特許 7043200 フローセル及び分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-18

(45)【発行日】2022-03-29

(54)【発明の名称】フローセル及び分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/05 20060101AFI20220322BHJP

   G01N 15/14 20060101ALI20220322BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20220322BHJP

【ＦＩ】

G01N21/05

G01N15/14 C

G01N21/17 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017155320

(22)【出願日】2017-08-10

(65)【公開番号】P2019035602

(43)【公開日】2019-03-07

【審査請求日】2020-07-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000141897

【氏名又は名称】アークレイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126505

【弁理士】

【氏名又は名称】佐貫 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100105407

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】増田 茂樹

【審査官】伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０２００３４３８（ＥＰ，Ａ２）

【文献】特表２０１３－５３５６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２７３７７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０６－２８８８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６１６９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／８３

Ｇ０１Ｎ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検体流体及びシース流体を含む液体が流れる流路と、
前記検体流体を前記流路に導入する検体流路と、
前記シース流体を前記流路に導入するシース流路と、
前記検体流路及び前記シース流路が合流する合流部と、
を備え、
前記流路は、前記合流部よりも下流側に、下流に向かって深さを徐々に浅くするテーパ部を備え、
前記流路を形成する壁材の前記液体に接する面と逆側にある外面には、前記外面から突起する球面突起を更に備え、
前記球面突起は、前記流路の前記テーパ部より下流側に位置し、
前記球面突起の球面の中心点は、前記流路内にある、フローセル。

【請求項2】

前記球面突起は、外部から前記球面突起を通過した光を前記流路内で収束させる、
請求項１に記載のフローセル。

【請求項3】

請求項１または２に記載のフローセルと、
前記フローセル内の前記液体を撮像する撮像装置と、
を備える分析装置。

【請求項4】

フローセルと、
前記フローセル内の液体を撮像する撮像装置と、
を備える分析装置であって、
前記フローセルは、
検体流体及びシース流体を含む液体が流れる流路と、
前記検体流体を前記流路に導入する検体流路と、
前記シース流体を前記流路に導入するシース流路と、
前記検体流路及び前記シース流路が合流する合流部と、
を備え、
前記流路は、前記合流部よりも下流側に、下流に向かって深さを徐々に浅くするテーパ部を備え、
前記テーパ部よりも下流側にある前記液体の撮像位置に、撮像部に向かう光学突起を更に備え、
前記撮像装置は、
前記フローセル内の前記液体の第一画像を撮像する第一撮像部と、
前記第一画像と視野角が同じで被写界深度が異なる第二画像を撮像する第二撮像部と、
を備える、
分析装置。

【請求項5】

前記撮像装置は、
前記第一撮像部及び前記第二撮像部で共通の対物レンズと、
前記対物レンズを通過した光を、前記第一撮像部へ向かう方向と前記第二撮像部へ向かう方向とに分岐させる分岐部と、
前記分岐部から前記第一撮像部へ向かう光の光路上に配置される開口絞りと、
を備える請求項４に記載の分析装置。

【請求項6】

前記第一画像から有形成分を切り出した画像である第一切り出し画像を生成し、前記第二画像から前記第一切り出し画像と同じ位置及びサイズの画像を切り出した画像である第二切り出し画像を生成し、前記第一切り出し画像及び前記第二切り出し画像を関連付けて記憶する制御部を更に備える、
請求項５に記載の分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フローセル及び分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

採取した尿の検査において、透明な部材で形成されたフローセルの流路を流れる尿検体をフローセルの壁越しに撮像することが考えられている。例えば、フローセル内に設けられた流路を流れる尿検体を撮像し、撮像された画像を解析することにより尿中の沈渣成分（血球、上皮細胞、円柱、細菌、結晶などの尿中の有形（固形）成分）の分析を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０６－２８８８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

撮像に使用されるフローセルの壁の厚さは製造上の制約からプレパラートに使用されるカバーガラスの厚さより厚くなる。このため、カバーグラスの厚さに合わせて製作された対物レンズを撮像に用いると、フローセルの壁の厚みに応じて大きな球面収差が生じる。この結果、得られる尿検体の像が不鮮明となる問題があった。

【0005】

本発明の目的は、検体中の有形成分のより鮮明な画像を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様の一つは、検体流体及びシース流体を含む液体が流れる流路と、前記検体流体を前記流路に導入する検体流路と、前記シース流体を前記流路に導入するシース流路と、前記検体流路及び前記シース流路が合流する合流部と、を備え、前記流路は、前記合流部よりも下流側に、下流に向かって深さを徐々に浅くするテーパ部を備え、前記テーパ部よりも下流側にある前記液体の撮像位置に、撮像部に向かう光学突起を更に備える、フローセルである。

