JP2016095221A - Particle analyzing device and particle analyzing method - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、粒子分析装置及び粒子分析方法に関する。より詳しくは、流路内を通流する粒子に光を照射する粒子分析装置及び粒子分析方法に関する。 The present technology relates to a particle analysis apparatus and a particle analysis method. More specifically, the present invention relates to a particle analyzer and a particle analysis method for irradiating particles flowing through a flow path with light.
近年、細胞や微生物等の生体微小粒子、マイクロビーズなどの微小粒子等を流路中に通流させ、通流させる工程において前記微小粒子の測定、測定された微小粒子の分析を行う装置が開発されている。公知の粒子分析装置の代表的な一例として、フローサイトメーターが知られている。従来から、フローサイトメーターとしては、流路内を通流する粒子に複数の光を照射するものがある(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a device has been developed to measure the microparticles and analyze the measured microparticles in the process of passing biological microparticles such as cells and microorganisms, microparticles such as microbeads, etc. through the flow path. Has been. A flow cytometer is known as a typical example of a known particle analyzer. Conventionally, as a flow cytometer, there is one that irradiates a particle flowing through a flow path with a plurality of lights (for example, see Patent Document 1).
フローサイトメーターに代表される、粒子分析装置では、光が照射された粒子から発せられる光信号に基づいて取得される電圧信号には、ノイズが可及的に含まれないことが望ましい。
これに対し、複数の光を粒子に照射するフローサイトメーターでは、第一の光を照射する第一照射部に対し、前記流路の下流に第二の光を照射する第二照射部が設けられている。このような従来のフローサイトメーターの場合、第二照射部に由来して取得される第二の電圧信号の時間軸に基づく取得位置は固定されているため、前記流路内を通流する粒子の粒径が第二照射部に由来して取得される第二の電圧信号の時間軸に基づく取得位置よりも大きくなる、流速の変化、調整誤差、その他の要因により、第二の電圧信号が当該第二の電圧信号の時間軸に基づく取得位置からはみ出て、もって第二の電圧信号の欠損に繋がる虞がある。
In a particle analyzer represented by a flow cytometer, it is desirable that a voltage signal acquired based on an optical signal emitted from a particle irradiated with light contains as little noise as possible.
In contrast, in a flow cytometer that irradiates particles with a plurality of light, a second irradiation unit that irradiates second light downstream of the flow path is provided for the first irradiation unit that irradiates the first light. It has been. In such a conventional flow cytometer, since the acquisition position based on the time axis of the second voltage signal acquired from the second irradiation unit is fixed, the particles flowing through the flow path The second voltage signal is caused by a change in flow velocity, an adjustment error, and other factors that are larger than the acquisition position based on the time axis of the second voltage signal acquired from the second irradiation unit. There is a possibility that the second voltage signal protrudes from the acquisition position based on the time axis, and the second voltage signal is lost.
本技術は、前記第二の電圧信号の時間軸に基づく取得位置を決定することができる粒子分析装置及び粒子分析方法を提供することを主目的とする。 A main object of the present technology is to provide a particle analyzing apparatus and a particle analyzing method capable of determining an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal.
本願発明者らは、前記の目的を達成するために鋭意研究を行った結果、第一の光の照射に基づき出力された第一の電圧信号と、前記粒子の流速とに基づいて、前記第二の光の照射に基づき取得された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定することができることを新たに見出し、本技術を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present application have determined that the first voltage signal output based on the first light irradiation and the flow velocity of the particles are The present inventors have newly found that it is possible to determine the acquisition position based on the time axis of the second voltage signal acquired based on the irradiation of the second light, and have completed the present technology.
すなわち、本技術に係る粒子分析装置は、流路上の第一の位置で前記流路を通流する粒子に第一の光を照射する第一照射部と、前記第一の位置の下流の第二の位置で前記粒子に第二の光を照射する第二照射部と、前記粒子から発せられた光信号を取得し、電圧信号を出力する光検出部と、前記第一照射部による前記第一の光の照射に基づき出力された第一の電圧信号と、前記粒子の流速とに基づいて、前記第二照射部による前記第二の光の照射に基づき前記光検出部で出力された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する信号処理部と、を含む。
または、前記信号処理部は、前記第一の電圧信号が閾値を超えた時間と、前記粒子の流速に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。
あるいは、前記信号処理部は、更に温度変化に基づく流動変動に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。
もしくは、前記信号処理部は、更に流速調整誤差に基づく流動変動に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。
または、前記信号処理部は、前記粒子の大きさに基づき定義される値と、前記第一の電圧信号が閾値を超えた時間とに基づき、前記光検出部で出力された第一の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。
あるいは、前記信号処理部は、更に前記粒子の大きさに基づき定義される値に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。
もしくは、前記信号取得部にて決定される前記第一の電圧信号及び第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置は、取得開始時間と取得時間範囲とを含む構成であってよい。
本技術に係る粒子分析方法は、流路上の第一の位置で前記流路を通流する粒子に第一の光を照射する第一照射工程と、前記第一の位置の下流の第二の位置で前記粒子に第二の光を照射する第二照射工程と、前記粒子から発せられた光信号を取得し、電圧信号を出力する光検出工程と、前記第一照射工程による前記第一の光の照射に基づき出力された第一の電圧信号と、前記粒子の流速とに基づいて、前記第二照射工程による前記第二の光の照射に基づき前記光検出工程で出力された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する信号処理工程と、を含む。
That is, the particle analyzer according to the present technology includes a first irradiation unit that irradiates particles flowing through the flow path at a first position on the flow path, and a first irradiation unit that is downstream of the first position. A second irradiation unit that irradiates the particle with second light at a second position; a light detection unit that obtains an optical signal emitted from the particle; and outputs a voltage signal; and the first irradiation unit performs the first irradiation. Based on the first voltage signal output based on the irradiation of one light and the flow velocity of the particles, the first output from the light detection unit based on the irradiation of the second light by the second irradiation unit A signal processing unit that determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal.
