JP2002503333A - 自動分析実施方法および装置 - Google Patents

自動分析実施方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 全血サンプル中の細胞を区別および識別する自動的方法が提供される。方法の一つにおいて、全血サンプルが提供される。全血サンプルについて行われる一またはそれ以上の試験を選択する。全血サンプルについて行われる試験を関連付ける。全血サンプルについて従来の血液学的分析および蛍光サイトメトリー分析を自動的に行う自動装置システム内に、所定量の全血サンプルを吸引する。第1の量の全血サンプルを、少なくとも一つのサンプル受け入れ容器に分配する。第1の量の全血サンプルを、蛍光試薬と混合する。蛍光試薬と混合された第1の量の全血サンプルを希釈し、フロートランスデューサーシステムを通して輸送する。フロートランスデューサーシステムは、蛍光試薬と混合された第1の量の全血サンプルから多角光散乱および蛍光を検出し、サンプル中の血小板もしくは凝集血小板または両者を計数および識別する。全血サンプルについて行われた一またはそれ以上の試験についての検出および識別データを記憶する。全血サンプルについて行われた一またはそれ以上の試験の結果を、要すれば定量的に報告する。装置システムは、細胞を全血サンプルまたはその一部から物理的に分離することなく全ての工程を自動的に行い、従来の血液学的分析の結果は、少なくとも蛍光サイトメトリー試験の結果の報告の際に利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 自動分析実施方法および装置 背景 これらの態様は概して粒子の分析に関する。より詳しくは、「インピーダンス 」、「光散乱」および「蛍光」分析ならびにフローサイトメトリー技術を一体化 することにより自動血球分析を行うための方法および装置に関する。これらの態 様は、多目的試薬系および全血サンプルの迅速分析方法にも関する。 ヒトの末梢血は、通常、赤血球(RBC)、血小板(PLT)および白血球( WBC)を含み、それらは全て、血漿として一般的に知られている伝導性媒体中 に懸濁している。血漿は、タンパク、アニオンおよびカチオンを含む。血漿は、 血餅の形成を補助する成分も含む。 成人中の血液は、通常、mm3当り約4.5〜5百万個のRBCすなわち赤血 球を含む。成熟したRBCは核を有さず、通常、直径が約7.5〜8ミクロン( μ)で厚さが約1.5〜1.8ミクロンの環状両凹円板の形状である。RBCは 、血液に赤い色を与えるヘモグロビンを含む。ヘモグロビンは酸素と二酸 化炭素の輸送を助け、血液中のpHを維持する役割を果たす。 成人中の血液は、通常、mm3当り約200,000〜400,000個の血 小板を含む。血小板は、平均体積が約7μ〜8μである小さな両凸細胞粒子であ る。これらの一般的な構成は、均質マトリックス中に埋め込まれた粒状中心部分 を含む。 末梢血は、重要な診断指示手段である初期成熟段階の赤血球も含む。これらの 二つは網状赤血球および有核赤血球である。 最も初期の発達段階において、赤血球は殆ど核からなり、赤芽球と呼ばれる。 赤芽球が成熟するにつれ、核は小さく核小体欠失の球状に近いものになる。その 後の成熟は、核の完全な損失を含む。核を保持する未成熟赤血球は、有核赤血球 (NRBC)と呼ばれる。NRBC数は、種々の病状の患者のモニターにおいて 有用であった。しかしながら、末梢血中のNRBCは、小白血球との識別を困難 にする核の存在が一つの原因となって、白血球の不正確な計数につながることが 多い。 網状赤血球は、NRBCと成熟RBCとの間の成熟段階における赤血球である 。網状赤血球は、患者の貧血症状を評価する手段を提供する。貧血は、通常、血 液からの赤血球の除去速度の非代償的増加、または形成され血液中に放出される 速度の低 下の結果として生じる。貧血患者における網状赤血球数の増加は、急性血液損失 または溶血を示す急速な赤血球交代を示す。 正常なヒトの血液において、WBCと呼ばれる白血球の濃度は、赤血球の濃度 よりかなり低い。WBCの正常濃度はμl当り約7000個である。それらは寸 法が異なり、大部分が直径約7.5〜12.5である。それらはRBCよりもよ り球形に近く、通常体積がやや大きい。WBCは、一般的に顆粒状または非顆粒 状に分類される。顆粒WBCは、好中球、好酸球および好塩基球を含む。非顆粒 WBCは単核球およびリンパ球を含む。WBCのこれらのカテゴリーは集合的に 「5つの分化形(five part differential)」と呼ばれ ることが多く、通常、これらのカテゴリーの最も重要なものは好中球およびリン パ球である。 好中球は、通常、全WBCの約50〜60%を占める。それらの細胞質は、染 色され得る多くの微小顆粒を含む。特定の条件下において、好中球は血管から出 て分解することがあり、それにより粒子を結合組織中に放つ。これらの粒子は、 活性となり体の防御機構に参加する特定の酵素を多く含む。 リンパ球は、ヒトにおけるWBCの約30%を占める。正常 リンパ球の核は、細胞の体積の殆ど全体を占め、そのために核を包囲する細胞質 はかなり薄い殻である。リンパ球の細胞質は、リボ核酸の細胞質含量故に染料で 染色され得る。 リンパ球は血管から出て、結合組織に入り、そこで体の防御機構の一部も構成 し、体の免疫反応において主要な役割を果たすことができる。 リンパ球には臨床的に重要な3つの主要な「サブセット」がある:それはTリ ンパ球、Bリンパ球、および「大顆粒リンパ球」またはNK細胞としても知られ ているナチュラルキラー細胞である。これらのサブセットの各々は、特異的な細 胞表面マーカーまたは抗原の存在に基づいて識別することができる。また、Bリ ンパ球は、それらの表面の免疫グロブリンの密度が高く、一方、Tリンパ球は免 疫グロブリンが少ないか全く無い。Tリンパ球は、それに対して抗体が製造され 得る種々の表面マーカーにより特徴付けられる。 Tリンパ球のカテゴリーは、その表面マーカーおよび全体の機能により識別さ れる。「ヘルパー」T細胞は、B細胞が特定のクラスの抗体分子を製造するのを 助け、他のT細胞の免疫反応を助ける。「サプレッサー」T細胞は、他のTまた はB細胞 の反応性を抑制し得る調整細胞である。サプレッサーT細胞はまた、特異的表面 マーカーにより確認される幾つかのサブセットを含む。 血球を計数し、寸法測定し分類する性能は、個体の健康を評価する際に有用で ある。例えば、循環CD4リンパ球(細胞の表面に発現されるCD4抗原を有す るヘルパーT細胞)の水準は、現在、HIV感染の進行の最良の一つの予想手段 であると見なされている。CD4水準は、実験的治療方法の登録について個体を 分類すること、抗ウイルス治療をはじめるべき時の決定、および臨床的試験にお ける治療反応のモニターに用いることができる。CD4リンパ球水準は一部のH IV感染個体に重要であり得るので、このパラメーターを正確に測定することが 望ましい。 細胞分析の分野の現在の状況において、細胞を計数し分類するための二つの技 術がある。これらは、通常、「フローサイトメトリー」および「イメージサイト メトリー」として知られている。フローサイトメトリー技術は本質的に、細胞を フローセルの感知領域を一度に通過させることからなり、異常体試験負荷が重要 な基準である臨床用途において好ましい。この理由は、 主に、秒当り分析され得る細胞数において少なくとも格段の利点を有するからで ある。 機械化フローサイトメトリーは、「従来の血液学(conventional hematology) 」および「蛍光サイトメトリー」に一般的に分類され得る二つの方法に下位分類 され得る。 二つの方法の間の主な識別として、従来の血液学は通常、主にインピーダンス と光散乱技術を用いて寸法および形状のみにより細胞を識別するものであり、こ れに対して蛍光サイトメトリーは、細胞の識別において、寸法および形状に加え て、細胞核酸含量及び/又は表面抗原を用いるものである。従って、蛍光法は、 細胞型をさらに細かい分類に下位分類するために用いることができる。 二つの方法間の第2の識別は、従来の血液学は結果を絶対値として与えるが、 蛍光サイトメトリーの結果は相対値であることである。血液学の分析者は、正確 な体積および希釈度を提供し、絶対細胞濃度またはヒトの血液1μl当りの絶対 細胞型数を測定することができる。蛍光サイトメトリー法は、種々の細胞型の相 対濃度または百分率を提供するのみである。 第3の識別として、血液学的方法は通常、自動化されている が、今日通常行われている蛍光サイトメトリー法は、サンプルの調製およびサン プルの分析の両方において、せいぜい半自動化されているに過ぎない。従って、 蛍光サイトメトリー法は、血液学的方法よりも労力を要するものである。 いずれの方法も細胞分析による細胞を用いる。従って、全血における細胞の高 濃度故に、個々の細胞をフローセル内で感知するために単離することができるよ うに分析前に血液サンプルを希釈することが必要である。 自動血液学的測定を行うための装置の一例は、Abbott Laborat oriesの前任者であるSequoia− 0インストルメントは、RBCおよびPLTを計数し寸法測定するために「イン ピーダンス」測定を用い、RBC(MCH)中のヘモグロビン濃度を決めるため に「吸収」測定を用い、WBCおよび5つの分化形を計数し分類するために「光 学散乱」測定を用いる。 プルを自動的に調製し、細胞パラメーターを測定し、試験結果 を生み出す。サンプル調製の完全自動化は、患者の全血サンプルが分析装置に一 旦、渡されればオペレーターの介入が実質的に存在する必要がなくなるものであ る。前述したように、種々の細胞クラスについて正確な「異常体数」を確かめる ために、 プル体積、試薬体積および希釈体積を提供する。異常体数は、通常、血液1μl 当りの「対象」数として定義される。対象は、RBC、PLT、WBCおよびそ のクラスまたはサブクラスである。 H−1を含む。これらは各々、細胞を識別および定量するために散乱、インピー ダンスおよび吸収の組み合わせを用い、すなわち従来の血液学的装置として分類 することができる。 対照的に、蛍光フローサイトメトリーは、蛍光細胞分析の原理に光散乱を組み 合わせるものである。通常、これは、細胞を適当な色の染料で染色すること、ま たは特定の抗原−抗体反応の発生を示すべく細胞表面上の抗原または抗体に蛍光 色素標識を付着させることを必要とする。 蛍光フローサイトメトリーにおいて、予め染色したまたは蛍光標識した粒子の 懸濁液、典型的には血液または他の生物学的流体サンプル中の細胞を、フローセ ルを通過させ、そこでサンプル中の個々の粒子に一またはそれ以上の集光ビーム を照射する。一つまたはそれ以上の検出手段が、光ビームと、フローセルを通過 する標識粒子との相互反応を検出する。通常、一部の検出手段は、蛍光発光を測 定するように設計され、他の検出手段は、散乱強度またはパルス持続時間を測定 する。すなわち、フローセルを通過する各粒子を、軸が検出手段により測定され る発光色、光強度または他の特性、すなわち散乱である特徴空間(featur e space)に仕分けすることができる。好ましくは、サンプル中の異なる 粒子を、特徴空間の異なるかつ非重複領域に仕分けし、各粒子を、特徴空間内で の仕分けに基づき分析させることができる。この点に関して、フローサイトメト リーは、特徴空間の幾つかの軸が蛍光発光を含むので、従来の血液学的装置と相 違する。 前述したように、リンパ球のサブクラスは健康の決定因子である。すなわち、 これらのおよび他のパラメーターが正確に測定されることが望ましい。既知の血 液学および蛍光フローサイ トメトリー装置は、血球を特徴付ける性能において大きく進展したが、この分野 においてなお存在する問題は、特定クラスの細胞についての正確な異常体数を決 める困難さである。 この問題の一例は、CD4細胞異常体数である。現在の分析法では、CD4細 胞異常体数を、血液学的装置および別の蛍光フローサイトメトリー装置において 測定した細胞パラメーターから計算する。この計算は、1週間空けて単一患者に おいて行われるCD4異常体絶対数において100%までの変化を提供し得る。 例えば、Update、Testing In The Blood Bank 、第5巻、No.2、1〜6頁、Ortho Diagnostics Sys tems、Inc.1991年発行:を参照されたい。 以下の項目は、現在の方法および装置を用いるCD4異常体数の検出のさらな る困難点について論じている; ・Lancet、第340巻、1992年8月22日、485頁は、異なる分 析手段を用いた場合のCD4計数結果の変化を記載している。変化は、異なるリ ンパ球計数結果から枝分かれしているようである。 ・Journal of Infectious Dise ases、1990年、161巻、356〜357頁は、報告されたリンパ球濃 度における変化によるCD4数の変化を記載している。CD4結果における得ら れる変化は、患者の士気に悪影響を与える。 ・Journal of Acquired Immune Deficie ncy Syndromes、1990年、第3巻、No.2、144〜181 頁は、HIV陽性患者と対象被検体との両方におけるCD4数の大きな変化を報 告している。CD4陽性のリンパ球の量は比較的一定であるが、WBC数および 、リンパ球であるWBCの量は大きく変化する。この多様性により、標準化分析 手順が必要とされている。 ・Laboratory Medicine、1983年8月、第14巻、N o.8、509〜514頁は、多くの見せかけの結果および自動血液学的分析に おけるそれらの原因を記載している。 前記参照文献の各々の開示の全てを、ここに参考として取り込む。 CD4異常体数の変化の一つの理由は、正確に制御することができずオペレー ターの熟練度に依存する手動サンプル調製で ある。例えば、CD4異常体数を測定するための従来の手順は、患者から血液の 二つの管を引き出すことから開始する。一つの管は、全リンパ球異常体数、リン パ球百分率および全WBC異常体数を含む、血液サンプルのための幾つかの測定 された及び/又は計算されたパラメーターを生成させる血液学的装置において分 析される。血液の第2の管は、蛍光フローサイトメトリー装置において分析され る。フローサイトメトリー試験のためのサンプル調製工程は、労力を必要とし、 オペレーターに依存するものである。これらの工程のため、自動化および正確化 は容易ではない。 フローサイトメトリー装置のためのサンプルの調製のために、オペレーターは 、手で、サンプル管から所定体積の血液をピペットで取り出し分析管に移す。望 まれる蛍光色素標識モノクローナル抗体の所定体積を、添加する。次に、サンプ ル/抗体混合物を所定温度で所定時間インキュベートして抗体/抗原結合を起こ す。インキュベーション後、オペレーターは、サンプル中のRBCを破壊するた めに所定体積のRBC溶解剤(lyse)を添加する。溶解時間は重要である。 オペレーターが溶解反応を充分に長く続けないと、RBCがサンプル中に残り、 測定を ひずませることがある。オペレーターが溶解反応を長すぎる時間続けると、溶解 剤がWBCを攻撃することがある。 溶解反応が完全であることを測定した後、オペレーターは、サンプルを遠心分 離および洗浄して、残っている破片を溶解RBCから除去する。遠心分離/洗浄 工程は、オペレーターが、サンプルが充分に清浄であることを認めるまで複数回 行うことができる。破片、すなわち赤血球「ストロマ」は、典型的フローサイト メトリーの検出プロセスを妨げ得る。ここでサンプルは、WBCおよび、補足的 表面抗原を有する細胞に結合している抗体を含む。オペレーターは、所定体積の 固定液中にサンプルを再恕濁させ、次に、サンプルを、蛍光フローサイトメトリ ー装置を通過させる。 蛍光フローサイトメトリー装置は、リンパ球サブセットの百分率のみを提供す る。これは、サンプル調製工程中に行われた多くの手動の希釈および体積低減が 正確な測定体積をとらせないことが少なくとも部分的な原因である。すなわち、 蛍光フローサイトメトリー装置は、CD4陽性ヘルパーT細胞を、CD3に陽性 (T細胞マーカー)であると共にCD4に陽性(ヘルパーTマーカー)であるリ ンパ球の百分率として認識する。 次に、CD4異常体数を、以下の式により計算する。 (リンパ%/100)×(WBC数)=リンパ数 (リンパ中のヘルパーT%/100)×リンパ数=CD4数 リンパ数およびWBC異常体数は、血液学的装置から得られ、リンパ中のヘル パーT%は、散乱および蛍光のフローサイトメトリー仕分けに基づいて補正因子 を適用した後に蛍光装置から得られる。 リンパ球サブセットについての異常体数を計算する現在の方法には幾つかの問 題がある。まず第1に、計算が、各々がそれ自体の検量および全体として別の機 能を有する別々の装置から得られる値に基づいて行われる。さらに、異なる装置 において異なる試験方法を用いることができる。 血液学的装置測定が蛍光装置測定と異なるのみならず、異なる血液学的装置か ら得られる結果に変化があり得る。 蛍光サイトメトリー試験におけるサンプル調製を自動化する今までの試みは部 分的にしか成功していなかった。そのようなシステムは、なお、オペレーターが 、密度グラジエント遠心分離による他の末梢血球からのリンパ球の分離、及び/ 又は遠心分離による赤血球ゴーストおよび細胞切片の除去、または、適 当な固定液を含む等張塩水溶液中に白血球を懸濁させることによる残留白血球の 形態維持のような、サンプル調製工程を行うことを必要としている。これらの操 作は、通常、オペレーターが手動でサンプルの体積を変え、自動機械体積分配機 により達成し得るサンプルの体積の正確さを調整することを必要とする。 別々の装置において測定する現在の技術のもう一つの問題は、二つの管を満た すのに、比較的多量の患者の血液が必要であることである。これは、多量の血液 が引き出されたときに血液が溶血する(赤血球が破壊される)可能性が高いので 、問題である。さらに、特定の患者から充分な量の血液を引き出すことは薦めら れないまたは不可能である。 白血球の分析において、RBCの全てが溶解されることが望ましい。RBCは WBCよりも約700〜1倍多いので、小数の未溶解赤血球は、白血球異常体計 数を大きく変化させる。赤血球の溶解に用いられる一部の試薬は、自動臨床分析 機において実施される長すぎるインキュベーション期間が必要である。例えば、 K.A.Murihead著、Clinical Cytometry,Ann .N.Y.Acd.Sci.,第468巻、113〜127頁(1986年)に より薦められ るTris緩衝塩化アンモニウム溶液は、赤血球の溶解に、自動化には非実用的 な約5〜10分の時間を要する。 さらに、特定の溶解試薬を用いる不完全な溶血により、自動臨床電気−光学シ ステムにおける高い背景異常体数を生み出すように充分なヘモグロビンまたは粒 状物質を維持する赤血球ストロマが得られる。これが発生したとき、試薬系を自 動化に適合させるときに制限因子となる処理である遠心分離により赤血球支質か ら分析すべきWBCを除去することが、通常、必要である。 一部の現在用いられている試薬系は、異なる分析前に、固定WBCを細胞化学 的に染色することを必要とする。これらの系は、時期を計った複数試薬の添加お よびインキュベーション期間を必要とし、有核赤血球またはリンパ球サブセット の定量には通常適合させることができない。さらに、試薬添加、または血液サン プルの他の取り扱いの各工程は、得られる最終的異常体数の正確さを低下させ得 る。 従来の血液学的分析機において末梢血中に見つかる場合、最初期段階のRBC 、すなわち有核赤血球NRBCは、溶解酵素がNRBCの核を破壊しないので、 小リンパ球と混同し得る。 WBCに対するRBCの比故に、比較的少ない割合のNRBCでも、WBCおよ びリンパ球の計数において実質的誤りを導き得る。これは、末梢血中のNRBC の存在が正常状態である新生児または小児のサンプルにおいては問題となり得る 。この理由により、研究所は、これらのサンプルの一部については手動スライド 検査を行うことができる。従来の血液学的分析機は、通常のリンパ球散乱クラス ターの拡張に注目することによりこれらのサンプルに信号することしかできない 。手動検査により、100個の有核細胞当りのNRBCの数が計算される。次に 、この百分率を用いて分析機によるWBC計数を以下のように補正する: 補正WBC計数=分析機計数(1−手動NRBC百分率/100) 明らかに、NRBCの正確な自動計数が必要である。 もう一つの重要なクラスの未成熟赤血球は、典型的に検出し得る量のRNAを 含む「網状赤血球」である。網状赤血球を確認して計数する手動法は、染色物質 と共にRNAを沈澱させること含む。染色血液から塗抹標本が引かれ、顕微鏡に おいて手動により試験される。沈澱したRNAは、細胞内の点または繊 維のように見える。網状赤血球の%は、顕微鏡において1000個のRBCを手 で数え、網状赤血球と認められるものを10で割ることにより決められる。網状 赤血球異常体数は、以下の式によりRBC異常体数から導き出される: 網状赤血球数=(RBC数)×(網状赤血球%)/100 この手動法の精密さと正確さは両方とも望ましいものより低い。網状赤血球の 確認にはかなりの相違があり、また計数技術にも相違があり得る。従って、前述 の欠陥を補う細胞分析システムが必要とされている。 血小板計数も健康を決める因子である。前述のCELL−D は、インピーダンス法により血小板を計数する。この方法は、μl当り約500 00以下くらいに血小板数が減少したときは制限される。これらの制限は、計数 される血小板が比較的少ないために精密さに欠けること、インピーダンストラン スデューサーにより提供される一次元寸法測定のみにより測定されるための不正 確さ、等を含む。さらに、一次元測定によるために、インピーダンス感知チャン バーを通過するときに血小板を他の細胞断片と混合することがある。すなわち、 血小板分析におけ る改良も望まれている。概要 全血サンプル中の細胞を識別および識別するための自動的方法が提供される。 方法の一つにおいて、全血サンプルが提供される。全血サンプルにおいて行うべ き一またはそれ以上の試験を選択する。全血サンプルにおいて行うべき試験を関 連付ける。全血サンプルの所定体積を、全血サンプルについて自動的に従来の血 液学的分析および蛍光サイトメトリー分析を行う自動インスツルメントシステム 内に吸引する。第1の量の全血サンプルを、少なくとも一つのサンプル受器内に 入れる。第1の量の全血サンプルを蛍光試薬と混合する。蛍光試薬と混合した第 1の量の全血サンプルを希釈し、フロートランスデューサーシステムを通過させ る。フロートランスデューサーシステムは、蛍光試薬と混合した第1の量の全血 サンプルからの多角光散乱および蛍光を検出し、サンプル中の血小板または凝集 血小板あるいは両方を計数および識別する。全血サンプルについて行った一また はそれ以上の試験の検出および識別データを貯蔵する。全血サンプルについて行 った一またはそれ以上の試験の結果を、要求される場合には定量的に報告する。 このインスツルメント システムは、全血サンプルまたはサンプルの一部から細胞を物理的に離すことな く全ての方法工程を自動的に行い、従来の血液学的分析の結果を、少なくとも、 蛍光サイトメトリー試験の結果の報告の際に利用することができる。 もう一つの方法において、全血サンプルが提供される。全血サンプルにおいて 行われるべき二またはそれ以上の一連の試験を選択する。全血サンプルにおいて 行われるべき試験を関連づける。第1の量の全血サンプルを、全血サンプルにつ いて従来の血液学的分析および蛍光サイトメトリー分析を行う自動インスツルメ ントシステム内に吸引する。少量の全血サンプルを、少なくとも3つのサンプル 受器に入れる。第1の量の全血サンプルを希釈試薬で希釈する。第2の量の全血 サンプルを、溶解試薬で溶解する。第3の量の全血サンプルを、蛍光試薬と混合 する。第1の量の希釈全血サンプルを、フロートランスデューサーを通過させる 。インスツルメントフロートランスデューサーは、第1の量の希釈全血サンプル 中の赤血球および血小板を検出および計数する。第2の量の溶解全血サンプルを 、フロートランスデューサーシステムを通過させる。フロートランスデューサー システムは、第2の量の溶解全血サンプルからの多角 光散乱を検出し、第2の量の全血サンプル中の白血球を計数および識別する。フ ロートランスデューサーシステムは、第2の量の溶解全血サンプルまたは第1の 量の希釈全血サンプルからの多角光散乱および蛍光を検出し、その中の有核赤血 球または網状赤血球あるいは両方を計数および識別する。第3の量の全血サンプ ルを、フロートランスデューサーシステムを通過させる。フロートランスデュー サーシステムは、第3の量の全血サンプルからの多角光散乱および蛍光を検出し 、その中の血小板または凝集血小板あるいは両方を計数および識別する。インス ツルメントは、全血サンプルについて行われる複数の試験の検出および識別デー タを貯蔵する。インスツルメントは、全血サンプルについて行われる複数の各々 の結果を、要求される場合には定量的に報告する。インスツルメントシステムは 、細胞を全血サンプルまたは全血サンプルの一部から物理的に離すことなく、全 ての方法の工程を自動的にし、従来の血液学的分析の結果を、少なくとも蛍光サ イトメトリー試験の結果の報告の際に利用することができる。図面の簡単な説明 図1は、本発明の教示により構築された細胞分析システムの ブロック図である。 図2は、図1に示す細胞分析システムに用いるソフトウエアシステムの一つの 態様のブロック図である。 図3は、図1に示す細胞分析システムのサンプル処理領域の一つの態様を示す 図である。 図4は、図3に示すサンプル処理領域のより詳細な図である。 図4Aは、図4に示すシステムの排出/吸引アセンブリーの正面立図である。 図4Bは、図4のシステムで用いるインキュベーションプローブアセンブリー の透視図である。 図5は、図1に示す細胞分析システムの流体分散システムの一つの態様を示す 図である。 図6a、6bおよび6cは、沈降、清浄化および吸引中の細胞分析システムの インキュベーションプローブを示す図である。 図7は、図1に示す細胞分析システムの吸引および沈降システムの一つの態様 を示す図である。 図8は、図1に示す細胞分析システムのインキュベーション移送システムの一 つの態様を示す図である。 図9は、図1に示す細胞分析システムの網状赤血球染料送給 システムの一つの態様を示す図である。 図10aは、図1に示す細胞分析システムのインピーダンスサンプル送給シス テムの一つの態様を示す図である。この図において、弁は開いており、大量のサ ンプルが弁内をポンプ220によりインピーダンストランスデューサーの近くま で移送される。 図10bは、図10aに示すインピーダンスサンプル送給システムの図である 。この図において、弁は閉じており、所定体積のサンプルを計量してインピーダ ンストランスデューサーに送る。 図11aは、図1に示す細胞分散システムの光学的サンプル送給システムの一 つの態様を示す図である。この図において、弁は開いており、大量のサンプルが 弁内をポンプ232によりフローセルの近くまで移送される。 図11bは、図11aに示す光学的サンプル送給システムの図である。この図 において、弁は閉じており、所定体積のサンプルを計量して光学的フローセルト ランスデューサーに送る。 図12は、図1に示す細胞分析システムのHGBサンプル送給システムの一つ の態様を示す図である。 図13は、図1に示す細胞分析システムの一体化され自動化された血液学的/ 免疫学的サンプル加工方法の一つの態様を示すタイミング図である。 図14Aおよび14Bは、以下のセクション4において記載されているような 網状赤血球の単離を説明する図である。 図15は、図1に示す細胞分析システムの光学的フローセルトランスデューサ ーの一つの態様を示す図である。 図16は、図15に示す光学的フローセルの断面図である。 図17は、図1に示す細胞分析システムのインピーダンストランスデューサー の一つの態様を示す図である。 図18は、図1に示す細胞分析システムのHGBトランスデューサーの一つの 態様を示す図である。 図19は、図1に示す細胞分析システムの光学ベンチの一つの態様を示す図で ある。 図20は、図19に示す光学ベンチの前方向経路収集システムを示す図である 。 図21は、図19に示す光学ベンチの側方向散乱収集システムを示す図である 。 図22は、図19に示す光学ベンチのコンデンサーの図であ る。 図23は、フローセルから、図19に示す光学ベンチのカソードへの光線ファ ンの図である。 図24は、図19に示す光学ベンチのPMTレンズセットの図である。 図25は、図1に示す細胞分析システムの分析機モジュールの一つの態様を示 すブロック図である。 図26は、図25に示すデータ獲得モジュールの一つの態様を示すブロック図 である。 図27は、図25に示す分析機モジュールのさらなる詳細を示すブロック図で ある。 図28は、図1に示す細胞分析システムのデータ貯蔵部を示す図である。 図29および30は、図28に示すソフトウエア構造の一つの態様を示す状態 図である。 図31は、流体を導入するためのノズルを含む装置の一般的立図である。 図32は、図31のノズルの透視図である。 図33は、明確化のために互いに平行に配された図32に示 す導管を有する図32のノズルの一部の断面図である。 図34は、流体導入を示す図32のノズルの一部の断面図である。 図35は、流体導入を示す図34に実質的に類似の断面図である。 図36は、流体導入を示す図35に実質的に類似の断面図である。 図37は、ここに記載のサンプル調製装置の概略図である。 図38は、図37の装置の一部の部分的断面図である。 図39は、図37の装置の別の部分の部分的断面図である。 図40A〜Cは、細胞分析システムの一つの態様により得られるNRBCのデ ータを表示する図である。 図41Aおよび41Bは、細胞分析システムの一つの態様により得られるNR BCのデータを表示する図である。 図42は、以下のセクション2に記載の3重トリガー回路のブロック概略図で ある。 図43Aおよび43Bは、レーザー光線およびフロー流構造および相互作用を 示す図である。 図44は、図1の細胞分析システムの一つの態様の一部の側 部立図である。 図45A〜Fは、細胞分析システムの一つの態様により得られるデータを表示 する図である。 図46は、細胞分析システムの一つの態様において得られるRBC体積ヒスト クラムを示す図である。 図47および48は、細胞分析システムの一つの態様について得られる血小板 散乱を示す図である。 図49Aおよび49Bは、細胞分析システムの一つの態様により検出される事 象分割を示す図である。 図50Aおよび50Bは、細胞分折システムの一つの態様により検出される高 FL3細胞のALL値を示す図である。 図51Aおよび51Bは、顆粒球と単核球との間の細胞分析システムの一つの 態様を用いて引かれる分割線の例を示す図である。 図52Aおよび52Bは、細胞分析システムの一つの態様により形成されるヒ ストグラムおよび角分割線を示す図である。 図53は、細胞分析システムの一つの態様について得られるALLヒストグラ ムおよび分割線の一つの例を示す図である。 図54は、細胞分析システムの一つの態様による、IAS値 の平均にIAS値の標準分散の2.5倍を加えた値において引かれた分割を示す 図である。 図55は、細胞分析システムの一つの態様により形成されるリンパ球−ストロ マおよびリンパ球−単核球分離線からの距離の1/4と3/4との間において引 かれた分割を示す図である。 図56は、細胞分析システムの一つの態様により得られるヒストグラムおよび 分割線を示す図である。 図57は、細胞分析システムの一つの態様により得られるもう一つのヒストグ ラムおよび分割線を示す図である。 図58は、細胞分析システムの一つの態様により引かれる網状赤血球散乱の一 つの例を示す図である。 図59は、細胞分析システムの一つの態様により引かれる網状赤血球ヒストグ ラムの一つの例を示す図である。 図60A〜Fは、実施例6に記載のデータ加工の一つの例を示す図である。 図61A〜Gは、細胞分析システムの一つの態様により蓄積されたデータを示 す図である。 図62A〜Dは、CD3とCD4の両方について陽性、CD 3とCD8の両方について陽性、CD19について陽性、およびCD3のみに陽 性であるリンパ球のフラクション間の関係を示す図である。 図63A〜Bは、セクション13Fに記載の値および値の機能を示す表である 。 図64A〜Dは、免疫血小板データのプロットを示す図である。好ましい態様の詳細な説明 本発明の態様は、分析インスツルメントシステムおよび流体サンプルの分析方 法を含む。通常、一つのそのような自動インスツルメントシステムは、コントロ ーラーおよび蛍光サイトメーターと充分に一体化された従来の血液学的分析機を 含む。