JP2003315248A - フローサイトメータ - Google Patents
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 １つの粒子の特徴を表す少なくとも２つの信
号を確実に検出して精度の高い粒子分析を行うこと。 【解決手段】 粒子懸濁液の流れを形成するフローセル
と、フローセルに光を照射する光源と、粒子懸濁液中の
各粒子から少なくとも第１および第２の光を受けて第１
および第２電気信号にそれぞれ変換する第１および第２
光電変換素子と、第１および第２電気信号をそれぞれ第
１および第２しきい値と比較する比較部と、比較結果か
ら得られる第１および第２電気信号の有効検出期間の論
理和を算出する論理和算出部と、論理和された期間に得
られる第１および第２電気信号を粒子の特徴を表す有効
信号として処理し粒子分析を行う分析部からなる。
号を確実に検出して精度の高い粒子分析を行うこと。 【解決手段】 粒子懸濁液の流れを形成するフローセル
と、フローセルに光を照射する光源と、粒子懸濁液中の
各粒子から少なくとも第１および第２の光を受けて第１
および第２電気信号にそれぞれ変換する第１および第２
光電変換素子と、第１および第２電気信号をそれぞれ第
１および第２しきい値と比較する比較部と、比較結果か
ら得られる第１および第２電気信号の有効検出期間の論
理和を算出する論理和算出部と、論理和された期間に得
られる第１および第２電気信号を粒子の特徴を表す有効
信号として処理し粒子分析を行う分析部からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はフローサイトメー
タに関し、とくに、染色を施した細菌や細胞などから生
じる散乱光や蛍光を電気信号に変換して処理する処理回
路に関する。
タに関し、とくに、染色を施した細菌や細胞などから生
じる散乱光や蛍光を電気信号に変換して処理する処理回
路に関する。
【０００２】
【従来の技術】細胞などの粒子を分析するための測定装
置として、従来からフローサイトメータが利用されてい
る。一般的なフローサイトメータでは、細胞などの種類
を判別するために前もって適当な染色を施し、その粒子
懸濁液を細いガラス管に導き、その懸濁液の流れに対し
て、レーザ光を照射する。
置として、従来からフローサイトメータが利用されてい
る。一般的なフローサイトメータでは、細胞などの種類
を判別するために前もって適当な染色を施し、その粒子
懸濁液を細いガラス管に導き、その懸濁液の流れに対し
て、レーザ光を照射する。
【０００３】粒子が、レーザ照射エリアを通過するごと
にその粒子による散乱光や蛍光が検出され、これらの光
の強度は、それぞれフォトダイオードやフォトマルチプ
ライヤによってパルス状の電気信号つまり、散乱光信号
や蛍光信号に変換される。
にその粒子による散乱光や蛍光が検出され、これらの光
の強度は、それぞれフォトダイオードやフォトマルチプ
ライヤによってパルス状の電気信号つまり、散乱光信号
や蛍光信号に変換される。
【０００４】これらの電気信号の波形を処理することに
よって、そのパルスの振幅、面積、幅といった種々のパ
ラメータが算出されるが、それに用いる算出回路には、
信号検知レベルが設定されている。そして、検出パルス
高さがある検出レベル以上であれば粒子信号と認知して
処理を行うというようにしている。
よって、そのパルスの振幅、面積、幅といった種々のパ
ラメータが算出されるが、それに用いる算出回路には、
信号検知レベルが設定されている。そして、検出パルス
高さがある検出レベル以上であれば粒子信号と認知して
処理を行うというようにしている。
【０００５】検出信号は、粒子がない状態（無信号状
態）では理想的には０であるが、外来ノイズや測定系の
持つ性質の時間的変動（例えば、フローサイトメータに