Alternatively, the signal processing unit is configured to determine an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a time when the first voltage signal exceeds a threshold and a flow velocity of the particles. May be.
Or the structure which determines the acquisition position based on the time-axis of said 2nd voltage signal based on the flow fluctuation | variation based on a temperature change further may be sufficient as the said signal processing part.
Or the structure which determines the acquisition position based on the time-axis of said 2nd voltage signal based on the flow fluctuation | variation based on the flow velocity adjustment error further may be sufficient as the said signal processing part.
Alternatively, the signal processing unit is configured to output a first voltage signal output from the light detection unit based on a value defined based on the particle size and a time when the first voltage signal exceeds a threshold value. The acquisition position based on the time axis may be determined.
Or the structure which determines the acquisition position based on the time-axis of said 2nd voltage signal based on the value defined based on the magnitude | size of the said particle | grain further may be sufficient as the said signal processing part.
Alternatively, the acquisition position based on the time axis of the first voltage signal and the second voltage signal determined by the signal acquisition unit may include an acquisition start time and an acquisition time range.
The particle analysis method according to the present technology includes a first irradiation step of irradiating a first light to particles flowing through the flow path at a first position on the flow path, and a second irradiation downstream of the first position. A second irradiation step of irradiating the particle with the second light at a position; a light detection step of acquiring a light signal emitted from the particle and outputting a voltage signal; and the first irradiation step of the first irradiation step. Based on the first voltage signal output based on the light irradiation and the flow velocity of the particles, the second output in the light detection step based on the second light irradiation in the second irradiation step. And a signal processing step of determining an acquisition position based on a time axis of the voltage signal.
本技術によれば、前記第二の電圧信号の時間軸に基づく取得位置を決定することができる。なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。 According to the present technology, the acquisition position based on the time axis of the second voltage signal can be determined. In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, and is not limited, Moreover, there may exist another effect.
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。また、実施形態の説明は以下の順序で行う。
1.粒子分析装置
(1)光照射部11
(2)光検出部12
(3)信号処理部13
(4)粒子2
(5)流路3
(6)動作例
(7)信号処理例
(8)オフセットの算出方法
2.粒子分析方法
Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present technology will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example of a typical embodiment of the present technology, and the scope of the present technology is not interpreted narrowly. The description of the embodiment will be made in the following order.
1. Particle analyzer (1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6) Operation example (7) Signal processing example (8) Offset calculation method Particle analysis method
<1.粒子分析装置1>
図1は、本技術に係る粒子分析装置1の実施形態を模式的に示す模式概念図である。本技術に係る粒子分析装置1は、流路3を通流する粒子2の特性を分析する装置であり、光照射部11と、光検出部12と、信号処理部13と、を少なくとも備える。各部について、以下に説明する。
<1. Particle Analyzer 1>
FIG. 1 is a schematic conceptual diagram schematically showing an embodiment of a
(1)光照射部11
図1に示すように、光照射部11は、粒子2が通流する流路3の相互に異なる位置P1、P2に対して各位置P1、P2にそれぞれ対応する複数の光LD1、LD2を照射する。各位置P1、P2は、粒子2の通流方向に互いに変位している。
光照射部11によって照射される光の数は、複数であれば図1のような2つには限定されない。以下、通流方向における上流側から数えてn番目(nは、1〜光の総数)の位置をn番目の位置と定義し、n番目の位置に照射される光をn番目の光と定義する。
(1)
As shown in FIG. 1, the
The number of lights irradiated by the
前記光照射部11は、1番目の光LD1を照射する第一照射部11aと、2番目の光LD2を照射する第二照射部11bと、を備える。尚、これら第一照射部11a、第二照射部11bの光源は限定されず、例えば、半導体レーザすなわちレーザダイオード、固体レーザまたはガスレーザ等であってもよい。このうち、半導体レーザを用いることで、装置を小型かつ安価に構成することができる。
The
また、各光LD1、LD2の波長は限定されず、互いに異なる波長を適宜選択することができ、1番目の光LD1は、2番目の光LD2より短波長の光であることが好ましく、より好ましくは、1番目の光LD1の波長は青色の光に対応する488nm等であり、2番目の光LD2の波長は赤色の光に対応する638nm等である。1番目および2番目の位置P1、P2は、1番目および2番目の光LD1、LD2のそれぞれの焦点であってもよい。本実施形態に係る粒子分析装置では、1番目の光LD1として青色レーザ光が照射され、2番目の光LD2として赤色レーザ光が照射されるものを説明する。 Further, the wavelengths of the light beams LD1 and LD2 are not limited, and different wavelengths can be appropriately selected. The first light LD1 is preferably light having a shorter wavelength than the second light LD2, and more preferably. The wavelength of the first light LD1 is 488 nm corresponding to blue light, and the wavelength of the second light LD2 is 638 nm corresponding to red light. The first and second positions P1 and P2 may be the respective focal points of the first and second lights LD1 and LD2. In the particle analyzer according to the present embodiment, a description will be given of an apparatus in which blue laser light is irradiated as the first light LD1 and red laser light is irradiated as the second light LD2.