インスツルメントシステムは細胞を識別および分類し、それにより、血液 学的分析機により収集されるデータが、サンプルを加工し、サンプルを分析しサ ンプル中の細胞を分類し、定量的および定性的結果を報告する蛍光サイトメータ ーにより自動的に利用される。 ここに開示の自動インスツルメントシステムは、従来の血液学を、単一分析機 台上の蛍光サイトメトリーと組み合わせまた は一体化する。今まで、この対策は可能でなかった。両方の方法が、この独自の 組み合わせにより改良される。蛍光情報が、全体的自動化および絶対濃度により 改良される。血液学的情報は、熱量測定、インピーダンスおよび多角光散乱の技 術に蛍光サイトメトリーを加えることにより改良され、それにより、現在手動で 行われるまたは分離した別の分析機において行われる試験の全体的自動化および 優れた血液学が可能になる。 この開示のために、サンプル、すなわち、全血、尿、唾液等が一旦、インスツ ルメントに提供されると、サンプル調製プロセスまたはサンプルの分折において オペレーターが介在する必要がないという点で自動化は特徴付けられる。さらに 、全てのサンプル取り扱い、加工および分析工程および機能が、オペレーターに より選択される試験に基づいてインスツルメントにより自動的に実施される。各 初期試験サンプルに関する全てのデータおよび他の情報を、インスツルメントコ ントローラーによりモニター、収集および加工する。 本発明の態様は、通常、分析機をモニターおよび制御し、分析機からデータを 収集し、および結果を報告するコントローラーと一体化した自動血液学的分析機 およびフローサイトメトリ ー分析機を含む。例示すると、分析機をコントローラーと一体化すると、オペレ ーターは、全血サンプルに関するデータをコントローラーに入力することができ る。オペレーターは、コントローラーにより補助されて、サンプル、通常全血に ついて実施される一連の試験を選択する。オペレーターは、全血サンプルを、中 心に置かれたサンプル取り扱いまたは加工領域において一体化分析機に供給する 。コントローラーは、分析機を活性化し、コントローラーの先導下に、分析機に 全血サンプルの分析を自動的に行わせる。コントローラーは、分析機から得られ たデータを利用して結果を出す。コントローラーは、結果をオペレーターに報告 する。全血サンプルが一体化分析機に供給された後、オペレーターの動作が必要 ないことに注目すべきである。全血サンプル調製が全体的に自動化されるので、 好ましい態様においては、従来の血液学的試験は、まずインキュベートされたサ ンプル試験について行われる。分析機がコントローラーと一体化されるので、コ ントローラーは、血液学的分析機およびフローサイトメトリー分析機の両方から データを得る。すなわち、コントローラーは、併せた患者の血液分析情報をオペ レーターに報告することができる。さらに、自動化された希釈、 細胞調製および分析の精密さおよび再現性故に、絶対濃度を報告することができ る。オペレーターが一旦、インスツルメントをプログラムし、サンプルをボード 上に載せると、インスツルメントシステムはサンプルに接触する唯一のものなの で、ヒトによる誤りは除去される。 本発明の特別の態様を理解の明確化のために詳細に説明するが、他の態様も可 能であることを思い出すべきである。説明された態様の要素のいかなる望ましい 組み合わせも可能である。例えば、一つの方法の工程を、ここに記載のまたは任 意の関連特許出願における別の方法の工程と組み合わせて、さらなる方法を得る ことができる。1. システム概要 図1は、細胞分析システム60のブロック図である。システム60は、分析機 モジュール64、データステーションモジュール68および空気ユニット72を 含む。分析機モジュール64は、HDLC(高水準データリンク)プロトコール を実施するシリアルデータリンク76によりデータステーションモジュール68 に操作可能に接続される。空気ユニット72は、シリアルデータリンタ84およ び配管80のネットワークにより分析 機モジュール64に操作可能に接続される。 分析機モジュール64は、サンプル、希釈剤および試薬を吸引し、サンプルを 希釈し、データを測定および収集し、データステーションモジュール68に測定 データを送り、試薬を管理し、廃物を処分する。一例としての分析機モジュール 64は、それ自体のエネルギー供給源、インピーダンストランスデューサー、H GBトランスデューサー、光学的フローセル/トランスデューサー(光散乱およ び蛍光)、光学的検出機、電子部材、試薬貯蔵部、流体システム、血液学的試験 および蛍光サイトメトリー試験の両方のための一体化され充分に自動化されたサ ンプルプロセッサー、および任意の必要なインキュベーション及び/又は冷却シ ステムを含む。一例としての分析機モジュールは、分析機64の機械的要素を制 御し、分析機のフローシーケンスを行うMotorola68302型マイクロ コンピュータを含む。 空気ユニット72は、分析機モジュール64を通して流体を移動させるための 空気源を収容する。空気ユニット72は、シリアルデータリンク84を介して分 析機モジュール64からの指示を受け取る。 データステーションモジュール68は、分析機モジュール64への全般的制御 を提供し、測定データを意味のある試験結果に変え、測定データおよび試験結果 を貯蔵し、報告を印字し、オフラインホストコンピュータ(図示せず)との二方 向伝達を提供する。一例としてのデータステーションモジュール68は、803 86および80486型マイクロコンピュータ、カラーディスプレー、3+1/ 2インチのディスクドライブ、少なくとも540メガバイトのハードディスク、 PC−スタイルキーボード、転換デバイス、およびLANコネクションを含む。 データステーション68は、測定データを処理し、パラメーターを計算し、ヒス トグラム、散乱図および他の多次元プロットを含む種々のフォーマットで結果を 表示するための充分なソフトウエアアルゴリズムを有する、RAM、ROM、E PROMおよびSRAM等のようなメモリーを含む。2. 迅速溶解多目的試薬系 細胞分析システム60は、白血球(「WBC」)および有核赤血球(「NRB C」)を含む有核末梢血球の迅速分析のために好適な多目的試薬系を利用する。 多目的試薬系は、実質的に完全にかつ迅速に赤血球を溶解する一方で、白血球の 形状およ びリンパ球表面抗原の抗原性は実質的に保存する。 多目的試薬系は、本特許出願人の有する1994年8月29日出願の、「全血 サンプルの迅速溶解のための多目的試薬系(Multipurpose Rea gent System For Rapid Lysis Of Whole Blood Samples)」と題する米国特許出願08/297,662 号に充分に記載されている。この出願の全開示をここに参考として取り入れる。 多目的試薬系の一つの態様は、非四級アンモニウム塩の約3〜約7g/リッタ ー、炭素数1〜4の脂肪族アルデヒドの約0.04〜約0.1重量体積%(すな わち、g/100ml)、脂肪族アルデヒドに実質的に不活性である非リン酸塩 緩衝剤の約10〜約20mM、および水を含む。試薬系のpHは、約5.5〜約 7.5のpH領域内であり、試薬系の容量オスモル濃度は約160〜310(m Osm/L)である。試薬系の屈折率は、塩水の屈折率に類似しており、好まし くは約1.333〜1.336の範囲内である。非リン酸塩緩衝剤は、非リン酸 塩緩衝剤が脂肪族アルデヒドと反応しない点において脂肪族アルデヒドに不活性 である。すなわち、通常、非リン酸塩緩衝剤 は第1アミノ基を含むべきでない。 多目的試薬系のもう一つの態様は、塩化アンモニウム約135mm、ホルムア ルデヒド約0.075体積%、酢酸塩緩衝剤約20mM、重炭酸カリウム約10 mM、およびサポニン約0.01重量体積%(すなわち、g/100ml)等を 含む。試薬系のpHは、約pH6.2に調節され、試薬系の容量オスモル濃度は 約267〜270mOsm/Lである。 多目的試薬系は、分化白血球異常体数、右核赤血球およびリンパ球免疫表現型 化の自動的決定において利用される。有核末梢全血球の迅速分折方法は、以下の 工程を含む:前述の多目的試薬系を抗凝固化全血サンプルと混合(それにより血 液を10〜100倍に希釈)する工程、希釈剤−血液混合物を約25℃〜46℃ の温度で少なくとも約10秒間混合する工程、および本発明の自動細胞分析シス テムを用いて有核末梢血球を分析する工程を含む。 末梢白血球の分化物分析において多目的試薬系を用いる方法は、赤血球を溶解 すると共に白血球を固定する迅速な単試薬法であり、白血球はその光散乱特性を 維持する。通常、細胞は光学的ビューチャンバーを流通し、そこで光電測定プロ セスが吸 収された光を記録する、または選択された角度で各細胞により散乱された光の種 類を記録する。 多目的試薬系の第一の成分は、非四級アンモニウム塩である。好ましくは、二 アンモニウム塩も三アンモニウム塩も用いるべきでない。種々のモノアンモニウ ム塩、特にハロゲン化塩を、1リッター当り約3〜約7g、好ましくは1リッタ ー当り約5g用いることができる。そのような非四級アンモニウム塩の例は、N H4X(ここで、Xはハロゲンを表す。)を含む。そのような非四級アンモニウ ム塩にはNH4Clがある。 多目的試薬系の第二の成分は、短鎖脂肪族アルデヒドである。好ましくは、そ のような脂肪族アルデヒドは1〜4の炭素を含む。アルデヒドの例は、ホルムア ルデヒドおよびポリマーパラホルムアルデヒドを含む。適当な割合および濃度に おいて、アルデヒドは、非四級モノアンモニウム塩および緩衝剤と一緒になって 、迅速かつ実質的に完全に赤血球を溶解する。さらに、アルデヒドは白血球を固 定し、その膜一体性を実質的に保存する。ホルムアルデヒドまたは匹敵するアル デヒドは、約0.04〜0.10体積%、好ましくは約0.08〜約0.1体積 %の量で存在する。 多目的試薬系の第三の成分は、試薬系のアルデヒド成分に実質的に不活性であ る非リン酸塩緩衝剤である。すなわち、緩衝剤は第1アミノ基を含むべきでない 。緩衝剤はpH約6.0〜約7.5の有効緩衝能、および約230〜約310m Osm/Lの容量オスモル濃度も有するべきである。効果的有機緩衝剤の例は、 酢酸塩緩衝剤、コハク酸塩緩衝剤、マレイン酸塩緩衝剤、およびクエン酸塩緩衝 剤である。効果的生物学的緩衝剤の例は、2−(N−モルホリン)エタンスルホ ン酸(MES)緩衝剤、3−(N−モルホリン)プロパンスルホン酸(MOPS )緩衝剤、およびN−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン−N’−(2−エタ ンスルホン酸)HEPES緩衝剤を含む。酢酸塩または他の適当な緩衝剤が、約 10mM〜約20mMの量で、好ましくは約20mMの濃度で存在する。 多目的血液希釈剤の任意成分は、界面活性試薬である。好ましい界面活性剤は 、キラヤ樹皮および他の源料から単離された市販級粉末として得られる植物抽出 物であるサポニンである。市販のサポニンの化学的純度はロット毎に変化するが 、四級アンモニウム塩よりも赤血球により選択的である。サポニンまたは他の界 面活性試薬は、約10〜約200mg/L、好ましく は約100mg/Lの量で存在する。サポニンは、多目的試薬系の他も成分と共 同して、全血中に存在する赤血球を実質的に完全に溶解する。 正常血液サンプルの赤血球フラクション(すなわち、赤血球)は、通常は、周 囲温度で約20秒以内に溶解される。しかしながら,溶解困難な血液サンプル( 例えば、赤ん坊、腎臓透析患者、多発性マイロマ(multiple mylo ma)患者、糖尿患者、または尿毒症患者からの血液サンプル)は、赤血球を完 全に溶解するために血液を試薬系と共に約38℃〜約40℃で最大約20秒間イ ンキュベートすることを必要とする。血液サンプルを多目的試薬系と共にインキ ュベートすると、僅かに高められた温度であっても、白血球細胞膜の一体性が効 果的に維持され、リンパ球表面抗原の抗原性が維持される。これに対して、サポ ニン自体が赤血球の溶解のために用いられる場合、前述よりも約10〜20倍高 い濃度で使用されるべきである。そのような濃度は、白血球の一体性を補い、白 血球の形態を保持するために試薬の溶解活性の急速クエンチングを必要とする。 この試薬系の態様の利点は、多目的試薬系の併せた成分が、赤血球の溶解と同時 に白血球を穏やかに固定するのに役立つこと である。すなわち、白血球一体性が、比較的長いインキュベーション期間におい ても保持される。実際、慢性リンパ性白血病患者において見られるような脆い白 血球でも、約20分までのインキュベーション期間において多目的試薬系内で安 定化される。 多目的試薬系のさらなる任意の成分は、アルカリ塩、好ましくは重炭酸一価ア ルカリ塩である。重炭酸一価アルカリ塩は、希釈剤の必須成分ではないか、試薬 系の赤血球溶解性を低下させることなく容量オスモル濃度を上昇させるために希 釈剤に添加することができる。多くの他の成分、例えば、塩化ナトリウム、塩化 カリウムまたはリン酸カリウム緩衝剤は、試薬系の容量オスモル濃度を上昇させ るために用いられる場合、試薬系の溶解性を低下させる。例としての重炭酸一価 アルカリ塩は、重炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸リチウム等である。 重炭酸カリウムまたは他の重炭酸アルカリ塩は、約0.005〜約0.015重 量体積%、好ましくは約0.01重量体積%の量で存在し得る。 多目的試薬系のさらに他の光学的成分は、血小板抗凝集剤である。例えば、エ チレンジアミン四酢酸(EDTA)塩を、試 薬系に添加して、サンプル/試薬混合物中での血小板凝集を低下させることがで きる。四ナトリウムEDTAまたは他のEDTA塩は、1リッター当り約20〜 約200mg、好ましくは1リッター当り約100mgの量で存在する。 多目的試薬系のさらなる態様によれば、リンパ球系群(subpopulat ion)の定量的分析が可能となる。リンパ球の下位分類は、多目的試薬系また は血液希釈剤の添加前に、フルオロクロム共役モノクローナル抗体(特定のリン パ球表面抗原に対する)と全血サンプルとを混合することにより達成される。血 液サンプルに添加される標識化抗体フラクションの濃度は、個々の抗体調製に依 存するが、通常、市販の抗体調製のための血液の体積の約1/2〜1/10であ る。試薬系を添加し赤血球を溶解した後、リンパ球−抗体反応生成物を、自動フ ローサイトメトリーシステムにおいて分析することができる。当該分野において 一般的であるように遠心分離および洗浄により、溶解細胞からリンパ球を「分離 する」必要はない。 開示された試薬システムは、抗体をフルオロクロム標識するために用いられる イソチオシアン酸フルオレセン(FITC)またはフィコエリスリン(PE)の ような蛍光マーカーを「ク エンチ」しない。リンパ球下位分類は、AIDSのような多くの病気に対する戦 いにおける診断ツールである。血球群上の表面マーカーを確認する性能は、表面 成分の知識、ならびにリンパ球および単球および好中球のような他の白血球フラ クションの系群の特徴と組み合わせると、重要となり得る。3. 有核赤血球分化および試薬 細胞分析システム60は、前述の迅速溶解試薬系のように、溶解試薬を用いる 独自の3重トリガー法を使用して全血サンプル中のWBC/分化物およびNRB Cを同時に分析する自動的方法を利用する。1994年12月15日出願の、「 有核赤血球の迅速かつ同時分析方法(Method For Rapid An d Simultaneous Analysis Of Nucleated Red Blood Cells)」と題する米国特許出願08/356,9 32号の請求の範囲に記載されているこの方法は、NRBCを含む白血球サンプ ルから、同時に、正確なNRBC計数およびWBC/分化物データを得ることを 可能にする。米国特許出願08/356,932号の全ての内容を、ここで参考 として取り入れる。 NRBC法の重要な局面は、断片(debris)からの信 号(蛍光および非蛍光の両方)が3重トリガー法により遮断され、ALLトリガ ーより低いがFL3トリガーを超える信号を識別しNRBCとして計数すること ができることである。従って、蛍光核断片を実質的に含まない正確なNRBC数 が得られる。脆い芽球および死んだ細胞(成長不可能な)も、本発明の方法を利 用して検出することができる。 3重トリガー法において、迅速にRBCを溶解しWBCを保存すると共に、N RBCの裸核を染色する適当な核染色物質が添加された血液希釈剤と血液サンプ ルを混合することにより、WBC/分化物およびNRBCを同時に正確に計数す ることができる。そのような希釈剤は先に開示されている。次に、希釈剤/サン プル混合物、本質的には細胞が一度に、照射された光学的フローセルを通される 。これにより、細胞が照射光を散乱させ、存在する染色核が蛍光を発する。散乱 された蛍光信号は既知の手段により検出され、検出信号の加工と共に3重トリガ ー法を用いることにより、WBC、WBC/分化物およびNRBCを確認および 定量することができる。 3重トリガー法は、WBC/分化物/NRBCの同時分析を、溶解網状赤血球 のRNA、ハウエル−ジョリー体、網状血小板、 巨大血小板、WBCおよび巨核球断片からのDNA、寄生物、およびRBC断片 のような他の細胞断片から干渉されることなく、自動的に、正確にかつ迅速に行 うことができるという点において独自のものである。 3重トリガー法は、WBC/分解物分析を行う前に全WBC信号からNRBC と認識される信号を引くことにより、NRBCを含む血液サンプル中において正 確なWBC/分化物分析を行うこともできる。NRBCの染色のために一つの染 料しか必要なく、WBC/分化物分析は、WBCサブクラスの光散乱特性の相違 により行うことができる。 NRBC法は、軸光損失(Axial Light Loss(ALL))、 中間角散乱(Intermediate Angle Scatter(IAS ))および赤色蛍光(Red Fluorescence(FL3))の3つの 次元空間における独自の3重トリガー法により前述の全ての目的を達成すること ができる。 これを達成するために、一つまたはそれ以上の検出機380(図19、20お よび21)が、前方向中間角散乱(IAS)384および小角前方向散乱(SA S)または軸光損失(AL L、前方向消光としても知られている)382を測定するために前方向光経路内 に好ましく配される。 ALLは、通常、レーザー光線の正面を通過し光ダイオードにより検出される 細胞による光エネルギーの低下である。光損失は、通常、散乱によるものであり 、細胞がその光線を通過することによるレーザー光線の経路における検出機に到 達する光エネルギーの低下と定義される(通常、ALLは、約0°〜約1°の角 度で検出される)。対照的に、小角前方向散乱(SAS)は、光線を通過する細 胞からの散乱により入射レーザー光線の外側(しかしながら、約1°〜3°の狭 い角度内)の検出機に到達する光エネルギーである。レーザー光線が検出機に入 らないようにするために、通常、光線停止手段が設けられる。ALL測定システ ムは、レーザー照射の入射円錐内の光を集め、一方、小角散乱システムはこの円 錐外部の光を集める。ALL測定システムにおいて、目的の信号は、安定状態レ ーザー信号から差し引かれる陰性信号であり、一方、小角前方向散乱測定におい て、信号は、非常に低い背景光水準に課される小さい陽性信号である。中間角前 方向散乱(IAS)は、入射レーザー光線からより大きな角度で散乱される以外 は、小角前方向散乱 に類似している。より詳しくは、IASは、レーザー光線の入射線または中心線 から約3°〜10°離れている環内で散乱される光に関する。好ましい態様にお いて、ALLは、レーザー軸から水平方向に約0.3°より小さくおよび垂直方 向に約1.2°より小さい角度内で収集され、IASは、レーザー軸から約3° 〜10°の範囲の角度において収集される。 開示されたシステムのもう一つの技術的利点は、核をより染色し易くするNR BCの細胞質の完全溶解故に、検出および計数が正確になるように効果的かつ迅 速にNRBCを染色するために染料の濃度がかなり低いことが要求されることで ある。この条件により、NRBC検出において100を超える高い信号対ノイズ (S/N)比が得られる。WBC/分化物/NRBCの同時分析を迅速に行うた めにこのシステムに要求される活性染料の濃度は、従来技術におけるよりも少な くとも50倍低い1〜2μg/mlにすぎない。 本発明で用いることのできる活性染料(死んだ細胞または損傷細胞のみを染色 する核染色剤)は、核酸に結合していないときに比較的高い消衰係数および低い 蛍光強度を有するいかなる活性染色剤であってもあり得る。分光特性、すなわち 、活性染 料の吸光(EX)最大値(nm)/発光(EM)最大値(nm)は、このシステ ムで用いられるレーザー光源に適合する。 以下の特性は、開示されたシステムのための活性染料について望ましい。 高い消衰係数 高い量子収率 核酸への高い結合親和性 核酸に結合したときの低い蛍光 分光特性の光源適合性(例えば、アルゴンレーザー光源でEX最大値488n mまでおよびEM最大値630nmまで) 適当な光源を用いる開示されたシステムにおいて用いるために多くの適格化核 染料がある。開示されたシステムにおいて用いることができる市販の染料の一部 は、YOYO−1、YOYO−3、TOTO−1、TOTO−3、BO−PRO −1、YO−PRO−1、TO−PRO−1等多くのものである。当業者には、 異なるEX最大値を有する染料を、He−Ne、キセノンまたは水銀ランプのよ うな適当な光源を用いて励起させ得ることが知られている。 これも市販されているアルゴンレーザーにおいて用いること のできる適格化染料は、ヨウ化プロピジウム(PI)、臭化エチジウム(EBr )、エチジウムホモダイマー−1(EthD−1)、エチジウムホモダイマー− 2(EthD−2)またはジエチレントリアミン(DTA)である。 NRBC法の一つの用途において、用いられる活性染料はPIである。 約25μlの全血サンプルの一部が、等張溶解試薬約850mlを含むWBC カップ138内に、サンプル吸引プローブにより沈降される。先に記載の溶解試 薬を用いて、血液サンプルの赤血球フラクションを溶解し、およびNRBCの細 胞質を溶解して存在するNRBCの核を露出する。この試薬系は、多目的目標を 達成する一試薬/一工程プロセスを具体化する点において特徴がある。この試薬 は、全ての脆い白血球の形状を維持し、同時に赤血球の全てを効果的に溶解する のに充分に穏やかである。これらの両方の目的が、溶解時間の拡張を必要とし得 る色素異常(hemaglobinophathic)サンプルにおいても達成 される。 3重トリガー法で利用されるどのような溶解酵素が形成されても、試薬は、さ らに、末梢血中に存在し得るNRBCを効果 的に標識する低濃度の活性核染色剤を含むまたは組み合わされる。好ましくは、 ここで参照された分析機で用いるために、屈折率が実質的に0.1%より低い鞘 (sheath)溶液の屈折率にそろえるように溶解化学を構成する。 溶解試薬とサンプルとの混合物は、通常、WBCカップ138内に約11秒間 しか残らない。そこで、42℃±3℃で溶解および混合される。この時点におい て、WBCカップの内容物は、検出のために光学的フローセル170にパイプで 直接送られる。 測定プロセスは、希釈剤/鞘(sheath)溶液により囲まれた層流サンプ ル流において、レーザー照射単一部分を細胞が通過するように、細胞流が、溶解 酵素の添加により希釈されて、フローセル170を通過する際に開始する。 この時点において、細胞の存在は、ALL、TASおよびFL3(赤色蛍光) の3次元特性空間内における、軸光損失(ALL)および中間角散乱(IAS) を検出する化合物光ダイオード380、赤色蛍光を検出する光電子倍増管、およ び図2に示す独自の3重トリガー回路により検出される。3重トリガー回路は、 AND/OR論理を用いてデジタル化のための信号を適格化する。適格化信号は 、IASトリガーより大きくなくて はならず、同時に、ALLトリガーまたはFL3トリガーのいずれかより大きく なくてはならない。この独自のトリガー回路とバランスのとれた固定剤を含む溶 解特性との組み合わせにより、露出されたNRBC核が迅速に染色され、明確か つ非不明瞭に計数され、DNA断片、RBCストロマおよび血小板のような、蛍 光および非蛍光の両方である背景からの通常の干渉無くWBC分化細胞数から排 除される。 このように誘導された細胞が前記照射部分を通過するとき、検出機380、4 00、401および404においてパルスが生じる。次に、これらのパルスが、 濾過され、増幅され、デジタル化され、およびALL、IAS、FL3、PSS (分極側部散乱)およびDSS(双極側部散乱)の対応する5次元特性空間内で リストモードで貯蔵される。フローセル170を通過する正常計数時間は10秒 である。前述のフロー速度および希釈率において、血液サンプル1μl当り通常 の異常WBC数が7000であると、得られる事象数割合は5000である。低 数サンプルにおいて、この計数時間は、自動的に延長して測定の統計数を上げる ことができる。測定時間の終了において、サンプル流をパイプで廃物に送り、プ ローブを清浄化および乾燥 ならびに準備して次のサンプルを加工する。 次に、アルゴリズムを、ALL、IAS、FL3、PSSおよびDSSの前記 特性空間のリストモードデータに適用し、以下の細胞型を、30秒以内の加工時 間において計数及び/又は伝達する。計数された細胞型 伝達または計数 白血球濃度 (WBC) 好中球濃度 WBCの好中球% リンパ球濃度 WBCのリンパ球% 単核球濃度 WBCの単核球% 好酸球濃度 WBCの好酸球% 好塩基球濃度 WBCの好塩基球% NRBC WBCのNRBC% バンド濃度 (BAND) 芽細胞濃度 (BLST) 未成熟顆粒球濃度 (TG) 変異リンパ球濃度 (VARL) 以下に記載のようにして、WBC/分化物分析のためにALLおよびIAS信 号を検出および収集し、NRBC分析のために染色NRBC核からのFL3信号 を収集する。図42に示す3重トリガー回路は、AND/OR論理を用いるデジ タル化の ためにこれらの信号を適格化する。適格化のためには、信号はIASトリガーを 超えなくてはならず、同時に、ALLトリガーまたはFL3トリガーのいずれか を超えなくてはならない。 図42で確認される種々の成分および発生または利用された信号は以下のラベ ルに相当する。 900−ALL電圧コンパレーター 902−ALL信号 904−ALLしきい電圧(Vth1) 906−ALL電圧コンパレーター出力 910−FL3信号 912−FL3しきい電圧(Vth2) 914−FL3電圧コンパレーター 916−FL3電圧コンパレーター出力 918−IAS信号 920−IASしきい電圧(Vth3) 922−IAS電圧コンパレーター 924−IAS電圧コンパレーター出力 926−ORゲート 928−ORゲート出力 930−ANDゲート 932−有効トリガー出力 それぞれのチャネルからのリアルタイム信号が、電圧コンパレーターの入力に おいて存在する。電圧コンパレーター900、914および912は、「+入力 」(902、910および918)を得られる出力(906、916、924) への「−入力」(904、912および920)と比べることにより機能する。 「+入力」が、「−入力」よりも高い電圧の場合、出力は高い。「+入力」が、 「−入力」よりも低い電圧の場合、出力は低い。 しきい電圧は、システムパラメーターにより決められる独立電圧である。 コンパレーター900および914の出力は、ORゲート926への入力であ り、得られるORゲートに出力928を与える。ORゲートは、その入力の比較 により機能する。出力は、人力の一方または両方が高い場合、高い。 ORゲート928の出力ならびにコンパレーター922および924の出力は 、ANDゲート930への入力である。ANDゲートは、その入力を比較するこ とにより機能して、やはり有効トリガー出力であるその出力932を誘導する。 出力は、入力の両方が高い場合にのみ高い。 有効トリガー出力932は、IAS信号918がそのしきい電圧920より高 く、およびいずれかまたは両方のALL信号902がそのしきい電圧904より 高いまたはFL3信号910がそのしきい電圧912より高い場合にのみ高い。 前述のトリガー回路を用いると、NRBCは、光学的WBC分化分析中に容易 に計数される図40A〜Cおよび41A〜Bが参照される前記3次元空間中に独 自のクラスターを形成し、WBC数から非不明瞭に排除する。すなわち、100 WBC当りのNRBCの数、および患者血液μl当りの絶対NRBC量が報告さ れる。結果として、NRBCが合計WBC数から差し引かれて、血液サンプル中 のNRBCの存在下に正確な合計WBCおよび分化分析がなされる。DNA断片 、RBCストロマ、血小板、ハウエル−ジョリー体、好塩基斑点、溶解網状赤血 球からのRNA、ならびにWBCおよび巨核球断片からのDNAからの蛍光およ び非蛍光の両方の背景ノイズが実質的に除去される。染色NRBC核が、開示さ れた3重トリガープロセス(ALL、IASおよびFL3における)を介して種 々の背景ノイズ信号から分離され、ALL対FL3ドットプロット上のFL3ト リガーを超えるNRBC核からのFL3+信号のみが NRBCとして計数される(図40A〜Cおよび41A〜B)。4. 網状赤血球法および試薬 細胞分析システム60の一つの局面において、網状赤血球の検出および計数の ために安定な水性試薬組成物が利用される。この試薬は、網状赤血球を染色する ことができる非対称シアニン染料;イミダゾール緩衝剤、4−(2−ヒドロキシ エチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸(「Hepes」)緩衝剤、ビス( 2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸(「Bis−Tri s」)緩衝剤およびTrisヒドロキシメチルアミノメタン(「Tris」)緩 衝剤からなる群より選択される緩衝剤の約20mM〜約50mM(pH約6.0 〜約8.0;一または二価アルカリ塩で約230〜約340mOsm/Lに調節 された容量オスモル濃度);および膜透過を容易にし水性等張溶液中のシアニン 染料を安定化する非イオン性界面活性剤(界面活性剤により約5mg/dl〜約 1.0g/dl)を含む。好ましくは、染料は、環状で置換され、DNAまたは RNAと結合したときに向上した蛍光特性を示す。より好ましくは、試薬は、環 状の置換された非対称シアニン染料を約0.1μg/ml〜約0.3μg/ml 含む。 本発明の試薬系を利用する、網状赤血球およびCBC分化物の迅速かつ連続的 な検出および計数の方法。このような方法は、分離したインキュベーション工程 を提供する必要性が特に存在しないので顕著である。最小限の10〜60秒のイ ンキュベーション期間だけが必要である。 開示された方法および試薬は、1995年4月21日付の「網状赤血球の迅速 分析のための組成物および方法(Composition And Metho d For The Rapid Analysis Of Reticulo cytes)」と題する米国特許出願08/426,408号の主題である。こ の出願は、本発明の出願人が所有しており、この出願の全ての内容をここで参考 として取り入れる。 この方法によれば、全血サンプルからの網状赤血球を計数し、同時に別の少量 のサンプルを分解して、完全な血球(「CBC」)分析を得ることができる。この方 法は、一またはそれ以上の少量のサンプルを、分析および分化のための自動分析 機内の種々の位置に導き、一方、網状赤血球の少量のサンプルを染色剤と組み合 わせることを含む。 次に、併せた試薬/網状赤血球の少量を、自動分析機60の 光学的フローセル170に導く。その後、試薬/網状赤血球の少量が、本質的に 一つのセルからなる照射感知流域300を一度に通過して蛍光および散乱光事象 が生じる。これらの事象が検出され、前記サンプル中に存在する網状赤血球の数 がそれから測定される。 非対称染料は、一般的に下記特性を有する試薬系と共に用いることができる。 1.吸収最大:488+20nm 2.高い核酸結合親和性 3.高い量子収率:≧0.1 4.モル吸光計数:≧10.000 5.RNAまたはDNAへの結合時の蛍光向上:≧20 6.薄膜透過率:<2分 典型的には、開示された水性試薬および網状赤血球計数方法において利用され る染料は、水性環境中において高度に不安定である。しかしながら、開示された 試薬調製は、仕上試薬に拡大された安定性および貯蔵期間を提供する。 試薬系の好ましい態様は、Molecular Probes,Inc.