JPH11295208A - 粒子撮像装置 - Google Patents

粒子撮像装置

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JPH11295208A
JPH11295208A JP10140352A JP14035298A JPH11295208A JP H11295208 A JPH11295208 A JP H11295208A JP 10140352 A JP10140352 A JP 10140352A JP 14035298 A JP14035298 A JP 14035298A JP H11295208 A JPH11295208 A JP H11295208A
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particle
particles
light
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particle imaging
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Fumio Kubota
文雄 久保田
Yasuyuki Imura
泰之 井邨
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子分析する上で有用な粒子画像を得る。 【解決手段】 粒子含有試料液をシース液で囲んで流す
フローセルと、その流れ粒子を順次撮像する粒子撮豫系
を備える粒子撮豫装置において、粒子撮像系は第１の粒
子撮像系と第２の粒子撮像系とを含み、第１の粒子撮像
系と第２の粒子撮像系とは粒子に対する照射形態が異な
るように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、血球や細胞等の粒
子を含有する試料液をシース液で囲んで流すフローセル
を利用し、当該粒子を複数の系で撮像する粒子撮像装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像による粒子分析の分野において、粒
子をフローセルに流しその粒子像を撮像する装置（イメ
ージフローサイトメータ）が知られている。
【０００３】粒子分析の精度を向上させるためには、粒
子からできるだけ有益な情報を収集する必要がある。
【０００４】そのため、特開平１−２９６１３６号公報
では直交する方向から粒子を撮像し、特開平７−２８６
９５３号では異なる方向から、あるいは異なる焦点位置
で一つの粒子に対して複数の像を撮像している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平１−２９６
１３６号公報に記載の発明では、粒子が球形か否かを判
定するだけであり、それ以上の情報（例えば内部情報）
は撮像されないため、同じような大きさや形状の粒子に
対しては識別できなかった。
【０００６】また、前記特開平７−２８６９５３号公報
に記載の発明は、細胞内に分布している微少な発光点を
撮像することを目的としたものであって、これも粒子分
析の点から充分とは言い難かった。
【０００７】本発明は、かかる従来の発明の課題を解決
するもので、粒子をより正確に識別するための粒子画像
を得る事の可能な粒子撮像装置を提供せんとするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、粒子含有
試料液をシース液で囲んで流すフローセルと、その流れ
粒子を順次撮像する粒子撮像系を備える粒子撮像装置に
おいて、粒子撮像系は第１の粒子撮像系と第２の粒子撮
像系とを含み、第１の粒子撮像系と第２の粒子撮像系と
は粒子に対する照射光の照射形態が異なることを特徴と
するものである。
【０００９】第１の発明では、第１の粒子撮像系と第２
の粒子撮像系とは粒子に対する照射光の照射形態が異な
るので、各粒子撮像系によって得られる粒子像は異な
り、この相互に異なる粒子像の情報から当該粒子をより
正確に特定することができる。
【００１０】第２の発明は、前記第１の発明を前提と
し、第１の粒子撮像系は主として粒子の内部情報を撮像
し、第２の粒子撮象系は主として粒子の外形情報を撮像
をするものである。
【００１１】第２の発明では、第１の粒子撮像系は主と
して粒子の内部情報を撮像し、第２の粒子撮象系は主と
して粒子の外形情報を撮像をするものであるので、当該
粒子を特定する際、粒子の内部情報と外形情報を根拠に
するものであるので、より正確且つ詳細に特定すること
ができる。
【００１２】第３の発明は、前記第１の発明もしくは第
２のの発明を前提とし、第１の粒子撮像系と第２の粒子
撮像系では、粒子に照射される照射光の焦点位置が異な
るものである。
【００１３】第３の発明では、第１の粒子撮像系と第２