おけるフローセル内流体の屈折率変動）により、所定の
振幅を持つノイズ信号が検出される。これらのノイズ信
号を、対象とする信号から除去するために、信号検知レ
ベルは設定される。
態）では理想的には０であるが、外来ノイズや測定系の
持つ性質の時間的変動（例えば、フローサイトメータに
おけるフローセル内流体の屈折率変動）により、所定の
振幅を持つノイズ信号が検出される。これらのノイズ信
号を、対象とする信号から除去するために、信号検知レ
ベルは設定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術で
は、上記のようにして得られる複数種類の電気信号のう
ち、一つを代表的にトリガ信号として選択し、そのトリ
ガ信号のレベルがある一定条件を満たせば粒子信号とし
て認知するようにしている。
は、上記のようにして得られる複数種類の電気信号のう
ち、一つを代表的にトリガ信号として選択し、そのトリ
ガ信号のレベルがある一定条件を満たせば粒子信号とし
て認知するようにしている。
【０００７】しかしながら、例えば蛍光信号をトリガ信
号に設定すると、散乱光信号は強いが蛍光信号は弱いよ
うな細菌は認知することができない。また、一般的にノ
イズ成分の多い蛍光信号には強力なアナログフィルタを
設けるため、蛍光信号は、そのフィルタの特性により遅
延した波形となる。このような場合には散乱光信号と蛍
光信号との位相差により、散乱光信号のパルス幅やピー
ク値が正しく検出できない。
号に設定すると、散乱光信号は強いが蛍光信号は弱いよ
うな細菌は認知することができない。また、一般的にノ
イズ成分の多い蛍光信号には強力なアナログフィルタを
設けるため、蛍光信号は、そのフィルタの特性により遅
延した波形となる。このような場合には散乱光信号と蛍
光信号との位相差により、散乱光信号のパルス幅やピー
ク値が正しく検出できない。
【０００８】逆に散乱光信号をトリガ信号に設定する
と、尿中の円柱を認知する場合、蛍光信号はパルス幅の
長い１つのパルス信号となるが、散乱光信号は短いパル
ス幅の断続パルス信号となり、１つの円柱を複数の粒子
として認知してしまう。
と、尿中の円柱を認知する場合、蛍光信号はパルス幅の
長い１つのパルス信号となるが、散乱光信号は短いパル
ス幅の断続パルス信号となり、１つの円柱を複数の粒子
として認知してしまう。
【０００９】この発明はこのような事情を考慮してなさ
れたもので、複数種類の光信号の各有効検出期間の論理
和を全検出信号共通の有効検出期間を表すトリガ信号と
することにより、各光信号のパルス幅やピーク値のよう
なパラメータを、リアルタイムに正しく算出して精度よ
く粒子分析を行うことが可能なフローサイトメータを提
供するものである。
れたもので、複数種類の光信号の各有効検出期間の論理
和を全検出信号共通の有効検出期間を表すトリガ信号と
することにより、各光信号のパルス幅やピーク値のよう
なパラメータを、リアルタイムに正しく算出して精度よ
く粒子分析を行うことが可能なフローサイトメータを提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、粒子懸濁液
の流れを形成するフローセルと、フローセルに光を照射
する光源と、粒子懸濁液中の各粒子から少なくとも第１
および第２の光を受けて第１および第２電気信号にそれ
ぞれ変換する第１および第２光電変換素子と、第１およ
び第２電気信号をそれぞれ第１および第２しきい値と比
較する比較部と、比較結果から得られる第１および第２
電気信号の有効検出期間の論理和を算出する論理和算出
部と、論理和された期間に得られる第１および第２電気
信号を粒子の特徴を表す有効信号として処理し粒子分析
を行う分析部からなるフローサイトメータを提供するも
のである。