(オ レゴン州Eugene在)により販売されている 染料の登録商標であるSybr11の約0.05μg/ml〜約0.5μg/m l、イミダゾール緩衝剤の約20mM〜約50mM、N,N−ビス[3−D−グ ルコン−アミドプロピル]クロルアミド(「BIGCHAP」)の約5mg/d l〜約20 メチル−4−イソチアゾリン−3−オン+2−メチル−4−イソチアゾリン−3 −オン)の約0.02%〜約0.055%を含む。pHは、1NのHClにより 約6.8〜約7.2に調節され、容量オスモル濃度はNaClにより約270〜 約310mOsm/Lに調節される。 試薬系の主な成分は染料である。一つのそのようなクラスの染料は、WO94 /24213「環式置換非対称染料(CYCLIC−SUBSTITUTED UNSYMMETRICDYES)」に開示されているような非対称シアニン染 料であるが、それらをここで参考として取り入れる。さらに、本発明で利用され る染料は、DNAまたはRNAとの結合時に向上した蛍光特性を示す。そのよう な有用な染料は、RNAおよびDNAへの高い結合親和性、および高い量子収率 も有する。ここに記載され請求の範囲に記載されている特性を示す種々の非対 称シアニン染料を用い得ることが予想される。そのような染料の一部の例は、同 じくMolecular Probes,Inc.(「MPI」)(オレゴン州 Eugene在)により得られるSybr11、Sybr14、Sybr16を 含むが、これらに限定はされない。同じくMPIから得られるSyto12のよ うな他の非対称シアニン染料も、本発明の実施例において有用である。Syto 12は、ピリジンまたはキノリン環系へのメチン橋に結合している置換ベンズア ゾリウム環系を含む天然の非対称シアニン染料であると考えられる。 試薬系のさらなる成分は、pKaが約6.0〜約8.0で、水溶液中のシアニ ン染料の(RNAまたはDNAを染色するのに)必要な濃度を長い期間維持するこ とができる緩衝剤である。そのような緩衝剤は、染料を安定化させるために本発 明の実施において用いられるシアニン染料または非イオン性界面活性剤と反応し てはならない。緩衝剤の例は、イミダゾール、Hepes、Bis−Trisお よびTrisを含む。 試薬系のもう一つの成分は、非イオン性界面活性剤である。用いられる界面活 性剤または非イオン性界面活性剤の組み合わせにより、濃度は約5mg/dl〜 約1g/dlとすべきであ る。界面活性剤(類)は、細胞膜を透過するシアニン染料の速度を向上する(3 0秒以内)ようである。さらに、等張水溶液中のシアニン染料の溶解性および安 定性が、界面活性剤(類)により向上させる。しかしながら、そのような界面活 性剤は、低い濃度においても、沈降または、シアニン染料または溶解RBCと反 応すべきでない。そのような界面活性剤の例は、BIGCHAP、n−ドデシル −D−マルトシド、ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックコポリ マー(「Plur デカノイル−N−メチルグルカミド、n−ドデシル−D−グルコピラノシドおよ びn−デシル−D−グルコピラノシドを含むが、それらに限定されない。 試薬系のさらにもう一つの成分は、網状赤血球を含む赤血球または白血球の溶 解を防止するために試薬の容量オスモル濃度を約230mOsm/L〜約340 mOsm/Lに調節するための一または二価アルカリ塩である。そのような塩は 、溶液中のシアニン染料または沈澱物と反応してはならない。そのような塩の例 は、NaCl、KCl、LiCl、CaCl2、MgCl2、ZnCl2等を含む 。 光学的成分は、試薬中での微生物の成長を防止するための防腐剤である。その ような防腐剤は、細胞または染色細胞の光散乱または蛍光発光特性を変化させて はならない。そのような防 アジ化ナトリウム他を含む。 しかしながら、通常、本発明を実施する方法は、全血サンプルを試薬と混合し て存在する網状赤血球のRNAを染色し、本質的に一つの細胞からなる混合物を 、照射された光学的フローセルに一度に流し、散乱され蛍光がそこから発せられ る光を検出し、サンプル/試薬混合物を別のインキュベーション工程または期間 に付することなくサンプル中に存在する網状赤血球の量を決めることからなる。 前述のマルチパラメーター血液学的分析機上で網状赤血球の%および絶対数を 知るために全血サンプルを分析するために、全血サンプル約18.75μlを、 サンプル吸引プローブにより、希釈剤/鞘溶液(等張塩水)約7856μlを含 むRBCカップ134中に沈澱させ、流体を混合する。次に、希釈サンプルを、 サンプルの絶対RBC数を電気的に測定するために、被覆インピーダンスアパー チャーに移送する。一方、希釈サン プル約200μlを、開示された試薬600μlを含むReticカップ136 に移送し、そこで混合する。次に、調製された(混合)サンプルを、検出のため に被覆光学的フローセル170に移送する。測定プロセスは、ここに開示の希釈 剤−鞘溶液により囲まれた層流サンプル流中において、本質的に一つの細胞から なる細胞流がフローセルを一度に通過するときに開始する。 この時点において、図14AおよびBの細胞所見(cytogram)のIASおよびF L1の2次元特性空間に示すように、細胞の存在が、3°〜10°の円錐内に光 を検出する中間角散乱光−ダイオード380、および緑蛍光FL1を検出する光 電子倍増管(「PMT」)により検出される。前記照射部分を細胞が通過すると き、パルスが発生し、これらの検出機により測定される。次に、これらのパルス の振幅を、濾過し、増幅し、デジタル化し、およびIASおよびFL1の対応す る2次元特性空間内においてリストモードで貯蔵する。細胞は8秒で計数される 。前述の流速および希釈比率において、血液体積1μl当りの正常被検体RBC 数が5百万の場合、得られる事象計数速度は、5950/秒である。次に、前述 のIASおよびFL1の特性 空間のデータリストにアルゴリズムを適用し、下記のパラメーターが計算時間2 0秒以内に測定される: 1.RBCゲート:網状赤血球を含むがWBCおよび血小板を含まないRBC 集合を選別することによりWBCおよび血小板を排除する。 2.網状赤血球の百分率:選別されたRBC集合を、そのFL1信号の寸法に より再分析する。成熟RBCに属する領域を定義するために、ログフィットをF L1ヒストグラムに適用し、FL1信号が領域を越える細胞が網状赤血球として 標識される。網状赤血球%は、網状赤血球数を合計RBC数で割ることにより計 算される。 3.絶対網状赤血球数:網状赤血球の%に、CBCモードからのサンプルの絶 対RBC数を掛けることにより得られる。 4.網状赤血球成熟係数(「RMI」):RMIは、FL1信号が、1を超え る(1)正常網状赤血球集合の平均蛍光特性を超える標準分散(「S.D.」) である、網状赤血球の%として表される。 そのような記載は、単に簡便のためであり、決してここに記載のアルゴリズム のみに限定される本発明のRMIの表現では ない。5. 別の網状赤血球染色および分析 開示された別のクラスの網状赤血球染色は、周囲温度において光に安定であり 、非結合染色に対して改良された結合染色の蛍光向上を有し、DNAを超えるR NAの選択性を発現し、網状赤血球細胞の改良された選別を可能にし、より迅速 な細胞膜の透過を提供し、アルゴンレーザーの最大発光(約488nm)に密接な 最大光学吸収を有する。 好ましい染料は、下記一般構造式を有するクラスの分子に属する: 式中: Xは、O、S、SeまたはC(CH322 R1は、炭素原子数1〜6のアルキル R2は、炭素原子数1〜6のアルキル R3は、融合ベンゼン、アルキル(炭素原子数1〜6)、メ トキシまたは水素 R4は、炭素原子数1〜6のアルキル、メトキシまたは水素 nは、0または 1〜6の整数である。 このクラスの染料は、ここで「2,2’−染料」と呼ぶ。 前述の網状赤血球染料の好ましい態様において: 好ましくは、xはイオウ(S) 好ましくは、R3およびR4は両方とも水素 好ましくは、nは0、および 好ましくは、R1およびR2は両方ともエチルである。 この染料は、Koch−light Biochemical Catalo gue 1985および1988/89、53頁において、ヨウ化物塩として、 ヨウ化1,3’−ジエチル−2,2’−キノリルチアシアニンの名で記載されて いる。これは、Nippon Kankoh−Shikiso Kenkyus ho catalogueの7頁にも記載されている。以降の簡便のために、こ の特異的染料の特に好ましい態様を「DE22QTC」と呼び、通常クラスの染 料を先に定義したように「2,2’−染料」と呼ぶ。 通常、これらの染料はその塩として用いられ、ヨウ化物が特 に都合良い。この明細書において用いられているように、これらの染料の全ての 参照は、塩としての染料を含むと解するべきである。 一つの態様において、RNA含有材料の染色に有用である試薬は、RNA含有 材料を染色することのできる2,2’−染料を含んでなる。 もう一つの態様のRNA含有材料の染色方法において、RNA含有材料を染色 することのできる2,2’−染料の水性染色溶液を、染色溶液染料がRNA含有 材料を透過できるようにするのに適当な時間、RNA含有材料と接触させて置く 。 もう一つの態様は、フローサイトメトリーを用いて全血サンプル中の網状赤血 球を計数する方法であって、RNA含有材料を染色することのできる2,2’− 染料の水性染色溶液を、染色溶液染料がRNA含有材料と平衡できるようにする のに適当な時間、RNA含有材料と接触させて置く方法を提供する。次に、染色 サンプルをフローサイトメトリー装置の光学的感知領域を通して導き、光学的感 知領域内において入射光線で一度照射する。次に、サンプル溶液中の網状赤血球 の蛍光を、光学的感知領域を通過する際に測定する。 2,2’−染料の重要な利点は、チアゾールオレンジよりも、水溶液中におい て安定性が高いようであることである。これは、DE22QTCのサンプル、す なわち℃で暗室内にておよび室内灯下に周囲温度(約25℃)で5日間貯蔵した チアゾールオレンジ(いずれも等張希釈剤中に0.1μg/ml)および「Re tic−COUNT」を用いて試験した。 2,2’−染料は、DNAではなくRNAが結合性物質の場合に非常に大きな 蛍光特性を示し、DE22QTCは重量に基づいて、網状赤血球の分析に以前に は用いられていない方法を用いて血小板および白血球から赤血球を容易に仕分け させることができる。染料は、典型的試験の30分間における血小板の強い染色 、および同じ期間の白血球の予想される染色により、蛍光対前方散乱のプロット において全ての赤血球からの両群の細胞を有意に区別する。迅速な染色は、多く の他の染料により示されない特性であり;例えば、チアゾールオレンジは、30 分間の期間では血小板を強く染色しないが、数時間後には染色が生じる。 DE22QTCは、RNAまたはDNAに結合した場合、殆ど正確に488n mに吸収最大を有し、約33nmのストーク スシフトを有する。従って、この染料は、標準的アルゴンイオンレーザーを使用 して最大の利点が得られるように用いることができる。さらに、フルオレセイン 系アッセイのために用いられる容易に入手てきる光学的フィルターおよび装置は 修正する必要がない。 蛍光マーカーを用いる網状赤血球の染色を必要とする任意の従来のアッセイ技 術において2,2−染料を用いることができる。特に、これらの染料を、チアゾ ールオレンジが現段階で薦められるアッセイ、例えばアルゴンイオンレーザーフ ローサイトメトリーにおける網状赤血球の検出および計数において用いることが できる。 網状赤血球を検出および分化するためにこれらのクラスの染料を利用する場合 、インキュベーション部位および関連する温度制御およびサンプルハンドラーを 、装置内に提供し、ここに開示の発明の装置システムの自動化を維持するように 操作可能に分析機に接合しなければならない。6. HGB試薬 ここに記載のヘモグロビン(「HGB」)試薬は、1994年3月11日付の 「シアニド非含有試薬およびヘモグロビン決 定方法(CYANIDE−FREE REAGENT AND METHOD FOR THE DETERMINATION OF HEMOGLOBIN) 」と題する米国特許出願08/212,626に開示されている。この出願は、 本出願の所持者と共有に係り、その全ての開示をここで参考に取り入れる。 シアニド非含有試薬は、赤血球を迅速に溶解できなくてはならないと共に、検 出および測定のために検出できる色素構造が形成されるようにヘモグロビンと迅 速に複合できなくてはならない。得られる色素は、他の血液成分からの干渉が無 いようであり、当該分野に既に存在する自動化血液学的装置の分光範囲内の波長 において測定できるので、開示された試薬は、長い週間安定であり、特に有利で ある。比較の目的で、シアン金属ヘモグロビン法は、典型的に、540nmで吸 光度を測定する。赤褐色色素を、約544nmで吸収最大を有する本発明により 形成することができる。 本発明で有用であることが分かったHGB試薬は、イミダゾールおよびイミダ ゾール誘導体のような配位子形成化合物の水溶液である。配位子形成化合物は本 発明の試薬からのイミダゾールの0.1M〜2.0Mの濃度で存在し、サンプル 中の赤血 球から放出されるヘモグロビンと結合する。本発明において有用な他の配位子形 成化合物は、N−ヒドロキシルアセトアミド、N−ヒドロキシルアミン、ピリジ ン、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピリミジン、プリン、キノリンお よびイソキノリンを含む。酸化鉄ヘムと結合することのできるアニオンは、シア ン酸イオン、フッ化物イオン、アジ化物イオン、亜硝酸イオン、ヒドロキシドイ オン、酢酸イオンおよび蟻酸イオンを含み;これらのアニオンの許容できる塩は ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等を含む。 試薬は、さらに、強度の溶血能を有する界面活性剤を含む。ラウリルジメチル アミンオキシド(Ammonix L.O.)[イリノイ州ノースフィールド在 Stepan Chemical Company製]、およびオクチルフェノ キシポリエトキシエタノール(Triton X100)または他の強力洗剤を 、溶解剤の界面活性剤成分として用いることができる。界面活性剤は、約0.1 %〜約1.0%(w/v)の濃度で存在すべきである。試薬のpHは、11〜1 4、好ましくは12.5に調節すべきである。水酸化ナトリウムおよび水酸化カ リウムのような一価塩基を、pH調整に利用することができる。 HGBの決定方法(ここで、セクション8Eおよび実施例2に後でより詳しく 説明する)によれば、溶解剤が、全血サンプルと、約50〜1000:1の試薬 対血液の比で混合される。サンプルと試薬とを迅速に混合して、溶血および、ヘ モグロビンから色素への転化を達成することができる。次に、サンプルと試薬と の混合物を、形成される色素の光学濃度が測定される吸光分光光度計に送ること ができる。配位子がイミダゾールの場合、540nmと550nmとの間におい て測定を行うことができる。サンプル中の合計ヘモグロビン濃度は、転化色素の 光学的濃度に関係する。7. 等張希釈剤−鞘試薬 本発明の細胞分析システム60は、鞘流の表面張力を最小化する、および赤血 球および血小板を迅速に分析するのに適当な非イオン性界面活性剤と共に緩衝等 張溶液を利用する。試薬系は、実質的に完全に泡形成を低下させ、インピーダン スおよび光学的フローセルの両方のための鞘流の滑らかな流れを向上させる。以 下に開示の希釈剤−鞘試薬は、血小板からの小赤血球の分離も向上させ、同時に 、数および体積の正確かつ精密な測定のために赤血球細胞と血小板集合の両方の 形状を実質的に保 持する。 一つの態様において、pKaが約6.0〜約8.0である緩衝等張塩溶液の約 10mM〜約50mMが試薬のpHを約7.0〜約7.6のpH領域内に維持す ることができ、EDTAの一価塩の約0.1g/l〜約0.4g/lが血小板の 凝集を防止するために存在し、試薬の容量オスモル濃度を約270mOsm/L 〜約320mOsm/Lに調整するのに充分な一価塩も利用され、また、表面張 力を低下させ、泡の形成を防止し、および血小板からの小赤血球の分離を向上さ せる非イオン性界面活性剤が、n−ドデシル−D−マルトシド、n−テトラデシ ル−D−マルトシド、デカノイル−N−メチルグルカミド、n−ドデシル−D− グルコピラノシドおよびn−デシル−D−グルコピラノシドから選択され、最後 に微生物の成長および脱イオン水を防止するために防腐剤が存在する。 好ましい態様において、試薬は、二塩基性リン酸ナトリウム約2.45g/l 、一塩基性リン酸カリウム約0.40g/l、EDTA二ナトリウム約0.20 g/l、塩化ナトリウム約8.05g/l、塩化カリウム約0.40g/l、n −ドデシル−D−マルトシド約0.012g/lおよびプロクリン300 約0.03g/lを含んでなり、pHは7.4に、および容量オスモル濃度は3 15mOsm/Lに調整される。 最も好ましい態様において、血液サンプル17.5mlを、希釈剤鞘試薬74 00μlと迅速に混合(1:420)し、希釈サンプル0.5mlを流体力学的 に絞った(被覆した)インピーダンストランスデューサーを12秒間通過させて 赤血球の数および体積ならびに血小板の数を測定し、希釈サンプル2.5μlを 被覆光学的フローセルを6秒間通過させて血小板数を正確かつ精密に測定する。 脆い異常細胞の断片からのノイズ信号を、細胞分析システム60の血小板アルゴ リズムにより血小板集合を正確に囲むことにより、光学的血小板数から排除する ことができる。細胞分析システム60の正常および異常血液サンプルの赤血球お よび血小板の分散の典型例を、図45A〜Fおよび46〜47に示す。8. 分析機モジュール A. 自動サンプル移送 サンプル管を加工のために分析機64に自動的に移送するために、分析機にオ ートローダー(図示せず)を設ける。そのようなオートローダーは、種々の寸法 の約100本までのサンプ ル管を保持するホルダーを含む。吸引のために分析機64にサンプルを連続的に 供給する供給機が、操作可能にオートローダーに接続される。サンプル吸引の直 前にサンプルを混合するミキサーも、操作可能にオートローダーに接続される。 各管上のバーコードラベルを読むためのバーコードリーダーも、操作可能にオー トローダーに接続され得ると共に、システムコントローラーにサンプル情報を入 力するためにシステムコントローラーに操作可能に接続され得る。 B. 自動サンプル加工および測定 図3は、図1に示す細胞分析システム60において用いるための自動サンプル 処理領域110の一つの態様の平面図である。加工領域110は、細胞分析シス テム60の分析機64部分の一部である。加工領域110は、サンプルカップ領 域114およびインキュベーション領域118を含む。 図3に示すように、インキュベーション領域118は、試薬モジュール122 およびサブセット/表現型化インキュベーショントレー124を収容する温度調 整されたブロック120を含む。温度調整されたブロック120は、温度調整さ れたブロック120上に配されたインキュベーショントレー124およ び試薬モジュール122を加熱及び/又は冷却するための温度コントローラー( 図示せず)を含む。 試薬モジュール122は、所定体積の抗体試薬を保持するためのウエル128 を含む。図示された態様において、各試薬モジュール122は、特定の試薬パネ ルがひとまとめになった好ましくは6つの試薬ウエル128を有するハウジング を有する。各パネルの試薬は、各パネルについての試験のために、各ウエル12 8から略等量の試薬が用いられるように選択される。6未満の試薬がパネルにつ いての試験に必要である場合、過剰のウエル128は栓(図示せず)により覆わ れる。各試薬モジュール122には、モジュールIDおよび使用情報を貯蔵する ために、非揮発性RAM等のようなメモリーも取りつけられる。試薬モジュール 122は、開口(図示せず)内に置かれ、予め定められた方向において温度調整 されたブロック120内に配されるように、好ましくはキー止めされる。これに より、分析機64の中央演算装置(CPU)が位置を記憶し、使用情報から、各 試薬モジュール122内の各ウエル128の内容物の体積を記憶する。 サブセット/表現型化インキュベーショントレー124は、 図示された態様において、形状が実質的に矩形であり、その上に形成された幾つ かの列のインキュベーション部位132を有する。各インキュベーション部位1 32は、免疫/表現型試験の準備においてインキュベートされる、血液サンプル と抗体との混合物を保持することができる。サブセット/表現型化インキュベー ショントレー124は、温度が、温度調整されたブロック120の温度コントロ ーラーにより制御されるように、温度調整されたブロック120内の開口(図示 せず)内に除去可能に置かれる。 サンプルカップ領域114は、一列のサンプルカップを含む。好ましい態様に おいて、これらのカップは、「RBC」カップ134、「RETIC」カップ1 36、「WBC」カップ138、「移送」カップ140、「HGB」カップ14 2、および「洗浄」カップ144を含む。各サンプルカップは、流体を受け入れ るために上部が開いている。RBCカップ134、RETICカップ36、WB Cカップ138およびHGBカップ142の底部は、サンプルを測定フローセル /トランスデューサーに移送するための配管網182(図5に示す)に接続され る。希釈剤、試薬、溶解酵素等の流体を、配管網182を介してカッ プ内に沈降させることも可能である。これは、配管網182を、種々のカップの 壁内に形成されたポート(図示せず)に接続することにより達成することができ る。これらのポートの位置およびそれぞれの内径により、好ましくは配管網18 2に組み合わされた希釈シリンジである送給機構により引き起こされる流体の動 きの結果として混合させることができる。 RBCは、例えば、前述の迅速溶解剤、多目的試薬系を用いて、WBCカップ 138内で溶解される。従って、WBCカップ138は、迅速溶解剤とサンプル との混合物を、好ましくは約40℃に暖めるための温度コントローラーまたはヒ ーターを含む。さらに、WBCカップ138は、溶解酵素と全血との組み合わせ 物のモーター駆動渦混合を提供するための渦形成機610(図37)を含む。 明確化のために、サンプル調製の一つの態様を図37〜39を参考にして記載 する。 図37に示す一つの態様は、装置610を提供する。装置10は、通常、混合 装置612、流体ディスペンサー614、および混合コントローラー616を含 む。混合装置は、1994年12月15日付の米国特許出願08/356,41 2号にさら に説明され請求の範囲に記載されており、その全ての内容をここに参考として取 り入れる。 混合装置612は、流体ディスペンサー614が、全血サンプルおよび細胞懸 濁液等のような第1の流体を混合装置612中に導入するように、流体ディスペ ンサー614と操作可能に接続される。流体ディスペンサー614は、混合コン トローラー616が、流体ディスペンサー614の操作をモニターおよび調整す るように、導線618により混合コントローラー616と電気的に接続される。 混合コントローラー616は、混合コントローラー616に電気エネルギーを供 給するために、導管622により電気エネルギー源620と電気的に接続される 。一例の態様において、流体ディスペンサー614は、装置610により調製さ れるべき流体の適当な供給源と操作可能に接続されたピペッターである。混合コ ントローラー616は、装置610の操作を制御するための適切なルーチンを含 み実行するメモリーを有するコンピュータであり得る。 混合装置612の説明した態様は、第1のすなわち内側ハウジング(筐体)6 24、第2のすなわち外側ハウジング626、および接続部材627を含む。内 側ハウジング624および外 側ハウジング626は、実質的に円筒形であり、内側ハウジング624の内部6 28への流体ディスペンサー624からの流体の導入を容易にするための開口端 を有する。内側ハウジング624および外側ハウジング626は、内側ハウジン グ624が実質的に外側ハウジング626内に配されるように、実質的に同軸に 配される。 図37および39に示される接続部材627は、内側部材624および外側部 材626の開口端を実質的に囲み、操作可能に接続する。接続部材627は、開 口端に隣接する内側部材624上の実質的に環状のノッチ632とかみ合う第1 の実質的に環状の突起630、および開口端に隣接する外側部材626上の実質 的に環状のノッチ636とかみ合う第2の実質的に環状の突起634を含む。突 起630をノッチ632内に容易に保持するために、実質的に環状の突起630 の外径表面を実質的に囲むOリング638が設けられる。Oリング638は、突 起630をノッチ632内に実質的に固定するための必須のスプリングクランプ として機能する。Oリング638は、装置610の操作中に、外側ハウジング6 26の開口端に関して実質的に静止して内側ハウジング624の開口端を維持す る。 内側ハウジング624は、内側ハウジング624の内部628に流体を導入す るおよび内部628から流体を除去するための構造を含む。特に、内側ハウジン グ624は、流体入り口642および流体出口644を含む。一つの態様におい て、流体入り口642および流体出口644は、ステンレススチール配管からつ くることができる。もう一つの態様において、流体入り口642は、熱エネルギ ーが内側ハウジング624から導管に伝達され、それにより、内側ハウジング6 24の内部628に導入する前に流体に熱エネルギーが適用されるように、内側 ハウジング624に隣接して配されるコイル等のような導管を含み得る。一例の 態様において、流体入り口642は、内側ハウジング624の遠位端部から約1 .43インチ、軸方向にずれている。流体出口644は、内側ハウジング624 の近位端部646上の実質的に中心に配される。内側ハウジング624の内側6 28から流体出口644内への流体の動きを容易にするために、近位端部646 は、内側ハウジングの軸方向壁から流体出口644側に傾斜している。 流体入り口642は、内側ハウジング624の内側628に導入される溶解溶 液または希釈剤等のような第2の流体の供給 源650に、適当な導管648により流体が移動できるように接続される。供給 源650は、流体を供給源650から導管648を通して流体入り口642、お よび内側ハウジング624の内部628に積極的に動かすために、シリンジポン プ等のような機構を含み得る。流体出口644は、適当な導管652により、タ ンク654に流体が移動できるように接続する。タンク654は、装置610が 操作可能に接続される分析装置のもう一つの部分である。別の態様において、タ ンク654は、さらなる加工が必要となるまで、内側ハウジング624の内部6 28からの流体を維持することができる。 ある態様においては、所望の温度で内側ハウジング624の内部628内に流 体を維持することが望ましい。この流体は、流体ディスペンサー614からの流 体、供給源650からの流体、または流体ディスペンサー614からと供給源6 50からの組み合わせた流体である。これをするために、加熱部材656が内側 ハウジング624と操作可能に組み合わされる。この図示された態様において、 加熱部材656は電気的加熱部材である。加熱部材656は、図示された態様に おいて、内側ハウジング624の外径表面の一部を実質的に囲み接触する。この よ うにして、加熱部材656により発生された熱エネルギーを、内側ハウジング6 24に伝達し、そこから、内容物、すなわち、内側ハウジング624の内部62 8に配された流体に伝達される。 加熱部材656は、導線658によりヒーターコントローラー660に電気的 に接続される。ヒーターコントローラー660は、所望の量の熱エネルギーが加 熱部材656により発生され、内側ハウジング624に適用されるように電気エ ネルギーを加熱部材656に適用する。 加熱部材656および内測ハウジンダ624による温度をモニターするために 、センサー664が、加熱部材656および内側ハウジング624に操作可能に 熱的に接続されるように設けられる。一例の態様において、内側ハウジング62 4の外側形状が実質的に一定で滑らかとなるように、センサー664を受け入れ るために内側ハウジング624に窪みが形成される。一つの態様において、セン サー664は、抵抗温度検出機である。 ヒーターコントローラー660は、通常、内側ハウジング624に係わる温度 を示す電気信号を対照信号と比較し、比較 の結果を用いて加熱部材656を駆動することにより操作される。 内側ハウジング624は、所望の熱エネルギー水準において内部628に流体 を維持することができるのみならず、要すれば、流体ディスペンサー614から の第1の流体および供給源650からの第2の流体のような流体を組み合わせる または混合することもできる。流体の組み合わせを容易にするために、内側ハウ ジング624が第1ムーバー(prime mover)686の作用に反応し て動くように、内側ハウジング624の近位端を、第1ムーバー686に操作可 能に接続する。外側ハウジング626の近位端を、固定部材687により第1ム ーバー686に固定する。一例の態様において、第1ムーバー686は、カリフ ォルニア州カルバー市在SKC Shinano Kenshi Corp.か ら入手されるモデルno.LC22−107のような直流電気モーターである。 第1ムーバー686のこの態様は、約3000rpmにおいて操作される。 結合アセンブリー688が、第1ムーバー686を内側ハウジング624に操 作可能にまたは駆動可能に接続する。結合アセンブリー688は、駆動部材69 0(図38)およびベアリ ング692を含む。駆動部材690上のシャフト696は、シャフト696内の 溝の周りに保持されるロックワッシャーのような適当な手段によりベアリング6 92に結合される。ベアリング692は、ベアリング692から内側ハウジング 624への比較的柔軟な弾性的クッションとなる機械的結合を提供するO−リン グ694により、内側ハウジング624の近位端に結合される。また、O−リン グ694は、内側ハウジング624の近位端のみにおける動き(例えば、偏心的 動き)により引き起こされる角中心線移動を弾性的に吸収する。図38に示すよ うに、シャフト696は、駆動部材690の中心線からずれている。 駆動部材690は、第1ムーバー686の駆動軸の動きが駆動部材690の相 補的動きを引き起こすように、第1ムーバー686に関して回転し得る駆動軸を 受け入れるための孔698を含む。駆動部材690が第1ムーバー686の駆動 軸と接合して動くように、孔698に対して実質的に直交するように配されるも う一つの孔700が、第1ムーバー686の駆動軸を支持し得る固定部材を受け 入れるように、駆動部材690の中に配される。 内側ハウジング624は、第1ムーバー686の操作に反応して動く。内側ハ ウジング624の動きは、第1ムーバー686の駆動軸の回転動作と同じではな い。内側ハウジング624の動きは、一つには、シャフト696と、結合部材6 27により提供される内側ハウジング624の開口端と外側ハウジング626の 開口端の接合部とのずれた配置により定義される。従って、内側ハウジング62 4および外側ハウジング626の開口端は、結合部材627の弾性により提供さ れる柔軟性に対応する相対的動きを有するが実質的に静止を維持する。しかしな がら、内側ハウジング624の近位端は、第1ムーバー686の駆動軸の動きに 反応して動く駆動部材上のシャフト696と一緒に、自由に動く。シャフト69 6は駆動部材690上にずれて配されるので、シャフト696の動きは、通常、 実質的に偏心した経路をたどる。すなわち、内側ハウジング624は、通常、第 1ムーバー686の操作に反応して「振動」する。内側ハウジング624は、第 1ムーバー686に反応して外側ハウジング626に関して自由に回転すること はないことに注目すべきである。 第1ムーバー686の操作を制御し、それにより内側ハウジ ング624の動きを制御するために、コントローラー702が提供される。特に 、コントローラー702は、導線704により第1ムーバー686と電気的に接 続される。センサー706が、内側ハウジング624に操作可能に結合され、導 線708によりコントローラー702に電気的に接続されてコントローラー70 2に内側ハウジング624の動きを示すフィードバックがもうけられる。コント ローラー702は、導線701により混合コントローラー616に、および導線 703により供給源620に電気的に接続される。すなわち、コントローラー7 02および混合コントローラー616は、第1ムーバー686の操作を積極的に 制御して内側ハウジング624の意図する動きを引き起こすことができる。 