粒子分類装置と方法
【課題】円柱の細分類を行うこと。
【解決手段】粒子含有液の流れを形成するフローセルと、その流れを照明する光源と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する光電変換部と、電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス幅算出部と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する粒子分類部とを備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する。
【解決手段】粒子含有液の流れを形成するフローセルと、その流れを照明する光源と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する光電変換部と、電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス幅算出部と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する粒子分類部とを備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は粒子分類装置と方法に関し、とくに、尿中有形成分を分類する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術としては、例えば、特許文献１に記載された粒子分析装置が知られている。そのような分析装置では、フローセルを用いて粒子含有液の試料流を形成し、試料流にレーザ光を照射して粒子からの散乱光をホトダイオードで受光し、得られる信号波形を分析する。つまり、得られる信号波形を第１しきい値および第２しきい値（第１しきい値より大きい）と比較して、第１しきい値より大きい期間（第１パルス幅）と、第２しきい値より大きい期間（第２パルス幅）を算出し、算出した第１および第２パルス幅に基づいて２次元分布図を作成し、その分布状態によって、円柱，粘液系，上皮細胞，白血球などを分類するようにしている。
【特許文献１】特開平８−１３６４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の分析装置では、円柱に対応する信号波形を第２しきい値と比較するとき、第２しきい値より大きい期間（パルス幅）が複数存在しても、第１番目に得られるパルス幅を代表的に第２パルス幅として算出するようにしている。ところで、疾患時に出現が認められる円柱（以下、病的な円柱という）は一般に複数の内容物（例えば白血球）を含み、対応する信号波形は第２しきい値より大きい期間を複数有する。これに対して、上記分析装置は、それを無視してしまうので、円柱の細分類、つまり健常時にも認められる円柱と、病的な円柱の分類が難しいという問題点があった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、円柱の細分類が可能な粒子分類装置とその方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、粒子含有液の流れを形成するフローセルと、その流れを照明する光源と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する光電変換部と、電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス幅算出部と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する粒子分類部とを備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類装置を提供するものである。
【０００５】
また、この発明は別の観点から、粒子含有液の流れを形成する工程と、その流れを照明する工程と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する工程と、得られた電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス工程と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する工程を備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出工程は、その複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の粒子分類装置によれば、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出するので、病的な円柱、つまり複数の内容物を含む円柱に対応する複数のパルス幅は、その総和が第２パルス幅として算出される。従って、病的な円柱は健常時にも認められる円柱に比べて、第２パルス幅が大きくなるので、円柱を健常時にも認められるものと、病的なものとに細分類できる。
【０００７】