の流れを形成するフローセルと、フローセルに光を照射
する光源と、粒子懸濁液中の各粒子から少なくとも第１
および第２の光を受けて第１および第２電気信号にそれ
ぞれ変換する第１および第２光電変換素子と、第１およ
び第２電気信号をそれぞれ第１および第２しきい値と比
較する比較部と、比較結果から得られる第１および第２
電気信号の有効検出期間の論理和を算出する論理和算出
部と、論理和された期間に得られる第１および第２電気
信号を粒子の特徴を表す有効信号として処理し粒子分析
を行う分析部からなるフローサイトメータを提供するも
のである。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明のフローサイトメータの
測定対象としては、赤血球および白血球のような血液中
の血球成分，円柱，上皮細胞，細菌および血球のような
尿中の有形成分、あるいは、トナーおよび研磨剤のよう
な工業用粒子などが挙げられる。これらの粒子はあらか
じめ蛍光染料や蛍光標識試薬によって処理されたもので
あってもよい。
測定対象としては、赤血球および白血球のような血液中
の血球成分，円柱，上皮細胞，細菌および血球のような
尿中の有形成分、あるいは、トナーおよび研磨剤のよう
な工業用粒子などが挙げられる。これらの粒子はあらか
じめ蛍光染料や蛍光標識試薬によって処理されたもので
あってもよい。
【００１２】フローセルとしては、粒子懸濁液をシース
液に包んで細孔に流すことにより流体力学的効果によっ
て細い流れを形成して細孔に粒子を一列に通過させるよ
うにした、いわゆるシースフローセルを用いることが好
ましい。
液に包んで細孔に流すことにより流体力学的効果によっ
て細い流れを形成して細孔に粒子を一列に通過させるよ
うにした、いわゆるシースフローセルを用いることが好
ましい。
【００１３】光源には、連続的に発光するレーザ光源、
例えばレーザダイオードを用いることができる。第１お
よび第２光電変換素子が各粒子から受ける光とは、前方
散乱光，側方散乱光，後方散乱光，蛍光（赤蛍光，緑蛍
光）などの光の内の少なくとも２種類である。
例えばレーザダイオードを用いることができる。第１お
よび第２光電変換素子が各粒子から受ける光とは、前方
散乱光，側方散乱光，後方散乱光，蛍光（赤蛍光，緑蛍
光）などの光の内の少なくとも２種類である。
【００１４】また、第１および第２光電変換素子には、
ホトダイオード，ホトトランジスタ又はホトマルチプラ
イヤーチューブなどを用いることができる。前記光電変
換素子は３つ以上の構成であっても良い。比較部および
論理和算出部は、通常のアナログ回路又はデジタル回路
又はそれらの組み合わせ回路により実現できる。分析部
は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭからなるマイクロコン
ピュータやパーソナルコンピュータによって構成される
ことが好ましい。
ホトダイオード，ホトトランジスタ又はホトマルチプラ
イヤーチューブなどを用いることができる。前記光電変
換素子は３つ以上の構成であっても良い。比較部および
論理和算出部は、通常のアナログ回路又はデジタル回路
又はそれらの組み合わせ回路により実現できる。分析部
は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭからなるマイクロコン
ピュータやパーソナルコンピュータによって構成される
ことが好ましい。
【００１５】この発明において、比較部は、第１および
第２電気信号がしきい値より大きい期間をそれぞれの有
効検出期間としてもよい。前記電気信号は３つ以上の構
成であっても良い。場合によっては、第１および第２電
気信号を微分又は積分処理した後にしきい値と大きさを
比較するようにしてもよい。
第２電気信号がしきい値より大きい期間をそれぞれの有