この態様においてセンサー706との相互作用のための磁界を提供するために 、磁石710(図38)に、駆動部材690が設けられる。一つの態様において 、磁石710は、エポキシセメントのような接着剤のような適当な手段により駆 動部材690内の窪み712内に保持される。磁石710は、磁石710の南極 がセンサー706に面するように、窪み712内において配向される。すなわち 、駆動部材690が第1ムーバ ー686の操作に反応して動くときに、磁石710が、センサー706内に周期 的電気的信号を発生させる。電気信号は、第1ムーバー686の駆動軸の回転周 波数に実質的に等しい周波数に実質的に周期的である。 装置610の操作の例をあげる。以下の記載は例示のみを目的としていること に注意すべきである。 明確化のために、装置610は停止している(すなわち、何も駆動していない )ものとする。オペレーターは、装置610の操作を開始するために混合コント ローラー616にアクセスする。全血および生物学的サンプル等のような適当な 第1の流体が、流体ディスペンサー614に提供されるようにする。血液希釈剤 および溶解酵素等のような適当な第2の流体が、供給源650において入手され るようにする。 混合コントローラー616は、ヒーターコントローラー660が電気エネルギ ーの供給源620を加熱部材656に電気的に接続するように、導線662を介 して電気信号をヒーターコントローラー660に送る。供給源620からの電気 エエンルギーは、導線668および658に沿って通過して加熱部材656に至 る。電気エネルギーは、加熱部材656により熱エネルギ ーに変換される。加熱部材656中の熱エネルギーは、内側ハウジング624に 伝達される。一つの態様において、内側ハウジング624に係わる温度が約43 ℃(±1.5℃)であることをセンサー664が検出するまで、加熱部材656 に電気エネルギーが供給される。約45℃より低い温度水準を用いることにより 、第1の流体が全血の場合、一部の血球表面抗原は実質的に変性せず、一部の血 液タンパクは実質的に凝集しない。充分な場合、血球表面抗原は変性し、または 充分な場合、血液タンパクは凝集し、これらの物質は、装置610および関連装 置の一部を被覆することができる。被覆は装置610及び関連装置を無理に変え て妥協して処理することができる。 ヒーターコントローラー660は、電気的エネルギーの供給源620から加熱 部材656への電気的エネルギーの流れを制御することにより、内側ハウジング 624に係わる所望の温度を維持する。従って、ヒーターコントローラー660 、および加熱部材656は、装置610、または装置610に関する装置の操作 中、実質的に連続的に操作される。 内側ハウジング624が、一旦、それに係わる所望の温度を有すると、混合コ ントローラー616が電気信号を、導線701 に沿ってコントローラー702に送る。この電気信号に反応して、コントローラ ー702は、第1ムーバー686を、電気的エネルギーの供給源620に電気的 に接続し、それにより第1ムーバー686を駆動する。第1ムーバー686は、 内側ハウジング624を動かすまたは振動させる。 約1275μlの溶解剤のような予め決められた量の第2の流体を、シリンジ ポンプ等のような適当な機構により、供給源650から取り出して導管648内 に送る。第2の流体は、内側ハウジング624内の流体入り口642を通って、 内側ハウジング624の内部628に向かって流れる。要すれば、第1ムーバー 686を、予め決められた量の第2の流体が内側ハウジング624の内部628 に入れられる前または後に駆動し得ることに注目すべきである。予め決められた 量の第2の流体は、約5秒の第1の予め決められた期間、第1ムーバー686の 作用に反応して内側ハウジング624と一緒に動く。第1の予め決められた期間 後、第2の流体は、内側ハウジング624と実質的に同じ熱エネルギーを有する 。 混合コントローラー616は、導管618に沿って電気信号を流体ディスペン サー614に送る。流体ディスペンサー614 は、約37.5μlの全血のような予め決められた量の第1の流体を、内側ハウ ジング624の内部628に導入するように作用する。一つの態様において、流 体ディスペンサー614は、結合部材627内の開口640に向かって動き得る 排出ノズルを有するピペッターであり得る。排出ノズルが、一旦、開口に対して 適当な位置に配されると、予め決められた量の第1の流体が、内側ハウジング6 24の内部628に導入される。 予め決められた量の第1の流体が、一旦、内側ハウジング624の内部628 に導入されると、第1の流体および第2の流体は、約11秒であり得る第2の予 め決められた期間、第1ムーバー686の作用に反応して内側ハウジング624 内に導入される。第1ムーバー686は、好ましくは、装置610に係わる共鳴 周波数に等しくない周波数で操作される。 前述のように第1流体が全血で第2流体が溶解剤である一例としての態様にお いて、第1流体と第2流体とが、第1ムーバー686に反応して内側ハウジング 624内での流体の動きにより完全に混合される。第1流体と第2流体との比は 、約1〜約35である。全血中の赤血球は、比較的迅速に溶解し、白血球は比較 的迅速に固定される、すなわち、白血球の形状が実質 的に保持される。第2流体および内側ハウジング624は実質的に同じ熱エネル ギー水準にあるので、第1の流体は、また、第2の予め決められた期間後に実質 的に同じ熱エネルギー水準に達する。 第1および第2の流体が内側ハウジング624の内側628において所望の期 間移動した後、第1ムーバー686の操作が停止する。第1流体と第2流体との 混合物が、流体出口644および導管652を通してタンク654に送られる。 混合物は、流体出口644に操作可能に接続されたシリンジポンプのような適当 な機構により除去される。混合物は、必要となるまでさらに加工される、または タンク654内の保持される。装置610は、さらなる操作の準備ができている 。 図4は、図3に示すサンプル処理領域110を詳細に示す図である。図4に示 すように、サンプル処理領域110は、換気/吸引プローブアセンブリ−148 およびインキュベーションプローブアセンブリー152を含む。換気/吸引プロ ーブアセンブリー148(図4Aに示す)は、換気ニードル154、吸引プロー ブ156、滑走アセンブリー160に沿って吸引プローブアセンブリー148を 動かすための駆動アセンブリー158、 同じ滑走アセンブリー160に沿って換気ニードル154を動かすための駆動ア センブリー159、および垂直駆動アセンブリー161を含む。滑走アセンブリ ー160は、換気ニードル154および吸引プローブ156がサンプル管および サンプルカップの直ぐ上側に配することかができるように、サンプルカップの上 側に配される。 吸引プローブ駆動アセンブリー158は、吸引プローブ156がサンプル管ま たはサンプルカップに入り流体を吸引または沈降させ得るように、吸引プローブ 156をサンプルカップまたはサンプル管の上側で動かす。吸引プローブ156 が予め減圧された容器または他の密閉サンプル管(図示せず)に近づくとき、換 気駆動アセンブリー159がまず換気ニードル154をサンプル管の上側で動か す。ピストンアセンブリー(図示せず)が、換気ニードル154がサンプル管の キャップを貫通するように換気/吸引プローブアセンブリー148を下方に動か す。換気ニードル154がキャップ内に挿入されているとき、垂直駆動アセンブ リー161が、吸引プローブ156を換気ニードル154を通過するようにスラ イドさせて、サンプルを吸引するサンプル管内に導く。 好ましくは、細胞分析システム60は、種々の寸法のサンプル管から流体を吸 引し、種々の閉鎖管に適合するための柔軟性を有する。従って、垂直ドライブア センブリー161に、吸引プローブ156が管の底部に達したときに感知し、吸 引プローブ156がさらに下方に動くことを止めるスイッチが設けられる。次に 、垂直ドライブアセンブリー161が、吸引プローブ156を上昇させ、血液の 吸引を開始する。 吸引プローブアセンブリー152(図4Bに示す)は、インキュベーションプ ローブ160、第1のスライドアセンブリー166に添って第2の駆動アセンブ リー168を動かすための第1のインキュベーションプローブ駆動アセンブリー 164、および、第2のスライドアセンブリー170に添って垂直駆動アセンブ リー169およびインキュベーションプローブ160を動かすための第2のイン キュベーションプローブ駆動アセンブリー168を含むことができる。これによ り、インキュベーションプローブ160が、対角方向に動かされ、サンプル処理 領域110内の必要なサンプル加工カップの直ぐ上方に配される。インキュベー ションプローブ160は、サブセット/表現型化トレー124上のインキュベー ション部位132の上方、 各試薬モジュール122またはインキュベーション洗浄カップ144内の6つの 試薬ウェル128の上方に配することもできる。 垂直駆動アセンブリー169は、インキュベーションプローブ160がサンプ ルカップ、インキュベーション部位132または試薬ウェル128に入って流体 を吸引または送給するように、インキュベーションプローブ160を垂直に動か す。 図5は、分析機のサンプル加工をさらに説明する。図5に示すように、サンプ ル加工カップ132、134、136、138、140および142の幾つかを 、移送配管182のネットワークを介してフローセル/トランスデューサー17 0、174、178に接続する。RBCカップ134、RETICカップ136 、およびWBCカップ138は、それぞれ、インピーダンストランスデューサー 174および光学的フローセル170と流体が流れるようにつながっている。H GBカップ142は、HGBトランスデューサー178と流体が流れるようにつ ながっている。 図6a、6bおよび6cは、それぞれ分注、清浄化、および吸引中のインキュ ベーションプローブ160を図示している。 プローブ160は、中心管184および外側管186から構成される。インキュ ベーションプローブ160は、中心管184を通して流体を吸引および分注する 。中心管184を通して吸引しつつ、中心管184と外側管186との間に形成 された環状領域を通して清浄化流体を噴出することにより、サンプルカップ及び /又はインキュベーション部位を清浄化するためにインキュベーションプローブ 160を用いることができる。 開示された態様において、分析機モジュール64には、希釈剤、要すればモノ クローナル抗体(MAb)試薬、幾つかの溶解試薬、および網状赤血球染料が供 給される。希釈剤、溶解試薬、および網状赤血球染料が、分析機64に結合され ている貯蔵部192および196(図7、8および9に示す)を通して供給され る。希釈剤および溶解試薬のための貯蔵部192は、大量貯蔵容器193にも結 合されている。フロースクリプトが貯蔵部の充填を要求する場合、貯蔵部192 内の水準感知スイッチ(図示せず)は、貯蔵部内の充填状態をチェックし、装置 のコントローラーが、この時点で貯蔵部が続いて充填を受け入れることができる ことを決めると、空気制御ライン189が、加圧の適用から、水銀約15インチ の減圧の適用に切り替わる。 この減圧により、水準感知スイッチが貯蔵部192が満たされていることを感知 するまで、流体が大量貯蔵容器193から貯蔵部192に流れ、この時点で、空 気制御ライン189が加圧に戻り、大量貯蔵容器193から貯蔵部192への流 体の流れが停止する。Mab試薬を、使い捨て予備包装試薬モジュール122( 図3および4に示す)により供給することができる。 分析機64には、大量容器の一つがいつ空になったかを決めるための流体セン サー(図示せず)が設けられる。これらのセンサーは、大量貯蔵容器193と貯 蔵部192との間の配管に引き込まれた空気の泡を検出する。分析機64は、デ ータステーションモジュール68に情報を送り、オペレーターに空容器について の信号を送る。次に、オペレーターは、空容器を満たされた容器に置き換え、ユ ーザーインターフェースを介してデータステーション68に容器が置換されたこ とを示す。容器が置換されるまで、分析機64は、サンプル管からさらなるサン プルを吸引しないが、既に始まったサンプルの加工は貯蔵部内に残っている充分 な試薬を用いて続く。 吸引プローブ156およびインキュベーションプローブ160による吸引およ び処理は、一連のピストンポンプ190により 行われる。図7および8は、吸引プローブ156およびインキュベーションプロ ーブ160がいかにピストンポンプ190および試薬貯蔵部192に接続される かを図示している。これらの移送流体の体積および流速を、分折機64およびデ ータステーション198により制御する。 図7に示すように、吸引プローブ156は、弁194およびピストンポンプ1 90を介して希釈剤貯蔵部192に接続される。図8は、弁200およびピスト ンポンプ190を介して希釈剤貯蔵部192に接続されるインキュベーションプ ローブ160を示す。 好ましくは、ピストンポンプ190は、各ピストン回転について予め決められ た体積の流体を吸引することのできる回転可能な可逆ポンプである。各ピストン ポンプ190は、そのピストンが一方向に回転するときに流体を吸引し、そのピ ストンがもう一方の方向に回転するときに流体を分注する。適当なピストンポン プが、米国特許第4,941,809号;第5,015,157号;第5,02 0,980号;および第5,044,889号に開示されている。前記特許の各 々に開示されている全てを、ここで参考として取り入れる。 図9は、網状赤血球染料貯蔵部196が、弁202および203および網状赤 血球染料シリンジ191を介して、いかに網状赤血球カップ136に接続される かを図示している。 希釈剤を測定して、希釈剤シリンジ(図示せず)および配管網182を介して サンプルカップに送給することもできる。希釈剤シリンジおよび網状赤血球染料 シリンジ191は、図10a、10b、11a、11bおよび12に示す送給シ リンジ204、206、208に実質的に類似している。希釈剤シリンジは、配 管網182に接続することができる。 図10a、10b、11a、11bおよび12は、測定の準備ができているサ ンプルが、サンプルカップから、フローセル/トランスデューサー170、17 4、178にいかに送給されるかを図示している。 図10aは、サンプルカップ216からポンプ220を介してインピーダンス トランスデューサー174の近位にサンプルをバルク輸送することを図示してい る。図10bは、RBC送給シリンジ204によりインピーダンストランスデュ ーサー174にサンプルを計量送給することを図示している。サンプルカップ2 16は、配管182によりRBCシリンジ204、 インピーダンストランスデューサー174、およびぜん動ポンプ220に接続さ れる。第1の弁210が、サンプルカップ216の下流の配管182内に置かれ 、第2の弁212が、ぜん動ポンプ220の上流の配管182内に置かれる。流 速および、RBCシリンジ204の一般的操作が、分析機の電子装置およびソフ トウエアにより自動的に操作される。 図10aに示すように第1および第2の弁210、212が開いており、ぜん 動ポンプ220が駆動されるときに、サンプルカップ216からインピーダンス トランスデューサー174へのサンプルのバルク輸送が起こる。図10bに示す ように第1および第2の弁210、212が閉じており、RBCシリンジ204 のプランジャー224が特定の割合で予め決められた距離を動くときに、RBC シリンジ204からインピーダンストランスデューサー174へのサンプルの計 量送給が起こる。 図11aは、サンプルカップ230から、ポンプ232を介して光学的フロー セル170の近位にサンプルをバルク輸送することを図示する。ポンプ232は 、ポンプ220に実質的に類似している。図11bは、WBC送給シリンジ20 6により光学的フローセル170に、サンプルを計量送給することを図 示する。サンプルカップ230は、配管182により、WBCシリンジ206、 光学的フローセル170およびぜん動ポンプ232に接続される。第1の弁23 6が、サンプルカップ230の下流の配管182内に置かれ、第2の弁238が 、ぜん動ポンプ232の上流の配管182内に置かれる。 図11aに示すように、第1および第2の弁236、238が開きポンプ23 2が駆動されるときに、サンプルカップ230から光学的トランスデューサー1 70の近位へのサンプルのバルク輸送が起こり、それにより所定体積のサンプル が光学的フローセル170の近位に移される。図11bに示すように第1および 第2の弁236、238が閉じており、WBCシリンジ206のプランジャー2 40が特定の割合で予め決められた距離を動くときに、WBCシリンジ206に よる光学的フローセル170へのサンプルの計量送給が起こる。 図12は、HGBサンプルカップ142からHGBトランスデューサー178 へのサンプルのバルク輸送を図示する。HGBサンプルカップ142は、配管1 82によりHGBトランスデューサー178およびポンプ246に接続される。 ポンプ246は、ポンプ220に実質的に類似している。弁248が、 HGBサンプルカップ142の下流の配管182内に置かれる。弁248が開き 、ぜん動ポンプ246が活動化されたときに、HGBサンプルカップ142から HGBトランスデューサー178へのサンプルのバルク輸送が起こる。 C. 光学的フローセル/トランスデューサー 光学的フローセル170内において、個々の細胞が流体の流れの中で単離され 、それにより各細胞の光学的特性が検出され有意情報に変換される。図15およ び16は、細胞分析システム60と共に用いるフローセル170を示している。 一つの態様(図43Aおよび43Bに示されている)において、光学的フロー セル170は、断面寸法が約160μ×400μである薄く長い矩形の内側フロ ーチャンバー300(図16)を有する透明な石英ブロックである。約30°の 角度の実質的に円錐形の溝が、その一端においてフローチャンバー300に収束 する。希釈サンプル流が、移動鞘流304の中心に配されたノズル270からフ ローチャンバー300内に注入されて、それにより、流れのサンプル部分が、流 れの軸として普通である約5μ×80μの非常に小さい断面寸法に狭められ、フ ローチャンバー300の中心に集まる。このプロセスは、流体力学 または流体集中として知られている。集中流軸に沿った予め定められた位置にお いて、レーザー光線が、流れているサンプル流に直交する方向からフローチャン バー300内に向けられる。レーザー光線が集中サンプル流に交差する領域にお いて、レーザー光線は、また、以下のセクション8.F.に記載されているよう に、流れの軸に平行な方向において光学的に約17μの寸法に集中される。すな わち、流れおよびレーザー光線の両方が集中され、流れの程度により2次元で隣 接し、レーザー光線の程度により第3の次元で隣接する領域において、フローチ ャンバー300の中心において照射部分サンプルが形成される。この照射部分は 、寸法が約5μ×80μ×17μであり、フローセル170の感知領域である。 各細胞は、この領域を通過するときに検出され、データがコントローラーにより 収集および加工され、結果が報告される。図43AおよびBを参照されたい。 ノズル270の詳細な例を、図31〜36を参照して以下に説明する。 図32に示されるように、ここに開示の態様は、流体ノズル270、および流 体812の導入方法に関し、含まれる流体 812は、分析装置において用いられる流体である。 図31に示される一つの態様において、流体ノズル270が、導管または流体 812流ガイド814に、および流体812中に存在する細胞、粒子等のような 目的物を検出するフローセル170に結合する。図示の態様において、フローガ イド814は、流体ノズル270を受け入れるための孔818を含む、アクリル のようなポリマーのような適当な材料から形成された導管を含んでなる。流体ノ ズル270は、流体ノズル270からの流体812の孔818への誘導を容易に するために、流動ガイド814に関して実質的に中心にある。導管820は、適 当な供給源からの所望の流体844が導管820を通して穴8内に沈降し得るよ うに、孔818と流体が通るように接続される。前述のようなフローセル170 は、流体812がフローセル170を通って流体ノズル270から流れるときに 、流体812中の目的物を測定する光学的フローセルであり得る。フローセル1 70は、ある態様においては、白血球分化分析、血小板分析及び/又は網状赤血 球分析を行うために用いることができる。これらの態様において、各分析のため の準備工程を、分離されていてよい加工経路において実施することができ、分析 は単一 のフローセル170内で行うことができる。 流体ノズル270の構造を、図32および33により明確に図示する。流体ノ ズル270は、通常、マニホールド822、およびマニホールド822と流体が 通過するように接続された複数の導管を含む。導管の正確な数は、流体ノズル2 70を特別に用いることが容易になるように選択することができる。特に、一例 としての態様において、第1の導管262、第2の導管264、および第3の導 管266が、マニホールド822の一部分と流体が通過するように接続される。 導管262、264および266を、導管812の入力として用いることができ る。すなわち、導管262、264および266を、所望の流体812の適当な 供給源と流体が通過するように接続することができる。 特別の態様において、マニホールド822は、アクリル等のような適当なポリ マーから製造され、約0.7インチの軸長を有する。導管262、264および 266は、316ステンレススチール等のような適当な金属から製造される。導 管262は、軸長が約1.14インチであり、内径が約0.023インチであり 、外径が約0.0625インチである。導管264お よび266は、軸長が約0.5インチであり、内径が約0.019インチであり 、外径が約0.0625インチである。導管262、264および266の外径 表面は、エポキシ等のような接着剤で被覆され、マニホールド822内に形成さ れた相補孔830、832および834内にそれぞれ挿入され得る。図示の態様 において、導管262、264および266はマニホールド822上で軸および 外周がずれている。導管266は、マニホールド822の端部831から軸が約 0.07インチずれている。導管264は端部831から約0.26インチずれ ており、導管266は端部831から軸が約0.45インチずれている。外周で は、導管262は導管264から約60°ずれており、導管266は導管264 から約6°ずれている。すなわち、導管262は、導管266から約120°ず れている。 マニホールド822は、導管262、264および266を、マニホールド8 22に同様に操作可能に接続されている導管272、274および276に、そ れぞれ流体が通過するように接続する。マニホールド822は、導管272、2 74および276の一つを、ノズル270に接続された装置により特定 の流体またはテストランに付することができる。 導管272、274および276は、実質的に同軸に、かつ実質的にフローガ イド814の中心に配される。流体ガイド814およびフローセル170に対す る導管272、274および276の配置は、ノズル270からフローセル17 0への流体812の流れの意図的位置正確さを提供するように選択することがで きる。マニホールド822は、導管272、274および276の実質的に同軸 配置を受け入れる孔42を含む。マニホールド822は、導管262、264お よび266内の流体812をマニホールド822を通過して導管272、274 および276に、それぞれ導くことができる。導管272、274および276 は、長さ全体に一ついて実質的に線状である。しかしながら、一部の態様におい ては、導管272、274および276の同軸配置を保存するために、図示しな いスペーサーを、導管272と274との間および導管274と276との間に 放射状に設けることができる。導管272、274および276中の流体812 の動きを干渉しないように、外径表面の逃げ、溝等を設けるなどによりスペーサ ーを形作る。図示の態様は、互いに軸的にずれている導管272、274および 276の遠位端を示しているが、これは必須ではない。 一例としての態様において、導管272は、304ステンレススチール#3( 最高硬質)焼入皮下注射針管などのような適当な金属から製造される。導管27 2は、軸長が約2.55インチであり、内径が約0.013インチであり、外径 が約0.025インチである。導管274も、304ステンレススチール#3( 最高硬質)焼入皮下注射針管などのような適当な金属から製造される。導管27 4は、内径が約0.038インチであり、外径が約0.050インチであり、軸 長が約2.26インチである。導管276は、304ステンレススチール皮下注 射針管などのような適当な金属から製造される。導管276は、内径が約0.0 62インチであり、外径が約0.078インチであり、軸長が約1.97インチ である。 一つの態様において、フローガイド814は、位置Aにおいて内径が約0.2 5インチであり、位置Bにおいて内径が約0.118インチである実質的に先細 り部分を含む。両位置AおよびBが図31において標識されている。流体812 を望ましいように流体集中させ、フローガイド814と流体812との間の接触 の可能性を低下させ、フローセル170を最適化、 例えば光学部材、操作等を最適化するために、関連している導管272、274 および276の寸法と対応するフローガイド814の寸法との間の関係を予め決 めることができる。一部の態様において、寸法関係は、流速の相違に関係する。 特に、一例としての態様において、フローガイド814の関連部分の横断面積は 、関連する流速の相違に比例する。 一例としての態様において、先細り部分は、約60°の傾斜を定める。流体ノ ズル270の遠位端に隣接するフローセル170の流体移送部分は、内径約0. 118インチで約30°の傾斜を定める。寸法は、フローセル170に対して流 体812の流れの意図する位置正確さを提供するように選択することができる。 詳細に記載された流体ノズル270の構造に関して、流体ノズル270を用い て流体を導入する方法を詳細に説明する。 フローセル170により加工される血液、血液成分等のような流体812の供 給源は、導管262、264または266の一つに、流体が通過するように接続 され、それにより供給源から流体812が選択された導管262、264または 266に流れる。流体812の供給源と流体が流れるように接続されて いない他の導管262、264または266は、流体812が供給されない。流 体812は、フローセル170により検出可能な、粒子、細胞等のような目的物 を含む。 流体812等に悪い作用を及ぼさない水、緩衝溶液、希釈剤または他の流体の ようなもう一つの流体844の供給源が、もう一つの流体844が供給源から導 管820およびフローガイド814に流れるように、導管820と流体が通過す るように接続される。導管820からフローガイド814に流れる流体844は 、図34〜36に示すように、導管272、274および276の一部を囲む。 導管272、274および276の位置ずれにより、流体844の流れの中断が 減少する。フローガイド814を通過する流体流路の横断面積が徐々に減少する と、フローガイド814内での流体拡散の可能性が低下する。要すれば、流体8 12が導管272、274または276の一つから流れるとき、例えば適当な比 較的低圧源を清浄化すべき導管272、274または276に適用することによ り、他の二つの導管272、274または276が流体814により清浄化また は「バックフラッシュ」され得る。また、流体812が導管272、274また は276の各々を通して連続的に導 入された後、導管272、274または276の全てを、適当な流体を導管を通 過させることにより同時に清浄化することができる。すなわち、導管272、2 74または276の全てを実質的に同時に消浄化することができるので、フロー セル170の収量を、ノズル270の消浄化に必要なダウン時間を短縮し、また 流体812の迅速な導入を提供することにより増加させることができる。これに より、フローセル170に係わる分析装置の収量を対応して増加させることもで きる。 一例としての態様において、流体844の流速は、流体812の流速より大き い。例えば、一つの態様において、流体812の流速は約2.5μl/秒であり 、流体844の流速は約300μl/秒である。この流速の相違により、流体8 12の流れがフローセル170に向けられ、集中される。一般に、流速の相違は 、フローセル170による流体812中の目的物の検出が容易になるように予め 決めることができる。 導管272、274または276のいずれかから導入される流体812はフロ ーセル170に対して実質的に同じ位置に向かって流体集中されるので、流速の 相違により提供される流体の集中は、流体812を導入するために選択される導 管272、 274または276に拘わらず実質的に類似している。これにより、導管272 、274または276のいずれかからの流体812、および流体ノズル270に 係わる装置により行われる試験が、同じフローセル170を共有する。従って、 一つの供給源からの流体812がもう一つの供給源からの流体812に遭遇する 可能性が低下するように、導管272、274または276の各々を流体812 の別の供給源に流体が通過するように接続することができる。すなわち、流体8 12の交差及び/又は流体812の汚染の可能性を低下させることができる。導 管272、274または276の各々からの流体812を、実質的に平行状態で フローセル170により加工することができ、それにより流体ノズル270、お よびノズル270に係わる装置の収量を向上させることができる。 流体ノズル270のこの性能は、経験的に確かめられた。図34〜272に図 示される一つの実験において、流体ノズル270の一例としての態様を、ノズル 270に係わる流体特性を示すための有限要素法により分析した。この態様にお いて、導管272は、約0.013インチの内径を有する。導管274の遠位端 は、導管272の遠位端から近接して約0.29イン チずれている。導管272および274は、内径が約0.025インチで外径が 約0.037インチの実質的に環状の流体流路を定める。導管276の遠位端は 、導管274の遠位端から近接して約0.29インチずれている。導管274お よび276は、内径が約0.049インチで外径が約0.061インチの実質的 に環状の流体流路を定める。 有限要素分析は、イリノイ州、エバンストン在F1uid Dynamics International製のFTDAPコンピュータプログラム、バージ ョン6.01を用いて行った。導管272、274および276を通過する流体 流の定常状態軸対象モデル、およびフローセル170を通過する流体流の定常状 態3次元モデルを分析して、フローセル170に対する流体集中した流体812 の位置が、流体812を導入するために用いられる導管272、274および2 76に依存しないことを示した。全ての場合において、流体844の流体流速は 約300μl/秒であり、選択された導管272、274または276を通過す る流体812の流体流速は実質的に約2.5μl/秒〜約2.0μl/秒の範囲 内にある。分析は、固体表面上の非滑動境界条件を有するニュートン流体特性を 仮定した。 一つの例において、白血球分化分析、血小板分析および網状赤血球分析を模擬 試験するために、3つの別の流体分析を行った。白血球分化分析流体812を、 図34に示すように、流体流速約2.5μl/秒で、導管272を通して導入す る。図35に示すように、血小板分析流体812を、同様に流体流速約2.5μ l/秒で、導管274を通して導入する。図36に示すように、網状赤血球分析 流体812を、流速約2.0μl/秒で、導管276を通して導入する。図34 〜272の比較において、流体分析から生じるそれぞれの導管272、274お よび276からの流体流経路は、先の流体812流による流体812流の汚染が 起こらず、フローセル170に対する流体集中流体812の位置は、どの導管2 72、274または276が選択されるかに関係しないことを示している。 導管272、274または276の選択に、フローセル170に対する流体集 中流体812の位置が関係しないことも、導管272、274または276の各 々を連続的に通過する直径7μmのビーズを含む流体812の流れを光学的に測 定することにより実験的に確かめられる。ビーズを含む流体812は流速約2μ l/秒で導入される。%C.V. 