また、この発明の粒子分類方法によれば、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出工程はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出するので、病的な円柱、つまり複数の内容物を含む円柱に対応する複数のパルス幅は、その総和が第２パルス幅として算出される。従って、病的な円柱は健常時にも認められる円柱に比べて、第２パルス幅が大きくなるので、円柱を健常時にも認められるものと、病的なものとに細分類できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、本発明による粒子分類装置として、尿中有形成分分析装置を例に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態による尿中有形成分分析装置の全体的な外観を示した斜視図である。図２は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置の要部構成を説明するためのブロック図である。図３は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置の流体系を説明するための系統図である。図４は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置の検出部の構成を説明するための斜視図である。図５は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置に用いるパルス幅算出部の構成を説明するためのブロック図である。
【００１０】
尿中有形成分分析装置の構成
図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による尿中有形成分分析装置の構成について説明する。
本実施形態による尿中有形成分分析装置は、図１に示すように、装置本体１００と、テーブル１０１と、電源や空圧源を含む動力源１０２とを備え、検体容器１３内の尿検体の有形成分を赤血球，白血球，上皮細胞，円柱，細菌などに分類する機能を備えている。また、装置本体１００の前面の上部には、液晶画面からなる表示部６７が設けられている。この表示部６７には、尿検体の分類結果や各種設定値などの種々の情報が表示される。また、この表示部６７は、タッチパネルとしての機能を有しており、装置を操作するための操作部６１と一体的に構成されている。具体的には、表示部６７（操作部６１）の液晶画面には、尿検体の測定に関する各種設定や各種機能の選択のための操作キーが表示されるとともに、使用者が液晶画面の操作キーに触れることにより各種設定や各種機能の選択などの操作を行うことが可能なように構成されている。また、本体１００の前面の中央部には、検体容器１３から尿を吸引するための吸引ピペット１１が設けられている。また、装置の前面の中央部右側には、スタートスイッチ１２が設けられている。
【００１１】
以下、図２〜図４を用いて尿中有形成分分析装置の構成をさらに詳述する。
この尿中有形成分分析装置は、図２に示すように解析部３５を備える。解析部３５は制御部６９とパルス幅算出部６２を備える。制御部６９は散布図作成部６５を含む粒子分類部６４とデータ格納部６３とを備える。制御部６９は操作部６１とスタートスイッチ１２からの出力を受けて流体系駆動部６６および検出部６８を制御する。そして、パルス幅算出部６２は検出部６８からの出力を受けてパルス幅を算出する。制御部６９は、算出されたパルス幅のデータをデータ格納部６３に格納すると共に、粒子分類部６４は散布図作成部６５においてパルス幅データに基づく散布図を作成し、尿中有形成分の分類を行うようになっている。制御部６９は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータで構成される。データ格納部６３はＲＡＭなどのメモリから構成される。
【００１２】
また、この尿中有形成分分析装置は図３に示すような流体系を備える。この流体系は、セル１とノズル６とを含むシースフローセル２３と、ノズル６に接続される定量シリンジ４４と、定量シリンジ４４のピストン４４ｂを駆動するモータ４４ａと、電磁バルブ４６を介してノズル６に接続される反応チャンバー４８と、セル１へ電磁バルブ５０を介して接続されると共に定量シリンジ４４へ電磁バルブ４１を介して接続されるシース液チャンバー４２と、シース液チャンバー４２に陽圧を印加する圧力装置４３と、ノズル６に電磁バルブ４７を介して接続される吸引装置４９と、セル１に接続される廃液チャンバー４５と、廃液チャンバー４５から廃液を排出するための電磁バルブ５７を備える。ここで、モータ４４ａ、電磁バルブ４１，４６，４７、圧力装置４３、吸引装置４９は、図２に示される流体系駆動部６６である。
【００１３】
また、図２に示す検出部６８は具体的には図４に示す構成を有する。つまり、検出部６８は、シースフローセル２３のオリフィス部を照明するレーザダイオード２１およびコリメートレンズ２２と、粒子からの側方散乱光を検出する集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とフォトマルチプライアチューブ（以下、フォトマルという）３６と、粒子からの側方蛍光を検出するフィルタ２９とピンホール板３０とフォトマル３１とを備える。さらに、フォトマル３６と３１から出力される信号をそれぞれ増幅して選択部７９（図５）へ入力するアンプ３３，３４が設けられている。
【００１４】
また、図２に示すパルス幅算出部６２は、具体的には図５に示す構成を有する。つまり、パルス幅算出部６２は、検出部６８（図４）からの２つの出力信号（アンプ３３，３４の出力信号）のいずれかを選択して出力する選択部７９と、選択部７９の出力を濾波するディジタルフィルタ７１と、第１および第２しきい値格納部７２，７６と、ディジタルフィルタ７１の出力の第１および第２しきい値より大きい期間をそれぞれパルス波形で出力する第１および第２比較部７３，７７と、第１および第２比較部７３，７７の出力パルスからパルス幅を算出する第１および第２パルス幅算出部７４，７８と、ディジタルフィルタ７１の出力が第１しきい値より大きい期間内に限って第２パルス幅算出部７８のパルス幅算出動作を許可するパルス幅制御部７５とを備える。なお、選択部７９はアナログスイッチにより、第１および第２しきい値格納部７２，７６はレジスターにより、第１および第２比較部７３，７７はコンパレーターにより、第１および第２パルス幅算出部７４，７８はカウンターにより、パルス幅制御部７５はゲートにより、それぞれ構成される。