効検出期間としてもよい。前記電気信号は３つ以上の構
成であっても良い。場合によっては、第１および第２電
気信号を微分又は積分処理した後にしきい値と大きさを
比較するようにしてもよい。
【００１６】第１の光が散乱光で、第２の光が蛍光であ
ってもよい。分析部は、第１および第２電気信号のピー
ク値と時間幅に基づいて粒子分析を行うようにしてもよ
い。第１および第２電気信号の少なくとも一方を平滑化
するスムージングフィルタをさらに備えてもよい。
ってもよい。分析部は、第１および第２電気信号のピー
ク値と時間幅に基づいて粒子分析を行うようにしてもよ
い。第１および第２電気信号の少なくとも一方を平滑化
するスムージングフィルタをさらに備えてもよい。
【００１７】実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述す
る。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明のフローサイトメータの光学系を示す説
明図である。同図に示すように、シースフローセル１の
オリフィス２を粒子懸濁液がシース液に包まれて通過す
る。粒子懸濁液中の粒子Ｐにレーザダイオード３からの
出射ビームＬ０が集光レンズ４を介して集光される。そ
れによって、粒子Ｐから前方散乱光Ｌ１と側方蛍光Ｌ２
が生じる。
る。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明のフローサイトメータの光学系を示す説
明図である。同図に示すように、シースフローセル１の
オリフィス２を粒子懸濁液がシース液に包まれて通過す
る。粒子懸濁液中の粒子Ｐにレーザダイオード３からの
出射ビームＬ０が集光レンズ４を介して集光される。そ
れによって、粒子Ｐから前方散乱光Ｌ１と側方蛍光Ｌ２
が生じる。
【００１８】ホトダイオード６は前方散乱光Ｌ１を集光
レンズ５を介して受光し、電気信号Ｓａに変換する。ホ
トマルチプライヤチューブ７は側方蛍光Ｌ２を集光レン
ズ８を介して受光し、電気信号Ｓｂに変換する。電気信
号Ｓａ，Ｓｂは信号処理部９に入力されて処理される。
レンズ５を介して受光し、電気信号Ｓａに変換する。ホ
トマルチプライヤチューブ７は側方蛍光Ｌ２を集光レン
ズ８を介して受光し、電気信号Ｓｂに変換する。電気信
号Ｓａ，Ｓｂは信号処理部９に入力されて処理される。
【００１９】図２は信号処理部９の構成を示すブロック
図であり、図３は処理される電気信号を示すタイムチャ
ートである。図２において、電気信号Ｓａ，Ｓｂがスム
ージングフィルタ１１ａ，１１ｂによりそれぞれ平滑化
され、例えば、図３の（ａ)，(ｂ）に示す信号ＳＡ，Ｓ
Ｂが得られる。この場合、信号ＳＢは信号ＳＡより位相
が遅れている。
図であり、図３は処理される電気信号を示すタイムチャ
ートである。図２において、電気信号Ｓａ，Ｓｂがスム
ージングフィルタ１１ａ，１１ｂによりそれぞれ平滑化
され、例えば、図３の（ａ)，(ｂ）に示す信号ＳＡ，Ｓ
Ｂが得られる。この場合、信号ＳＢは信号ＳＡより位相
が遅れている。
【００２０】信号ＳＡ，ＳＢはそれぞれしきい値設定部
１２ａ，１２ｂから出力されるしきい値Ｔａ，Ｔｂと比
較部１３ａ，１３ｂにおいて比較される。比較部１３
ａ，１３ｂは図３の（ｃ)，(ｄ）に示すようにそれぞれ
信号ＳＡ，ＳＢがしきい値Ｔａ，Ｔｂより大きい期間Ｗ
ａ，Ｗｂがアクティブとなるイネーブル信号Ｅａ，Ｅｂ
を出力する。
１２ａ，１２ｂから出力されるしきい値Ｔａ，Ｔｂと比
較部１３ａ，１３ｂにおいて比較される。比較部１３
ａ，１３ｂは図３の（ｃ)，(ｄ）に示すようにそれぞれ
信号ＳＡ，ＳＢがしきい値Ｔａ，Ｔｂより大きい期間Ｗ
ａ，Ｗｂがアクティブとなるイネーブル信号Ｅａ，Ｅｂ
を出力する。
【００２１】論理和算出部１４は、イネーブル信号Ｅ