比較指数 ALL IAS DSS 導管272 4.7 3.2 2.6 4.3 3.1 2.2 導管274 5.0 3.6 2.0 4.6 4.2 2.6 導管276 4.3 3.1 2.4 5.1 2.8 2.7 前記変動係数から明らかであるように、3つの測定された光学特性(ALL: 軸光損失;IAS:中間角散乱;およびDSS:分極側部散乱)についての変動 係数(CV)は、導管272、274および276の全てについて実質的に類似 している。光学的反応におけるこの類似性は、流体ノズル270を、清浄化工程 前に目的の測定の複流体812対象について用いることができ、それによりフロ ーセル170およびフローセル170に係わる装置の収量または分析能が増加す ることを確認している。清浄化前に行い得る流体812測定または流体812導 入の回数は、流体ノズル270が設けられる導管の数に相当する。含まれる導管 の数に拘わらず、ここに記載の態様は、実質的に全 ての導管を実質的に同時に清浄化することを可能にする。 流体812が、導管272、274および276の一部と相互作用するまたは 付着する傾向が大きい場合、導管272、274または276中の第1の流体の 残りは、同じ導管272、274または276を通過する第2の流体と遭遇する (すなわち、繰り越される)。導管262、264および28において同じ関係 が存在する。これらの関係は、フローセル170の正確さを損なう。 これらの関係を得るために、特定の導管272、274または276を特定の 流体812、またはフローセル170により行われる試験に供することができる 。このように供される導管272、274および276の数は、流体ノズル27 0により導入される流体812の特性に依存し得る。導管272、274および 276の少なくとも一つを実質的に単離することにより、一つの流体812から もう一つの流体812への繰り越しを減少させることができる。例えば、一つの 導管272、274または276を、オーロミン(auromine)O等のよ うな比較的明るい蛍光マーカーを含む流体812を用いる試験に供することがで き、もう一つの導管272、274または276 を、比較的暗い蛍光マーカーを含む流体を用いる試験に供することができる。流 体が、一旦、導管272、274または276を出ると、流体ガイド814を通 過する流体844の体積およひ流量は、共通フローセル170に流体812を流 体集中させつつ流体812の分散の可能性を低下させるのに充分である。すなわ ち、フローセル170の正確さまたは感度を実質的に損なうことなく、同じフロ ーセル170により二つの試験を実質的に連続的に行うことができる。 フローセル170の矩形断面に向かって動くとき、速度が迅速に増加し、サン プル流が断面が約5μ×80μの中心コアに流体力学的に集中される。図22に 示す広角コンデンサーレンズの焦点の方向にある小さな5μの寸法は、焦点ぼけ を最少にし、流れの中の異なる位置に配される蛍光セルの等しい明るさを確保す る。さらに、フローチャンバー300の幅は、サンプル流の幅よりかなり大きい ので、フローチャンバー300は容易に詰まることがなく、さらに、より小さな 感知領域により提供されるものに匹敵する解像度が得られる。 集光レンズ(図19に示す)は、レーザー光線をフローチャンバー300に集 中させ、検出機(図20および21に示す) は、フローチャンバー300を通過する細胞の光散乱及び/又は蛍光特性を検出 する。これらの特徴は、この開示のセクション8.F.にさらに詳細に記載され ている。 D. インピーダンストランスデューサー 細胞分析システム60は、赤血球および血小板を計数するためにインピーダン ストランスデューサー174を用いることができる。図17は、インピーダンス による細胞計数および寸法測定を行い、流体力学的集中を利用するインピーダン ストランスデューサー174の好ましい態様を説明する。インピーダンス細胞計 数は、小さなオリフィス314を通過するときに粒子により発生する電気抵抗の 変化の検出に基づく。インピーダンストランスデューサー174の二つのチャン バー310、312において電解流体(緩衝塩水などのような)により伝導が提 供される。 サンプル導入ノズル316および流体力学的集中により、細胞が、インピーダ ンストランスデューサー174のオリフィス314に誘導される。各細胞がオリ フィス314を通過するときに、チャンバー310、312およびオリフィス3 14を通る電気抵抗が増加する。オリフィス314の各側部のチャンバ ー310、312内に配される、下記の二つの電極に接続される電流源317が 、電圧パルスとして示されるこの抵抗の増加を引き起こす。サンプル導入ノズル 316は、上流側部電極として二重になる。第2の電極318は、オリフィス3 14の下流に配される。パルスの数は、細胞の数を示し、各パルスの振幅は細胞 の体積に関係する。パルス振幅の周波数分散をプロットすることにより体積ヒス トグラムが形成される。これらのヒストグラムは、MCV(平均細胞体積)およ びRDW(赤血球分散幅)のようなRBCおよびPLTパラメーターを得るため に用いられる。 インピーダンストランスデューサー174は、アクリルおよび類似のポリマー 等の非導電性で透明な材料から作られる。トランスデューサー174内の第2の 電極318は、この極の電解により他の電極材料を溶解する腐食性ガスが発生す るので、好ましくは白金である。類似の腐食抵抗性を有する他の材料を電極31 8に用いることができる。トランスデューサー174の上流側のチャンバー31 0の体積は、開示された用途においてトランスデューサー174の操作に影響を 与えることなく減少させることができる。サンプル導入ノズル316は、好まし くは、オリフィス314から約1.5mm以内に置かれる。ノズル316とオリ フィス314との間の距離および比較的高い鞘速度(約10m/秒でオリフィス を通過)を操作中に維持すべきである。 非流体力学的に集中されたインピーダンストランスデューサーを通過する細胞 の約30%が、中心を通るのではなく、フローセルのオリフィスの端部の近くを 通過する。これにより、オリフィスが詰まり、歪んだ測定がなされ得る。閉塞を 減少させ測定正確さを向上させるために、細胞分析システム60のインピーダン ストランスデューサー174において流体力学的集中を利用することができる。 流体力学的集中は、以下の手順によりインピーダンストランスデューサー17 4において成される。RBC送給シリンジ204(図10aおよび10bに示す )は、約0.333μl/秒の速度でインピーダンストランスデューサー174 のノズル316にサンプルを送給する。以下のサンプルがインピーダンストラン スデューサーノズル316を通過するときに、RBC鞘流315により約10m /秒の速度まで加速される。好ましくは約0.333μl/秒で実質的に一定で あるサンプル体 積流量は、速度と断面積との積であるので、この領域はサンプルが加速されると 減少する。好ましい態様において、10m/秒の加速により、サンプル流の直径 が約6.5μmまで減少する。 インピーダンストランスデューサー174には、オリフィスを出るときに赤血 球を「捕獲」するためにオリフィス314の直ぐ下流に配される廃物管314a が設けられる。オリフィス314を出た後に赤血球が処理されないと、それはオ リフィスの近くに戻り、それにより、血小板の測定を歪ませ、赤血球の測定をよ り少ない程度に歪ませる信号が発生される。測定細胞の捕獲を補助するために、 細胞が廃物管314aを下るのを促進するためのみの第2の流れ(ポートEを通 る)が設けられる。 インピーダンストランスデューサー174には、幾つかのポート(A、B、C 、DおよびE)も設けられる。ポートAは、オリフィス314の上流側から空気 (または、他のガス)を換気するためのガス抜きを提供する。ポートBは、トラ ンスデューサー174の上流側から排出するためのチャンバー310内に空気を 注入するための入り口を提供する。ポートDは、鞘入り口ポートと共に、トラン スデューサーの上流側からの排出口 を提供する。ポートCは、トランスデューサー174の下流側からの排出口を提 供するためにチャンバー312内に空気を注入するための入り口を提供する。ポ ートCはまた、トランスデューサー174の下流側からガスを換気するためのガ ス抜きも提供する。ポートEは、第2の流れのための排出口および入り口を提供 する。ポートGは、廃物の出口を提供する。この態様で用いられていないが、ト ランスデューサー174の上流側にさらなる流体を流すための傾斜入り口地点を 提供するために、ポートHを用いることができる。 E. HGBトランスデューサー HGBトランスデューサー178は、血液サンプル中のHGBの水準を決める ために血液サンプル中の細胞の光学的吸収を測定する。HGBトランスデューサ ー178を、HGBトランスデューサー178からの信号を検出および分析する ための回路のブロック図と共に、図18に示す。一つの態様において、HGBの 濃度はデシリッター当りのg数で測定され、緑波長領域(約540nm)におけ るサンプルにより吸収された光の量に比例する。 HGBトランスデューサー178は、HGBトランスデュー サーチャンバー338中の液体の光吸収に関する電気信号を発生する。調製され たヘモグロビン含有サンプルについて、および透明な対照溶液について、HGB トランスデューサー178内で光吸収が測定される。これらの二つの測定中にト ランスデューサーにより発生される電気信号における相違は、調製されたサンプ ルのヘモグロビン含量に略比例する。 透明であってよいHGBトランスデューサーチャンバー338は、発光ダイオ ード等のような光源322と、光トランジスター等のような光ダイオードとの間 に配される(図18)。干渉フィルター326が、好ましくは約540nmの値 で、HGBトランスデューサーチャンバー338と検出機324との間に配され る。受け取られる光エネルギーに略比例する検出機324出力電力は、電流−電 圧増幅器332により増幅される。HGB信号のアナログ信号処理が、電気系に 関するこの開示のセクション8.F.に記載されている。 全血が、HGBカップ142内において、入ってくるHGB溶解試薬の速度に より、好ましくは約190:1の希釈比まで混合される。サンプルをHGBカッ プ142から、HGBカップ142に接続された配管網182を通して、HGB トランス デューサーチャンバー338に導くために、ぜん動式であり得るポンプ246が 用いられる。HGBカップ142は、サンプルが次のサンプルに繰り越されこと を減らすためにフラッシングHGB溶解試薬により濯がれる。HGB試薬は、H GB対照読み取りを提供するためにHGBトランスデューサー内に直接置かれる 。 F. 光学的ベンチ 光学的ベンチ350の平面図を図19に示す。光学的ベンチ350は、分析機 モジュール64の上に取り付けられ、レーザー光源352、ミラー354、35 6、レンズ358、360、フローセル170(一例としての態様において溶融 シリカ)、および幾つかの検出機400、402、404を含む。レーザー光線 368を、後部ミラー354、前部ミラー356、光線調整器370により導か れ、造形され、一対の円筒レンズ358とレーザー集光レンズ360とにより集 光される。 レーザー352は、好ましくは、光フィードバックを用いてTEM(逆電磁) モードで操作される、垂直分極488nm空気冷却アルゴンレーザー(単相21 14B−125LAB、または等価物)である。このモードにおいて、光強度は 、ガウス 分布を有し、相内にある。レーザー光線368は、レーザー回路内で光フィード バックシステムにより約10mWに保持される。 光学的フローセル170のフローチャンバー300におけるガウス焦点光線ウ エスト部が実質的に楕円形であり、約17μ高く約64μ幅広い測定が行われる ように、レーザー352と光学的フローセル170との間に光学的要素が構成さ れる。光線のウエスト部は、軸に対して直角である所定の方向において断面光線 寸法が最少となるレーザー光線軸に沿う地点と定義される。図19に示される好 ましい態様において、光学的システムは、それぞれレーザー光線光学軸を有する 垂直面および水平面からなる二つの直交対称平面により特徴付けられる。従って 、光線軸に沿った任意の地点において、光線の程度は、二つの直交次元、すなわ ち垂直次元と水平次元とにより定められる。垂直次元は、強度が光線の中心で生 じる最大強度の1/e2倍である地点間の、光学軸に直角に測定された垂直平面 内における直線距離と定められる。対応する水平次元は、水平面内にあることを 除いて同様に定義される。この光線の構造は、垂直光線拡張器として作用する一 対の円筒形レンズにより達成される。 好ましくは、上流のレンズは、約−18.8mmの焦点距離を有し、下流のレン ズは、約+75.4mmの焦点距離を有する。レンズ358は、フローチャンバ ー300において一致する垂直および水平ウエスト部が生じるように共焦点状態 から僅かにずれて配置される。好ましくは、焦点レンズ360は、焦点距離が約 79.5mmの球形である。 光線微調整機構370が、レーザー集光レンズ360とフローセル170との 間に配される。この機構は、サンプル流に対してレーザー光線を僅かに横方向に 移動させるように用いられる調整可能な空気空間を有する一対の小さな10°く さびからなる。これらのくさびは、レーザー光線軸に垂直の入り口およひ出口面 により方向付けられる。空気空間は、レーザー軸に平行な方向における32ピッ チスクリューにより調節することができる。横方向光線移動に対する空気空間の 比は、くさび材料としてBK7ガラスを用いる場合、10.5/1である。32 ピッチスクリューを完全に一回転させると、照射の入射角に変化を生じさせるこ となく、サンプル流に対して入射レーザー光線が横方向に±75μ動く。横方向 光線移動解像度は±1μより少し小さい。このシステムは、前方および側方角収 集光学部 材の設計と組み合わされて、次の光学部材の配置に影響を与えることなく、レー ザー光線をサンプル流に光学的に配列させるように容易に制御する。 フローセル170のフローチャンバー300は、好ましくは、約2.5倍の縦 横比を有する。光学フローセル170内の流体力学的集中は、縦横比が約15倍 である実質的に楕円形のサンプルコア流を形成する。サンプル流速が約2.0μ l/秒である場合、得られるサンプル流は実質的に楕円円筒形である。サンプル 流の長さおよび幅寸法は、約80μ×5.0μである。約5μの流幅は、約80 μの水平焦点ウエスト部に相当する。これにより、流内の最大強度変動が約1% となる。 約17μの垂直焦点ウエスト部は、約8m/秒の公称流速でレーザー光線36 8を細胞が通過するときは、細胞の寸法に依存して、約2.0〜3.5μ秒のパ ルス幅を提供する。 検出機380、400、402および404は、フローセル170を通過する 細胞の効果を測定する。好ましくは、検出機380、400、402および40 4は、少なくとも7つの光学的パラメーターをもって測定することができる。一 つまたはそれ以上の検出機が、好ましくは、前方中間角散乱および小角 前方散乱または軸光損失(ALL、前方減光としても知られている)を測定する ための前方光路に配される。ALLは、通常、レーザー光線の前を通過し光ダイ オードにより検出される細胞による光エネルギーの減少である。光損失は、通常 、散乱による。好ましくは、測定される一つのパラメーターは、細胞がその光線 を通過することによるレーザー光線の経路における検出機に到達する光エネルキ ーの減少と定義されるALLである。これに対して、小角前方散乱は、光線を通 過する細胞からの散乱による入射レーザー光線の外側(しなしながら、1°〜3 °の狭い角度内)の検出機に到達する光エネルキーである。レーザー光線が検出 機に入らないようにするために、通常、光線停止部材が提供される。ALL測定 システムは、レーザー照射の入射円錐内で光を収集し、一方、小角散乱システム は、この円錐の外側の光を収集する。ALL測定システムにおいて、目的の信号 は、定常レーザー信号から差し引かれた負の信号であり、一方、小角前方散乱測 定において、信号は、非常に低い背景光水準に課せられた小さな正の信号である 。中間角前方散乱(IAS)は、入射レーザー光線からの大きな角で光が散乱す る以外は、小角前方散乱に類似している。より詳しくは、IASは、 レーザー光線の入射または中心線から約3〜10°離れている環内で散乱した光 に関する。好ましい態様において、ALLは、レーザー軸から水平方向に約0. 3°小さく垂直方向に約1.2°小さい角度で収集され、IASは、レーザー軸 から約3〜10°の角で収集される。 図19および20に示される好ましい前方経路光学システムは、球状平面とつ レンズ376および、レンズの後部焦点平面内に配された2成分光ダイオード3 80を含む。この好ましい構造において、2成分光ダイオード380内の各点は 、細胞の位置に関係なく、フローチャンバー300を通過する細胞からの光の特 定収集角を形成する。すなわち、内側要素382は、好ましくは実質的に矩形で あり、従って、それは、レーザー光線の開きの非対称性をたどり、ALLを測定 する。外側要素384は、好ましくは実質的に円形環であり、従って、それは、 IASの測定のために望ましい前方散乱の収集角の領域のたどる。 前方経路のこの配置は、光学フローセル170およびレーザー光線微細配置に 依存しない。所望の収集構造を提供するために、2成分検出機の側方位置が、収 集レンズ376に対して並 べられる。光学フローセル170を変えること、または角の再分散に影響を与え ることなく光線の位置を再度定めるのみである要素370により入射レーザ光線 368の再調整することは、検出機380の角受け入れに影響がなく、従って、 前方経路光学部材の対応する再調整を必要としない。 また、2成分の単一ユニット検出機380を、二つの別々の検出機により置き 換えることができる。この場合、適当な直径の中心孔を有する鏡を、レンズ37 6の後部平面に置く。鏡は、TASを一つの検出機に反射する。鏡の中心孔に一 致し、レーザー光線のみを通過させるように造形されたスリットは、ALL測定 のために、光を、鏡の後方に配された第2の検出機に送る。 前記方式のいずれもが、小角収集システムの変形である。記載された方式は、 オブスキュレーションバーおよびそれに関連する調整部材を必要としない。好ま しい第1の場合において、両方の検出機を一つのチップ上に組み込むことができ る。鏡は必要ない。図20に示されるように、All信号が内側ALL要素38 2を飽和させないようにするために中密度フィルター386が望ましい。好まし くは、フィルター386は、中密度 2.0被覆(入射光の約1%を透過させる被覆)により内側ALL要素382を 被覆することにより提供される。外側IAS要素384に抗反射被覆を被覆する ことができる。 一例としての態様において、図19〜21に図示するように、残りの検出機4 00、402および404は、側方散乱(入射レーザー光線に略垂直の円錐内に 散乱した光)または蛍光(入射レーザー光線とは異なる波長で細胞から発せられ た光)のいずれかを検出する3つの光電子倍増管(PMT)である。PMT40 0の光路内に置かれた可動分極器436は、脱分極側方散乱(DSS)および分 極側方散乱(PSS)をそれぞれ検出するPMT400および401を形成し、 一方、可動フィルター(430、432、434)は細胞からの特定の波長での 蛍光発光を検出可能にする。緑蛍光であるFL1は、約515nmと545nm との間で検出される。黄蛍光であるFL2は、約565nmと595nmとの間 で検出される、赤蛍光であるFL3は、約615nmと645nmとの間で検出 される。側方散乱および蛍光発光は、充分な検出を可能にするために必要な波長 を充分に伝達および反射する二分光線スプリッター401および403によりこ れらのPMTに導かれる。 蛍光を測定する際、図22に示されるような浸入(immersion)収集 システムを利用することにより、PMT400、402および404において感 度が向上する。この例において、浸入収集システムは、屈折率調節層16により 第1のレンズ414をフローセル170に光学的に結合させ、広い角度において の収集を可能にするものである。好ましい態様において、この収集角は、サンプ ル流において約130°であり、開口数が0.5である典型的空気空間コンデン サーシステムにおいて約44°であることと対比される。蛍光粒子から収集され た蛍光エネルギーが、Uが収集の円錐角の1/2と定められる場合に(1−co sU)に比例することを数学的に示すことができる。すなわち、好ましい130 °システムは、44°システムより殆ど8倍多いエネルギーを収集し、より小さ い低エネルギーレーザー及び/又はより弱い蛍光マーカーを用いる蛍光検出を可 能にするという相違を有する。このシステムは、再集光することなく実質的に異 なる波長において所定の光路を用いることができるように、色補正も行う。これ により、単一のPMTが、光学フィルター430、432、434を挿入または 除去することにより幾つかの光の波長を検出することができる。 図21、22および24に示すように、図示された浸入収集システムは、所定 のPMTのカソード表面が目的の開口停止部材410(図22に示す)と結合さ れ、フローセル170のフローチャンバー300に対して無限の位置に配される ように末端動原体型(telocentric)である。この構造は、互いのお よびフローチャンバー300に対するPMTの正確な配置の必要性を低下させる 。 図22に示すように、コンデンサー412は、好ましくは、指数調整ゲル層4 16により石英フローセル170に光学的に結合された平面半球第1要素414 を含む。通常、コンデンサー412は、大角度光収集のために充分であるが、高 解像度鏡検において用いられる回折制限結像(diffraction limited imaging)に は充分でない収差補正を有する光学レンズである。適当なゲルは、ダウコーニン グ社から入手される(識別番号#02−3067)。コンデンサーの好ましい態 様の詳細を以下の表1に列挙する。表11 −>∞ t12=1.82(SiO2窓) R2 −>∞ t23=3.913(FK5−フリントクラウンガラス#487704) R3=−3.913 d34=0.929(空気空間) R4=−54.7 t45=5.14(FK5) R5=−9.753 d56=3.348(空気空間) R6=45.7 t67=2.0(SF5−濃フリントガラス#673322) R7=16.853 t78=7.9(BK7) R8=−24.028 d89=0.635(空気空間) R9=35.649 t910=2.0(SF5) R10=13.014 t1011=6.95(BK7) R11=−120.59 PMT光学システムは、好ましくはモジュールであり、図23および24に図 示される。各PMTモジュールは、1または2のPMT、および、スリット42 2ならびに視野レンズ424および425を含むスリット/視野レンズアセンブ リー420を含む(図23および24)。フローチャンバー300を結合された スリット422は、PMT400のカソードおいて背景光を最少化する。視野レ ンズ424(好ましくは、約−12.0mmの焦点距離を有する)および425 (好ましくは、約15.0mmの焦点距離を有する)は、前述の末端動原体型の 構造をとる。光学フィルター430、432、434および分極器436を、検 出された光の波長及び/又は分極を変化させるためにPMTの光路に挿入する。 システムは、第3のPMTモジュールを容易に加えることができ、適当な二分鏡 および帯域フィルターを加えると、多くのPMTのシステムへの組み込みが可能 になるように設計される。例えば、分極(PSS)および脱分極(DSS)側方 散乱と共に、4つの蛍光検出機を同時に測定することを必要とする洗練された分 析を想像することができる。 一例としての態様において、ALLは、実質的に矩形の光ダイオードおよびN .D.2.0フィルターにより測定される (図20を参照)。IASは、フィルターを有さない外側環状光タイオードによ り測定される。PSSは、フィルターを有さないHamamatzu R928 PMT(402)により測定される。DSSは、R928PMT(400)およ び水平分極器(436)により測定される。FL1は、R928(400)PM Tおよび530/30フィルター(帯域が約30nmであり、約530nmを中 心とする帯域、430)により測定される。FL2は、R928 PMT402 および580/30帯域フィルター(432)により測定される。FL3は、R 928PMT(404)および630/30帯域フィルター(434)により測 定される。9. 空気ユニット 細胞分析システム60についての好ましい態様において、空気ユニット72は 、専用エネルギー供給を有する分離したユニットである。この構造は、分析機モ ジュール64およびデータステーションモジュール68の重量、寸法およびエネ ルギー消費を減少させる。 空気ユニット72は、圧力ポンプおよび減圧ポンプを含む。それは、約8+1 /2psiに調節された圧力、約12〜15 psiの別の圧力、約40psiの高い圧力、および水銀約15インチの減圧を 提供する。 減圧は、RAM、ROM、EPROM、SRAM等のような適当なメモリー中 に存在する分析機ソフトウエアにより制御される。10. データステーション/コンピュータ データステーションモジュール68は、好ましくは、ディスプレイターミナル 、ディスクドライブ、ハードディスク、キーボード、転換装置、およびLAN接 続を含む、80386または80486系のPC互換性コンピュータである。一 例としての態様において、ディスプレイターミナルは3.5インチのカラーディ スクドライブであり、ハードディスクは、メモリーが少なくとも540メガバイ トであり、キーボードはPC−型である。データステーション68には、測定デ ータを処理し、パラメーターを計算し、結果を、ヒストグラム、散乱図および他 の多次元プロットを含む種々の形式で表示するために充分なソフトウエアアルゴ リズムを含むRAM、ROM、SRAM、EPROM等のようなメモリーを設け ることができる。 細胞分析システム60のデータステーション68は、メモリ ー、および種々の細胞分析のためにアルゴリズムを適用する他のデバイスを有す る。これらのアルゴリズムは、臨床関連の情報を得るために分析モジュール64 により発生するデータポイントのクラスタを分析するために用いられる。開示さ れた一体化血液学的/免疫学的装置は、そのようなソフトウエアを実施する単一 のプラットフォームを提供し、それにより血液学的および免疫学的サンプル加工 および測定を自動化するのみならず、データ分析も自動化する装置を提供する。 データステーション68は、関連サンプル記録を集めたものであるデータ貯蔵 部も提供する。図28は、データログ、患者経歴、品質制御(QC)ファイル、 標準対照粒子ファイル、対複製ファイル、ブル(Bull’s)アルゴリズム( X−B)バッチ、移動平均ファイル、および較正ファイルを含むデータ貯蔵部の 好ましいセットを図示する。11. 電気システム 電気システムが、分析機モジュール64、データステーションモジュール68 、および空気ユニット72中に見られる。分析機モジュール64は、データ取得 ならびに流動度および動作制御のためのハードウエアプラットフォームを提供す る。一例 としての態様において、データステーション68は、ユーザーインターフェース として作用し、得られたデータを処理、表示および記憶する汎用コンピュータで ある。空気ユニット72は、減圧および加圧源を制御する。 好ましい態様において、3つのモジュールは物理的に分離しており、各ユニッ トは別々のAC出口からエネルギー供給される。データステーション68および 空気ユニット72は、独立したシリアル通信チャネル76、84を通して分析機 64に接続される。 図25は、分析機64の電気的ハードウエア成分を図示するブロック図である 。これらの成分は、中央処理モジュール(CPM)500、データ取得サブシス テム502、および移動制御サブシステム504を含む。CPM500は、デー タ取得サブシステム502、移動制御サブシステム504、および通信機能を制 御する。 CPM500の好ましい態様は、以下の特徴を有する: 20MHzのMotorola 68302 Integral Mul tiprotocol Processor 段階的に1MBから4MB拡張し得るMBダイナミック RAM 128KB EPROM 2KB非揮発性RAM 取得パルスデータのA/DコンバーターからCPM RAMへの迅速16 ビット転送のためのDMAコントローラー データ取得制御および診断機能のための緩衝8ビットバス 2モーター処理モジュール(MPM)シリアルリンク 一つの末端シリアルリンク 一つの空気ユニットシリアルリンク 一つのHDLCシリアルリンク HDLCシリアルリンク専用の直接メモリーアクセス(DMA)チャネル バーコードリーダー用の一つのRS−232ポート 診断ターミナル用の一つのRS−232ポート 図26は、図25に示すデータ取得サブシステム502の詳細を図示するブロ ック図である。細胞またはサンプルの特徴が、HGBトランスデューサー178 、インピーダンストランスデューサー174および光学フローセル170におい て、電気信号に変換される。インピーダンストランスデューサー174お よび光学フローセル170は、通常、電気パルスをそれらの出力信号として発生 させ、HGBトランスデューサー176は低周波数信号を出力する。各フローセ ル/トランスデューサーの出力は、データ取得サブシステム502により別々に 処理される。 インピーダンストランスデューサー174および光学フローセル170からの 出力信号は、幾つかの検出機510により発生される。これらの検出機は、光学 ベンチ350のPMTおよび光ダイオードまたはインピーダンストランスデュー サー174の電気回路からなる。各検出機出力は、予備増幅モジュール512お よび信号処理モジュール514を通して、アナログまたはディジタルコンバータ ー(ADC)モジュール516に送られる。信号処理モジュール514は、パル ス高等のパルス属性の測定のための回路を含む。ADCコンバーター516は、 信号処理モジュール514からのアナログ出力を、これらのパルス属性をあらわ すデジタル値に変換する複合コンバーターである。次に、デジタル値は、直接メ モリーアクセス(DMA)518を介してCPM500に伝達される。CPM5 00は、情報を処理し、次にデータを、高水準データリンク制御(HD LC、通信プロトコール)データリンク76を通してデータステーション68に 送る。データ取得サブシステム502は、トリガー水準、ゲート水準、レーザー 出力等のような種々のパラメーター設定に必要なアナログ電圧も発生する。 HGBトランスデューサー178からの出力は、HGB検出機/アナログ複合 ボード328を通してADCモジュール516に直接供給される。通常、HGB ボード328は、トランス抵抗増幅器332および電流源334を含む(図18 )。HGBボード328およびその成分を、本開示のセクション8.F.におい て詳細に説明する。 A. ADCモジュール ADCモジュール516は、アナログ−デジタルコンバーターを含む。ADC モジュール516は、信号処理モジュール514からのアナログ電圧およびAD Cモジュール516そのものの中の補助電圧を測定するように複合されている。 各電圧測定のデジタル表示は、関連する識別タグを有する。データの流れにお いて、タグは、次の特別の測定値を示す。全てのタグは、7ビットの長さであり 、128の異なるパラメーターの最大をもたらす。 信号処理モジュール514は、予備増幅器512からの各出力信号に付される 一つのピーク保持回路を含む。ピーク保持回路は、電気パルスをその入力信号と して受け取り、パルス中に検出される最大電圧に等しい定常電圧を発生する。A DCモジュール516内のプログラム可能なタグシーケンスは、一度にこれらの ピーク保持回路の一つに向かい、測定すべき値(定常出力電圧)を、特定の信号 をそのアナログ型(電圧)からデジタル値に変換するADCモジュールに回す。 この変換のための十分な時間後、タグシーケンサーは、測定すべき値を保持する 次のピーク保持回路に向かう。各変換が終了すると、測定信号を識別する対応す るタグがデータに付けられる。このようにして、タグシーケンサーは、各入力に タイムスロットを割り当てることによりADCモジュールと時間を分配する。こ れらの変換の結果は、DMA518を介して、CPM500のメインメモリーに 送られる。DMAは、CPUの介在なしに、データを高速で転送するために利用 される。 B. インピーダンストランスデューサー予備増幅器 予備増幅器512は、低ノイズプログラム可能一定電流源を含む。この一定電 流は、2つの経路に分けられる。一つの電流 経路は、インピーダンストランスデューサー内の電極を通って流れ;他方は予備 増幅器512内に流れる。