JPH0737933B2 - 粒子分析装置の谷波形信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、血球粒子等の粒子の大きさを検出する粒子
分析装置の粒子検出信号中の谷を有する波形信号（以下
谷波形信号という）を処理する粒子分析装置の谷波形信
号処理装置に関するものである。

（従来の技術） 粒子検出信号のうちで導電式のものは、電解質液中に測
定用の粒子を浮遊させた懸濁液に一対の電極を浸漬し、
第32図に示すように、両電極間を微少な細孔100を有す
る絶縁璧101で隔絶し、両電極間に電位差を与えて細孔1
00を通じてのみ電極間に電流が流れるように構成したも
のである。この粒子検出装置では、両側の液間に水圧差
を与え細孔100を通じて懸濁液とともに粒子を流過させ
ると、粒子径に対する細孔100の径を適切に選ぶことに
より粒子の通過に対応して粒子体積に比例した電流変化
が電極間に生ずる。

このときの粒子検出信号の波形は、第32図に示す細孔10
0における粒子102のたとえば通過経路イ〜ニに対応して
第33図のようになる。ただし、図は粒子の通過を重ねて
表わしており、実際には各状態が別個に起こる程度に懸
濁液の粒子濃度が調整されている。

第33図において、波形イ′は、細孔100の壁面のごく近
くを粒子102が通過する通過経路イの場合であり、細孔1
00の入口および出口で鋭い波高値のピークを示し、２つ
のピークの間にはゆるやかな谷がある。すわなち、この
波形イ′の信号が谷波形信号である。

波形ロ′は、細孔100の中心近くを２つの粒子102が近接
して通過する通過経路ロの場合であり、２つのピークの
間に深い谷がある。

波形ハ′は、細孔100の丁度中心を粒子102が通過する通
過経路ハの場合であり、ピークが１つである対称形のき
れいな波形を示している。この波形ハ′の信号を以下単
一ピーク波形信号と呼ぶ。

波形ニ′は、入口では細孔100の壁面近くを、出口では
中心付近を通るように斜めに通過する通過経路ニの場合
であり、入口付近でのみ鋭いピークを示している。

このように細孔100の入口、出口の壁面近くを粒子102が
通過したときに波形が鋭いピークを示すのは、この付近
（いわゆる細孔100のエッジ部分）の電流密度が高いた
めである。また粒子102が細孔100の中心を通過したとき
よりも細孔100の壁面近くを通過したときの方が波形の
幅が長いのは、掛面近くでは流速が遅くなっており、中
心部を通過したときよりも粒子102の通過に時間がかか
るためである。

以上のことから、仮に同じ大きさの粒子102が細孔100を
通過した場合でも、その通過経路の違いによって波形の
ピークの波高値は異ることになる。このため厳密な意味
では粒子の体積に比例した大きさの検出信号は得られ
ず、このピークの波高値から描いた粒度分布には誤差が
含まれることになる。

このような粒子の検出波形の歪の問題に対して、代表的
には以下の三種類の手段がとられてきた。

すなわち、第一の手段は、粒子の細孔を通過する流路を
中心部の狭い範囲に流体力学的に絞り、いわゆる「シー
スフロー」を形成するものである。この第一の手段では
細孔を通過した粒子の波形は第32図の通過経路ハを通過
するもののみであるから、波形ハ′のような形状のもの
のみとなり、厳密に粒子の体積に比例した検出信号が得
られる。したがって、この第一の手段によれば、全て歪
みのない検出波形が得られるため原理的には理想的であ
るが、複雑な流体機構を必要とするため装置が高価とな
る欠点がある。

第二の手段は、粒子検出信号を分析し、細孔の中心付近
を通過したとき発生する歪のない波形ハ′の信号のみを
採用し、歪を持った他の波形の信号を無視するという波
形選択を行うものであり、特公昭54−26919号および特
公昭55−12980号に示されている。

しかし、この第二の手段は、波形選択によって相当数の
粒子検出信号が無視されるため、実質的な測定粒子数が
減少し精度が悪くなる。また粒子数の減少をカバーする
ためにはより多くの粒子を測定しなければならず測定時
間が長くなるという問題がある。

第三の手段は、第32図の通過経路ハを通る波形ハ′のよ
うな信号すなわち単一ピーク波形信号はそのピークの波
高値をそのまま採用し、通過経路イを通る波形イ′のよ
うな信号すなわち谷波形信号はその谷の部分の波高値を
採用するものであり、たとえば特開昭58−83234号，特
開昭60−257342号および特公昭46−7315号に示されてい
る。この第三の手段は、細孔の長さがその径よりも長い
ときには粒子の通過経路には無関係に粒子検出波形の中
央の波高値が粒子の体積に正確に比例するという性質を
利用したものであり、この性質については、Kachel,V
（1982）Sizing of Cells by the Elecrical Res
istance Pulse Tecnique,in:Cell Analysis Vol.1
（N.Catsimpoolas,ed.）,Plenum Press,New York,pp.
195−331に詳述されている。

この第三の手段によれば、前記第一の手段と比較してい
わゆる「シースフロー」を形成する必要がなく複雑な流
体機構を不要とするため装置の構成が簡単でかつ安価と
なり、また第二の手段と比較して波形を波形選択によっ
て無視する必要がなく、実質的な測定粒子数が減少する
ことがないため、測定精度を悪くすることがない。