【００１５】
尿中有形成分分析装置の動作
次に、図１〜図５および図６〜図９を参照して、本実施形態による尿中有形成分分析装置の動作について説明する。まず、使用者は図１に示す吸引ピペット１１を検体容器１３に挿入して、スタートスイッチ１２を押す。それによって検体容器１３内の尿が吸引ピペット１１から吸引され、蛍光染色処理されると共に希釈処理された後、反応チャンバー４８（図３参照）へ移送される。尿の移送動作と並行して、図３に示す流体系の各動作が行われる。
【００１６】
図３において、先ず洗浄工程が行われる。この工程では、まず、バルブ４１，５０が開かれ、シース液を収容したシース液チャンバー４２からシース液が圧力装置４３から印加される圧力Ｐによって送出され、バルブ４１と定量シリンジ４４とノズル６とを介して廃液チャンバー４５へ排出されると共に、バルブ５０とセル１とを介して廃液チャンバー４５に排出され、所定時間後にバルブ４１，５０が閉じられる。これによって、定量シリンジ４４，ノズル６，セル１およびその経路がシース液により洗浄される。
【００１７】
次に、測定工程が行われる。この工程では、まず、バルブ４６，４７が開かれ、試薬で処理された尿、つまり試料液を収容する反応チャンバー４８から試料液が吸引装置４９の負圧により吸引され、バルブ４６とノズル６間の経路が試料液で満たされると、バルブ４６，４７が閉じられる。次に、バルブ５０が開かれると、シース液がシース液チャンバー４２から圧力装置４３の圧力によりセル１へ送出され、廃液チャンバー４５に排出される。
【００１８】
次に、バルブ４１が開かれると、圧力装置４３からの圧力Ｐは定量シリンジ４４を介してノズル６の先端へも伝達され、ノズル６の先端においてノズル外部のシース液の圧力とノズル内部の試料液の圧力とが平衡する。従って、この状態で定量シリンジ４４のピストン４４ｂがモータ４４ａにより駆動されると、バルブ４６とノズル６間に存在する試料液はノズル６からオリフィス部へ円滑に吐出され、シース液によって細く絞られてオリフィス部を通過し、シース液と共に廃液チャンバー４５へ排出される。
そして、定量シリンジ４４のピストン４４ｂの駆動が終了すると、測定工程を終了する。
【００１９】
次に、モータ４４ａが逆転してピストン４４ｂが引き戻され、定量シリンジ４４は初期状態に復帰するが、この間にはバルブ４１，５０は開かれたままであるので、前述の洗浄工程が行われ、次の測定工程に備えられることになる。なお、バルブ５７は廃液チャンバー４５から廃液を排出するために、必要に応じて開閉される。
【００２０】
また、上記測定工程において、図４に示す検出部６８では、レーザダイオード２１から出射されたビームがコリメートレンズ２２を介してシースフローセル２３のオリフィス部を照射する。
【００２１】
オリフィス部を通過する試料液中の粒子から発せられる側方散乱光と側方蛍光については、側方散乱光は集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とを介してフォトマル３６に入射し、側方蛍光は集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とフィルタ２９とピンホール板３０を介してフォトマル３１に入射する。
【００２２】
フォトマル３６から出力される側方散乱光信号と、フォトマル３１から出力される側方蛍光信号とは、それぞれアンプ３３，３４により増幅され、図５に示すパルス幅算出部６２へ入力される。
【００２３】
ところで、この実施態様が分類対象とする尿中有形成分は、円柱，硝子円柱，白血球，赤血球，細菌および上皮細胞（単体）などであるが、とくに、病的な円柱は多数の内容物を含むので、内容物の数により健常時にも認められる円柱と病的な円柱に分類できる。図７の（ａ）はサイズＬ２の１個の内容物（白血球）を含む場合のサイズＬ１の円柱の上面図、図７の（ｂ）は各サイズＤ１，Ｄ２，Ｄ３の３個の内容物を含む場合のサイズＬ１の円柱の上面図である。そして、これらの円柱の側方蛍光又は側方散乱光の電気信号波形（図４のアンプ３４又は３３の出力波形）は図６の（ａ）と（ｂ）に示すようになる。つまり、図６（ａ）の波形の第１しきい値Ｔｈ１より大きい部分のパルス幅ＰＷ１は図７（ａ）の円柱のサイズＬ１に比例し、第２しきい値Ｔｈ２より大きい部分のパルス幅ＰＷ２は図７（ａ）の内容物のサイズＬ２に比例する。また、図６（ｂ）の波形の第１しきい値Ｔｈ１より大きい部分のパルス幅ＰＷ１は図７（ｂ）の円柱のサイズＬ１に比例し、第２しきい値Ｔｈ２より大きい部分のパルス幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、それぞれ図７（ｂ）の３個の内容物のサイズＤ１，Ｄ２，Ｄ３に比例する。
【００２４】
そこで、図５に示すパルス幅算出部６２では、図４の検出部６８のアンプ３４又は３３から得られる信号のいずれか一方が選択部７９で選択される（いずれを選択するかは予め操作部６１で設定されている）。選択された波形は、ディジタルフィルタ７１で濾波されて第１および第２比較部７３，７７へ入力され、第１および第２しきい値格納部７２，７６が出力する第１および第２しきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２とそれぞれ比較される。各比較結果により第１および第２パルス幅算出部７４，７８はそれぞれパルス幅を算出する。
【００２５】
