JP2004205508A - 蛍光分析装置及び蛍光分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 多数の蛍光染料を多数の光検出器を使用して分析するための蛍光分析装置及び蛍光分析方法に関し、サイトメトリ(血球計)、特に、フローサイトメトリの分野に適用される。光検出器及び蛍光染料の各々に対する測定された蛍光と光検出器の利得の間の対をなす関数関係の表示を行う表示手段を備え、光検出器の利得設定値の初期セットを選択し、関数関係を使用して、光検出器の利得設定値の初期セットの補償を計算する。これにより、光検出器の利得を間接的に調整することができ、標識が付された粒子に対する所望の蛍光レベルが特定され、記憶されている関数関係を使用して、所望の出力をもたらす光検出器利得が計算され、かつ、光検出器の利得が計算値に設定される。
【選択図】 図1
Description
a)光検出器の利得設定値の初期セットを選択するステップと、
b)記憶されている関係を使用して、光検出器の利得設定値の初期セットの補償を計算するステップ
を有している。
a)測定された蛍光と光検出器及び蛍光染料の各々に対する光検出器の利得との間の対をなす関数関係を決定し、かつ、記憶するステップと、
b)光検出器の利得設定値の初期セットを選択するステップと、
c)記憶されている関係を使用して、光検出器の利得設定値の初期セットの補償を計算するステップ
を有している。
a)光検出器の利得設定値の初期セットを選択するステップと、
b)記憶されている関係を使用して、光検出器の利得設定値の初期セットの補償を計算するステップと、
c)光検出器の利得設定値の調整済みセットを得るべく、少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップと、
d)追加サンプルを分析することなく、調整済み光検出器の利得設定値の補償を再計算するステップ
を有している。
a)測定された蛍光と光検出器の各々及び蛍光染料の各々に対する光検出器の利得との間の対をなす関数関係を決定し、かつ、記憶するステップと、
b)光検出器の利得設定値の初期セットを選択するステップと、
c)記憶されている関係を使用して、光検出器の利得設定値の初期セットの補償を計算するステップと、
d)光検出器の利得設定値の調整済みセットを得るべく、少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップと、
e)追加サンプルを分析することなく、調整済み光検出器の利得設定値の補償を再計算するステップ
を有している。
Log(O)=C1・Log(V)+C2
で与えられる。Oは観察された蛍光強度、VはPMT電圧、C1及びC2は、実験によって決定されたデータに直線を当てはめることによって決定された定係数である。記憶されている関数関係は、線形関数を定義する定数のみを記録することによって、すなわち、個々の染料に対するC1及びC2の値を記憶することによって単純化されている。
a)初期の光検出器の利得設定値を使用して測定された蛍光レベルに対する所望の蛍光レベルの比率として、輝度比rを定義するステップと、
b)行調整済み補償行列を得るべく、調整済み光検出器に対応する初期補償行列の行にrを掛け合わせるステップと、
c)調整済み補償行列を得るべく、調整済み光検出器の一次染料に対応する行調整済み補償行列の列に1/rを掛け合わせるステップ
とを有し、初期補償行列から調整済み補償行列を計算する方法が提供される。
本発明をより深く理解するために、n個の染料を検出するためのn個のチャネルを有する蛍光分析装置を補償するための一般原理について説明する。n個のチャネル及びn個の染料には、個々の染料に対する一次検出チャネルが染料の番号と同じ番号のチャネルを有するように番号が振られているものとする(例えば、チャネル2は、染料2を検出するべく使用される)。このように番号付けされているため、スピルオーバは、異なる番号を有する検出器チャネルによって測定される染料蛍光である。この番号付けスキームは、簡潔なプレゼンテーションを目的として便宜上選択されたものであり、本発明に対する重大な実施態様ではない。
Oi=ΣSij・Dj ・・・(1)
