JP7774966B2 - Analysis method and analysis device - Google Patents
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Description
本発明は、検体中の細胞を分析する分析方法および分析装置に関する。 The present invention relates to an analytical method and apparatus for analyzing cells in a specimen.
特許文献1には、血球細胞をフローセルに流すことによって得られる蛍光や光散乱のパラメータを用いて白血球を亜集団に分類する方法が記載されている。この方法では、フローセルを流れる血球細胞に光を照射することにより生じる軸方向光損失(ALL)、中間角度前方散乱(IAS)、蛍光(FL1)、偏光側方散乱(PSS)を含む複数のパラメータに基づいて白血球亜集団を分類する。分類された白血球亜集団は散布図に表示される。 Patent Document 1 describes a method for classifying white blood cells into subpopulations using fluorescence and light scattering parameters obtained by flowing blood cells through a flow cell. This method classifies white blood cell subpopulations based on multiple parameters, including axial light loss (ALL), intermediate angle forward scatter (IAS), fluorescence (FL1), and polarized side scatter (PSS), which are generated by irradiating light onto blood cells flowing through a flow cell. The classified white blood cell subpopulations are displayed on a scatter plot.
特許文献1に開示されるような従来の細胞分類方法は、一つの細胞を一つの分類に画一的に分類する。しかしながら、例えば、同じ好中球であっても成熟度の違いによって異なる形態学的特徴を持つ場合があり、好中球の中には幼若顆粒球に似た形態学的特徴を持つものも含まれうる。従来の細胞分類方法では、好中球のような正常細胞の特徴と幼若顆粒球のような異常細胞の特徴を持つ細胞が含まれていても、そのような細胞は一つの種類に画一的に分類され、より詳細な分析につながらない場合があった。 Conventional cell classification methods, such as that disclosed in Patent Document 1, uniformly classify each cell into one category. However, even the same neutrophils can have different morphological characteristics depending on their level of maturity, and some neutrophils may have morphological characteristics similar to immature granulocytes. With conventional cell classification methods, even if cells with characteristics of normal cells such as neutrophils and abnormal cells such as immature granulocytes are included, such cells are uniformly classified into one type, which may not lead to more detailed analysis.
本発明は、複数の細胞種の特徴を有する細胞について、より詳細な分析を可能とする新たな分析方法および分析装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a new analytical method and analytical device that enables more detailed analysis of cells that have the characteristics of multiple cell types.
本発明の分析方法は、細胞を含む検体を分析する分析方法であって、前記検体から調製された測定試料に光を照射して細胞から生じる光を検出し、検出された光に基づき、前記検体に含まれる複数の細胞の各々について、前記細胞の特徴データを取得し、深層学習アルゴリズムを用いて前記特徴データを解析することで、各々の前記細胞について、各々の前記細胞が複数の細胞種のそれぞれに該当する確率と、前記確率に基づいて第1細胞種と第2細胞種とを決定し、前記検体に含まれる複数の細胞を計数および/または分類した第1分析結果を、前記第1細胞種に基づいて生成し、前記第2細胞種に基づいて第2分析結果を生成することを特徴とする。 The analytical method of the present invention is an analytical method for analyzing a specimen containing cells, which comprises irradiating a measurement sample prepared from the specimen with light to detect light generated from the cells, obtaining characteristic data of each of a plurality of cells contained in the specimen based on the detected light, analyzing the characteristic data using a deep learning algorithm to determine, for each of the cells, the probability that each of the cells corresponds to one of a plurality of cell types and determining a first cell type and a second cell type based on the probability, and generating a first analytical result based on the first cell type by counting and/or classifying the plurality of cells contained in the specimen, and generating a second analytical result based on the second cell type .
本発明の分析装置は、細胞を含む検体を分析する分析装置であって、前記検体から測定試料を調製する試料調製部と、前記試料調製部によって調製された前記測定試料に光を照射して細胞から生じる光を検出する検出部と、検出された光に基づき、前記検体に含まれる複数の細胞の各々について、前記細胞の特徴データを取得する信号処理部と、表示部と、少なくとも一つのプロセッサを備える情報処理部と、を備える。前記プロセッサは、深層学習アルゴリズムを用いて前記特徴データを解析することで、各々の前記細胞について、各々の前記細胞が複数の細胞種のそれぞれに該当する確率と、前記確率に基づいて第1細胞種と第2細胞種とを決定し、前記検体に含まれる複数の細胞を計数および/または分類した第1分析結果を、前記第1細胞種に基づいて生成し、前記第2細胞種に基づいて第2分析結果を生成する。 The analytical device of the present invention is an analytical device for analyzing a specimen containing cells, and includes a specimen preparation unit that prepares a measurement specimen from the specimen, a detection unit that irradiates the measurement specimen prepared by the specimen preparation unit with light and detects light emitted from the cells, a signal processing unit that acquires cell feature data for each of a plurality of cells contained in the specimen based on the detected light, a display unit , and an information processing unit having at least one processor . The processor analyzes the feature data using a deep learning algorithm to determine, for each of the cells, a probability that the cell corresponds to one of a plurality of cell types and a first cell type and a second cell type based on the probability, and generates a first analysis result based on the first cell type and a second analysis result based on the second cell type by counting and/or classifying the plurality of cells contained in the specimen.
本発明によれば、複数の細胞種の特徴を有する細胞について、より詳細な分析が可能となる。 The present invention enables more detailed analysis of cells that have characteristics of multiple cell types.
以下、本発明の概要及び実施の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明及び図面において、同じ符号は同じ又は類似の構成要素を示すこととし、同じ又は類似の構成要素に関する説明を省略する。 The following provides a detailed description of the present invention and its embodiments, with reference to the accompanying drawings. Note that in the following description and drawings, the same reference numerals will denote the same or similar components, and descriptions of the same or similar components will be omitted.
以下に説明する分析方法は、細胞を含む検体から調製された測定試料に光を照射して細胞から生じる光を検出し、検出された光に基づき、検体に含まれる複数の細胞の各々について、細胞の特徴データを取得し、人工知能アルゴリズムを用いて特徴データを解析することで、各々の細胞を複数の細胞種に分類する方法である。 The analytical method described below involves irradiating a measurement sample prepared from a specimen containing cells with light, detecting the light emitted from the cells, obtaining characteristic data for each of the multiple cells contained in the specimen based on the detected light, and analyzing the characteristic data using an artificial intelligence algorithm to classify each cell into multiple cell types.
検体は、被検者から採取された生体試料であってもよい。例えば、生体試料は、静脈血、動脈血等の末梢血、尿、血液及び尿以外の体液を含み得る。血液及び尿以外の体液として、骨髄液、腹水、胸水、脳脊髄液等を含みうる。以下、血液及び尿以外の体液を単に「体液」という場合がある。血液試料は、細胞数の計数及び細胞種別の判定ができるもの、つまり細胞を含む状態のものであり、好ましくは全血である。血液は、好ましくは末梢血である。例えば、血液は、エチレンジアミン四酢酸塩ナトリウム塩又はカリウム塩)、ヘパリンナトリウム等の抗凝固剤を使用して採血された末梢血を挙げることができる。末梢血は、動脈から採取されても静脈から採取されてもよい。 The specimen may be a biological sample collected from a subject. For example, the biological sample may include peripheral blood such as venous blood and arterial blood, urine, and body fluids other than blood and urine. Body fluids other than blood and urine may include bone marrow fluid, ascites, pleural effusion, cerebrospinal fluid, etc. Hereinafter, body fluids other than blood and urine may be simply referred to as "body fluids." A blood sample is one that allows cell counting and cell type determination, i.e., one that contains cells, and is preferably whole blood. The blood is preferably peripheral blood. For example, the blood may be peripheral blood collected using an anticoagulant such as ethylenediaminetetraacetic acid (sodium salt or potassium salt) or heparin sodium. Peripheral blood may be collected from an artery or a vein.
この分析方法によって分類される細胞種は、形態学的な分類に基づく細胞種別を基準とするものであり、生体試料の種類に応じて異なる。生体試料が血液である場合であって、血液が健常者から採血されたものである場合、本実施形態において判定しようとする細胞種には、例えば、赤血球、白血球等の有核細胞、血小板等が含まれる。有核細胞には、例えば、好中球、リンパ球、単球、好酸球、好塩基球が含まれる。好中球には、例えば、分葉核好中球及び桿状核好中球が含まれる。血液が非健常者から採血されたものである場合、有核細胞には、異常細胞が含まれる。 The cell types classified by this analysis method are based on cell types morphologically classified and vary depending on the type of biological sample. When the biological sample is blood and the blood is collected from a healthy individual, the cell types to be determined in this embodiment include, for example, nucleated cells such as red blood cells and white blood cells, and platelets. Nucleated cells include, for example, neutrophils, lymphocytes, monocytes, eosinophils, and basophils. Neutrophils include, for example, segmented neutrophils and band-shaped neutrophils. When the blood is collected from an unhealthy individual, the nucleated cells include abnormal cells.
異常細胞とは、健常人の末梢血では通常認められない細胞をいう。異常細胞は、リンパ球系異常細胞を含んでもよい。リンパ球系異常細胞は、例えば、異型リンパ球(反応性リンパ球)、成熟リンパ腫を含む異常リンパ球、形質細胞を含む。異常細胞は、芽球を含でもよい。芽球は、骨髄芽球、リンパ芽球、前赤芽球、好塩基性赤芽球、多染性赤芽球、正染性赤芽球、前巨赤芽球、好塩基性巨赤芽球、多染性巨赤芽球、及び正染性巨赤芽球等を含む。異常細胞は、巨核球を含んでもよい。異常細胞は、幼若顆粒球を含んでもよい。幼若顆粒球は、例えば、前骨髄球、骨髄球、後骨髄球等を含む。 Abnormal cells refer to cells that are not normally found in the peripheral blood of healthy individuals. Abnormal cells may include abnormal lymphoid cells. Abnormal lymphoid cells include, for example, atypical lymphocytes (reactive lymphocytes), abnormal lymphocytes including mature lymphomas, and plasma cells. Abnormal cells may include blasts. Blasts include myeloblasts, lymphoblasts, proerythroblasts, basophilic erythroblasts, polychromatic erythroblasts, normochromatic erythroblasts, promegaloblasts, basophilic megaloblasts, polychromatic megaloblasts, and normochromatic megaloblasts. Abnormal cells may include megakaryocytes. Abnormal cells may include immature granulocytes. Immature granulocytes include, for example, promyelocytes, myelocytes, and metamyelocytes.
異常細胞は、健常人の末梢血には含まれない他の異常細胞を含んでもよい。異常細胞の例は、疾患に罹患した際に出現する細胞であり、例えば腫瘍細胞である。造血系の場合、疾患は、例えば、骨髄異型性症候群、急性骨髄芽球性白血病、急性骨髄芽球性白血病、急性前骨髄球性白血病、急性骨髄単球性白血病、急性単球性白血病、赤白血病、急性巨核芽球性白血病、急性骨髄性白血病、急性リンパ球性白血病、リンパ芽球性白血病、慢性骨髄性白血病、又は慢性リンパ球性白血病等の白血病、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫等の悪性リンパ腫、又は多発性骨髄腫である。 Abnormal cells may include other abnormal cells not found in the peripheral blood of healthy individuals. Examples of abnormal cells are cells that appear when a patient is afflicted with a disease, such as tumor cells. In the case of the hematopoietic system, examples of diseases include leukemias such as myelodysplastic syndrome, acute myeloblastic leukemia, acute myeloblastic leukemia, acute promyelocytic leukemia, acute myelomonocytic leukemia, acute monocytic leukemia, erythroleukemia, acute megakaryoblastic leukemia, acute myeloid leukemia, acute lymphocytic leukemia, lymphoblastic leukemia, chronic myelogenous leukemia, and chronic lymphocytic leukemia; malignant lymphomas such as Hodgkin's lymphoma and non-Hodgkin's lymphoma; and multiple myeloma.
生体試料が尿である場合、細胞種には、例えば、赤血球、白血球、移行上皮、扁平上皮等の上皮細胞等が含まれ得る。異常細胞としては、例えば、細菌、糸状菌、酵母等の真菌、腫瘍細胞等が含まれ得る。 When the biological sample is urine, cell types may include, for example, red blood cells, white blood cells, epithelial cells such as transitional epithelium and squamous epithelium, etc. Abnormal cells may include, for example, bacteria, fungi such as filamentous fungi and yeast, tumor cells, etc.
生体試料が腹水、胸水、髄液等の通常血液成分を含まない体液である場合、細胞種には、例えば、赤血球、白血球、大型細胞を含みうる。ここでいう「大型細胞」とは、体腔内膜又は内臓の腹膜から剥がれた細胞で白血球より大きいものを指し、例えば、中皮細胞、組織球、腫瘍細胞等が該当する。 When the biological sample is a body fluid that does not normally contain blood components, such as ascites, pleural effusion, or cerebrospinal fluid, the cell types may include, for example, red blood cells, white blood cells, and large cells. "Large cells" here refer to cells that are larger than white blood cells and that have detached from the lining of a body cavity or the peritoneum of an internal organ, such as mesothelial cells, histiocytes, and tumor cells.
生体試料が骨髄液である場合、細胞種は、正常な細胞として、成熟した血球細胞と幼若な血球系細胞を含みうる。成熟した血球細胞には、例えば、赤血球、白血球等の有核細胞、血小板等が含まれる。白血球等の有核細胞には、例えば、好中球、リンパ球、形質細胞、単球、好酸球、好塩基球が含まれる。好中球には、例えば、分葉核好中球及び桿状核好中球が含まれる。幼若な血球系細胞には、例えば、造血系幹細胞、幼若顆粒球系細胞、幼若リンパ球系細胞、幼若単球系細胞、幼若赤血球系細胞、巨核球系細胞、間葉系細胞等が含まれる。幼若顆粒球には、例えば、後骨髄球、骨髄球、前骨髄球、骨髄芽球等の細胞が含まれ得る。幼若リンパ球系細胞には、例えば、リンパ芽球等が含まれる。幼若単球系細胞には、単芽球等が含まれる。幼若赤血球系細胞には、例えば、前赤芽球、好塩基性赤芽球、多染性赤芽球、正染性赤芽球、前巨赤芽球、好塩基性巨赤芽球、多染性巨赤芽球、及び正染性巨赤芽球等の有核赤血球が含まれる。巨核球系細胞には、例えば、巨核芽球等が含まれる。 When the biological sample is bone marrow fluid, the cell types may include, as normal cells, mature blood cells and immature blood cells. Mature blood cells include, for example, nucleated cells such as red blood cells and white blood cells, and platelets. Nucleated cells such as white blood cells include, for example, neutrophils, lymphocytes, plasma cells, monocytes, eosinophils, and basophils. Neutrophils include, for example, segmented neutrophils and band-shaped neutrophils. Immature blood cells include, for example, hematopoietic stem cells, immature granulocytic cells, immature lymphocytic cells, immature monocytic cells, immature erythroid cells, megakaryocytic cells, and mesenchymal cells. Immature granulocytes may include, for example, metamyelocytes, myelocytes, promyelocytes, and myeloblasts. Immature lymphocytic cells include, for example, lymphoblasts. Immature monocytic cells include, for example, monoblasts. Immature erythroid cells include nucleated red blood cells such as proerythroblasts, basophilic erythroblasts, polychromatic erythroblasts, normochromatic erythroblasts, promegaloblasts, basophilic megaloblasts, polychromatic megaloblasts, and normochromatic megaloblasts. Megakaryocytic cells include, for example, megakaryoblasts.
骨髄に含まれ得る異常細胞としては、例えば、上述した骨髄異型性症候群、急性骨髄芽球性白血病、急性骨髄芽球性白血病、急性前骨髄球性白血病、急性骨髄単球性白血病、急性単球性白血病、赤白血病、急性巨核芽球性白血病、急性骨髄性白血病、急性リンパ球性白血病、リンパ芽球性白血病、慢性骨髄性白血病、又は慢性リンパ球性白血病等の白血病、ホジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫等の悪性リンパ腫、又は多発性骨髄腫の造血系腫瘍細胞、骨髄以外の器官に発生した悪性腫瘍の転移腫瘍細胞を挙げることができる。 Abnormal cells that may be contained in bone marrow include, for example, leukemias such as the aforementioned myelodysplastic syndrome, acute myeloblastic leukemia, acute myeloblastic leukemia, acute promyelocytic leukemia, acute myelomonocytic leukemia, acute monocytic leukemia, erythroleukemia, acute megakaryoblastic leukemia, acute myeloid leukemia, acute lymphocytic leukemia, lymphoblastic leukemia, chronic myeloid leukemia, and chronic lymphocytic leukemia; hematopoietic tumor cells of malignant lymphomas such as Hodgkin's lymphoma and non-Hodgkin's lymphoma; and metastatic tumor cells of malignant tumors that have developed in organs other than the bone marrow.
この分析方法は、細胞を含む検体を分析する細胞分析装置を用いて好適に実施される。細胞分析装置は、検体から測定試料を調製する試料調製部と、試料調製部によって調製された測定試料に光を照射して細胞から生じる光を検出する検出部と、検出された光に基づき、検体に含まれる複数の細胞の各々について、細胞の特徴データを取得する信号処理部と、人工知能アルゴリズムを用いて特徴データを解析することで、各々の細胞を複数の細胞種に分類する制御部と、を備えてもよい。このような細胞分析装置の一例について以下説明する。 This analysis method is preferably carried out using a cell analyzer that analyzes a specimen containing cells. The cell analyzer may include a sample preparation unit that prepares a measurement specimen from the specimen; a detection unit that irradiates the measurement specimen prepared by the sample preparation unit with light and detects light emitted from the cells; a signal processing unit that acquires cell characteristic data for each of a plurality of cells contained in the specimen based on the detected light; and a control unit that analyzes the characteristic data using an artificial intelligence algorithm to classify each cell into a plurality of cell types. An example of such a cell analyzer is described below.
[1.基本構成]
図1を参照して、細胞分析装置の基本構成について説明する。図1は、細胞分析装置100の外観を示す模式図である。細胞分析装置100は、ホストコンピュータ500から送信された検査オーダに応じて生体由来の検体を分析する装置である。細胞分析装置100は、測定ユニット400と処理ユニット300と、を備える。ホストコンピュータ500と細胞分析装置100をまとめて検査システム1000と呼称する。
[1. Basic configuration]
The basic configuration of a cell analyzer will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a schematic diagram showing the exterior of a cell analyzer 100. The cell analyzer 100 is an apparatus that analyzes biological samples in accordance with a test order transmitted from a host computer 500. The cell analyzer 100 includes a measurement unit 400 and a processing unit 300. The host computer 500 and the cell analyzer 100 are collectively referred to as a test system 1000.
[2.測定ユニットの構成]
図2を参照し、測定ユニット400の構成を説明する。図2は、測定ユニット400のブロック図の例を示す。図2に示されるように、測定ユニット400は、検体を吸引する検体吸引部450、吸引した検体から測定試料を調製する試料調製部440、測定試料中の血球を検出するFCM検出部410、FCM検出部410から出力されるアナログ信号を処理するアナログ処理部420、アナログ処理部420によって処理された信号をデジタル信号に変換して解析する測定ユニット制御部480、及び装置機構部430を備えている。
[2. Configuration of the measurement unit]
The configuration of the measurement unit 400 will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 shows an example of a block diagram of the measurement unit 400. As shown in Fig. 2, the measurement unit 400 includes a specimen aspirating section 450 that aspirates a specimen, a specimen preparing section 440 that prepares a measurement specimen from the aspirated specimen, an FCM detecting section 410 that detects blood cells in the measurement specimen, an analog processing section 420 that processes analog signals output from the FCM detecting section 410, a measurement unit control section 480 that converts signals processed by the analog processing section 420 into digital signals for analysis, and an apparatus mechanism section 430.
図3は、検体吸引部450と試料調製部440を説明するための模式図である。検体吸引部450は、採血管Tから血液検体を吸引するためのノズル451と、ノズル451に陰圧/陽圧を付与するためのポンプ452を備える。ノズル451は、装置機構部430によって上下移動されることで採血管Tに挿入される。ノズル451が採血管Tに挿入された状態でポンプ452が陰圧を付与すると、ノズル451を介して血液検体が吸引される。 Figure 3 is a schematic diagram illustrating the specimen aspirating unit 450 and the sample preparing unit 440. The specimen aspirating unit 450 includes a nozzle 451 for aspirating a blood specimen from a blood collection tube T, and a pump 452 for applying negative/positive pressure to the nozzle 451. The nozzle 451 is inserted into the blood collection tube T by being moved up and down by the device mechanism unit 430. When the pump 452 applies negative pressure while the nozzle 451 is inserted into the blood collection tube T, the blood specimen is aspirated through the nozzle 451.
試料調製部440は、5つの反応チャンバ440a~440eを備える。反応チャンバ440a~440eは、それぞれ、DIFF、RET、WPC、PLT-F、WNRの測定チャネルにおいて用いられる。各反応チャンバには、各測定チャネルに対応する試薬である溶血剤を収容した溶血剤容器と染色液を収容した染色液容器が流路を介して接続されている。一つの反応チャンバとそれに接続された試薬(溶血剤及び染色液)によって、測定チャネルが構成されている。例えば、DIFF測定チャネルは、DIFF測定用試薬であるDIFF溶血剤およびDIFF染色液と、反応チャンバ440aによって構成されている。他の測定チャネルも同様に構成されている。なお、ここでは一つの測定チャネルが溶血剤と染色液を一つずつ備えた構成を例示しているが、一つの測定チャネルが必ずしも溶血剤と染色液の両方を備えなくてもよく、複数の測定チャネルによって一つの試薬が共用されてもよい。 The sample preparation unit 440 has five reaction chambers 440a-440e. The reaction chambers 440a-440e are used in the DIFF, RET, WPC, PLT-F, and WNR measurement channels, respectively. A hemolytic agent container containing a hemolytic agent and a staining solution container containing a staining solution are connected to each reaction chamber via a flow path. A measurement channel is made up of one reaction chamber and the reagents (hemolytic agent and staining solution) connected to it. For example, the DIFF measurement channel is made up of DIFF hemolytic agent and DIFF staining solution, which are DIFF measurement reagents, and reaction chamber 440a. The other measurement channels are configured similarly. Note that, while the example shown here shows a configuration in which one measurement channel contains one hemolytic agent and one staining solution, one measurement channel does not necessarily have to contain both a hemolytic agent and a staining solution; one reagent may be shared by multiple measurement channels.
血液検体を吸引したノズル451は、装置機構部430による水平・上下移動によって、反応チャンバ440a~440eのうち、オーダに対応する測定チャネルに対応する反応チャンバに上方からアクセスし、吸引した血液検体を吐出する。試料調製部440は、血液検体が吐出された反応チャンバに、対応する溶血剤と染色液を供給し、反応チャンバ内で血液検体と溶血剤と染色液を混合することで測定試料を調製する。調製された測定試料は、流路を介して反応チャンバからFCM検出部410に供給され、フローサイトメトリー法による細胞の測定が行われる。 After aspirating the blood sample, the nozzle 451 accesses from above one of the reaction chambers 440a-440e that corresponds to the measurement channel corresponding to the order through horizontal and vertical movement by the device mechanism unit 430, and dispenses the aspirated blood sample. The sample preparation unit 440 supplies the corresponding hemolytic agent and staining solution to the reaction chamber into which the blood sample has been dispensed, and prepares the measurement sample by mixing the blood sample, hemolytic agent, and staining solution within the reaction chamber. The prepared measurement sample is supplied from the reaction chamber via the flow path to the FCM detection unit 410, where cells are measured by flow cytometry.
図4は、FCM検出部410の光学系の構成例を示している。図4に示すように、フローサイトメータによる測定では、測定試料に含まれる細胞がフローサイトメータ内に備えられたフローセル(シースフローセル)4113を通過する際に、光源4111がフローセル4113に光を照射し、この光によってフローセル4113内の細胞から発せられる散乱光及び蛍光を受光素子4116、4121、4122によって検出する。 Figure 4 shows an example of the optical system configuration of the FCM detection unit 410. As shown in Figure 4, in measurements using a flow cytometer, when cells contained in a measurement sample pass through a flow cell (sheath flow cell) 4113 provided within the flow cytometer, a light source 4111 irradiates the flow cell 4113 with light, and the scattered light and fluorescent light emitted from the cells in the flow cell 4113 by this light are detected by light-receiving elements 4116, 4121, and 4122.
図4において、光源4111であるレーザダイオードから出射された光は、照射レンズ系4112を介してフローセル4113内を通過する細胞に照射される。 In Figure 4, light emitted from a laser diode, which is a light source 4111, is irradiated onto cells passing through a flow cell 4113 via an illumination lens system 4112.
図4に示されるように、フローセル4113を通過する粒子から発せられる前方散乱光は、集光レンズ4114とピンホール部4115を介して受光素子4116によって受光される。受光素子4116は、例えばフォトダイオードである。側方散乱光は、集光レンズ4117、ダイクロイックミラー4118、バンドパスフィルタ4119、及びピンホール部4120を介して受光素子4121によって受光される。受光素子4121は、例えば光電子増倍管である。側方蛍光は、集光レンズ4117及びダイクロイックミラー4118を介して受光素子4122によって受光される。受光素子4122は、例えば光電子増倍管である。なお、受光素子4116として、フォトダイオードに代えてアバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管を用いてもよい。受光素子4121、受光素子4122として、フォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードを用いてもよい。 As shown in FIG. 4, forward scattered light emitted from particles passing through the flow cell 4113 is received by the light-receiving element 4116 via the collecting lens 4114 and the pinhole portion 4115. The light-receiving element 4116 is, for example, a photodiode. Side scattered light is received by the light-receiving element 4121 via the collecting lens 4117, the dichroic mirror 4118, the bandpass filter 4119, and the pinhole portion 4120. The light-receiving element 4121 is, for example, a photomultiplier tube. The side fluorescent light is received by the light-receiving element 4122 via the collecting lens 4117 and the dichroic mirror 4118. The light-receiving element 4122 is, for example, a photomultiplier tube. Note that an avalanche photodiode or a photomultiplier tube may be used as the light-receiving element 4116 instead of a photodiode. Photodiodes or avalanche photodiodes may be used as the light receiving elements 4121 and 4122.
各受光素子4116、4121及び4122から出力された受光信号は、それぞれ、アンプ4151、4152及び4153を介してアナログ処理部420に入力される。アナログ処理部420は、信号伝送経路421を介して、後述する測定ユニット制御部480のA/D変換部482に接続されている。 The light receiving signals output from each light receiving element 4116, 4121, and 4122 are input to the analog processing unit 420 via amplifiers 4151, 4152, and 4153, respectively. The analog processing unit 420 is connected to the A/D conversion unit 482 of the measurement unit control unit 480 (described later) via the signal transmission path 421.
図2に戻って、アナログ処理部420は、FCM検出部410から入力されるアナログ信号に対してノイズ除去、平滑化等の処理を行い、処理後のアナログ信号を測定ユニット制御部480に対して出力する。 Returning to Figure 2, the analog processing unit 420 performs processes such as noise removal and smoothing on the analog signal input from the FCM detection unit 410, and outputs the processed analog signal to the measurement unit control unit 480.
測定ユニット制御部480は、A/D変換部482と、プロセッサ4831と、RAM4834と、記憶部4835と、バスコントローラ4850と、並列処理プロセッサ4833と、バス485と、処理ユニット300と接続するインタフェース部489とを備えている。測定ユニット制御部480は、バス485とA/D変換部482との間に介在するインタフェース部484を備えている。測定ユニット制御部480は、さらに、各種ハードウェア(すなわち検体吸引部450、装置機構部430、試料調製部440、FCM検出部410)とバス485の間に介在するインタフェース部488とを備えている。 The measurement unit control unit 480 includes an A/D conversion unit 482, a processor 4831, RAM 4834, a memory unit 4835, a bus controller 4850, a parallel processing processor 4833, a bus 485, and an interface unit 489 that connects to the processing unit 300. The measurement unit control unit 480 includes an interface unit 484 that is interposed between the bus 485 and the A/D conversion unit 482. The measurement unit control unit 480 further includes an interface unit 488 that is interposed between various hardware (i.e., the specimen aspiration unit 450, the device mechanism unit 430, the sample preparation unit 440, and the FCM detection unit 410) and the bus 485.
A/D変換部482は、アナログ処理部420から出力されたアナログ信号を、所定のサンプリングレート(例えば、10ナノ秒間隔で1024ポイントのサンプリング、80ナノ秒間隔で128ポイントのサンプリング、又は160ナノ秒間隔で64ポイントのサンプリング等)でサンプリングし、デジタル信号に変換する。A/D変換部482は、検体の測定開始から測定終了までのアナログ信号をデジタル信号に変換する。ある測定チャネルでの測定によって複数種類のアナログ信号(例えば、前方散乱光強度、側方散乱光強度および蛍光強度にそれぞれ対応するアナログ信号)が生成される場合、A/D変換部482は、それぞれのアナログ信号の測定開始から測定終了までをデジタル信号に変換する。A/D変換部482には、図4を参照して説明したように、3種類のアナログ信号(すなわち前方散乱光信号、側方散乱光信号および蛍光信号)が、それぞれ対応する複数の信号伝送経路421を介して入力される。A/D変換部482は、複数の信号伝送経路421から入力されたアナログ信号のそれぞれをデジタル信号に変換する。 The A/D conversion unit 482 samples the analog signal output from the analog processing unit 420 at a predetermined sampling rate (e.g., 1024 sampling points at 10 nanosecond intervals, 128 sampling points at 80 nanosecond intervals, or 64 sampling points at 160 nanosecond intervals) and converts it into a digital signal. The A/D conversion unit 482 converts the analog signal from the start of sample measurement to the end of measurement into a digital signal. When multiple types of analog signals (e.g., analog signals corresponding to forward scattered light intensity, side scattered light intensity, and fluorescence intensity) are generated by measurement in a certain measurement channel, the A/D conversion unit 482 converts each analog signal from the start of measurement to the end of measurement into a digital signal. As described with reference to FIG. 4, three types of analog signals (i.e., forward scattered light signal, side scattered light signal, and fluorescence signal) are input to the A/D conversion unit 482 via multiple corresponding signal transmission paths 421. The A/D conversion unit 482 converts each of the analog signals input from the multiple signal transmission paths 421 into a digital signal.
図5は、A/D変換部482によるアナログ信号のサンプリングの処理を説明するための模式図である。細胞Cを含む測定試料をフローセル4113に流し、フローセル4113に光を照射すると、光の進行方向に対して前方に前方散乱光が生じる。同様に、光の進行方向に対して側方に側方散乱光と側方蛍光が生じる。前方散乱光は、受光素子4116によって受光され、受光量に応じた信号が出力される。側方散乱光は、受光素子4121によって受光され、受光量に応じた信号が出力される。側方蛍光は、受光素子4122によって受光され、受光量に応じた信号が出力される。測定試料に含まれる複数の細胞がフローセル4113を通過することに伴って、受光素子4116、4121、4122から、時間経過に伴う信号の変化を表すアナログ信号が出力される。前方散乱光に対応するアナログ信号を「前方散乱光信号」、側方散乱光に対応するアナログ信号を「側方散乱光信号」、側方蛍光に対応するアナログ信号を「蛍光信号」という。各アナログ信号の1つのパルスが1つの細胞に対応する。 Figure 5 is a schematic diagram for explaining the process of sampling analog signals by the A/D conversion unit 482. When a measurement sample containing cells C is flowed through the flow cell 4113 and light is irradiated onto the flow cell 4113, forward scattered light is generated in the forward direction of the light. Similarly, side scattered light and side fluorescent light are generated to the side of the light. The forward scattered light is received by the light receiving element 4116, and a signal corresponding to the amount of received light is output. The side scattered light is received by the light receiving element 4121, and a signal corresponding to the amount of received light is output. The side fluorescent light is received by the light receiving element 4122, and a signal corresponding to the amount of received light is output. As multiple cells contained in the measurement sample pass through the flow cell 4113, analog signals representing changes in the signal over time are output from the light receiving elements 4116, 4121, and 4122. An analog signal corresponding to forward scattered light is called a "forward scattered light signal," an analog signal corresponding to side scattered light is called a "side scattered light signal," and an analog signal corresponding to side fluorescence is called a "fluorescence signal." One pulse of each analog signal corresponds to one cell.