【0007】

前記光学突起は、前記撮像位置において、前記撮像部に含まれる対物レンズからの光を前記流路内で収束させるのが好ましい。

【0008】

また、本発明の態様の一つは、前記フローセルと、前記フローセル内の前記液体を撮像する撮像装置と、を備える分析装置である。

【0009】

前記撮像装置は、前記フローセル内の前記液体の第一画像を撮像する第一撮像部と、前記第一画像と視野角が同じで被写界深度が異なる第二画像を撮像する第二撮像部と、を備えることが好ましい。

【0010】

前記撮像装置は、前記第一撮像部及び前記第二撮像部で共通の対物レンズと、前記対物レンズを通過した光を、前記第一撮像部へ向かう方向と前記第二撮像部へ向かう方向とに分岐させる分岐部と、前記分岐部から前記第一撮像部へ向かう光の光路上に配置される開口絞りと、を備えることが好ましい。

【0011】

前記第一画像から有形成分を切り出した画像である第一切り出し画像を生成し、前記第
二画像から前記第一切り出し画像と同じ位置及びサイズの画像を切り出した画像である第二切り出し画像を生成し、前記第一切り出し画像及び前記第二切り出し画像を関連付けて記憶する制御部を更に備えることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、検体中の有形成分のより鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る分析装置の概略構成を示した図である。

【図2】フローセルの概略構成を示した図である。

【図3】合流部及びテーパ部付近の概略構成を示した図である。

【図4】第四通路を流通するシース液と検体の分布を示した図である。

【図5】球面突起の断面図である。

【図6】仮に球面突起を設けていないフローセルにおける光路を示した図である。

【図7】球面突起を有する場合（球面突起有）と有さない場合（球面突起無）とで捕捉角度ΘＳｈを比較した図である。

【図8】仮に球面突起を設けていないフローセルにおける球面収差を説明するための図である。

【図9】第２の実施形態に係る分析装置の概略構成を示した図である。

【図10】開口径と瞳径との関係を示した図である。

【図11】開口数と、被写界深度との関係を示した図である。

【図12】切り出し画像を生成、記憶するフローを示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0015】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る分析装置２０の概略構成を示した図である。分析装置２０は、撮像装置１を備えている。撮像装置１は、検体として例えば尿を撮像し、撮像された画像を解析することにより例えば尿中の有形成分の分析を行う。ただし、撮像装置１は、例えば血液や体液などの尿以外の液体検体中の有形成分の分析に対して適用することも可能である。

【0016】

撮像装置１は、検体を撮像する撮像部１０、撮像用の光源１２、及びフローセルユニット１３を備える。フローセルユニット１３は、検体が流通するフローセル１３Ａを固定配置するステージ（図示省略）を備える。フローセル１３Ａはステージに対して脱着自在としてもよい。

【0017】

分析装置２０には、制御部としてのコントローラ１４が設けられている。コントローラ１４は、ＣＰＵ１４Ａ、ＲＯＭ１４Ｂ、ＲＡＭ１４Ｃ、ＥＥＰＲＯＭ１４Ｄ、およびインターフェイス回路１４Ｅを備えており、バス線１４Ｆにより相互に接続されている。

【0018】

ＣＰＵ（central processing unit）１４Ａは、ＲＯＭ（read only memory）１４Ｂに
格納されてＲＡＭ（random access memory）１４Ｃに読み込まれたプログラムに基づいて動作し、分析装置２０の全体を制御する。ＲＯＭ１４Ｂには、ＣＰＵ１４Ａを動作させるためのプログラムやデータが格納されている。ＲＡＭ１４Ｃは、ＣＰＵ１４Ａにワーク領域を提供するとともに、各種のデータやプログラムを一時的に記憶する。ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）１４Ｄは、各種の設定データ
などを記憶する。インターフェイス回路１４Ｅは、ＣＰＵ１４Ａと各種回路との間の通信を制御する。