つまり、ディジタルフィルタ７１の出力信号波形が図６（ａ）に示すような信号波形であるときには、第１および第２パルス幅算出部７４，７８はそれぞれ第１しきい値Ｔｈ１に対応する第１パルス幅ＰＷ１と、第１しきい値Ｔｈ１よりも大きい第２しきい値Ｔｈ２に対応する第２パルス幅ＰＷ２を算出する。さらに、図６（ｂ）に示すように１つの信号波形が第２しきい値Ｔｈ２に対応する複数のパルス幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を有するときには、第２パルス幅算出部７８はパルス幅制御部７５の指令により複数のパルス幅の総和、つまり、（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）を第２パルス幅ＰＷ２として算出する。算出された第１および第２パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２などのデータは、図２に示すデータ格納部６３に格納される。
そして、図２に示す粒子分類部６４の散布図作成部６５は、データ格納部６３からデータを読み出し、第１および第２パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２に基づく散布図を作成して粒子を分類し、その結果を表示部６７に表示する。
【００２６】
尿中有形成分分析装置による測定例
この尿中有形成分分析装置による測定例を以下に示す。検体としてヒトの尿を使用し、希釈液としてＨＥＰＥＳとＮａＣｌとＥＤＴＡ−３ＫとＮａＯＨを含有する水溶液を用い、染色液として日本感光社製色素「ＮＫ−５２９」を含有するエチレングリーコール溶液を用い、シース液としてはシスメックス（株）製のバクトシースＭＳＥ−９００Ａを使用する。そして、測定を行い、散布図作成部６５が作成し、表示部６７に表示される２次元散布図の例を図８，図９に示す。
【００２７】
図８は図４のフォトマル３１から出力される側方蛍光信号のパルス幅ＰＷ１，ＰＷ２をそれぞれＸ軸，Ｙ軸とするものであり、図９は図４のフォトマル３６から出力される側方散乱光信号のパルス幅ＰＷ１，ＰＷ２をそれぞれＸ軸，Ｙ軸とするものである。
図８および図９を見れば、尿に含まれる有形成分を、白血球又は上皮細胞（単体），病的円柱，円柱および硝子円柱に、明確に分類できることが分かる。
【００２８】
上記実施形態ではパルス幅の算出は電気的な回路構成であるパルス幅算出部６２で算出したが、マイクロコンピュータからなる制御部６９によってソフトウェア的に算出することも可能である。
【００２９】
上記実施形態では、粒子から発せられる側方蛍光又は側方散乱光を使用してパルス幅を算出し、円柱を分類したが、粒子から発せられる高角散乱光を使用して、パルス幅を算出し、円柱を分類することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態による尿中有形成分分析装置の全体的な外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す分析装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す分析装置の流体系を示す系統図である。
【図４】図１に示す分析装置の検出部を示す斜視図である。
【図５】図１に示す分析装置のパルス幅算出部のブロック図である。
【図６】図１に示す分析装置の電気信号波形図である。
【図７】円柱とその内容物を示す説明図である。
【図８】図１に示す分析装置により作成される散布図例である。
【図９】図１に示す分析装置により作成される散布図例である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ 吸引ピペット
１２ スタートスイッチ
１３ 検体容器
６１ 操作部
６２ パルス幅算出部
６３ データ格納部
６４ 粒子分類部
６５ 散布図作成部
６６ 流体系駆動部
６７ 表示部
６８ 検出部
６９ 制御部
１００ 装置本体
１０１ テーブル
１０２ 動力源
【技術分野】
【０００１】
この発明は粒子分類装置と方法に関し、とくに、尿中有形成分を分類する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術としては、例えば、特許文献１に記載された粒子分析装置が知られている。そのような分析装置では、フローセルを用いて粒子含有液の試料流を形成し、試料流にレーザ光を照射して粒子からの散乱光をホトダイオードで受光し、得られる信号波形を分析する。つまり、得られる信号波形を第１しきい値および第２しきい値（第１しきい値より大きい）と比較して、第１しきい値より大きい期間（第１パルス幅）と、第２しきい値より大きい期間（第２パルス幅）を算出し、算出した第１および第２パルス幅に基づいて２次元分布図を作成し、その分布状態によって、円柱，粘液系，上皮細胞，白血球などを分類するようにしている。
【特許文献１】特開平８−１３６４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の分析装置では、円柱に対応する信号波形を第２しきい値と比較するとき、第２しきい値より大きい期間（パルス幅）が複数存在しても、第１番目に得られるパルス幅を代表的に第２パルス幅として算出するようにしている。ところで、疾患時に出現が認められる円柱（以下、病的な円柱という）は一般に複数の内容物（例えば白血球）を含み、対応する信号波形は第２しきい値より大きい期間を複数有する。これに対して、上記分析装置は、それを無視してしまうので、円柱の細分類、つまり健常時にも認められる円柱と、病的な円柱の分類が難しいという問題点があった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、円柱の細分類が可能な粒子分類装置とその方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、粒子含有液の流れを形成するフローセルと、その流れを照明する光源と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する光電変換部と、電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス幅算出部と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する粒子分類部とを備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類装置を提供するものである。