の粒子撮像系が、粒子に照射される照射光の焦点位置が
異なるので、焦点の近傍を通過する粒子には輝度の高い
光線が照射されるので、当該粒子の内部情報が撮像さ
れ、焦点から離間した部位を通過する粒子粒子には輝度
の低い光線が照射されるので、当該粒子の外形情報が撮
像されることになる。
【００１４】従って、当該粒子を特定する際、粒子の内
部情報と外形情報を根拠にするものであるので、より正
確且つ詳細に特定することができる。
【００１５】第４の発明は、前記第１ないし第３の発明
のいずれかを前提とし、第１の粒子撮像系の照射光と、
第２の粒子撮像系の照射光は、粒子の流れ方向と同方向
から見て、相互に交差する方向に照射されるものであ
る。
【００１６】第４の発明では、の照射光は、粒子の流れ
方向と同方向から見て、相互に交差する方向に照射され
るので、第１の粒子撮像系の照射光と、第２の粒子撮像
系を粒子の流れ方向に沿って接近して配置する事ができ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態のブ
ロック図、図２は光学系部分の平面図、図３はフローセ
ル部分の概略斜視図、図４は要部の平面図、図５は本実
施の形態で撮影した赤血球の像を示す写真そして図６は
本実施の形態で撮影した白血球の像を示す写真である。
【００１８】図１において、 ３は例えば白血球や赤血
球等の粒子を含有する試料液をシース液で囲んで流すフ
ローセルであり、このフローセル３に、粒子をある方向
から見た第１の画像を得るための第１の粒子撮像系３１
と、同じ粒子を上記ある方向とは実質的に９０度異なる
方向から見た第２の画像を得るための第２の粒子撮像系
３２が配置され、さらに粒子検出系３４も配置されてい
る。
【００１９】図２において、粒子は紙面に対して直交方
向に流れ、その周りに、フローセル３と関係づけられる
光学系部分、すなわち粒子検出系３４、第１、第２の粒
子撮像系３１、３２が配置されている。
【００２０】図３において、ノズル４０から吐出された
粒子４２は、シース液に包まれながら紙面下から上へ流
れる。
【００２１】粒子検出系３４は、連続発光光源（波長５
３２ｎｍのグリーン半導体レーザ）１、粒子から前方に
発せられた光（前方散乱光）を検出するための第１の光
検出器（フォトダイオード）７及び粒子から側方に発せ
られた光（側方蛍光）を検出するための第２の光検出器
（光電子増倍管）１１とによって構成されている。
【００２２】第１の粒子撮像系３１は、第１のパルス光
源（波長７８０ｎｍの近赤外半導体レーザ）１８と第１
のビデオカメラ２３とによって構成され、第２の粒子撮
像系３２は、第２のパルス光源（波長７８０ｎｍの近赤
外半導体レーザ）２と第２のビデオカメラ１７とによっ
て構成されている。
【００２３】各光源１、１８、２からの光２７、２８、
２９はそれぞれ粒子の流れ方向に対して直交する方向か
ら流れ粒子に照射される。光源１、１８からの光２７、
２８の方向と光源２からの光２９の方向とは９０°異な
る。
【００２４】図３に示すように、第１のパルス光源１８
からの光２８は連続発光光源１からの光２７の照射位置
より例えば０．０２ｍｍ程度下流側に位置するよう、ま
た、第２のパルス光源２からの光２９はさらに例えば
０．０２ｍｍ程度下流側に位置するように各光学要素が
配置される。
【００２５】連続発光光源１は、コリメートレンズ２２
で平行光に変換された後、ダイクロイックミラー２１で
反射され、コンデンサレンズ４によって細く絞られフロ
ーセル３のセンターを流れる試料流に向けて照射され
る。この光照射領域に該当する位置Ａ１に粒子が流れて
くると、その粒子からの前方散乱光、側方蛍光がそれぞ
れ集光レンズ５，８によって集光され、それぞれコンデ
ンサレンズ６，１０を経て第１光検出器７、第２光検出
器１１にて受光される。
【００２６】光検出器７、１１にて粒子個々に検出され
た信号は信号処理部３６にて特徴パラメータが抽出され
る（特徴パラメータは信号のピーク値やパルス幅などで
あるが、ここでは後者とした）。
【００２７】信号処理部３６で得られた特徴パラメータ
は撮像制御部３７へ送られる。特徴パラメータが条件に
合致するものであった場合、撮像トリガ信号を発生させ
て第１、第２の粒子撮像系を駆動し、図３に示す位置Ａ
１で検出された粒子が位置Ｂ１、Ｂ２に到来した際にそ
れぞれ粒子撮像する。
【００２８】すなわち、予め撮像対象として指定された
粒子だけを選別して撮像できるように制御する。そのた
め、ある粒子の特徴パラメータが、撮像対象としている
種類の粒子の特徴パラメータに合致しているかどうかを
実時間で比較し、その結果、撮像対象としている粒子で
あると判定されれば、粒子撮像のための撮像トリガ信号
を生成しパルス光源１８、２に供給する。
【００２９】トリガ信号Ｔｓ１は位置Ａ１で検出された
粒子が位置Ｂ１に到達したときにちょうど第１パルス光