（発明が解決しようとする問題点） 前記第三の手段において、特開昭58−83234号および特
開昭60−257342号に記載されたものは、谷波形信号の処
理に問題がある。すなわち、谷波形信号の谷の部分の波
高値を正しく検出するために移相補正を行っているが、
この移相のタイミングを合わせることが難しい。また移
相補正によって波形の移相歪みを起しやすい。またサン
プルホールド回路を使用しているが、この回路は一般に
高価な素子を使用する必要がある。

また従来、第34図に示すようなピークホールド回路があ
った。すなわち、このサンプルホールド回路は、オペア
ンプOP50,OP51,コンデンサC50,ダイオードD50,D51,抵抗
R50,スイッチSW1,SW2で構成されている。

スイッチSW1,SW2は通常閉じられており、この場合出力
はゼロボルトである。

粒子と判断された場合、スイッチSW1,SW2が開かれてピ
ークホールドモードになる。この場合、スイッチSW1,SW
2の開閉は弁別回路からの信号によって行われるが、時
間遅れがある。そこで、入力波形とタイミングを合わせ
るため、遅延回路を通した波形を入力としている。しか
し、遅延回路を通すと群遅延のために波形が歪む傾向が
ある。

またピークホールド回路をリセットする場合は、スイッ
チSW1,SW2を閉じればよいが、コンデンサC50の電荷を完
全に放電するには、ある程度の時間が必要であり、ホー
ルドした波高値が大きいほど長い時間スイッチSW1,SW2
を閉じる必要がある。このため、放電中につぎの粒子が
判断された場合、その粒子検出信号のピークをホールド
できない場合が起きる。すなわち、リセット期間が経過
した後に、すでに次の信号のピークが近づいている場
合、ピークを忠実にホールドできない。これに対して、
高速のオペアンプOP50,OP51を用いればホールド可能と
なるが、オペアンプOP50,OP51が高価となる。

一方、特公昭46−7315号に記載されたものは、谷波形信
号の谷位置を直接検出しておらず、また谷の波高値をホ
ールドしていないため谷の波高値を検出するタイミング
の設定が難しくなっている。

したがって、この発明の目的は、谷の波高値を検出する
ためのタイミング合わせをする必要がなく、移相回路等
が不要で移相歪がなく、しかも回路の素子および構成が
簡単で安価にすることができる粒子分析装置の谷波形信
号処理装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明の粒子分析装置の谷波形信号処理装置は、谷波
形信号の最初のピーク値を第１のピークホールド値とし
て保持する第１のピークホールド手段と、前記第１のピ
ークホールド値から前記谷波形信号を引き算して第１の
差信号を発生する第１の差信号発生手段と、前記第１の
差信号の最初のピーク値を第２のピークホールド値とし
て保持する第２のピークホールド手段と、前記第１のピ
ークホールド値から前記第２のピークホールド値を引き
算して第２の差信号を発生する第２の差信号発生手段と
を備えたものである。

（作用） この発明の構成によれば、谷波形信号の最初のピークで
ある第１のピークホールド値と、谷波形信号の谷側と第
１のピークホールド値との差信号の最初のピークである
第２のピークホールド値との差により、谷波形信号の谷
の波高値を得る構成であるため、粒子の体積に正確に比
例した波高値の信号が得られる。このため、従来例と比
較して谷の波高値を検出するためのタイミング合わせを
行う必要がなく、移相回路等が不要になるため回路構成
が簡単な上に移相歪みを起すようなことがなく、またピ
ーク値をホールドするための回路に高価な素子が必要で
ない。

（実施例） この発明の一実施例を第１図ないし第31図にもとづいて
説明する。すなわち、この粒子分析装置の谷波形信号処
理装置は、第１図において、谷波形信号の最初のピーク
値を第１のピークホールド値として保持する第１のピー
クホールド手段１と、前記第１のピークホールド値から
前記谷波形信号を引き算して第１の差信号を発生する第
１の差信号発生手段２と、前記第１の差信号の最初のピ
ーク値を第２のピークホールド値として保持する第２の
ピークホールド手段３と、前記第１のピークホールド値
から前記第２のピークホールド値を引き算して第２の差
信号を発生する第２の差信号発生手段４とを備えてい
る。

このため、第１図に示すように、第１のピークホールド
手段１により谷波形信号M1の最初のピークである第１の
ピークホールド値M2が得られ、第１の差信号発生手段２
により第１のピークホールド値M2と谷波形信号M1との差
である第１の差信号M4が得られ、第２のピークホールド
手段３により第１の差信号M4の最初のピークである第２
のピークホールド値M5が得られ、第２の差信号発生手段
４により第１のピークホールド値M2と第２のピークホー
ルド値M5との差である第２の差信号M6が得られ、この第
２の差信号M6が谷波形信号M1の谷M3の波高値となる。

したがって、この実施例によれば、谷波形信号M1の最初
のピークである第１のピークホールド値M2と、谷波形信
号M1の谷側と第１のピークホールド値M2との差信号の最
初のピークである第２のピークホールド値M5との差によ
り、谷波形信号M1の谷M3の波高値を得る構成であるた
め、粒子の体積に正確に比例した波高値の信号が得られ
る。このため、従来例と比較して谷の波高値を検出する
ためのタイミング合わせを行う必要がなく、移相回路等
が不要となるため回路構成が簡単な上に移相歪みを起す
ようなことがなく、またピーク値をホールドするための
回路に高価な素子が必要でない。