アナログ信号は、A/D変換部482に入力される。A/D変換部482は、受光素子4116、4121、4122から入力されるアナログ信号のうち、前方散乱光信号のレベルが所定の閾値として設定されたレベルに至った時点を始点として、前方散乱光信号、側方散乱光信号、蛍光信号のサンプリングを行う。A/D変換部482は、所定のサンプリングレート(例えば、10ナノ秒間隔で1024ポイントのサンプリング、80ナノ秒間隔で128ポイントのサンプリング、又は160ナノ秒間隔で64ポイントのサンプリング等)で、それぞれのアナログ信号をサンプリングする。サンプリング時間はパルスの大きさによらず固定である。サンプリング時間は、一つの細胞がフローセル4113のビームスポットを通過したときにアナログ信号のレベルが立ち上がってから立下るまでの時間より長めに設定される。これにより、一つの細胞に対応するデジタル信号として、複数の時点におけるアナログ信号レベルを示す値を要素とする行列データが得られる。このようにしてA/D変換部482は、一つの細胞に対応する前方散乱光のデジタル信号、側方散乱光のデジタル信号、側方蛍光のデジタル信号を生成する。A/D変換は、デジタル信号が得られた細胞数が所定数に達するまで、または測定試料をフローセル4113に流し始めてから所定時間が経過するまで繰り返される。これにより、図5に示すように、測定試料中のN個の細胞について、各細胞のアナログ信号の波形をデジタル化したデジタル信号が得られる。本明細書では、デジタル信号に含まれる各細胞に対するサンプリングデータの集合(図5の例ではt=0nsからt=10240nsまでの1024個のデジタル値の集合)を波形データと呼ぶ。 The analog signals are input to the A/D converter 482. The A/D converter 482 samples the forward scattered light signal, side scattered light signal, and fluorescent light signal from the analog signals input from the light-receiving elements 4116, 4121, and 4122, starting from the point when the level of the forward scattered light signal reaches a level set as a predetermined threshold. The A/D converter 482 samples each analog signal at a predetermined sampling rate (e.g., 1024 sampling points at 10 nanosecond intervals, 128 sampling points at 80 nanosecond intervals, or 64 sampling points at 160 nanosecond intervals). The sampling time is fixed regardless of the pulse size. The sampling time is set to be longer than the time it takes for the analog signal level to rise and fall when a single cell passes through the beam spot of the flow cell 4113. This results in matrix data, whose elements indicate the analog signal levels at multiple points in time, as a digital signal corresponding to a single cell. In this way, the A/D conversion unit 482 generates a digital signal of forward scattered light, a digital signal of side scattered light, and a digital signal of side fluorescent light corresponding to one cell. The A/D conversion is repeated until a predetermined number of cells have been obtained as digital signals, or until a predetermined time has passed since the measurement sample began to flow through the flow cell 4113. As a result, as shown in Figure 5, digital signals are obtained for N cells in the measurement sample by digitizing the waveforms of the analog signals of each cell. In this specification, the collection of sampling data for each cell contained in the digital signal (in the example of Figure 5, a collection of 1024 digital values from t = 0 ns to t = 10240 ns) is referred to as waveform data.
A/D変換部482によって生成された各々の波形データには、各々の細胞を識別するためのインデックスが付与される。インデックスは、例えば、生成された波形データの順に1~Nの整数が付与され、同じ細胞から得られた前方散乱光の波形データ、側方散乱光の波形データ、側方蛍光の波形データには、それぞれ、同一のインデックスが付与される。インデックスは、後述する細胞のデータ構造に含まれる細胞IDに対応する。 Each piece of waveform data generated by the A/D conversion unit 482 is assigned an index to identify each cell. For example, the index is an integer between 1 and N assigned in the order of the generated waveform data, and the same index is assigned to waveform data of forward scattered light, waveform data of side scattered light, and waveform data of side fluorescent light obtained from the same cell. The index corresponds to the cell ID included in the cell data structure described below.
一つの波形データは一つの細胞に対応するので、インデックスは測定された細胞に対応する。同じ細胞に対応する波形データに同一のインデックスが付与されることで、後述する深層学習アルゴリズムは、個々の細胞に対応する前方散乱光の波形データと、側方散乱光の波形データと、蛍光の波形データを解析し、細胞の種別を分類できる。 Since one piece of waveform data corresponds to one cell, the index corresponds to the measured cell. By assigning the same index to waveform data corresponding to the same cell, the deep learning algorithm described below can analyze the forward-scattered light waveform data, side-scattered light waveform data, and fluorescent light waveform data corresponding to each cell and classify the cell type.
A/D変換部482は、各細胞に対応する波形データを生成することに加えて、各信号のパルスのピーク値を計算し、特徴パラメータデータを生成する。図6は、特徴パラメータデータの一例を示す模式図である。A/D変換部482は、波形データを生成するために各細胞のアナログ信号をデジタル値へ変換する処理と並行して、各細胞の波形データに含まれるデジタル値の最大値を特徴パラメータデータの先頭列から順に格納する。N列にはN番目に波形データが生成された細胞の値が格納される。列の位置は波形データの先頭に付与されるインデックスと一致する。つまりインデックス“N”の波形データに対応するデジタル値はN列に格納される。デジタル値の最大値は、細胞のアナログ信号のパルスのピーク高さに相当する。よって、前方散乱光信号、側方散乱光信号および側方蛍光信号のそれぞれについて、各細胞の波形データに含まれるデジタル値の最大値を抽出することにより、各細胞について前方散乱光信号のパルスのピーク値(FSCPという)と、側方散乱光信号のパルスのピーク値(SSCPという)と、側方蛍光信号のパルスのピーク値(SFLPという)が得られる。 In addition to generating waveform data corresponding to each cell, the A/D conversion unit 482 calculates the peak value of the pulse of each signal to generate feature parameter data. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of feature parameter data. In parallel with the process of converting the analog signal of each cell into a digital value to generate waveform data, the A/D conversion unit 482 stores the maximum digital value contained in the waveform data of each cell, starting from the first column of the feature parameter data. Column N stores the value of the cell for which waveform data was generated Nth. The column position corresponds to the index assigned to the beginning of the waveform data. In other words, the digital value corresponding to the waveform data with index "N" is stored in column N. The maximum digital value corresponds to the peak height of the pulse of the analog signal of the cell. Therefore, by extracting the maximum digital value contained in the waveform data of each cell for the forward scattered light signal, side scattered light signal, and side fluorescent light signal, the peak value of the pulse of the forward scattered light signal (referred to as FSCP), the peak value of the pulse of the side scattered light signal (referred to as SSCP), and the peak value of the pulse of the side fluorescent light signal (referred to as SFLP) can be obtained for each cell.
図2に戻って、A/D変換部482は、生成したデジタル信号と特徴パラメータデータをバス485に入力する。バスコントローラ4850は、A/D変換部482から出力されたデジタル信号を、例えば、DMA(Direct Memory Access)転送によって、RAM4834に送信する。RAM4834は、デジタル信号と特徴パラメータデータを記憶する。 Returning to Figure 2, the A/D conversion unit 482 inputs the generated digital signal and feature parameter data to the bus 485. The bus controller 4850 transmits the digital signal output from the A/D conversion unit 482 to the RAM 4834, for example, by DMA (Direct Memory Access) transfer. The RAM 4834 stores the digital signal and feature parameter data.
プロセッサ4831は、バス485を介して、インタフェース部489、インタフェース部488、インタフェース部484、RAM4834、記憶部4835と接続されている。プロセッサ4831は、バス485を介して並列処理プロセッサ4833と接続されている。処理ユニット300は、インタフェース部489とバス485を介して測定ユニット400の各部に接続されている。バス485は、例えば、数百MB/s以上のデータ転送速度を有する伝送路である。バス485は、例えば、1GB/s以上のデータ転送速度を有する伝送路で構成してもよい。バス485は、例えば、PCI-Express又はPCI-X規格に基づいてデータ転送を行う。 The processor 4831 is connected to the interface unit 489, interface unit 488, interface unit 484, RAM 4834, and memory unit 4835 via the bus 485. The processor 4831 is connected to the parallel processing processor 4833 via the bus 485. The processing unit 300 is connected to each component of the measurement unit 400 via the interface unit 489 and the bus 485. The bus 485 is, for example, a transmission path with a data transfer speed of several hundred MB/s or more. The bus 485 may also be configured with a transmission path with a data transfer speed of 1 GB/s or more. The bus 485 transfers data based on, for example, the PCI-Express or PCI-X standard.
プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833を用いて、記憶部4835に格納された解析ソフトウェア4835aを実行することによりデジタル信号を分析する。 The processor 4831 analyzes the digital signal by executing analysis software 4835a stored in the memory unit 4835 using the parallel processing processor 4833.
プロセッサ4831は、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。並列処理プロセッサ4833は、波形データの分析に関する処理の少なくとも一部である複数の演算処理を並列に実行する。並列処理プロセッサ4833は、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)である。並列処理プロセッサ4833がFPGAである場合、並列処理プロセッサ4833は、例えば、解析ソフトウェア4835aによって実現される深層学習アルゴリズム60に関する演算処理が予めプログラムされていてもよい。並列処理プロセッサ4833がASICである場合、並列処理プロセッサ4833は、例えば、深層学習アルゴリズム60に関する演算処理を実行するための回路が予め組み込まれていてもよいし、そのような組み込み回路に加えてプログラマブルなモジュールが内蔵されていてもよい。並列処理プロセッサ4833は、例えば、NVIDIA社製のGeForce,Quadro,TITAN,Jetsonなどが好適に用いられる。 The processor 4831 is, for example, a CPU (Central Processing Unit). The parallel processing processor 4833 executes multiple arithmetic processes in parallel, which are at least part of the processing related to the analysis of waveform data. The parallel processing processor 4833 is, for example, a GPU (Graphics Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or ASIC (Application Specific Integrated Circuit). If the parallel processing processor 4833 is an FPGA, the parallel processing processor 4833 may be pre-programmed with arithmetic processes related to the deep learning algorithm 60, which are implemented by the analysis software 4835a. If the parallel processing processor 4833 is an ASIC, the parallel processing processor 4833 may be pre-programmed with a circuit for executing arithmetic processes related to the deep learning algorithm 60, or may have a programmable module built in addition to such a built-in circuit. The parallel processing processor 4833 is preferably, for example, NVIDIA's GeForce, Quadro, TITAN, or Jetson.
図7は、解析ソフトウェア4835aの深層学習アルゴリズム60の演算処理を説明する図である。 Figure 7 is a diagram explaining the computational processing of the deep learning algorithm 60 of the analysis software 4835a.
深層学習アルゴリズム60は、多層の中間層を含むニューラルネットワークにより構成される。ニューラルネットワークは、畳み込み層を有する畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network: CNN)であることが好ましい。ニューラルネットワークにおける入力層60aのノード数は、入力される1細胞の波形データに含まれる配列数に対応している。図6の例では、入力層60aのノード数は、1つの細胞の波形データ86a、86b、86cの1024個×3の配列の数に対応している。 The deep learning algorithm 60 is composed of a neural network including multiple hidden layers. The neural network is preferably a convolutional neural network (CNN) with a convolutional layer. The number of nodes in the input layer 60a of the neural network corresponds to the number of sequences contained in the input waveform data of one cell. In the example of Figure 6, the number of nodes in the input layer 60a corresponds to the number of 1024 sequences x 3 of the waveform data 86a, 86b, and 86c of one cell.
ニューラルネットワークの出力層60bは、解析対象の細胞種に対応した数のノードを備える。図8の例では、解析対象の細胞種は「好中球(NEUT)、「リンパ球(LYMPH)」、「単球(MONO)」、「好酸球(EO)」、「好塩基球(BASO)」、「幼若顆粒球(IG)」、「芽球(Blast)」、「異常リンパ球(Abn LYMPH)」、および「該当なし(NONE)」の9種類ある。この場合の出力層60bのノードの数は9となる。 The output layer 60b of the neural network has nodes in a number corresponding to the cell types being analyzed. In the example of Figure 8, there are nine cell types being analyzed: "Neutrophils (NEUT)," "Lymphocytes (LYMPH)," "Monocytes (MONO)," "Eosinophils (EO)," "Basophils (BASO)," "Immature Granulocytes (IG)," "Blasts (Blast)," "Abnormal Lymphocytes (Abn LYMPH)," and "NONE." In this case, the number of nodes in the output layer 60b is nine.
深層学習アルゴリズム60を構成するニューラルネットワークの入力層60aに波形データが入力されると、出力層60bから、細胞を複数の細胞種(Cell type)に分類した分類情報82として、波形データに対応する細胞が各細胞種に該当する確率が出力される。出力層60bから出力されるデータは、細胞IDと、細胞種の識別情報(図8のラベル値)と、各細胞種に対応する確率の数値と、を含む。 When waveform data is input to the input layer 60a of the neural network that constitutes the deep learning algorithm 60, the output layer 60b outputs classification information 82 that classifies cells into multiple cell types, indicating the probability that the cell corresponding to the waveform data corresponds to each cell type. The data output from the output layer 60b includes the cell ID, cell type identification information (label value in Figure 8), and the numerical probability corresponding to each cell type.
プロセッサ4831は、深層学習アルゴリズム60によって得られた細胞の分類情報82をRAM4834に格納する。各細胞の分類情報82と特徴パラメータデータは、インタフェース部489を介して処理ユニット300に送信される。 The processor 4831 stores the cell classification information 82 obtained by the deep learning algorithm 60 in the RAM 4834. The classification information 82 and characteristic parameter data for each cell are transmitted to the processing unit 300 via the interface section 489.
[3.処理ユニット300の構成]
図9を参照して処理ユニット300の構成を説明する。処理ユニット300は、インタフェース部3006、及びバス3003を介して測定ユニット400のプロセッサ4831と接続されており、測定ユニット400によって生成された分類情報82及び特徴パラメータデータを受信することができる。インタフェース部3006は、例えば、USBインタフェースである。
3. Configuration of Processing Unit 300
The configuration of the processing unit 300 will be described with reference to Fig. 9. The processing unit 300 is connected to the processor 4831 of the measurement unit 400 via an interface unit 3006 and a bus 3003, and can receive the classification information 82 and feature parameter data generated by the measurement unit 400. The interface unit 3006 is, for example, a USB interface.
処理ユニット300は、プロセッサ3001と、バス3003と、記憶部3004と、インタフェース部3006と、表示部3015と、操作部3016とを備える。処理ユニット300は、ハードウェアとしては一般的なパーソナルコンピュータによって構成されており、記憶部3004に格納された専用のプログラムを実行することで、細胞分析装置100の処理ユニットとして機能する。 The processing unit 300 includes a processor 3001, a bus 3003, a memory unit 3004, an interface unit 3006, a display unit 3015, and an operation unit 3016. The processing unit 300 is configured as a general personal computer in terms of hardware, and functions as the processing unit of the cell analysis device 100 by executing a dedicated program stored in the memory unit 3004.
プロセッサ3001はCPUであり、記憶部3004に記憶されたプログラムを実行することが可能である。 The processor 3001 is a CPU and is capable of executing programs stored in the memory unit 3004.
記憶部3004は、ハードディスク装置を備える。記憶部3004には、少なくとも、測定ユニット400から送信される細胞の分類情報82を処理して検体の検査結果を生成するためのプログラムが格納されている。 The memory unit 3004 includes a hard disk drive. The memory unit 3004 stores at least a program for processing the cell classification information 82 transmitted from the measurement unit 400 and generating sample test results.
表示部3015は、コンピュータスクリーンを備える。表示部3015はインタフェース部3006とバス3003を介してプロセッサ3001に接続されている。表示部3015は、プロセッサ3001から入力される画像信号を受けて検査結果を表示することができる。 The display unit 3015 is equipped with a computer screen. The display unit 3015 is connected to the processor 3001 via the interface unit 3006 and bus 3003. The display unit 3015 can receive image signals input from the processor 3001 and display the test results.
操作部3016は、キーボード、マウスまたはタッチパネルを含むポインティングデバイスを備える。医師や検査技師等のユーザは、操作部3016を操作することで、細胞分析装置100に測定オーダを入力し、測定オーダにしたがって測定指示を入力することができる。操作部3016は、ユーザから検査結果を表示する指示を受け付けることもできる。ユーザは、操作部3016を操作し、検査結果に関する様々な情報、例えば、グラフ、チャート、検体に付与されたフラグ情報を閲覧することができる。 The operation unit 3016 is equipped with a pointing device including a keyboard, mouse, or touch panel. By operating the operation unit 3016, users such as doctors and laboratory technicians can input measurement orders into the cell analyzer 100 and input measurement instructions according to the measurement order. The operation unit 3016 can also accept instructions from the user to display test results. By operating the operation unit 3016, the user can view various information related to the test results, such as graphs, charts, and flag information assigned to samples.
[4.細胞分析装置100の動作]
図10を参照し、細胞分析装置100による検体の分析動作を説明する。
4. Operation of the Cell Analysis Device 100
The sample analysis operation by the cell analyzer 100 will be described with reference to FIG.
処理ユニット300のプロセッサ3001は、操作部3016を介してユーザから測定オーダと測定指示を受け付けると、測定ユニット400に対して測定コマンドを送信する(ステップS1)。 When the processor 3001 of the processing unit 300 receives a measurement order and measurement instructions from the user via the operation unit 3016, it sends a measurement command to the measurement unit 400 (step S1).
測定ユニット400のプロセッサ4831は、測定コマンドを受信すると、検体の測定を開始する。プロセッサ4831は、検体吸引部450に、採血管Tから検体を吸引させる(ステップS10)。次に、プロセッサ4831は、検体吸引部450に、吸引した検体を試料調製部440のいずれかの反応チャンバ440a~440eに分注させる。ステップS1において処理ユニット300から送信される測定コマンドには、測定オーダによって測定が要求されている測定チャネルの情報が含まれている。プロセッサ4831は、測定コマンドに含まれる測定チャネルの情報に基づいて、対応する測定チャネルの反応チャンバに検体を吐出するよう検体吸引部450を制御する。 When the processor 4831 of the measurement unit 400 receives the measurement command, it begins measuring the sample. The processor 4831 causes the sample aspirator 450 to aspirate the sample from the blood collection tube T (step S10). Next, the processor 4831 causes the sample aspirator 450 to dispense the aspirated sample into one of the reaction chambers 440a-440e of the sample preparation section 440. The measurement command sent from the processing unit 300 in step S1 includes information about the measurement channel for which measurement is requested by the measurement order. Based on the measurement channel information included in the measurement command, the processor 4831 controls the sample aspirator 450 to dispense the sample into the reaction chamber of the corresponding measurement channel.
プロセッサ4831は、試料調製部440に測定試料を調製させる(ステップS11)。ステップS11では、試料調製部440は、プロセッサ4831からの命令を受けて、検体が吐出された反応チャンバに試薬(溶血剤および染色液)を供給し、検体と試薬を混合する。これにより反応チャンバ内で、赤血球が溶血剤により溶血され、かつ白血球や網状赤血球などの、測定チャネルがターゲットとする細胞が染色的によって染色された測定試料が調製される。 The processor 4831 causes the sample preparation unit 440 to prepare a measurement sample (step S11). In step S11, the sample preparation unit 440 receives a command from the processor 4831 and supplies reagents (hemolytic agent and staining solution) to the reaction chamber into which the sample has been ejected, and mixes the sample with the reagents. This results in a measurement sample in which red blood cells are hemolyzed by the hemolytic agent in the reaction chamber and cells targeted by the measurement channel, such as white blood cells and reticulocytes, are stained by the staining agent.
プロセッサ4831は、FCM検出部410に、調製した測定試料を測定させる(ステップS12)。ステップS12では、プロセッサ4831は、装置機構部430を制御して、試料調製部440の反応チャンバ内にある測定試料をFCM検出部410へ送液する。反応チャンバとFCM検出部410は流路で接続されており、反応チャンバから送液された測定試料はフローセル4113内を流れて、光源4111によってレーザ光が照射される(図4参照)。 The processor 4831 causes the FCM detection unit 410 to measure the prepared measurement sample (step S12). In step S12, the processor 4831 controls the device mechanism unit 430 to send the measurement sample in the reaction chamber of the sample preparation unit 440 to the FCM detection unit 410. The reaction chamber and the FCM detection unit 410 are connected by a flow path, and the measurement sample sent from the reaction chamber flows through the flow cell 4113 and is irradiated with laser light by the light source 4111 (see Figure 4).
測定試料がフローセル4113に供給されることにより、前方散乱光信号、側方散乱光信号および側方蛍光信号がA/D変換部482に入力される。A/D変換部482は個々の細胞に対応する波形データの集合であるデジタル信号と、各細胞の波形データに含まれる最大値を格納した特徴パラメータデータを生成する。波形データと特徴パラメータの生成方法はすでに述べたとおりである。 When a measurement sample is supplied to the flow cell 4113, the forward scattered light signal, side scattered light signal, and side fluorescent light signal are input to the A/D conversion unit 482. The A/D conversion unit 482 generates a digital signal that is a collection of waveform data corresponding to individual cells, and feature parameter data that stores the maximum value contained in the waveform data of each cell. The method for generating the waveform data and feature parameters has already been described.
プロセッサ4831は、バスコントローラ4850を制御し、A/D変換部482によって生成された波形データと特徴パラメータデータをDMA転送によってRAM4834に取り込ませる。DMA転送により、波形データは、プロセッサ4831を介さずに直接RAM4834に転送される。波形データはRAM4834に格納される。 The processor 4831 controls the bus controller 4850 to load the waveform data and feature parameter data generated by the A/D conversion unit 482 into the RAM 4834 via DMA transfer. By DMA transfer, the waveform data is transferred directly to the RAM 4834 without going through the processor 4831. The waveform data is stored in the RAM 4834.
プロセッサ4831は、深層学習アルゴリズム60を用いて、生成した波形データに基づいて細胞分類を実行し、分類情報を生成する(ステップS13)。 The processor 4831 uses the deep learning algorithm 60 to perform cell classification based on the generated waveform data and generate classification information (step S13).
プロセッサ4831は、ステップS14の結果として得られた個々の細胞の分類情報82と特徴パラメータデータを処理ユニット300に送信する(ステップS14)。 The processor 4831 transmits the classification information 82 and characteristic parameter data of each cell obtained as a result of step S14 to the processing unit 300 (step S14).
処理ユニット300のプロセッサ3001は、測定ユニットから分類情報82と特徴パラメータデータを受信すると(ステップS2)、記憶部3004に格納されたプログラムを用いて分類情報82を分析し、検体の検査結果データを生成する(ステップS3)。検査結果データは記憶部3004に格納される。ステップS3の処理については後述する。 When the processor 3001 of the processing unit 300 receives the classification information 82 and characteristic parameter data from the measurement unit (step S2), it analyzes the classification information 82 using a program stored in the memory unit 3004 and generates test result data for the sample (step S3). The test result data is stored in the memory unit 3004. The processing of step S3 will be described later.
プロセッサ3001は、検査結果を表示部3015に表示する(ステップS4)。ステップS4の処理については後述する。 The processor 3001 displays the test results on the display unit 3015 (step S4). The processing of step S4 will be described later.
プロセッサ3001は、ホストコンピュータ500に検査結果を送信する(ステップS5)。ステップS5の処理については後述する。 The processor 3001 transmits the test results to the host computer 500 (step S5). The processing of step S5 will be described later.
ホストコンピュータ500は、処理ユニット300のプロセッサ3001から送信された検査結果を受信する(ステップS21)。これにより一連の処理が終了する。 The host computer 500 receives the test results sent from the processor 3001 of the processing unit 300 (step S21). This completes the series of processes.
[5.検査結果データ生成プロセス]
図11は、処理ユニット300のプロセッサ3001によって実行されるステップS3(検査結果データ生成プロセス)の詳細を示すフローチャートである。
[5. Test result data generation process]
FIG. 11 is a flowchart showing the details of step S3 (test result data generation process) executed by the processor 3001 of the processing unit 300.
プロセッサ3001は、測定ユニット400から受信した分類情報82に基づいて、細胞の主細胞種を決定する(ステップS31)。具体的に、プロセッサ3001は、分類情報82に含まれる細胞種ごとの確率に基づいて、確率が最も高い細胞種を主細胞種に決定する。例えば、ある細胞について得られた確率データが以下の場合、最も確率が高い細胞種が好中球であるので、その細胞の主細胞種は好中球となる。 The processor 3001 determines the main cell type of the cell based on the classification information 82 received from the measurement unit 400 (step S31). Specifically, the processor 3001 determines the cell type with the highest probability as the main cell type based on the probability for each cell type included in the classification information 82. For example, if the probability data obtained for a certain cell is as follows, the cell type with the highest probability is a neutrophil, and therefore the main cell type of that cell is a neutrophil.
次に、プロセッサ4831は、決定した主細胞種に基づいて、検体に含まれる細胞の数を細胞種ごとに計数する(ステップS32)。ステップS32の処理では、個々の細胞の細胞種の情報に基づいて、細胞種ごとに細胞の数がカウントされる。例えば、測定チャネルとしてWDFが設定されている場合の分類対象の細胞種は、図8に例示するように9つある。プロセッサ3001は、例えば、主細胞種が好中球である細胞の数がM個あれば、好中球の数をM個とする計数結果を生成する。プロセッサ3001は、同様の処理をリンパ球、単球、好酸球、好塩基球、幼若顆粒球、芽球および異常リンパ球に対して行い、各細胞種について計数結果を生成する。 Next, processor 4831 counts the number of cells contained in the specimen for each cell type based on the determined main cell type (step S32). In the processing of step S32, the number of cells is counted for each cell type based on the cell type information of each cell. For example, when WDF is set as the measurement channel, there are nine cell types to be classified, as shown in Figure 8. For example, if there are M cells whose main cell type is neutrophils, processor 3001 generates a count result in which the number of neutrophils is M. Processor 3001 performs similar processing on lymphocytes, monocytes, eosinophils, basophils, immature granulocytes, blasts, and abnormal lymphocytes, and generates a count result for each cell type.
プロセッサ3001は、さらに、各細胞種の計数値に基づき、検体の正常/異常を判定してもよい。例えば、芽球は健常者の末梢血には含まれないため、主細胞種が芽球であると判定された細胞が所定数以上含まれている場合、その検体は何らかの異常が疑われる。また、幼若顆粒球は通常は健常者の血液には含まれないため、主細胞種が幼若顆粒球であると判定された細胞が所定数以上含まれている場合も、その検体は何らかの異常が疑われる。プロセッサ3001は、各細胞種の計数値(絶対値)を所定の数値範囲または閾値と比較して、計数値が数値範囲を外れる場合、または閾値を超える場合に、異常が疑われることを示すフラグを分析結果に付加してもよい。 The processor 3001 may further determine whether a sample is normal or abnormal based on the count value of each cell type. For example, because blast cells are not found in the peripheral blood of healthy individuals, if a sample contains a predetermined number or more of cells determined to be blast cells as the main cell type, the sample is suspected of having some kind of abnormality. Furthermore, because immature granulocytes are not normally found in the blood of healthy individuals, if a sample contains a predetermined number or more of cells determined to be immature granulocytes as the main cell type, the sample is also suspected of having some kind of abnormality. The processor 3001 may compare the count value (absolute value) of each cell type with a predetermined numerical range or threshold, and add a flag to the analysis results indicating a suspected abnormality if the count value falls outside the numerical range or exceeds the threshold.
プロセッサ3001は、さらに、各細胞種の計数値に基づき、細胞の含有比率を求めてもよい。例えば、プロセッサ3001は、測定チャネルとしてWDFが設定されている場合、好中球、リンパ球、単球、好酸球、好塩基球の5つの白血球サブクラスの比率を求める。健常者の血液には、これら5つの白血球サブクラスが所定の割合で含有されている。プロセッサ3001は、白血球サブクラスの割合を所定の数値範囲または閾値と比較することで検体の正常/異常を判定してもよい。プロセッサ3001は、特定の白血球比率が所定の数値範囲を外れる場合、または閾値を超える場合に、検体が異常であることを示唆するフラグを分析結果に付加してもよい。 The processor 3001 may further determine the cell content ratio based on the count value of each cell type. For example, when WDF is set as the measurement channel, the processor 3001 determines the ratio of five white blood cell subclasses: neutrophils, lymphocytes, monocytes, eosinophils, and basophils. These five white blood cell subclasses are contained in predetermined proportions in the blood of healthy individuals. The processor 3001 may determine whether the sample is normal or abnormal by comparing the ratio of the white blood cell subclasses with a predetermined numerical range or threshold. The processor 3001 may add a flag to the analysis results indicating that the sample is abnormal if a specific white blood cell ratio falls outside the predetermined numerical range or exceeds the threshold.
プロセッサ3001は、細胞IDに対応付けて上述の検査結果データを生成する(ステップS33)。図12は、プロセッサ3001により生成される検査結果データのデータ構造の第1例を模式的に示す図である。 The processor 3001 generates the above-mentioned test result data in association with the cell ID (step S33). Figure 12 is a diagram schematically showing a first example of the data structure of the test result data generated by the processor 3001.
検査結果データは、リレーショナルデータベースによって構成され、複数のデータ項目(列)を含む。図12に示す例では、被検者IDと、検体IDと、測定結果と、測定チャンネルの識別コードと、細胞IDと、細胞種の識別情報と、各細胞種に対する確率がデータ項目として設けられている。 The test result data is organized in a relational database and includes multiple data items (columns). In the example shown in Figure 12, the data items include the subject ID, sample ID, measurement result, measurement channel identification code, cell ID, cell type identification information, and the probability for each cell type.
被検者IDのデータは、検体が採取された被検者を識別するための情報である被検者IDを格納する。被検者IDは、例えば数字とアルファベットの組み合わせからなる複数桁の文字列である。 The subject ID data stores the subject ID, which is information used to identify the subject from whom the sample was collected. The subject ID is a multi-digit string consisting of, for example, a combination of numbers and letters.
検体IDのデータは、検体を識別するための情報である検体IDを格納する。検体IDは、例えば数字とアルファベットの組み合わせからなる複数桁の文字列である。 The sample ID data stores the sample ID, which is information for identifying the sample. The sample ID is, for example, a multi-digit character string consisting of a combination of numbers and letters.
測定結果のデータは、プロセッサ3001がステップS32において主細胞種に基づき測定データを分析することにより得られた測定結果を格納する。測定結果は、上述のとおり、最も確率が高い細胞種(主細胞種)に基づく細胞の計数結果を含む。測定結果は、測定チャネルがWDFであれば、白血球サブクラス(単球、好中球、リンパ球、好酸球、好塩基球)のそれぞれの数と割合を含む。測定チャネルがRETであれば、測定結果は網赤血球数を含む。測定チャネルがWPCであれば、測定結果は造血前駆細胞数を含む。測定チャネルがWNRであれば、測定結果は白血球数および有核赤血球数を含む。 The measurement result data stores the measurement results obtained by the processor 3001 analyzing the measurement data based on the main cell type in step S32. As described above, the measurement result includes the cell count result based on the cell type with the highest probability (main cell type). If the measurement channel is WDF, the measurement result includes the number and percentage of each white blood cell subclass (monocytes, neutrophils, lymphocytes, eosinophils, and basophils). If the measurement channel is RET, the measurement result includes the reticulocyte count. If the measurement channel is WPC, the measurement result includes the hematopoietic progenitor cell count. If the measurement channel is WNR, the measurement result includes the white blood cell count and nucleated red blood cell count.