がパルス発光するよう発せられる。トリガ信号Ｔｓ２は
位置Ａ１で検出された粒子が位置Ｂ２に到達したときに
ちょうど第２パルス光がパルス発光するよう発せられ
る。
【００３０】パルス光源１８、２は、それぞれ撮像制御
部３７からのトリガ信号Ｔｓ１、Ｔｓ２によって、一瞬
だけ（数十ナノ秒程度）発光するタイプの光源であり、
試料流の流速が数ｍ／秒と高速であっても、位置Ｂ１，
Ｂ２の粒子をブレ無く撮像することができる。また、位
置Ｂ１、Ｂ２間の距離は非常に短いのでその間に粒子が
回転して方向を変えるということもない。
【００３１】第２のビデオカメラ１７のビデオ同期信号
を第１のビデオカメラ２３のビデオ同期信号に対し粒子
が位置Ｂ１からＢ２に移動するのに要する時間（例えば
４μｓｅｃ）だけ位相をずらせておく。このことによ
り、第１、第２のビデオカメラで同一粒子をそれぞれ同
一のビデオタイミングで撮像することができ、同一粒子
であるとの対応づけが容易になる。
【００３２】パルス光源１８、２のパルス光は、それぞ
れ光ファイバー１８ａ，２ａ、コリメートレンズ１９、
１２、コールドミラー２０、１３、コンデンサレンズ
４、１４によって細く絞られて試料流に照射される。光
ファイバーを使用することにより、パルスレーザ光のコ
ヒーレンス性が落ち、回折縞の少ない粒子画像を撮像す
ることができる。
【００３３】試料流を通過したパルス光２８，２９は、
集光レンズ５、８、ダイクロイックミラー２６、９、バ
ンドパスフィルター２５、１６、投影レンズ２４，１５
によってそれぞれ第１ビデオカメラ２３、第２ビデオカ
メラ１７の受光面に結像され、同一粒子の透過光像が撮
像される。
【００３４】バンドパスフィルター２５、１６は、例え
ば、連続発光光源１から発せられる可視光領域の光を遮
り、各パルス光源からの光のみを検出する目的で使用さ
れる。ビデオカメラ２３、１７からのビデオ信号は、解
析手段としての機能を果たす画像処理部３８に送られ、
ディジタル画像としてそれぞれ記憶され、画像処理され
る。
【００３５】次に、光の照射形態が異なるということ、
即ち、第１の粒子撮像系３１と第２の粒子撮像系３２と
は、その光の照射形態が異なるという構成を図３に従い
説明する。
【００３６】この図から明らかなように、第１の粒子撮
像系３１におけるパルス光源１８からの光２８は、粒子
４２の近傍に焦点を結ばせるよう照射され、第２の粒子
撮像系３２のパルス光源２からの光２９は、粒子４２か
ら光軸方向に沿って離間した位置にて焦点を結ばせるよ
うに照射されている。
【００３７】粒子４２に対する光の照射形態を異ならせ
ることにより、得られる粒子画像も異なる。光の焦点を
粒子４２に合致させると、粒子４２に集中して光が照射
されるので粒子４２の内部情報を好適に得ることができ
る。具体的には、図５（赤血球）や図６（白血球）に示
すように粒子の内容物である核やＨｇｂ量がよく現れた
粒子画像を得ることができる。
【００３８】一方、光の焦点を粒子４２に合致させない
と、粒子全体に光が照射されるので粒子４２の外形情報
を好適に得ることができる。具体的には、図７（赤血
球）や図８（白血球）に示すように粒子の輪郭が良く現
れた粒子画像を得ることができる。
【００３９】このようにして得られた粒子画像情報は粒
子分析する際に大変有用な情報となる。
【００４０】本発明が分析対象とする粒子４２として
は、ファインセラミックス、顔料、化粧品パウダーやト
ナーのような無機物の粉体、エマルジョン、食品添加物
のような有機物の粉体、血球や細胞のような生体粒子な
どのあらゆる粒子がその対象となる。粒子は染色処理が
施されていてよい。
【００４１】粒子撮像をより確実にかつ効率的に行うた
めに、フローセルの粒子撮像領域の上流側に粒子の到来
を検出する粒子検出系を設け、粒子検出に基づき粒子撮
像系で粒子撮像するよう構成するのが好ましい。粒子検
出系としては光学的、電気的にいろいろな実現形態が考
えられるが、一例として粒子の流れ領域に連続光を光照
射する光源と光照射領域に到達した粒子からの散乱光や
蛍光などの光を受光する光検出器との組合せを用いて実
現することができる。
【００４２】粒子検出系で生成された粒子検出信号に基
づき、第１、第２の粒子撮像系の光源をそれぞれ発光す
るよう制御することにより、粒子の各静止画像を確実に
かつ効率よく得ることができる。第２の粒子撮像系は第
１の粒子撮像系のわずか下流側に配置することが配置の
容易性の点で好ましく、また、パルス光発光のタイミン
グをずらすことができることから相互光干渉の低減の点
で好ましい。
【００４３】なお、本実施の形態では、焦点位置を光軸
と同方向にずらす事によって照射光の照射形態を異なら
せているが、輝度の高い光源と輝度の低い光源を使用し
て照射形態を異ならせる事も可能である。
【００４４】
【発明の効果】第１の発明では、第１の粒子撮像系と第
２の粒子撮像系とは粒子に対する照射光の照射形態が異