以下、この実施例の谷波形信号処理装置を適用した粒子
分析装置の全体を説明する。第２図において、11は容器
13の粒子が浮懸する液体12に浸漬された検出手段１を構
成する検出器（絶縁壁）で、その下端部近傍に細孔14を
有している。この細孔14は、液体12の液面下に位置し、
その内外にそれぞれ電極15,16を配設している。17は液
体制御装置で、検出器11内に細孔14を通して液体12を吸
収するためのものである。

18は検出回路で、粒子と液体12との電気的インピーダン
スの差に基づいて粒子が細孔12を通過するたびに、粒子
の大きさに比例したパルス状の信号を発生する。

９は検出手段１で検出された粒子検出信号を波形処理す
る波形処理装置であり、この発明の谷波形信号処理装置
を含むものである。

10は演算処理装置であり、波形処理装置９から送られる
粒子の体積に比例した波高値を示す信号を解析し、粒度
分布図を描いたり粒子数をカウントする等の種々の演算
処理を行うものである。

つぎに、前記波形処理装置９について説明する。波形処
理装置９は、第３図に示されるように前処理ブロックＣ
と、制御ブロックＢと、ボトム出力ブロックＡとから構
成される。前処理ブロックＣは検出回路18から送られる
粒子検出信号の直流レベルを所定のレベルにクランプす
る直流再生機能と粒子検出信号を微分する機能を有す
る。前処理ブロックＣから出力される信号のうち、粒子
検出信号の直流再生信号はボトム出力ブロックＡおよび
制御ブロックＢへ送られ、微分信号は制御ブロックＢへ
送られる。制御ブロックＢは、直流再生信号および微分
信号を入力とし、ボトム出力ブロックＡを制御する制御
信号を出力する。ボトム出力ブロックＡは、前処理ブロ
ックＣからの直流再生信号と制御ブロックＢからの制御
信号を入力とし、直流再生信号が谷波形信号である場合
に谷の波高値を出力する等の機能を有する。

まず、前記前処理ブロックＣについて詳述する。第４図
は前処理ブロックＣの一実施例を示す回路図である。こ
の前処理ブロックＣは、主として第１直流再生ブロック
K1,第１微分ブロックDIF1,第２直流再生ブロックK2,第
２微分ブロックDIF2で構成され、電圧ホロワのオペアン
プOP1を介してそれぞれに検出手段１の粒子検出信号
（図では単一ピーク波形信号）が入力される。なお、こ
の前処理ブロックＣは、参照信号発生ブロックREFを含
み、参照信号Ref1,Ref2を発生するが、参照信号発生ブ
ロックREFは制御ブロックＢ内に配置しても良い。

第１直流再生ブロックK1は、粒子検出信号の直流レベル
を所定のレベルに設定するものであり、オペアンプOP2,
OP3,抵抗R1,R2,コンデンサC1,ダイオードD1,D2で構成さ
れている。粒子検出信号が第１直流再生ブロックK1で直
流再生された直流再生信号DC1は、その波高値がこの波
形処理装置９で検出され、第２図に示す演算処理装置10
で解析される。また、直流再生信号DC1をオペアンプOP4
で反転した反転信号▲▼は、後述の制御ブロック
Ｂにおいて微分信号V1と比較され、細孔14を通過した粒
子を検知するのに適用される。R3,R4は抵抗である。

第１微分ブロックDIF1は、粒子検出信号を微分するもの
であり、オペアンプOP5,OP6,抵抗R5〜R8,コンデンサC2,
C3で構成されている。

この第１微分ブロックDIF1で微分された微分信号V1は、
後述の制御ブロックＢで第１の参照信号Ref1と比較する
ことにより、波高値の低い舞戻り信号およびノイズを除
去するとともに、零電位と比較することにより粒子検出
信号のピークおよび谷の位置を検出することができる。
すなわち、舞戻り信号は、一旦細孔14を通過した粒子が
検出器11内を流動したのち、第５図に破線で示すように
粒子20,21が細孔14の近くに舞戻ってきたときに発生す
る信号であり、粒子21の場合第６図（ａ）のような波形
の舞戻り信号、粒子20の場合同図（ｂ）のような波形の
舞戻り信号が検出手段１に発生する。このような舞戻り
信号の大きさは粒子が細孔14を通過したときに発生する
真の粒子検出信号の大きさよりは、はるかに小さいの
で、同程度の大きさの粒子だけを測定する場合には、信
号の大きさによって舞戻り信号を弁別できるので粒子測
定に影響を及ぼすことは無い。しかし、懸濁液中に大き
な粒子と小さな粒子が混在している場合には、大きな粒
子の舞戻り信号は小さな粒子の検出信号にほぼ匹敵する
大きさとなる。したがって小さな粒子の検出信号と大き
な粒子の舞い戻り信号とは信号の大きさによっては弁別
できないので、小さな粒子の測定に悪影響を及ぼすこと
になる。

すなわち、第６図（ａ）および（ｂ）の舞戻り信号を微
分すると同図（ａ）に対して同図（ｃ）のような波形に
なり、同図（ｂ）に対して同図（ｄ）のような波形とな
る。そして、参照信号Ref1と比較することにより波高値
の低い同図（ａ）の舞い戻り信号は除去される得る。た
だし、波高値の高い同図（ｂ）の舞い戻り信号は除去で
きない。

また、第１微分ブロックDIF1においては、高周波領域に
おいて積分持性を持たせているので、第７図（ａ）のよ
うにノイズを含む信号の場合微分信号V1は同図（ｂ）の
信号となり、参照信号Ref1と比較することにより、ノイ
ズを除去することができる。