1番目および2番目の位置P1、P2を粒子2の通流方向に変位させる構成は限定されない。例えば、各光LD1、LD2の光源を通流方向に間隔を設けて配置してもよい。
また、光照射部11が、各光LD1、LD2の位置P1、P2を調整する位置調整構造を含んでもよい。位置調整構造は、レンズやプリズム等の焦点調整用の光学系を含んでもよい。
The configuration for displacing the first and second positions P1 and P2 in the flow direction of the
Further, the
(2)光検出部12
光検出部12は、各レーザ光LD1、LD2の照射によって粒子2から発せられた蛍光FL(LD1)、FL(LD2)に基づいて電圧信号を取得する構成である。光検出部12の態様は限定されないが、好ましい態様の一例として、図1に示すように、光検出部12は、光分離素子121、蛍光検出部122及び散乱光検出部123を備えてもよい。更に、光検出部12は、0次光除去素子124を備えてもよい。
(2)
The
[光分離素子121]
光分離素子121は、1番目のレーザ光LD1の照射によって粒子2から発せられた光信号を、蛍光FL(LD1)と散乱光Sとに分離し、蛍光FL(LD1)を蛍光検出部122に導光する。光分離素子121は、蛍光FL(LD1)を透過させ、散乱光Sを反射させる構成でもよい。本実施形態に係る粒子分析装置1では、2番目のレーザ光LD2の照射によって粒子2から発せられた光信号は、光分離素子121によって分離されず、蛍光FL(LD2)として前記蛍光検出部122に導光する。尚、光分離素子121は、2番目のレーザ光LD2の照射によって粒子2から発せられた蛍光FL(LD2)を、散乱光と分離する構成でもよい。光分離素子121は、各レーザ光LD1、LD2にそれぞれ対応するように複数配置されていてもよい。
[Light separating element 121]
The
光分離素子121は、粒子2からの光信号の入射方向に対して傾きを有するように配置されていてもよい。光分離素子121は、特定の波長以上の波長の光を透過させ、特定の波長未満の波長の光を反射させる波長選択式のミラー等であってもよい。ミラーは、ダイクロイックミラー等であってもよい。
The
[蛍光検出部122]
蛍光検出部122は、光分離素子121に対して蛍光FL(LD1)、FL(LD2)の進行方向側に配置されている。蛍光検出部122には、蛍光FL(LD1)、FL(LD2)が入射する。蛍光検出部122は、入射した蛍光FL(LD1)、FL(LD2)を電圧信号に変換して信号処理部13に出力する。蛍光検出部122は、PMT(Photomultiplier Tube)等であってもよい。
[Fluorescence detection unit 122]
The
[散乱光検出部123]
図1に示すように、本開示の粒子分析装置1は、光分離素子121に対して散乱光Sの進行方向側の位置に、散乱光検出部123を有する。散乱光検出部123には、光分離素子121によって分離された散乱光Sが入射する。散乱光検出部123は、入射した散乱光Sを電圧信号に変換して信号処理部13に出力する。散乱光検出部123は、フォトディテクタ等であってもよい。
[Scattered light detection unit 123]
As shown in FIG. 1, the
[0次光除去素子124]
0次光除去素子124は、散乱せずに直進してきたレーザ光LD1、LD2などの0次光ZL1、ZL2を遮断する。0次光除去素子124は、マスクや特定光を選択的に遮断する光学フィルタなどであってもよいが、これに限定されない。0次光除去素子124の配置位置も限定されず、蛍光検出部122の手前の好適な位置を選択してもよい。
[0th-order light removal element 124]
The 0th-order
(3)信号処理部13
前記信号処理部13は、光照射部11の照射を制御する構成である。すなわち、信号処理部13は、前記蛍光検出部122及び散乱光検出部123から出力された電圧信号を処理する構成である。この信号処理部13は、前記第一照射部11aによる1番目の青色レーザ光LD1の照射に基づいて前記光検出部12により出力された第一の電圧信号と、前記粒子2の流速とに基づいて、前記第二照射部11bによる前記2番目の赤色レーザ光LD2の照射に基づき前記光検出部12で出力された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成である。
(3)
The
前記信号処理部13は、前記第一の電圧信号が閾値を超えた時間と、前記粒子2の流速に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。また、前記信号処理部13は、前記流路3における温度変化に基づく流動変動に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。また、前記信号処理部13は、流速調整誤差に基づく流動変動に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。更に、前記信号処理部13は、前記粒子2の大きさに基づき定義される値と、前記第一の電圧信号が閾値を超えた時間とに基づき、前記光検出部12で出力された第一の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。また更に、前記信号処理部13は、前記粒子の大きさに基づき定義される値に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する構成であってもよい。当該信号処理部13による前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置の決定機構については後述する。
The
前記信号処理部13には、初期設定時に、本技術に係る前記粒子2の流速、前記流路3における位置P1から位置P2までの距離(以下、「スポット間距離」という)、前記粒子2の大きさに基づき定義される値(以下、「ウィンドウエクステンション(window extension)という)が記憶されている。ここで、前記粒子2の流速及び大きさは、本技術に係る粒子分析装置のユーザーによって適宜変更・設定することが可能である。
更に、信号処理部13における処理には、信号の定量化、蛍光補正および画像の生成などといった粒子2の特性を分析するための各種の処理が含まれてもよいが、これらに限定されない。
また、信号処理部13は、電子装置等によって構成してもよい。電子装置は、CPUやMPU等の演算処理装置およびRAMやROMなどの記憶装置等を備えてもよい。ROMには、信号処理部13の機能を実現するためのプログラムやデータを格納してもよい。演算処理装置は、ROMに格納されたプログラムを実行することで、信号処理部13の機能を実現してもよい。RAMは、演算処理装置の作業領域等として利用してもよい。ただし、かかる構成に限定されない。
In the
Furthermore, the processing in the
The
(4) 粒子2
本技術に係る粒子分析装置1によって分析される粒子2は、細胞、微生物及びリボゾームなどの生体関連微小粒子、ラテックス粒子、ゲル粒子、工業用粒子などの合成粒子及び前記粒子分析装置1の初期設定に用いられるサンプル粒子等が広く含まれてもよい。
(4)
生体関連微小粒子には、各種細胞を構成する染色体、リボゾーム、ミトコンドリア及びオルガネラすなわち細胞小器官などが含まれてもよい。また、細胞には、植物細胞、動物細胞及び血球系細胞などが含まれてもよい。更に、微生物には、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウイルスなどのウイルス類及びイースト菌などの細菌等が含まれてもよい。
生体関連微小粒子には、核酸や蛋白質及びこれらの複合体などの生体関連高分子も包含されてもよい。
The living body-related microparticles may include chromosomes, ribosomes, mitochondria, and organelles, that is, organelles that constitute various cells. The cells may include plant cells, animal cells, blood cells, and the like. Furthermore, microorganisms may include bacteria such as Escherichia coli, viruses such as tobacco mosaic virus, and bacteria such as yeast.