両方の電流の合計は一定であるので、電極を通る電流 の変化(インピーダンストランスデューサー174を細胞が通過することにより 生じる)は、予備増幅器512の出力電圧の変化として反映される。 C. インピーダンストランスデューサー信号処理 インピーダンストランスデューサー予備増幅器からの出力は、二つの独立した 経路に送られ、各々が、12ビットのプログラム可能ゲイン、ベースラインレス トアラ、パルス検出機、およびピーク保持回路を有する。一方の経路はRBCパ ルス検出のためであり、他方の経路はPLTパルス検出のためである。同じパル スは、次の二つの異なる基準において同時にスクリーニングされる。 パルスは、そのピーク値が所定のしきい値を超えると有効と検出される。デー タ取得サブシステム502は、水準しきい値および傾斜しきい値を認識する。傾 斜しきい値は、最後に非常に近くに到達する二つのパルスを計数することにより 、ハードウエアカウンター不感時間を改良する。 各種類の細胞は、それ自体の認定基準を必要とする。RBC パルスは、特定の水準および傾斜を超えるべきである。特定の負の傾斜は、次の パルスのための検出機をリセットするために超えられるべきである。 PLTパルスは、RBCパルスの同じシーケンスにおいて生じる。しかしなが ら、PLTはより小さいので、PLTはRBCから識別することができる。パル スは、それが低側水準しきい値を超えるが、上側しきい値は超えない場合、検出 されたPLTとして分類される。さらに、パルスは、有効PLTとみなされるよ うに予め決められた正の傾斜を超えるべきである。特定の負の傾斜は、次のパル スのための検出機をリセットするために超えられるべきである。 パルスが、認定基準を満たすと、トリガー信号がピーク保持回路に送られ、次 のADC変換が開始される。インピーダンストランスデューサー174からのト リガーパルスは、二つの専用16ビットカウンターにおいて計数される。一つの カウンターはRBCのためであり、他のカウンターはPLTのためである。 インピーダンストランスデューサー予備増幅器からの各出力経路は、増幅信号 から背景DC成分を差し引くためにベースラ イン修復回路を含む。これらの回路により形成されるオフセット電圧をモニター し、診断のためのツールを提供する。 D. 光学予備増幅器 光学フローセル170から発せられた光は、光ダイオード(PD1およびPD 2)および光電子倍増管(PMT1、PMT2およびPMT3)を含む検出機5 10により異なる角度において収集される。これらの信号は、広いダイナミック レンジを有し、従って、広範囲のゲイン調整が提供される。PMTについては、 ゲイン調整は、好ましくは、PMT自体上のダイノード電圧(約200V〜約1 100V)を制御することにより達成される。この手順は、略105の範囲でゲ インを調整することができる。PMTの光学予備増幅器は、PMTから出力され た電流を、固定されたゲインを有する電圧に変換する。 各光ダイオード(PD)のゲインは、その予備増幅器において2乗式にプログ ラムすることができる。PD予備増幅器は、PD出力電流を電圧に変換する。 E. 光学信号処理 光学予備増幅器出力は、5つの独立した経路またはチャネルに分かれる。各チ ャネルは、それ自体のベースラインレストア ラ、パルス検出機、ピーク保持回路、および12ビットのプログラム可能なゲイ ン(ピーク後捕捉)を有する。 「光学」パルスは、そのピーク値が予め定められたプログラム可能なしきい値 を超えると、有効と決められる。有効パルスは、デジタルトリガーパルスを発生 する。トリガーパルスは、幾つかの選択された論理的チャネル組み合わせの一つ となるようにプログラムすることができる(PD1、PD2、PMT1、PMT 2、PMT3)。各チャネルは、それ自体のプログラム可能な低いしきい値を有 する。 トリガーパルスは、ピーク捕捉、およびその後の、5つのチャネルについての 捕捉ピーク値のADC変換を開始する。トリガーは、ゲート基準を要求すること により認定することができる。例えば、PD1、PD2またはPMT2での信号 が予め定められたゲートしきい値を超えると、トリガーは無効となり得る。 パルス信号からDC成分を差し引くためにベースライン修復回路が提供され、 それによりDC背景オフセットが低下される。これらの回路の反応時間は、平均 パルスの幅よりも遅い。これらの回路により形成されたオフセット電圧をモニタ ーして、診 断のためのツールを提供する。 光学フローセル170からのトリガーパルスを、二つの専用16ビットカウン ターにおいて計数する。一つのカウンターはゲートを通った細胞(ゲート基準に より拒絶されなかったもの)のためのものであり、他のカウンターは、低い方の しきい値要求を満たす細胞合計数のためのものである。 F. HGB信号処理 図18は、簡略化ヘモグロビン(HGB)測定システムのブロック部である。 調製サンプル中に含まれるヘモグロビンの濃度を、例えば、デシリッター当りの g数で測定する。この濃度は、緑(約540nm)波長領域におけるサンプルに よる光の吸収に比例する。 光経路は、電流制御発光ダイオード322、トランスデューサーチャンバー3 38、フィルター326(約540nm)および光ダイオード324からなる。 受け取られる光エネルギーに比例する光ダイオードからの出力電流が、トラン ス抵抗増幅器332により増幅される。トランス抵抗増幅器332の出力は、A DCモジュール516に送られる。 トランスデューサーチャンバー338内で透明対照溶液を測定するときに発生 する電圧と、ヘモグロビンを含む調製サンプルを測定するときに発生する電圧と の間の相違は、ヘモグロビン濃度を表す。 G. タイムスタンプ 信号処理モジュール514は、約0.5msの解像度を有するタイムスタンプ を発生させるために16ビットカウンター(図示せず)を用いる。タイムスタン プ値を、ADCモジュール516内で得られる有効データとなる各自動シーケン ス反復からのデータと共に記憶する。 H. 動作制御 図27は、動作制御サブシステム504の一例としての態様を示すブロック図 である。分析機64のフローシーケンスおよび自動サンプル処理操作を、動作制 御サブシステム504により制御する。 図示のように、動作制御サブシステム504は、モーター処理モジュール52 0(MPM)、弁制御モジュール522(VCM)、流体センサーモジュール5 24(FSM)、およびデジタル入力モジュール526(DIM)を含む。MP M520 は、二つの独立したシリアルリンク530、532(500KB)を介してCP M500と連絡し、各MPM520は好ましくは12個までのステッパーモータ ー534を制御する。VCM522は、分析機64内の全ての弁を制御する。D IM526は、全てのデジタル入力(スイッチ、光学センサー、および磁気セン サー)をモニターする。FSM524は、全ての流体センサーをモニターする。 VCM522、DTM526、およびFSM524は、好ましくは、半二重差 動シリアル末端バスを介してCPM500に連絡する知的モジュールである。 さらなる周辺モジュールを、このバスに添加することができる。12. ソフトウエア ソフトウエアが、分析機フローシーケンス、事象の時間調製および配列、デー タの収集、および測定データの有意結果への変換を含む細胞分析システム60の 主要操作を制御する。ソフトウエアは、システム60内で見られる、RAM、R OM、EPROM、SRAM等の適当なメモリーに内在する。ソフトウエア構成 要素は、好ましくは、図2に示す6つの領域(円で示 す)に分けられる。 オペレーターインターフェース領域90は、データステーションに取りつけら れた全てのオペレーター制御入力デバイスを含むデータステーション68とのユ ーザー相互作用、全てのデータステーションディスプレイの定義および発生、お よび全ての印字出力の定義を制御する。 データステーション操作ソフトウエア92は、サンプル処理、データ管理、安 全性、分析機モジュールおよび実験室的情報システム(LIS)との連絡、およ び印字出力の発生を制御する。 アルゴリズムソフトウエア96は、適用される機構の任意の所望の組み合わせ を含み得る。サンプルデータの分析、リストとしてのデータをグラフィックおよ び数の結果に変換すること、および数の結果のグループ分けの統計的分析に、ア ルゴリズムが適用される。これらのアルゴリズムは、好ましくは、異なる細胞型 または条件を識別するためのクラスタ技術を含む。 分析機操作ソフトウエア(AOS)98は、分析機モジュール電気部材(ハー ドウエア)、データ収集、およびデータステーションモジュールへの連絡を制御 する。分析機フローシーケンスを含む、全ての分析機活性のタイミングおよびス ケジュー リングも、AOS98により制御される。 フローシーケンス(FSQ)ソフトウエア100は、分析機モジュール64に 流体を通過させるための機械的成分を制御し、自動サンプル処理プロトコールお よび一体化血液学的かつ免疫学的試験の実行を含む。 ファームウエア102は、分析機64および空気ユニット72の種々のハード ウエアモジュールのためのEPROMを含むデバイスコントローラーのネットワ ークを含む。 オペレーターインターフェース(OI)、データステーション操作ソフトウエ ア(DSOS)、およびアルゴリズムは、データステーションモジュール68を それらのプラットフォームとして用いる。AOS98、FSQソフトウエア10 0、およびファームウエア102は、それらのプラットフォームとしての分析機 モジュール64に含まれそれを用いる。好ましいソフトウエアは、マルチタスク 多重関与アプリケーションである。 AOS98は、CPM500内に存在し、分析機64の詳細な操作の主要コン トローラーである。それは、ステッパーモータータイミング、アナログ−デジタ ル変換、減圧/加圧閉鎖ループモニター/制御、弁制御、およびデジタルセンサ ー入力の ための幾つかの従動マイクロコントローラーと連絡する。さらに、それは、デー タ、状態及びそれが接続されるデータステーション68との連絡の制御を担う。 AOS98は、好ましくは、Motorola68302CPUチップ上で実行 される。そのファームウエアは、外部EPROM中に記憶され、ダウンロードさ れたAOSおよびフローシーケンスが、ボード上RMAに記憶される。AOS操 作の一態様が図29および30に示されている。 AOS98は、フローシーケンスを実施するためのマルチタスク特性を含む。 AOSは、データステーションからフローシーケンスをダウンロードし、それら をそのメモリーに記憶する。AOSは、データステーション68からの方向につ いての所望のサンプル試験に必要なフローシーケンスを実行する。 各フローシーケンスは、スケジュールに従って、複数の分析機成分のタスクを 必要とする。図13は、単一ユニットにおいて血液学的かつ免疫学的サンプル調 製および測定を一体化および自動化するための一例としてのフローシーケンスの タイミング図である。最も上の水平軸は、示されるように、時間を秒で表し、最 も左の垂直軸は、分析機64のサンプル処理および測 定成分を列挙する。図の格子は、分析機構成要素の活性を示す。図13の左側垂 直軸に沿って列挙された成分の各々が、フローシーケンスにおいて特定のセット のタスクを実行する。構成要素がそのタスクを完了すると、下流の成分が流れて いるサンプルについて作業を終了することを待つことなく、次の指示を捜し始め る。 AOSは、計数関連ハードウエアセットポイントおよびパラメーターの収集を 維持する。各計数タイプについて一つのセットが提供される(CBC WBC、 CBC OPLT等)。さらに、診断の目的で一つのセットが提供される。AO Sは、データステーション68からのこれらのセットの任意のもののダウンロー ドを収容する。さらに、任意のセットを、データステーション68またはフロー シーケンスソフトウエアのいずれかからのコマンド下に活性化する(すなわち、 ハードウエアの形成に用いる)ことができる。 計数関連ハードウエアセットポントおよびパラメーターに加えて、AOSは、 事象計数非依存性パラメーターの収集を維持する。AOSは、データステーショ ン68からのこれらの任意のパラメーターの修正したものを収容する。計数関連 パラメー ターとは対照的に、AOSは、これらの値を直接ロードする。 フローシーケンスを始めるために、AOS98は、サンプルを吸引に利用でき ることを決める。これは、オペレーターが押しボタンを押すか、オートローダー 機構からのコマンドによる。サンプルに関して分析機64が知っている全ての情 報を、データステーション68に送る。データステーション68は、サンプルに ついて行われる必要な測定についての情報に反応する。この反応に基づき、およ び分析機64の状態(すなわち、試薬、インキュベーション、フローシーケンス 吸引可能化/不可能化フラグ)と組み合わせて、AOSは、サンプル吸引を進め るかどうか決める。吸引が起こっても起こらなくても、AOSはデータステーシ ョン68にサンプルの状態を知らせる。 フローシーケンスがインキュベーションを必要とするとき、AOSは、インキ ュベーションのためのサンプル処理領域110において非使用部位132を「割 り当てる」性能をフローシーケンスに与える。サンプルタイプ(および、従って 、インキュベーションの完了時に運転するための適当なフローシーケンス)は、 割り当てプロセスの一部と特定される。インキュベーションが開始すると、AO Sは、特定のインキュベーション部 位132に関するインキュベーションタイマーを開始する。サンプル識別器、サ ンプルタイプ、およびインキュベーションタイムも、各インキュベーション部位 132に関係する。AOSは、活性インキュベーションタイマーを周期的に更新 し、インキュベーションインターバルの完了を認識する。完了したとき、AOS は、試験のためにフローシーケンスの実行を続ける。AOSは、各サンプルにつ いての各試験のために蓄積されるデータの一部として、各インキュベーションさ れたサンプルの合計インキュベーションタイムおよびインキュベーション部位数 (位置)を報告する。インキュベーションされたサンプルが処理され、インキュ ベーション部位が消浄化され乾燥された後、フローシーケンスは、部位が再び割 り当てのために利用できることをAOSに知らせる。 AOS98は、適当なインキュベーショントレー124が存在しない場合、サ ンプルがインキュベーション領域118に吸引されることを禁止する。インキュ ベーショントレー124または試薬モジュール122における変化が、データス テーション68に送られる。吸引が許されない場合は常に、AOSはデータステ ーション68にアドバイスメッセージを送る。 データステーションが要求する場合、AOSは、分析機64内の全ての部位の その時点のインキュベーション状態を供給する。この情報は、インキュベーショ ンタイム、部位の状態(清潔/汚染)および部位使用数を含む。 フローシーケンスインタープリター100は、複数のフローシーケンスを同時 に稼働することができる。フローシーケンスインタープリターは、フローシーケ ンスに、種々の「フラグ」の設定および試験を通してその活性を調整させる。フ ローシーケンス論理は、同時に他のフローシーケンス稼働により設定および除か れるフラグの状態に基づいて決定を行う。 フローシーケンスインタープリターは、固定されたまたは変化し得るサンプル 事象計数回数を支持する。変化し得る事象計数回数は、ソフトウエアまたはハー ドウエアセットポイントを通して設定することができる。変化し得る事象計数回 数は、好ましくは、フローシーケンスにより定められる上限が設けられる。 フローシーケンスインタープリターは、フローシーケンスに、事象計数および データ収集インターバルを開始させる。データ収集インターバル中に生成された データは、AOSにより自動 的にデータステーション68に送られる。データステーション68に送られたデ ータは、好ましくは、少なくともサンプル識別器、ハードウエアカウンター、リ スト式データ、およびインキュベーションタイム(存在する場合)を含む。計数 タイプは、好ましくは以下のものを含む: CBC:網状赤血球に関するものは除く全ての血液学的測定を含む完全血液計 数 RETICS サブセット/表現型 AOSは、分析機64に、計数活性をフローセル/トランスデューサー170 、174、178に重複させる。すなわち、分析機活性を複合および連結させる ことにより、装置の収量が最大となる。 分析機64は、廃物のための外部容器(図示せず)またはバルク試薬貯蔵部( 193)に接続することができる。AOSは、廃物容器がいっぱいになるまたは バルク試薬貯蔵容器193が空になる時を検出するセンサーをモニターする。サ ンプルのさらなる吸引は、条件が直されるまでAOS98により禁止される。 AOSは、各抗体試薬モジュール122において非揮発シリアルアクセスメモ リーを読み取り修正する。少なくとも以下の情報が、各抗体試薬モジュールメモ リー内に記憶される: ロットナンバー 吸引データ 試験タイプ(パネルナンバー) モジュールナンバー モジュールで用いられるウエル数 モジュールの使用法 初期化されたフラグ 冗長度/エラー制御 抗体試薬モジュール122は、正常分析機初期化の一部として読み取る。その 後、モジュール122の状態に影響を与える操作をモジュールのメモリーに記録 する。 AOS98は、分析機ステッパーモーター534を制御することのできるモー タープロセッサーモジュール520と連絡する。AOSは、モータープロセッサ ーモジュール520を、初期化時にリセットする。AOSは、分析機64内の各 モーターの位置のトラックを維持し、制御モータープロセッサーモジュ ール520によりこの情報を証明する。位置の不一致が、データステーション6 8に報告される。 パワーオン時の自己試験が守備良く完了したときに、データステーション68 からダウンロードされたAOS操作ソフトウエアを分析機64が受け入れる。ソ フトウエアダウンロードの完了時に、データステーション68からスタートアド レスが供給されて、実行を開始するアドレスが特定される。13. サンプル処理実施例 A. 一般的サンプル処理 以下の段落に、細胞分析システム60の操作例を詳細に説明する。システム6 0の詳細のさらなる理解を、この記載を参照して得ることができる。理解の明確 化のために特定の例を記載するが、システム60は、請求の範囲の意図する範囲 から逸脱することなく他の方法工程を実施してよいことに留意すべきである。 細胞分析システム60の自動サンプル処理プロトコールを、三つの相、すなわ ち、サンプル調製、サンプル測定およびサンプル分析において考えることができ る。これらの相の各々についての特別のプロトコールは試験に依存する。例えば 、調製、 測定、およびWBC分化の分析は、血小板、網状赤血球、リンパ球サブセット等 のものと異なる。しかしながら、一般的工程は各相に共通である。 第1の相、すなわち自動サンプル調製において、分析機64は所定体積のサン プルを吸引し、サンプルを指定されたカップに輸送し、サンプルを希釈剤及び/ 又は測定のためのサンプルの調製に必要な試薬と混合する。調製はサンプルの希 釈のみを含み、希釈手段は、RBCを除去するための溶解酵素であってもよい。 ある場合には、網状赤血球試験の場合のように、調製相は二つの工程、すなわち 、希釈剤/鞘試薬で予備希釈する第1の工程、および既知の体積の蛍光染料を添 加して希釈する第2の工程を含む。 リンパ球サブセット試験のような他の試験においては、調製相は多くの工程を 含むことができ、試薬による延長されたインキュベーションを必要とする。この ことが起こると、吸引プローブアセンブリー148が、所定体積のサンプルを輸 送カップ140内に入れ、次の患者のサンプルの吸引の準備ができている位置に 戻る。調製プロセスの残りの工程は、インキュベーションプローブアセンブリー 152により実行される。これらの 工程は、インキュベーション部位132内において一またはそれ以上の部分にサ ンプルをさらに分割すること、特定のMab試薬を各部分に添加すること、およ びインキュベーションすることを含むことができる。インキュベーションプロー ブ152により行われるこれらの工程の大部分は、換気/吸引プローブアセンブ リー148が次のサンプルの処理に占有しているときに起こる。 インキュベーションが完了した後、サンプル部分が測定のために光学フローセ ルにパイプラインで贈られる準備ができるように赤血球を除去するために、イン キュベーションしたサンプル部分を溶解試薬と混合することにより、インキュベ ーションプローブアセンブリー152が調製相を完成する。 第2の相、すなわち測定相は、サンプルカップが、測定の準備ができているサ ンプルを含んだときに始まる。次に、サンプルは、サンプルカップの底部から所 望の測定トランスデューサー170、174、178に接続されている配管網1 82を通して送られる。トランスデューサーを出た後、サンプルを廃物容器(図 示せず)に送る。信号が、各試験について適当な検出機により感知され、次に増 幅され、処理され、デジタル化され、 特定の試験に対応するリスト式ファイル内に記憶される。 第3の分析相は、リスト式データを用いて開始する。各試験に適当な検出機に 対応する軸を有する特徴的空間に種々の粒子または細胞型を導くデータにアルゴ リズムが適用され、それにより独自の集合クラスタが認識され、各クラスタ内の 細胞が計数される。最終的な出力は、グラフィック及び/又は数とすることがで き、細胞の体積、ヘモグロビン含量、集合型、または他の細胞の特徴の測定値ま たは関数とすることができる。出力は、通常、絶対量と%の両方で認識される。 例えば、細胞サブタイプの集合は、親細胞の%として与えられ、患者血液1μl 当りの量でも数えられる。インキュベーションしたサンプルが分析される場合は 常に、従来の血液学的試験の分析が最初に行われる。インキュベーションされた サンプルの測定が完了したとき、インキュベーションされたサンプルの分析が行 われ、併せた患者の分析が完了する。 サンプル調製のための試験プロトコールおよびサンプル処理の測定相は、複雑 さが異なるフローシーケンスにより自動的に行われる。延長されたインキュベー ションを含む試験において、フローシーケンスは、インキュベーション試験と非 インキュベ ーション試験とを一体化させ、それにより、サンプルをインキュベーションする ときは、分析機64が次の試験と共に進行する。インキュベーションサンプルが 測定の準備ができているとき、さらなるサンプルの処理が中断され、インキュベ ーションされたサンプルが測定および分析される。 B. ヘモグロビンサンプル処理 図5および12を参考にすると、この説明がより良く理解される。例えば、体 積が約18.75μlである患者サンプル166の一部を、吸引プローブ156 によりHGBカップ142内に入れ、そこで多量のHGB溶解試薬と混合して約 200:1に希釈させる。約20秒の溶解時間後、カップは希釈されたヘモグロ ビンのみを含んでおり、これは、測定のためにぜん動ポンプ246によりライン 182を通ってヘモグロビントランスデューサー178に送られる。トランスデ ューサーチャンバー338内のヘモグロビンサンプルの光学的透過率を、LED 源122および光ダイオード324により測定する。Tにより表される透過率を 増幅し、処理し、デジタル化し、記憶する。それを、次に、アルゴリズムA=l og(1/T)により分析相中での吸収量に変換し、それをさらに、先に決めた 較正手段 により患者サンプルの1デシリッター当りのg数としてのヘモグロビンHGBの 濃度に変換する。RBCインピーダンス試験結果と組み合わされたヘモグロビン 試験により、以下のように測定され計算されるパラメーターの決定が可能になる : HGB=(ヘモグロビン濃度) MCH=HGB×10/RBC(平均細胞ヘモグロビン) MCHC=HGB×100/HCT(平均細胞ヘモグロビン濃度) ここで、RBCは、赤血球数(RBC/μl)であり、HCTはヘマトクリッ ト(赤血球からなる血液サンプルの%で表す体積)であり、いずれもインピーダ ンストランスデューサー174において測定される。 C. RBCおよび血小板サンプル処理 読者は図4および5を参照すべきである。体積が約18.75μlである異常 体サンプル166の一部を、吸引プローブ156によりカップ134内に入れ、 そこで所定量の希釈剤/鞘試薬と混合して約420:1に希釈させる。希釈剤/ 鞘試薬は、インピーダンストランスデューサー174および光学フローセル17 0内の層流システム内の鞘キャリアとして、およびサンプ ル希釈剤として適当であり、そのために、RBCおよび血小板が、各トランスデ ューサー内で単独で移動する。製剤は、大きな血小板からの小さな赤血球の不明 確でない識別を可能にする界面活性剤を含む。 RBCカップ134内での混合が完了した後、希釈サンプルを、ポンプ220 、弁210および212、およびシリンジアセンブリー204、224によりイ ンピーダンストランスデューサー174(図10aおよびb)に輸送する。血小 板は、インピーダンストランスデューサー174内で寸法を測り計数する(図1 7)。血小板は、また、光学トランスデューサー170に送られ計数される(図 16)。光学トランスデューサー内において照射体積が小さく、ノズルが低いの で、光学的血小板計数は優れた性能がある。光学的トランスデューサー170か らの血小板数は患者データとして報告され、装置の性能をモニターするための診 断ツールとしてインピーダンスによる計数が用いられる。 インピーダンストランスデューサー174は、血小板寸法パラメーターの報告 のために用いられる。血小板をノイズから識別する低い方のしきい値が設定され 、血小板をRBCから識別 する高い方のしきい値が設定される。パルス振幅は濾過され、増幅され、デジタ ル化され、リスト式事象として貯蔵される。このデータから、以下の血小板寸法 パラメーターを計算し、血小板ヒストグラムを表示するためにアルゴリズムが適 用される。 血小板数(PLT) 平均血小板体積(MPV) 血小板分布幅(PDW) 血小板基準(Plateletcrit)(PCT=MPV×PLT) 血小板濃度(装置診断目的で用いられる) RBCカップ134からの希釈サンプルが、また、弁236および238、ポ ンプ232、およびシリンジ240、206により光学トランスデューサーに移 される。血小板は、PSS(分極側方散乱)およびIAS(中間角散乱)光学パ ラメーターを用いて2次元特徴空間において決められる。検出機384おより4 02からのパルスを処理し、デジタル化し、アルゴリズムにより処理されるため にリスト式ファイル内に記憶される。血小板測定のためのサンプル流速は、約2 .5μl/秒であり、フローセルを通過する計数時間は、正常患者について約6 秒で ある。計数時間は、統計値を改良するために、数の少ないサンプルについては自 動的に延長される。光学トランスデューサーから報告された数は血小板濃度(P LT)である。 インピーダンストランスデューサー174は、RBC寸法および計数パラメー ターを決めるためにも用いられる。インピーダンストランスデューサー174内 の血小板を検出するために用いられる高い方のしきい値は、RBC計数のための 低い方のしきい値でもある。このしきい値を超えるパルスは処理され、デジタル 化され、RBCのリスト式ファイル中に貯蔵される。以下のRBCパラメーター を計算し、RBCヒストグラムを表示するために、アルゴリズムが適用される。 赤血球濃度(RBC) 平均細胞体積(MCV) 赤血球分散幅(RDW) ヘマトクリット(HCT) D. WBC分化サンプル処理 図4および5を参照して、サンプル吸引プローブ156により約37.5μl の患者サンプル166mpの一部を、WBC溶解酵素約850μlを含むWBC カップ138に入れる。 溶解は、多目的ゴールを達成する一試薬/一工程プロセスである。これは、脆 い白血球の形状を保存し、同時に赤血球の実質的に全てを効果的に溶解するのに 充分に穏やかである。これらのゴールの両方が、溶解時間が11秒を超えること を必要とする異常ヘモグロビン症サンプルにおいても達成される。さらに、好ま しい態様において、溶解剤は、末梢血中に存在し得る有核赤血球(NRBC)を 効果的に標識する低濃度の活性核染料を含む。溶解化学は、屈折率が鞘に匹敵す る実質的に約0.1%未満にするように予め定められる。 溶解剤とサンプルとの混合物は、通常、カップ138中に約11秒間留まり、 そこで高温において溶解され攪拌される。好ましい態様において、溶解温度は4 2℃±3℃に制御される。この時点において、カップ138の内容物はパイプに より光学フローセル170に直接送られる。 図19および20を参照すると、細胞がレーザー照射部を希釈剤/鞘304に より囲まれた層流サンプル流内で単独で通過するように、溶解剤の添加により希 釈されている細胞流が光学トランスデューサー170を通過するとき、測定プロ セスが開始する(図16に示す)。照射部分は、流体力学的に集中され た細胞流により流通軸に垂直な2次元において、および約17μのレーザー光線 の垂直光線ウエスト部により流通軸に平行な1次元において境界をなす。この試 験中のサンプル流速は約2.5μl/秒であり、WBCおよびNRBC細胞の対 応する照射感知部分は略、約80μ×5μ×17μの寸法の楕円円筒をなす。約 17μの寸法は、円筒の軸に沿って測定される。 照射領域内に細胞が存在することは、光ダイオード382および384、光電 子倍増管404、3つの特徴空間次元において操作される独自の3重しきい値ト リガー回路により検出される。すなわち、これは、ALL(軸光損失)、IAS (中間散乱)およびFL3(赤蛍光)の3つのパラメーターを処理し、AND/ OR論理を用いるデジタル化のために信号を認可する。認可された信号は、IA Sしきい値より大きくなくてはならず、同時に、それは、ALLしきい値または FL3しきい値のいずれかより大きくなくてはならない。この独自のトリガー回 路と溶解特性(NRBC核を迅速に染色させる均衡のとれた固定性を含む)との 組み合わせは、明確かつ非不明瞭に計数を行い、NRBCをWBC分化細胞数か ら排除する。この試験は、DNA断片、RBC支質および血小板から発せられる ような蛍光お よび非蛍光の背景信号からの通常の干渉を受けること無く、WBC集合およびN RBCを計数する。 3重しきい値基準を満たす細胞が照射部分を通過するとき、検出機382、3 84、400、402および404においてパルスが発生する。これらのパルス の振幅を、フィルターを通し、増幅し、デジタル化し、およびALL、IAS、 FL3、PSS(分極側方散乱)およびDSS(脱分極側方散乱)の対応する5 次元特性空間内においてリストモードで記憶する。フローセル170を通過する 通常の計数時間は約10秒である。記載された流速および希釈比、かつ血液体積 1μl当り細胞約7000個の正常患者WBC数において、得られる事象計数割 合は約5000である。数の少ないサンプルにおいて、この計数時間は、測定の 統計的正確さを向上させるために自動的に延長される。測定時間の終わりにおい て、サンプル流はパイプにより廃物に送られ、プローブ156は清浄化および乾 燥され、次のサンプルの処理のための準備がなされる。 リスト式データ(ALL、IAS、FL3、PSSおよびDSS)において認 可された5つのパラメーターにアルゴリズムが適用され、以下の細胞型が処理時 間約30秒未満で定量化及 び/又は印付けられる:白血球濃度(WBC)、好中球の濃度(NEU)および 百分率(%N)、リンパ球濃度(LYMPH)および百分率(%L)、単核球濃 度(MONO)および百分率(%M)、好酸球濃度(EOS)および百分率(% E)、好塩基球濃度(BASO)および百分率(%B)、有核赤血球濃度(NR BC)およびWBCの百分率(%NRBC)、芽細胞濃度(BLST)、未成熟 顆粒球濃度(IG)、変異リンパ濃度(VARL)、およびバンド濃度(BAN D)。 E. リンパ球サブセットサンプル処理 好ましい態様において、リンパ球サブセット試験のためのサンプル処理は、図 3、4および5に記載のような以下の工程を含む。吸引プローブ156は、最初 に、サブセット試験のために充分な量の全血を吸引し、その量の全血を輸送カッ プ140に入れる。必要な血液の体積は約50Nμlであり、ここでNは試験に 必要なMab(モノクローナル抗体)対の数である。標準的パネルにおいて、N は5であることが予想され、カップ140内に入れられる必要な体積は約250 μlである。この時点において、吸引プローブ156は清浄化され、次にサンプ ルステーション166に戻って次のサンプルを処理し、一方、 インキュベーションプローブアセンブリー152はサブセットサンプル処理を続 ける。 インキュベーションプローブ160は、輸送カップ140から血液を吸引し、 インキュベーショントレー124内の5つの連続カップ132の各々内に約40 μlを入れる。