【０００５】
また、この発明は別の観点から、粒子含有液の流れを形成する工程と、その流れを照明する工程と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する工程と、得られた電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス工程と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する工程を備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出工程は、その複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の粒子分類装置によれば、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出するので、病的な円柱、つまり複数の内容物を含む円柱に対応する複数のパルス幅は、その総和が第２パルス幅として算出される。従って、病的な円柱は健常時にも認められる円柱に比べて、第２パルス幅が大きくなるので、円柱を健常時にも認められるものと、病的なものとに細分類できる。
【０００７】
また、この発明の粒子分類方法によれば、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出工程はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出するので、病的な円柱、つまり複数の内容物を含む円柱に対応する複数のパルス幅は、その総和が第２パルス幅として算出される。従って、病的な円柱は健常時にも認められる円柱に比べて、第２パルス幅が大きくなるので、円柱を健常時にも認められるものと、病的なものとに細分類できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、本発明による粒子分類装置として、尿中有形成分分析装置を例に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態による尿中有形成分分析装置の全体的な外観を示した斜視図である。図２は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置の要部構成を説明するためのブロック図である。図３は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置の流体系を説明するための系統図である。図４は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置の検出部の構成を説明するための斜視図である。図５は、図１に示した一実施形態による尿中有形成分分析装置に用いるパルス幅算出部の構成を説明するためのブロック図である。
【００１０】
尿中有形成分分析装置の構成
図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による尿中有形成分分析装置の構成について説明する。
本実施形態による尿中有形成分分析装置は、図１に示すように、装置本体１００と、テーブル１０１と、電源や空圧源を含む動力源１０２とを備え、検体容器１３内の尿検体の有形成分を赤血球，白血球，上皮細胞，円柱，細菌などに分類する機能を備えている。また、装置本体１００の前面の上部には、液晶画面からなる表示部６７が設けられている。この表示部６７には、尿検体の分類結果や各種設定値などの種々の情報が表示される。また、この表示部６７は、タッチパネルとしての機能を有しており、装置を操作するための操作部６１と一体的に構成されている。具体的には、表示部６７（操作部６１）の液晶画面には、尿検体の測定に関する各種設定や各種機能の選択のための操作キーが表示されるとともに、使用者が液晶画面の操作キーに触れることにより各種設定や各種機能の選択などの操作を行うことが可能なように構成されている。また、本体１００の前面の中央部には、検体容器１３から尿を吸引するための吸引ピペット１１が設けられている。また、装置の前面の中央部右側には、スタートスイッチ１２が設けられている。
【００１１】
以下、図２〜図４を用いて尿中有形成分分析装置の構成をさらに詳述する。
この尿中有形成分分析装置は、図２に示すように解析部３５を備える。解析部３５は制御部６９とパルス幅算出部６２を備える。制御部６９は散布図作成部６５を含む粒子分類部６４とデータ格納部６３とを備える。制御部６９は操作部６１とスタートスイッチ１２からの出力を受けて流体系駆動部６６および検出部６８を制御する。そして、パルス幅算出部６２は検出部６８からの出力を受けてパルス幅を算出する。制御部６９は、算出されたパルス幅のデータをデータ格納部６３に格納すると共に、粒子分類部６４は散布図作成部６５においてパルス幅データに基づく散布図を作成し、尿中有形成分の分類を行うようになっている。制御部６９は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータで構成される。データ格納部６３はＲＡＭなどのメモリから構成される。
【００１２】
また、この尿中有形成分分析装置は図３に示すような流体系を備える。この流体系は、セル１とノズル６とを含むシースフローセル２３と、ノズル６に接続される定量シリンジ４４と、定量シリンジ４４のピストン４４ｂを駆動するモータ４４ａと、電磁バルブ４６を介してノズル６に接続される反応チャンバー４８と、セル１へ電磁バルブ５０を介して接続されると共に定量シリンジ４４へ電磁バルブ４１を介して接続されるシース液チャンバー４２と、シース液チャンバー４２に陽圧を印加する圧力装置４３と、ノズル６に電磁バルブ４７を介して接続される吸引装置４９と、セル１に接続される廃液チャンバー４５と、廃液チャンバー４５から廃液を排出するための電磁バルブ５７を備える。ここで、モータ４４ａ、電磁バルブ４１，４６，４７、圧力装置４３、吸引装置４９は、図２に示される流体系駆動部６６である。