The biologically relevant microparticles may also include biologically relevant polymers such as nucleic acids, proteins and complexes thereof.
工業用粒子は、有機高分子材料、無機材料又は金属材料などで形成された粒子でもよい。有機高分子材料としては、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン及びポリメチルメタクリレートなどを使用してもよい。無機材料としては、ガラス、シリカ及び磁性材料などを使用してもよい。金属材料としては、例えば金コロイド及びアルミニウムなどを使用してもよい。微小粒子の形状は、球形または非球形であってもよく、大きさや質量も特に限定されない。 The industrial particles may be particles formed of an organic polymer material, an inorganic material, a metal material, or the like. As the organic polymer material, polystyrene, styrene / divinylbenzene, polymethyl methacrylate, or the like may be used. As the inorganic material, glass, silica, a magnetic material, or the like may be used. As the metal material, for example, gold colloid and aluminum may be used. The shape of the microparticles may be spherical or non-spherical, and the size and mass are not particularly limited.
また、本技術に適用可能な粒子2には、光検出部12が信号を検出できるように、蛍光色素等の蛍光物質、放射性物質、インターカレーター、またはマイクロビーズなどの標識物質で修飾しておくことが好ましい。例えば、蛍光色素を用いる場合、その種類は特に限定されず、公知のあらゆる蛍光色素を用いることができる。
Further, the
(5)流路3
流路3は、マイクロチップ30に設けられている。流路3内には、粒子2を含むサンプル液が導入される。マイクロチップ30は、ガラスや、ポリプロピレン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー及びポリジメチルシロキサンなどといった各種プラスチックによって形成してもよい。マイクロチップ30の材質は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、透光性を有する光学誤差が少ない材質を採用してもよい。この流路3は、本技術に係る粒子分析装置1に予め備えていてもよいが、市販の流路などを、粒子分析装置に設置して分析を行うことも可能である。
(5)
The
本技術に係る粒子分析装置1に用いることができる流路3の形態は特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、公知の2次元又は3次元のプラスチックやガラス等の基板T内に形成したものや、従来のフローサイトメーターで用いられているようなものも、本技術に係る粒子分析装置1に用いることができる。
The form of the
また、前記流路3の流路幅、流路深さ、流路断面形状も特に限定されず、自由に設計することができる。例えば、流路幅1mm以下のマイクロ流路も、本技術に係る粒子分析装置に用いることが可能である。
Further, the channel width, channel depth, and channel cross-sectional shape of the
(6)粒子分析装置の動作例
本技術に係る粒子分析装置1の動作例を説明する。
(6) Example of Operation of Particle Analyzer An example of operation of the
先ず、前記流路3を通流する粒子2が1番目の位置P1に到達すると、当該粒子2に対して第一照射部11aにより青色レーザ光LD1が照射される。これによって当該粒子2から発せられた光信号は前記光分離素子121によって、散乱光Sと、蛍光FL(LD1)に分離される。前記散乱光Sは、前記散乱光検出部123に入射され、当該散乱光検出部123は散乱光Sを電圧信号に変換して信号処理部13に出力する。
First, when the
次いで、前記粒子2が1番目の位置P1を通過し、2番目の位置P2に到達すると、当該粒子2に対して第二照射部11bにより赤色レーザ光LD2が照射される。これによって粒子2から発生された光信号は、蛍光FL(LD2)として蛍光検出部122によって検出され、電圧信号に変換される。
Next, when the
このように、二つ以上の光が照射される粒子分析装置において、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号の取得開始時間及び取得時間範囲(以下、「2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号の時間軸に基づいた取得位置」ともいう)が固定されていると、前記流路3を通流する粒子2の粒径が2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号の時間軸に基づいた取得位置よりも大きい場合、2番目の赤色レーザ光LD2により取得される電圧信号の欠損を招く虞がある。または、前記流路3を通流する粒子2の粒径が2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号の取得時間範囲よりも小さい場合、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号にノイズの不要な増大を招く虞がある。
As described above, in the particle analyzer irradiated with two or more lights, the acquisition start time and the acquisition time range of the voltage signal based on the second red laser beam LD2 (hereinafter referred to as “based on the second red laser beam LD2”). If the “acquisition position based on the time axis of the voltage signal” is fixed, the particle diameter of the
そこで、本技術に係る粒子分析装置1では、前記信号処理部13により、主に、第二照射部11bが照射する2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号の時間軸に基づいた取得位置の決定が行われる。
Therefore, in the
(7) 粒子分析装置の信号処理例
以下、前記信号処理部13による信号処理例について、図2を用いて説明する。図2は、前記信号処理部13による信号処理例を示すタイムチャートである。
先ず、1番目の青色レーザ光LD1と2番目の赤色レーザ光LD2のうち少なくとも一方に基づいて蛍光を発する検出対象の粒子2を通流させる。
これにより、1番目の青色レーザ光LD1及び2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号40,50が信号処理部13に出力される。その結果、1番目の青色レーザ光LD1に基づく電圧信号40が閾値60を超えた時間41(以下、「クロスアップ」という)が前記信号処理部13に記憶される。
(7) Signal Processing Example of Particle Analyzer An example of signal processing by the
First, the
As a result, voltage signals 40 and 50 based on the first blue laser beam LD1 and the second red laser beam LD2 are output to the