【0019】

インターフェイス回路１４Ｅには、撮像部１０、光源１２、及び、第一ポンプ１５Ａ及び第二ポンプ１５Ｂが接続されており、これらの機器が、コントローラ１４によって制御される。第一ポンプ１５Ａは、第一供給管１３２Ａを介してフローセル１３Ａにシース液を供給するポンプであり、第二ポンプ１５Ｂは、第二供給管１３３Ａを介してフローセル１３Ａに検体を供給するポンプである。シース液とは、フローセル１３Ａ中の検体の流れを制御する液体であり、例えば検体が尿である場合に生理食塩水が適用される。但し、生理食塩水以外の溶液をシース液として用いてもよい。

【0020】

撮像部１０は、カメラ１１と、対物レンズ１１Ａを含む複数のレンズとを含む。カメラ１１で、フローセル１３Ａを流通する検体中の有形成分の静止画像を撮像する。カメラ１１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子を用いて撮像を行う。撮像は、拡大撮像であり、光源１２の点灯時間とカメラ１１の撮像時間（露光時間）は、コントローラ１４により同期される。撮像に際して光源１２を１～複数回点灯させる。光源１２の点灯時間は検体の流速に依存し、被写体ぶれが許容範囲内となるように、例えば０．１～１０μｓｅｃに設定される。１露光に対して、光源１２を複数回発光させることにより、一画像に含まれる有形成分の数を多くしてもよい。この場合の光源１２の点滅タイミングは、同じ検体が撮像されないように、検体の流速と光源１２の点灯時間との関係を考慮して決定する。光源１２は、例えばキセノンランプまたは白色ＬＥＤを採用することができるが、これに限らず、他の光源を採用することも可能である。

【0021】

図２は、フローセル１３Ａの概略構成を示した図である。フローセル１３Ａは、第一板１３０と第二板１３１とを接合（例えば熱圧着）することにより形成される。図２は、第一板１３０側からフローセル１３Ａを見た図である。なお、図２に示すフローセル１３Ａの幅方向を直交座標系におけるＸ軸方向、長さ方向をＹ軸方向、厚さ方向をＺ軸方向とする。撮像される検体はフローセル１３Ａ内でＹ軸方向に流れる。対物レンズ１１Ａの光軸１１Ｂは、Ｚ軸方向に配置されている。

【0022】

フローセル１３Ａの材料には、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、石英ガラスといった例えば９０％以上の可視光透過性がある材料を採用することができる。

【0023】

第一板１３０には、シース液を供給するための第一供給口１３２、検体を供給するための第二供給口１３３、シース液及び検体を排出するための排出口１３４が設けられている。第一供給口１３２、第二供給口１３３、排出口１３４は、夫々第一板１３０を貫通している。第一供給口１３２は第一板１３０の長手方向の一端側に設けられており、第二供給口１３３は第一板１３０の長手方向の他端側に設けられおり、排出口１３４は第一板１３０の長手方向の第一供給口１３２と第二供給口１３３との間に設けられている。

【0024】

第一供給口１３２、第二供給口１３３、排出口１３４は、互いに通路１３５Ａ、１３５Ｂ、１３６、１３８によって連通されている。これら通路１３５Ａ、１３５Ｂ、１３６、１３８は、第一板１３０の接合面側の表面から断面が矩形となるように凹んで形成されている。また、これら通路１３５Ａ、１３５Ｂ、１３６、１３８の断面は、深さ方向（図２のＺ軸方向）よりも幅方向（図２のＸ軸方向）のほうが大きくなるように形成されている。第一板１３０と第二板１３１とを接合すると、第二板１３１は、通路１３５Ａ、１３５Ｂ、１３６、１３８を形成する壁材となる。

【0025】

第一供給口１３２には、第一通路１３５Ａ及び第二通路１３５Ｂが接続されている。第一通路１３５Ａ及び第二通路１３５Ｂは、夫々逆回りに、第一板１３０の外縁に沿って第二供給口１３３側に向かい、合流部１３７において合流している。また、第二供給口１３３には、第三通路１３６が接続されており、第三通路１３６は、合流部１３７において、第一通路１３５Ａ及び第二通路１３５Ｂと合流している。合流部１３７は、第四通路１３８を介して排出口１３４に接続されている。第四通路１３８には、合流部１３７から排出口１３４に向かって第四通路１３８の深さ（第一板１３０の板厚方向（Ｚ軸方向）の長さ）が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されたテーパ部１３８Ａが形成されている。テーパ部１３８Ａには、例えば２°～８°の傾斜が設けられている。