また、第８図（ａ）に示すように単一ピーク波形信号お
よび谷波形信号の粒子検出信号を微分した同図（ｂ）の
微分信号V1が零電位となる点P1〜P3,B1は、元の信号の
ピークＰまたは谷Ｂに相当するから、微分波形と零電位
とを比較して微分波形が零クロスする位置を検知するこ
とにより、粒子検出信号のピークおよび谷の位置を検出
することができる。

第２直流再生ブロックK2は、粒子検出信号を直流再生し
て波高値の高い舞戻り信号を除去するための直流再生信
号DC2を出力するものであり、オペアンプOP8,OP9,抵抗R
8,R9,コンデンサC4,ダイオードD3,D4で構成されてい
る。第１直流再生ブロックK1と第２直流再生ブロックK2
とは一般に異るカットオフ周波数を持ち、それぞれ目的
に応じて最適の特性を持つように回路定数が設定され
る。

第２微分ブロックDIF2は粒子検出信号を微分して直流再
生信号DC2との比較のための微分信号V2を出力するもの
であり、オペアンプOP11,OP11,抵抗R10〜R13,コンデン
サC5,C6で構成されている。第１微分ブロックDIF1と第
２微分ブロックDIF2も一般には異る微分特性を持つ。

前記直流再生信号DC2と微分信号V2とを比較することに
より、第６図で微分信号V1の処理では波高値が高いため
除去できなかった舞戻り信号を除去することができる。
すなわち、第９図（ａ）に示すように粒子の細孔14の通
過によって発生した通常の粒子検出信号の場合には微分
信号V2が直流再生信号DC2よりも高い（V2＞DC2）ため微
分信号V2が直流再生信号DC2とクロスするが、舞戻り信
号の場合には同図（ｂ）のように微分信号V2が直流再生
信号DC2よりも低くくなる（V2＜DC2）ため微分信号V2が
直流再生信号DC2をクロスすることがない。このように
して、粒子検出信号と舞戻り信号とを弁別することが可
能となる。

測定用の粒子が血球であり、しかも血球のうちの血小板
を測定する場合には、この舞戻り信号除去機能は必須で
ある。なぜなら、特別な処理を施さない限り血液中には
血小板の他に赤血球と白血球が含まれるからである。す
なわちこの赤血球や白血球は血小板よりも、はるかに小
さな細胞であり、赤血球や白血球が舞戻ったとき発生さ
れる舞戻り信号の波高値は血小板が細孔を通過したとき
発生する粒子検出信号の波高値にほぼ匹敵するからであ
る。このため、血小板測定においては第２直流再生ブロ
ックDC2および第２微分ブロックDIF2は必須のものであ
るが、赤血球や白血球を測定する場合には必要ではな
い。

参照信号発生ブロックREFは、オペアンプOP7,R17〜R21,
コンデンサC8,ツェナーダイオードZDで構成されてい
る。

次に、制御ブロックＢについて詳述する。第10図は第３
図の制御ブロックＢをさらに小ブロックに分割したブロ
ック構成図であり、第11図はその回路図である。この制
御ブロックＢに入力される信号のうち計数スタート信号
を除いた諸信号V1,V2,DC1,▲▼,DC2,Ref1,Ref2は
全て第４図に示される前処理ブロックＣから送られるも
のである。また第11図に示す各ブロックにおいて、COM1
〜COM4はコンパレータ,DQ1〜DQ5はＤラッチ,I1〜I13は
インバータ、NANDはナンド回路、NOは常開のアナログス
イッチ、V1,V2はマルチバイブレータである。

この実施例では、懸濁液中に大粒子と小粒子が混在する
場合たとえば赤血球と白血球と血小板が混在し、その中
から小粒子である血小板のみを測定する場合について説
明する。

第10図および第11図に示すピーク・谷検知ブロックL1
は、コンパレータCOM1により微分信号V1と参照信号Ref1
と比較して、前記第６図および第７図に示すように波高
値の低い舞戻り信号やノイズを除去するとともに、微分
信号V1と零電位とを比較して直流再生信号DC1のピーク
および谷の位置を検知する信号ａを出力するものであ
る。すなわち、微分信号V1が参照信号Ref1よりも小さい
とき信号ａは第12図（ｂ）のように低レベル（以下“L"
と記す。）であるが、反対に大きくなると高レベル（以
下“H"と記す。）となり、信号ａは波高値の低い舞戻り
信号やノイズに応答しない。微分信号V1が参照信号Ref1
よりも大きい時にセンタパルス発生ブロックL5への入力
禁止ブロックL6からのｂ入力がＨならばＤラッチDQ1の
Ｑ出力ｃが第12図（ｄ）に示すようにＨになる。このと
き同時にセンタパルス発生ブロックL5のＤラッチDQ1の
Ｑ出力ｃによってピーク・谷検知ブロックL1のアナログ
スイッチNOが閉じられ、参照信号Ref1は第12（ａ）に示
すように零電位に落ちる。そのため今度は微分信号V1と
零電位とがコンパレータCOM1で比較されることになるの
で、信号ａは第８図で説明したようにピークＰと谷Ｂの
位置を検知する信号となる。