測定チャネルのデータは、検体に対して行われた測定の測定チャンネルを示す情報を格納する。本実施形態の測定ユニット400の例では、測定チャンネルとしてDIFF、RET、WPC、PLT-F、WNRがある。測定チャネルのデータ項目には、測定が行われた測定チャネルに対応して「DIFF」、「RET」、「WPC」、「PLT-F」、「WNR」の文字列が格納される。測定チャネルを示す情報は測定チャネルを示す文字列であってもよいし、測定チャネルごとに割り当てられた数字やアルファベットであってもよい。例えば、DIFF=1、RET=2、WPC=3、PLT-F=4、WNR=5のように数字を割り当て、使用した測定チャネルに対応する数字を格納してもよい。測定チャネルのデータは、測定が行われた測定チャネルの数に応じて、1つの検体に対して1つ又は複数の値を格納する。 Measurement channel data stores information indicating the measurement channel used for the measurement of the sample. In the example of the measurement unit 400 of this embodiment, the measurement channels are DIFF, RET, WPC, PLT-F, and WNR. The measurement channel data item stores the character strings "DIFF," "RET," "WPC," "PLT-F," and "WNR" corresponding to the measurement channel used for the measurement. The information indicating the measurement channel may be a character string indicating the measurement channel, or a number or letter assigned to each measurement channel. For example, numbers may be assigned, such as DIFF = 1, RET = 2, WPC = 3, PLT-F = 4, and WNR = 5, and the number corresponding to the measurement channel used may be stored. Measurement channel data stores one or more values for one sample, depending on the number of measurement channels used for the measurement.
細胞IDのデータは、1つの測定チャネルの測定により検出された細胞の数に応じて、複数作成される。細胞IDは、1、2、3、・・・、Nのような自然数の数値である。細胞IDは、上述の個々の細胞に対応する波形データの先頭に付加されるインデックス(図5参照)および特徴パラメータデータの列の順位(図6参照)と一致する。 Multiple cell ID data are created according to the number of cells detected by measurement on one measurement channel. Cell IDs are natural numbers such as 1, 2, 3, ..., N. The cell ID corresponds to the index added to the beginning of the waveform data corresponding to each cell described above (see Figure 5) and the column order of the feature parameter data (see Figure 6).
特徴パラメータのデータは、対応する細胞の前方散乱光ピーク値(FSCP)、側方散乱光ピーク値(SSCP)、側方蛍光ピーク値(SFLP)の値を格納する。図12の例では、特徴パラメータのデータは、一つの細胞IDに対して、FSCP、SSCP、SFLPの3つ作成される。図6を参照して説明したとおり、特徴パラメータデータは、列の順位が細胞IDに対応している。例えば、特徴パラメータデータの先頭列(第1列)には、細胞ID“1”の細胞に対応する特徴パラメータが格納されている。したがって、細胞ID=1に対応するFSCPのデータには、特徴パラメータデータのうちFSCPの行列データの先頭列の値「59」が格納される。同様に、SSCP、SFLPには、それぞれ、SSCPの行列データの先頭列の値「30」と、SFLPの行列データの先頭列の値「134」が格納される。 Feature parameter data stores the forward scattered light peak (FSCP), side scattered light peak (SSCP), and side fluorescent light peak (SFLP) values of the corresponding cell. In the example of Figure 12, three sets of feature parameter data are created for each cell ID: FSCP, SSCP, and SFLP. As explained with reference to Figure 6, the column order of feature parameter data corresponds to the cell ID. For example, the first column (first column) of the feature parameter data stores feature parameters corresponding to a cell with cell ID "1." Therefore, the FSCP data corresponding to cell ID = 1 stores the value "59" of the first column of the FSCP matrix data among the feature parameter data. Similarly, SSCP and SFLP store the value "30" of the first column of the SSCP matrix data and the value "134" of the first column of the SFLP matrix data, respectively.
細胞種のデータは、分析対象の細胞種を示す情報を格納する。細胞種を示す情報とは、例えば、図8に示すような細胞種を特定可能なラベル値である。細胞種のデータは、測定チャネルの分析対象の細胞種の数に応じて、複数作成される。例えば、測定チャネルの分析対象の細胞種が、図8に示すように。「なし」を含む9種類である場合、細胞種のデータは9つ作成される。なお、識別情報は、ラベル値に代えて「好中球」や「NEUT」などの文字列であってもよい。 Cell type data stores information indicating the cell type being analyzed. Information indicating the cell type is, for example, a label value that can identify the cell type, as shown in Figure 8. Multiple pieces of cell type data are created depending on the number of cell types being analyzed in the measurement channel. For example, as shown in Figure 8, if there are nine types of cell types being analyzed in the measurement channel, including "none," nine pieces of cell type data are created. Note that the identification information may be a character string such as "neutrophil" or "NEUT" instead of a label value.
確率のデータは、1つの細胞種のデータに対して1つ作成される。確率のデータには、対応する細胞IDおよび識別情報について、深層学習アルゴリズム60が出力した確率の値が数値データの形式で格納される。例えば、対象とする細胞の分類情報82が上掲の表1の通りであった場合、好中球に対応する変数に「90%」が格納され、リンパ球に対応する変数に「10%」が格納され、その他の識別情報に対応する変数に「0%」が格納される。 One piece of probability data is created for each cell type. The probability data stores the probability value output by the deep learning algorithm 60 for the corresponding cell ID and identification information in the form of numerical data. For example, if the classification information 82 of the target cell is as shown in Table 1 above, "90%" is stored in the variable corresponding to neutrophils, "10%" is stored in the variable corresponding to lymphocytes, and "0%" is stored in the variables corresponding to other identification information.
プロセッサ3001は、図12に示す検査結果データを生成し、記憶部3004に格納する。 The processor 3001 generates the test result data shown in Figure 12 and stores it in the memory unit 3004.
図13は、検査結果データの第2例を模式的に示す図である。図13に示す検査結果データのデータ構造には、図12と比較して、各識別情報に対して主フラグを格納するデータが付加されている。図13のデータ構造の場合、分類情報は、識別情報、確率および主フラグにより構成される。 Figure 13 is a diagram showing a second example of test result data. Compared to Figure 12, the data structure of the test result data shown in Figure 13 includes data that stores a main flag for each piece of identification information. In the data structure of Figure 13, the classification information consists of identification information, a probability, and a main flag.
主フラグのデータは、0または1の値を格納する。プロセッサ3001は、確率が最も大きい細胞種(主細胞種)に対応する主フラグに1を格納し、その他の細胞種に対応する主フラグに0を格納する。この構成によれば、プロセッサ3001は、主細胞種の情報を演算に用いたり出力したりする度に確率に基づいて主細胞種を個々の細胞について特定する必要がなく、処理が高速化できる。例えば、後述するスキャッタグラムにおいて、各細胞のプロットは細胞種毎に色分けされて表示される。このような場合に、プロセッサ3001は、主フラグを参照することで各細胞のプロットの色を決定でき、個々の細胞の確率に基づいて主細胞種を特定する必要がない。なお、第2例の場合、深層学習アルゴリズム60が分類情報82を生成する際に、分類情報82とともに主フラグに数値をセットする処理を実行してもよい。 The main flag data stores a value of 0 or 1. The processor 3001 stores a 1 in the main flag corresponding to the cell type with the highest probability (main cell type), and stores a 0 in the main flags corresponding to other cell types. With this configuration, the processor 3001 does not need to identify the main cell type for each cell based on probability each time main cell type information is used in a calculation or output, thereby speeding up processing. For example, in the scattergram described below, the plots of each cell are displayed in different colors depending on their cell type. In such a case, the processor 3001 can determine the color of the plot of each cell by referencing the main flag, eliminating the need to identify the main cell type based on the probability of each cell. Note that in the second example, when the deep learning algorithm 60 generates the classification information 82, it may also execute a process of setting a numerical value to the main flag along with the classification information 82.
図14は検査結果データの第3例を模式的に示す図である。図14に示す検査結果データには、図12と比較して、1つの細胞IDに対して、主細胞種のデータが1つ付加されている。図14のデータ構造の場合、分類情報は、識別情報、確率および主細胞種を示す識別情報により構成される。 Figure 14 is a diagram showing a schematic representation of a third example of test result data. Compared to Figure 12, the test result data shown in Figure 14 has one main cell type data added for each cell ID. In the case of the data structure in Figure 14, the classification information is composed of identification information, probability, and identification information indicating the main cell type.
主細胞種のデータは、最も確率が高い細胞種(主細胞種)の識別情報を格納する。図13の第2例では、個々の細胞の主細胞種を特定するために主フラグが格納されている列を検索する必要があるが、図14の第3例では、主細胞種のデータを参照することにより主細胞種を特定することができ、さらなる処理の高速化が可能となる。 The main cell type data stores identification information for the cell type with the highest probability (main cell type). In the second example of Figure 13, it is necessary to search the column in which the main flag is stored to identify the main cell type of each cell, but in the third example of Figure 14, the main cell type can be identified by referencing the main cell type data, further speeding up processing.
図15は検査結果データの第4例を模式的に示す図である。図15に示す検査結果データには、図12と比較して、各識別情報に対応して、リサーチフラグのデータが付加されている。図15のデータ構造の場合、分類情報は、識別情報、確率およびリサーチフラグにより構成される。 Figure 15 is a diagram showing a fourth example of test result data. Compared to Figure 12, the test result data shown in Figure 15 has research flag data added to it corresponding to each piece of identification information. In the case of the data structure in Figure 15, the classification information is composed of identification information, probability, and research flag.
リサーチフラグのデータは、0または1の値を格納する。リサーチフラグは、後述する結果表示画面において、レポータブル項目の検査結果として表示する細胞種と、リサーチ項目として補助的に表示する細胞種とを区別するためのフラグである。プロセッサ3001は、確率が所定の閾値以下の細胞種に対応するリサーチフラグに「1」を格納し、確率がこの閾値より大きい細胞種のリサーチフラグに「0」を格納する。リサーチフラグに1が設定されると、検査結果データが表示される場合に、この細胞種に関する確率や計数結果などに対して、リサーチ目的として用いるのが好ましいことを示す情報を付与することができる。 The research flag data stores a value of 0 or 1. The research flag is a flag used to distinguish between cell types displayed as test results for reportable items and cell types displayed as auxiliary research items on the result display screen described below. The processor 3001 stores "1" in the research flag corresponding to a cell type whose probability is below a predetermined threshold, and stores "0" in the research flag for a cell type whose probability is greater than this threshold. When the research flag is set to 1, when test result data is displayed, information indicating that the probability, counting results, etc. for this cell type are preferably used for research purposes can be added.
図16は検査結果データの第5例を模式的に示す図である。図16に示す検査結果データには、図12と比較して、各識別情報に対して、順位のデータが付加されている。図16のデータ構造の場合、分類情報は、識別情報、確率および順位により構成される。 Figure 16 is a diagram showing a fifth example of test result data. Compared to Figure 12, the test result data shown in Figure 16 has ranking data added to each piece of identification information. In the data structure of Figure 16, the classification information consists of identification information, probability, and ranking.
順位のデータは、細胞IDに対応付けられた全ての細胞種に対して確率が高い順に付された、1~m(m:分析対象の細胞種の数)の数字が格納される。プロセッサ4831は、確率の高い順に順位を算出し、算出した順位を各細胞種の順位のデータに格納する。この場合、プロセッサ3001は、順位のデータを参照することにより、最も確率が高い細胞種だけでなく、たとえば、2番目に確率が高い細胞種についても円滑に把握できる。 The ranking data stores numbers from 1 to m (m: the number of cell types being analyzed) assigned to all cell types associated with a cell ID in order of probability. Processor 4831 calculates the ranking in order of probability and stores the calculated ranking in the ranking data for each cell type. In this case, by referencing the ranking data, processor 3001 can smoothly identify not only the cell type with the highest probability, but also, for example, the cell type with the second highest probability.
[6.検査結果表示プロセス]
図17は、プロセッサ3001によって実行される検査結果表示プロセス(ステップS4)の第1例を図示したフローチャートである。
[6. Test result display process]
FIG. 17 is a flowchart illustrating a first example of the test result display process (step S4) executed by the processor 3001.
プロセッサ3001は、検体一覧画面700(サンプルエクスプローラ画面)を表示する(ステップS410)。プロセッサ3001は、ユーザの操作に応じて、詳細画面800(ブラウザ画面)を表示する(ステップS411)。プロセッサ3001は、ユーザからの表示指示に応じて、スキャッタグラムを含む分析画面900を表示する(ステップS412)。プロセッサ3001は、分析画面900に表示されたスキャッタグラム901において選択されたドットに対応する細胞の分類情報を読み出して、読み出した分類情報を表示する(ステップS413)。 The processor 3001 displays the sample list screen 700 (sample explorer screen) (step S410). In response to a user operation, the processor 3001 displays the details screen 800 (browser screen) (step S411). In response to a display instruction from the user, the processor 3001 displays the analysis screen 900 including a scattergram (step S412). The processor 3001 reads out the classification information of the cell corresponding to the dot selected in the scattergram 901 displayed on the analysis screen 900, and displays the read-out classification information (step S413).
図18は、検体一覧画面700の一例を示す。検体一覧画面700は、ツールバー710とデータ表示領域720を備える。ツールバー710には、画面上で所定の操作を行うための複数のアイコンが表示される。具体的には、ツールバー710は、検体一覧画面700(SE)画面を呼び出すための検体一覧画面アイコン710aと、詳細画面800を呼び出すための詳細アイコン710bと、測定オーダを入力するための測定オーダ入力画面を呼び出すための測定登録アイコン710cと、検査結果をバリデートするためのバリデートアイコン710dと、を含む。 Figure 18 shows an example of the sample list screen 700. The sample list screen 700 includes a toolbar 710 and a data display area 720. The toolbar 710 displays multiple icons for performing specific operations on the screen. Specifically, the toolbar 710 includes a sample list screen icon 710a for calling the sample list screen 700 (SE), a details icon 710b for calling the details screen 800, a measurement registration icon 710c for calling the measurement order input screen for entering a measurement order, and a validate icon 710d for validating test results.
ツールバー710の下部には、検査結果のデータが表示されるデータ表示領域720が設けられている。ツールバー710はデータ表示領域720に表示される内容にかかわらず常に画面上部に表示される。検体一覧画面700のデータ表示領域720には、検体一覧表示領域931と測定結果表示領域932が表示される。 Below the toolbar 710 is a data display area 720 where test result data is displayed. The toolbar 710 is always displayed at the top of the screen regardless of the content displayed in the data display area 720. The data display area 720 of the sample list screen 700 displays a sample list display area 931 and a measurement result display area 932.
検体一覧表示領域931には、被検者ID、検体ID、日時などの項目が設けられる。検体一覧表示領域931には、被検者IDおよび検体IDにより識別される検査結果データが、リスト形式で表示されている。 The sample list display area 931 contains items such as subject ID, sample ID, date and time, etc. The sample list display area 931 displays test result data identified by the subject ID and sample ID in list format.
測定結果表示領域932には、検体一覧表示領域931で選択された検体IDに基づく測定結果が表示される。測定結果表示領域932に表示される測定結果は、主細胞種に基づく計数結果や比率情報である。 The measurement result display area 932 displays the measurement results based on the sample ID selected in the sample list display area 931. The measurement results displayed in the measurement result display area 932 are counting results and ratio information based on the main cell type.
ユーザが検体一覧画面700において詳細アイコン710bを選択するか、または検体一覧表示領域931において一つの検体のレコードを選択(例えばダブルクリック)すると、詳細画面800が表示される。 When the user selects the details icon 710b on the sample list screen 700 or selects (e.g., double-clicks) a sample record in the sample list display area 931, the details screen 800 is displayed.
図19は詳細画面800の一例を示す図である。詳細画面800は、ツールバー810(710)と、データ表示領域820とを含む。ツールバー810は、検体一覧画面700において表示されていたものと同じである。データ表示領域820には、測定結果を表示するための測定結果領域820aと、フラグ情報が表示されるフラグ領域820bと、グラフが表示されるグラフ領域820cとが表示される。測定結果領域820aには、表示対象となる検体に対して測定が行われた全ての測定チャネルの測定結果が表示される。フラグ領域820bには、測定結果に基づいて検体にフラグが設定されている場合にフラグ(サスペクトメッセージ)が表示される。グラフ領域820cには、各測定チャネルに対応するグラフが表示される。 Figure 19 shows an example of the details screen 800. The details screen 800 includes a toolbar 810 (710) and a data display area 820. The toolbar 810 is the same as the one displayed on the sample list screen 700. The data display area 820 displays a measurement result area 820a for displaying measurement results, a flag area 820b for displaying flag information, and a graph area 820c for displaying graphs. The measurement result area 820a displays the measurement results of all measurement channels for which measurements were performed on the sample to be displayed. The flag area 820b displays a flag (suspect message) if a flag has been set for the sample based on the measurement results. The graph area 820c displays a graph corresponding to each measurement channel.
図19の例では、グラフ領域820cには、WDFスキャッタグラムと、WNRスキャッタグラムと、WPCスキャッタグラムと、RETスキャッタグラムと、PLT-Fスキャッタグラムと、RBCヒストグラムと、PLTヒストグラムが表示されている。グラフ領域820cに表示されるスキャッタグラムは、上述の特徴パラメータに基づいて作成され表示される。 In the example of Figure 19, the graph area 820c displays a WDF scattergram, a WNR scattergram, a WPC scattergram, a RET scattergram, a PLT-F scattergram, an RBC histogram, and a PLT histogram. The scattergrams displayed in the graph area 820c are created and displayed based on the above-mentioned characteristic parameters.
ユーザは、詳細画面800に表示される分析結果を参照して、検査結果データをバリデートする場合、バリデートアイコン710dを操作する。これにより、当該検査結果データがバリデートされる。検査結果データをバリデートしない場合、ユーザは、たとえば測定登録アイコン710cを操作して再検査オーダを入力することができる。 If the user wishes to validate the test result data by referring to the analysis results displayed on the details screen 800, they can operate the validate icon 710d. This will validate the test result data. If the test result data is not to be validated, the user can, for example, operate the measurement registration icon 710c to enter a retest order.
ユーザは、細胞の分類情報を確認するために、分析画面900を表示させることができる。詳細画面800のグラフ領域820cにおいて、ユーザが任意のグラフを操作(例えばダブルクリック)すると、分析画面900がポップアップ表示され、詳細画面800の上にオーバーレイ表示される。 The user can display the analysis screen 900 to check the cell classification information. When the user operates (e.g., double-clicks) any graph in the graph area 820c of the details screen 800, the analysis screen 900 pops up and is overlaid on the details screen 800.
図20は、分析画面900の一例である。図20では、ユーザがWDFスキャッタグラムを選択した場合に表示される分析画面900を例示している。 Figure 20 is an example of the analysis screen 900. Figure 20 illustrates the analysis screen 900 that is displayed when the user selects a WDF scattergram.
分析画面900には、スキャッタグラム901および詳細表示領域902が表示されている。図20に示すスキャッタグラム901は、検査結果データに含まれる測定チャンネルに対応付けられた細胞の特徴パラメータに基づいて表示される。図20に示すスキャッタグラム901において、横軸は側方散乱光信号のピーク値(SSCP)であり、縦軸は側方蛍光信号のピーク値(SFLP)である。プロセッサ3001は、細胞IDによって特定される個々の細胞について、SSCPおよびSFLPに基づいてスキャッタグラム901における座標を決定し、決定した座標にドットを描画することで細胞をプロットする。プロセッサ3001は、表示されるスキャッタグラム901に対応する測定チャネルの配下にある全ての細胞のデータに対して同様の処理を行い、スキャッタグラム901に細胞をプロットする。 Analysis screen 900 displays a scattergram 901 and a detailed display area 902. The scattergram 901 shown in FIG. 20 is displayed based on the characteristic parameters of cells associated with the measurement channel included in the test result data. In the scattergram 901 shown in FIG. 20, the horizontal axis represents the side scattered light signal peak value (SSCP), and the vertical axis represents the side fluorescent light signal peak value (SFLP). For each cell identified by its cell ID, processor 3001 determines the coordinates in the scattergram 901 based on the SSCP and SFLP, and plots the cell by drawing a dot at the determined coordinates. Processor 3001 performs the same processing on the data for all cells under the measurement channel corresponding to the displayed scattergram 901, and plots the cells on scattergram 901.
プロセッサ3001は、プロットされる細胞の分類情報に基づいてドットの色を設定する。具体的には、プロセッサ3001は、異なる細胞種の細胞を、異なる色のドットで表示する。例えば、WDFチャネルに対応するスキャッタグラム901では、好中球を第1の色(例えば青色)、リンパ球を第2の色(例えば紫色)、単球を第3の色(例えば緑色)、好酸球を第4の色(例えば赤色)、好塩基球を第5の色(例えば黄色)で表示する。 Processor 3001 sets the color of the dots based on the classification information of the plotted cells. Specifically, processor 3001 displays cells of different cell types with dots of different colors. For example, in a scattergram 901 corresponding to the WDF channel, neutrophils are displayed in a first color (e.g., blue), lymphocytes in a second color (e.g., purple), monocytes in a third color (e.g., green), eosinophils in a fourth color (e.g., red), and basophils in a fifth color (e.g., yellow).
なお、従来の血球計数装置における白血球分類では、図20に示すスキャッタグラム901のような座標平面に細胞をプロットし、各細胞の座標に基づいて細胞を複数の集団に分類するクラスタリング解析の方法が採用されていた。そのため同じ座標にプロットされた細胞は同じ種類の細胞に分類される。一方、本実施形態では、従来の白血球分類と異なり、細胞の特徴パラメータ(SSCPおよびSFLP)をスキャッタグラム901に細胞をプロットするために用いるのみである。本実施形態における細胞の分類は、上述の通り、深層学習アルゴリズム60を用いて個々の細胞の波形データを分析することで、クラスタリングの手法によることなく、細胞の種類を個別に同定する。言い換えると、スキャッタグラム901における細胞プロットの座標は、細胞の特徴を表すパラメータに基づいて測定試料に含まれる細胞の分布を表す断片的な情報であり、座標は細胞種の同定には用いられない。そのため、同じ座標にプロットされた複数の細胞があっても、それらの細胞は深層学習アルゴリズム60によって異なる細胞に分類されることがある。同じ座標に異なる種類の細胞がプロットされた場合、プロセッサ3001は、同じ座標にプロットされる複数の細胞の主細胞種に基づき、最も割合の多い主細胞種に対応する色のドットを描画する。 Conventional white blood cell classification in hemocytometers employs a clustering analysis method in which cells are plotted on a coordinate plane, such as the scattergram 901 shown in FIG. 20, and then classified into multiple populations based on the coordinates of each cell. Therefore, cells plotted at the same coordinates are classified as cells of the same type. In contrast, unlike conventional white blood cell classification, the present embodiment only uses cell characteristic parameters (SSCP and SFLP) to plot cells on the scattergram 901. As described above, cell classification in this embodiment involves analyzing the waveform data of individual cells using the deep learning algorithm 60, thereby identifying individual cell types without relying on clustering techniques. In other words, the coordinates of the cell plots in the scattergram 901 are fragmentary information representing the distribution of cells in the measurement sample based on parameters representing the cell characteristics; the coordinates are not used to identify cell types. Therefore, even if multiple cells are plotted at the same coordinates, these cells may be classified as different cells by the deep learning algorithm 60. When different types of cells are plotted at the same coordinates, the processor 3001 draws dots of a color corresponding to the most prevalent main cell type based on the main cell types of the multiple cells plotted at the same coordinates.
図17のフローチャートのステップS413において、ユーザがスキャッタグラム901上のドットを選択する操作(例えばダブルクリック)を行うと、プロセッサ3001は、詳細表示領域902をポップアップで表示する。詳細表示領域902は、分類情報表示領域902aを含んでおり、分類情報表示領域902aは、スキャッタグラム901において選択されたドットに含まれる細胞の分類情報を表示する。図20では、複数の細胞種と、各細胞種に対応する確率を表示した例を示している。分類情報表示領域902aには、分類情報表示領域902a内の表示範囲を変更して全ての細胞種および確率を表示可能とするためのスクロールバーが設けられている。スキャッタグラム901上の選択されたドットに複数の細胞がプロットされている場合、詳細表示領域902に、複数の細胞ごとの分類情報表示領域902aが表示される。ユーザは、スクロールバーを操作することにより、分類情報をスクロール表示することができる。 In step S413 of the flowchart in FIG. 17, when the user selects a dot on the scattergram 901 (e.g., by double-clicking), the processor 3001 pops up the detailed display area 902. The detailed display area 902 includes a classification information display area 902a, which displays classification information for the cells included in the selected dot on the scattergram 901. FIG. 20 shows an example in which multiple cell types and the corresponding probabilities for each cell type are displayed. The classification information display area 902a is provided with a scroll bar that allows the display range within the classification information display area 902a to be changed so that all cell types and probabilities can be displayed. If multiple cells are plotted at the selected dot on the scattergram 901, the detailed display area 902 displays a classification information display area 902a for each of the multiple cells. The user can scroll through the classification information by operating the scroll bar.
図20の分析画面900では選択されたドットに含まれる細胞の分類情報をポップアップによって表示しているが、図21に示すように分類情報表示領域902aを分析画面900に設けてもよい。この場合、ドットが選択されるまでは分類情報表示領域902aはブランクであり、ドットが選択されたことに応じて、選択されたドットに対応する細胞の分類情報が分類情報表示領域902aに表示される。 In the analysis screen 900 of Figure 20, classification information for the cells contained in the selected dot is displayed in a pop-up, but as shown in Figure 21, a classification information display area 902a may also be provided on the analysis screen 900. In this case, the classification information display area 902a is blank until a dot is selected, and once a dot is selected, classification information for the cells corresponding to the selected dot is displayed in the classification information display area 902a.
上記の例では、スキャッタグラム901上のドットが操作(例えばダブルクリック)されたことに応じて詳細表示領域902をポップアップで表示しているが、詳細表示領域902を呼び出すための操作は、スキャッタグラム901上の任意の座標を特定できる限り種々の操作を含み得る。例えば、スキャッタグラム901にカーソルをあわせるだけで詳細表示領域902が表示されてもよく、この場合、カーソルをスキャッタグラム901上に置くことが詳細表示領域902を呼び出すための操作となる。また、操作はダブルクリックに代えて、長押し、右クリック、カーソルを座標に置いた状態でキーボードまたはソフトウェアキーの所定のキー(例えばEnterキー)を押下することであってもよい。 In the above example, the detailed display area 902 is displayed as a pop-up in response to an operation (e.g., double-clicking) on a dot on the scattergram 901, but the operation for calling up the detailed display area 902 can include various operations as long as it is possible to identify any coordinate on the scattergram 901. For example, the detailed display area 902 may be displayed simply by placing the cursor on the scattergram 901, in which case placing the cursor on the scattergram 901 is the operation for calling up the detailed display area 902. Furthermore, instead of double-clicking, the operation may be a long press, a right click, or pressing a specified key on the keyboard or software keys (e.g., the Enter key) while the cursor is placed on the coordinate.
図20、図21の画面によれば、ユーザは、分類情報表示領域902aを参照することにより、スキャッタグラム901上で選択したドットに対応する細胞の分類情報を確認できる。また、ユーザは、スキャッタグラム901上において選択するドットを変更することにより、分類情報表示領域902aの表示内容を動的に切り替えて、表示内容を連続的に確認できる。 According to the screens in Figures 20 and 21, the user can check the classification information of the cell corresponding to the dot selected on the scattergram 901 by referring to the classification information display area 902a. Furthermore, by changing the dot selected on the scattergram 901, the user can dynamically switch the display content of the classification information display area 902a and continuously check the display content.
なお、分類情報表示領域902aには、分類情報として、細胞種ごとの確率に限らず、他の情報が表示されてもよい。たとえば、検査結果データが図13の構成を有する場合、細胞種ごとの主フラグの値が表示されてもよい。また、検査結果データが図14の構成を有する場合、主細胞種(最も確率が高い細胞種)にマークが表示されてもよく、主細胞種が別途表示されてもよい。また、検査結果データが図15の構成を有する場合、細胞種ごとのリサーチフラグの値が表示されてもよい。また、検査結果データが図16の構成を有する場合、細胞種ごとの順位が表示されてもよい。 The classification information display area 902a may display other information as classification information, not just the probability of each cell type. For example, if the test result data has the configuration of FIG. 13, the value of the main flag for each cell type may be displayed. If the test result data has the configuration of FIG. 14, a mark may be displayed on the main cell type (the cell type with the highest probability), or the main cell type may be displayed separately. If the test result data has the configuration of FIG. 15, the value of the research flag for each cell type may be displayed. If the test result data has the configuration of FIG. 16, the ranking of each cell type may be displayed.
図20、図21では細胞種ごとの確率が数値で表示された。これに代えて、図22および図23に示すように細胞種ごとの確率に応じたグラフが表示されてもよい。図22は分析画面900の他の例を示す図である。図22の例では、分類情報表示領域902aには、選択されたドットに対応する細胞ごとに、細胞の確率情報が100%積み上げ棒グラフ(percentage bar chart)で表示されている。この100%積み上げ棒グラフは各細胞IDに対応して表示され、識別情報ごとの確率の値が積み上げ型で全体として100%となるように表示されている。これにより、ユーザは、細胞種毎の確率を視覚的に把握することができる。 In Figures 20 and 21, the probability of each cell type is displayed numerically. Alternatively, a graph corresponding to the probability of each cell type may be displayed, as shown in Figures 22 and 23. Figure 22 shows another example of the analysis screen 900. In the example of Figure 22, the classification information display area 902a displays cell probability information for each cell corresponding to the selected dot as a 100% stacked bar chart. This 100% stacked bar chart is displayed corresponding to each cell ID, and the probability values for each identification information are displayed in a stacked format to total 100%. This allows the user to visually grasp the probability of each cell type.
図23は、分析画面900の他の例を示す図である。図23の分析画面900には、スキャッタグラム901、詳細表示領域902、拡大ボタン903および拡大図904が表示されている。 Figure 23 shows another example of the analysis screen 900. The analysis screen 900 in Figure 23 displays a scattergram 901, a detailed display area 902, an enlargement button 903, and an enlarged view 904.
ユーザが拡大ボタン903を操作すると、スキャッタグラム901上に参照範囲のゲート901aが表示される。ゲート901aは、スキャッタグラム901上の所望のドットを範囲指定によって選択するためのものである。ユーザは、ドラッグ等の操作を行うことにより、スキャッタグラム901上においてゲート901aの位置を変更できる。拡大図904には、ゲート901a内のスキャッタグラム901の部分が拡大表示される。ユーザが拡大図904上のドットを選択する操作を行うと、図20、図21と同様、選択された細胞の分類情報が、詳細表示領域902内の分類情報表示領域902aに表示される。 When the user operates the enlargement button 903, a reference range gate 901a is displayed on the scattergram 901. The gate 901a is used to select the desired dot on the scattergram 901 by specifying a range. The user can change the position of the gate 901a on the scattergram 901 by performing an operation such as dragging. The enlarged view 904 displays an enlarged view of the portion of the scattergram 901 within the gate 901a. When the user performs an operation to select a dot on the enlarged view 904, the classification information of the selected cell is displayed in the classification information display area 902a in the detailed display area 902, as in Figures 20 and 21.
図23の画面によれば、ユーザは、スキャッタグラム901上にゲート901aを設定して拡大図904を表示させることにより、拡大図904において目的の細胞を容易に選択できる。これにより、スキャッタグラム901において細胞のドットが密集した範囲にある細胞についても、円滑に分類情報を確認できる。 According to the screen in Figure 23, the user can easily select the target cell in the enlarged view 904 by setting a gate 901a on the scattergram 901 and displaying the enlarged view 904. This allows the user to smoothly check the classification information even for cells located in an area where cell dots are densely packed in the scattergram 901.
なお、ゲート901aの境界線に対してドラッグ等の操作が行われることにより、ゲート901aの大きさが変更されてもよい。また、拡大ボタン903に対して操作が行われるごとに、段階的にゲート901aの大きさが変更されてもよい。 The size of gate 901a may be changed by performing an operation such as dragging on the boundary line of gate 901a. Furthermore, the size of gate 901a may be changed in stages each time the enlargement button 903 is operated.