これと同時に、前記粒子2の大きさに基づき定義されるプレウィンドウエクステンション42により、1番目の青色レーザ光LD1に基づく電圧信号40の取得開始時間43が決定される。更に、前記信号処理部13に対して、前記電圧信号40が閾値60以上で出力されている時間44(以下、「トリガ区間44」という)が記憶される。その結果、トリガ区間44、前記プレウィンドウエクステンション42、前記粒子2の大きさに基づき定義されるポストウィンドウエクステンション45に基づいて、前記電圧信号40の取得時間範囲46が決定される。ここで、前記プレウィンドウエクステンション42及びポストウィンドウエクステンション45は、前記粒子2の大きさに基づき定義される値であり、適宜変更することができる値である。そして、このプレウィンドウエクステンション42は、図2に示すように、1番目の青色レーザ光LD1に基づく電圧信号40の取得時間範囲46の開始時間から前記トリガ区間44の開始時間までの時間を指す。また、前記ポストウィンドウエクステンション45は、図2に示すように、前記トリガ区間44の終了時間、すなわち、1番目の青色レーザ光LD1に基づいて取得された電圧信号40が閾値60を割る時間から当該電圧信号40の取得時間範囲46の終了時間までの時間を指す。
At the same time, the acquisition start
また、前記信号処理部13により、当該信号処理部13に予め記憶されたスポット間距離を前記粒子2の流速で除した値48(以下、「インターバル48」という)が検出される。これにより、信号処理部13により、クロスアップ41と、インターバル48と、に基づいて、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50が閾値60を超える時間51が決定される。
Further, the
更に、前記信号処理部13により、前記インターバル48と、前記粒子2の流速に基づいて算出されるプレオフセット52、及びプレウィンドウエクステンション53に基づき、以下の式(1)に即して、2番目の光LD2に基づく電圧信号50の取得開始時間54が決定される。
式(1) クロスアップ41 + インターバル48 − プレオフセット52 − プレウィンドウエクステンション53
Further, based on the
Formula (1) Cross-up 41 +
ここで、前記式(1)に係るプレオフセット52とは、前記粒子2の流速に基づいて算出される値であり、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50を漏れなく取得するために設けられる値(マージン)である。そして、このプレオフセット52は、図2に示すように、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50の取得開始時間54から前記プレウィンドウエクステンション53の開始時間までの時間を指す。また、前記式(1)に係るプレウィンドウエクステンション53は、前記粒子2の大きさに基づいて算出される値であり、適宜変更することができる値である。そして、このプレウィンドウエクステンション53は、図2に示すように、前記プレオフセット52の終了時間から2番目の赤色レーザ光LD2から取得された電圧信号50が閾値60に到達した時間までの時間を指す。
Here, the pre-offset 52 according to the equation (1) is a value calculated based on the flow velocity of the
そして、信号処理部13により、粒子2の流速に基づいて算出されたプレオフセット52及びポストオフセット56、前記信号処理部13に予め記録されたプレウィンドウエクステンション53及びポストウィンドウエクステンション57、前記トリガ区間44と、に基づいて、2番目の赤色レーザ光LD2に基づいて取得される電圧信号50の取得時間範囲58が決定される。
具体的には、以下の式(2)に即して、2番目の赤色レーザ光LD2に基づいて取得される電圧信号50の取得時間範囲58が決定される。
式(2) プレオフセット52 + プレウィンドウエクステンション53 + トリガ区間44 + ポストウィンドウエクステンション57 + ポストオフセット56
The
Specifically, the
Formula (2) Pre-offset 52 +
ここで、式(2)に係るポストウィンドウエクステンション57とは、前記粒子2の大きさに基づいて算出される値であり、適宜変更することができる値である。そして、このポストウィンドウエクステンション57は、図2に示すように、2番目の赤色レーザ光LD2に基づいて取得された電圧信号50が閾値60を割る時間から前記ポストオフセット56の開始時間までの時間を指す。
また、前記式に係るポストオフセット56とは、粒子2の流速に基づいて算出される値であり、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50を漏れなく取得するために設けられる値である。そして、このポストオフセット56は、図2に示すように、前記ポストウィンドウエクステンション57の終了時間から2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50の取得時間範囲58の終了時間までの時間を指す。
Here, the
Further, the post-offset 56 according to the above formula is a value calculated based on the flow velocity of the
本技術に係る粒子分析装置1では前記信号処理部13により、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50の取得開始時間54と、当該電圧信号50の取得時間範囲58と、が決定される構成であるが、これらの決定は、前記散乱光検出部123により検出される散乱光に基づく第一の電圧信号をトリガとすることで行うことができる。あるいは、前記蛍光検出部122により検出される蛍光に基づく第一電圧信号をトリガとすることで行うこともできる。
In the
以上のように、本技術に係る粒子分析装置1では前記信号処理部13により、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50の取得開始時間54と、当該電圧信号50の取得時間範囲58と、が決定されるものの、粒子2の流速は、流路3の温度変化に応じて流動変動する。
ここで、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50の取得時間範囲58を決定するプレオフセット52及びポストオフセット56は、粒子2の流速に基づいて算出される。すなわち、プレオフセット52及びポストオフセット56は、前記流路3の温度変化に応じて変動する。
プレオフセット52及びポストオフセット56が必要以上に大きな値に設定されると、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50の取得時間範囲58も大きな値に設定される。その結果、例えば、レーザ光に起因するノイズが、第二の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50に不要に増大する虞がある。
このため、プレオフセット52及びポストオフセット56の値はできる限り小さい値とすることが好ましい。このオフセットを算出する方法として以下の方法が考えられる。尚、以下に示す方法は、オフセットを求めるための方法の例示に過ぎず、オフセットを求める方法はこれらに限定されるわけではない。
As described above, in the
Here, the pre-offset 52 and the post-offset 56 that determine the
When the pre-offset 52 and the post-offset 56 are set to values larger than necessary, the
For this reason, the values of the pre-offset 52 and the post-offset 56 are preferably as small as possible. The following method can be considered as a method of calculating the offset. Note that the following method is merely an example of a method for obtaining an offset, and the method for obtaining an offset is not limited to these.