次に、インキュベーションプローブ160を清浄化してから試薬 モジュール122に移され、第1のMab対128の約20μlを除去し、それ を第1の対応するインキュベーションカップ132に入れる。プローブ160を 再度清浄化した後、それを試薬モジュール122に戻し、第2のMab対128 から、さらに試薬約20μlを第2の対応するインキュベーションカップ132 に送る。このプロセスは、必要なインキュベーションカップの各々が、インキュ ベーションのための血液とMabとの混合物を含むまで続けられる。 この時点において、インキュベーションプローブ160が清浄化され乾燥され 、第1のMab/血液サンプルインキュベーションが完了するまで待つ。次に、 サンプル吸引アセンブリー148の全ての活性分が、インキュベーションされた サブセットサンプルが以下のように処理されるまで懸濁される。インキ ュベーションプローブ160は、第1のインキュベーションされたサブセット1 32約30μlを、WBC溶解試薬約670μlを含むWBCカップ138に入 れる。インキュベーションされたサンプルが溶解され約42℃±3℃で約11秒 間攪拌後、第1のインキュベーションされたMab/血液対は測定の準備ができ ており、そこで、カップ138の内容物をパイプにより光学フローセル170に 直接送る。 細胞流がフローセル170におけるレーザー照射部分を横切るときに、測定プ ロセスが開始する。光学検出機382、384、400および402からシステ ムの電気部材および分析機ソフトウエアを介してデータが得られ、各Mab/血 液試薬混合物についてリスト式に記憶される。サンプルは、流れ中の細胞がレー ザーの照射領域を単独で通過するように希釈されていた。各細胞は、4つの特徴 、すなわち、ALL(軸光損失)、IAS(中間角散乱)、FL1(緑蛍光)お よびFL2(オレンジ蛍光)を示すパルスの存在により検出される。各パルスの 振幅を増幅し、デジタル化し、適当な特徴の空間軸にリスト式に貯蔵する。 そこからサブセット%が計算される記憶された4つの次元の データにアルゴリズムを適用して、分析が開始する。第1サブセット測定のため の計数時間が完了した後、プローブ160を清浄化し乾燥してから次のインキュ ベーションされたサブセット132に戻され、全てのサブセットが測定され分析 されるまでプロセスを繰り返す。患者血液サンプルの1μl当りの絶対数および %の両方で得られる最終的分析は、全ての前述のサブセット測定およびWBC分 化血液学的測定が複合されたものである。 フローセル170を通過する通常の計数時間は約10秒である。特定の数の少 ないサンプルにおいては、この計数時間は、測定の計数統計性を向上させるため に自動的に延長される。 サンプル測定プロセスが完了後、サンプル吸引アセンブリー148は再活性化 され、任意の次のサンプルの処理を続ける準備をする。 開示された自動サンプル調製特性は、種々の免疫および表現型化試験において 用いるための多くの抗体パネルを収容する。リンパ球サブセットについては、各 パネルは、好ましくは、5つの2色抗体セットを含む。好ましくは、各抗体セッ トは、FITC(イソチオシアン酸フルオレセイン)等でマークされた 一つの抗体(Mab)、および、PE(フィコエリトリン)等でマークした第2 のMabを含む。抗体を、クラスタ指示(CD)数(cluster desi gnation numbers)により識別する。例として説明すると、少な くとも以下のリンパ球サブセットMabがパネルに含まれ得る。 HIV患者におけるCD4陽性細胞のモニターに用いることのできる縮小パネ ルも提案されている。このパネルには少なくとも以下のMabを含むことができ る。Mab組み合わせ 計数された細胞型 CD45/CD14+CD13 リンパ球 CD3/CD4 T−ヘルパーサブセット 特定の他の表現型化Mab試験において、Mab対の数Nは1であってよく、 従って、必要なサンプル体積は約50μlである。Mabの任意の組み合わせを 用いることができる。一部の試験について、必要なMab試薬の体積は、サンプ ルについて成された血液学的測定から得られるWBC異常体数の推定に基づくこ とができる。例として、白血球溶解または白血球減少の極端な場合、充分な抗体 結合を確保するまたは過剰の遊離抗体バックグラウンドを防止するために、患者 血液に対するMab抗体の比を調整することが必要である。血液学的測定はイン キュベーションを必要としないので、リンパ球サブセットサンプル調製が完了す る前に、それらはフローセルトランスデューサーウエルを通過する。従って、デ ータステーションは、これらの試験を行うために必要なMab対血液比を分析機 64が調整できるようにするために、このサンプルについての血液学的結果の推 定異常体数を計算することができる。 F. 網状赤血球サンプル処理 網状赤血球試験を処理するための図4aおよび5において、吸引プローブ15 6が、RBCカップ134内におけるRBCおよび血小板希釈剤の混合を完了し た後、吸引プローブ156 は、約420:1に希釈された血液約200mlを除去し、網状カップ136に 入れる。網状(retic)カップ136は、約600μlの網状(retic )試薬を含み、得られる希釈比が約1680:1となる。 好ましい態様の試薬は、488nmアルゴンレーザー波長に近い最大励起、お よび高い量子収率を有する蛍光染料を含む。好ましい試薬は、単一次元蛍光ヒス トグラムが正常WBCの混合を避けるように、DNAとRNAの両方を迅速に染 色する。これは非常に感度が高いので、分析機64は細胞内のRNAの二つのフ ラグメントを検出する。この方法は、約90%の網状赤血球数まで線形である。 適当なインキュベーション期間(先に記載した好ましい試薬について約25秒 )後、または混合時に直ちに、希釈血液と網状試薬の混合物は、光学フローセル 170に輸送される。この輸送プロセスは、網状赤血球の染色のための充分なイ ンキュベーションタイム、すなわち、別々のインキュベーションプロセスが必要 でない場合、25秒のインキュベーションタイムを提供するように時間調整する ことができる。 成熟赤血球および網状赤血球を含む集合はフローセル170 においてレーザー照射部分を通過するので、サンプルの散乱および蛍光特性は、 光タイオード384および、緑蛍光フィルター430を有するFL1として形成 される光電子倍増管400を用いて測定される。パルスの振幅はフィルターを通 され、増幅され、デジタル化され、IASおよびFL1の2次元特徴空間におけ るリスト式データとして記憶される。フローセルを通過する測定時間は、約2μ l/秒のサンプル流速において約8秒である。血液1μl当りの患者のRBC数 が約5,000,000であるとき、好ましい態様は約50,000の事象を測 定し、これは、網状赤血球濃度が1%である患者における500の網状赤血球の 事象に相当する。 負のRBCヒストグラムに重ねられた蛍光の正の事象により、WBCおよび血 小板を排除し網状赤血球を計数するアルゴリズムが適用される。この方法は、蛍 光強度により網状赤血球成熟計数RMIも特徴付ける。好ましい態様で標準的血 液学的試験および網状赤血球の両方を含むサンプルの処理時間は約45秒である 。網状赤血球試験について以下のパラメーターが報告されている:網状赤血球濃 度(RETC)、網状赤血球%(RBCのR%)および網状赤血球成熟計数(R MI)。 前述のリンパ球サブセット処理において用いられるものに類似の方法において インキュベーションプローブ160と吸引プローブ156の両方を用いることに より網状赤血球を測定するために、核染色の延長されたインキュベーションを用 いるもう一つの方法も用いることができる。 G. 免疫−血小板計数 ここに記載の態様を用いる他の方法は、血液サンプル中の細胞の分析に関する 。これらの方法を、特に図3(領域114)4Aおよび19を参照して説明する 。免疫−血小板計数を行う少なくとも2つの方法がある。これらの方法の各々は 、血小板を検出および計数するために光学的検知チャンバーおよび光散乱を利用 するフローサイトメトリー法を用いることにより血小板計数の正確さおよび精密 さを向上させるための、先に記載した要求を満たすことができる。これらの方法 は、このタイプの光学的感知が少なくとも2次元の測定を提供するので、改良を 提供する。この少なくとも2次元の測定により、患者の血液中に存在し得る血小 板と他の細胞断片との間の識別が成される。従って、測定の精度が向上する。 さらに、蛍光色素標識抗血小板抗体などのような蛍光マーカ ーの使用は、サンプル中の血小板数が例えば約20.000/μl以下に減少す る場合、または検体の病状によって血小板が他の細胞を凝集及び/又は付着させ る場合、血小板計数をさらに向上させる。他の細胞断片から血小板を識別するた めに蛍光および光散乱を用いることは、光散乱のみまたはインピーダンス計数に より提供されるよりも改良された血小板計数正確さを提供し得る。サンプル処理手法 この方法では、細胞マーカーを測定し、第1の量のサンプルに添加し次にイン キュベーションする。免疫−血小板(IP)計数を行うことが望まれる場合、検 体バーコード/ワークリストが試験を要求する。週の初め、作業の移動などの適 当な時間において、オペレーターは、Mab試薬の容器を分析機モジュールに操 作可能に接続する。MAb試薬容器は、サンプルプロセッサーブロックの隣のよ うな適当な位置に置いて良い。Mab試薬容器を分析機モジュールに操作可能に 接続するとき、バーコードリーダー、センサー等のような認識装置が、容器の適 当な接続、すなわちカップの除去、アクセス管の装着などを確かめ、MAb試薬 を読み取る情報を得、その情報を分析モジュ ールに供給することができる。得られた情報は、患者及び/又は患者のサンプル に関するデータに組み合せることができる。 システムの性能を確認するために制御材料が用いられる。 第1の患者のサンプルの自動処理が始まる。バーコード等のようなデータキャ リアを有する容器内に患者のサンプルを保持することができる。分析モジュール に係わる、バーコードリーダーのようなデータ認識装置に患者のサンプルが到達 する。患者サンプル容器上のデータキャリアが読み取られ、分析モジュールは、 患者サンプルのIP数の呼出しを認識する。 以下のサンプル部分の処理が続くとき、ここに詳細に記載するようにCBCが 実施される。吸引プローブは、患者サンプル容器から約75μlの血液を除去す る。約75μlの血液の約56μlが、吸引プローブからインキュベーションカ ップに分注される。吸引プローブ内の血液の残りが、洗浄カップに移送され、吸 引プローブが清浄化される。吸引プローブは、MAb試薬約56μlをMAb試 薬容器から除去する。MAb試薬約38μlを、吸引プローブからインキュベー ションカップに移送して、全てそこに沈降している患者の血液と混合する。MA b試薬の残りを洗浄カップに移送し、吸引プローブを洗浄する。 MAb試薬および患者の血液がインキュベーションカップ内でインキュベーシ ョンされる。実質的に同時に、第2の患者サンプル容器が、分析モジュールデー タ認識装置に供される。第2のサンプルついてIP計数を実施すべき場合、その サンプルについてCBCが実施される。次に、第2のサンプル容器を、吸引プロ ーブから離す。これは、IP計数の実施前に第2のサンプルの混合を提供するた めに行われる。第2のサンプルについてIP計数が行われない場合、CBCがそ のサンプルについて行われる。 第1のサンプルおよびMAb試薬のインキュベーションが完了すると、吸引プ ローブが、インキュベーションカップからサンプル/MAb試薬混合物約56μ lを除去し、2つの単位の混合物をRBCカップ内に沈降させる。混合物は、約 1〜約290の比で希釈剤/鞘流体で希釈される。希釈混合物を光学フローセル に移す。希釈混合物は、約2.5μl/秒の割合でフローセルを通過して計量さ れる。 血小板数の少ない検体についての血小板計数統計性を向上させるために、約2 ,000CD61+の事象が計数されるまでフローセルを通過する希釈混合物を 計量する、または前述の流 速で約32秒間、フローセルを通過する希釈混合物を計量することが望ましく、 いずれかが最初に起こる。 CD61+の事象が計数される間に、吸引プローブはインキュベーションカッ プに戻り、カップを濯ぐために希釈剤約1μlが沈降される。吸引プローブは、 全てのインキュベーションカップの内容物を除去し、それによりインキュベーシ ョンカップを清浄化する。吸引プローブは洗浄カップに移動し、そこでプローブ が清浄化される。 CD61+の事象の計数の完了時に、この事象の計数のためのリスト式データ が、同じサンプルについてのCBCデータと組み合わされる。ユニット試験手法 この方法において、第1の量の血液を測定する。第1の量の部分に細胞マーカ ーを加え、混合物をインキュベーションする。第2の量の同じ血液を、完全な血 液学的分析のために処理することができる。一回の試験に必要な約0.2μgの MAb試薬を提供する。この量のMAb試薬を管内に提供し、耐湿性で穿孔可能 な栓により単離することができる。そのような管は、色等のような識別印を有す る。 ここで説明した事象の提供後、吸引プローブが、サンプル容器から血液約75 μlを吸引する。吸引プローブは、MAb試薬含有管に移動し、栓を穿孔し、血 液約56μlをMAb試薬と接触して管内に沈降させる。一つの態様において約 38μlの希釈剤を、血液/MAb試薬の混合を促進するように管に添加するこ とができる。 吸引プローブは洗浄カップに移動し、洗浄される。管は動かされる、すなわち 、回転、振動などに付されて、血液とMAb試薬を混合する。また、管の内容物 を、吸引管内に吸引し、多分繰り返して管に戻して混合を容易にすることができ る。これを行う間に、サンプルの残りの部分をCBCの実施に用いることができ る。 血液/MAb試薬混合物のインキュベーションが一旦完了すると、吸引プロー ブは混合物約56μlを管から除去する。吸引プローブは、混合物約38μlを RBCカップ内に分注する。RBCカップ内の混合物は、希釈剤/鞘流体で約1 〜約290の比で希釈される。希釈混合物を、前述のようにフローセルに輸送す る。吸引プローブは、洗浄カップに移動し、洗浄化される。 説明のために、ここに説明した多くの使用態様を示す。以下の説明は、例示の 目的のみのものであり、この説明は限定的ではない。特に、以下に記載のものは 、一体化された血球分析、ヘモグロビン分析、赤血球および血小板分析、白血球 分化分析、網状赤血球分析、リンパ球免疫表現型化分析、Tヘルパーセットの測 定、Tサプレッサーサブセットの測定、およびTおよびBリンパ球の測定を行う ために、開示された態様を用いる方法である。説明された工程の実施において用 いられる、RAM、ROM、EPROM、SRAMまたは他の適当なメモリーデ バイス上に存在し得るソフトウエアか適切に参照される。ソフトウエアのソース コードを、請求の範囲の直前に提示される解説Aおよび解説Bに示される。実施 例に用いられる工程番号は、ソフトウエアのソースコードにおける適当な行に位 置する「STEP」番号として再使用される。ソフトウエアの一部は、図44お よび63と組み合わせて参照すると、より容易に理解することができる。 実施例1 一体化された血球分析 発明の一つの態様を用いて、全血サンプルの細胞分析を行うことができる。そ のような分析手順の一例を後述する。サンプ ル処理の工程を、解説Aに表すようなソフトウエアにより制御する。データ分析 の工程は、解説Bに表すようなソフトウエアにより制御する。 1−オペレータが全血サンプルを含むサンプル管を同じ管ホルダー内に置く。 2−ガス抜きアセンブリーが下がりサンプル管キャップを穿孔する(工程A1 )。 3−吸引プローブがサンプル管内まで下がる(工程A2)。 4−血液75μlが吸引プローブ内に吸引される(工程A3)。 5−吸引プローブを上げて管から出し、上げながら清浄化する(工程A4)。 6−吸引プローブが完全に上がったことを確認するためのチェックを行う(工 程A5)。 7−吸引プローブが、HGBカップの直ぐ上の地点まで動かされる(工程A6 )。 8−ガス抜きアセンブリーが上昇してサンプル管キャップから抜かれる(工程 A7の完了) 9−吸引プローブをHGBキャップの方に少し下げる(工程 A8)。 10−血液18.75μlをHGB分析のためにHGBカップ内に分注する( 工程A9)。 11−吸引プローブがWBCカップの直ぐ上の位置まで動く(工程A19)。 12−血液18.75μlをWBC分析のためにWBCカップ内に分注する( 工程A11)。 13−吸引プローブがRBCカップの直ぐ上の位置まで動く(工程A12)。 14−吸引プローブがRBCカップの中まで下がる(工程A13)。 15−希釈剤を吸引プローブに供給する弁が開かれる(工程A14)。 16−希釈剤2000μlが吸引プローブを通って、残りの18.75μlの 血液と共に、RBCおよび血小板分析のためにRBCカップ内に分配される(工 程A15)。 17−血液/希釈剤混合物1000μlが、RBCカップから吸引プローブ内 に吸引される(工程A16)。 18−吸引プローブが上げられ清浄化される(工程A17)。 19−吸引プローブがRETICカップの直ぐ上の位置まで動く(工程A18 )。 20−吸引プローブが、RETICカップの方に少し下がる(工程A19)。 21−血液/希釈剤混合物200μlが、吸引プローブから網状赤血球の分析 のためにRETICカップ内に分配される(工程A20)。一方、網状試薬60 μlが、同時に、固定ポートからRETICカップ内に沈降される。 18−ガス抜きアセンブリーがそのホームポジションに戻る(工程A21)。 19−吸引プローブが洗浄カップまで動く(工程A22)。 20−吸引プローブが洗浄カップ内に下がる(工程A23)。 21−吸引プローブをフラッシングする(工程A24)。 22−吸引プローブを上げる(工程A25)。 23−吸引プローブをそのホームポジションまで戻す(工程A26)。 24−装置が、以下の実施例において詳細に記載されているように、HGB、 WBC、RBC、血小板および網状赤血球の分析のためのサンプル処理およびデ ータ分析を行う(最高水準 アルゴリズムファイルmcCBCAlgorithm.cc)。 25−図45A〜45Fに図示するように分析の結果を貯蔵および表示する。 実施例2 ヘモグロビン(HGB)分析 本発明の一態様を用いて全血サンプルのヘモグロビン分析を行うことができる 。そのような分析手順の一例を後述する。サンプル処理の工程を、解説Aに表す ようなソフトウエアにより制御する。データ分析の工程は、解説Bに表すような ソフトウエアにより制御する。 1−HGB溶解剤1590μlをHGBカップ内に分配する(工程H1)。 2−実施例1の連続処理の一部として、全血18.75μlを、吸引プローブ からHGBカップ内に分注する(工程A9)。 3−HGB溶解剤4273μlを、流体混合が起こるようにHGBカップ内に 分配する(工程H2)。 4−細胞の溶解のために約7秒を経過させる。 5−溶解したHGBサンプルを、HGBトランスデューサーへの輸送を容易に するために装置の配管を通って移動させる(工程H3)。 6−溶解したHGBサンプルをHGBトランスデューサーにポンプで送る(工 程H4)。 7−HGBカップを排液し濯ぐ(工程H5)。 8−HGBカップをHGB溶解剤で満たして対照サンプルを形成する(工程H 6)。 9−HGBトランスデューサー内での光透過を読みとる(工程H7)。トラン スデューサーは溶解したHGBサンプルを含み、この工程は血液サンプルと溶解 剤との混合後、約15〜20秒で起こる。 10−対象サンプルを、HGBトランスデューサーへの輸送を容易にするため に装置の配管を通って移動させる(工程H8)。 11−対照サンプルをHGBトランスデューサー内に集中させる(工程H9) 。 12−HGB溶解酵素の分配のために用いられるシリンジポンプをリセットす る(工程H10)。 13−HGBカップを排液する(工程H11)。 14−バックラッシュをHGB溶解剤シリンジポンプから除去する(工程H1 2)。 15−HGBトランスデューサー内の対照サンプルの光学的透過を読み取る( 工程H13)。 16−サンプルおよび対照サンプルからのデータを、工程17〜22に記載の その後の分析のためにファイル内に貯蔵し、アルゴリズムファイルmcRBCA lgorithm.ccにより実施する。 17−分析変数およびフラグを初期化する(サブルーチンParamDefa ultsおよびClassFlagDefaults)。 18−HGBデータをデータファイルからローカル貯蔵部に伝達する(サブル ーチンGetHGBData)。 19−ヘモグロビン濃度を HGB=log(対照測定/サンプル測定)*0.64*(校正計数)とし て計算する(サブルーチンDoHGBAnalysis)。 20−後述するRBC分析により決められるパラメーターRGB(赤血球濃度 )およびHCT(ヘマトクリット)を用いて、細胞HGBパラメーターを計算す る(サブルーチンDoHGBAnalysis)。 平均細胞ヘモグロビン MCH=HGB/RBC*(単位変換因子) 平均細胞ヘモグロビン濃度 MCHC=HGB*(単位変換因子)/HCT 21−結果が異常または疑わしいときは、HGBフラグを設定する(サブルー チンSetHgbFlags)。 22−分析結果およびフラグを貯蔵のために戻し(サブル−チンSendNu mResultsおよびSendA1ertResults)、ディスプレイ装 置において表示する。 実施例3: 赤血球(RBC)および血小板(PLT)分析 血球サンプル1 7.5μlを、本発明の試薬7400μlと迅速に混合(1:420希釈)し、 希釈サンプル0.5μlを、流体力学的に集中された(鞘形成)インピーダンス トランスデューサー174を12秒間通過させて赤血球を計数し体積を測定し、 血小板を計数する。さらに、希釈サンプル2.5μlを、鞘形成光学フローセル 170を6秒間通過させて血小板を正確かつ精密に計数する。脆い異常細胞の断 片からのノイズ信号を、血小板アルゴリズムにより正確に血小板集合をブラケッ トすることにより光学的血小板数から排除する。 本発明の一態様を用いて、前述のように、全血サンプルの赤血球(RBC)お よび血小板(PLT)分析を行う。そのような分析手順の一例を後述する。サン プル処理の工程を、解説Aに表すようなソフトウエアにより制御する。データ分 析の工程は、解説Bに表すようなソフトウエアにより制御する。 1−RBCカップを排液する(工程RBC1)。 2−RBC希釈剤2.2mlを、RBC希釈剤シリンジを用いてRBCカップ 内に分配する(工程RBC2)。 3−実施例1に記載のように、全血18.75μlおよびRBC希釈剤200 0μlを、吸引プローブを介してRBCカップ内に分配する(工程A15)。 4−希釈剤3.2mlを、RBC希釈剤シリンジを用いてRBCカップ内に分 配する(工程RBC3)。 5−血液と希釈剤との混合物を、RBCぜん動ポンプを用いて、インピーダン ストランスデューサーの近隣まで移動させる(工程RBC4)。 6−RBC送給シリンジを満たす(工程RBC5)。 7−希釈剤流を光学トランスデューサーを通して開始する(工程RBC6)。 8−血液と希釈剤との混合物を、光学的ぜん動ポンプを用いて、光学トランス デューサーの近隣まで移動させる(工程RBC7)。 9−血液と希釈剤との混合物を、RBC送給シリンジを用いてインピーダンス トランスデューサーの方に進める(工程RBC8)。 10−血液と希釈剤との混合物を、光学的送給シリンジを用いて、光学トラン スデューサーを通して約52μl/秒で送る(工程RBC9)。 11−光学トランスデューサーを通る流れを、約2.5μl/秒に減少させる (工程RBC10)。 12−血液と希釈剤との混合物を、RBC送給シリンジを用いて、インピーダ ンストランスデューサーを通して約0.5μl/秒で送る(工程RBC11)。 13−光学トランスデューサーからデータを収集する(工程RBC12)。ハ ードウエアゲートを、血小板に対応するデータのみを収集するために適用する。 14−インピーダンストランスデューサーからデータを収集する(工程RBC 13)。インピーダンススパイクの大きさに 基づき、血小板に関するデータ(<35fL)および赤血球に関するデータ(> 30fL)を収集および分離するためにハードウエアゲートを用いる。 15−RBCカップを排液する(工程RBC14)。 16−RBC希釈剤シリンジをリセットする(工程RBC15)。 17−RBCカップを希釈剤で満たす(工程RBC16)。 18−RBCカップを排液する(工程RBC17)。 19−バックラッシュをRBC希釈剤シリンジから除去する(工程RBC18 )。 20−光学トランスデューサーへのRBCラインを濯ぐ(工程RBC19)。 21−インピーダンストランスデューサーをバックフラッシングする(工程R BC20)。 22−他のRBCラインをフラッシングする(工程RBC21)。 23−RBC挿入シリンジをリセットする(工程RBC22)。 24−バックフラッシュをRBC送給シリンジから除去する。 25−インピーダンストランスデューサーおよび光学トラン スデューサーからのデータを、後のRBC分析(工程26〜34、アルゴリズム ファイルmcRBCAlgoithm.ccにより実行される)および血小板分 析(工程35〜50、アルゴリズムファイルmcPLTAlgorithm.c cにより実行される)において用いるためにファイルにセーブする。 26−フラグおよびパラメーターを初期化する(サブルーチンParamDe faultsおよびClassFlagDefaults)。 27−RBCインピーダンスデータをファイルから検索し、ローカル的に貯蔵 する(サブルーチンGetRBCData)。 28−RBCインピーダンス値の256ビンヒストグラムを発生させる(サブ ルーチンmmHist256)。 29−以下のようにヒストグラムについてビンしきい値を設定する(サブルー チンBinCut): a.ヒストグラムモードを決定する。 b.このモードのいずれかの側において、このモードの集合より0.0 4倍小さい集合を有する第1のビンを認識する。これらの制限値は判別値と呼ば れ、それらの間の値のみが分散パラメーターRDW(RBC分散幅)およびMC V(平均 細胞体積)の計算に用いられる。 c.下側ビンしきい値の左側(すなわち、RBC体積の下側値)におい て、存在する場合は第1の谷間またはゼロ計数ビンが認識され、計数しきい値と して設定される。このしきい値より大きな値はRBCによると考えられる。 30−RBC(赤血球濃度)を計算する(サブルーチンCalcRedCon c): RBC=(事象数)*(RBCである割合)*(希釈比)*(一致補正係 数)*(校正計数)/(流速*測定時間); ここで事象数は、工程14においてハードウエアゲートにより検出され た細胞の数; RBCである割合は、計数しきい値の右側のヒストグラム数を合計ヒス トグラム数で割ったものである。 一致補正計数は、二重細胞計数を説明し、2−exp(非補正RBC濃度*ト ランスデューサー体積/希釈比)に等しい。 31−MCVおよびRDWの計算(サブルーチンCalcRedDist): MCV=(判別値間のヒストグラムの平均)*(ビン当り0.8fL) *(校正計数) RDW=RBC体積/平均細胞体積(判別値間)の標準分散 32−異常分析結果を示すためのRBC関連フラグの設定(サブルーチンSe tRbcFlags) 33−数値およびフラグRBC結果は、貯蔵および表示のためにシステムに戻 る(サブルーチンSendNumResultsおよびSendAlertRe sults)。RBC数値結果の例を図45A〜Fに示す。 34−RBC体積値の貯蔵および表示のためにヒストグラムが発生する(サブ ルーチンMakeDisplayHist)。RBC体積ヒストグラムの例を、 図45A〜Fおよび46に示す。 35−フラグおよびパラメーターを初期化する(サブルーチンParamDe faultsおよびClassFlagDefaults)。 36−光学的およびインピーダンス血小板データをファイルから検索し、ロー カル的に貯蔵する(サブルーチンGetPLTDataおよびGetPLTDa ta)。インピーダンスデータは、血小板体積を表すインピーダンス値からなる 。光学デ ータは、分極側方散乱(PSS)およびインピーダンス角散乱(IAS)光学値 からなる。 37−インピーダンス血小板データの265ビンヒストグラムを発生させる( サブルーチンmmHist256)。これは、0〜35fLの体積値を表す。 38−以下のように、ヒストクラムモードのいすれかの側にビンしきい値を設 定する(サブルーチンBinCut): a.このモードの数より0.04倍小さいモードのいずれかの側の第1 のビンを認識する。 b.最初のしきい値を超える第2のピークを、存在する場合はそのよう なピークとそのモードとの間の谷間と共に認識する。 c.第2のピークが存在し、谷間における数がモードの数より0.02 倍小さい場合、しきい値は谷間に移動する。 39−PLTi:インピーダンス値に基づく血小板濃度(サブルーチンCal cPLTiConc): PLTi=(事象数)*(血小板である割合)*(希釈比)*(校正計数 )/(流速*測定時間); ここで事象数は、工程14においてハードウエアゲー トにより検出された細胞の数; 血小板である割合は、左側しきい値の右側のヒストグラム数を合計ヒス トグラム数で割ったものである。 40−血小板分布パラメーターMPV(平均血小板体積)およびPDW(血小 板分散幅)を計算する(サブルーチンCalcPLTDist): MPV=(しきい値間のヒストグラム値の平均のビン数)*(ビン当り 0.137fL)*(校正計数) PDW=(しきい値間の血小板体積値の標準分散)/(平均血小板体積 ) 41−血小板フラグに係わるインピーダンスを異常分析結果に設定する(サブ ルーチンSetPLTiFlags)。 42−ノイズゲートを、log(PSS)=8.0において光学的血小板デー タに適用する(サブルーチンPLToNoiseGate)。 43−回帰バンドゲートを、以下のように、残りの光学的血小板データに適用 する(サブルーチンPLToRegressBandGate): a.分析平面log(IAS)対log(PSS)に おけるノイズゲートの上側の光学的血小板データについて一次回帰を、この回帰 についての標準誤差推定と共に計算する。 b.上側回帰バンドゲートを、回帰ラインの上側の2.0標準誤差の距 離において平行に引き出す。 c.下側回帰バンドゲートを、回帰ラインの下側の2.5標準誤差の距 離において平行に引き出す。 44−ノイズゲートの上側で回帰バンドゲートの間の光学的血小板データを、 上側集合についてチェックした(サブルーチンPLToFindUpperPo pulation): a.残りの点を工程43の回帰線上に投影する。 b.256ビンヒストグラムを発生させ、平均化により64ビンに減少 させ、7ピン有蓋車(boxcar)フィルターを通し、補間により256ビン に拡張する。 c.ヒストグラムの下側2/3においてモードを認識する。 d.第2のピークについてヒストグラムの上側1/4を検索する。 e.上側1/4の第2のピークが存在する場合、上側集合ゲートを、モ ードと第2ピークとの間の谷間に設定する。 また、上側集合ゲートを、ヒストグラムの右側端において設定する。このゲート の上の予め排除されていない細胞は、「上側集合」である。このゲートの下側の 予め排除されていない細胞は、「下側集合」である。 f.上側集合を、微小RBCを含むかどうか決めるために一組の基準と 比較する。そうである場合、警告フラグを設定する。 45−光学的に決められる血小板濃度(PLTo)を計算する(サブルーチン CalcPLToParams): PLTo=(事象数)*(血小板である割合)*(希釈比)/(流速*測 定時間); ここで事象数は、log(IAS)対log(PSS)空間におけるスクエアハ ードウエアゲート内に含まれるハードウエアにより計数された光学的事象の数で ある; 血小板である割合は、上側集合の数を上側および下側集合の数の合計で 割ったものである。 46−血小板クリット(plateletcrit:PCT、すなわち、血小 板を含んでなる全血の断片)を計算する(サブルーチンCalcPCT): PCT=PLTo*MPV*(単位変換計数) 47−光学的に決められた血小板パラメーターに係わるフラグを、異常結果を 示すために設定する(サブルーチンSetPLToFlgs)。 48−光学的に決められた血小板パラメーターに係わる数値結果およびフラグ を、貯蔵および表示のためにシステムに戻す(サブルーチンSendNumRe sultsおよびSendAlertResults)。血小板数値結果の例を 図45A〜F、47および48に示す。 49−血小板インピーダンス値のヒストグラムを、貯蔵および表示のために発 生させる(サブルーチンMakeDisplayHist)。血小板インピーダ ンスヒストグラムの例を図47に示す。 