ａ，Ｅｂの論理和を算出し、算出結果から図３の（ｅ）
に示すように期間Ｗｃがアクティブとなるイネーブル信
号Ｅｃを出力する。
ａ，Ｅｂの論理和を算出し、算出結果から図３の（ｅ）
に示すように期間Ｗｃがアクティブとなるイネーブル信
号Ｅｃを出力する。
【００２２】そして、論理積算出部１５ａはイネーブル
信号ＥａとＥｃの論理積Ｆａを算出する。ピーク値算出
部１６ａおよび時間幅算出部１７ａは、論理積Ｆａがア
クティブである期間において、それぞれピーク値Ｐａと
時間幅（パルス幅）Ｗａを算出する。
信号ＥａとＥｃの論理積Ｆａを算出する。ピーク値算出
部１６ａおよび時間幅算出部１７ａは、論理積Ｆａがア
クティブである期間において、それぞれピーク値Ｐａと
時間幅（パルス幅）Ｗａを算出する。
【００２３】一方、論理積算出部１５ｂも同様に、イネ
ーブル信号ＥｂとＥｃの論理積Ｆｂを算出する。ピーク
値算出部１６ｂおよび時間幅算出部１７ｂは、論理積Ｆ
ｂがアクティブである期間において、それぞれピーク値
Ｐｂと時間幅（パルス幅）Ｗｂを算出する。分析部１８
は、ピーク値Ｐａ，Ｐｂおよび時間幅Ｗａ，Ｗｂを統計
的に処理して測定対象粒子の分析を行い、分析結果を出
力部１９から出力する。
ーブル信号ＥｂとＥｃの論理積Ｆｂを算出する。ピーク
値算出部１６ｂおよび時間幅算出部１７ｂは、論理積Ｆ
ｂがアクティブである期間において、それぞれピーク値
Ｐｂと時間幅（パルス幅）Ｗｂを算出する。分析部１８
は、ピーク値Ｐａ，Ｐｂおよび時間幅Ｗａ，Ｗｂを統計
的に処理して測定対象粒子の分析を行い、分析結果を出
力部１９から出力する。
【００２４】図３に示す例では、信号ＳＢが信号ＳＡよ
り遅れているので、従来のように信号Ｅａ，Ｅｂのいず
れか一方をトリガ信号とすると、他方の信号のパルス幅
は部分的に削除され誤って検出されるが、この発明で
は、いずれの信号に対しても正しいパルス幅が得られる
ことが分かる。
り遅れているので、従来のように信号Ｅａ，Ｅｂのいず
れか一方をトリガ信号とすると、他方の信号のパルス幅
は部分的に削除され誤って検出されるが、この発明で
は、いずれの信号に対しても正しいパルス幅が得られる
ことが分かる。
【００２５】図４は尿中の血球円柱を検出する例を示
し、図４（ａ）は前方散乱光の強度を表す信号ＳＡ，図
４（ｂ）は側方蛍光の強度を表す信号ＳＢである。これ
らの信号ＳＡ，ＳＢが信号処理部９で処理されると、前
述と同様に比較部１３ａ，１３ｂは図４の（ｃ)，(ｄ）
に示すイネーブル信号Ｅａ，Ｅｂを出力する。論理和算
出部１４は図４の（ｅ）に示すイネーブル信号Ｅｃを出
力する。
し、図４（ａ）は前方散乱光の強度を表す信号ＳＡ，図
４（ｂ）は側方蛍光の強度を表す信号ＳＢである。これ
らの信号ＳＡ，ＳＢが信号処理部９で処理されると、前
述と同様に比較部１３ａ，１３ｂは図４の（ｃ)，(ｄ）
に示すイネーブル信号Ｅａ，Ｅｂを出力する。論理和算
出部１４は図４の（ｅ）に示すイネーブル信号Ｅｃを出
力する。
【００２６】従って、ピーク値算出部１６ａおよび時間
幅算出部１７ａは、論理積Ｆａがアクティブである期間
Ｗａ１，Ｗａ２，Ｗａ３においてピーク値Ｐａを算出
し、時間幅Ｗａ＝Ｗａ１＋Ｗａ２＋Ｗａ３を算出する。
幅算出部１７ａは、論理積Ｆａがアクティブである期間
Ｗａ１，Ｗａ２，Ｗａ３においてピーク値Ｐａを算出
し、時間幅Ｗａ＝Ｗａ１＋Ｗａ２＋Ｗａ３を算出する。
【００２７】一方、ピーク値算出部１６ｂおよび時間幅
算出部１７ｂは、論理積Ｆｂがアクティブである期間Ｗ
ｂにおいてピーク値Ｐｂと時間幅（パルス幅）Ｗｂを算
出する。分析部１８は、ピーク値Ｐａ，Ｐｂおよび時間
幅Ｗａ，Ｗｂを統計処理して粒子の分析を行い、分析結
果を出力部１９から出力する。
算出部１７ｂは、論理積Ｆｂがアクティブである期間Ｗ
ｂにおいてピーク値Ｐｂと時間幅（パルス幅）Ｗｂを算