通過検知ブロックL2は、前述のように直流再生信号DC1
を反転した反転信号▲▼と微分信号V1とをコンパ
レータCOM2において比較することにより、粒子の通過を
検知するものである。すなわち、微分信号V1が反転信号
▲▼よりも小さくなったときに出力ｄがＨとな
り、センタパルス発生ブロックL5のＤラッチDQ1のＴ入
力がＬになるのでＱ出力ｃはＬになる。第12図に示すよ
うにＱ出力ｃがＬになるときには、すでに粒子検出信号
のピークは通過しているので、Ｑ出力ｃおよび出力ｄは
粒子一個の通過に対応した信号となる。また出力が
ＨになるのでアナログスイッチNOは開きピーク・谷検知
ブロックL1のコンパレータCOMに参照信号Ref1が入力さ
れる。（第12図（ａ））。

第12図は谷波形信号の場合であるが、第13図は単一ピー
ク波形信号の場合、第14図は単一ピーク波形信号が２個
連続した場合を示す。

このように、通過検知ブロックL2は微分信号V1と反転信
号▲▼の比較によって粒子の通過を検知する方式
であるから、第12図の谷波形や第13図の単一ピーク波形
の場合には信号c,dには１パルスしかなく１個の粒子の
通過であると判断され、第14図のように２つの粒子が近
接して通過したときの波形の場合には信号c,dには２パ
ルスが生じ２個の粒子の通過として判断することができ
る。また、粒子検出信号の大きさに応じて微分信号V1も
反転信号▲▼も共に変化するので、粒子検出信号
の通過検知の時間的位置は粒子の大きさに依存せずほぼ
一定となる。

なお、コンパレータCOM2の第６ピンＵに抵抗R22（3.3K
Ω）が接続されているが、この第６ピンはストローブ端
子と呼ばれるものであり、３〜5mAの電流を引き出して
いる間は入力に関係なく出力はＨとなる。この結果、必
要でないときにはコンパレータの動きは止められ、ノイ
ズの発生が防がれる。

舞戻り抜きブロックL3は、前述のように、粒子検出信号
の微分信号V2および直流再生信号DC2をコンパレータCOM
3において比較し、波高値の高い舞戻り信号には応答し
ないが、血小板等の粒子検出信号の再生信号DC2には応
答する出力ｅを出力するものである。すなわち、第15図
に示すように、血小板N1や赤血球N2のような粒子の通過
の場合にはその粒子検出信号の直流再生信号DC2にその
微分信号V2がクロスするため、出力ｅ（第15図（ｃ））
はＨになる。舞戻り信号Ｎの場合には微分信号V2が直流
再生信号DC2をクロスすることがないため、コンパレー
タCOM3は反転せず舞戻り抜きブロックの出力ｅはＬのま
まである。

大信号除去ブロックL4は、直流再生信号DC1と参照信号R
ef2とをコンパレータCOM4で比較して、大信号弁別レベ
ルとなる参照信号Ref2を越える信号は大粒子たとえば赤
血球や白血球による信号であると判断するものであり、
直流再生信号DC1が参照信号Ref2を越えると、第15図
（ｄ）のようにコンパレータCOM4の出力ｆがＬになる。

ピークホールド制御ブロックL7は、ピークホールドを可
能とする制御信号▲▼/Tを出力するものである。セ
ンタパルス発生ブロックL5の１個の粒子の通過を示すＱ
出力ｃがＨの間に、舞戻り抜きブロックL3のコンパレー
タCOM3が反転してＤラッチDQ2のＴ入力ｅが立ち上がる
と、ＤラッチDQ2のＤ入力ｃがＱ出力ｇに現われてＱ出
力ｇがＨのなり（第15図（ｅ））、このＱ出力ｇがＨの
期間中後述のピークホールドを可能とする。ＤラッチDQ
2はリセットパルス発生ブロックL11のＱ出力によりリセ
ットされるが、大信号除去ブロックL4の出力ｆが大信号
を検出してＬになることによってもリセットされる（第
15図（ｅ））。したがって、大信号の場合にはｇ信号は
一度Ｈになるが粒子の通過検知時点まで保持されずにＬ
になってしまうので、後述のように大信号の波高値が出
力されることがない。ピークホールド制御ブロックL7の
ＤラッチDQ2の出力ｇはインバータI9を介して制御信号
▲▼/Tを出力させ（第16図（ｏ））、第３図のボト
ム出力ブロックＡへ送られて、第19図の常閉型のアナロ
グスイッチNC1,NC2を制御する。

なお、ピークホールド制御ブロックL7のＤラッチDQ2
は、タイミングを以下のように設定する必要がある。す
なわち、ラッチDQ1のＱ出力ｃを受けるＤ入力がＨの時
に舞戻り抜きブロックL3の出力ｅを受けるＴ入力が立ち
上がれば、Ｑ出力ｇがＨになるが、出力ｅが先に立ち上
がった後に、Ｑ出力ｃがＨになってもｇはＬのまま維持
されるので、Ｑ出力ｃの方が出力ｅよりも先に立ち上が
るように、微分信号V1と参照信号Ref1および微分信号V2
と直流再生信号DC2の周波数特性や信号の大きさが設定
される必要がある。

ピーク制御ブロックL9は、直流再生信号DC1の最初のピ
ークをホールドする制御信号PCを出力するものであり、
ピークホールド制御ブロックL7のＱ出力ｇを受けるＤラ
ッチDQ3をＤ入力がＨのときにピーク・谷検知ブロックL
1のピーク・谷の位置を検知した信号ａの反転信号を
受けるＴ入力が立ち上がると出力がＬで、制御信号PC
がＨになる。（第16図（ｈ）〜（ｊ））。制御信号PCは
ボトム出力ブロックＡの第19図の常開型のアナログスイ
ッチNO1を制御し、制御信号PCがＨの時に最初のピーク
をホールドする。