図20~図23の例では、スキャッタグラム901上の一つのドットを選択する例を示したが、一度に選択できるドットは一つに限られない。例えば、スキャッタグラム901上の任意の点をクリックしたままカーソルをドラッグすることにより、スキャッタグラム901上で複数のドットを範囲指定により選択してもよい。ただし、複数のドットを一度に選択すると、表示対象となる細胞の数が多すぎる場合が生じ、分類情報を細胞毎に個別表示するとユーザが見にくい場合がありえる。そのため、後述の図29を参照して説明するように、選択されたドットの数に応じて表示方法を切り替えてもよい。例えば、選択されたドットの数が所定の閾値以下である場合には細胞の分類情報を個別表示し、選択されたドットの数が所定の閾値より大きい場合には個別表示ではなく統計表示してもよい。 In the examples of Figures 20 to 23, an example of selecting one dot on the scattergram 901 is shown, but the number of dots that can be selected at a time is not limited to one. For example, multiple dots on the scattergram 901 may be selected by clicking and holding down the cursor on any point on the scattergram 901 and dragging the cursor to specify a range. However, if multiple dots are selected at once, there may be too many cells to display, and displaying the classification information for each cell individually may be difficult for the user to see. For this reason, as will be explained with reference to Figure 29 below, the display method may be switched depending on the number of selected dots. For example, if the number of selected dots is equal to or less than a predetermined threshold, the classification information for the cells may be displayed individually, whereas if the number of selected dots is greater than the predetermined threshold, the classification information for the cells may be displayed statistically rather than individually.
図24は検査結果表示プロセスの第2例を示すフローチャートである。図24では、図17のフローチャートと比べてステップS413が変更されている。図24のステップS413では、スキャッタグラム901において選択されたドットに対応する細胞の分類情報が読み出され、統計情報として分析画面900に表示される。 Figure 24 is a flowchart showing a second example of the test result display process. In Figure 24, step S413 has been changed compared to the flowchart in Figure 17. In step S413 in Figure 24, classification information for the cell corresponding to the dot selected in the scattergram 901 is read out and displayed as statistical information on the analysis screen 900.
図17の検査結果表示プロセスの第1例では、図20~図23の例に示すように、選択されたドットに対応する細胞の分類情報を、細胞毎に個別表示する例を示した。これに代えて、以下に示す図25~図28の例では、選択されたドットに対応する複数の細胞の分類情報を集計し、統計情報を表示する。分析画面900の例を図25~図28に示す。 In the first example of the test result display process in Figure 17, as shown in the examples of Figures 20 to 23, classification information for cells corresponding to selected dots is displayed individually for each cell. Instead, in the examples of Figures 25 to 28 shown below, classification information for multiple cells corresponding to selected dots is aggregated and statistical information is displayed. Examples of the analysis screen 900 are shown in Figures 25 to 28.
図25の分析画面900には、スキャッタグラム901、拡大ボタン903、拡大図904および詳細表示領域905が表示されている。 The analysis screen 900 in Figure 25 displays a scattergram 901, an enlargement button 903, an enlarged view 904, and a detailed display area 905.
詳細表示領域905には、ゲート901a内の全ての細胞の分類情報に基づいて、細胞種ごとの確率と個数の統計情報がヒストグラム905aによって表示される。ヒストグラム905aは、ゲート901a内の全ての細胞を、当該細胞種における確率ごとに集計した度数分布情報である。ヒストグラム905aにおいて、横軸は確率であり、縦軸は細胞の個数である。ヒストグラム905aに示される個数には、主細胞種でない細胞(当該細胞種の確率が低い細胞)の計数結果も含まれる。詳細表示領域905には、詳細表示領域905内の表示範囲を変更して全ての細胞種のヒストグラム905aを表示可能とするためのスクロールバーが設けられている。 The detailed display area 905 displays statistical information on the probability and number of each cell type in the form of a histogram 905a based on the classification information of all cells within the gate 901a. The histogram 905a is frequency distribution information that aggregates all cells within the gate 901a by the probability of that cell type. In the histogram 905a, the horizontal axis represents probability, and the vertical axis represents the number of cells. The number shown in the histogram 905a also includes the count results of cells that are not the main cell type (cells with a low probability of being that cell type). The detailed display area 905 is provided with a scroll bar that allows the display range within the detailed display area 905 to be changed so that the histograms 905a of all cell types can be displayed.
図25の画面によれば、ユーザは、詳細表示領域905に細胞種ごとのヒストグラム905aを表示させることにより、ゲート901aにおける全ての細胞について、細胞種ごとの確率の分布を把握できる。たとえば、従来のスキャッタグラムを用いたクラスタリングの手法では、スキャッタグラム901上において複数の細胞種の分布範囲が重なってしまうことがある。これに対し、本実施形態によれば、このような分布が重なる範囲にゲート901aを設定してヒストグラム905aを参照することにより、細胞種の度数分布を確認できる。これにより、ユーザは、当該検体について、詳細な判断を行うことができ、たとえば、分布が重なる範囲において、各細胞種の細胞がどの程度含まれ得るかを判断できる。 According to the screen in FIG. 25, by displaying histograms 905a for each cell type in the detailed display area 905, the user can grasp the probability distribution of each cell type for all cells in the gate 901a. For example, with conventional clustering methods using scattergrams, the distribution ranges of multiple cell types may overlap on the scattergram 901. In contrast, according to this embodiment, by setting gate 901a in the range where such distributions overlap and referring to histogram 905a, the frequency distribution of cell types can be confirmed. This allows the user to make detailed judgments about the specimen, such as determining how likely cells of each cell type are to be contained in the range where the distributions overlap.
図26は、分析画面900の他の例を示す図である。分析画面900には、スキャッタグラム901、拡大ボタン903、拡大図904、細胞種選択領域906、および統計情報として3次元ヒストグラム907が表示されている。 Figure 26 shows another example of the analysis screen 900. The analysis screen 900 displays a scattergram 901, an enlargement button 903, an enlarged view 904, a cell type selection area 906, and a three-dimensional histogram 907 as statistical information.
細胞種選択領域906には、細胞種を選択するためのチェックボックスが設けられている。細胞種選択領域906には、細胞種選択領域906内の表示範囲を変更して全ての細胞種を表示可能とするためのスクロールバーが設けられている。3次元ヒストグラム907は、ゲート901a内の全ての細胞を、選択された細胞種における確率ごとに集計した度数分布情報である。3次元ヒストグラム907は、選択された細胞種ごとのヒストグラムを、前後方向に並べて3次元的に表示する。図26の例では、細胞種選択領域906においてリンパ球と単球が選択されているため、3次元ヒストグラム907には、リンパ球のヒストグラムと単球のヒストグラムが合わせて表示されている。 The cell type selection area 906 is provided with check boxes for selecting cell types. The cell type selection area 906 is provided with a scroll bar for changing the display range within the cell type selection area 906 so that all cell types can be displayed. The three-dimensional histogram 907 is frequency distribution information for all cells within gate 901a, aggregated by probability of the selected cell type. The three-dimensional histogram 907 displays histograms for each selected cell type in a three-dimensional manner, arranged front to back. In the example of Figure 26, lymphocytes and monocytes have been selected in the cell type selection area 906, and therefore the three-dimensional histogram 907 displays both the lymphocyte histogram and the monocyte histogram.
図26の分析画面900によれば、ユーザは、2以上の細胞種を選択して3次元ヒストグラム907を参照することにより、2以上の細胞種の度数分布を同時に確認できる。図25の例では、画面内に2つのヒストグラム905aが同時に表示されたが、図26の例では、3以上の細胞種が選択されることにより、画面内に3以上のヒストグラムが表示される。このように図26の画面によれば、ユーザは、図25の画面に比べて、さらに多くの度数分布を同時に把握できる。また、ユーザは、確率毎の度数比較を容易に行うことができる。 The analysis screen 900 in FIG. 26 allows the user to simultaneously check the frequency distributions of two or more cell types by selecting two or more cell types and referring to the three-dimensional histogram 907. In the example of FIG. 25, two histograms 905a were displayed simultaneously on the screen, but in the example of FIG. 26, by selecting three or more cell types, three or more histograms are displayed on the screen. In this way, the screen in FIG. 26 allows the user to simultaneously grasp even more frequency distributions than the screen in FIG. 25. In addition, the user can easily compare frequencies for each probability.
なお、図26の3次元ヒストグラム907は、図25に示したヒストグラム905aを奥行き方向に複数並べたヒストグラムであったが、これに代えて、複数の細胞種の確率の分布状態が、サーフェスプロット等により表示されてもよい。 Note that the three-dimensional histogram 907 in Figure 26 is a histogram in which multiple histograms 905a shown in Figure 25 are arranged in the depth direction, but instead, the distribution of the probabilities of multiple cell types may be displayed using a surface plot or the like.
図27は、分析画面900の他の例を示す図である。図27の分析画面900には、スキャッタグラム901、拡大ボタン903、拡大図904および個数表示領域908が表示されている。 Figure 27 shows another example of the analysis screen 900. The analysis screen 900 in Figure 27 displays a scattergram 901, an enlargement button 903, an enlarged view 904, and a count display area 908.
個数表示領域908には、ゲート901a内の全ての細胞について、細胞種ごとに確率が0%より大きい細胞を集計した計数値が、統計情報として棒グラフで表示される。この場合、ゲート901a内の複数の細胞が重畳して計数されるため、個数表示領域908内の計数値の合計は、ゲート901a内の細胞の実際の個数よりも多くなる。例えば、図27のゲート901aに、単球90%、好中球5%、幼若顆粒球5%の確率情報をもつ細胞が1つ含まれているとする。この場合、その細胞は単球、好中球、幼若顆粒球のそれぞれについて1カウントとして計数される。つまり、複数の細胞種に属する確率が0%以上あれば、その細胞の個数は、複数の細胞種に重畳してカウントされる。なお、集計方法はこれに限られず、確率に応じて個数を1以下の小数で表して計数してもよい。例えば、上記の例のごとく、単球90%、好中球5%、幼若顆粒球5%の確率情報をもつ細胞がゲート901aの参照範囲に1つ含まれている場合、0.9個の単球と、0.05個の好中球と、0.05個の幼若顆粒球が含まれるとみなして集計してもよい。 The count display area 908 displays statistical information in the form of a bar graph, tallying the counts of all cells within gate 901a for each cell type with a probability greater than 0%. In this case, because multiple cells within gate 901a are counted overlapping, the total count in count display area 908 exceeds the actual number of cells within gate 901a. For example, suppose gate 901a in Figure 27 contains one cell with probability information of 90% monocyte, 5% neutrophil, and 5% immature granulocyte. In this case, the cell is counted as one count for each of monocyte, neutrophil, and immature granulocyte. In other words, if the probability of belonging to multiple cell types is 0% or greater, the number of that cell is counted overlapping with the number of multiple cell types. The counting method is not limited to this; the number may be counted as a decimal number less than 1 according to the probability. For example, as in the example above, if the reference range of gate 901a contains one cell with probability information of 90% monocytes, 5% neutrophils, and 5% immature granulocytes, the count may be calculated assuming that the range contains 0.9 monocytes, 0.05 neutrophils, and 0.05 immature granulocytes.
個数表示領域908内の棒グラフには、細胞種の計数結果が所定の閾値(たとえば、10個等)より少ない場合、細胞種の計数値が付記される。図27の例では、幼若顆粒球の計数値が5個であったため、幼若顆粒球の棒グラフに「5」が付記されている。また、個数表示領域908には、個数表示領域908内の表示範囲を変更して全ての細胞種を表示可能とするためのスクロールバーが設けられている。 If the count result for a cell type is less than a predetermined threshold (e.g., 10), the count value for that cell type is displayed on the bar graph in the number display area 908. In the example of Figure 27, the count value for immature granulocytes was 5, so "5" is displayed on the bar graph for immature granulocytes. In addition, the number display area 908 is provided with a scroll bar that allows the display range within the number display area 908 to be changed so that all cell types can be displayed.
図27の分析画面900によれば、ユーザは、個数表示領域908を参照することにより、ゲート901aにおいて、細胞種ごとの個数を確認できる。確率が所定のパーセンテージを超える細胞は1つとしてカウントされるため、多数派の細胞種と少数派の細胞種を確認する際に便利である。また、個数表示領域908において計数値が小さい細胞種については、計数値の程度を確認できるような補助表示として計数値が付記されるため、計数値の小さい細胞種の計数値を明確に確認できる。これにより、ユーザは、希少な細胞種が当該検体に含まれ得る可能性を円滑に判断できる。 According to the analysis screen 900 in Figure 27, the user can check the number of each cell type in gate 901a by referring to the number display area 908. Cells with a probability exceeding a certain percentage are counted as one, which is convenient when checking the majority and minority cell types. Furthermore, for cell types with small count values in the number display area 908, the count value is displayed as an auxiliary display to confirm the degree of the count value, so the count value of cell types with small count values can be clearly confirmed. This allows the user to smoothly determine the possibility that rare cell types may be contained in the sample.
なお、個数表示領域908には、確率が0%より大きい細胞種を計数した計数値が表示されたが、計数のための閾値は0%に限らず、0%より大きく100%未満の任意の値を設定してもよい。また、計数のための閾値を受付可能なユーザーインタフェース(たとえば、図31の確率選択領域910)が、画面内に設けられてもよい。 Note that the count display area 908 displays the count value of cell types with a probability greater than 0%, but the threshold for counting is not limited to 0% and may be set to any value greater than 0% and less than 100%. Also, a user interface that can accept the threshold for counting (for example, the probability selection area 910 in Figure 31) may be provided on the screen.
図28は分析画面900の他の例を示す図である。分析画面900には、スキャッタグラム901および詳細表示領域913が表示されている。 Figure 28 shows another example of the analysis screen 900. The analysis screen 900 displays a scattergram 901 and a detailed display area 913.
ユーザがスキャッタグラム901上のドットを選択する操作を行うと、選択されたドットに対応する細胞についての統計情報が詳細表示領域913に表示される。詳細表示領域913は、領域913a~913dを有する。領域913aは、選択されたドットにプロットされた一又は複数の細胞(以下、選択された細胞)について、確率が高い細胞種を上位2つ表示する。領域913bは、選択された細胞について、白血球5分類のうち確率が最も高い細胞種を表示する。領域913cは、選択された細胞について、確率が最も高い異常細胞種を表示する。領域913dは、選択された細胞について、存在する可能性がある細胞種、すなわち確率が0%より大きい細胞種をすべて表示する。 When the user selects a dot on the scattergram 901, statistical information about the cell corresponding to the selected dot is displayed in the detailed display area 913. The detailed display area 913 has areas 913a to 913d. Area 913a displays the top two cell types with the highest probability for one or more cells plotted on the selected dot (hereinafter referred to as the selected cells). Area 913b displays the cell type with the highest probability of being one of the five white blood cell classifications for the selected cell. Area 913c displays the abnormal cell type with the highest probability for the selected cell. Area 913d displays all possible cell types for the selected cell, i.e., cell types with a probability greater than 0%.
図28の分析画面900によれば、ユーザは、詳細表示領域913を参照することにより、選択した細胞がどのような細胞種に分類される可能性があるのかを把握できる。 According to the analysis screen 900 in Figure 28, the user can understand what cell type the selected cell may be classified into by referring to the detailed display area 913.
なお、領域913a~913dに表示される細胞種名の近傍に、当該細胞種の確率が合わせて表示されてもよい。選択された細胞が一つだけである場合は、該当する細胞の確率情報を表示することができる。選択された細胞が複数ある場合は、複数の細胞の細胞種の確率の代表値を求めて表示してもよい。代表値は、例えば平均値、中央値、最頻値で表すことができる。また、領域913aには、最上位の細胞種のみを表示してもよいし、または、上位3つ以上の細胞種が表示されてもよい。領域913b、913cには、上位2つ以上の細胞種が表示されてもよい。領域913dには、確率が所定の閾値より大きい細胞種が表示されてもよい。 The probability of each cell type may also be displayed near the cell type name displayed in areas 913a-913d. If only one cell is selected, the probability information for that cell may be displayed. If multiple cells are selected, a representative value of the probabilities of the cell types of the multiple cells may be calculated and displayed. The representative value may be expressed as, for example, the mean, median, or mode. Furthermore, area 913a may display only the top cell type, or the top three or more cell types. Areas 913b and 913c may display the top two or more cell types. Area 913d may display cell types with probabilities greater than a predetermined threshold.
図29は、検査結果表示プロセスの第3例を示したフローチャートである。ステップS414において、プロセッサ3001は、スキャッタグラム901上で選択されたドットに対応する細胞の数を閾値と比較する。細胞の数が閾値以下であれば、プロセッサ3001は、ステップS416において分類情報を細胞毎に個別表示する。細胞毎の分類情報の個別表示は、図20~図23を参照して説明したとおりである。細胞の数が閾値より多ければ、プロセッサ3001は、ステップS415において分類情報を集計して統計情報を表示する。統計情報の表示は、図25~図28を参照して説明したとおりである。 Figure 29 is a flowchart showing a third example of the test result display process. In step S414, processor 3001 compares the number of cells corresponding to the selected dot on scattergram 901 with a threshold value. If the number of cells is equal to or less than the threshold value, processor 3001 displays the classification information for each cell individually in step S416. The individual display of the classification information for each cell is as described with reference to Figures 20 to 23. If the number of cells is greater than the threshold value, processor 3001 aggregates the classification information and displays statistical information in step S415. The display of the statistical information is as described with reference to Figures 25 to 28.
上述したとおり、複数のドットを一度に選択したり、広範囲のゲート901aを設定したりすると、表示対象となる細胞の数が多すぎる場合が生じ、分類情報を細胞毎に個別表示するとユーザにとって視認性が下がる場合がありえる。一方、選択されたドットに対応する細胞の数が少ない場合には、個別の細胞の分類情報を表示できるようにした方がユーザの目的に適う場合がある。例えば、図28のスキャッタグラム901上で選択されているドットのように、細胞のクラスタの中心から離れた位置や、細胞の分布が疎である位置がユーザによって選択された場合、細胞を集団としてではなく個別に分析することを望んでいる場合もある。そこで、図29の例では、選択されたドットの数が所定の閾値以下である場合には細胞の分類情報を個別表示し、選択されたドットの数が所定の閾値より大きい場合には個別表示ではなく統計表示することで、自動的に、ユーザにとって視認性の高い画面を提供することができる。 As mentioned above, when multiple dots are selected at once or a wide gate 901a is set, the number of cells to be displayed may be too large, and displaying the classification information for each cell individually may reduce user visibility. On the other hand, when the number of cells corresponding to the selected dots is small, displaying the classification information for each cell may suit the user's purpose. For example, when the user selects a location far from the center of a cell cluster or a location where cells are sparsely distributed, such as the dot selected on the scattergram 901 in Figure 28, the user may wish to analyze the cells individually rather than as a group. Therefore, in the example of Figure 29, when the number of selected dots is below a predetermined threshold, the classification information for the cells is displayed individually, and when the number of selected dots is greater than the predetermined threshold, statistical information is displayed instead of individual information, automatically providing a screen with high user visibility.
図30は、検査結果表示プロセスの第4例を示した図である。上述の検査結果プロセスの第1例~第3例では、スキャッタグラム901の上で目的とする細胞のドットを選択することにより、そのドットに対応する細胞の分類情報を表示する例を示した。以下に説明する図31~図38の例では、グラフを含む分析画面900が表示され(ステップS417)、定義された抽出条件を満たす細胞のドットがハイライト表示される(ステップS418)。ステップS418では、スキャッタグラム901上でドットを選択するのではなく、抽出対象とする細胞の条件をユーザが定義すると、その条件を満たす細胞が抽出されてグラフに表示される。 Figure 30 shows a fourth example of the test result display process. In the first to third examples of the test result process described above, the classification information for the cell corresponding to a dot of interest is displayed by selecting the dot of the cell on the scattergram 901. In the examples of Figures 31 to 38 described below, an analysis screen 900 including a graph is displayed (step S417), and dots of cells that meet the defined extraction conditions are highlighted (step S418). In step S418, rather than selecting dots on the scattergram 901, the user defines the conditions for the cells to be extracted, and cells that meet those conditions are extracted and displayed on the graph.
図31は、分析画面900の他の例を示す図である。分析画面900には、スキャッタグラム901、細胞種選択領域909および確率選択領域910が表示されている。 Figure 31 shows another example of the analysis screen 900. The analysis screen 900 displays a scattergram 901, a cell type selection area 909, and a probability selection area 910.
細胞種選択領域909および確率選択領域910は、いわゆるプルダウンメニューにより構成されている。細胞種選択領域909は、ユーザによって選択された測定チャンネル(図31ではWDFチャンネル)に対応した全ての細胞種から1つの細胞種を選択可能に構成されている。確率選択領域910には、選択肢として、確率の数値が0%~100%の範囲内で、5%間隔で選択可能に表示される。具体的には、確率選択領域910は、「=100%」、「>95%」、「>90%」、…、「>5%」、「>0%」、「=0%」などの、等号または不等号に確率を合わせた文字列を選択可能に構成されている。 The cell type selection area 909 and probability selection area 910 are configured as so-called pull-down menus. The cell type selection area 909 is configured to allow the user to select one cell type from all cell types corresponding to the measurement channel selected by the user (the WDF channel in Figure 31). The probability selection area 910 displays probability values selectable in 5% increments within the range of 0% to 100% as options. Specifically, the probability selection area 910 is configured to allow the user to select strings that combine probability with an equal or inequality sign, such as "=100%", ">95%, ">90%, ...", ">5%, ">0%", "=0%", etc.
ユーザが、細胞種選択領域909において目的とする細胞種を選択し、確率選択領域910において確率を選択すると、スキャッタグラム901上の対応するドットがハイライト表示される。図31に示す例では、細胞種として好塩基球が選択され、確率として「>85%」が選択されている。この場合、好塩基球の確率が85%より大きい細胞のドット(領域901b内のドット)が、スキャッタグラム901上でハイライト表示される。ハイライト表示は、例えばドットの色を他のドットと異なる色で表示する、ドットの輪郭を強調表示する、ドットを点滅させるなど、抽出されたドットと他のドットとを区別できる表示方法であればよい。 When the user selects a desired cell type in the cell type selection area 909 and a probability in the probability selection area 910, the corresponding dots on the scattergram 901 are highlighted. In the example shown in Figure 31, basophils are selected as the cell type, and ">85%" is selected as the probability. In this case, dots of cells with a basophil probability greater than 85% (dots in area 901b) are highlighted on the scattergram 901. The highlighting can be done by any display method that allows the extracted dots to be distinguished from other dots, such as by displaying the dot in a color different from other dots, highlighting the outline of the dot, or flashing the dot.
図31の画面によれば、ユーザは、抽出条件として、目的とする細胞種と確率を定義することにより、スキャッタグラム901上における条件に合致する細胞の位置を把握できる。これにより、ユーザは、分類情報(細胞種と確率)によって分類される細胞が、従来のスキャッタグラム901上においてどの位置に存在するかを把握でき、たとえば、分類情報による分類の精度を判断する際の材料とすることができる。 The screen in Figure 31 allows the user to define the target cell type and probability as extraction conditions, and thereby ascertain the position of cells that meet the conditions on the scattergram 901. This allows the user to ascertain the position on the conventional scattergram 901 of cells classified according to classification information (cell type and probability), which can be used, for example, to determine the accuracy of classification according to classification information.
図32は分析画面900の他の例を示す図である。図32の分析画面900は、確率選択領域910に代えて、確率の数値選択のためのスケールバー910aと、抽出対象選択領域910cとを備える。スケールバー910aは、左右にスライド可能なポインタ910bを備えている。ユーザはポインタ910bを左右に移動させることで、0%~100%の範囲内の任意のパーセンテージを選択することができる。抽出対象選択領域910cには、スケールバー910aにおいて選択されるパーセンテージと組み合わされる不等号が選択可能に表示される。例えば、図32に示すように細胞種選択領域909において細胞種として好塩基球が選択され、スケールバー910aにおいて80%の位置にポインタ910bが置かれ、抽出対象選択領域910cにおいて「>」が選択されると、抽出条件は「好塩基球の確率>80%」となる。スキャッタグラム901では、「好塩基球の確率>80%」の抽出条件を満たす細胞のドットがハイライト表示される。 Figure 32 shows another example of the analysis screen 900. Instead of the probability selection area 910, the analysis screen 900 in Figure 32 includes a scale bar 910a for selecting a probability value and an extraction target selection area 910c. The scale bar 910a includes a pointer 910b that can slide left and right. By moving the pointer 910b left and right, the user can select any percentage between 0% and 100%. The extraction target selection area 910c displays a selectable inequality sign that can be combined with the percentage selected in the scale bar 910a. For example, as shown in Figure 32, if basophils are selected as the cell type in the cell type selection area 909, the pointer 910b is placed at the 80% position in the scale bar 910a, and ">" is selected in the extraction target selection area 910c, the extraction condition becomes "Probability of basophils > 80%." In the scattergram 901, cell dots that meet the extraction condition "probability of basophils > 80%" are highlighted.
ユーザがスケールバー910aにおいてポインタ910bを移動すると、これに伴って抽出条件に含まれるパーセンテージの数値範囲が連続的(段階的)に変更される。抽出条件が変更されると、これに追随して、スキャッタグラム901上で抽出されるドットが動的に変更される。 When the user moves the pointer 910b on the scale bar 910a, the numerical range of percentages included in the extraction conditions changes continuously (in stages). When the extraction conditions are changed, the dots extracted on the scattergram 901 change dynamically accordingly.
例えば、図32に示す状態からポインタ910bを右にスライドさせると、抽出条件は「好塩基球の確率>80%」から「好塩基球の確率>85%」に変更される。この抽出条件の変更により、スキャッタグラム901上でハイライト表示される細胞のドットも、「好塩基球の確率>80%」から「好塩基球の確率>85%」に動的に変化する。つまりハイライト表示されるドットの数が減る。逆に、ポインタ910bを左にスライドさせると、抽出条件は「好塩基球の確率>80%」から「好塩基球の確率>75%」に変更される。この抽出条件の変更により、スキャッタグラム901上でハイライト表示される細胞のドットも、「好塩基球の確率>80%」から「好塩基球の確率>75%」に動的に変化する。つまりハイライト表示されるドットの数が増える。 For example, if the pointer 910b is slid to the right from the state shown in FIG. 32, the extraction condition changes from "Probability of basophils > 80%" to "Probability of basophils > 85%." This change in extraction condition also dynamically changes the cell dots highlighted on the scattergram 901 from "Probability of basophils > 80%" to "Probability of basophils > 85%." In other words, the number of highlighted dots decreases. Conversely, if the pointer 910b is slid to the left, the extraction condition changes from "Probability of basophils > 80%" to "Probability of basophils > 75%." This change in extraction condition also dynamically changes the cell dots highlighted on the scattergram 901 from "Probability of basophils > 80%" to "Probability of basophils > 75%." In other words, the number of highlighted dots increases.
このように、スケールバー910aのポインタ910bをスライドさせることで抽出条件を連続的に変化させ、これに伴ってスキャッタグラム901上に表示される抽出条件に合致する細胞のドットのハイライト表示を動的に変化させることで、ユーザは、目的とする細胞がスキャッタグラム901上のどの位置にあるかを容易に把握することができる。 In this way, by sliding the pointer 910b on the scale bar 910a, the extraction conditions can be continuously changed, and the highlighting of the dots of cells that match the extraction conditions displayed on the scattergram 901 changes dynamically accordingly, allowing the user to easily determine where on the scattergram 901 the target cell is located.
図33は、分析画面900の他の例を示す図である。図33は、抽出条件の設定に関する他の例を示している。図33の分析画面900は、抽出条件1、抽出条件2、抽出条件3をそれぞれ設定するための条件設定領域910d、910e、910fを備えている。条件設定領域910d、910e、910fは、それぞれ、図31に示す細胞種選択領域909と確率選択領域910に相当するプルダウンメニューを備えている。条件設定領域910d、910e、910fの間には、二つの演算子設定領域910g、910hが設けられている。演算子設定領域910g、910hは、いずれもプルダウンメニューにより構成され、抽出条件1~3を組み合わせるための論理演算子を設定できる。論理演算子の選択肢は、「AND」、「OR」、「NOT」などである。図33の例では、論理演算子はいずれも「AND」である。 Figure 33 shows another example of the analysis screen 900. Figure 33 shows another example of setting extraction conditions. The analysis screen 900 in Figure 33 includes condition setting areas 910d, 910e, and 910f for setting extraction condition 1, extraction condition 2, and extraction condition 3, respectively. The condition setting areas 910d, 910e, and 910f each include pull-down menus corresponding to the cell type selection area 909 and probability selection area 910 shown in Figure 31. Two operator setting areas 910g and 910h are provided between the condition setting areas 910d, 910e, and 910f. Each of the operator setting areas 910g and 910h is configured using a pull-down menu, allowing users to set a logical operator for combining extraction conditions 1 to 3. Options for logical operators include "AND," "OR," and "NOT." In the example in Figure 33, all logical operators are "AND."
各条件設定領域910d、910e、910fにおいて抽出条件1~3が定義され、演算子設定領域910g、910hにおいて論理演算子が設定されることで、抽出条件1~3が論理演算子によって連結された複合条件が定義される。スキャッタグラム901には、定義された複合条件を満たす細胞のドット(領域901b内のドット)がハイライト表示される。図33の例のように、細胞種と確率の1対1の組み合わせによる抽出条件は1つだけでなく、複数の抽出条件を組み合わせた複合条件により細胞を抽出することで、より詳細な抽出条件の設定が可能になる。 Extraction conditions 1 to 3 are defined in each condition setting area 910d, 910e, and 910f, and logical operators are set in operator setting areas 910g and 910h, thereby defining a composite condition in which extraction conditions 1 to 3 are linked by the logical operators. In scattergram 901, dots of cells that satisfy the defined composite condition (dots in area 901b) are highlighted. As in the example of Figure 33, more detailed extraction conditions can be set by extracting cells using composite conditions that combine multiple extraction conditions, rather than just one extraction condition based on a one-to-one combination of cell type and probability.
図34は、分析画面900の他の例を示す図である。図34の画面には、スキャッタグラム901、第1ヒストグラム910i、第2ヒストグラム910jおよび表示領域910kが表示されている。 Figure 34 shows another example of the analysis screen 900. The screen in Figure 34 displays a scattergram 901, a first histogram 910i, a second histogram 910j, and a display area 910k.
図34に示す例では、分析画面900にデフォルトでスキャッタグラム901のみが表示される。ユーザは、表示されたスキャッタグラム901の上で特定の種類の細胞集団を選択することができる。例えば、ユーザがカーソルをスキャッタグラム901上の特定の細胞集団に重ねると、その細胞集団が選択される。 In the example shown in Figure 34, only a scattergram 901 is displayed by default on the analysis screen 900. The user can select a specific type of cell population on the displayed scattergram 901. For example, when the user places the cursor over a specific cell population on the scattergram 901, that cell population is selected.
図34では、リンパ球の集団が選択された状態を示している。特定の種類の細胞集団が選択されると、選択された細胞集団の確率分布を表す第1ヒストグラム910iと、選択された細胞集団に対応する異常細胞に関する確率分布を表す第2ヒストグラム910jが分析画面900に表示される。第1ヒストグラム910iおよび第2ヒストグラム910jは、例えば図25のヒストグラム905aと同様であり、確率の軸に対して細胞の個数を表す。選択された細胞集団に対応する異常細胞とは、選択された細胞集団と形態学的に類似する異常細胞のことをいう。異常細胞とは選択された細胞集団に応じて、予め決められた対応関係に基づいて決まる。例えば、リンパ球が選択された場合、異常細胞は異常リンパ球又は芽球がありえる。例えば単球が選択された場合、異常細胞は芽球がありえる。例えば好酸球又は好塩基球が選択された場合、異常細胞は幼若顆粒球がありえる。 Figure 34 shows a state in which a lymphocyte population is selected. When a specific type of cell population is selected, a first histogram 910i showing the probability distribution of the selected cell population and a second histogram 910j showing the probability distribution of abnormal cells corresponding to the selected cell population are displayed on the analysis screen 900. The first histogram 910i and the second histogram 910j are similar to, for example, the histogram 905a in Figure 25, and show the number of cells on the probability axis. Abnormal cells corresponding to the selected cell population are abnormal cells that are morphologically similar to the selected cell population. Abnormal cells are determined based on a predetermined correspondence relationship depending on the selected cell population. For example, if lymphocytes are selected, the abnormal cells may be abnormal lymphocytes or blasts. For example, if monocytes are selected, the abnormal cells may be blasts. For example, if eosinophils or basophils are selected, the abnormal cells may be immature granulocytes.