で表すことができる。この合計は、検出されたn個の染料に対する合計である。方程式(1)は、個々の検出器チャネルに1つずつ、計n個の連立方程式を提供している。
観察された未補償測値のベクトルを表すOを、n個のチャネルの各々における蛍光測値のn×1列ベクトル、すなわちO=[O1、・・・On]Tとし、また、補償済み測値のベクトルを表すDを、n個の染料の各々の染料蛍光のn×1列ベクトル、すなわちD=[D1、・・・Dn]Tとし、かつ、Sをスピルオーバ係数のn×n行列Sijとすると、方程式(1)によって表される連立方程式は、
O=S・D ・・・(2)
の行列形態で表すことができ、また、補償済み蛍光値Dは、上述した方程式の両辺にスピルオーバ行列の逆数を左掛けすることによって得られる。
S−1・O=D ・・・(3)
スピルオーバ行列の逆数は、補償行列と呼ばれている。
補償についての上述の説明では、個々の染料の蛍光は、直接測定されるものとして仮定されているが、特に蛍光分析装置がフローサイトメータであるいくつかの実施形態では、所与のサイズのレンジ内の粒子のみが測定可能であり、染料分子は、測定可能な適切なサイズの粒子に結合させなければならない。実際には、染料の蛍光は、ビーズまたは細胞の母集団を一様な量の染料で標識付けし、標識が付されたビーズまたは細胞の母集団の蛍光を測定することによって、フローサイトメータ中で測定される。しかし、標識が付されていないビーズまたは細胞は、1つまたは複数の検出器チャネル内で蛍光を発することになる。自発蛍光(autofluorescence)と呼ばれるこの標識が付されていないビーズまたは細胞の蛍光により、個々のチャネル内で検出される蛍光の背景レベルが上昇する。個々の染料からの真の蛍光を正確に予測するために、染料が結合した粒子からの自発蛍光が、スピルオーバ行列の予測に先立って、測定された蛍光強度から控除される。
O=S・D+A ・・・(4)
によって行列の形で得られ、また、補償済み蛍光値Dは、先ず自発蛍光を控除し、次に上述した方程式の両辺にスピルオーバ行列の逆数を左掛けすることによって得られる。
S−1・(O−A)=D ・・・(5)
自発蛍光のないその前の事例の場合と同様、スピルオーバ行列は、個々の検出チャネル内の、それぞれ単一染料で一様に標識が付されたビーズ母集団の蛍光を測定し、かつ、この測定を個々の染料に対して繰り返すことによって予測することができるが、最初にビーズ自発蛍光による寄与が除去される。自発蛍光は、個々の検出器チャネル内の標識が付されていない粒子母集団の蛍光を測定することによって決定される。自発蛍光Aは、スピルオーバ行列Sの予測に先立って、観察された測値Oから控除される。スピルオーバ行列の列は、上述したように正規化されている。
1.観察された蛍光のベクトルOから自発蛍光ベクトルAを控除するステップ
2.補償済み蛍光のベクトルDを得るべく、(O−A)に補償行列S−1を左掛けするステップ
3.元の未補償粒子の自発蛍光特性を有する補償済み粒子を得るべく、DにAを加えるステップ
D+A=S−1・(O−A)+A=S−1・O−S−1・A+A=
S−1・O+(I−S−1)・A
Iはn×n識別行列である。したがって入力データの補償は、次の2つのステップで等価的に実行される。
2.元の未補償粒子の自発蛍光特性を有する補償済み粒子を得るべく、(I−S−1)・Aを加えるステップ
(I−S−1)・Aは、サンプル分析時に収集されるデータとは独立した一定の値のベクトルであるため、その計算は、サンプルを分析する前に一度実行するだけで良く、その値が記憶されてサンプル分析時に使用される。
S−1・O=D+S−1・A ・・・(6)
がもたらされることに留意すれば分かる。S−1・Aは、自発蛍光測値のベクトルから引き出される、値が一定の項のベクトルであり、染色された粒子の個々の測値に対して同じであることに留意されたい。したがって、これは、補償済み蛍光値の個々のベクトルに加算される、値が一定の誤差項のベクトルを表している。実際には、自発蛍光は、通常、染料蛍光に対して些細なものであり、また、その誤差は許容可能であり、より高いデータ処理能力を達成することができる。
本発明による蛍光分析方法では、蛍光分析装置のセットアップは、以下に示すステップの1つまたは複数からなっている。