(8)オフセットの算出方法
[第一の方法:流速調整センター値を使用する方法]
(第一工程)1番目の青色レーザ光LD1及び2番目の赤色レーザ光LD2の両方の光に基づいて蛍光を発するサンプル粒子を流路3に対して通流させてサンプル粒子の流速を調整する。
この際、調整誤差をサンプル粒子の流速に対して±5%の範囲で取り、流速調整センター値を求める。
(第二工程)第一工程により算出された流速調整センター値(流速)と、信号処理部13に記憶されたスポット間距離とに基づいて、前記インターバルを算出する。
そして、予め信号処理部13に記憶された第一工程における流速調整誤差と、温度変化による流動変動とを考慮し、オフセットを算出する。
(8) Offset calculation method [First method: Method using flow velocity adjustment center value]
(First step) The flow rate of the sample particles is adjusted by allowing the sample particles that emit fluorescence based on both the first blue laser light LD1 and the second red laser light LD2 to flow through the
At this time, an adjustment error is taken in a range of ± 5% with respect to the flow velocity of the sample particles, and a flow velocity adjustment center value is obtained.
(Second step) The interval is calculated based on the flow velocity adjustment center value (flow velocity) calculated in the first step and the inter-spot distance stored in the
Then, the offset is calculated in consideration of the flow velocity adjustment error in the first process stored in the
以下、実数値を用いた第一の方法によるオフセットの求め方を説明する。
すなわち、第一工程におけるサンプル粒子の流速が5m/sである場合、4.75〜5.25m/sの範囲を調整誤差の範囲とする。
更に、スポット間距離が80umとした場合、インターバルは、16us(80um÷5m/s)となる。
そして、温度変化による流動変動を±1.5%の流速の振れ幅とし、更に、2番目の赤色レーザ光LD2に基づいた電圧信号にノイズが発生することを可及的に防ぐため、±2.0%のマージンを確保した場合、これら流速調整誤差、温度変化による流動変動の振れ幅、マージンを考慮した結果、1.36us(16*(5+1.5+2)/100)のオフセットが算出される。
Hereinafter, how to obtain the offset by the first method using real values will be described.
That is, when the flow rate of the sample particles in the first step is 5 m / s, the range of 4.75 to 5.25 m / s is set as the adjustment error range.
Furthermore, when the distance between spots is 80 μm, the interval is 16 us (80 μm / 5 m / s).
Then, the flow fluctuation due to the temperature change is set to ± 1.5% flow rate fluctuation width, and further, ± 2 to prevent noise from occurring in the voltage signal based on the second red laser beam LD2 as much as possible. When a margin of 0.0% is secured, an offset of 1.36 us (16 * (5 + 1.5 + 2) / 100) is calculated as a result of considering the flow rate adjustment error, the fluctuation width of the flow fluctuation due to the temperature change, and the margin. .
[第二の方法:流速調整時の測定値を使用する方法]
(第一工程)1番目の青色レーザ光LD1及び2番目の赤色レーザ光LD2の両方の光に基づいて蛍光を発するサンプル粒子を流路3に対して通流させ、サンプル粒子の流速を測定する。
(第二工程)第一工程にて測定された流速の値から、インターバルを算出する。
そして、温度変化による流動変動を考慮して、オフセットを算出する。
実数値を用いてこの第二の方法を説明する。
第一の方法と同様、インターバルは16usとなる。
更に、この第二方法では、第一工程における測定値を用いていることから、流速調整誤差を考慮する必要がない。このため、温度変化による流動変動の振れ幅とマージンのみを考慮してオフセットを算出することができ、オフセットは、0.57us(16*(1.5+2)/100)となる。
[Second method: Method using measured value at flow rate adjustment]
(First Step) Sample particles that emit fluorescence based on both the first blue laser light LD1 and the second red laser light LD2 are passed through the
(Second step) The interval is calculated from the value of the flow velocity measured in the first step.