谷制御ブロックL8は、直流再生信号DC1の谷をホールド
するとともに谷波形信号と単一ピーク波形信号とを区別
する制御信号BC1,▲▼を出力するものであり、ピ
ークホールド制御ブロックL7のＱ出力ｇを受けるＤラッ
チDQ4のＤ入力がＨのときに前記信号ａの２回反転した
信号ａ′を受けるＴ入力が立ち上がると、Ｑ出力がＨ
に、出力がＬになる。Ｑ出力のＨにより制御信号▲
▼がＬとなり、出力のＬにより制御信号BC1がＨ
になる。（第16図（ｈ），（ｋ）〜（ｍ））。なお、制
御信号▲▼の立ち下がりは抵抗R23およびコンデ
ンサC9よりなる遅延回路により制御信号BC1の立ち上が
りよりも若干遅らされて、後述のようにフローティング
を防止している。制御信号BC1,▲▼ともにボトム
出力ブロックＡへ送られ、制御信号BC1は常開型のアナ
ログスイッチNO2,NO3を制御し、制御信号▲▼は
常閉型のアナログスイッチNC3を制御する。

出力制御ブロックL10は、ボトム制御ブロックＡの出力
信号を制御する制御信号▲▼を出力するもの
であり、ピークホールド制御ブロックL7のＱ出力ｇを受
ける単安定マルチバイブレータV1のＢ入力がＨのときに
１個の粒子の通過を検知するセンタパルス発生ブロック
L5のＱ出力ｃを受けるＡ入力が立ち下がると、Ｑ出力よ
りtsの時間幅を持つパルスが出力され、第16図（ｎ）の
制御信号▲▼が出力される。この出力▲
▼もボトム出力ブロックＡへ送られ、第19図の常
閉型のアナログスイッチNC4を制御し、▲▼
信号のts時間中、ボトム出力ブロックＡより波高値を示
す出力信号がパルス的に出力される。

入力禁止ブロックL6は、出力制御ブロックL10の出力
によってＤラッチDQ5がセットされるので出力ｂがＬ
になり、センタパルス発生ブロックL5へのａ入力を禁止
するものであり、粒子が連続して細孔を通過した場合の
近接通過パルスによって波高値出力が誤動作させられる
ことを防いでいる。なお、入力禁止ブロックL6のＤラッ
チDQ5の出力ｂがＬの場合には本回路は動作しなくな
るので、計数スタート前には必ずＨにしておく必要があ
るが、この場合ＤラッチDQ5のＤ入力をプルダウンし、
Ｔ入力を外部からの計数スタート信号（立ち上がり信
号）に接続すれば、計数開始時には必ず信号ｂがＨとな
り、禁止がかからない状態にすることが出来る。

リセットパルス発生ブロックL11は、出力制御ブロックL
10のＱ出力によってその出力時間tsが経過すると単安定
マルチバイブレータV2のＱ出力および出力からリセッ
トパルスが出力されて、ピークホールド制御ブロックL7
のＤラッチDQ2,ピーク制御ブロックL9のＤラッチDQ3、
谷制御ブロックL8のＤラッチDQ4,入力禁止ブロックL6の
ＤラッチDQ5へ送り、これらをリセットするものであ
る。

制御ブロックＢの他の実施例として、赤血球や白血球の
測定の場合を第17図に示す。すなわち、制御ブロックＢ
は第11図において、舞戻り抜きブロックL3を除去したも
のである。赤血球や白血球の測定の場合には舞戻り信号
の除去の必要がないので、第11図の舞戻り抜きブロック
L3は不要となるのである。

次に、第３図のボトム出力ブロックＡについて詳述す
る。第18図はボトム出力ブロックＡをさらに小ブロック
に分割した構成図であり、第19図はその回路図である。
このボトム出力ブロックＡに入力される信号のうち波形
処理対象となる直流再生信号DC1は第３図の前処理ブロ
ックＣから送られるものであり、それ以外のPC,▲
▼/T,BC1,▲▼，▲▼で表される制御
信号は制御ブロックＢから送られるものである。

第１ピークホールドブロックKL1は、オペアンプOP13,OP
14,抵抗R24〜R26,コンデンサC10〜C12,ダイオードD5,D
6,常開型のアナログスイッチNO1,常閉型のアナログスイ
ッチNC1から構成される。直流再生信号DC1は電圧ホロワ
のオペアンプOP21を介してオペアンプOP13に入力され、
第１ピークホールド値P/HがオペアンプOP14から出力さ
れる。この場合、常閉型のアナログスイッチNC1が制御
信号▲▼/Tによって閉じているとピークホールド値
は得られず出力は入力に追従する（トラッキングモー
ド）。制御信号▲▼/Tによって常閉型のアナログス
イッチNC1が開くとピークが来るまで出力は入力に追従
するが、ピークが来るとピーク値をホールドする（ピー
クホールドモード）。第20図は例として粒子が連続して
細孔を通過した場合の近接通過パルスSPに対する第１ピ
ークホールドブロックKL1の追従の様子を示す図であ
る。制御信号▲▼/Tによって常閉型のアナログスイ
ッチNC1が開閉され、制御信号▲▼/TがＬのときピ
ークホールドモードに、制御信号▲▼/TがＨのとき
トラッキングモードに入る。第20図では、最初ピークP/
Hをホールドしたのち、トラッキングモードに移り入力
波形にすみやかに追従し、近接して来た次のピークP/H
を忠実にホールドしていることが良くわかる。