1.光検出器の利得と個々の染料に対して測定された蛍光の間の関数関係を決定するステップ
2.光検出器の利得と個々の染料に対して測定された蛍光の間の関数関係の表示を記憶するステップ
3.初期の光検出器の利得設定値を選択するステップ
4.初期の光検出器の利得設定値の補償を計算するステップ
5.観察結果値のレンジを決定するべくサンプルをテストランするステップ
6.調整済みの光検出器の利得設定値を選択するステップ
7.調整済みの光検出器の利得設定値の補償修正を計算するステップ
本発明の利点は、追加サンプルをランする必要なく蛍光分析装置の設定値を調整することができることである。以下、これらのステップの各々について詳細に説明する。
本発明による蛍光分析方法は、個々の光検出器に対する、測定された蛍光と光検出器の信号増幅度(利得)を設定するために使用されるパラメータとの間の対をなす関数関係の決定に基づいている。例えば、PMTの入力電圧レベルは、PMTの信号増幅度の設定に使用されるパラメータであり、かつ、蛍光分析装置のセットアップ時に調整されるパラメータである。便宜上、当技術分野の慣習に従って、光検出器の利得の設定に使用されるパラメータの値を、交換可能に光検出器の利得と呼ぶ。したがって、例えば、PMT利得の測度としてPMTの入力電圧(または単純にPMT電圧)が使用される。
関数関係は、上述したように、関数をデータに当てはめ、かつ、当てはめた関数を真の関数関係の近似値として使用することによって得られた実験データから決定されることが好ましい。関数をデータに当てはめるための方法については、当分野で良く知られている。好ましい実施形態では、直線またはより高次の多項式(直線は次数1の多項式である)が、最小二乗近似を使用してデータに当てはめられ、それによって得られた多項式が真の関係として使用されている。
Log(O)=C1・Log(V)+C2 ・・・(7)
で与えられる。Oは測定された蛍光強度、VはPMT電圧、C1及びC2は、実験によって決定されたデータに直線を当てはめることによって決定された定係数である。記憶される関数関係の表示は、線形関数を定義する定数のみを記録することによって、すなわち、個々の染料に対するC1及びC2の値を記憶することによって単純化される。方程式の勾配(C1)及び所与のPMT電圧のサンプルから測定された蛍光などの直線上の一点を表すデータを記憶することにより、線形関係を等価的に表すことができることについては明らかであろう。
O=10^(C1・Log(V)+C2) ・・・(8)
V=10^((Log(O)−C2)/C1) ・・・(9)
記号「^」は、本明細書においては指数を表している。記号式10^Xは、記号式10Xと等価である。
光検出器の利得設定値の初期セットは、好ましくは意図する評価に有用と思われる設定値の近似値として選択される。この初期セットは、蛍光分析装置に記憶される、特定の評価に使用される試薬の期待蛍光に基づいて予測されたデフォルト値、または場合によっては実行済みの実験によって実験的に決定されたデフォルト値である。他の方法としては、製造者またはビーズのサプライヤによって、使用される特定のセットアップビーズの特性に基づいて初期セット利得設定値を決定し、かつ、提供することも可能である。
本明細書においては、光検出器の利得設定値のセットは、便宜上、ベクトルV=[v1、・・・vn]で表されている。viは、光検出器iの利得設定値である。
光検出器の利得設定値の初期セットが選択されると、記憶されている、測定された蛍光と光検出器の利得の間の関数関係の表示を使用して補償が計算される。実際に補償を計算するためには、補償行列の値を決定しなければならない。補償行列は、スピルオーバ行列の値を計算し、次に、補償行列を得るべくスピルオーバ行列の逆数を取ることによって決定されるか、あるいは等価的に補償行列の値を直接計算することによって決定される。補償行列は、後の使用のために蛍光分析装置に記憶される。
fij(vi)/fjj(vi)
を有するn×n行列として定義される。光検出器の利得設定値が選択されると、S(v)の関数要素を適切な利得設定値で評価することにより、選択された設定値に対して固有の一定の値のスピルオーバ行列が得られる。補償行列は、上述したように、スピルオーバ行列の逆数である。