50−血小板光学値およびゲートの散乱図を、貯蔵および表示のために発生さ せる(サブルーチンSendScatResults)。血小板散乱図の例を図 45A〜F、47および48に示す。 実施例4: 白血球(WBC)分化分析 全血サンプルの白血球(WBC)分化分析を行うために本発 明の一態様を用いることができる。そのような分析手順の一例を後述する。サン プル処理の工程を、解説Aに表すようなソフトウエアにより制御する。データ分 析の工程は、解説Bに表すようなソフトウエアにより制御する。 1−WBCカップモーターが、カップの混合動作を開始する(工程W1)。 2−WBC溶解剤1275μlを、WBC希釈剤シリンジを用いて、WBCカ ップ内に分配する。(工程W2) 3−全血37.5μlを、吸引プローブによりWBCカップ内に分注する(実 施例1の工程A9)。 4−WBC希釈剤シリンジをリセットする(工程W3)。 5−WBC希釈剤シリンジを、バックフラッシュを除去するように動かす(工 程W4)。 6−血液サンプルとWBC溶解剤との混合後に約9.4秒を経過させる。 7−光学的トランスデューサー内において鞘流を開始させる(実施例3の工程 RBC6)。 8−血液と溶解剤との混合物を、HGBぜん動ポンプを用いて光学的トランス デューサーラインまで移動させる(工程W 5)。 9−WBCカップを排液および濯ぐ(工程W6)。 10−弁の再配列により、WBCサンプルを、光学トランスデューサーを通し て流通させる(工程W7)。 11−WBCサンプル流が、光学的送給シリンジを用いて、約27.6μl/ 秒で光学トランスデューサーを通過し始める(工程W8)。 12−WBCサンプル流速を約2.5μl/秒まで低下させる(工程W9)。 13−光学的WBCデータを、光学トランスデューサーにより収集する(工程 W10)。 14−光学的送給シリンジをリセットする(工程W11)。 15−バックフラッシュを光学的送給シリンジから除去する(工程W12)。 16−光学的トランスデューサーからのデータを、次のWBC分化分析におい て用いるために、ファイルにセーブする(工程17〜XX、アルゴリズムファイ ルmcWBCAlgorithm.ccにより実施)。 17−WBCデータをファイルから検索し、ローカル的に貯 蔵する(サブルーチンGetWBCData)。このデータは、各検出事象につ いての軸光損失(ALL)、中間角散乱(IAS)、分極側方散乱(PSS)、 脱分極側方散乱(DSS)および赤蛍光(FL3)値からなる。 工程18〜22は有核赤血球(NRBC)を認識する。 18−FL3値の256ビンヒストグラムを発生させる(サブルーチンmmH ist256)。 19−log(FL3)=100の近隣における谷間を認識することにより事 象を「高FL3」または「低FL3」に分ける(サブルーチンFindF13C ells)。この分割の一例を図49Aおよび49Bに図示する。 20−高FL3細胞のALL値のヒストグラムを発生させる(サブルーチンm mHist256)。このヒストグラムの一例を図50Aおよび50Bに図示す る。 21−存在する場合、ALL=75以下の値においてピークを認識する(サブ ルーチンAnalyzeF13Cells)。存在しない場合、NRBCは報告 されない。 22−ALL<75においてピークが存在する場合、PSSしきい値よりも大 きなPSS値(約45)を有する事象をNR BCと分類し、さらに分析しない。 工程23〜26は好中球および好酸球を認識する。 23−平面PSS対ALL上の全ての事象のプロットを用いて、好中球のピー クと単核球のピークである二つの最も大きなピークを認識する(サブルーチンF indMGLine)。 24−ラインを二つのピークの間に引く。このラインに沿う最小値で出発して 、分割線を、顆粒球(線の上側)と単核球(線の下側)との間に引く(続いてい るサブルーチンFindMGLine)。分割線の一例を図51Aおよび51B に示す。 25−顆粒球(線の上側)について、arctan(DSS/PSS)の値の ヒストグラムを発生させる(サブルーチンFindNELine)。 26−工程25のヒストグラムを、10°と31°との角値の間の谷間につい て検索する(続いているサブルーチンFindNELine)。この谷間より大 きなarctan(DSS/PSS)の角値を有する細胞を好酸球と分類し、こ の谷間より小さい角値を有する細胞は好塩基球と分類する。このヒストグラムお よび角分割線の一例を図52Aおよび52Bに示す。 工程27〜28は単核球およびストロマを認識する。 27−残りの細胞から、ALL値の256ビンヒストグラムを発生させる(サ ブルーチンmmHist256)。 28−高領域(ビン100〜160)および低領域(ビン45〜75)におけ る二つの谷間についてALLヒストグラムを検索する。上側谷間より上側の細胞 は単核球と分類される。下側谷間より下側の細胞はストロマと分類される(サブ ルーチンFindLymphLines)。ALLヒストグラムおよび分割線の 一例を図53に図示する。 リンパ球を認識するために工程29〜30を用いる。 29−残りの細胞から、IAS値の256ビンヒストグラムを発生させる(サ ブルーチンmmHist256)。 30−存在する場合、谷間が、ビン70と110との間で認識される。そのよ うな谷間が存在しない場合、分割線は、IAS値の平均+IAS値の標準分散の 2.5倍に等しい値において引かれる。この谷間または線の左側の細胞はリンパ 球と分類される。この分割の例を図54に図示する。 好塩基球を識別するために工程31〜32が用いられる。 31−残りの細胞から、ALL値の256ビンヒストグラムが発生する(サブ ルーチンmmHist256)。 32−存在する場合、工程28において決められるリンパ球−ストロマおよび リンパ球−単核球分離線からの距離の1/4〜3/4の間において、ALLヒス トグラムの谷間が識別される。そのような谷間が存在しない場合、省略時分割線 が、この距離の半分において引かれる。この線を越えるALL値を有する細胞は 好塩基球と分類される。この線を下回るALL値を有する事象はノイズと分類さ れる(サブルーチンFindBasoLines)。この分割の一例を図55に 図示する。 33−各分類した集合についてヒストグラムおよび統計を発生させる(サブル ーチンDoPopStats)。 34−異常分析結果について警告フラグを設定する(サブルーチンSetFl ags)。特に、この工程は、溶解抵抗RBCの存在について、および芽細胞に ついて統計的にチェックすることを含む。以下の統計値の秤量組み合わせがしき い値(約3.874)を超える場合、芽細胞警告フラグを設定する:集合統計 秤量係数 単核球百分率 0.030352 リンパ球ALLの平均 0.013182 単核球ALLの平均 0.016766 単核球ALLの変動係数 0.152739 単核球TASの変動係数 −0.041058 単核球PSSの平均 −0.051015 単核球PSSの変動係数 0.028661 リンパ球および単核球PSSの変動係数 −0.02960 全てのWBC FL3の平均 0.024813 35−全ての数値結果および警告フラグを、貯蔵および表示のためにシステム に戻す(サブルーチンSendNumResultsおよびSendFlagR esults)。 36−散乱図セットが発生し、貯蔵および表示のためにシステムに送られる( サブルーチンSendScatResults)。典型的ディスプレイは、図4 5A〜Fに示すように、ALL対TAS、DSS対PSS、およびALL対FL 3を表示する。実施例5 網状赤血球分析 本発明の一態様を用いて、全血サンプルの網状赤血球分析を行うことができる 。そのような分析手順の一例を後述する。サンプル処理の工程を、解説Aにおい て表すようなソフトウエアにより制御する。データ分析の工程を、解説Bにおい て表すようなソフトウエアにより制御する。この分析により発生する散乱プロッ トを図14Aおよび14Bに例示する。 1−空のRBCカップを用いて分析が始まる。 2−RBC希釈剤2200μlを、RBC希釈剤シリンジを用いてRBCカッ プ内に分配する(工程RBC2)。 3−全血18.75μlおよびRBC希釈剤2000μlを、実施例1に記載 のように、吸引プローブを介して、RBCカップ内に分配する(工程A15)。 4−希釈剤3656μlを、RBC希釈剤シリンジを用いてRBCカップ内に 分配する(工程RBC3)。約420:1の希釈比が得られる。 5−血液/希釈剤混合物500μlを、RBCカップから吸引プローブ内に吸 引する(工程A16)。 6−吸引プローブを上げ、清浄化する(工程A17)。 7−吸引プローブをRETICカップの直ぐ上の位置まで動かす(工程A18 )。 8−吸引プローブを、RETICカップの方に少し下げる(工程A19)。 9−血液/希釈剤混合物200μlを、網状赤血球の分析のために吸引プロー ブからRETICカップ内に分配する(工程A20)。 10−網状赤血球染色剤600μlを、網状赤血球希釈剤シリンジを用いて、 固定ポートを通してRETICカップ内に分配する(工程R1)。約1680: 1の希釈比が得られる。 11−網状赤血球希釈剤シリンジをリセットする(工程R2)。 12−網状赤血球サンプルを、RBCぜん動ポンプを用いて光学フローセルの 近くまで輸送する(工程R3)。 13−繰越(carryover)を防止するために、WBCサンプルライン から光学フローセルへの簡略逆流を開始する(工程R4)。 14−RETICカップを排液する(工程R5)。 15−流体ラインデッドボリュームを置換するために、光学 的送給シリンジを用いて78μl/秒で光学フローセルを通過する網状赤血球サ ンプル流を開始する(工程R6)。 16−光学フローセルを通る網状赤血球サンプル流を約2.0μl/秒まで低 下させる(工程R7)。 17−RETICカップを濯ぎのために希釈剤で満たす(工程R8)。 18−網状赤血球データを光学トランスデューサー内に収集する(工程R9) 。ハードウエアゲートが、特定のしきい値より大きな中間角散乱(IAS)値の 各光学事象についてのデータを収集する。 19−RETICカップを排液し、濯ぎ、および排液する(工程R10)。 20−光学送給シリンジをリセットする(工程R11)。 21−網状赤血球サンプル送給ラインを濯ぐ(工程R12)。 22−光学送給シリンジからバックラッシュを除去する(工程R13)。 23−次の分析のためのファイル内に網状赤血球光学データを貯蔵する。工程 24〜33の分析を、アルゴリズムファイルmrRETCAlgorithm. ccにより制御する。 24−データをファイルから検索し、ローカル的に貯蔵する(サブルーチンG etRETCData)。このデータは、中間角散乱(IAS)および緑蛍光( FL1)値からなる。 25−log(IAS)値の256ビンヒストグラムを発生させる(サブルー チンmmHist256)。 26−谷間を、存在する場合はチャンネル150と190との間に認識する。 この谷間より低いlog(IAS)値(谷間か存在しない場合は、170)を有 する細胞は血小板と考えられ、さらなる分析から除去される(サブルーチンFi ndPLTs)。このヒストグラムおよび分割線の例を図56に示す。 27−残りの細胞から、log(FLI)値の256ビンヒストグラムを発生 させる(サブルーチンmmHist256)。 28−存在する場合は、このヒストグラムの上側領域で、谷間を認識する(ビ ン175と225との間)。この谷間より高いlog(FL1)値(谷間が存在 しない場合、200)を有する細胞はWBCと考えられ、分析から除去される( サブルーチンFindWBCs)。 29−主(RBC)ピークの右側の谷間についてlog(FL1)ヒストグラ ムを検索する。そのような谷間が存在する場 合、その右側の細胞は網状赤血球と分類される。谷間が存在しない場合、分割線 はチャンネル120に存在する(省略網状赤血球位置表示)。この分割線の右側 の細胞は、網状赤血球と分類される(サブルーチンFindRETCs)。この ヒストグラムおよび分割線の例を図45Fおよび57に示す。 30−網状赤血球成熟係数(RMI)を計算する。この値は、下側網状赤血球 境界(工程29において形成される)+固定値(約24)より高いlog(FL 1)ヒストグラムビンを有するものと定義される「高FL1」領域に入る網状赤 血球の百分率に等しい(サブルーチンGetFionalCounts)。 31−数値結果を、貯蔵および表示のためにシステムに戻す(サブルーチンS endNumResults)。 32−貯蔵および表示のために散乱図を形成させる(サブルーチンSendS catResults)。網状赤血球散乱図の例を図14Aおよび58に図示す る。 33−貯蔵および表示のためにlog(FL1)値のヒストグラムを形成させ る(サブルーチンSendHistResults)。網状赤血球ヒストグラム の例を図14B、45Fおよび59に図示する。実施例6 リンパ球免疫表現型化分析 本発明の一態様を用いて、全血サンプルのリンパ球免疫表現型化分析を行うこ とができる。そのような分析手順の一つの例を以下に示す。サンプル処理の工程 を、解説Aに表すようなソフトウエアにより制御する。 1. 全血100μlを吸引プローブにより吸引し、輸送カップ内に分注する (サブルーチンsubasp.f.)。必要なら、このサンプルについて所望の 免疫表現型化アッセイの全てを実施するのに充分な血液を提供するようにこの体 積を調節する。 2. インキュベーションプローブは、輸送カップから約70μlを吸引し、 適当な数のインキュベーションカップ内に分注する(サブルーチンsubpre p.f)。 3. 免疫表現型化のための抗体試薬のような試薬を、インキュベーションプ ローブにより吸引し、適当なインキュベーションカップ内に分注する(サブルー チンsubinc.f)。 4. 適当な時間遅延がインキュベーションのために生じる。 5. wbc希釈剤約670μlを、WBCカップに添加する。これと以下の サンプル処理工程(5〜8)を、サブルーチ ンsubvu.fにおけるようなソフトウエアにより制御する。 6. インキュベーションに続いて、サンプル約30μlをインキュベーショ ンプローブにより吸引し、WBCカップ内に沈降させる。 7. サンプルと希釈剤との混合物を、WBCカップにより約5秒間混合する 。 8. 混合物を、光学特性の測定のために光学トランスデューサーを通して送 る。測定された特性は軸光損失(ALL)、中間角散乱(IAS)および二つの 蛍光値(FL1およびFL2)を含み得る。 9. データを、次の分析のために貯蔵する。一般的分析工程は、ここに列挙 されたものを含み得る。 10. 極性二変数領域に分割される、ALL対IAS値のプロットを形成す る。そのような領域は、最初の形成から起因する半径と円弧とにより境界をなす 。最初の形状は変化し得るが、通常、最大ALL限界およびゼロIAS点に位置 する。図60Aを参照。 11. log(FL2)対log(FL1)の第2のプロットを形成し、極 性二変数領域に分割する。この分割の起源は、 通常、(0,0)にある。ALL対IASプロットおよびlog(FL2)対l og(FL1)プロットの両方の例を、図60Aおよび60Dに図示する。 12. 両方のプロットを反時計周りに検索し、次に、リンパ球ピークについ て放射外側方向に検索する。ピーク高さの1/10にしきい値を設定する。デー タ点がしきい値内にある細胞はリンパ球と見なされる。 13. 各プロットにおけるリンパ球事象の数を係数し、互いにおよび血液学 的リンパ球数と比較して、あり得る誤ちを検出する。図60B、60C、60E および60Fを参照されたい。 14. 統計的分析は、さらに、最も特異的にリンパ球を認識するIASおよ びALL値の限界をさらに洗練する。この輪郭形成は、楕円、多角形、またはA LL対IAS分析空間内の他の形状領域を形成し得る。 15. 異なる抗体試薬で処理した同じサンプルの分析を進めることができる 。リンパ球識別により定められる限界内にIASおよびALL値が入る場合にの み、細胞の分析が考えられる(工程10〜14)。実施例6A Tヘルパーサブセットの測定 以下のものに類似の手順に従うことにより、T−ヘルパー細胞であるリンパ球 の断片の測定するのに本発明の一つの態様を用いることができる: 1. 全血サンプルの一部を、WBC上のCD45レセプターに結合し二つの 蛍光検出機(FL1またはFL2)の一つにより検出し得る蛍光を発生する蛍光 標識抗体、およびWBC上のCD13およびCD14レセプターの両方に結合し 二つの蛍光検出機の他方により検出し得る蛍光を発生する蛍光標識抗体を含む試 薬混合物を用いてインキュベーションする。この実施例において、CD45抗体 はイソチオシアン酸フルオレセイン(FITC)に結合し、CD13およびCD 14抗体はフィコエリトリン(PE)に結合する。典型的なインキュベーション が、周囲温度において約15分間起こる。 2. 同じ全血サンプルの第二の部分を、WBC上のCD3レセプターに結合 し二つの蛍光検出機(FL1またはFL2)の一つにより検出し得る蛍光を発生 する蛍光標識抗体、およびWBC上のCD4レセプターに結合し二の蛍光検出機 の他方により検出し得る蛍光を発生する蛍光標識抗体を含む試薬混合物 を用いてインキュベーションする。この実施例において、CD3抗体がFITC に結合し、CD4抗体がPEに結合する。 3. 第1のインキュベーションした血液サンプルを、実施例6に記載したも のと類似の方法により分析する。この分析により、CD45レセプターの存在お よびCD13およびCD14レセプターの不存在により特徴付けられるリンパ球 に相当するIASおよびALL値(リンパ球ゲート)の領域を生じる。CD13 /CD14活性およびCD45活性および得られるリンパ球の表示に対応する蛍 光水準のプロットが、図61Aに示される。同じ細胞についてのIASおよびA LL値ならびに得られるリンパ球ゲートのプロットを図61Bに示す。 4. FL1およびFL2検出機により検出される蛍光水準により示される、 CD45レセプターの存在およびCD13およびCD14レセプターの不存在を 表すリンパ球ゲート内の全ての細胞のフラクションを計算することによりリンパ 球ゲート処理の純度を決めることができる。リンパ球ゲート内の細胞についての CD13/CD14活性およびCD45活性に対応する蛍光水準のプロットを図 61Cに示す。 5.第2のインキュベーションした血液サンプルを、実施例 6の工程1〜8に示されるものに類似の方法で分析する。IASおよびALL値 がリンパ球ゲート内に入る各細胞は、非結合性と考えられPEおよびFITCで 標識された抗体混合物でインキュベーションされた対照細胞の蛍光水準に対する FL1およびFL2の検出された水準の比較に基づいて、試薬混合物(CD3お よびCD4)内の二つの抗体の各々について陽性または陰性と特徴付けられる。 対照細胞(陰性反応を示す)の蛍光水準を図61Dに図示する。 6. Tヘルパー細胞であるリンパ球のフラクションは、CD3に対して陽性 でCD4に対して陽性であるリンパ球ゲート内の細胞のフラクションであると定 められる。CD3およびCD4の両者に対して陽性であるフラクションを示す、 リンパ球ゲート内の細胞についてのCD3活性およびCD4活性に対応する蛍光 水準のプロットを図61Eに示す。 7. CD3に対して陽性でCD4に対して陽性(工程6で決められる)であ るリンパ球のフラクションが、実施例4に記載のWBC分化物分析において決め られるリンパ球数を計るので、Tヘルパー細胞の濃度を決めることができる。実施例6B Tサプレッサーサブセットの測定 CD3とCD8の両方について陽性であることにより特徴付けられる、Tサプ レッサー細胞のリンパ球サブセットを定量するために類似の手順を用いることが できる。 1. 全血サンプルの一部を、実施例6Aの工程1のように、WBC上のCD 45レセプターに結合する蛍光標識抗体、およびWBC上のCD13およびCD 14レセプターの両方に結合する蛍光標識抗体を含む試薬混合物を用いてインキ ュベーションする。このインキュベーションされたサンプルの分析を、実施例6 Aの工程3および4に記載のように行って、リンパ球ゲートを発生させる。典型 的インキュベーションは周囲温度で約15分間である。 2. 同じ全血サンプルの第二の部分を、WBC上のCD3レセプターに結合 し二つの蛍光検出機(FL1またはFL2)の一つにより検出し得る蛍光を発生 する蛍光標識抗体、およびWBC上のCD8レセプターに結合し二つの蛍光検出 機の他方により検出し得る蛍光を発生する蛍光標識抗体を含む試薬混合物を用い てインキュベーションする。この実施例において、CD3抗体がFITCに結合 し、CD8抗体がPEに結合する。 3. 第2のインキュベーションした血液サンプルを、実施例6の工程1〜8 に記載したものと類似の方法により分析する。IASおよびALLの値がリンパ 球ゲート内である各細胞は、対照蛍光水準に対するFL1およびFL2の検出水 準の比較に基づき、試薬混合物(CD3およびCD8)内の二つの抗体の各々に ついて陽性または陰性であると特徴付けられる。 4. Tサプレッサー細胞であるリンパ球のフラクションは、CD8に対して 陽性でCD8対して陽性であるリンパ球ゲート内の細胞のフラクションであると 定められる。CD3およびCD4の両者に対して陽性であるフラクションを示す 、リンパ球ゲート内の細胞についてのCD3活性およびCD8活性に対応する蛍 光水準のプロットを図61Fに示す。 5. CD3に対して陽性でCD8に対して陽性(工程5で決められる)であ るリンパ球のフラクションが、実施例4に記載のWBC分化物分析において決め られるリンパ球数を計るので、Tサプレッサー細胞の濃度を決めることができる 。 実施例6C TおよびBリンパ球の測定 TおよびBリンパ球の数を、実施例6Aおよび6Bに記載のものに類似の手順 を用いて測定することができる。リンパ球ゲ ートの形成に用いられる第1のインキュベーションされたサンプルが、実施例6 Aおよび6Bに記載のものと同じCD45とCD13/CD14標識抗体との混 合物である。血液サンプルの第二の部分を、CD3抗体(FTTCで標識)とC D19抗体(PEで標識)との混合物を用いてインキュベーションする。T細胞 とB細胞のフラクションを、CD3陽性かつCD19陰性である細胞(T細胞) のフラクション、ならびにCD3陰性かつCD19陽性である細胞(B細胞)の フラクションから決める。T細胞およびB細胞のフラクションを示す、CD3活 性およびCD19活性に相当する蛍光水準のプロットを図61Gに示す。 これらの実施例に記載のリンパ球サブセット測定の有効性を、本発明の一態様 を用いる分析結果と従来の手動フローサイトメトリーアッセイの結果とを比較す ることにより示す。ベクトン・ディキンソン・免疫サイトメトリーシステム(B ecton Dickinson Immunocytometry Syst em)によるFACScanシステムでの従来の分析と本発明の態様(BB3と 呼ぶ)との間のそのような比較の結果を図62A〜Dに示す。 図62A〜Dのプロットは、CD3およびCD4の両方に陽性(図62A)、 CD3およびCD8の両方に陽性(図62B)、CD19に陽性(図62C)お よびCD3のみに陽性(図62D)のリンパ球のフラクション間の関係を示す。 実施例7 NRBC分析 全血臨床サンプル25μlを、WBCカップ138内で42℃に予め暖められ た多目的試薬675μlと共に、前述の細胞分析装置システムにおいてオンライ ン状態で混合する。サンプル/試薬を混合し、11秒間インキュベーションする 。次に、この混合物を、WBC/Diff/NRBC分析に約8+1/2秒かか るフローセル170に輸送する。図40A〜Cおよび41A〜Bは、それぞれ、 56NRBC/100WBCおよび140NRBC/100WBCを含むサンプ ルについてのこの分析結果を示す。 実施例8 免疫血小板分析 1. 免疫血小板分析のためのサンプルを、サンプルローダーによりデーター キャリアリーダーに提供する。サンプル容器でデータキャリアを読み取るとき、 分析モジュールは、免疫血小板分析をサンプルについて行うべきことを認識する 。 2. CBCを目的のサンプル上で開始し、一方、他のものは混合する。 3. 吸引プローブが、サンプル容器から全血約75μlを吸引し、約75μ lをインキュベーションカップ内に分注する。 4. 吸引プローブが、試薬容器から全CD61−FTC(MAb)試薬約3 8μlを吸引し、約38μlをインキュベーションカップ内に分注する。 5.全血と試薬とを、吸引プローブを用いて、インキュベーションカップ内で 混合する。 6.インキュベーションカップ内の混合物を約1分間インキュベーションする 。 7.吸引プローブは、混合物約56μlをインキュベーションカップから取り 出し、混合物約38μlをRBCカップ内に沈降させる。 8.RBCカップ内の混合物に希釈剤を添加して約1〜約290の希釈比率の 血液を得る。 9.希釈混合物の中間角散乱(IAS)、分極側方散乱(PSS)および第1 蛍光値(FL1)のような光学的特性が測定されるように、希釈混合物を、約2 .5μl/秒の流速で光学 トランスデューサーを流通させる。 10.光学フローセルを通過する希釈混合物の動きを、約2000の蛍光事象 を表すデータが生じるまで続ける。 11.工程12および13に列挙する項目の適当な配列を含み得る次の分析の ためにデータを記憶する。 12.log(FL1)対log(IAS)値のプロットを形成する。このプ ロットは、図64Aに示すように、4つの領域に分割することができる。CD6 1+領域内の事象は、Aに示される血小板、比較的大きな血小板、すなわちWB Cの寸法に実質的に類似の寸法を有する血小板、Bに示される凝集血小板および /またはWBCに結合した血小板を表す。CO領域内の事象は、光学感知領域を 実質的に同時に通過する一つの血小板および一つのRBCを含む一致事象を表す 。RBC領域内の事象は、RBCまたはWBCを表す。NPP領域内の事象は、 血小板と実質的に同じ寸法の非血小板粒子を表す。 13.図64Bに示すように、log(PSS)対log(IAS)のプロッ トを形成する。図64AのCD61+領域からの事象を概してAに示し、RBC 領域からの事象を概してBに示し、NPP領域からの事象を概してCに示す。図 64Bは、 CD61+事象がNPP事象と重複することを、log(PSS)対log(I AS)プロットで示している。図64Bは、重複したCD61+およびNPP事 象を示し、図64Cは、CD61+事象のみを示し、図64Dは、NPP事象の みを示している。 14. 免疫血小板数を、CD61+およびCO領域における併せた事象数に 基づいて計算する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バン・ホーブ,リユツク アメリカ合衆国、カリフオルニア・95129、 サン・ホセ、ボリンジヤー・ロード・6126 【要約の続き】 細胞を全血サンプルまたはその一部から物理的に分離す ることなく全ての工程を自動的に行い、従来の血液学的 分析の結果は、少なくとも蛍光サイトメトリー試験の結 果の報告の際に利用することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. (a)全血サンプルを提供する工程; (b)全血サンプルについて行われる二またはそれ以上の一連の試験を選択し、 全血サンプルについて行われる試験を関連付ける工程; (c)第1の量の全血サンプルを、全血サンプルについて従来の血液学的分析と 蛍光サイトメトリー分析を行うことのできる自動装置システム内に吸引する工程 ; (d)装置が、少なくとも3つのサンプル受け入れ容器内に全血サンプルのアリ コートを分配する工程; (e)装置が、第1のアリコートの全血サンプルを希釈試薬で希釈する工程; (f)装置が、第2のアリコートの全血サンプルを溶解試薬で溶解する工程; (g)装置が、第3のアリコートの全血サンプルを蛍光試薬と混合する工程; (h)装置が、第1のアリコートの希釈全血サンプルをフロートランスデューサ ーを通して輸送する工程; (i)装置のフロートランスデューサーが、第1のアリコートの希釈全血サンプ ル中の赤血球および血小板を検出および計数する工程; (j)装置が、第2のアリコートの溶解全血サンプルをフロートランスデューサ ーシステムを通して輸送する工程; (k)フロートランスデューサーシステムが、第2のアリコートの溶解全血サン プルから多角光散乱を検出し、第2のアリコートの全血サンプル中の白血球を計 数および識別する工程; (l)フロートランスデューサーシステムが、第2のアリコートの溶解全血サン プルまたは第1のアリコートの希釈全血サンプルからの多角光散乱および蛍光を 検出し、その中の有核赤血球もしくは網状赤血球または両者を計数および識別す る工程; (m)装置が、第3のアリコートの全血サンプルをフロートランスデューサーシ ステムを通して輸送する工程; (n)フロートランスデューサーシステムが、第3のアリコートの全血サンプル からの多角光散乱および蛍光を検出し、その中の血小板もしくは凝集血小板また は両者を計数および識別する工程; (o)装置が、全血サンプルについて行われる複数試験につい てのデータを貯蔵、検出および識別する工程; (p)装置が、全血サンプルについて行われる複数試験の各々の結果を、必要な らば定量的に報告する工程; を含んでなる、全血サンプル中の細胞を区別および識別する自動的方法であって 、 ここで、装置システムは、細胞を全血サンプルまたはそのアリコートから物理 的に分離することなく全ての工程を自動的に行い、従来法の血液学的分析の結果 は、少なくとも蛍光サイトメトリー試験の結果の報告において利用することがで きる方法。 2. さらに (q)第1のアリコートの全血サンプルを染色する工程;および (r)染色された第1のアリコートの全血サンプルをフロートランスデューサー システムを通して輸送し、そこで網状赤血球を計数および染色された第1のアリ コートの全血サンプルから識別する工程 を含む請求項1に記載の方法。 3. 装置フロートランスデューサーシステムがインピーダンスフローセルを含 む請求項1に記載の方法。 4. インピーダンストランスデューサー検出データを利用して定量的赤血球お よび血小板の結果を提供する請求項1に記載の方法。 5. 第1のアリコートの全血サンプルが、装置により、光学的フローセルトラ ンスデューサーシステムを通して輸送され、多角光散乱が検出されて第1のアリ コートの全血サンプル中の血小板を計数および識別する請求項1に記載の方法。 6. 蛍光試薬が、一またはそれ以上の蛍光色素と結合された一またはそれ以上 のモノクローナル抗体を含んでなる請求項1に記載の方法。 7. モノクローナル抗体の一つが抗CD61であり、蛍光色素がFITCであ る請求項6に記載の方法。 8. 報告された定量的血小板の結果が、多角光散乱および蛍光検出データから 得られる詰求項1に記載の自動的方法。 9. 混合すべき全血サンプルの受け入れ容器が、一またはそれ以上のモノクロ ーナル抗体と結合された予め測定された量の一またはそれ以上のモノクローナル 抗体を含む使い捨て容器である請求項1に記載の方法。 10. (a)全血サンプルを提供する工程; (b)全血サンプルについて行われる一またはそれ以上の一連の試験を選択する 工程; (c)全血サンプルについて行われる試験を関連付ける工程; (d)所定量の全血サンプルを、全血サンプルについて従来の血液学的分析と蛍 光サイトメトリー分析を自動的に行うことのできる自動装置システム内に吸引す る工程; (e)装置が、少なくとも1つのサンプル受け入れ容器内に第1のアリコートの 全血サンプルを分配する工程; (f)装置が、第1のアリコートの全血サンプルを蛍光試薬と混合する工程; (g)装置が、蛍光試薬と混合された第1のアリコートの全血サンプルを希釈お よびフロートランスデューサーシステムを通してを輸送する工程; (h)フロートランスデューサーシステムが、蛍光試薬と混合された第1のアリ コートの全血サンプルからの多角光散乱および蛍光を検出し、その中の血小板も しくは凝集血小板または両者を計数および識別する工程; (i)装置が、全血サンプルについて行われる一またはそれ以上の試験について のデータを貯蔵、検出および識別する工程; (j)装置が、全血サンプルについて行われる一またはそれ以上の試験の各々の 結果を、必要ならば定量的に報告する工程; を含んでなる、全血サンプル中の細胞を区別および識別する自動的方法であって 、 ここで、装置システムは、細胞を全血サンプルまたはそのアリコートから物理 的に分離することなく全ての工程を自動的に行い、従来法の血液学的分析の結果 は、少なくとも蛍光サイトメトリー試験の結果の報告において利用することがで きる方法。
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