一方、常開型のアナログスイッチNO1は、谷波形信号の
最初のピークをホールドすると同時にＨになる制御信号
PC（第16図（ｊ））によって閉じられる。このため、第
21図に示されるようにオペアンプOP13に入力された直流
再生信号DC1のプラス入力は強制的に零電位に落とされ
るので、谷波形の２番目のピーク値の方が高い場合でも
最初のピーク値がホールドされる。この結果、第１ピー
クホールドブロックKL1からは第21図に示す第１ピーク
ホールド値P/Hが出力される。これは第１図の符号M2に
対応する。

このように、この実施例でピークホールドする場合は従
来例と異なり、ただ１つの常閉型のアナログスイッチNC
1だけで制御され、常閉型のアナログスイッチNC1を開け
ば、スムーズにピークホールドモードに移行できるの
で、遅延回路を必要としない。またコンデンサC12のホ
ールド電荷を完全に放電する必要がなく、常閉型のアナ
ログスイッチNC1を閉じれば現在の波形にすぐ追従す
る。

第１の差信号発生ブロックKL2は、オペアンプOP15,抵抗
R27〜R30から構成される。第１ピークホールド値P/Hか
ら直流再生信号DC1が引算され、第22図に破線で示すよ
うに第１の差信号B1が出力される。これは第１図の符号
M4に対応する。なお第１ピークホールドブロックKL1が
トラッキング動作をしているときは第１の差信号B1は零
である。

第２ピークホールドブロックKL3は、オペアンプOP16,OP
17,抵抗R31〜R33,コンデンサC13〜C15,ダイオードD7,D
8,常開型のアナログスイッチNO2,常閉型のアナログスイ
ッチNC2から構成される。この第２のピークホールドブ
ロックKL3の基本的動作は第１ピークホールドブロックK
L1と同じであり、第１の差信号B1の最初のピークがホー
ルドされたのち、谷波形信号の谷の位置でＨとなる制御
信号BC1によってオペアンプOP16のプラス入力は強制的
に零電位に落とされるので、第２ピークホールドブロッ
クKL3からは第23図に示す第２ピークホールド値B/Hが出
力される。これは第１図の符号M5に対応する。この第２
ピークホールド値B/Hの高さh₂は直流再生波形D1の谷の
深さh₁に等しい。

判定ブロックKL6は、オペアンプOP18,常開型のアナログ
スイッチNO3,常閉型のアナログスイッチNC3,抵抗R34で
構成され、常開型のアナログスイッチNO3が谷を検出す
る制御信号BC1によって制御され、常閉型のアナログス
イッチNC3が同じく制御信号▲▼によって制御さ
れ、したがって第24図（ａ）のような谷波形信号の場合
には第２ピークホールド値B/Hが第２の差信号発生ブロ
ックKL4に出力されるが、同図（ｂ）のような単一ピー
ク波形信号の場合にはオペアンプOP18のプラス入力が零
電位となる。

なお、常開型のアナログスイッチNO3,常閉型のアナログ
スイッチNC3は、制御信号▲▼を前述のように制
御信号BC1よりも遅延することにより第25図のタイミン
グで開閉し、オペアンプOP18のプラス入力がフローティ
ングにならないようにし、第２の差信号発生ブロックKL
4の出力が一時的に不安定にならないようにしている。

第２の差信号発生ブロックKL4は、オペアンプOP19,抵抗
R35〜R38で構成され、谷波形信号の場合には第１ピーク
ホールド値P/Hから第２ピークホールド値B/Hを引算し、
第24図（ａ）に示すよう第２の差信号B2が出力される。
これは第１図の符号M6に対応する。また第24図（ｂ）の
単一ピーク波形信号の場合には引き算は行われず、第１
ピークホールド値P/Hが出力される。

出力ブロックKL5はオペアンプOP20,抵抗R39,常閉型のア
ナログスイッチNC4から構成され、▲▼信号
により、求める波高値を有する第２の差信号B2を一定時
間パルス波形で出力する。

第26図〜第30図にボトム出力ブロックＡの各部の信号の
波形を示す。図中の点線の波形は直流再生信号DC1を示
す。

第26図は直流再生信号CD1が谷波形信号である場合を示
す。この場合には制御信号BC1,▲▼が発生するた
め判定ブロックKL6により第２ピークホールド値B/Hが入
力され、第２の差信号発生ブロックKL4により第１ピー
クホールド値P/Hと第２ピークホールド値B/Hが引算さ
れ、前述のように谷の波高値が出力される。

なお、第32図および第33図に示された粒子通過経路ニの
波形ニ′も、谷波形の谷に相当する部分に平坦部がある
限り、谷波形信号と同様に処理されて、前記平坦部を波
高値として出力される。

第27図は直流再生信号DC1が単一ピーク波形信号である
場合を示す。この場合には制御信号BC1,▲▼が発
生せず、第２の差信号発生ブロックKL4は第１ピークホ
ールド値P/Hすなわち直流再生信号DC1の最初のピークの
波高値が出力される。

第28図は、直流再生信号DC1に粒子検出信号がなく、ノ
イズのみの波形の場合を示している。この場合には、ノ
イズは制御ブロックＢにおいて弁別されているので、▲
▼/T信号が発生せずピークはホールドされない。ま
た、▲▼信号も発生しないので波高値は出力
されない。