出する。分析部１８は、ピーク値Ｐａ，Ｐｂおよび時間
幅Ｗａ，Ｗｂを統計処理して粒子の分析を行い、分析結
果を出力部１９から出力する。
【００２８】図４に示す例では、信号ＳＡが３つのパル
ス信号を有するので、従来のように信号Ｅａをトリガ信
号とすると、１つの粒子が３つの粒子として誤って認知
されることになる。しかし、この発明では、１つの粒子
として正しく認知され、信号ＳＡ，ＳＢに対して正しい
ピーク値とパルス幅を検出できる。
ス信号を有するので、従来のように信号Ｅａをトリガ信
号とすると、１つの粒子が３つの粒子として誤って認知
されることになる。しかし、この発明では、１つの粒子
として正しく認知され、信号ＳＡ，ＳＢに対して正しい
ピーク値とパルス幅を検出できる。
【００２９】
【発明の効果】この発明によれば、１つの粒子の特徴を
表す少なくとも２つの電気信号について、それぞれの有
効検出期間の論理和によって得られる期間を両電気信号
に共通の有効検出期間としたので、両信号の一方が微小
で検出不能である場合、また両信号の位相差が大きい場
合、あるいは一方が断続するような場合であっても、各
信号を精度よく検出することができ、正確な粒子分析が
可能となる。
表す少なくとも２つの電気信号について、それぞれの有
効検出期間の論理和によって得られる期間を両電気信号
に共通の有効検出期間としたので、両信号の一方が微小
で検出不能である場合、また両信号の位相差が大きい場
合、あるいは一方が断続するような場合であっても、各
信号を精度よく検出することができ、正確な粒子分析が
可能となる。
【図１】この発明のフローサイトメータの光学系を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】図１の信号処理部を示すブロック図である。
【図３】図３に示す信号処理部の動作の一例を示すタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図４】図３に示す信号処理部の動作の他の例を示すタ
イムチャートである。
イムチャートである。
１ シースフローセル
２ オリフィス
３ レーザダイオード
４ 集光レンズ
５ 集光レンズ
６ ホトダイオード
７ ホトマルチプライヤチューブ
８ 集光レンズ
９ 信号処理部
Ｐ 粒子
ＬＢ ビーム
Ｌ１ 前方散乱光
Ｌ２ 側方蛍光
Claims (5)
- 【請求項１】 粒子懸濁液の流れを形成するフローセル
と、フローセルに光を照射する光源と、粒子懸濁液中の
各粒子から少なくとも第１および第２の光を受けて第１
および第２電気信号にそれぞれ変換する第１および第２
光電変換素子と、第１および第２電気信号をそれぞれ第
１および第２しきい値と比較する比較部と、比較結果か
ら得られる第１および第２電気信号の有効検出期間の論
理和を算出する論理和算出部と、論理和された期間に得
られる第１および第２電気信号を粒子の特徴を表す有効
信号として処理し粒子分析を行う分析部からなるフロー
サイトメータ。 - 【請求項２】 比較部は、第１および第２電気信号がし
きい値より大きい期間をそれぞれの有効検出期間とする
請求項１記載のフローサイトメータ。 - 【請求項３】 第１の光が散乱光で、第２の光が蛍光で
ある請求項１記載のフローサイトメータ。 - 【請求項４】 分析部は、第１および第２電気信号のピ
ーク値と時間幅に基づいて粒子分析を行う請求項１記載
のフローサイトメータ。 - 【請求項５】 第１および第２電気信号の少なくとも一
方を平滑化するスムージングフィルタをさらに備える請
求項１記載のフローサイトメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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