【００１３】
また、図２に示す検出部６８は具体的には図４に示す構成を有する。つまり、検出部６８は、シースフローセル２３のオリフィス部を照明するレーザダイオード２１およびコリメートレンズ２２と、粒子からの側方散乱光を検出する集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とフォトマルチプライアチューブ（以下、フォトマルという）３６と、粒子からの側方蛍光を検出するフィルタ２９とピンホール板３０とフォトマル３１とを備える。さらに、フォトマル３６と３１から出力される信号をそれぞれ増幅して選択部７９（図５）へ入力するアンプ３３，３４が設けられている。
【００１４】
また、図２に示すパルス幅算出部６２は、具体的には図５に示す構成を有する。つまり、パルス幅算出部６２は、検出部６８（図４）からの２つの出力信号（アンプ３３，３４の出力信号）のいずれかを選択して出力する選択部７９と、選択部７９の出力を濾波するディジタルフィルタ７１と、第１および第２しきい値格納部７２，７６と、ディジタルフィルタ７１の出力の第１および第２しきい値より大きい期間をそれぞれパルス波形で出力する第１および第２比較部７３，７７と、第１および第２比較部７３，７７の出力パルスからパルス幅を算出する第１および第２パルス幅算出部７４，７８と、ディジタルフィルタ７１の出力が第１しきい値より大きい期間内に限って第２パルス幅算出部７８のパルス幅算出動作を許可するパルス幅制御部７５とを備える。なお、選択部７９はアナログスイッチにより、第１および第２しきい値格納部７２，７６はレジスターにより、第１および第２比較部７３，７７はコンパレーターにより、第１および第２パルス幅算出部７４，７８はカウンターにより、パルス幅制御部７５はゲートにより、それぞれ構成される。
【００１５】
尿中有形成分分析装置の動作
次に、図１〜図５および図６〜図９を参照して、本実施形態による尿中有形成分分析装置の動作について説明する。まず、使用者は図１に示す吸引ピペット１１を検体容器１３に挿入して、スタートスイッチ１２を押す。それによって検体容器１３内の尿が吸引ピペット１１から吸引され、蛍光染色処理されると共に希釈処理された後、反応チャンバー４８（図３参照）へ移送される。尿の移送動作と並行して、図３に示す流体系の各動作が行われる。
【００１６】
図３において、先ず洗浄工程が行われる。この工程では、まず、バルブ４１，５０が開かれ、シース液を収容したシース液チャンバー４２からシース液が圧力装置４３から印加される圧力Ｐによって送出され、バルブ４１と定量シリンジ４４とノズル６とを介して廃液チャンバー４５へ排出されると共に、バルブ５０とセル１とを介して廃液チャンバー４５に排出され、所定時間後にバルブ４１，５０が閉じられる。これによって、定量シリンジ４４，ノズル６，セル１およびその経路がシース液により洗浄される。
【００１７】
次に、測定工程が行われる。この工程では、まず、バルブ４６，４７が開かれ、試薬で処理された尿、つまり試料液を収容する反応チャンバー４８から試料液が吸引装置４９の負圧により吸引され、バルブ４６とノズル６間の経路が試料液で満たされると、バルブ４６，４７が閉じられる。次に、バルブ５０が開かれると、シース液がシース液チャンバー４２から圧力装置４３の圧力によりセル１へ送出され、廃液チャンバー４５に排出される。
【００１８】
次に、バルブ４１が開かれると、圧力装置４３からの圧力Ｐは定量シリンジ４４を介してノズル６の先端へも伝達され、ノズル６の先端においてノズル外部のシース液の圧力とノズル内部の試料液の圧力とが平衡する。従って、この状態で定量シリンジ４４のピストン４４ｂがモータ４４ａにより駆動されると、バルブ４６とノズル６間に存在する試料液はノズル６からオリフィス部へ円滑に吐出され、シース液によって細く絞られてオリフィス部を通過し、シース液と共に廃液チャンバー４５へ排出される。
そして、定量シリンジ４４のピストン４４ｂの駆動が終了すると、測定工程を終了する。
【００１９】
次に、モータ４４ａが逆転してピストン４４ｂが引き戻され、定量シリンジ４４は初期状態に復帰するが、この間にはバルブ４１，５０は開かれたままであるので、前述の洗浄工程が行われ、次の測定工程に備えられることになる。なお、バルブ５７は廃液チャンバー４５から廃液を排出するために、必要に応じて開閉される。
【００２０】
また、上記測定工程において、図４に示す検出部６８では、レーザダイオード２１から出射されたビームがコリメートレンズ２２を介してシースフローセル２３のオリフィス部を照射する。
【００２１】
オリフィス部を通過する試料液中の粒子から発せられる側方散乱光と側方蛍光については、側方散乱光は集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とを介してフォトマル３６に入射し、側方蛍光は集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とフィルタ２９とピンホール板３０を介してフォトマル３１に入射する。
【００２２】
フォトマル３６から出力される側方散乱光信号と、フォトマル３１から出力される側方蛍光信号とは、それぞれアンプ３３，３４により増幅され、図５に示すパルス幅算出部６２へ入力される。
【００２３】