第29図は、直流再生信号DC1が大信号すなわち制御ブロ
ックＢにおいて参照信号Ref2を越えると判断された場合
である。たとえば、血小板測定において赤血球や白血球
による大信号が入力された場合である。この場合には制
御信号▲▼/Tは一旦Ｌに落ち第１ピークホールドブ
ロックKL1はピークホールドモードになるが、直流再生
信号DC1はそのピークに達する以前に参照信号Ref2を越
えるため、制御信号▲▼/Tは直ちにＨに戻り、トラ
ッキングモードに入るため直流再生信号DC1のピークは
ホールドされない。また▲▼信号も発生しな
いため波高値は出力されない。このようにして、たとえ
ば血小板測定の場合に不要な赤血球や白血球の信号は除
去される。

第30図は、直流再生信号DC1が舞戻り信号の場合を示し
ているが、前述のようにこの場合もピークはホールドさ
れないし、波高値も出力されない。

この実施例の波形処理装置９による粒度分布を測定した
例を第31図に示す。第31図において、横軸は波高値、縦
軸は頻度を表す。測定用の粒子は、正規分布型の粒径分
布を持つラテックス粒子である。図中の実線の曲線が本
実施例に述べた波形処理を行って求めた粒度分布曲線で
あり、破線の曲線は従来のように信号のピークの波高値
だけから求めた粒度分布曲線である。本実施例の波形処
理を行った場合には粒度分布曲線は著しく改善され正規
分布型を示していることがわかる。

この実施例によれば、原波形が谷を有する波形の場合に
は谷の波高値が出力され、原波形が単一のピークを有す
る場合にはピーク値が出力されるので粒子の体積に正確
に比例した波高値の信号が得られる。また谷の波高値を
出力する場合には、原波形の最初のピーク値および谷の
深さがそれぞれ第１のピークホールド値および第２のピ
ークホールド値として一旦保持されたのち、第１ピーク
ホールド値から第２のピークホールド値が差し引かれ、
これが谷の波高値となる。したがって、従来技術のよう
に谷の波高値を検出するためのタイミング合わせを行う
必要がなく、位相回路等が不要となるため、回路構成が
簡単となると共に位相歪みを起こすような問題がなくな
る。また、高価なサンプルホールド素子または回路を必
要としない。

（発明の効果） この発明の粒子分析装置の谷波形信号処理装置によれ
ば、谷波形信号の最初のピークである第１のピークホー
ルド値と、谷波形信号の谷側と第１のピークホールド値
との差信号の最初のピークである第２のピークホールド
値との差により、谷波形信号の谷の波高値を得る構成で
あるため、粒子の体積に正確に比例した波高値の信号が
得られる。このため、従来例と比較して谷の波高値を検
出するためのタイミング合わせを行う必要がなく、移相
回路等が不要となるため回路構成が簡単な上に移相歪み
を起すようなことがなく、またピーク値をホールドする
ための回路に高価な素子が必要でないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概略説明図、第２図はこの発明の一
実施例を適用した粒子分析装置の説明図、第３図は波形
処理装置のブロック図、第４図は前処理ブロックの回路
図、第５図は舞戻り信号の発生原因を説明する説明図、
第６図は舞戻り信号およびその微分信号の波形図、第７
図はノイズを含む粒子検出信号およびその微分信号の波
形図、第８図は単一ピーク波形信号および谷波形信号な
らびにこれらの微分信号の波形図、第９図は粒子の大き
い大信号，その舞戻り信号および微分信号の波形図、第
10図は制御ブロックのブロック図、第11図はその回路
図、第12図は谷波形信号の場合の一部ブロックの波形
図、第13図は単一ピーク波形信号の場合の一部ブロック
の波形図、第14図は単一ピーク波形信号が連続した場合
の一部ブロックの波形図、第15図は血小板，赤血球およ
び粒子の舞い戻りの場合の一部ブロックの波形図、第16
図は谷波形信号の場合の各部の波形図、第17図は制御ブ
ロックの舞戻り抜きブロックを除去した他の実施例のブ
ロック図、第18図はボトム出力ブロックのブロック図、
第19図はその回路図、第20図はピークホールド状態を示
す説明図、第21図は最初のピークをホールドした状態を
説明する説明図、第22図は第１の差信号を検出した状態
を説明する説明図、第23図は第１の差信号のピークをホ
ールドした状態を説明する説明図、第24図は第２の差信
号発生ブロックの出力波形を説明する説明図、第25図は
判定手段の動作を説明する説明図、第26図は谷波形信号
の各部の波形図、第27図は単一ピーク波形信号の各部の
波形図、第28図はノイズの場合の各部の波形図、第29図
は大きい粒子の粒子検出信号の場合の各部の波形図、第
30図は舞戻り信号の場合の各部の波形図、第31図は波形
処理装置から出力される信号の波高値に対する頻度の特
性図、第32図は粒子が細孔を通過する過程を説明する説
明図、第33図はその各粒子に対応する粒子検出信号の波
形図、第34図は従来例のピークホールド回路図である。 １……第１のピークホールド手段、２……第１の差信号
発生手段、３……第２のピークホールド手段、４……第
２の差信号発生手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】谷波形信号の最初のピーク値を第１のピー
   クホールド値として保持する第１のピークホールド手段
   と、前記第１のピークホールド値から前記谷波形信号を
   引き算して第１の差信号を発生する第１の差信号発生手
   段と、前記第１の差信号の最初のピーク値を第２のピー
   クホールド値として保持する第２のピークホールド手段
   と、前記第１のピークホールド値から前記第２のピーク
   ホールド値を引き算して第２の差信号を発生する第２の
   差信号発生手段とを備えた粒子分析装置の谷波形信号処
   理装置。