【0026】

第一供給口１３２には、図１に示した第一供給管１３２Ａが接続され、第二供給口１３３には、図１に示した第二供給管１３３Ａが接続され、排出口１３４には、排出管（図示省略）が接続されている。第一供給管１３２Ａから第一供給口１３２に供給されたシース液は、シース流路としての第一通路１３５Ａ及び第二通路１３５Ｂを流通する。第二供給管１３３Ａから第二供給口１３３に供給された検体は、検体流路としての第三通路１３６を流通する。そして、シース液及び検体が合流部１３７において合流して第四通路１３８を流通し、排出口１３４から排出管に排出される。

【0027】

第二板１３１における第一板１３０との接合面とは逆側の面１３１Ａ（対物レンズ１１Ａに向けて配置される面。以下、外面１３１Ａともいう。）には、対物レンズ１１Ａに向けて隆起する球面突起１３９が設けられている。球面突起１３９は、第一板１３０及び第二板１３１からなるフローセル１３Ａの本体に接合されている。球面突起１３９には、第二板１３１と同じ材料が用いられている。ただし、第二板１３１と同じ屈折率を有する他の材料を用いることもできる。例えば直径８ｍｍの石英ボールレンズの一部を研磨して平面を形成したものを、球面突起１３９として採用することができる。石英ボールレンズに形成された平面を第二板１３１に接合（例えば熱圧着）する。なお、第一板１３０と第二板１３１とを接合した後に、第二板１３１に球面突起１３９を接合してもよく、第二板１３１に球面突起１３９を接合した後に、第一板１３０と第二板１３１とを接合してもよい。第二板１３１と球面突起１３９の間には空気などが介在せずに密着していればよく、球面突起１３９と第二板１３１とが一体的に形成されていてもよい。球面突起１３９が設けられる位置は、以下で説明する撮像位置である。フローセル１３Ａから対物レンズ１１Ａ側に向けて球面突起１３９が突出するように、フローセル１３Ａがステージに固定される。なお、ここでは光学突起として球面状の突起を例として示したが、楕円等の非球面状の突起であってもよいし、レンズ体などの凸状の光学部材であってもよい。

【0028】

図３は、合流部１３７及びテーパ部１３８Ａ付近の概略構成を示した図である。合流部１３７においては、第三通路１３６が第二板１３１側に偏って配置されており、検体は、合流部１３７において、第二板１３１に沿って流れる。

【0029】

図４は、第四通路１３８を流通するシース液と検体の分布を示した図である。図４における上側からシース液と検体とが別々に供給された後、合流部１３７で合流している。合流部１３７においてシース液と検体とが合流した直後では、シース液内の検体は、第二板１３１の壁面側の比較的狭い範囲に集中している（図４のＡ－Ａ断面参照）。その後、検体がテーパ部１３８Ａを流通すると、検体がシース液に押されて第二板１３１の壁面近くで壁面に沿って扁平状に広がる（図４のＢ－Ｂ断面参照）。さらに検体が流れると、Tubular-pinch効果により検体が第二板１３１の壁面から離れて、第四通路１３８の中央方向
へ持ち上げられる（図４のＣ－Ｃ断面参照）。

【0030】

有形成分の分布は、シース液中での検体流体の分布の影響を受ける。より多くの有形成分を撮像可能な位置において撮像を行うことにより、有形成分の分析精度を高めることが
できる。フローセル１３Ａ中では、図４の断面図に示されるように、Ｙ軸方向の位置によって検体の流れが変化する。図４のＣ－Ｃ断面の位置では、Ｂ－Ｂ断面の位置よりも、Ｚ軸方向における検体の幅が大きくなる。図４のＣ－Ｃ断面の位置では、検体中の有形成分がＺ軸方向に広がって分布するため、有形成分の撮像には不向きである。

【0031】

一方、図４のＢ－Ｂ断面の位置では、上方からシース液が検体を第二板１３１に押しつけるように流れ、検体がシース液で押しつぶされて薄く広がる。そのため、図４のＢ－Ｂ断面の位置では、検体中の有形成分がＺ軸方向に広がらずに存在しており、焦点が合いやすい。なお、シース流体、検体流体とも層流を形成しており、ほとんど混ざり合うことはない。このようなＢ-Ｂ断面の位置は、有形成分を撮像するのに適したＹ軸方向の位置で
あるため、このＹ軸方向の位置で検体を撮像する。この位置を以下では撮像位置という。この撮像位置に対物レンズ１１Ａの光軸１１Ｂを合わせている。撮像位置は、テーパ部１３８Ａよりも下流に位置する。