Then, the offset is calculated in consideration of the flow fluctuation due to the temperature change.
This second method will be described using real values.
Similar to the first method, the interval is 16 us.
Furthermore, in the second method, since the measurement value in the first step is used, it is not necessary to consider the flow rate adjustment error. Therefore, the offset can be calculated in consideration of only the fluctuation width and margin of the flow fluctuation due to the temperature change, and the offset is 0.57 us (16 * (1.5 + 2) / 100).
[第三の方法:流速調整時の測定値と温度変化を使用する方法]
この第三の方法における第一工程と、第二工程は、前記第二の方法の第一工程及び第二工程と同一であるため、ここではこれらの説明を割愛する。
また、本技術に係る粒子分析装置では、外部装置等により流路3における水圧を一定とすることにより、温度変化による流動変動を可及的に抑えることができる。
更に、この第三の方法では、前記サンプル粒子の流速を随時測定し、この流速に基づいてインターバルを検出する。
このため、第三の方法では、マージンのみを考慮してオフセットを算出することができる。
すなわち、±2.0%のマージンを確保した場合、オフセットは、0.32us(16*2/100)となる。
[Third method: Method using measured value and temperature change during flow rate adjustment]
Since the first step and the second step in the third method are the same as the first step and the second step of the second method, the description thereof is omitted here.
Moreover, in the particle analyzer according to the present technology, the flow fluctuation due to the temperature change can be suppressed as much as possible by making the water pressure in the
Furthermore, in this third method, the flow rate of the sample particles is measured as needed, and the interval is detected based on this flow rate.
For this reason, in the third method, the offset can be calculated in consideration of only the margin.
That is, when a margin of ± 2.0% is secured, the offset is 0.32 us (16 * 2/100).
以上のように、本技術の粒子分析装置1では、図2に示した如く、前記信号処理部13により、2番目の赤色レーザ光LD2に基づいた電圧信号50の取得開始時間54、及び当該電圧信号50の取得時間範囲58を決定することができ、もって従来よりも第二の電圧信号50を高精度に取得することが可能となる。これにより、S/N比(signal-noise ratio)を向上させることができ、これに伴って、粒子2の分析精度を向上させることも可能となる。
As described above, in the
また、本技術の粒子分析装置1において、前記粒子2の流速だけでなく、温度変化に基づく流動変動と、流速調整誤差と、を考慮することで、前記オフセットの値を小さくすることできる。その結果、2番目の赤色レーザ光LD2に基づく電圧信号50の取得時間範囲58を必要な範囲で小さくすることができ、もって従来よりも確実に高精度な第二の電圧信号50を取得することが可能となる。これにより、S/N比(signal-noise ratio)を向上させることができる。更に、オフセットを算出する上で、前記粒子2の流速の実際の測定値を用いることにより、温度変化に基づく流動変動を主としてオフセットを算出することが可能となる。その結果、オフセットを更に小さい値に設定することができるため、より確実に高精度な第二の電圧信号50を取得することが可能となる。
Further, in the
<2.粒子分析方法>
図3は、本技術に係る粒子分析方法のフロー図である。本技術に係る粒子分析方法は、大別すると、第一照射工程I、第二照射工程II、光検出工程III、信号処理工程IVを少なくとも行う方法である。なお、第一照射工程I、第二照射工程II、光検出工程III、信号処理工程IVの詳細は、前述した本技術に係る粒子分析装置1の第一照射部11a、第二照射部11b、光検出部12、信号処理部13が、それぞれ行う方法と同一であるため、ここでは説明を省略する。
<2. Particle analysis method>
FIG. 3 is a flowchart of the particle analysis method according to the present technology. The particle analysis method according to the present technology is roughly divided into a method of performing at least the first irradiation step I, the second irradiation step II, the light detection step III, and the signal processing step IV. The details of the first irradiation step I, the second irradiation step II, the light detection step III, and the signal processing step IV are as follows: the
また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
(1)流路上の第一の位置で前記流路を通流する粒子に第一の光を照射する第一照射部と、前記第一の位置の下流の第二の位置で前記粒子に第二の光を照射する第二照射部と、前記粒子から発せられた光信号を取得し、電圧信号を出力する光検出部と、前記第一照射部による前記第一の光の照射に基づき出力された第一の電圧信号と、前記粒子の流速とに基づいて、前記第二照射部による前記第二の光の照射に基づき前記光検出部で出力された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する信号処理部と、を含む粒子分析装置。
(2)前記信号処理部は、前記第一の電圧信号が閾値を超えた時間と、前記粒子の流速に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する(1)記載の粒子分析装置。
(3)前記信号処理部は、更に温度変化に基づく流動変動に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する(2)記載の粒子分析装置。(4)前記信号処理部は、更に流速調整誤差に基づく流動変動に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する(3)記載の粒子分析装置。
(5)前記信号処理部は、前記粒子の大きさに基づき定義される値と、前記第一の電圧信号が閾値を超えた時間とに基づき、前記光検出部で出力された第一の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する(4)記載の粒子分析装置。
(6)前記信号処理部は、更に前記粒子の大きさに基づき定義される値に基づいて、前記第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する(5)記載の粒子分析装置。
(7)前記信号処理部にて決定される前記第一の電圧信号及び第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置は、取得開始時間と取得時間範囲とを含む(6)記載の粒子分析装置。(8)流路上の第一の位置で前記流路を通流する粒子に第一の光を照射する第一照射工程と、前記第一の位置の下流の第二の位置で前記粒子に第二の光を照射する第二照射工程と、前記粒子から発せられた光信号を取得し、電圧信号を出力する光検出工程と、前記第一照射工程による前記第一の光の照射に基づき出力された第一の電圧信号と、前記粒子の流速とに基づいて、前記第二照射工程による前記第二の光の照射に基づき前記光検出工程で出力された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する信号処理工程と、を含む粒子分析方法。
Moreover, this technique can also take the following structures.
