(hào)上的特征位附加裝置、以及將A/D變換的粒子信號(hào)與附加的特征位同時(shí)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)部；而所述禁止部是由能根據(jù)特征位將粒子信號(hào)用或不用作粒子分析用數(shù)據(jù)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(xù)光照明試樣流的第一光源、將檢測(cè)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(hào)的光探測(cè)元件、以瞬時(shí)光照明試樣流的第二光源、對(duì)第二光源照明的粒子攝像以獲得粒子圖像的攝像機(jī)、將粒子信號(hào)和粒子圖像作為粒子分析用數(shù)據(jù)進(jìn)行粒子分析的分析部，后者設(shè)有禁止部，能使第二光源發(fā)光時(shí)求得的光探測(cè)元件的粒子信號(hào)不作為粒子分析用數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N33/48GK1163402SQ9710458
公開日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1997年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月3日
發(fā)明者久保田文雄, 楠澤英夫 申請(qǐng)人:東亞醫(yī)用電子株式會(huì)社