【0032】

球面突起１３９は、撮像位置において検体を拡大するように、第二板１３１の外面１３１Ａに形成されている。

【0033】

図５は、球面突起１３９の断面図である。なお、図５では各構成の大きさの比率が実際の比率とは異なっている。第二板１３１の厚さは例えば１ｍｍである。対物レンズ１１Ａとフローセル１３Ａの間には空気が存在している。空気の屈折率は例えば１．０であり、球面突起１３９を含むフローセル１３Ａの屈折率は例えば１．４６であり、検体及びシース液の屈折率は例えば１．３３である。対物レンズの開口数ＮＡは、例えば０．４である。

【0034】

球面突起１３９は、対物レンズ１１Ａからの光を第四通路１３８内で収束させている。なお、説明の便宜のためにカメラ１１側から対物レンズ１１Ａへは平行光が入射すると仮定する。対物レンズ１１Ａからの光が収束する点は、対物レンズ１１Ａの光軸１１Ｂ上にある点であり、検体が撮像される点である。球面突起１３９は、対物レンズ１１Ａからの光が球面突起１３９の外面（球面）を通過する際に、球面の法線方向を通過するため、球面突起１３９を通過した光は、光軸１１Ｂ上の１点に集光される。このように球面突起１３９は、検体を撮像する際の光軸１１Ｂ上で対物レンズ１１Ａ側に突出して形成されており、光を集める機能を果たす。仮に球面突起１３９を設けない場合には、光軸１１Ｂ上の１点から出た光線が、第二板１３１から出射される際に光が屈折するため、その後結像した画像は球面収差の影響を受け画像がぼやける。しかし、フローセル１３Ａの撮像位置に球面突起１３９を設けることにより、光の屈折による感度低下を抑制し、且つ、球面収差の影響も低減することができるため、検体を鮮明に撮像することが可能となる。また、球面突起１３９を設けることにより、検体の捕捉角度が大きくなる。

【0035】

球面突起１３９は、例えば、石英ボールレンズを研磨して製造するときに製造可能な大きさで、且つ、対物レンズ１１Ａと接触しないような大きさとなるように形成すればよい。球面突起１３９の曲率半径Ｒ及び厚さｄＲは、例えば以下の条件が成立する範囲で設定してもよい。

【0036】

一般的に、対物レンズ１１Ａの入射瞳径Ｄｉｎは、以下の式１で表すことができる。
Ｄｉｎ＝２×（（ＷＤ－０．１７）×ｔａｎΘｏｂ＋０．１７×ｔａｎΘｆ）・・・式１
ただし、ＷＤは、対物レンズ１１Ａから被写体までの距離（working distance、若しくは作動距離）、Θｏｂは、球面突起１３９から対物レンズ１１Ａまでの間の光軸１１Ｂに対する光線の最大角度、Θｆは、球面突起１３９を含むフローセル１３Ａ内における光軸１１Ｂに対する光線の最大角度を示している。

【0037】

そして、入射瞳径Ｄｉｎとの関係から、球面突起１３９の曲率半径の最大値Ｒｍａｘは以下の式２で表すことができる。
Ｒｍａｘ＝Ｄｉｎ×ｓｉｎΘｏｂ・・・式２
また、球面突起１３９の曲率半径の最小値Ｒｍｉｎは以下の式３で表すことができる。
Ｒｍｉｎ＝ｄｃｅｌｌ＋ｏｆｆｓｅｔ・・・式３
ｄｃｅｌｌは、フローセル１３Ａと検体とに屈折率の差がないと仮定した場合のフローセル１３Ａ内における光軸１１Ｂに対する最大角度Θfの光線が光軸１１Ｂと交差する点
（球面突起１３９の曲率の中心点）から、球面突起１３９の接合面までの距離である。球面突起１３９の曲率半径ＲはＲｍｉｎ＜Ｒ＜Ｒｍａｘの範囲内で製造しやすい任意の値に設定することができる。

【0038】

球面突起１３９の厚さｄＲは、製造可能な厚さの最小値よりも大きくする。一方、球面突起１３９の厚さｄＲの上限は、球面突起１３９が対物レンズ１１Ａに接触しないように設定される。すなわち、球面突起１３９の厚さｄＲは以下の範囲で設定することができる。
ｏｆｆｓｅｔ＜ｄＲ＜ＷＤ－ｄｃｅｌｌ

【0039】

図６は、仮に球面突起１３９を設けていないフローセルにおける光路を示した図である。球面突起１３９が設けられていないこと以外の条件は図５と同じである。図７は、球面突起１３９を有する場合（球面突起有）と有さない場合（球面突起無）とで捕捉角度ΘＳｈを比較した図である。