図34の例では、特定の細胞集団を選択すると、選択された細胞集団に対応する異常細胞の確率を持った細胞が抽出され、それらの確率の分布が第2ヒストグラム910jとして表示される。ユーザは、選択した細胞集団の確率分布と、異常細胞の確率分布を対比することで、選択した細胞集団の確率分布がどれだけ100%に近いかを把握することができる。あるいは、逆に、選択した細胞集団のうち異常細胞である確率のある細胞がどれだけ含まれているかを統計的に把握することができる。 In the example of Figure 34, when a specific cell population is selected, cells with a probability of being abnormal cells corresponding to the selected cell population are extracted, and the distribution of these probabilities is displayed as second histogram 910j. By comparing the probability distribution of the selected cell population with the probability distribution of abnormal cells, the user can determine how close the probability distribution of the selected cell population is to 100%. Alternatively, conversely, the user can statistically determine how many cells in the selected cell population have a probability of being abnormal.
図34の分析画面900は、第1ヒストグラム910iおよび第2ヒストグラム910jに加えて、統計情報に基づいた指標を表示する表示領域910kを備えている。表示領域910kには、例えば「リンパ球集団のうち、異常リンパ球の確率を含む細胞の割合15%(前回値:12%)」と表示される。すなわち表示領域910kは、選択された細胞集団を母集団とする、対応する異常細胞の確率を持つ細胞の割合を指標として表示する。 The analysis screen 900 in Figure 34 includes a first histogram 910i and a second histogram 910j, as well as a display area 910k that displays an index based on statistical information. For example, the display area 910k displays "The percentage of cells in the lymphocyte population that have the probability of being abnormal lymphocytes is 15% (previous value: 12%)." In other words, the display area 910k displays the percentage of cells with the corresponding probability of being abnormal cells as an index, with the selected cell population as the parent population.
図34の例では、母集団に対する標本を「異常細胞の確率を持つ細胞」と定義しているが、標本の定義はこれに限られない。例えば、「異常細胞である確率が順位第2位である細胞」とすることもできる。こうすれば、より異常細胞である確率の高い細胞のみを取り出して指標を計算することができ、ノイズを減らすことができる場合がある。また、指標は割合のような定量的な指標に限られず、異常細胞の確率を持つ細胞の絶対数に応じて、段階的にレベルを表示するような定性的な指標であってもよい。 In the example of Figure 34, the sample for the population is defined as "cells that have a probability of being abnormal," but the definition of a sample is not limited to this. For example, it could also be "cells that have the second highest probability of being abnormal." This makes it possible to extract only cells with a higher probability of being abnormal and calculate the index, which may reduce noise. Furthermore, the index is not limited to quantitative indexes such as ratios, but may be qualitative indexes that display levels in stages according to the absolute number of cells that have a probability of being abnormal.
図34の例では、特定の細胞集団に対応して、異常細胞の確率を持つ細胞の数または割合を容易に把握することができる。上述の図25~図28では、スキャッタグラム901上の特定の細胞または細胞集団をユーザが任意に指定できる点で有利であるが、スキャッタグラム901上で特定の細胞集団のみを指定することは困難な場合がありえる。クラスタの周縁に存在する細胞が隣接するクラスタと重複している場合や、クラスタから離れている場合は特に難しい可能性がある。図34の例では、カーソルをスキャッタグラム901上の特定の細胞集団に重ねるだけで、例えば、リンパ球の集団に重ねるだけで、リンパ球を主細胞とする細胞集団を選択できる。また、自動的にリンパ球に対応する異常細胞である異常リンパ球の確率を持つ細胞が抽出されて確率分布や指標が表示されるため、ユーザは、主細胞としては正常細胞であるが異常細胞である確率をもつ細胞がどの程度含まれるかを容易に認識できる。 In the example of Figure 34, the number or proportion of cells that correspond to a specific cell population and have a probability of being an abnormal cell can be easily ascertained. While Figures 25 to 28 described above have the advantage of allowing the user to arbitrarily specify a specific cell or cell population on the scattergram 901, it can be difficult to specify only a specific cell population on the scattergram 901. This can be particularly difficult when cells on the periphery of a cluster overlap with adjacent clusters or are distant from the cluster. In the example of Figure 34, simply by placing the cursor over a specific cell population on the scattergram 901, for example, over a lymphocyte population, a cell population with lymphocytes as the main cell can be selected. Furthermore, cells that correspond to lymphocytes and have a probability of being abnormal lymphocytes are automatically extracted, and a probability distribution and index are displayed, allowing the user to easily recognize the extent to which cells that are normal as main cells but have a probability of being abnormal are included.
図35は、分析画面900の他の例を示す図である。図35の画面には、スキャッタグラム901、細胞種選択領域909およびヒストグラム911が表示されている。 Figure 35 shows another example of the analysis screen 900. The screen in Figure 35 displays a scattergram 901, a cell type selection area 909, and a histogram 911.
図35は、表示対象の測定チャネルとしてWPCチャンネルが指定された例を図示している。このため、スキャッタグラム901は、当該測定チャンネルに対応する全細胞の特徴パラメータに基づいて表示され、細胞種選択領域909は、表示対象の細胞種として、成熟白血球、異常リンパ球および芽球などの、WPCチャンネルに対応付けられている全細胞種を選択可能に構成される。 Figure 35 shows an example in which the WPC channel is specified as the measurement channel to be displayed. Therefore, the scattergram 901 is displayed based on the characteristic parameters of all cells corresponding to that measurement channel, and the cell type selection area 909 is configured to allow selection of all cell types associated with the WPC channel, such as mature white blood cells, abnormal lymphocytes, and blasts, as the cell types to be displayed.
ユーザが細胞種選択領域909において細胞種を選択する操作を行うと、選択された細胞種に基づいてヒストグラム911が表示される。ヒストグラム911は、選択された細胞種を確率ごとに集計した度数分布情報である。ヒストグラム911において、横軸は確率であり、縦軸は細胞の個数である。ユーザがヒストグラム911上の棒グラフを選択する操作を行うと、スキャッタグラム901上の対応するドット(領域901c内のドット)がハイライト表示される。図35に示す例では、細胞種として異常リンパ球が選択され、確率70%の棒グラフが選択されている。この場合、異常リンパ球の確率が70%台である細胞のドット(領域901c付近に分布している細胞)が、スキャッタグラム901上でハイライト表示される。 When the user selects a cell type in the cell type selection area 909, a histogram 911 is displayed based on the selected cell type. The histogram 911 is frequency distribution information that aggregates the selected cell type by probability. In the histogram 911, the horizontal axis represents probability and the vertical axis represents the number of cells. When the user selects a bar graph on the histogram 911, the corresponding dot (dot in area 901c) on the scattergram 901 is highlighted. In the example shown in Figure 35, abnormal lymphocytes are selected as the cell type, and the bar graph with a probability of 70% is selected. In this case, the dots of cells with an abnormal lymphocyte probability in the 70% range (cells distributed near area 901c) are highlighted on the scattergram 901.
図35の分析画面900によれば、図31~図33の分析画面900と同様、ユーザは、細胞種と確率を選択することにより、スキャッタグラム901上において条件に合致する細胞の位置を把握できる。これにより、ユーザは、分類情報(細胞種と確率)によって分類され得る細胞が、従来のスキャッタグラム901上においてどの位置に存在するかを把握できる。 According to the analysis screen 900 in Figure 35, similar to the analysis screens 900 in Figures 31 to 33, the user can select a cell type and probability to determine the location of cells that meet the conditions on the scattergram 901. This allows the user to determine the location on the conventional scattergram 901 of cells that can be classified using the classification information (cell type and probability).
上述の図31~図35の例では、細胞種と確率の組み合わせからなる抽出条件を満たす細胞のドットをスキャッタグラム901上に表示する例を示した。スキャッタグラム901に代えて、図36~図38に示すように、抽出条件を満たす細胞の個数をヒストグラムによって表示してもよい。 In the examples shown in Figures 31 to 35 above, dots representing cells that satisfy the extraction conditions, which are combinations of cell type and probability, are displayed on a scattergram 901. Instead of the scattergram 901, the number of cells that satisfy the extraction conditions may be displayed using a histogram, as shown in Figures 36 to 38.
図36~図38の分析画面900には、確率選択領域910および個数表示領域912が表示されている。 The analysis screen 900 in Figures 36 to 38 displays a probability selection area 910 and a number display area 912.
図36の分析画面900において、ユーザが確率選択領域910において確率を選択する操作を行うと、個数表示領域912に、対象となる測定チャンネルに対応する全ての細胞のうち、確率選択領域910で選択された確率に対応する細胞の個数が、細胞種ごとに表示される。個数表示領域912には、上から下に向かって個数の多い順に細胞種が並ぶように設定する降順ボタン912aと、上から下に向かって個数の少ない順に細胞種が並ぶように設定する昇順ボタン912bとが設けられている。図36は、降順ボタン912aが操作された状態を示しており、図37は、昇順ボタン912bが操作された状態を示している。また、図38は、図37の画面において、確率条件として「>20%」が設定された状態を示している。 When the user selects a probability in the probability selection area 910 on the analysis screen 900 of Figure 36, the number of cells corresponding to the probability selected in the probability selection area 910, out of all cells corresponding to the target measurement channel, is displayed in the number display area 912 for each cell type. The number display area 912 is provided with a descending order button 912a, which sets the cell types to be sorted from top to bottom in descending order of number, and an ascending order button 912b, which sets the cell types to be sorted from top to bottom in descending order of number. Figure 36 shows the state when the descending order button 912a has been operated, and Figure 37 shows the state when the ascending order button 912b has been operated. Figure 38 shows the state on the screen of Figure 37 with ">20%" set as the probability condition.
図36~図38の画面によれば、ユーザは、確率選択領域910で確率を選択した後、降順ボタン912aを操作することにより、図36に示すように、個数が降順に並ぶように個数表示領域912の表示を設定でき、昇順ボタン912bを操作することにより、図37に示すように、個数が昇順に並ぶように個数表示領域912の表示を設定できる。これにより、ユーザは、選択した条件の確率に応じた細胞種のうち、たとえば、個数の多い細胞種や個数の少ない細胞種を円滑に確認できる。 According to the screens in Figures 36 to 38, after selecting a probability in the probability selection area 910, the user can set the display of the number display area 912 so that the numbers are sorted in descending order, as shown in Figure 36, by operating the descending order button 912a, or can set the display of the number display area 912 so that the numbers are sorted in ascending order, as shown in Figure 37, by operating the ascending order button 912b. This allows the user to smoothly check, for example, cell types with high or low numbers among the cell types according to the probability of the selected condition.
ユーザは、図37に示す状態から、確率選択領域910において他の確率を再度選択することにより、図38に示すように、再選択された確率に応じて個数表示領域912の表示を設定し直すことができる。このように、確率選択領域910を操作することにより、異なる確率条件に基づく細胞種の個数を円滑に確認できる。 From the state shown in Figure 37, the user can reselect another probability in the probability selection area 910, and as shown in Figure 38, reconfigure the display in the number display area 912 according to the reselected probability. In this way, by manipulating the probability selection area 910, the number of cell types based on different probability conditions can be smoothly confirmed.
なお、図36~図38においてもスキャッタグラム901が設けられてもよい。この場合、個数表示領域912上の棒グラフが選択されると、スキャッタグラム901において、選択された棒グラフに対応する細胞(点)がハイライト表示されてもよい。また、図36~図38においてもヒストグラム911(図35参照)が設けられてもよい。この場合、個数表示領域912上の棒グラフが選択されると、選択された棒グラフの細胞種に関する確率の分布状況がヒストグラム911に表示されてもよい。 Note that a scattergram 901 may also be provided in Figures 36 to 38. In this case, when a bar graph in the number display area 912 is selected, the cells (points) corresponding to the selected bar graph may be highlighted in the scattergram 901. Also, a histogram 911 (see Figure 35) may also be provided in Figures 36 to 38. In this case, when a bar graph in the number display area 912 is selected, the probability distribution status for the cell type of the selected bar graph may be displayed in the histogram 911.
図39(a)、(b)は、上記スキャッタグラム901の他の構成を模式的に示す図である。 Figures 39(a) and (b) are schematic diagrams showing other configurations of the scattergram 901.
図39(a)に示すスキャッタグラム901には、特徴パラメータ(図39(a)ではSSCP、SFLP)に応じた細胞のプロットとともに、細胞種ごとの確率に応じた細胞の分布情報が重ね合わされている。この場合の分布情報は、確率が同じ細胞を等高線状に繋いだ縞模様と、確率が同程度の範囲を濃淡で表した分布領域とにより構成される。図39(a)では、確率が高いほど、分布領域が濃い色で示されている。また、図39(a)では、特徴パラメータに基づく細胞(点)が、スキャッタグラム901上にプロットされたが、図39(b)のように、特徴パラメータに基づく細胞のドットは、スキャッタグラム901上においてプロットされなくてもよい。 Scattergram 901 shown in Figure 39(a) has plots of cells according to feature parameters (SSCP, SFLP in Figure 39(a)), overlaid with distribution information of cells according to the probability of each cell type. In this case, the distribution information is composed of stripes connecting cells with the same probability in a contour line pattern, and distribution regions that show ranges of similar probability in shades of gray. In Figure 39(a), the higher the probability, the darker the distribution region is shown in color. Also, in Figure 39(a), cells (dots) based on feature parameters are plotted on scattergram 901, but as in Figure 39(b), dots of cells based on feature parameters do not have to be plotted on scattergram 901.
図39(a)、(b)に示すスキャッタグラム901によれば、特徴パラメータに基づく従来のスキャッタグラム901に、細胞種ごとの確率に応じた細胞の分布情報が合わせて表示される。これにより、ユーザは、従来のスキャッタグラム901において、細胞種の確率がどのように分布しているかを視覚的に把握できる。 According to the scattergram 901 shown in Figures 39(a) and (b), cell distribution information according to the probability of each cell type is displayed in addition to the conventional scattergram 901 based on feature parameters. This allows the user to visually understand how the probabilities of cell types are distributed in the conventional scattergram 901.
図40は、検査結果表示プロセスの第5の例を示すフローチャートである。上述の第1~第4の例では、分析画面900は、詳細画面800のスキャッタグラムをダブルクリックすることにより表示された。第5の例では、図19の詳細画面800において「リサーチ」タブが選択された場合に、分析画面900に代えて、リサーチ画面900Rが表示される(ステップS419)。この例では、主細胞種に基づく分析結果が検体一覧画面700と詳細画面800に表示され、主細胞種以外の細胞種に関する情報または分析結果画面はリサーチ画面900Rにのみ表示される。そして、リサーチフラグに基づき、選択された細胞種の分類情報が読み出され、グラフが表示される(ステップS420)。 Figure 40 is a flowchart showing a fifth example of the test result display process. In the first to fourth examples described above, the analysis screen 900 was displayed by double-clicking the scattergram on the details screen 800. In the fifth example, when the "Research" tab is selected on the details screen 800 in Figure 19, the research screen 900R is displayed instead of the analysis screen 900 (step S419). In this example, analysis results based on the main cell type are displayed on the sample list screen 700 and the details screen 800, while information or analysis results related to cell types other than the main cell type are displayed only on the research screen 900R. Then, based on the research flag, classification information for the selected cell type is read and a graph is displayed (step S420).
図41の画面は、リサーチ情報ボタン921が操作された場合に表示される画面の一例である。図41の画面には、細胞種選択領域933および個数表示領域934が表示されている。細胞種選択領域933は、指定された測定チャンネルに関する細胞種を選択可能なチェックボックスを含む。 The screen in Figure 41 is an example of a screen that is displayed when the research information button 921 is operated. The screen in Figure 41 displays a cell type selection area 933 and a number display area 934. The cell type selection area 933 includes check boxes that allow the user to select the cell type related to the specified measurement channel.
ユーザが細胞種選択領域933において細胞種を選択する操作を行うと、個数表示領域934には、選択された細胞種について、確率が0%より大きい細胞種を計数した計数値が、細胞種ごとに棒グラフで表示される。 When the user selects a cell type in the cell type selection area 933, the count value of the number of cell types with a probability greater than 0% for the selected cell type is displayed in a bar graph in the number display area 934.
このように、ユーザは、リサーチ情報ボタン921を操作した後、図41の画面において、細胞種選択領域933で細胞種を選択することにより、個数表示領域934を参照して、副細胞についての詳細な分析結果を確認できる。すなわち、図41に示すように、リサーチ情報表示モードでは、通常、主細胞にはなり得ない芽球や異常リンパ球の個数も表示されるため、ユーザは、リサーチ情報表示モードで表示された分析結果に基づいて、さらに詳細な分析を行うことができる。 In this way, after operating the research information button 921, the user can select a cell type in the cell type selection area 933 on the screen shown in Figure 41 and then refer to the number display area 934 to check the detailed analysis results for the secondary cells. That is, as shown in Figure 41, the research information display mode also displays the numbers of blast cells and abnormal lymphocytes, which normally cannot become main cells, allowing the user to perform more detailed analysis based on the analysis results displayed in the research information display mode.
図42の画面は、リサーチ情報ボタン921が操作された場合に表示される画面の一例である。図42の画面には、細胞種選択領域933、ヒストグラム935およびスキャッタグラム936が表示されている。 The screen in Figure 42 is an example of a screen that is displayed when the research information button 921 is operated. The screen in Figure 42 displays a cell type selection area 933, a histogram 935, and a scattergram 936.
ユーザが細胞種選択領域933において細胞種を選択する操作を行うと、選択された細胞種に基づいてヒストグラム935が表示される。ヒストグラム935は、当該測定チャンネルに対応する全ての細胞を、選択された細胞種における確率ごとに集計した度数分布情報である。ユーザがヒストグラム935の棒グラフを選択すると、スキャッタグラム936上の対応する細胞(点)(領域936a内のドット)がハイライト表示される。図42に示す例では、細胞種として芽球が選択され、確率50%の棒グラフが選択されている。この場合、芽球の確率が50%台である細胞(領域936a付近に分布している細胞)が、スキャッタグラム936上でハイライト表示される。 When the user selects a cell type in the cell type selection area 933, a histogram 935 is displayed based on the selected cell type. Histogram 935 is frequency distribution information that aggregates all cells corresponding to the measurement channel by probability of the selected cell type. When the user selects a bar graph in histogram 935, the corresponding cell (point) (dot in area 936a) on scattergram 936 is highlighted. In the example shown in Figure 42, blast cells are selected as the cell type, and the bar graph for a probability of 50% is selected. In this case, cells with a blast probability in the 50% range (cells distributed near area 936a) are highlighted on scattergram 936.
このように、ユーザは、リサーチ情報ボタン921を操作した後、図42の画面において、細胞種選択領域933で細胞種を選択し、ヒストグラム935で棒グラフを選択することにより、さらに詳細な分析結果を確認できる。 In this way, after operating the research information button 921, the user can view more detailed analysis results by selecting a cell type in the cell type selection area 933 on the screen shown in Figure 42 and selecting a bar graph in the histogram 935.
なお、図42の細胞種選択領域933で複数の細胞種が選択された場合、図26の3次元ヒストグラム907のように、ヒストグラム935に複数の細胞種のグラフが表示される。また、ヒストグラム935において複数の棒グラフが選択された場合、スキャッタグラム936上の対応する細胞(点)が全てハイライト表示される。 When multiple cell types are selected in the cell type selection area 933 in Figure 42, graphs of the multiple cell types are displayed in histogram 935, similar to the three-dimensional histogram 907 in Figure 26. When multiple bar graphs are selected in histogram 935, all of the corresponding cells (points) on scattergram 936 are highlighted.
[7.ホストコンピュータ送信プロセス]
次に、処理ユニット300からホストコンピュータ500に送られるデータ(以下、「出力用データ」という)について説明する。図43は、ホストコンピュータ送信のサブルーチンを示すフローチャートである。
7. Host Computer Transmission Process
Next, a description will be given of the data (hereinafter referred to as "output data") sent from the processing unit 300 to the host computer 500. Fig. 43 is a flowchart showing the host computer transmission subroutine.
処理ユニット300のプロセッサ3001は、ユーザからバリデート操作を受け付け、バリデート操作に応じてホストコンピュータ500へ送信するための出力用データを生成する(ステップS141)。 The processor 3001 of the processing unit 300 receives a validation operation from the user and generates output data to be sent to the host computer 500 in response to the validation operation (step S141).
図18及び図19を参照して説明したように、検査結果画面である検体一覧画面700および詳細画面800には、画面間で共通して表示されるバリデートアイコン710dが表示される。ユーザは、上述の検査結果画面を確認して検査結果に対して検証(verification)を行う。検証の結果、結果をホストコンピュータ500へ報告可能であるとユーザが判断すると、ユーザは、バリデートアイコン710dをクリックする。なお、ユーザが、対象となる検体に対してバリデートを実行せず、対象となる被検者に対して再検査を設定する場合は、測定登録アイコン710cを操作して再検査のための検査オーダを作成する。 As explained with reference to Figures 18 and 19, the test result screens, the sample list screen 700 and the details screen 800, display the validate icon 710d, which is displayed commonly across the screens. The user checks the test result screen described above and verifies the test results. If the user determines that the results can be reported to the host computer 500 as a result of the verification, the user clicks the validate icon 710d. If the user does not perform validation on the target sample and wants to schedule a retest for the target subject, the user operates the measurement registration icon 710c to create a test order for the retest.
バリデート操作が行われると、プロセッサ3001は、記憶部3004に格納された分析結果データに基づいて、ホストコンピュータ500へ送信するための出力用データを生成する(ステップS141)。そして、プロセッサ3001は、生成した出力用データをホストコンピュータ500に送信する(ステップS142)。 When the validation operation is performed, the processor 3001 generates output data to be sent to the host computer 500 based on the analysis result data stored in the memory unit 3004 (step S141). The processor 3001 then sends the generated output data to the host computer 500 (step S142).
図44(a)~図45(b)は、プロセッサ3001により生成されホストコンピュータ500に送信される出力用データの構成を模式的に示す図である。出力用データは、検査結果データから所定の細胞種に対応する分類情報が除かれることにより構成されればよく、たとえば、図44(a)~図45(b)の何れかに示すように構成される。 Figures 44(a) to 45(b) are diagrams showing the structure of output data generated by the processor 3001 and transmitted to the host computer 500. The output data may be constructed by removing classification information corresponding to a specific cell type from the test result data, and may be constructed, for example, as shown in any of Figures 44(a) to 45(b).
図44(a)に示す出力用データは、検体ID、測定結果、測定チャンネル、細胞ID、主細胞種に関する識別情報、および主細胞種に関する確率により構成される。すなわち、図44(a)に示す出力用データは、図12~16に示した検査結果データから、図44(a)に示す出力用データ以外のデータが除かれたものである。 The output data shown in Figure 44(a) consists of the specimen ID, measurement results, measurement channel, cell ID, identification information regarding the main cell type, and probability regarding the main cell type. In other words, the output data shown in Figure 44(a) is the test result data shown in Figures 12 to 16 with all data other than the output data shown in Figure 44(a) removed.
図44(b)に示す出力用データは、検体ID、測定結果、測定チャンネル、細胞ID、確率が高い上位2つの細胞種に関する識別情報および確率が高い上位2つの細胞種に関する確率により構成される。すなわち、図44(b)に示す出力用データは、図44(a)に示す出力用データに、2番目に確率が高い細胞種に関する識別情報および確率が付加されたものである。なお、図44(b)に示す出力用データは、上位2つの細胞種および確率を有することに限らず、上位から所定の順位までの細胞種および確率を有してもよい。 The output data shown in Figure 44(b) is composed of the specimen ID, measurement results, measurement channel, cell ID, identification information for the top two cell types with the highest probabilities, and the probabilities for the top two cell types with the highest probabilities. In other words, the output data shown in Figure 44(b) is the output data shown in Figure 44(a) to which identification information and probability for the cell type with the second highest probability have been added. Note that the output data shown in Figure 44(b) is not limited to having the top two cell types and probabilities, and may also have cell types and probabilities from the top down to a predetermined rank.
図45(a)に示す出力用データは、検体IDおよび測定結果により構成される。すなわち、図45(a)に示す出力用データは、図12~16に示した検査結果データから、図45(a)に示す出力用データ以外のデータが除かれたものである。すなわち、出力用データは、確率に関する情報を全く含んでいない。 The output data shown in Figure 45(a) consists of a sample ID and measurement results. In other words, the output data shown in Figure 45(a) is the test result data shown in Figures 12 to 16 with all data other than the output data shown in Figure 45(a) removed. In other words, the output data does not include any information regarding probability.
図45(b)に示す出力用データは、検体ID、測定結果および異常細胞の検出情報により構成される。すなわち、図45(b)に示す出力用データは、図45(a)と同様の出力用データに対して、測定結果に異常細胞の検出情報が付加されたものである。確率が0%より大きい異常細胞(たとえば、異常リンパ球や芽球)の個数が検体中に所定数以上存在する場合、検査結果データの生成時に、当該異常細胞が検出された事実が、異常細胞の検出情報として測定結果に付加される。異常細胞の検出情報は、たとえば、「異常リンパ球が検出されました」、「Abn LYMPH?」、「芽球が検出されました」、「Blast?」などの文字列である。異常細胞の検出情報は、検出された異常細胞の細胞種とその個数であってもよい。異常細胞の検出情報は、たとえば、図18の測定結果表示領域932に表示される。 The output data shown in Figure 45(b) consists of the sample ID, measurement results, and abnormal cell detection information. That is, the output data shown in Figure 45(b) is the same as the output data in Figure 45(a), with abnormal cell detection information added to the measurement results. If a predetermined number of abnormal cells (e.g., abnormal lymphocytes or blasts) with a probability greater than 0% are present in the sample, the fact that the abnormal cells were detected is added to the measurement results as abnormal cell detection information when the test result data is generated. The abnormal cell detection information is, for example, a string of characters such as "Abnormal lymphocytes detected," "Abn LYMPH?," "Blasts detected," or "Blast?" The abnormal cell detection information may also be the cell type and number of abnormal cells detected. The abnormal cell detection information is displayed, for example, in the measurement result display area 932 in Figure 18.
以上のように、ホストコンピュータ500には、計数結果を含み、関連性に関する情報(細胞種および確率など)のうち少なくとも一部が除かれた出力用データが送信される。上記のように、細胞ごとに複数の細胞種に対応付けられた確率が取得されると、検査結果データの容量が膨大になる。したがって、検査結果データが全てホストコンピュータ500に送信されると、データ送信による通信負荷が大きくなってしまう。これに対し、図44(a)~図45(b)に示した出力用データによれば、膨大な検査結果データが全て送信されるのではなく、ホストコンピュータ500の管理に必要なデータのみが送信される。これにより、ホストコンピュータ500における適切なデータ管理と、効率的なデータ送信の両方を実現できる。 As described above, output data containing the counting results and excluding at least some of the information related to the relationships (such as cell type and probability) is transmitted to the host computer 500. As described above, when probabilities associated with multiple cell types are obtained for each cell, the volume of test result data becomes enormous. Therefore, if all of the test result data were transmitted to the host computer 500, the communication load due to data transmission would be large. In contrast, with the output data shown in Figures 44(a) to 45(b), only the data necessary for management by the host computer 500 is transmitted, rather than transmitting all of the vast amount of test result data. This enables both appropriate data management in the host computer 500 and efficient data transmission.
図44(a)~図45(b)に示す出力用データに、特徴パラメータやスキャッタグラムが含められてもよい。 Feature parameters and scattergrams may be included in the output data shown in Figures 44(a) to 45(b).
また、ここでは、プロセッサ3001は、出力用データを図44(a)~図45(b)に示すいずれかの構成となるよう生成した。しかしながら、出力用データの構成は、ユーザの指示に応じて設定されてもよい。 In this example, the processor 3001 generates the output data so that it has one of the configurations shown in Figures 44(a) to 45(b). However, the configuration of the output data may also be set in accordance with user instructions.
図46(a)、(b)は、それぞれ、出力用データに含めるデータを選択するための画面の構成を模式的に示す図である。 Figures 46(a) and (b) are diagrams each showing a schematic diagram of the screen configuration for selecting data to be included in the output data.
図46(a)の画面には、細胞種選択領域951とOKボタン952が表示されている。細胞種選択領域951には、細胞種を選択するためのチェックボックスが設けられている。ユーザが、細胞種選択領域951において細胞種を選択する操作を行い、OKボタン952を操作すると、処理ユニット300のプロセッサ3001は、設定内容を記憶部3004に記憶する。プロセッサ3001は、次回から出力用データを生成する際に、設定された細胞種と、設定された細胞種に対応する確率とを出力用データに含める。 The screen in Figure 46 (a) displays a cell type selection area 951 and an OK button 952. The cell type selection area 951 has check boxes for selecting a cell type. When the user selects a cell type in the cell type selection area 951 and operates the OK button 952, the processor 3001 of the processing unit 300 stores the settings in the memory unit 3004. From the next time that the processor 3001 generates output data, it includes the set cell type and the probability corresponding to the set cell type in the output data.
図46(b)の画面には、細胞範囲選択領域961とOKボタン962が表示されている。細胞範囲選択領域961には、細胞種の範囲を選択するためのチェックボックスが設けられている。細胞範囲選択領域961では、「主細胞種のみ」、「主細胞種以外の副細胞種」、「全ての細胞種」、「送信しない」、などの細胞種の範囲を選択可能である。「主細胞種のみ」が選択されると、全ての識別情報および確率のうち、主細胞種の識別情報および確率のみが出力用データに含められる。「主細胞種以外の副細胞種」が選択されると、全ての識別情報および確率のうち、主細胞種以外の全ての副細胞種の識別情報および確率のみが出力用データに含められる。「全ての細胞種」が選択されると、全ての識別情報および確率が出力用データに含められる。「送信しない」が選択されると、全ての識別情報および確率が出力用データに含められない。 The screen in Figure 46 (b) displays a cell range selection area 961 and an OK button 962. The cell range selection area 961 has check boxes for selecting the range of cell types. In the cell range selection area 961, it is possible to select the range of cell types, such as "main cell type only," "sub-cell types other than main cell type," "all cell types," and "do not send." When "main cell type only" is selected, of all the identification information and probabilities, only the identification information and probabilities of the main cell type are included in the output data. When "sub-cell types other than main cell type" is selected, of all the identification information and probabilities, only the identification information and probabilities of all sub-cell types other than the main cell type are included in the output data. When "all cell types" is selected, all the identification information and probabilities are included in the output data. When "do not send" is selected, all the identification information and probabilities are not included in the output data.
ユーザが、細胞範囲選択領域961において細胞種の範囲を選択する操作を行い、OKボタン962を操作すると、プロセッサ3001は、設定内容を記憶部3004に記憶する。プロセッサ3001は、次回から出力用データを生成する際に、設定された細胞種の範囲に基づいて出力用データを生成する。 When the user selects a range of cell types in the cell range selection area 961 and operates the OK button 962, the processor 3001 stores the settings in the memory unit 3004. From the next time that the processor 3001 generates output data, it will generate output data based on the set range of cell types.