(1) a first irradiation unit that irradiates particles that flow through the flow path at a first position on the flow path with a first light; and a second position that is downstream of the first position. A second irradiation unit that irradiates second light, a light detection unit that obtains an optical signal emitted from the particles and outputs a voltage signal, and an output based on the irradiation of the first light by the first irradiation unit On the time axis of the second voltage signal output from the light detection unit based on the irradiation of the second light by the second irradiation unit based on the first voltage signal and the flow velocity of the particles A particle processing apparatus comprising: a signal processing unit that determines an acquisition position based thereon.
(2) The signal processing unit determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a time when the first voltage signal exceeds a threshold and a flow velocity of the particles (1 ) The particle analyzer described above.
(3) The particle analyzer according to (2), wherein the signal processing unit further determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a flow fluctuation based on a temperature change. (4) The particle analyzer according to (3), wherein the signal processing unit further determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a flow fluctuation based on a flow velocity adjustment error.
(5) The signal processing unit is configured to output a first voltage output from the light detection unit based on a value defined based on a size of the particle and a time when the first voltage signal exceeds a threshold value. The particle analyzer according to (4), wherein an acquisition position based on a time axis of a signal is determined.
(6) The particle analyzer according to (5), wherein the signal processing unit further determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a value defined based on the size of the particle. .
(7) The acquisition position based on the time axis of the first voltage signal and the second voltage signal determined by the signal processing unit includes an acquisition start time and an acquisition time range. Analysis equipment. (8) a first irradiation step of irradiating the particles flowing through the flow path at a first position on the flow path with a first light; and a second position downstream of the first position to the particles at the first position. A second irradiation step of irradiating the second light, a light detection step of acquiring a light signal emitted from the particles and outputting a voltage signal, and an output based on the irradiation of the first light by the first irradiation step On the time axis of the second voltage signal output in the light detection step based on the irradiation of the second light in the second irradiation step based on the first voltage signal and the flow velocity of the particles A particle processing method comprising: a signal processing step of determining a based acquisition position.
11a 第一照射部
11b 第二照射部
12 光検出部
13 信号処理部
2 粒子
3 流路
11a
Claims (8)
前記第一の位置の下流の第二の位置で前記粒子に第二の光を照射する第二照射部と、
前記粒子から発せられた光信号を取得し、電圧信号を出力する光検出部と、
前記第一照射部による前記第一の光の照射に基づき出力された第一の電圧信号と、前記粒子の流速とに基づいて、前記第二照射部による前記第二の光の照射に基づき前記光検出部で出力された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する信号処理部と、
を含む粒子分析装置。 A first irradiation unit that irradiates the first light to particles flowing through the flow path at a first position on the flow path;
A second irradiation unit that irradiates the particles with a second light at a second position downstream of the first position;
A light detection unit that obtains an optical signal emitted from the particles and outputs a voltage signal;
Based on the first voltage signal output based on the irradiation of the first light by the first irradiation unit and the flow velocity of the particles, based on the irradiation of the second light by the second irradiation unit. A signal processing unit for determining an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal output from the light detection unit;
Particle analyzer including
請求項1記載の粒子分析装置。 The signal processing unit determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a time when the first voltage signal exceeds a threshold and a flow velocity of the particles.
The particle analyzer according to claim 1.
請求項2記載の粒子分析装置。 The signal processing unit further determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a flow fluctuation based on a temperature change.
The particle analyzer according to claim 2.
請求項3記載の粒子分析装置。 The signal processing unit further determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on flow fluctuation based on a flow velocity adjustment error.
The particle analyzer according to claim 3.
請求項4記載の粒子分析装置。 The signal processing unit is configured to output the first voltage signal output from the light detection unit based on a value defined based on the size of the particle and a time when the first voltage signal exceeds a threshold value. Determine the acquisition position based on the time axis,
The particle analyzer according to claim 4.
請求項5記載の粒子分析装置。 The signal processing unit further determines an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal based on a value defined based on the particle size.
The particle analyzer according to claim 5.
請求項6記載の粒子分析装置。 The acquisition position based on the time axis of the first voltage signal and the second voltage signal determined by the signal processing unit includes an acquisition start time and an acquisition time range.
The particle analyzer according to claim 6.
前記第一の位置の下流の第二の位置で前記粒子に第二の光を照射する第二照射工程と、
前記粒子から発せられた光信号を取得し、電圧信号を出力する光検出工程と、
前記第一照射工程による前記第一の光の照射に基づき出力された第一の電圧信号と、前記粒子の流速とに基づいて、前記第二照射工程による前記第二の光の照射に基づき前記光検出工程で出力された第二の電圧信号の時間軸に基づいた取得位置を決定する信号処理工程と、
を含む粒子分析方法。 A first irradiation step of irradiating a first light to particles flowing through the flow path at a first position on the flow path;
A second irradiation step of irradiating the particles with a second light at a second position downstream of the first position;
A light detection step of acquiring a light signal emitted from the particles and outputting a voltage signal;
Based on the first voltage signal output based on the irradiation of the first light in the first irradiation step and the flow velocity of the particles, based on the irradiation of the second light in the second irradiation step. A signal processing step for determining an acquisition position based on a time axis of the second voltage signal output in the light detection step;
A particle analysis method comprising:
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