【0040】

捕捉角度ΘＳｈは、シース液及び検体内での光軸１１Ｂに対する光線の最大角度を示している。球面突起無の場合には、捕捉角度ΘＳｈが例えば１７．５°になる。一方、球面突起有の場合の捕捉角度ΘＳｈは例えば２６．１°である。このように、球面突起１３９を設けることにより捕捉角度ΘＳｈが大きくなり、より多くの光学情報を得ることが可能となる。対物レンズ１１Ａの開口数ＮＡが０．４であるため、球面突起無の場合の開口数ＮＡｓｈは０．４になるが、球面突起１３９を設けることにより、開口数ＮＡｓｈが０．６になる。

【0041】

このように開口数ＮＡｓｈが上がることにより、分解能δも上がる。分解能δは、以下の式４に示すアッベの式により求まる。
δ＝０．６１×λ／ＮＡｓｈ・・・式４
但し、λは光の波長であり０．２２μｍとする。

【0042】

そうすると、球面突起無の場合（開口数ＮＡｓｈが０．４の場合）の分解能δは０．８４μｍとなり、球面突起有の場合（開口数ＮＡｓｈが０．６の場合）の分解能δは０．５６μｍとなるため、球面突起１３９を設けることで分解能が高くなり、より鮮明な画像を得られることができる。したがって、例えば有形成分の形状等から分析を行う尿沈渣検査における検査精度を高めることができる。

【0043】

図８は、仮に球面突起１３９を設けていないフローセルにおける球面収差を説明するための図である。フローセルを流通する検体の撮像に、従来のプレパラートのカバーグラスの厚さに合わせて製作された対物レンズを用いると、フローセルの壁の厚みにて球面収差が生じる。この結果、得られる画像が不鮮明となってしまうため、有形成分の分析精度が低下し得る。一方、図５に示したように、球面突起１３９を設けることにより、球面収差が生じることを抑制できるので、より鮮明な画像を得ることができる。

【0044】

以上説明したようにフローセル１３Ａに球面突起１３９を設けることで、フローセル１
３Ａの球面収差の影響を低減することができる。さらに、対物レンズ１１Ａを単体で用いるときよりも開口数を大きくすることができるため、検体中の有形成分のより鮮明な画像を得ることができる。これらにより、有形成分の分析精度を高めることができる。

【0045】

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る分析装置２００の概略構成を示した図である。主に第１の実施形態と異なる点について説明する。分析装置２００には撮像装置１００が備わり、撮像装置１００は、対物レンズ１０１、分岐部１０２、第一レンズ群１０３Ａ、第二レンズ群１０３Ｂ、マスク１０４、第一カメラ１０５Ａ、第二カメラ１０５Ｂを備えている。また、撮像装置１００は、第１の実施形態で説明した撮像用の光源１２及びフローセルユニット１３を備えている。

【0046】

以下では、対物レンズ１０１、分岐部１０２、第一レンズ群１０３Ａ、マスク１０４、第一カメラ１０５Ａを合わせて第一撮像部１００Ａといい、対物レンズ１０１、分岐部１０２、第二レンズ群１０３Ｂ、第二カメラ１０５Ｂを合わせて第二撮像部１００Ｂという。第一レンズ群１０３Ａ及び第二レンズ群１０３Ｂは、夫々接眼レンズを含み、さらに結像レンズを有する場合もある。第一撮像部１００Ａ及び第二撮像部１００Ｂは、インターフェイス回路１４Ｅに接続されており、コントローラ１４によって制御される。

【0047】

分岐部１０２は、例えばハーフミラーなどのスプリッタであり、対物レンズ１０１を通過した光の一部を透過させ、残りを反射することにより、光を２方向に分岐している。そして、分岐された光のうち、分岐部１０２を透過する光が第一レンズ群１０３Ａに入射され、第一撮像部１００Ａにおいて撮像に供される。一方、分岐部１０２で反射する光が第二レンズ群１０３Ｂに入射され、第二撮像部１００Ｂにおいて撮像に供される。分岐部１０２を透過する光の光路を第一光路といい、分岐部１０２を透過する光の光路を第二光路という。また、分岐部１０２よりも光源１２側の光軸を１１Ｂで示し、第一光路の光軸を１１１Ａで示し、第二光路の光軸を１１１Ｂで示している。