[8.プロセッサおよび並列処理プロセッサの構成]
(構成例1)
次に、測定ユニット400に搭載される並列処理プロセッサ4833の構成について再び図2を参照して詳細に説明する。以下、プロセッサ4831および並列処理プロセッサ4833に関して構成例1を説明する。
8. Configuration of Processor and Parallel Processing Processor
(Configuration Example 1)
Next, the configuration of the parallel processing processor 4833 mounted on the measurement unit 400 will be described in detail with reference to Fig. 2 again. Below, configuration example 1 will be described regarding the processor 4831 and the parallel processing processor 4833.
図2を参照して説明したとおり、プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833を用いて、深層学習アルゴリズム60に従って、生成されたデジタル信号に含まれる波形データの分析処理を実行する。すなわちプロセッサ4831は、深層学習アルゴリズム60にしたがってデジタル信号に含まれる波形データの分析処理を実行するようにプログラムされている。深層学習アルゴリズム60に基づいて細胞のデータを分析するための解析ソフトウェア4835aは、記憶部4835に格納されていてもよい。この場合、プロセッサ4831は、記憶部4835に格納されている解析ソフトウェア4835aを実行することにより、深層学習アルゴリズム60に基づくデータの分析処理を実行する。プロセッサ4831は、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。プロセッサ4831は、例えばインテル社製のCore i9、Core i7、Core i5、AMD社製のRyzen 9、Ryzen 7、Ryzen 5、Ryzen 3などを用いてもよい。 As described with reference to FIG. 2, the processor 4831 uses the parallel processing processor 4833 to analyze the waveform data contained in the generated digital signal in accordance with the deep learning algorithm 60. That is, the processor 4831 is programmed to analyze the waveform data contained in the digital signal in accordance with the deep learning algorithm 60. Analysis software 4835a for analyzing cell data based on the deep learning algorithm 60 may be stored in the memory unit 4835. In this case, the processor 4831 executes the analysis software 4835a stored in the memory unit 4835 to perform data analysis based on the deep learning algorithm 60. The processor 4831 is, for example, a CPU (Central Processing Unit). The processor 4831 may be, for example, an Intel Core i9, Core i7, or Core i5, or an AMD Ryzen 9, Ryzen 7, Ryzen 5, or Ryzen 3.
プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833を制御する。並列処理プロセッサ4833は、プロセッサ4831による制御に応じて、例えば行列演算に関する並列処理を実行する。つまり、プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833のマスタプロセッサであり、並列処理プロセッサ4833は、プロセッサ4831のスレーブプロセッサである。プロセッサ4831は、ホストプロセッサまたはメインプロセッサとも呼ばれる。 Processor 4831 controls parallel processing processor 4833. Parallel processing processor 4833 executes parallel processing, for example, matrix operations, in accordance with control by processor 4831. In other words, processor 4831 is the master processor of parallel processing processor 4833, and parallel processing processor 4833 is the slave processor of processor 4831. Processor 4831 is also called the host processor or main processor.
並列処理プロセッサ4833は、波形データの分析に関する処理の少なくとも一部である複数の演算処理を並列に実行する。並列処理プロセッサ4833は、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)である。並列処理プロセッサ4833がFPGAである場合、並列処理プロセッサ4833は、例えば、訓練済みの深層学習アルゴリズム60に関する演算処理が予めプログラムされていてもよい。並列処理プロセッサ4833がASICである場合、並列処理プロセッサ4833は、例えば、訓練済みの深層学習アルゴリズム60に関する演算処理を実行するための回路が予め組み込まれていてもよいし、そのような組み込み回路に加えてプログラマブルなモジュールが内蔵されていてもよい。並列処理プロセッサ4833は、例えば、NVIDIA社製のGeForce,Quadro,TITAN,Jetsonなどを用いてもよい。Jetsonシリーズであれば、例えば、Jetson Nano、Jetson Tx2、Jetson Xavier、Jetson AGX Xavierが用いられる。 The parallel processing processor 4833 executes multiple arithmetic processes in parallel, which are at least part of the processing related to the analysis of waveform data. The parallel processing processor 4833 may be, for example, a graphics processing unit (GPU), a field programmable gate array (FPGA), or an application-specific integrated circuit (ASIC). If the parallel processing processor 4833 is an FPGA, the parallel processing processor 4833 may be pre-programmed with arithmetic processes related to the trained deep learning algorithm 60, for example. If the parallel processing processor 4833 is an ASIC, the parallel processing processor 4833 may be pre-programmed with a circuit for executing arithmetic processes related to the trained deep learning algorithm 60, for example, or may include a programmable module in addition to such a pre-programmed circuit. The parallel processing processor 4833 may be, for example, NVIDIA's GeForce, Quadro, TITAN, Jetson, etc. For the Jetson series, examples include Jetson Nano, Jetson Tx2, Jetson Xavier, and Jetson AGX Xavier.
プロセッサ4831は、例えば、測定ユニット400の制御に関する計算処理を実行する。プロセッサ4831は、例えば、装置機構部430、試料調製部440、検体吸引部450との間で送受信される制御信号に関する計算処理を実行する。プロセッサ4831は、例えば、処理ユニット300との間での情報の送受信に関する計算処理を実行する。プロセッサ4831は、例えば、記憶部4835からのプログラムデータの読み出し、RAM4834へのプログラムの展開、RAM4834との間のデータの送受信に関する処理を実行する。プロセッサ4831により実行される上述の各処理は、例えば、所定の順番に実行することが求められる。例えば、装置機構部430、試料調製部440、検体吸引部450の制御に要する処理がA、B及びCとすると、B、A、Cの順で実行することが求められることがある。プロセッサ4831はこのような順序に依存する連続的な処理を実行することが多いため、演算ユニット(「プロセッサコア」、「コア」等と呼ばれることがある)の数を増したとしても、必ずしも処理速度が高まるものではない。 The processor 4831 performs, for example, calculations related to the control of the measurement unit 400. The processor 4831 performs, for example, calculations related to control signals transmitted and received between the device mechanism 430, the sample preparation unit 440, and the specimen aspirating unit 450. The processor 4831 performs, for example, calculations related to the transmission and reception of information to and from the processing unit 300. The processor 4831 performs, for example, processing related to reading program data from the storage unit 4835, loading the program into the RAM 4834, and transmitting and receiving data to and from the RAM 4834. The above-mentioned processes performed by the processor 4831 are required to be performed in a predetermined order, for example. For example, if the processes required to control the device mechanism 430, the sample preparation unit 440, and the specimen aspirating unit 450 are A, B, and C, they may be required to be performed in the order B, A, and C. Because the processor 4831 often performs sequential processes that depend on such an order, increasing the number of calculation units (sometimes called "processor cores," "cores," etc.) does not necessarily increase processing speed.
一方、並列処理プロセッサ4833は、例えば、多量の要素を含む行列データの演算のように、定型的で多量な計算処理を実行する。本実施形態では、並列処理プロセッサ4833は、深層学習アルゴリズム60に従って波形データを分析する処理の少なくとも一部を並列化した並列処理を実行する。深層学習アルゴリズム60には、例えば、多量の行列演算が含まれる。深層学習アルゴリズム60には、例えば、少なくとも100の行列演算が含まれることがあり、また、少なくとも1000の行列演算が含まれることもある。並列処理プロセッサ4833は、複数の演算ユニットを有し、これらの演算ユニットの各々が同時に行列演算を実行可能である。つまり、並列処理プロセッサ4833は、並列処理として、複数の演算ユニットの各々による行列演算を並列に実行することができる。例えば、深層学習アルゴリズム60に含まれる行列演算は、互いに順序依存が無い複数の演算処理に分割することができる。このように分割された演算処理は、複数の演算ユニットの各々で並列に実行可能となる。これらの演算ユニットは、「プロセッサコア」、「コア」等と呼ばれることがある。 On the other hand, the parallel processing processor 4833 executes routine, large-volume computations, such as operations on matrix data containing a large number of elements. In this embodiment, the parallel processing processor 4833 executes parallel processing, which parallelizes at least a portion of the processing for analyzing waveform data according to the deep learning algorithm 60. The deep learning algorithm 60 includes, for example, a large number of matrix operations. The deep learning algorithm 60 may include, for example, at least 100 matrix operations, or may include at least 1,000 matrix operations. The parallel processing processor 4833 has multiple arithmetic units, each of which can execute matrix operations simultaneously. In other words, the parallel processing processor 4833 can execute matrix operations in parallel using multiple arithmetic units as parallel processing. For example, the matrix operations included in the deep learning algorithm 60 can be divided into multiple arithmetic operations that are not order-dependent. The divided arithmetic operations can be executed in parallel by each of the multiple arithmetic units. These arithmetic units are sometimes referred to as "processor cores," "cores," etc.
このような並列処理を実行することにより、測定ユニット400全体としての演算処理を高速化することが可能となる。深層学習アルゴリズム60に含まれる行列演算のような処理は、例えば、「単一命令複数データ処理」(SIMD:Single Instruction Multiple Data)と呼ばれることがある。並列処理プロセッサ4833は、例えばこのようなSIMD演算に適している。このような並列処理プロセッサ4833は、ベクトルプロセッサと呼ばれることがある。 By performing such parallel processing, it is possible to speed up the calculation processing of the measurement unit 400 as a whole. Processing such as matrix operations included in the deep learning algorithm 60 is sometimes called "single instruction multiple data" (SIMD), for example. The parallel processing processor 4833 is suitable for such SIMD operations, for example. Such a parallel processing processor 4833 is sometimes called a vector processor.
上述のように、プロセッサ4831は、多様かつ複雑な処理を実行することに適している。一方、並列処理プロセッサ4833は、定型化された多量の処理を並列に実行することに適している。定型化された多量の処理を並列に実行することにより、計算処理に要するTAT(Turn Around Time)が短縮される。 As described above, the processor 4831 is suitable for executing diverse and complex processes. On the other hand, the parallel processing processor 4833 is suitable for executing a large amount of standardized processes in parallel. By executing a large amount of standardized processes in parallel, the TAT (Turn Around Time) required for calculation processing is shortened.
なお、並列処理プロセッサ4833が実行する並列処理の対象は、行列演算に限られない。例えば、並列処理プロセッサ4833が深層学習アルゴリズム60に従って学習処理を実行するときは、学習処理に関する微分演算等が並列処理の対象となり得る。 Note that the parallel processing performed by the parallel processing processor 4833 is not limited to matrix operations. For example, when the parallel processing processor 4833 performs learning processing according to the deep learning algorithm 60, differential operations related to the learning processing may be the targets of parallel processing.
プロセッサ4831の演算ユニットの数は、例えば、デュアルコア(コア数:2)、クアッドコア(コア数:4)、オクタコア(コア数:8)である。一方、並列処理プロセッサ4833は、演算ユニットを、例えば、少なくとも10個有し(コア数:10)、10の行列演算を並列に実行し得る。並列処理プロセッサ4833は、例えば、演算ユニットを数十個有するものもある。また、並列処理プロセッサ4833は、演算ユニットを、例えば、少なくとも100個有し(コア数:100)、100の行列演算を並列に実行し得るものもある。並列処理プロセッサ4833は、例えば、演算ユニットを数百個有するものもある。また、並列処理プロセッサ4833は、演算ユニットを、例えば、少なくとも1000個有し(コア数:1000)、1000の行列演算を並列に実行し得るものもある。並列処理プロセッサ4833は、例えば、演算ユニットを数千個有するものもある。 The number of arithmetic units in the processor 4831 may be, for example, a dual-core (two cores), a quad-core (four cores), or an octa-core (eight cores). On the other hand, the parallel processing processor 4833 may have, for example, at least 10 arithmetic units (ten cores) and be able to execute ten matrix operations in parallel. Some parallel processing processors 4833 may have, for example, dozens of arithmetic units. Other parallel processing processors 4833 may have, for example, at least 100 arithmetic units (one hundred cores) and be able to execute one hundred matrix operations in parallel. Some parallel processing processors 4833 may have, for example, hundreds of arithmetic units. Other parallel processing processors 4833 may have, for example, at least 1,000 arithmetic units (one thousand cores) and be able to execute one thousand matrix operations in parallel. Some parallel processing processors 4833 may have, for example, thousands of arithmetic units.
図47は、並列処理プロセッサ4833の構成例を示す。並列処理プロセッサ4833は、複数の演算ユニット4836、及びRAM4837を含む。演算ユニット4836の各々は、行列データの演算処理を並列に実行する。RAM4837は、演算ユニット4836が実行する演算処理に関するデータを記憶する。RAM4837は、少なくとも1ギガバイトの容量を有するメモリである。RAM4837は、2ギガバイト、4ギガバイト、6ギガバイト、8ギガバイト、又は10ギガバイト以上の容量を有するメモリであってもよい。演算ユニット4836は、RAM4837からデータを取得し、演算処理を実行する。演算ユニット4836は、「プロセッサコア」、「コア」等と呼ばれることがある。 Figure 47 shows an example configuration of the parallel processing processor 4833. The parallel processing processor 4833 includes multiple arithmetic units 4836 and a RAM 4837. Each of the arithmetic units 4836 performs arithmetic processing of matrix data in parallel. The RAM 4837 stores data related to the arithmetic processing performed by the arithmetic units 4836. The RAM 4837 is a memory having a capacity of at least 1 gigabyte. The RAM 4837 may also have a capacity of 2 gigabytes, 4 gigabytes, 6 gigabytes, 8 gigabytes, 10 gigabytes, or more. The arithmetic units 4836 obtain data from the RAM 4837 and perform arithmetic processing. The arithmetic units 4836 may be referred to as "processor cores," "cores," etc.
図48~図50は、測定ユニット400への並列処理プロセッサ4833の搭載例を示す。図48~図50は、並列処理プロセッサ4833が測定ユニット400の内部に組み込まれる形で細胞分析装置100に搭載されている例を示す。図48及び図49は、プロセッサ4831と並列処理プロセッサ4833とを別体として設ける搭載例を示す。図48に示すように、プロセッサ4831は、例えば、基板4838に搭載される。並列処理プロセッサ4833は、例えば、グラフィックボード4830に搭載され、グラフィックボード4830がコネクタ4839を介して基板4838に接続される。プロセッサ4831は、バス485を介して並列処理プロセッサ4833と接続される。図49に示すように、並列処理プロセッサ4833は、例えば、基板4838に直に搭載され、バス485を介してプロセッサ4831に接続されてもよい。図50は、プロセッサ4831と並列処理プロセッサ4833とを一体として設ける搭載例を示す。図50に示すように、並列処理プロセッサ4833は、例えば、基板4838に搭載されたプロセッサ4831に内蔵されてもよい。 Figures 48 to 50 show an example of mounting the parallel processing processor 4833 on the measuring unit 400. Figures 48 to 50 show an example in which the parallel processing processor 4833 is mounted on the cell analysis device 100 by being incorporated inside the measuring unit 400. Figures 48 and 49 show an example in which the processor 4831 and the parallel processing processor 4833 are provided as separate entities. As shown in Figure 48, the processor 4831 is mounted, for example, on a substrate 4838. The parallel processing processor 4833 is mounted, for example, on a graphics board 4830, which is connected to the substrate 4838 via a connector 4839. The processor 4831 is connected to the parallel processing processor 4833 via a bus 485. As shown in Figure 49, the parallel processing processor 4833 may be mounted, for example, directly on the substrate 4838 and connected to the processor 4831 via the bus 485. Figure 50 shows an example of an implementation in which the processor 4831 and the parallel processing processor 4833 are integrated. As shown in Figure 50, the parallel processing processor 4833 may be built into the processor 4831 mounted on the substrate 4838, for example.
図51は、測定ユニット400への並列処理プロセッサ4833の他の搭載例を示す。図51は、測定ユニット400に接続される外付け装置4800によって、測定ユニット400に並列処理プロセッサ4833を搭載する例を示す。並列処理プロセッサ4833は、例えば、USB(Universal Serial Bus)デバイスである外付け装置4800に実装され、このUSBデバイスがインタフェース部487を介してバス485に接続されることで、並列処理プロセッサ4833が細胞分析装置100に搭載される。USBデバイスは、例えば、USBドングルのような小型デバイスでもよい。インタフェース部487は、例えば、数百Mbpsの転送速度を有するUSBインタフェースであり、より好ましくは、数Gbps~数10Gbps以上の転送速度を有するUSBインタフェースである。並列処理プロセッサ4833が実装された外付け装置4800として、例えば、Intel社製 Neural Compute Stick 2が用いられてもよい。 Figure 51 shows another example of mounting the parallel processing processor 4833 on the measurement unit 400. Figure 51 shows an example of mounting the parallel processing processor 4833 on the measurement unit 400 using an external device 4800 connected to the measurement unit 400. The parallel processing processor 4833 is implemented in the external device 4800, which is, for example, a USB (Universal Serial Bus) device, and the parallel processing processor 4833 is mounted on the cell analysis device 100 by connecting this USB device to the bus 485 via the interface unit 487. The USB device may be, for example, a small device such as a USB dongle. The interface unit 487 is, for example, a USB interface having a transfer speed of several hundred Mbps, and more preferably, a USB interface having a transfer speed of several Gbps to several tens of Gbps or more. An example of the external device 4800 equipped with the parallel processing processor 4833 is the Intel Neural Computer Stick 2.
並列処理プロセッサ4833が実装された複数のUSBデバイスをインタフェース部487に接続することで、複数の並列処理プロセッサ4833を細胞分析装置100に搭載してもよい。一つのUSBデバイスに実装される並列処理プロセッサ4833は、演算ユニット4836の数がGPU等に比べて少ないことがあるため、測定ユニット400に接続するUSBデバイスを複数に増設することにより、コア数のスケールアップが可能となる。 Multiple parallel processing processors 4833 may be installed in the cell analysis device 100 by connecting multiple USB devices equipped with parallel processing processors 4833 to the interface unit 487. Since the number of arithmetic units 4836 of a parallel processing processor 4833 implemented in a single USB device may be smaller than that of a GPU, etc., the number of cores can be scaled up by adding multiple USB devices connected to the measurement unit 400.
図52、図53(a)、(b)および図54は、プロセッサ4831上で動作する解析ソフトウェア4835aの制御に基づいて、並列処理プロセッサ4833で実行される演算処理の概要を示す。 Figures 52, 53(a), (b), and 54 show an overview of the calculation processing performed by the parallel processing processor 4833 under the control of analysis software 4835a running on the processor 4831.
図52は、演算処理を実行する並列処理プロセッサ4833の構成例を示す。 Figure 52 shows an example configuration of a parallel processing processor 4833 that performs calculation processing.
並列処理プロセッサ4833は、複数の演算ユニット4836、RAM4837を有する。解析ソフトウェア4835aを実行するプロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833に命令し、波形データを深層学習アルゴリズム60で分析する場合に要する少なくとも一部の演算処理を並列処理プロセッサ4833に実行させることができる。プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833に対して、深層学習アルゴリズムに基づく波形データ分析に関する演算処理の実行を命令する。FCM検出部410で検出された信号に対応する波形データの全部又は少なくとも一部は、RAM4834に記憶される。RAM4834に記憶されたデータは、並列処理プロセッサ4833のRAM4837に転送される。RAM4834に記憶されたデータは、例えば、DMA(Direct Memory Access)方式によりRAM4837に転送される。並列処理プロセッサ4833の複数の演算ユニット4836の各々は、RAM4837に記憶されたデータに対する演算処理を並列に実行する。複数の演算ユニット4836の各々は、必要なデータをRAM4837から取得して演算処理を実行する。演算結果に対応するデータは、並列処理プロセッサ4833のRAM4837に記憶される。演算結果に対応するデータは、RAM4837からRAM4834に、例えばDMA方式で、転送される。 The parallel processing processor 4833 has multiple arithmetic units 4836 and a RAM 4837. The processor 4831, which executes the analysis software 4835a, instructs the parallel processing processor 4833 to execute at least a portion of the arithmetic processing required when analyzing waveform data using the deep learning algorithm 60. The processor 4831 instructs the parallel processing processor 4833 to execute arithmetic processing related to waveform data analysis based on the deep learning algorithm. All or at least a portion of the waveform data corresponding to the signal detected by the FCM detection unit 410 is stored in the RAM 4834. The data stored in the RAM 4834 is transferred to the RAM 4837 of the parallel processing processor 4833. The data stored in the RAM 4834 is transferred to the RAM 4837, for example, using a DMA (Direct Memory Access) method. Each of the multiple arithmetic units 4836 of the parallel processing processor 4833 executes arithmetic processing in parallel on the data stored in the RAM 4837. Each of the multiple arithmetic units 4836 obtains the necessary data from RAM 4837 and performs arithmetic processing. Data corresponding to the arithmetic results is stored in RAM 4837 of the parallel processor 4833. The data corresponding to the arithmetic results is transferred from RAM 4837 to RAM 4834, for example, using DMA.
図53(a)、(b)は、並列処理プロセッサ4833が実行する行列演算の概要を示す。 Figures 53(a) and (b) show an overview of the matrix operations performed by the parallel processing processor 4833.
波形データを深層学習アルゴリズム60に従って分析するにあたり、行列の積の計算(行列演算)が実行される。並列処理プロセッサ4833は、例えば、行列演算に関する複数の演算処理を並列に実行する。図53(a)は、行列の積の計算式を示す。(a)に示す計算式では、n行n列の行列aとn行n列の行列bとの積により、行列cを求める。図53(a)に例示されるように、計算式は、多階層のループ構文で記述される。図53(b)は、並列処理プロセッサ4833で並列に実行される演算処理の例を示す。図53(a)に例示された計算式は、例えば、1階層目のループ用変数iと、2階層目のループ用変数jとの組合せ数であるn×n個の演算処理に分割することができる。このように分割された演算処理の各々は、互いに依存しない演算処理であるため、並列に実行し得る。 When analyzing waveform data according to the deep learning algorithm 60, matrix multiplication (matrix operation) is performed. The parallel processing processor 4833, for example, executes multiple matrix operation-related calculation processes in parallel. Figure 53(a) shows a formula for calculating matrix multiplication. In the calculation formula shown in (a), matrix c is obtained by multiplying matrix a, which has n rows and n columns, by matrix b, which has n rows and n columns. As shown in Figure 53(a), the calculation formula is written using a multi-level loop syntax. Figure 53(b) shows an example of calculation processes executed in parallel by the parallel processing processor 4833. The calculation formula shown in Figure 53(a) can be divided into n x n calculation processes, where n is the number of combinations of loop variable i in the first level and loop variable j in the second level. Each of the calculation processes divided in this way is independent of each other and can therefore be executed in parallel.
図54は、図53の(b)に例示された複数の演算処理が、並列処理プロセッサ4833で並列に実行されることを示す概念図である。 Figure 54 is a conceptual diagram showing that the multiple computational processes illustrated in Figure 53(b) are executed in parallel by the parallel processing processor 4833.
図54に示すように、複数の演算処理の各々は、並列処理プロセッサ4833が備える複数の演算ユニット4836のいずれかに割り当てられる。演算ユニット4836の各々は、割り当てられた演算処理を、互いに並列に実行する。つまり、演算ユニット4836の各々は、分割された演算処理を同時に実行する。 As shown in FIG. 54, each of the multiple arithmetic processes is assigned to one of the multiple arithmetic units 4836 included in the parallel processing processor 4833. Each of the arithmetic units 4836 executes the assigned arithmetic processes in parallel with each other. In other words, each of the arithmetic units 4836 executes the divided arithmetic processes simultaneously.
図53(a)、(b)および図54に例示された並列処理プロセッサ4833による演算によって、例えば、波形データに対応する細胞が複数の細胞種の各々に属する確率に関する情報が求められる。演算の結果に基づいて、解析ソフトウェア4835aを実行するプロセッサ4831は、波形データに対応する細胞の細胞種に関する解析を行う。演算結果は、並列処理プロセッサ4833のRAM4837に記憶され、RAM4837からRAM4834に転送される。プロセッサ4831は、RAM4834に記憶された演算結果に基づいて解析した結果を、バス485及びインタフェース部489を介して処理ユニット300に送信する。 Calculations by the parallel processing processor 4833 illustrated in Figures 53(a), (b), and 54 determine, for example, information regarding the probability that a cell corresponding to the waveform data belongs to each of multiple cell types. Based on the results of the calculations, the processor 4831 executing the analysis software 4835a performs an analysis regarding the cell type of the cell corresponding to the waveform data. The calculation results are stored in the RAM 4837 of the parallel processing processor 4833 and transferred from the RAM 4837 to the RAM 4834. The processor 4831 transmits the results of the analysis based on the calculation results stored in the RAM 4834 to the processing unit 300 via the bus 485 and the interface section 489.
細胞が複数の細胞種の各々に属する確率の演算は、並列処理プロセッサ4833とは別のプロセッサが行ってもよい。例えば、並列処理プロセッサ4833による演算結果がRAM4837からRAM4834に転送され、プロセッサ4831が、RAM4834から読み出した演算結果に基づいて、各々の波形データに対応する細胞が複数の細胞種の各々に属する確率に関する情報を演算してもよい。また、並列処理プロセッサ4833による演算結果をRAM4837から処理ユニット300に転送され、処理ユニット300に搭載されたプロセッサが、各々の波形データに対応する細胞が複数の細胞種の各々に属する確率に関する情報を演算してもよい。 The calculation of the probability that a cell belongs to each of the multiple cell types may be performed by a processor other than the parallel processing processor 4833. For example, the calculation results by the parallel processing processor 4833 may be transferred from RAM 4837 to RAM 4834, and the processor 4831 may calculate information regarding the probability that a cell corresponding to each waveform data belongs to each of the multiple cell types based on the calculation results read from RAM 4834. Alternatively, the calculation results by the parallel processing processor 4833 may be transferred from RAM 4837 to the processing unit 300, and a processor mounted on the processing unit 300 may calculate information regarding the probability that a cell corresponding to each waveform data belongs to each of the multiple cell types.
本実施形態では、図53(a)、(b)及び図54に示された処理は、例えば、深層学習アルゴリズム60における畳み込み層に関する演算処理(フィルタ処理とも呼ばれる)に適用される。 In this embodiment, the processing shown in Figures 53(a), (b), and 54 is applied, for example, to computational processing (also called filtering processing) related to the convolutional layer in the deep learning algorithm 60.
図55(a)、(b)は、畳み込み層に関する演算処理の概要を示す。 Figures 55(a) and (b) show an overview of the computational processing for the convolutional layer.
図55(a)は、深層学習アルゴリズム60に入力される波形データとして、前方散乱光(FSC)の波形データの例を示す。本実施形態の波形データは、図5を参照して説明したように一次元の行列データである。より単純に言えば、波形データは要素を一列に並べた配列である。ここでは、説明の便宜上、波形データの要素数はn(nは1以上の整数)とする。図55(a)には、複数のフィルタが示されている。フィルタは、深層学習アルゴリズム60の学習処理により生成される。複数のフィルタの各々は、波形データの特徴を表す一次元の行列データである。図55(a)に示すフィルタは、1行3列の行列データであるが、列数は3に限られない。深層学習アルゴリズム60に入力される波形データと、各々のフィルタとを行列演算することで、波形データに関する細胞種に対応する特徴が計算される。図55(b)は、波形データとフィルタとの行列演算の概要を示す。図55(b)に示されるように、各フィルタを波形データの各要素に対して1つずらしながら行列演算が実行される。行列演算の計算は、下記の式1により実行される。 Figure 55(a) shows an example of waveform data of forward scattered light (FSC) as waveform data input to the deep learning algorithm 60. The waveform data in this embodiment is one-dimensional matrix data, as described with reference to Figure 5. More simply, the waveform data is an array in which elements are arranged in a row. For ease of explanation, the number of elements in the waveform data is assumed to be n (n is an integer greater than or equal to 1). Figure 55(a) shows multiple filters. The filters are generated by the learning process of the deep learning algorithm 60. Each of the multiple filters is one-dimensional matrix data representing the characteristics of the waveform data. The filter shown in Figure 55(a) is matrix data with one row and three columns, but the number of columns is not limited to three. By performing a matrix operation on the waveform data input to the deep learning algorithm 60 and each filter, characteristics corresponding to the cell type related to the waveform data are calculated. Figure 55(b) shows an overview of the matrix operation between the waveform data and the filters. As shown in Figure 55(b), the matrix operation is performed while shifting each filter by one position relative to each element of the waveform data. Matrix operations are calculated using Equation 1 below.
式1において、xの添え字は、波形データの行番号及び列番号を示す変数である。hの添え字は、フィルタの行番号及び列番号を示す変数である。図55(a)、(b)に示す例の場合、波形データは一次元の行列データであり、フィルタは、1行3列の行列データであるから、L=1、M=3、p=0、q=0,1,2、i=0、j=0,1,…,n-1である。 In Equation 1, the subscripts for x are variables that indicate the row and column numbers of the waveform data. The subscripts for h are variables that indicate the row and column numbers of the filter. In the example shown in Figures 55(a) and (b), the waveform data is one-dimensional matrix data, and the filter is matrix data with one row and three columns, so L = 1, M = 3, p = 0, q = 0, 1, 2, i = 0, j = 0, 1, ..., n-1.
並列処理プロセッサ4833は、式1で表される行列演算を、複数の演算ユニット4836の各々によって並列に実行する。並列処理プロセッサ4833が実行した演算処理に基づき、各細胞の細胞種に関する分類情報が生成される。生成された分類情報は、分類情報に基づく検体の検査結果の生成および表示に用いられる処理ユニット300に送信される。 The parallel processing processor 4833 executes the matrix operation expressed in Equation 1 in parallel using each of the multiple calculation units 4836. Based on the calculation processing executed by the parallel processing processor 4833, classification information regarding the cell type of each cell is generated. The generated classification information is sent to the processing unit 300, which uses it to generate and display test results for the specimen based on the classification information.
次に図56を参照して、図10のフローチャートにおけるステップS13の細胞分類の処理について説明する。 Next, referring to Figure 56, we will explain the cell classification process in step S13 in the flowchart of Figure 10.
ステップS13の細胞分類の処理は、解析ソフトウェア4835aの動作に応じて、プロセッサ4831が行う処理である。プロセッサ4831は、ステップS13においてRAM4834に取り込まれたデジタル信号を並列処理プロセッサ4833に転送する(ステップS101)。プロセッサ4831は、図52に示されるように、DMA転送によって、RAM4834からRAM4837にデジタル信号を転送する。プロセッサ4831は、例えば、バスコントローラ4850を制御し、RAM4834からRAM4837にデジタル信号をDMA転送させる。 The cell classification process in step S13 is performed by the processor 4831 in response to the operation of the analysis software 4835a. The processor 4831 transfers the digital signal taken into RAM 4834 in step S13 to the parallel processing processor 4833 (step S101). As shown in FIG. 52, the processor 4831 transfers the digital signal from RAM 4834 to RAM 4837 by DMA transfer. The processor 4831 controls, for example, the bus controller 4850 to cause the digital signal to be DMA transferred from RAM 4834 to RAM 4837.
プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833に、デジタル信号に含まれる波形データに対する並列処理の実行を指示する(ステップS102)。プロセッサ4831は、例えば、並列処理プロセッサ4833のカーネル関数を呼び出すことで、並列処理の実行を指示する。並列処理プロセッサ4833で実行される処理は、図57に例示されたフローチャートで後述される。プロセッサ4831は、例えば、深層学習アルゴリズム60に関する行列演算の実行を並列処理プロセッサ4833に指示する。デジタル信号は複数の波形データに分解され、順次、深層学習アルゴリズム60に入力される。デジタル信号に含まれる、各細胞に対応するインデックスは深層学習アルゴリズム60には入力されない。深層学習アルゴリズム60に入力された波形データは、並列処理プロセッサ4833によって演算される。 The processor 4831 instructs the parallel processing processor 4833 to perform parallel processing on the waveform data contained in the digital signal (step S102). The processor 4831 instructs the parallel processing processor 4833 to perform parallel processing, for example, by calling a kernel function of the parallel processing processor 4833. The processing performed by the parallel processing processor 4833 will be described later in the flowchart illustrated in FIG. 57. The processor 4831 instructs the parallel processing processor 4833 to perform matrix operations related to the deep learning algorithm 60, for example. The digital signal is decomposed into multiple waveform data, which are sequentially input to the deep learning algorithm 60. The indexes corresponding to each cell contained in the digital signal are not input to the deep learning algorithm 60. The waveform data input to the deep learning algorithm 60 is operated on by the parallel processing processor 4833.
プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833によって実行された演算結果を受信する(ステップS103)。演算結果は、例えば、図52に示されるように、RAM4837からRAM4834にDMA転送される。 The processor 4831 receives the results of the calculations performed by the parallel processing processor 4833 (step S103). The results of the calculations are DMA transferred from RAM 4837 to RAM 4834, for example, as shown in FIG. 52.
プロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833による演算結果に基づいて、測定された各々の細胞の細胞種の解析結果を生成する(ステップS104)。 The processor 4831 generates analysis results for the cell type of each measured cell based on the calculation results by the parallel processing processor 4833 (step S104).
図57は、解析ソフトウェア4835aの動作に応じたプロセッサ4831の指示に基づいて実行される並列処理プロセッサ4833の演算処理の動作例を示す。 Figure 57 shows an example of the operation of the parallel processing processor 4833, which is executed based on instructions from the processor 4831 in response to the operation of the analysis software 4835a.
解析ソフトウェア4835aを実行するプロセッサ4831は、並列処理プロセッサ4833に、演算ユニット4836に対する演算処理の割り当てを実行させる(ステップS110)。プロセッサ4831は、例えば、並列処理プロセッサ4833のカーネル関数を呼び出すことで、並列処理プロセッサ4833に、演算ユニット4836への演算処理の割り当てを実行させる。図54に示されるように、例えば、深層学習アルゴリズム60に関する行列演算が複数の演算処理に分割され、分割された各演算処理が演算ユニット4836に割り当てられる。複数の波形データが、順次、深層学習アルゴリズム60に入力される。波形データに対応する行列演算が複数の演算処理に分割され、演算ユニット4836に割り当てられる。 The processor 4831 executing the analysis software 4835a causes the parallel processing processor 4833 to assign arithmetic operations to the arithmetic units 4836 (step S110). The processor 4831 causes the parallel processing processor 4833 to assign arithmetic operations to the arithmetic units 4836, for example, by calling the kernel function of the parallel processing processor 4833. As shown in FIG. 54, for example, a matrix operation related to the deep learning algorithm 60 is divided into multiple arithmetic operations, and each divided arithmetic operation is assigned to the arithmetic unit 4836. Multiple waveform data are input sequentially to the deep learning algorithm 60. The matrix operation corresponding to the waveform data is divided into multiple arithmetic operations and assigned to the arithmetic units 4836.
各演算処理は、複数の演算ユニット4836によって並列に処理される(ステップS111)。演算処理は、複数の波形データに対して実行される。 Each calculation process is performed in parallel by multiple calculation units 4836 (step S111). The calculation process is performed on multiple waveform data.
複数の演算ユニット4836によって並列に処理されることで生成された演算結果は、RAM4837からRAM4834に転送される(ステップS112)。例えば、演算結果は、RAM4837からRAM4834へ、DMAによって転送される。 The calculation results generated by parallel processing by the multiple calculation units 4836 are transferred from RAM 4837 to RAM 4834 (step S112). For example, the calculation results are transferred from RAM 4837 to RAM 4834 by DMA.
(構成例2)
図58及び図59を参照し、測定ユニット400及び処理ユニット300によって構成される細胞分析装置100の他の構成例を説明する。本構成例2では、並列処理プロセッサは、処理ユニット300に設けられる。
(Configuration Example 2)
58 and 59, another configuration example of the cell analyzer 100 configured by the measuring unit 400 and the processing unit 300 will be described. In this configuration example 2, the parallel processor is provided in the processing unit 300.
図58は、構成例2の測定ユニット400のブロック図を示す。 Figure 58 shows a block diagram of the measurement unit 400 in configuration example 2.
図58に示す測定ユニット400は、A/D変換部482、プロセッサ4831、RAM4834、記憶部4835、並列処理プロセッサ4833を備えておらず、接続ポート4201が設けられていることを除き、図1~図57及びその関連記載で説明された構成例1の測定ユニット400と同様の構成及び機能を有する。接続ポート4201には接続ケーブル4202が接続される。 The measurement unit 400 shown in Figure 58 does not include an A/D conversion unit 482, processor 4831, RAM 4834, storage unit 4835, or parallel processing processor 4833, and has the same configuration and functions as the measurement unit 400 of configuration example 1 described in Figures 1 to 57 and the related descriptions, except that it is provided with a connection port 4201. A connection cable 4202 is connected to the connection port 4201.
図59は、構成例2の処理ユニット300のブロック図を示す。 Figure 59 shows a block diagram of the processing unit 300 in configuration example 2.
図59に示すように、処理ユニット300は、プロセッサ3001、並列処理プロセッサ3002、記憶部3004、RAM3005、インタフェース部3006、A/D変換部3008、バスコントローラ4850、インタフェース部3009を備えており、これらはバス3003に接続されている。つまり、図59の例では、並列処理プロセッサ3002が処理ユニット300の内部に組み込まれる形で細胞分析装置100に搭載されている。 As shown in Figure 59, the processing unit 300 includes a processor 3001, a parallel processing processor 3002, a memory unit 3004, a RAM 3005, an interface unit 3006, an A/D conversion unit 3008, a bus controller 4850, and an interface unit 3009, all of which are connected to a bus 3003. In other words, in the example of Figure 59, the parallel processing processor 3002 is incorporated into the processing unit 300 and is installed in the cell analysis device 100.
バス3003は、例えば、数百MB/s以上のデータ転送速度を有する伝送路である。バス3003は、1GB/s以上のデータ転送速度を有する伝送路であってもよい。バス3003は、例えば、PCI-ExpressやPCI-X規格に基づいてデータ転送を行う。プロセッサ3001、並列処理プロセッサ3002、記憶部3004、RAM3005の構成、及び、それらで実行される処理は、上述の図47~図57で説明されたプロセッサ4831、並列処理プロセッサ4833、記憶部4835、RAM4834の構成及び処理と同様である。A/D変換部3008は、測定ユニット400から出力されたアナログ信号を上述したようにサンプリングし、細胞の波形データを含むデジタル信号を生成する。デジタル信号の生成方法については上述のとおりである。 The bus 3003 is, for example, a transmission path with a data transfer rate of several hundred MB/s or more. The bus 3003 may also be a transmission path with a data transfer rate of 1 GB/s or more. The bus 3003 transfers data based on, for example, the PCI-Express or PCI-X standard. The configurations of the processor 3001, parallel processing processor 3002, memory unit 3004, and RAM 3005, and the processing executed thereby, are similar to the configurations and processing of the processor 4831, parallel processing processor 4833, memory unit 4835, and RAM 4834 described above in Figures 47 to 57. The A/D conversion unit 3008 samples the analog signal output from the measurement unit 400 as described above, and generates a digital signal containing waveform data of the cell. The method of generating the digital signal is as described above.
図58及び図59の例では、接続ケーブル4202は、例えば、測定ユニット400から処理ユニット300に伝送されるアナログ信号の種類に対応する数の伝送経路を備える。例えば、接続ケーブル4202は、ツイストペアケーブルで構成され、処理ユニット300に伝送されるアナログ信号の種類に対応する数のペア数の配線を有する。接続ポート3007からA/D変換部3008の伝送経路も、処理ユニット300に伝送されるアナログ信号の種類に対応する数の配線を有してもよい。接続ポート3007からA/D変換部3008の伝送経路では、例えば、アナログ信号は差動信号として伝送される。 In the examples of Figures 58 and 59, the connection cable 4202 has, for example, a number of transmission paths corresponding to the types of analog signals transmitted from the measurement unit 400 to the processing unit 300. For example, the connection cable 4202 is configured as a twisted pair cable, and has a number of pairs of wiring corresponding to the types of analog signals transmitted to the processing unit 300. The transmission path from the connection port 3007 to the A/D conversion unit 3008 may also have a number of wiring corresponding to the types of analog signals transmitted to the processing unit 300. In the transmission path from the connection port 3007 to the A/D conversion unit 3008, for example, analog signals are transmitted as differential signals.
図60に示すように、プロセッサ3001および並列処理プロセッサ3002は、上述のプロセッサ4831および並列処理プロセッサ4833と同様の構成および機能を有する。並列処理プロセッサ3002は、複数の演算ユニット3200、及びRAM3201を含む。プロセッサ3001上で、測定された細胞の細胞種を解析する解析ソフトウェア3100が実行される。なお、並列処理プロセッサ3002は、バス3003に直接接続される必要はなく、例えば、USBデバイスに実装され、このUSBデバイスがインタフェース部(不図示)を介してバス3003に接続されることで、処理ユニット300の一部として細胞分析装置100に搭載されてもよい。このUSBデバイスは、例えば、USBドングルのような小型デバイスでもよい。 As shown in FIG. 60, the processor 3001 and parallel processing processor 3002 have the same configuration and functions as the processor 4831 and parallel processing processor 4833 described above. The parallel processing processor 3002 includes multiple arithmetic units 3200 and RAM 3201. Analysis software 3100 that analyzes the cell type of measured cells runs on the processor 3001. Note that the parallel processing processor 3002 does not need to be directly connected to the bus 3003; for example, it may be implemented in a USB device, and this USB device may be connected to the bus 3003 via an interface unit (not shown), thereby being installed in the cell analysis device 100 as part of the processing unit 300. This USB device may be, for example, a small device such as a USB dongle.
図58及び図59に示すとおり、処理ユニット300は、インタフェース部3006を介して、測定ユニット400のインタフェース部489と接続されている。処理ユニット300は、インタフェース部3006を介して、装置機構部430及び試料調製部440の制御信号を測定ユニット400に送信する。インタフェース部3006は、例えばUSBインタフェースである。 As shown in Figures 58 and 59, the processing unit 300 is connected to the interface unit 489 of the measurement unit 400 via the interface unit 3006. The processing unit 300 transmits control signals for the device mechanism unit 430 and the sample preparation unit 440 to the measurement unit 400 via the interface unit 3006. The interface unit 3006 is, for example, a USB interface.
図58及び図59に示す例では、処理ユニット300は、インタフェース部3006の他に、A/D変換部3008に接続される接続ポート3007、接続ポート3007に接続される接続ケーブル4202を介して、測定ユニット400の接続ポート4201と接続される。接続ポート4201はアナログ処理部420と接続される。接続ポート4201から処理ユニット300に出力されるアナログ信号は、上述の通り、測定ユニット400のFCM検出部410の出力がアナログ処理部420によって処理された信号である。アナログ処理部420は、FCM検出部410から入力されたアナログ信号に対してノイズ除去を含む処理を行う。アナログ処理部420で処理されたアナログ信号は、接続ポート4201、接続ケーブル4202を介して、処理ユニット300に伝送される。接続ケーブル4202は、信号伝送中のノイズ低減のため、例えば、1メートル又はそれ以下の長さで構成される。アナログ信号は、例えば、差動信号として、接続ケーブル4202を介して処理ユニット300に伝送される。この場合、接続ケーブル4202は、好ましくはツイストペアケーブルである。 In the example shown in Figures 58 and 59, the processing unit 300 is connected to the connection port 4201 of the measurement unit 400 via the interface section 3006, the connection port 3007 connected to the A/D conversion section 3008, and the connection cable 4202 connected to the connection port 3007. The connection port 4201 is connected to the analog processing section 420. As described above, the analog signal output from the connection port 4201 to the processing unit 300 is a signal obtained by processing the output of the FCM detection section 410 of the measurement unit 400 by the analog processing section 420. The analog processing section 420 performs processing, including noise removal, on the analog signal input from the FCM detection section 410. The analog signal processed by the analog processing section 420 is transmitted to the processing unit 300 via the connection port 4201 and the connection cable 4202. The connection cable 4202 is configured to be, for example, 1 meter or less in length to reduce noise during signal transmission. The analog signal is transmitted to the processing unit 300 via the connection cable 4202, for example as a differential signal. In this case, the connection cable 4202 is preferably a twisted pair cable.
処理ユニット300は、複数の接続ポート3007を備えてもよい。処理ユニット300は、複数の接続ポート3007を介して、複数の測定ユニット400からアナログ信号を取得してもよい。 The processing unit 300 may have multiple connection ports 3007. The processing unit 300 may acquire analog signals from multiple measurement units 400 via the multiple connection ports 3007.
測定ユニット400から接続ケーブル4202を介して伝送されたアナログ信号は、処理ユニット300のA/D変換部3008によって、デジタル信号に変換される。A/D変換部3008は、例えば、図5を参照して説明したように、所定のサンプリングレート(例えば、10ナノ秒間隔で1024ポイントのサンプリング、80ナノ秒間隔で128ポイントのサンプリング、又は160ナノ秒間隔で64ポイントのサンプリング等)で、伝送されたアナログ信号をサンプリングし、細胞ごとの波形データを生成する。波形データはバス3003を介して記憶部3004又はRAM3005に記憶される。波形データは、例えば、DMAによりRAM3005に転送される。プロセッサ3001及び並列処理プロセッサ3002は、記憶部3004又はRAM3005に記憶された波形データに対して演算処理を実行する。 Analog signals transmitted from the measurement unit 400 via the connection cable 4202 are converted into digital signals by the A/D converter 3008 of the processing unit 300. The A/D converter 3008 samples the transmitted analog signals at a predetermined sampling rate (e.g., 1024 sampling points at 10 nanosecond intervals, 128 sampling points at 80 nanosecond intervals, or 64 sampling points at 160 nanosecond intervals), as described with reference to FIG. 5, to generate waveform data for each cell. The waveform data is stored in the memory unit 3004 or RAM 3005 via the bus 3003. The waveform data is transferred to the RAM 3005, for example, by DMA. The processor 3001 and parallel processing processor 3002 perform arithmetic processing on the waveform data stored in the memory unit 3004 or RAM 3005.
プロセッサ3001上で動作する解析ソフトウェア3100は、図52に示された解析ソフトウェア4835aと同様の機能を有する。プロセッサ3001は、解析ソフトウェア3100を実行することにより、図52、図53(a)、(b)、図54、図56、図57およびその関連記載と同様の動作によって、測定された細胞の細胞種に関する分類情報を生成する。 Analysis software 3100 running on processor 3001 has the same functions as analysis software 4835a shown in Figure 52. By executing analysis software 3100, processor 3001 generates classification information regarding the cell type of the measured cells through operations similar to those shown in Figures 52, 53(a), (b), 54, 56, 57, and their related descriptions.
この図58、図59に示される構成例2の細胞分析装置100の場合、図10に示すフローチャートのうち、ステップS12の波形データおよび特徴パラメータの生成と、ステップS13の深層学習アルゴリズムによる細胞分類が処理ユニット300において行われる。ステップS14(分類情報の送信)は省略される。図56、図57の処理は、処理ユニット300のプロセッサ3001と並列処理プロセッサ3002によって行われる。 In the case of the cell analysis device 100 of configuration example 2 shown in Figures 58 and 59, the generation of waveform data and feature parameters in step S12 of the flowchart shown in Figure 10 and cell classification using a deep learning algorithm in step S13 are performed in the processing unit 300. Step S14 (transmission of classification information) is omitted. The processing in Figures 56 and 57 is performed by the processor 3001 and parallel processing processor 3002 of the processing unit 300.
(構成例3)
図61及び図62を参照し、測定ユニット400及び処理ユニット300によって構成される細胞分析装置100の他の構成例を説明する。本構成例3においても、並列処理プロセッサ3002は、処理ユニット300の内部に組み込まれる形で細胞分析装置100に搭載される。
(Configuration Example 3)
61 and 62 , another configuration example of the cell analyzer 100 configured by the measurement unit 400 and the processing unit 300 will be described. In this configuration example 3, the parallel processing processor 3002 is also installed in the cell analyzer 100 by being incorporated inside the processing unit 300.
図61は、構成例3の測定ユニット400のブロック図を示す。 Figure 61 shows a block diagram of the measurement unit 400 in configuration example 3.
図61に示す測定ユニット400は、プロセッサ4831、RAM4834、記憶部4835、並列処理プロセッサ4833を備えておらず、A/D変換部482で生成されたデジタル信号を処理ユニット300に伝送するためのインタフェース部4851と伝送路4852が設けられていることを除き、図2、図47及びその関連記載で説明された構成例1の測定ユニット400と同様の構成及び機能を有する。 The measurement unit 400 shown in Figure 61 does not include a processor 4831, RAM 4834, memory unit 4835, or parallel processing processor 4833, and has the same configuration and functions as the measurement unit 400 of configuration example 1 described in Figures 2, 47, and related descriptions, except that it is provided with an interface unit 4851 and a transmission path 4852 for transmitting the digital signal generated by the A/D conversion unit 482 to the processing unit 300.
インタフェース部4851は、例えば、1ギガビット/秒以上の通信帯域を備える専用回線としてのインタフェースである。例えば、インタフェース部4851は、ギガビットイーサ、USB3.0、またはThunderbolt3に準拠したインタフェースである。インタフェース部4851がギガビットイ―サである場合、伝送路4852は例えばLANケーブルである。インタフェース部4851がUSB3.0である場合、伝送路4852はUSB3.0に準拠したUSBケーブルである。伝送路4852は、例えば、測定ユニット400と処理ユニット300との間でデジタル信号を伝送するための専用の伝送路である。 The interface unit 4851 is, for example, an interface serving as a dedicated line with a communication bandwidth of 1 gigabit/second or more. For example, the interface unit 4851 is an interface compliant with Gigabit Ethernet, USB 3.0, or Thunderbolt 3. If the interface unit 4851 is Gigabit Ethernet, the transmission path 4852 is, for example, a LAN cable. If the interface unit 4851 is USB 3.0, the transmission path 4852 is, for example, a USB cable compliant with USB 3.0. The transmission path 4852 is, for example, a dedicated transmission path for transmitting digital signals between the measurement unit 400 and the processing unit 300.
図62は、構成例3の処理ユニット300のブロック図を示す。 Figure 62 shows a block diagram of the processing unit 300 in configuration example 3.
図62に示す処理ユニット300は、A/D変換部3008及び接続ポート3007を備えていないこと、および、インタフェース部3010を備えることを除き、図59及びその関連記載で説明された構成例2の処理ユニット300と同様の構成及び機能を有する。処理ユニット300は、複数のインタフェース部3010、および、複数のインタフェース部3006を介して、複数の測定ユニット400と接続されてもよい。 The processing unit 300 shown in FIG. 62 has the same configuration and functions as the processing unit 300 of configuration example 2 described in FIG. 59 and its related descriptions, except that it does not include an A/D conversion unit 3008 or a connection port 3007 and includes an interface unit 3010. The processing unit 300 may be connected to multiple measurement units 400 via multiple interface units 3010 and multiple interface units 3006.
プロセッサ3001および並列処理プロセッサ3002は、図60およびその関連記載で説明されたプロセッサ3001および並列処理プロセッサ3002と同様の構成および機能を有する。図62において、並列処理プロセッサ3002は、必ずしもバス3003に直接接続される必要はなく、例えば、USBデバイスに実装され、このUSBデバイスがインタフェース部(不図示)を介してバス3003に接続されてもよい。このUSBデバイスは、例えば、USBドングルのような小型デバイスでもよい。 The processor 3001 and the parallel processing processor 3002 have the same configuration and functions as the processor 3001 and the parallel processing processor 3002 described in FIG. 60 and its related description. In FIG. 62, the parallel processing processor 3002 does not necessarily need to be directly connected to the bus 3003; for example, it may be implemented in a USB device, and this USB device may be connected to the bus 3003 via an interface unit (not shown). This USB device may be, for example, a small device such as a USB dongle.
プロセッサ3001上で動作する解析ソフトウェア3100は、図52に示された解析ソフトウェア4835aと同様の機能を有する。解析ソフトウェア3100は、図52、図53(a)、(b)、図54、図56、図57およびその関連記載と同様の動作によって、測定された細胞の細胞種を解析する。 Analysis software 3100 running on processor 3001 has the same functions as analysis software 4835a shown in Figure 52. Analysis software 3100 analyzes the cell type of measured cells by performing operations similar to those shown in Figures 52, 53(a), (b), 54, 56, 57, and related descriptions.
この図61、図62に示される構成例3の細胞分析装置100の場合、図10に示すフローチャートのうち、ステップS13(細胞分類)が処理ユニット300において行われる。ステップS14(分類情報の送信)は省略される。図56、図57の処理は、処理ユニット300のプロセッサ3001と並列処理プロセッサ3002によって行われる。 In the case of the cell analysis device 100 of configuration example 3 shown in Figures 61 and 62, step S13 (cell classification) of the flowchart shown in Figure 10 is performed in the processing unit 300. Step S14 (transmission of classification information) is omitted. The processing in Figures 56 and 57 is performed by the processor 3001 and parallel processing processor 3002 of the processing unit 300.
図61、図62の構成では、FCM検出部410において生成された細胞のアナログ信号(前方散乱光信号、側方散乱光信号、側方蛍光信号)は、測定ユニット400内のA/D変換部482においてデジタル信号に変換される。デジタル信号は、インタフェース部484、バス485、インタフェース部4851、伝送路4852を介して、処理ユニット300に送られる。伝送路4852は、上述のとおり測定ユニット400と処理ユニット300との間でデジタル信号を伝送するための専用の伝送路である。例えば、測定ユニット400と処理ユニット300は、伝送路4852を介して、一対一で接続される。言い換えれば、伝送路4852は、例えば、細胞分析装置100を構成するコンポーネント(例えば、測定ユニット400および処理ユニット300)以外の装置に関連するデータの伝送が介在しない伝送路である。伝送路4852は、例えば、イントラネット又インターネットとは、別の伝送路である。これにより、測定ユニット400内でA/D変換を行って生成されたデジタル信号を処理ユニット300に送信しても、デジタル信号の伝送の通信速度のボトルネックを回避できる。 In the configurations of Figures 61 and 62, the analog signals (forward scattered light signal, side scattered light signal, side fluorescent light signal) of the cells generated in the FCM detection unit 410 are converted into digital signals in the A/D conversion unit 482 within the measurement unit 400. The digital signals are sent to the processing unit 300 via the interface unit 484, bus 485, interface unit 4851, and transmission path 4852. As described above, the transmission path 4852 is a dedicated transmission path for transmitting digital signals between the measurement unit 400 and the processing unit 300. For example, the measurement unit 400 and the processing unit 300 are connected one-to-one via the transmission path 4852. In other words, the transmission path 4852 is a transmission path that does not involve the transmission of data related to devices other than the components (e.g., the measurement unit 400 and processing unit 300) that make up the cell analysis device 100. The transmission path 4852 is a transmission path that is separate from, for example, an intranet or the Internet. This avoids bottlenecks in the communication speed of digital signal transmission, even when the digital signal generated by A/D conversion within the measurement unit 400 is sent to the processing unit 300.
(構成例4)
図63、図64、図65、図66、及び図67を参照し、細胞分析装置100の構成例4を説明する。
(Configuration Example 4)
Configuration example 4 of the cell analyzer 100 will be described with reference to Figures 63, 64, 65, 66, and 67.
本構成例4では、図63に例示されるように、測定ユニット400と処理ユニット300の間に、解析ユニット600が設けられる。つまり、図63、図64、図65、図66、図67の構成において、細胞分析装置100は、測定ユニット400と、処理ユニット300と、解析ユニット600を備えて構成される。解析ユニット600は、測定された細胞の細胞種を解析する。後述するとおり、本構成例では並列処理プロセッサ6002は解析ユニット600に組み込まれる形で細胞分析装置100に搭載される。 In this configuration example 4, as illustrated in Figure 63, an analysis unit 600 is provided between the measurement unit 400 and the processing unit 300. That is, in the configurations of Figures 63, 64, 65, 66, and 67, the cell analysis device 100 is configured to include the measurement unit 400, the processing unit 300, and the analysis unit 600. The analysis unit 600 analyzes the cell type of the measured cells. As will be described later, in this configuration example, the parallel processing processor 6002 is installed in the cell analysis device 100 by being incorporated into the analysis unit 600.
図64は、構成例4の測定ユニット400の構成を図示する。 Figure 64 illustrates the configuration of the measurement unit 400 in configuration example 4.
図64に例示された測定ユニット400の構成は、図61およびその関連記載で説明された構成例3の測定ユニット400と同様の構成および機能を有する。測定ユニット400と処理ユニット300との間に、解析ユニット600が設けられている。解析ユニット600は、複数の測定ユニット400と接続されてもよい。解析ユニット600は、複数の処理ユニット300と接続されてもよい。インタフェース部4851は、例えば、1ギガビット/秒以上の通信帯域を備えるインタフェースである。例えば、インタフェース部4851は、ギガビットイーサ、USB3.0又はThunderbolt3に準拠したインタフェースである。インタフェース部4851がギガビットイーサである場合、伝送路4852は例えばLANケーブルである。インタフェース部4851がUSB3.0である場合、伝送路4852はUSB3.0に準拠したUSBケーブルである。伝送路4852は、上述のとおり測定ユニット400と処理ユニット300との間でデジタル信号を伝送するための専用の伝送路である。例えば、測定ユニット400と処理ユニット300は、伝送路4852を介して、一対一で接続される。 The configuration of the measurement unit 400 illustrated in Figure 64 has the same configuration and functions as the measurement unit 400 of configuration example 3 described in Figure 61 and its related description. An analysis unit 600 is provided between the measurement unit 400 and the processing unit 300. The analysis unit 600 may be connected to multiple measurement units 400. The analysis unit 600 may be connected to multiple processing units 300. The interface unit 4851 is, for example, an interface having a communication bandwidth of 1 gigabit/second or more. For example, the interface unit 4851 is an interface compliant with Gigabit Ethernet, USB 3.0, or Thunderbolt 3. If the interface unit 4851 is Gigabit Ethernet, the transmission path 4852 is, for example, a LAN cable. If the interface unit 4851 is USB 3.0, the transmission path 4852 is a USB cable compliant with USB 3.0. As described above, the transmission path 4852 is a dedicated transmission path for transmitting digital signals between the measurement unit 400 and the processing unit 300. For example, the measurement unit 400 and the processing unit 300 are connected one-to-one via the transmission path 4852.
図65は、解析ユニット600の構成例を示す。 Figure 65 shows an example configuration of the analysis unit 600.
解析ユニット600は、例えば、プロセッサ6001、並列処理プロセッサ6002、バス6003、記憶部6004、RAM6005、インタフェース部6006、インタフェース部6007を備え、これらはバス6003に接続されている。バス6003は、例えば、数百MB/s以上のデータ転送速度を有する伝送路である。バス3003は、1GB/s以上のデータ転送速度を有する伝送路であってもよい。バス3003は、例えば、PCI-ExpressやPCI-X規格に基づいてデータ転送を行う。解析ユニット600は、複数のインタフェース部6006を介して、複数の測定ユニット400と接続されてもよい。複数の測定ユニット400が設けられている場合、測定ユニット400のそれぞれに解析ユニット600が接続されてもよい(例えば、複数の測定ユニット400と複数の解析ユニット600が、それぞれ、一対一に接続される)。 The analysis unit 600 includes, for example, a processor 6001, a parallel processing processor 6002, a bus 6003, a memory unit 6004, a RAM 6005, an interface unit 6006, and an interface unit 6007, which are connected to the bus 6003. The bus 6003 is, for example, a transmission path with a data transfer rate of several hundred MB/s or more. The bus 3003 may also be a transmission path with a data transfer rate of 1 GB/s or more. The bus 3003 transfers data based on, for example, the PCI-Express or PCI-X standard. The analysis unit 600 may be connected to multiple measurement units 400 via multiple interface units 6006. When multiple measurement units 400 are provided, the analysis unit 600 may be connected to each of the measurement units 400 (for example, multiple measurement units 400 and multiple analysis units 600 are connected one-to-one).
図66に示すように、プロセッサ6001および並列処理プロセッサ6002は、上述のプロセッサ4831および並列処理プロセッサ4833と同様の構成および機能を有する。並列処理プロセッサ6002は、複数の演算ユニット6200、及びRAM6201を含む。プロセッサ6001上で、測定された細胞の細胞種を解析する解析ソフトウェア6100が動作する。プロセッサ6001上で動作する解析ソフトウェア6100は、図52に示された解析ソフトウェア4835aと同様の機能を有する。解析ソフトウェア6100は、図52、図53(a)、(b)、図54、図55(a)、(b)、図56、図57およびその関連記載と同様の動作によって、測定された細胞の細胞種を解析する。解析ソフトウェア6100は、測定された細胞の分類情報を、インタフェース部6007を介して処理ユニット300に送信する。インタフェース部6007は、例えば、イーサネット(登録商標)、USBである。インタフェース部6007は、無線通信可能なインタフェース(例えば、WiFi(登録商標)、Bluetooth(登録商標))でもよい。 As shown in FIG. 66, the processor 6001 and the parallel processing processor 6002 have the same configuration and functions as the processor 4831 and the parallel processing processor 4833 described above. The parallel processing processor 6002 includes multiple arithmetic units 6200 and RAM 6201. Analysis software 6100 that analyzes the cell type of measured cells runs on the processor 6001. The analysis software 6100 running on the processor 6001 has the same functions as the analysis software 4835a shown in FIG. 52. The analysis software 6100 analyzes the cell type of measured cells by operations similar to those shown in FIGS. 52, 53(a), (b), 54, 55(a), (b), 56, 57, and related descriptions. The analysis software 6100 transmits classification information of the measured cells to the processing unit 300 via the interface unit 6007. The interface unit 6007 is, for example, Ethernet (registered trademark) or USB. The interface unit 6007 may be an interface capable of wireless communication (e.g., Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark)).
図67は、構成例4の処理ユニット300の構成を示す。 Figure 67 shows the configuration of the processing unit 300 in configuration example 4.
図67に示された処理ユニット300は、図59および図62に示された処理ユニット300のように並列処理プロセッサ3002を備えなくてもよい。また、図67に示されたプロセッサ3001上では、図59および図62に示された解析ソフトウェア3100が動作していなくてもよい。処理ユニット300は、インタフェース部3006を介して、解析ユニット600による解析結果を受信する。インタフェース部3006は、例えば、イーサネット、USBである。インタフェース部3006は、無線通信可能なインタフェース(例えば、WiFi、Bluetooth)でもよい。 The processing unit 300 shown in FIG. 67 may not include a parallel processing processor 3002 like the processing unit 300 shown in FIG. 59 and FIG. 62. Furthermore, the analysis software 3100 shown in FIG. 59 and FIG. 62 may not be running on the processor 3001 shown in FIG. 67. The processing unit 300 receives the analysis results from the analysis unit 600 via the interface unit 3006. The interface unit 3006 is, for example, Ethernet or USB. The interface unit 3006 may also be an interface capable of wireless communication (for example, Wi-Fi or Bluetooth).
図64、図65、図66、図67の構成では、FCM検出部410において生成された細胞のアナログ信号(前方散乱光信号、側方散乱光信号、側方蛍光信号)は、測定ユニット400内のA/D変換部482においてデジタル信号に変換される。波形データは、インタフェース部484、バス485、インタフェース部4851、伝送路4852を介して、解析ユニット600に送られる。インタフェース部4851は、上述のとおり測定ユニット400と解析ユニット600を接続する専用のインタフェースであり、測定ユニット400と解析ユニット600を一対一で接続する。言い換えれば、伝送路4852は、例えば、細胞分析装置100を構成するコンポーネント(例えば、測定ユニット400および処理ユニット300)以外の装置に関連するデータの伝送が介在しない伝送路である。伝送と4852は、例えば、イントラネット又インターネットとは、別の伝送路である。これにより、測定ユニット400内でA/D変換を行って生成されたデジタル信号を処理ユニット300に送信しても、デジタル信号の伝送の通信速度のボトルネックを回避できる。 In the configurations of Figures 64, 65, 66, and 67, the analog cell signals (forward scattered light signal, side scattered light signal, side fluorescent light signal) generated in the FCM detection unit 410 are converted to digital signals in the A/D conversion unit 482 within the measurement unit 400. Waveform data is sent to the analysis unit 600 via the interface unit 484, bus 485, interface unit 4851, and transmission path 4852. As described above, the interface unit 4851 is a dedicated interface for connecting the measurement unit 400 and the analysis unit 600, and provides a one-to-one connection between the measurement unit 400 and the analysis unit 600. In other words, the transmission path 4852 is a transmission path that does not involve the transmission of data related to devices other than the components that make up the cell analysis device 100 (e.g., the measurement unit 400 and processing unit 300). The transmission path 4852 is a transmission path that is separate from, for example, an intranet or the Internet. This avoids bottlenecks in the communication speed of digital signal transmission, even when the digital signal generated by A/D conversion within the measurement unit 400 is sent to the processing unit 300.