ところで、この実施態様が分類対象とする尿中有形成分は、円柱，硝子円柱，白血球，赤血球，細菌および上皮細胞（単体）などであるが、とくに、病的な円柱は多数の内容物を含むので、内容物の数により健常時にも認められる円柱と病的な円柱に分類できる。図７の（ａ）はサイズＬ２の１個の内容物（白血球）を含む場合のサイズＬ１の円柱の上面図、図７の（ｂ）は各サイズＤ１，Ｄ２，Ｄ３の３個の内容物を含む場合のサイズＬ１の円柱の上面図である。そして、これらの円柱の側方蛍光又は側方散乱光の電気信号波形（図４のアンプ３４又は３３の出力波形）は図６の（ａ）と（ｂ）に示すようになる。つまり、図６（ａ）の波形の第１しきい値Ｔｈ１より大きい部分のパルス幅ＰＷ１は図７（ａ）の円柱のサイズＬ１に比例し、第２しきい値Ｔｈ２より大きい部分のパルス幅ＰＷ２は図７（ａ）の内容物のサイズＬ２に比例する。また、図６（ｂ）の波形の第１しきい値Ｔｈ１より大きい部分のパルス幅ＰＷ１は図７（ｂ）の円柱のサイズＬ１に比例し、第２しきい値Ｔｈ２より大きい部分のパルス幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、それぞれ図７（ｂ）の３個の内容物のサイズＤ１，Ｄ２，Ｄ３に比例する。
【００２４】
そこで、図５に示すパルス幅算出部６２では、図４の検出部６８のアンプ３４又は３３から得られる信号のいずれか一方が選択部７９で選択される（いずれを選択するかは予め操作部６１で設定されている）。選択された波形は、ディジタルフィルタ７１で濾波されて第１および第２比較部７３，７７へ入力され、第１および第２しきい値格納部７２，７６が出力する第１および第２しきい値Ｔｈ１，Ｔｈ２とそれぞれ比較される。各比較結果により第１および第２パルス幅算出部７４，７８はそれぞれパルス幅を算出する。
【００２５】
つまり、ディジタルフィルタ７１の出力信号波形が図６（ａ）に示すような信号波形であるときには、第１および第２パルス幅算出部７４，７８はそれぞれ第１しきい値Ｔｈ１に対応する第１パルス幅ＰＷ１と、第１しきい値Ｔｈ１よりも大きい第２しきい値Ｔｈ２に対応する第２パルス幅ＰＷ２を算出する。さらに、図６（ｂ）に示すように１つの信号波形が第２しきい値Ｔｈ２に対応する複数のパルス幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を有するときには、第２パルス幅算出部７８はパルス幅制御部７５の指令により複数のパルス幅の総和、つまり、（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）を第２パルス幅ＰＷ２として算出する。算出された第１および第２パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２などのデータは、図２に示すデータ格納部６３に格納される。
そして、図２に示す粒子分類部６４の散布図作成部６５は、データ格納部６３からデータを読み出し、第１および第２パルス幅ＰＷ１，ＰＷ２に基づく散布図を作成して粒子を分類し、その結果を表示部６７に表示する。
【００２６】
尿中有形成分分析装置による測定例
この尿中有形成分分析装置による測定例を以下に示す。検体としてヒトの尿を使用し、希釈液としてＨＥＰＥＳとＮａＣｌとＥＤＴＡ−３ＫとＮａＯＨを含有する水溶液を用い、染色液として日本感光社製色素「ＮＫ−５２９」を含有するエチレングリーコール溶液を用い、シース液としてはシスメックス（株）製のバクトシースＭＳＥ−９００Ａを使用する。そして、測定を行い、散布図作成部６５が作成し、表示部６７に表示される２次元散布図の例を図８，図９に示す。
【００２７】
図８は図４のフォトマル３１から出力される側方蛍光信号のパルス幅ＰＷ１，ＰＷ２をそれぞれＸ軸，Ｙ軸とするものであり、図９は図４のフォトマル３６から出力される側方散乱光信号のパルス幅ＰＷ１，ＰＷ２をそれぞれＸ軸，Ｙ軸とするものである。
図８および図９を見れば、尿に含まれる有形成分を、白血球又は上皮細胞（単体），病的円柱，円柱および硝子円柱に、明確に分類できることが分かる。
【００２８】
上記実施形態ではパルス幅の算出は電気的な回路構成であるパルス幅算出部６２で算出したが、マイクロコンピュータからなる制御部６９によってソフトウェア的に算出することも可能である。
【００２９】
上記実施形態では、粒子から発せられる側方蛍光又は側方散乱光を使用してパルス幅を算出し、円柱を分類したが、粒子から発せられる高角散乱光を使用して、パルス幅を算出し、円柱を分類することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態による尿中有形成分分析装置の全体的な外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す分析装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す分析装置の流体系を示す系統図である。
【図４】図１に示す分析装置の検出部を示す斜視図である。
【図５】図１に示す分析装置のパルス幅算出部のブロック図である。
【図６】図１に示す分析装置の電気信号波形図である。
【図７】円柱とその内容物を示す説明図である。
【図８】図１に示す分析装置により作成される散布図例である。
【図９】図１に示す分析装置により作成される散布図例である。
【符号の説明】
【００３１】
１１ 吸引ピペット
１２ スタートスイッチ
１３ 検体容器
６１ 操作部
６２ パルス幅算出部
６３ データ格納部
６４ 粒子分類部
６５ 散布図作成部
６６ 流体系駆動部
６７ 表示部
６８ 検出部
６９ 制御部
１００ 装置本体
１０１ テーブル
１０２ 動力源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子含有液の流れを形成するフローセルと、その流れを照明する光源と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する光電変換部と、電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス幅算出部と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する粒子分類部とを備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類装置。