【0048】

マスク１０４は、分岐部１０２と第一レンズ群１０３Ａとの間に配置される。マスク１０４は、第一レンズ群１０３Ａの光軸１１１Ａと直交する板に円形の穴を開けて形成しており、第一レンズ群１０３Ａの光軸１１１Ａがマスク１０４の穴の中心軸を通るようにマスク１０４が配置されている。マスク１０４は、第一光路において光の一部を遮ることにより、開口絞りとして機能する。

【0049】

第一撮像部１００Ａでは、対物レンズ１０１よりも後にマスク１０４が存在することにより光量が絞られるため、以下のように、第一撮像部１００Ａで撮像される画像の被写界深度が、第二撮像部１００Ｂで撮像される画像の被写界深度よりも深くなるが、第二撮像部１００Ｂの分解能は、第一撮像部１００Ａの分解能よりも高くなる。マスク１０４に形成する穴の直径は、第一撮像部１００Ａにおいて所望の開口数になるように設定する。所望の開口数は、要求される分解能または被写界深度に応じて設定することができる。

【0050】

また、第二撮像部１００Ｂで撮像される画像の被写界深度が、第一撮像部１００Ａで撮像される画像の被写界深度に含まれるように、両画像の被写界深度を設定する。さらに、両画像の被写界深度内に検体が存在するように、両画像の被写界深度を設定する。以下では、第一撮像部１００Ａの開口数を０．４に設定し、第二撮像部１００Ｂの開口数を０．６に設定する場合について説明する。

【0051】

図１０は、開口径と瞳径との関係を示した図である。
第二撮像部１００Ｂにおける出射瞳径である最大出射瞳径Ｄｍａｘは、以下の式５により算出される。
Ｄｍａｘ＝２×ｆ×ＮＡ・・・式５
但し、ｆは対物レンズ１０１の焦点距離、ＮＡは対物レンズ１０１の開口数である。焦点距離ｆが１０、対物レンズ１０１の開口数ＮＡが０．４とすると、最大出射瞳径Ｄｍａｘは８．０ｍｍになる。この場合、球面突起１３９が存在することによって開口数（最大出射瞳径に対応する開口数ＮＡｍａｘ）は０．６になる。

【0052】

マスク１０４が存在する場合の第一撮像部１００Ａにおける出射瞳径Ｄ０は、以下の式６により算出される。
Ｄ０＝Ｄｍａｘ×（ＮＡ０／ＮＡｍａｘ）・・・式６
但し、Ｄｍａｘは最大出射瞳径、ＮＡ０は求めたい出射瞳径に対応する開口数、ＮＡｍａｘは最大出射瞳径に対応する開口数である。Ｄｍａｘが８．０ｍｍであり、ＮＡ０が０．４、ＮＡｍａｘが０．６とすると、マスク１０４が存在する場合の出射瞳径Ｄ０は５．３ｍｍとなる。すなわち、マスク１０４に形成する穴の直径を５．３ｍｍに設定することにより、第一撮像部１００Ａにおける開口数を０．４に設定することができる。

【0053】

被写界深度ｄは例えば以下の式７に基づいて算出することができる。
ｄ＝ＲＣ×２／（ＮＡ×β）＋λ／（２×ＮＡ^２）・・・式７
但し、βは倍率、λは光の波長、ＮＡは開口数、ＲＣはＣＭＯＳカメラの素子サイズである。

【0054】

式７により開口数ＮＡ＝０．４の場合には被写界深度が例えば３．５μｍになり、開口数ＮＡ＝０．６の場合には被写界深度が例えば２．０μｍになる。図１１は、開口数ＮＡ＝０．４の場合の被写界深度（例えば３．５μｍ）と、開口数ＮＡ＝０．６の場合の被写界深度（例えば２．０μｍ）との関係を示した図である。このように、開口数ＮＡ＝０．４の場合の画像の被写界深度に、開口数ＮＡ＝０．６の場合の画像の被写界深度が含まれるように、両被写界深度が設定される。

【0055】

したがって、光路を分岐部１０２で第一光路と第二光路とに分岐させ、第一光路にマスク１０４を設けることにより、第一撮像部１００Ａと第二撮像部１００Ｂとで、視野角が同じで分解能及び被写界深度が異なる２つの画像を同時に取得することができる。被写界深度がより深い第一撮像部１００Ａで撮像した画像は、撮影領域が広いため、有形成分の種類や数を求めるのに適している。一方、分解能がより高い第二撮像部１００Ｂで撮像した画像は、細胞核等の形態観察に適している。したがって、第一撮像部１００Ａにより撮像された画像に基づいて、有形成分が存在する位置や種類、数を把握し、第二撮像部１００Ｂにより撮像された画像に基づいて、有形成分の細かな形態観察を実施することで、有形成分の分析精度を高めることができる。フローセル１３Ａに球面突起１３９を設けることにより、開口数を高めたことにより、撮像の制約が少なくなり、観察目的に適合する撮像をすることが可能となる。