この図64、図65、図66、図67に示される構成例4の細胞分析装置100の場合、図10に示すフローチャートのうち、ステップS13(細胞分類)とステップS14(分類情報の送信)が解析ユニット600において行われる。すなわち、ステップS13で生成されたデジタル信号が測定ユニット400から解析ユニット600へ送信され、ステップS14で分類情報が処理ユニット300へ送信される。図56、図57の処理は、解析ユニット600のプロセッサ6001と並列処理プロセッサ6002によって行われる。 In the case of the cell analysis device 100 of configuration example 4 shown in Figures 64, 65, 66, and 67, step S13 (cell classification) and step S14 (transmission of classification information) of the flowchart shown in Figure 10 are performed in the analysis unit 600. That is, the digital signal generated in step S13 is transmitted from the measurement unit 400 to the analysis unit 600, and the classification information is transmitted to the processing unit 300 in step S14. The processing in Figures 56 and 57 is performed by the processor 6001 and parallel processing processor 6002 of the analysis unit 600.
(構成例5)
図63、図67および図68を参照し、細胞分析装置100の構成例5を説明する。
(Configuration Example 5)
A fifth configuration example of the cell analyzer 100 will be described with reference to FIGS. 63, 67, and 68.
この構成例5の細胞分析装置100も、前述の構成例4と同様、測定ユニット400と、処理ユニット300と、解析ユニット600を備えて構成される。図68に示される構成例5の測定ユニット400は、図58およびその関連記載で説明された測定ユニット400と同様の機能及び構成を備える。図68に示される構成例5の測定ユニット400は、接続ケーブル4202を介して、解析ユニット600と接続される。例えば、接続ケーブル4202は、ツイストペアケーブルで構成され、処理ユニット300に伝送されるアナログ信号の種類に対応する数のペア数の配線を有する。接続ケーブル4202は、信号伝送中のノイズ低減のため、例えば、1メートル又はそれ以下の長さで構成される。測定ユニット400は、接続ケーブル4202を介して、解析ユニット600にアナログ信号を伝送する。 Like the aforementioned configuration example 4, the cell analysis device 100 of configuration example 5 is configured with a measurement unit 400, a processing unit 300, and an analysis unit 600. The measurement unit 400 of configuration example 5 shown in FIG. 68 has the same function and configuration as the measurement unit 400 described in FIG. 58 and its related description. The measurement unit 400 of configuration example 5 shown in FIG. 68 is connected to the analysis unit 600 via a connection cable 4202. For example, the connection cable 4202 is configured as a twisted pair cable and has a number of wiring pairs corresponding to the type of analog signal transmitted to the processing unit 300. The connection cable 4202 is configured with a length of, for example, 1 meter or less to reduce noise during signal transmission. The measurement unit 400 transmits analog signals to the analysis unit 600 via the connection cable 4202.
図69に示される解析ユニット600は、図65およびその関連記載で説明された解析ユニット600と同様の機能および構成を備える。つまり、図69の例では、解析ユニット600に組み込まれる形で並列処理プロセッサ6002が細胞分析装置100に搭載されている。図69に示される解析ユニット600は、さらに、接続ポート6008、A/D変換部6009を備える。解析ユニット600から接続ケーブル4202を介して伝送されたアナログ信号は、接続ポート6008を介してA/D変換部6009に入力される。A/D変換部6009は、A/D変換部482と同様の処理により、アナログ信号をデジタル信号に変換する。 The analysis unit 600 shown in Figure 69 has the same functions and configuration as the analysis unit 600 described in Figure 65 and its related descriptions. That is, in the example of Figure 69, a parallel processing processor 6002 is mounted on the cell analysis device 100 so as to be incorporated into the analysis unit 600. The analysis unit 600 shown in Figure 69 further includes a connection port 6008 and an A/D conversion unit 6009. Analog signals transmitted from the analysis unit 600 via the connection cable 4202 are input to the A/D conversion unit 6009 via the connection port 6008. The A/D conversion unit 6009 converts the analog signals into digital signals using processing similar to that of the A/D conversion unit 482.
解析ユニット600は、複数の接続ポート6008を介して、複数の測定ユニット400と接続されてもよい。複数の測定ユニット400が設けられている場合、測定ユニット400のそれぞれに解析ユニット600が接続されてもよい(例えば、複数の測定ユニット400と複数の解析ユニット600が、それぞれ、一対一に接続される)。 The analysis unit 600 may be connected to multiple measurement units 400 via multiple connection ports 6008. If multiple measurement units 400 are provided, the analysis unit 600 may be connected to each of the measurement units 400 (for example, multiple measurement units 400 and multiple analysis units 600 are connected one-to-one).
図66に示すように、プロセッサ6001および並列処理プロセッサ6002は、上述のプロセッサ4831および並列処理プロセッサ4833と同様の構成および機能を有する。プロセッサ6001上で、測定された細胞の細胞種を解析する解析ソフトウェア6100が動作する。プロセッサ6001上で動作する解析ソフトウェア6100は、図52に示された解析ソフトウェア4835aと同様の機能を有する。解析ソフトウェア6100は、図52、図53(a)、(b)、図54、図55(a)、(b)、図56、図57およびその関連記載と同様の動作によって、測定された細胞の細胞種を解析する。解析ソフトウェア6100は、測定された細胞の細胞種の解析結果を、インタフェース部6007を介して処理ユニット300に送信する。インタフェース部6007は、例えば、イーサネット、USBである。インタフェース部6007は、無線通信可能なインタフェース(例えば、WiFi、Bluetooth)でもよい。 As shown in FIG. 66, processor 6001 and parallel processing processor 6002 have the same configuration and functions as processor 4831 and parallel processing processor 4833 described above. Analysis software 6100 runs on processor 6001 to analyze the cell type of measured cells. Analysis software 6100 running on processor 6001 has the same functions as analysis software 4835a shown in FIG. 52. Analysis software 6100 analyzes the cell type of measured cells by performing operations similar to those shown in FIGS. 52, 53(a), (b), 54, 55(a), (b), 56, 57, and their related descriptions. Analysis software 6100 transmits the analysis results of the cell type of measured cells to processing unit 300 via interface unit 6007. Interface unit 6007 is, for example, Ethernet or USB. Interface unit 6007 may also be an interface capable of wireless communication (e.g., Wi-Fi, Bluetooth).
この図68、図69に示される構成例5の細胞分析装置100の場合、図10に示すフローチャートのうち、ステップS12のうち波形データおよび特徴パラメータの生成と、ステップS13(細胞分類)、及びステップS14(分類情報の送信)が解析ユニット600において行われる。すなわち、解析ユニット600のA/D変換部6009において波形データの生成(ステップS12)が行われ、デジタル信号に基づく細胞分類(ステップS13)が解析ユニット600のプロセッサ6001と並列処理プロセッサ6002によって行われ、分類情報が解析ユニット600から処理ユニット300へ送信される(ステップS14)。図56、図57の処理は、解析ユニット600のプロセッサ6001と並列処理プロセッサ6002によって行われる。 In the case of the cell analysis device 100 of configuration example 5 shown in Figures 68 and 69, the generation of waveform data and characteristic parameters in step S12 of the flowchart shown in Figure 10, step S13 (cell classification), and step S14 (transmission of classification information) are performed in the analysis unit 600. That is, waveform data generation (step S12) is performed in the A/D conversion section 6009 of the analysis unit 600, cell classification based on the digital signal (step S13) is performed by the processor 6001 and parallel processing processor 6002 of the analysis unit 600, and classification information is transmitted from the analysis unit 600 to the processing unit 300 (step S14). The processing in Figures 56 and 57 is performed by the processor 6001 and parallel processing processor 6002 of the analysis unit 600.
[9.深層学習アルゴリズム60のニューラルネットワーク構造および訓練]
(ニューラルネットワークの構造)
図70(a)は、深層学習アルゴリズム60を実現する畳み込ニューラルネットワークの構造を例示する。
9. Neural Network Structure and Training of Deep Learning Algorithm 60
(Neural network structure)
FIG. 70( a) illustrates the structure of a convolutional neural network that implements the deep learning algorithm 60.
ニューラルネットワークは、入力層60aと、出力層60bと、入力層60a及び出力層60bの間の中間層60cとを備え、中間層60cが複数の層で構成されている。中間層60cを構成する層の数は、例えば5層以上、好ましくは50層以上、より好ましくは100層以上とすることができる。 The neural network comprises an input layer 60a, an output layer 60b, and an intermediate layer 60c between the input layer 60a and the output layer 60b, with the intermediate layer 60c being composed of multiple layers. The number of layers making up the intermediate layer 60c can be, for example, 5 or more, preferably 50 or more, and more preferably 100 or more.
ニューラルネットワークでは、層状に配置された複数のノード89が、層間において結合されている。これにより、情報が入力側の入力層60aから出力側の出力層60bに、図中矢印Dに示す一方向のみに伝播する。 In a neural network, multiple nodes 89 are arranged in layers and connected between layers. This allows information to propagate in only one direction, as indicated by arrow D in the figure, from the input layer 60a on the input side to the output layer 60b on the output side.
(各ノードにおける演算)
図70(b)は、各ノードにおける演算を示す模式図である。
(Operation at each node)
FIG. 70(b) is a schematic diagram showing the calculations at each node.
各ノード89では、複数の入力を受け取り、1つの出力(z)を計算する。図70(b)に示す例の場合、ノード89は4つの入力を受け取る。ノード89が受け取る総入力(u)は、例として以下の(式2)で表される。ここで、本実施形態においては、訓練用入力データ及び分析用入力データとして一次元の行数列データを用いるため、演算式の変数が二次元の行列データに対応する場合には、変数を一次元の行列データに対応するように変換する処理を行う。 Each node 89 receives multiple inputs and calculates one output (z). In the example shown in Figure 70(b), node 89 receives four inputs. The total input (u) received by node 89 is expressed, for example, by the following (Equation 2). In this embodiment, one-dimensional row and column data is used as training input data and analysis input data, so if the variables in the arithmetic formula correspond to two-dimensional matrix data, a process is performed to convert the variables so that they correspond to one-dimensional matrix data.
各入力には、それぞれ異なる重みが掛けられる。(式2)中、bはバイアスと呼ばれる値である。ノードの出力(z)は、(式2)で表される総入力(u)に対する所定の関数fの出力となり、以下の(式3)で表される。関数fは活性化関数と呼ばれる。 Each input is multiplied by a different weight. In (Equation 2), b is a value called the bias. The output (z) of the node is the output of a predetermined function f for the total input (u) expressed in (Equation 2), and is expressed in (Equation 3) below. The function f is called the activation function.
図70(c)は、ノード間の演算を示す模式図である。 Figure 70(c) is a schematic diagram showing operations between nodes.
ニューラルネットワークでは、(式2)で表される、各ノード89の総入力(u)に対して、(式3)で表される結果(z)を出力するノードが層状に並べられている。前の層のノードの出力が、次の層のノードの入力となる。図70(c)に示す例では、図中左側の層のノード89aの出力が、図中右側の層のノード89bの入力となる。各ノード89bは、それぞれ、ノード89aからの出力を受け取る。各ノード89aと各ノード89bとの間の各結合には、異なる重みが掛けられる。複数のノード89aのそれぞれの出力をx1~x4とすると、3つのノード89bのそれぞれに対する入力は、以下の(式4-1)~(式4-3)で表される。 In a neural network, nodes are arranged in layers, and each node 89 outputs a result (z) expressed in (Equation 3) in response to the total input (u) of each node 89, expressed in (Equation 2). The output of a node in the previous layer becomes the input to a node in the next layer. In the example shown in Figure 70(c), the output of node 89a in the layer on the left side of the figure becomes the input to node 89b in the layer on the right side of the figure. Each node 89b receives the output from node 89a. A different weight is applied to each connection between each node 89a and each node 89b. If the outputs of each of the multiple nodes 89a are x1 to x4, the inputs to each of the three nodes 89b are expressed by the following (Equation 4-1) to (Equation 4-3).
これら(式4-1)~(式4-3)を一般化すると、以下の(式4-4)となる。ここで、i=1,…,I、j=1,…,Jである。Iは入力総数であり、Jは総出力数である。 Generalizing these (Equation 4-1) to (Equation 4-3), we obtain the following (Equation 4-4), where i = 1, ..., I, j = 1, ..., J. I is the total number of inputs, and J is the total number of outputs.
(式4-4)を活性化関数に適用すると出力が得られる。出力は以下の(式5)で表される。 Applying (Equation 4-4) to the activation function gives the output. The output is expressed as (Equation 5) below.
(活性化関数)
実施形態に係る細胞種の分析方法では、活性化関数として、正規化線形関数(rectified linear unit function)を用いる。正規化線形関数は、以下の(式6)で表される。
(activation function)
In the cell type analysis method according to the embodiment, a rectified linear unit function is used as the activation function. The rectified linear unit function is expressed by the following (Equation 6).
(式6)は、z=uの線形関数のうち、u<0の部分をu=0とする関数である。図70(c)に示す例では、j=1のノードの出力は、(式6)により、以下の式で表される。 (Equation 6) is a linear function of z = u, where the part of u<0 is set to u=0. In the example shown in Figure 70(c), the output of node j=1 is expressed by the following equation using (Equation 6):
(ニューラルネットワークの学習)
ニューラルネットワークを用いて表現される関数をy(x:w)とおくと、関数y(x:w)は、ニューラルネットワークのパラメータwを変化させると変化する。入力xに対してニューラルネットワークがより好適なパラメータwを選択するように、関数y(x:w)を調整することを、ニューラルネットワークの学習と呼ぶ。ニューラルネットワークを用いて表現される関数の入力と出力との組が複数与えられているとする。ある入力xに対する望ましい出力をdとすると、入出力の組は、{(x1、d1),(x2、d2),…,(xn、dn)}と与えられる。(x、d)で表される各組の集合を、訓練データと呼ぶ。
(Neural network learning)
If a function expressed using a neural network is defined as y(x:w), the function y(x:w) will change when the parameter w of the neural network is changed. Adjusting the function y(x:w) so that the neural network selects a parameter w that is more suitable for the input x is called neural network training. Suppose multiple pairs of input and output of a function expressed using a neural network are given. If the desired output for a certain input x is d, the input/output pairs are given as {(x1, d1), (x2, d2), ..., (xn, dn)}. The set of pairs represented by (x, d) is called training data.
ニューラルネットワークの学習とは、どのような入出力の組(xn、dn)に対しても、入力xnを与えたときのニューラルネットワークの出力y(xn:w)が、出力dnになるべく近づくように誤差関数を用いて重みwを調整することを意味する。 Learning a neural network means adjusting the weight w using an error function so that, for any input/output pair (xn, dn), when input xn is given, the neural network output y(xn:w) comes as close as possible to output dn.
誤差関数(error function)とは、ニューラルネットワークを用いて表現される関数と訓練データとの近さを測る尺度である。誤差関数は損失関数(loss function)とも呼ばれる。実施形態に係る細胞種の分析方法において用いる誤差関数E(w)は、以下の(式7)で表される。(式7)は交差エントロピー(cross entropy)と呼ばれる。 An error function is a measure of the closeness between a function expressed using a neural network and training data. The error function is also called a loss function. The error function E(w) used in the cell type analysis method according to the embodiment is expressed by the following equation (7). Equation (7) is called cross entropy.
(式7)の交差エントロピーの算出方法を説明する。実施形態に係る細胞種の分析方法において用いるニューラルネットワークの出力層では、すなわちニューラルネットワークの最終層では、入力xを内容に応じて有限個のクラスに分類するための活性化関数を用いる。活性化関数はソフトマックス関数(softmax function)と呼ばれ、以下の(式8)で表される。なお、出力層60bには、クラス数kと同数のノードが並べられているとする。出力層Lの各ノードk(k=1,…,K)の総入力uは、前層L-1の出力から、uk(L)で与えられるとする。これにより、出力層のk番目のノードの出力は、以下の(式8)で表される。 A method for calculating the cross entropy of (Equation 7) will be described. In the output layer of the neural network used in the cell type analysis method according to the embodiment, i.e., in the final layer of the neural network, an activation function is used to classify the input x into a finite number of classes according to its content. The activation function is called a softmax function and is expressed by the following (Equation 8). It is assumed that the output layer 60b has the same number of nodes as the number of classes k. The total input u of each node k (k = 1, ..., K) in the output layer L is given by uk (L) from the output of the previous layer L-1. As a result, the output of the kth node in the output layer is expressed by the following (Equation 8).
(式8)がソフトマックス関数である。(式8)で決まる出力y1,…,ykの総和は常に1となる。 (Equation 8) is the softmax function. The sum of the outputs y1, ..., yk determined by (Equation 8) is always 1.
各クラスをC1,…,Ckと表すと、出力層Lのノードkの出力yk(すなわちuk(L))は、与えられた入力xがクラスCkに属する確率を表す。入力xは、以下の(式9)で表される確率が最大になるクラスに分類される。 If each class is represented as C1, ..., Ck, the output yk (i.e., uk (L) ) of node k in the output layer L represents the probability that a given input x belongs to class Ck. The input x is classified into the class with the maximum probability expressed by the following (Equation 9).
ニューラルネットワークの学習では、ニューラルネットワークで表される関数を、各クラスの事後確率(posterior probability)のモデルとみなし、そのような確率モデルの下で、訓練データに対する重みwの尤度(likelihood)を評価し、尤度を最大化するような重みwを選択する。 When training a neural network, the function represented by the neural network is considered to be a model of the posterior probability of each class, and under such a probability model, the likelihood of the weight w for the training data is evaluated, and the weight w that maximizes the likelihood is selected.
(式8)のソフトマックス関数による目標出力dnを、出力が正解のクラスである場合のみ1とし、出力がそれ以外の場合は0になるとする。目標出力をdn=[dn1,…,dnk]というベクトル形式で表すと、例えば入力xnの正解クラスがC3である場合、目標出力dn3のみが1となり、それ以外の目標出力は0となる。このように符号化すると、事後分布(posterior)は、以下の(式10)で表される。 The target output dn from the softmax function in (Equation 8) is set to 1 only if the output is the correct class, and to 0 otherwise. If the target output is expressed in vector form as dn = [dn1, ..., dnk], for example, if the correct class of input xn is C3, only the target output dn3 will be 1, and all other target outputs will be 0. When encoded in this way, the posterior distribution is expressed as (Equation 10) below.
訓練データ{(xn、dn)}(n=1,…,N)に対する重みwの尤度L(w)は、以下の(式11)で表される。尤度L(w)の対数をとり符号を反転すると、(式7)の誤差関数が導出される。 The likelihood L(w) of weight w for training data {(xn, dn)} (n = 1, ..., N) is expressed as follows (Equation 11). Taking the logarithm of the likelihood L(w) and inverting the sign yields the error function of (Equation 7).
学習は、訓練データを基に計算される誤差関数E(w)を、ニューラルネットワークのパラメータwについて最小化することを意味する。実施形態に係る細胞種の分析方法では、誤差関数E(w)は(式7)で表される。 Learning refers to minimizing the error function E(w) calculated based on training data with respect to the parameter w of the neural network. In the cell type analysis method according to the embodiment, the error function E(w) is expressed by (Equation 7).
誤差関数E(w)をパラメータwについて最小化することは、関数E(w)の局所的な極小点を求めることと同じ意味である。パラメータwはノード間の結合の重みである。重みwの極小点は、任意の初期値を出発点として、パラメータwを繰り返し更新する反復計算によって求められる。このような計算の一例には、勾配降下法(gradient descent method)がある。 Minimizing the error function E(w) with respect to the parameter w is equivalent to finding a local minimum of the function E(w). The parameter w is the weight of the connection between nodes. The minimum of the weight w is found by iterative calculations that start with an arbitrary initial value and repeatedly update the parameter w. An example of such calculations is the gradient descent method.
勾配降下法では、次の(式12)で表されるベクトルを用いる。 Gradient descent uses the vector expressed in the following equation (12).
勾配降下法では、現在のパラメータwの値を負の勾配方向(すなわち-∇E)に移動させる処理を何度も繰り返す。現在の重みをw(t)とし、移動後の重みをw(t+1)とすると、勾配降下法による演算は、以下の(式13)で表される。値tは、パラメータwを移動させた回数を意味する。 In gradient descent, the process of moving the current value of parameter w in the negative gradient direction (i.e., -∇E) is repeated many times. If the current weight is w (t) and the weight after the movement is w (t+1) , the calculation using gradient descent is expressed by the following (Equation 13). The value t represents the number of times the parameter w has been moved.
上記(式13)で用いられた以下の(式14)に示す記号は、パラメータwの更新量の大きさを決める定数であり、学習係数と呼ばれる。 The symbol shown in the following (Equation 14), which was used in the above (Equation 13), is a constant that determines the magnitude of the update amount of the parameter w, and is called the learning coefficient.
(式13)で表される演算を繰り返すことにより、値tの増加に伴って誤差関数E(w(t))が減少し、パラメータwは極小点に到達する。 By repeating the calculation expressed by (Equation 13), the error function E(w (t) ) decreases as the value t increases, and the parameter w reaches a minimum point.
なお、(式13)による演算は、全ての訓練データ(n=1,…,N)に対して実施してもよく、一部の訓練データのみに対して実施してもよい。一部の訓練データのみに対して行う勾配降下法は、確率的勾配降下法(stochastic gradient descent)と呼ばれる。実施形態に係る細胞種の分析方法では、確率的勾配降下法を用いる。 Note that the calculation using (Equation 13) may be performed on all training data (n = 1, ..., N), or on only a portion of the training data. Gradient descent performed on only a portion of the training data is called stochastic gradient descent. The cell type analysis method according to the embodiment uses stochastic gradient descent.
図71を例として、深層学習アルゴリズム60の訓練の概要を説明する。深層学習アルゴリズム60は、上述したように、多層の中間層を含むニューラルネットワークにより構成される。訓練データとして、ニューラルネットワークの入力層60aには、予め細胞種が同定されている細胞の波形データが入力される。訓練データとして、ニューラルネットワークの出力層60bには、確率データ78が入力される。深層学習アルゴリズム60によって分類する細胞種の数が図8に示すように9種類である場合、出力層60bのノード数は9となり、各ノードに何れかの細胞種が割り当てられる。確率データ78は、入力層60aに入力された波形データに対応する、予め同定された細胞種のラベル値の確率を100%、その他の細胞種の確率を0%とするデータ群である。こうして入力層60aと出力層60bに、それぞれ、訓練用データが入力され、ニューラルネットワークが訓練される。 Using Figure 71 as an example, an overview of training the deep learning algorithm 60 will be explained. As described above, the deep learning algorithm 60 is composed of a neural network including multiple intermediate layers. As training data, waveform data of cells whose cell types have been previously identified is input to the input layer 60a of the neural network. As training data, probability data 78 is input to the output layer 60b of the neural network. If the number of cell types to be classified by the deep learning algorithm 60 is nine, as shown in Figure 8, the output layer 60b will have nine nodes, and each node is assigned a cell type. The probability data 78 is a data group in which the probability of the label value of the previously identified cell type corresponding to the waveform data input to the input layer 60a is 100% and the probability of other cell types is 0%. In this way, training data is input to the input layer 60a and output layer 60b, respectively, and the neural network is trained.
[10.実施形態の効果]
上述の実施形態によれば、例えば図20に代表的に図示されるように、個々の細胞を複数の細胞種に分類した結果が表示される。従来の細胞分類方法では、例えば好中球と幼若顆粒球の特徴を持つ細胞は、いずれかの種類に択一的に分類されていたが、上述の実施形態では、そのような細胞は深層学習アルゴリズムによって好中球と幼若顆粒球のそれぞれに属する確率が求められ、それぞれの細胞種に対応する確率の値が表示される。ユーザは、例えば、異常細胞である確率を持つ細胞が含まれている検体に対して異常細胞の検出を目的とした再検査や目視検査を行うなど、より詳細な分析のアクションにつなげることができる。
10. Effects of the embodiment
According to the above-described embodiment, the results of classifying individual cells into multiple cell types are displayed, as representatively illustrated in, for example, FIG. 20 . In conventional cell classification methods, cells with characteristics of, for example, neutrophils or immature granulocytes are classified alternatively into one of these types. However, in the above-described embodiment, the probability that such cells belong to each of the neutrophils and immature granulocytes is calculated using a deep learning algorithm, and the probability values corresponding to each cell type are displayed. The user can then take further analytical action, such as retesting or visually inspecting a sample containing cells that have a probability of being abnormal, in order to detect abnormal cells.
60 深層学習アルゴリズム
86a、86b、86c 波形データ
100 細胞分析装置(分析装置)
410 FCM検出部(検出部)
440 試料調製部
482 A/D変換部(信号処理部)
901 スキャッタグラム(グラフ)
3001、4831 プロセッサ
3002、4833 並列処理プロセッサ
3015 表示部
4113 フローセル
60 Deep learning algorithm 86a, 86b, 86c Waveform data 100 Cell analysis device (analysis device)
410 FCM detection unit (detection unit)
440 Sample preparation unit 482 A/D conversion unit (signal processing unit)
901 Scattergram (graph)
3001, 4831 Processor 3002, 4833 Parallel processing processor 3015 Display unit 4113 Flow cell
Claims (18)
前記検体から調製された測定試料に光を照射して細胞から生じる光を検出し、
検出された光に基づき、前記検体に含まれる複数の細胞の各々について、前記細胞の特徴データを取得し、
深層学習アルゴリズムを用いて前記特徴データを解析することで、各々の前記細胞について、各々の前記細胞が複数の細胞種のそれぞれに該当する確率と、前記確率に基づいて第1細胞種と第2細胞種とを決定し、
前記検体に含まれる複数の細胞を計数および/または分類した第1分析結果を、前記第1細胞種に基づいて生成し、
前記第2細胞種に基づいて第2分析結果を生成する、
ことを特徴とする分析方法。 An analytical method for analyzing a sample containing cells, comprising:
Irradiating a measurement sample prepared from the specimen with light and detecting light emitted from the cells;
acquiring characteristic data of each of a plurality of cells contained in the specimen based on the detected light;
By analyzing the feature data using a deep learning algorithm, a probability that each of the cells corresponds to each of a plurality of cell types is determined, and a first cell type and a second cell type are determined based on the probability;
generating a first analysis result by counting and/or classifying a plurality of cells contained in the specimen based on the first cell type;
generating a second analysis result based on the second cell type;
An analytical method characterized by:
前記第2細胞種は、前記確率が所定の閾値以下である、
請求項1に記載の分析方法。 the first cell type has the highest probability,
The second cell type has a probability equal to or less than a predetermined threshold .
The analytical method according to claim 1 .
請求項1に記載の分析方法。 providing the second analysis result in a manner different from the first analysis result;
The analytical method according to claim 1 .
前記検体から測定試料を調製する試料調製部と、
前記試料調製部によって調製された前記測定試料に光を照射して細胞から生じる光を検出する検出部と、
検出された光に基づき、前記検体に含まれる複数の細胞の各々について、前記細胞の特徴データを取得する信号処理部と、
表示部と、
少なくとも一つのプロセッサを備える情報処理部と、を備え、
前記プロセッサは、
深層学習アルゴリズムを用いて前記特徴データを解析することで、各々の前記細胞について、各々の前記細胞が複数の細胞種のそれぞれに該当する確率と、前記確率に基づいて第1細胞種と第2細胞種とを決定し、
前記検体に含まれる複数の細胞を計数および/または分類した第1分析結果を、前記第1細胞種に基づいて生成し、
前記第2細胞種に基づいて第2分析結果を生成する、
ことを特徴とする分析装置。 An analytical device for analyzing a sample containing cells,
a sample preparation unit that prepares a measurement sample from the specimen;
a detection unit that irradiates the measurement sample prepared by the sample preparation unit with light and detects light emitted from cells;
a signal processing unit that acquires characteristic data of each of a plurality of cells contained in the specimen based on the detected light;
A display unit;
an information processing unit including at least one processor;
The processor:
By analyzing the feature data using a deep learning algorithm, a probability that each of the cells corresponds to each of a plurality of cell types is determined, and a first cell type and a second cell type are determined based on the probability;
generating a first analysis result by counting and/or classifying a plurality of cells contained in the specimen based on the first cell type;
generating a second analysis result based on the second cell type;
An analytical device characterized by:
前記第2細胞種は、前記確率が所定の閾値以下である、
請求項4に記載の分析装置。 the first cell type has the highest probability,
The second cell type has a probability equal to or less than a predetermined threshold .
The analytical device according to claim 4 .
請求項4に記載の分析方法。 providing the second analysis result in a manner different from the first analysis result;
The analytical method according to claim 4.
前記信号処理部は、検出された光に応じて経時的に変化する波形信号を取得することを含む、請求項4~10のいずれか一項に記載の分析装置。 the detection unit detects light generated when cells pass through a flow cell irradiated with light;
The analyzer according to any one of claims 4 to 10, wherein the signal processing unit acquires a waveform signal that changes over time in response to the detected light.
前記グラフにおいて一又は複数の細胞に対応するプロットが選択されたことに応じて、選択された前記細胞の前記確率に基づく情報を表示することをさらに含む、請求項4~13のいずれか一項に記載の分析装置。 the information processing unit displays a graph plotting the plurality of cells;
The analytical device according to any one of claims 4 to 13, further comprising displaying information based on the probability of one or more cells selected in response to the selection of a plot corresponding to the selected cells in the graph.
前記特徴データに基づいて検体に含まれる複数の細胞をプロットしたグラフを表示し、
前記グラフにおいて一又は複数の細胞に対応するプロットが選択されたことに応じて、選択された一又は複数の前記細胞の前記確率に基づく情報を表示する、請求項4~15のいずれか一項に記載の分析装置。 The information processing unit
displaying a graph plotting a plurality of cells contained in the specimen based on the characteristic data;
An analytical device according to any one of claims 4 to 15, which displays information based on the probability of one or more selected cells in response to the selection of a plot corresponding to one or more cells in the graph.
前記特徴データに基づいて検体に含まれる複数の細胞をプロットしたグラフを表示し、
前記グラフにおいて複数の細胞が選択されたことに応じて、選択された複数の前記細胞の前記確率に基づく統計情報を表示することをさらに含む、請求項4~16のいずれか一項に記載の分析装置。 The information processing unit
displaying a graph plotting a plurality of cells contained in the specimen based on the characteristic data;
The analytical device according to any one of claims 4 to 16, further comprising displaying statistical information based on the probabilities of a plurality of selected cells in response to the selection of the plurality of cells in the graph.
前記特徴データに基づいて検体に含まれる複数の細胞をプロットしたグラフを表示し、
細胞の抽出条件の入力を受け付け、
前記細胞種に関する前記抽出条件を満たす細胞を抽出し、
前記グラフに表示された細胞のうち、抽出された前記細胞と他の細胞とを区別して表示する、請求項4~17のいずれか一項に記載の分析装置。 The information processing unit
displaying a graph plotting a plurality of cells contained in the specimen based on the characteristic data;
Accepts input of cell extraction conditions,
extracting cells that satisfy the extraction conditions for the cell type;
The analysis device according to any one of claims 4 to 17, wherein the extracted cells are displayed in a manner that distinguishes them from other cells among the cells displayed on the graph.
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