【請求項２】
第１パルス幅が粒子の大きさを表す情報であり、第２パルス幅が粒子の内容物の大きさを表す情報である請求項１記載の粒子分類装置。
【請求項３】
粒子分類部が、第１および第２パルス幅に基づく２次元散布図を作成する散布図作成部を備え、２次元散布図に基づいて粒子を分類する請求項１又は２記載の粒子分類装置。
【請求項４】
粒子からの光が、蛍光又は側方散乱光である請求項１〜３のいずれか１つに記載の粒子分類装置。
【請求項５】
粒子含有液が尿であり、粒子分類部が第１および第２パルス幅に基づいて尿中の円柱と他成分とを分類する請求項１〜４のいずれか１つに記載の粒子分類装置。
【請求項６】
粒子含有液の流れを形成する工程と、その流れを照明する工程と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する工程と、得られた電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス工程と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する工程を備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出工程は、その複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類方法。
【請求項７】
第１パルス幅が粒子の大きさを表す情報であり、第２パルス幅が粒子の内容物の大きさを表す情報である請求項６記載の粒子分類方法。
【請求項８】
粒子分類工程が、第１および第２パルス幅に基づく２次元散布図を作成する工程を備え、２次元散布図に基づいて粒子を分類する請求項７又は８記載の粒子分類方法。
【請求項９】
粒子からの光が、蛍光又は側方散乱光である請求項６〜８のいずれか１つに記載の粒子分類方法。
【請求項１０】
粒子含有液が尿であり、粒子分類工程が第１および第２パルス幅に基づいて尿中の円柱と他成分とを分類する請求項６〜９のいずれか１つに記載の粒子分類方法。
【請求項１】
粒子含有液の流れを形成するフローセルと、その流れを照明する光源と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する光電変換部と、電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス幅算出部と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する粒子分類部とを備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出部はその複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類装置。
【請求項２】
第１パルス幅が粒子の大きさを表す情報であり、第２パルス幅が粒子の内容物の大きさを表す情報である請求項１記載の粒子分類装置。
【請求項３】
粒子分類部が、第１および第２パルス幅に基づく２次元散布図を作成する散布図作成部を備え、２次元散布図に基づいて粒子を分類する請求項１又は２記載の粒子分類装置。
【請求項４】
粒子からの光が、蛍光又は側方散乱光である請求項１〜３のいずれか１つに記載の粒子分類装置。
【請求項５】
粒子含有液が尿であり、粒子分類部が第１および第２パルス幅に基づいて尿中の円柱と他成分とを分類する請求項１〜４のいずれか１つに記載の粒子分類装置。
【請求項６】
粒子含有液の流れを形成する工程と、その流れを照明する工程と、流れの中の粒子からの光を受光して電気信号波形に変換する工程と、得られた電気信号波形の高さ方向の第１しきい値に対応する第１パルス幅および第１しきい値より大きい第２しきい値に対応する第２パルス幅を算出するパルス工程と、第１および第２パルス幅を用いて粒子を分類する工程を備え、１つの電気信号波形が第２しきい値に対応する複数のパルス幅を有するとき、パルス幅算出工程は、その複数のパルス幅の総和を第２パルス幅として算出する粒子分類方法。
【請求項７】
第１パルス幅が粒子の大きさを表す情報であり、第２パルス幅が粒子の内容物の大きさを表す情報である請求項６記載の粒子分類方法。
【請求項８】
粒子分類工程が、第１および第２パルス幅に基づく２次元散布図を作成する工程を備え、２次元散布図に基づいて粒子を分類する請求項７又は８記載の粒子分類方法。
【請求項９】
粒子からの光が、蛍光又は側方散乱光である請求項６〜８のいずれか１つに記載の粒子分類方法。
【請求項１０】
粒子含有液が尿であり、粒子分類工程が第１および第２パルス幅に基づいて尿中の円柱と他成分とを分類する請求項６〜９のいずれか１つに記載の粒子分類方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２９９６２（Ｐ２００６−２９９６２Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０８８８８（Ｐ２００４−２０８８８８）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（３９００１４９６０）シスメックス株式会社 (810)
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（３９００１４９６０）シスメックス株式会社 (810)
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