【0056】

ＣＰＵ１４Ａは、第一撮像部１００Ａ及び第二撮像部１００Ｂによって同時に同じ範囲に存在する有形成分の撮像を行い、第一撮像部１００Ａにより撮像された画像から、有形成分の位置、種類、大きさ、数を把握し、把握された有形成分の大きさから画像の切り出しサイズを決定し、切り出し画像を生成する。切り出し画像は、撮像した画像に含まれる有形成分の１つを四角で囲ってその内部を切り出した画像に相当する。切り出し画像は、有形成分の種類、切り出し位置、切り出しサイズと共にＲＡＭ１４Ｃに記憶される。

【0057】

ＣＰＵ１４Ａは、第一撮像部１００Ａにより撮像された画像から生成された切り出し画像（以下、第一切り出し画像という）と同じ切り出し位置及び同じ切り出しサイズの画像を、第二撮像部１００Ｂにより撮像された画像から切り出して切り出し画像（以下、第二切り出し画像という）を生成する。そして、第一切り出し画像と第二切り出し画像とを関
連付けてＲＡＭ１４Ｃに記憶させる。第二切り出し画像は、ＣＰＵ１４Ａにより各種分析に供される。

【0058】

図１２は、切り出し画像を生成、記憶するフローを示したフローチャートである。本フローチャートは、ＣＰＵ１４Ａによって実行される。

【0059】

ステップＳ１０１では、ＣＰＵ１４Ａは、第一撮像部１００Ａ及び第二撮像部１００Ｂによって撮像される画像を取得する。以下では、第一撮像部１００Ａによって撮像された画像を第一画像といい、第二撮像部１００Ｂによって撮像された画像を第二画像という。

【0060】

ステップＳ１０１の処理が完了するとステップＳ１０２へ進み、ＣＰＵ１４Ａは、第一画像から有形成分を切り出して第一切り出し画像を生成し、夫々の第一切り出し画像を、位置情報（切り出し位置、切り出しサイズなど）及び種別情報と共にＲＡＭ１４Ｃに記憶させる。種別情報は、例えば色、形状、大きさに基づいて有形成分を分類した情報であり、この分類には予めＲＯＭ１４Ｂに記憶されたプログラムが用いられる。なお、切り出した画像から焦点が合っているものだけを選択して第一切り出し画像として取得してもよい。

【0061】

ステップＳ１０２の処理が完了するとステップＳ１０３へ進み、ＣＰＵ１４Ａは、第二画像から有形成分を切り出して第二切り出し画像を生成する。第二切り出し画像は、複数の第一切り出し画像の夫々の位置情報に基づいて、第一切り出し画像と同じ位置及びサイズで第二画像から画像を切り出すことにより生成される。第二切り出し画像は、第一切り出し画像と関連付けてＲＡＭ１４Ｃに記憶される。

【0062】

その後、ＣＰＵ１４Ａはフローチャートを終了させる。そして、ＣＰＵ１４Ａは、記憶された第二切り出し画像を解析することにより有形成分を分析する。

【0063】

このように第一切り出し画像に基づいて、有形成分の種類や数を特定することができ、第二切り出し画像に基づいて、有形成分の詳細な分析を行うことにより、有形成分の分析精度を高めることができる。また、マスク１０４の穴のサイズを調整することにより、任意の開口数で画像を取得することにより、被写界深度を調整することが可能である。

【0064】

なお、上記実施形態では、フローセル１３Ａのテーパ部１３８Ａ通過後の検体は、フローセル１３Ａの壁面に接触している態様を一例として説明したが、フローセルの構造及び検体の流れについてはこの態様だけに限定されない。例えば、フローセル１３Ａのテーパ部１３８Ａ通過後に、検体の周りをシース液が取り囲み、シース液の中心部で検体が薄く引き伸ばされる構造のフローセルを用いてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 撮像装置
１０ 撮像部
１１ カメラ
１１Ａ 対物レンズ
１１Ｂ 光軸
１２ 光源
１３Ａ フローセル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】