なるので、各粒子撮像系によって得られる粒子像は異な
り、この相互に異なる粒子像の情報から当該粒子をより
正確に特定することができる。
【００４５】第２の発明は、前記第１の発明を前提と
し、第１の粒子撮像系は主として粒子の内部情報を撮像
し、第２の粒子撮象系は主として粒子の外形情報を撮像
をするものである。
【００４６】第２の発明では、第１の粒子撮像系は主と
して粒子の内部情報を撮像し、第２の粒子撮象系は主と
して粒子の外形情報を撮像をするものであるので、当該
粒子を特定する際、粒子の内部情報と外形情報を根拠に
するものであるので、より正確且つ詳細に特定すること
ができる。
【００４７】第３の発明は、前記第１の発明もしくは第
２のの発明を前提とし、第１の粒子撮像系と第２の粒子
撮像系では、粒子に照射される照射光の焦点位置が異な
るものである。
【００４８】第３の発明では、第１の粒子撮像系と第２
の粒子撮像系とが、粒子に照射される照射光の焦点位置
が異なるので、焦点の近傍を通過する粒子には輝度の高
い光線が照射されるので、当該粒子の内部情報が撮像さ
れ、焦点から離間した部位を通過する粒子粒子には輝度
の低い光線が照射されるので、当該粒子の外形情報が撮
像されることになる。
【００４９】従って、当該粒子を特定する際、粒子の内
部情報と外形情報を根拠にするものであるので、より正
確且つ詳細に特定することができる。
【００５０】第４の発明は、前記第１ないし第３の発明
のいずれかを前提とし、第１の粒子撮像系の照射光と、
第２の粒子撮像系の照射光は、粒子の流れ方向と同方向
から見て、相互に交差する方向に照射されるものであ
る。
【００５１】第４の発明では、の照射光は、粒子の流れ
方向と同方向から見て、相互に交差する方向に照射され
るので、第１の粒子撮像系の照射光と、第２の粒子撮像
系を粒子の流れ方向に沿って接近して配置する事ができ
る。
【００５２】本発明は、同一粒子に対して異なる２つの
方向から粒子を撮像し、各画像中の粒子領域に適合する
幾何学形状を求めているので、その適合幾何学形状に基
いて粒子ごとに体積情報を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態の光学系部分の平面図で
ある。
【図３】本発明の一実施の形態の光学系要部の平面図で
ある。
【図４】本発明の一実施の形態のフローセル部分の概略
斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態により撮像された赤血球
の写真である。
【図６】本発明の一実施の形態により撮像された白血球
の写真である。
【図７】本発明の一実施の形態により撮像された赤血球
の写真である。
【図８】本発明の一実施の形態により撮像された白血球
の写真である。
【符号の説明】
１ 連続発光光源 ２ 第２パルス光源 ３ フローセル ７ 第１光検出器 １１ 第２光検出器 １７ 第２ビデオカメラ １８ 第１パルス光源 ２３ 第１ビデオカメラ ３１ 第１の粒子撮像系 ３２ 第２の粒子撮像系 ３４ 粒子検出系 ３６ 信号処理部 ３７ 撮像制御部 ３８ 画像処理部 ３９ 表示部 ４２ 粒子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒子含有試料液をシース液で囲んで流す
    フローセルと、その流れ粒子を順次撮像する粒子撮像系
    を備える粒子撮像装置において、 粒子撮像系は第１の粒子撮像系と第２の粒子撮像系とを
    含み、第１の粒子撮像系と第２の粒子撮像系とは粒子に
    対する照射光の照射形態が異なることを特徴とする粒子
    撮像装置。
  2. 【請求項２】 第１の粒子撮像系は主として粒子の内部
    情報を撮像し、第２の粒子撮象系は主として粒子の外形
    情報を撮像をするものである請求項１記載の粒子撮像装
    置。
  3. 【請求項３】 第１の粒子撮像系と第２の粒子撮像系で
    は、粒子に照射される照射光の焦点位置が異なる請求項
    １もしくは請求項２記載の粒子撮像装置。
  4. 【請求項４】 第１の粒子撮像系の照射光と、第２の粒
    子撮像系の照射光は、粒子の流れ方向と同方向から見
    て、相互に交差する方向に照射される請求項１ないし請
    求項３のいずれかに記載の粒子撮像装置。
JP10140352A 1998-04-13 1998-04-13 粒子撮像装置 Pending JPH11295208A (ja)

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JP10140352A JPH11295208A (ja) 1998-04-13 1998-04-13 粒子撮像装置
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