初期選択された光検出器の利得設定値を使用してセットアップ粒子から収集されたデータに基づいて初期補償が計算されると、テストサンプル(すなわち実験サンプル)からのデータが収集され、選択された光検出器の利得設定値によって実験サンプルから所望の結果が確実に提供されるよう、収集されたデータが表示される。通常、サイトメトリックデータは、当技術分野で良く知られているように、1つまたは複数のヒストグラムまたはドットプロットで表示される。テストサンプルをランさせた後、得られたデータが期待すなわち所望のデータ空間領域に存在している場合、光検出器の利得は適切に設定されており、したがって、調整の必要はない。
テストサンプルをランさせた後、得られたデータが期待すなわち所望のデータ空間領域に存在していない場合、1つまたは複数の光検出器の利得が調整される。例えばデータをドットプロットで表示する場合、負のサンプルからのデータを軸に対して圧縮しないことが望ましい。光検出器の利得を大きくすることによってデータを軸から遠ざかる方向に移動させることができる。
調整済み光検出器の利得設定値を与えられた補償行列の再計算は、上述した最初の光検出器の利得設定値に対する方法と同じ方法で実行される。調整済みの設定値に対する適切な補償行列は、新しいスピルオーバ行列の逆数である。調整済み補償行列は、後の使用のために蛍光分析装置に記憶される。
Snew=R・Sold・R−1
である。
Snew −1=(R・Sold・R−1)−1
=R・Sold −1・R−1
である。したがって、これは、初期補償行列に同一変換を直接適用することと等価である。変換をスピルオーバ行列ではなく、初期補償行列に直接適用することによって方法が単純化され、行列逆数化ステップを実行する必要性が除去される。
多くの実施形態では、測定された蛍光強度からサンプル中に存在する染料の量の定量予測値(例えば、絶対分子数または濃度)を得ることが望ましい。使用される量的表示方法及び数学については、当技術分野で良く知られている(例えば、いずれも参照により本明細書に組み込まれている非特許文献4及び非特許文献5参照)。量的表示には、測定された蛍光の関数としての染料の量の測度の予測が必要である。通常、この関数は、最初に、異なる既知の量の染料を有する一連の量的表示標準を測定することにより、実験によって予測され、したがって、染料の量の関数としての蛍光の予測値が得られる。蛍光の関数としての染料(以下の方程式における「染料」)の量は、染料の量の関数としての蛍光を表す関数の逆数として得られる。したがって、
蛍光=g(染料)
である。gは実験データから予測される関数であり、したがって、
染料=g−1(蛍光)
である。
flinitial=flnew・(flinitial/flnew)=flnew・(1/r)
したがって、光検出器の利得設定値の変更後における染料の量は、
染料=g−1(蛍光・(1/r))
によって得られる。
蛍光=g(染料)=α・染料
染料=g−1(蛍光)=(1/α)・蛍光
であり、光検出器の利得設定値の変更後の染料は、
染料=(1/α)・flnew・(1/r)
である。したがって、初期の光検出器の利得で決定された比例定数を使用して光検出器の利得変更後に測定される蛍光(flnew)から計算される染料の正確な量は、計算量に1/rを掛け合わせることによって得られる。調整済み比例定数は、等価的に、光検出器の利得設定値の変更後に、初期の光検出器の利得設定値の下で決定された比例定数αにrを掛け合わせることによって決定される。
記憶されている、測定された蛍光と光検出器の利得の間の関数関係の表示の精度は、表示へのデータの適合度の測度を考慮することによって評価することができる。例えば、真の関係が概ね線形であり、かつ、真の関係の表示として最適直線を得るべく最小二乗法が使用されている場合、相関係数rは、その直線へのデータの適合度の測度を提供している。別法としては、例えば予測された表示からのデータの最大偏差など、適合度の他の測度を使用することも可能である。いずれの場合においても、適合度の測度が何らかの事前設定閾値を超えている場合、記憶されている表示は、許容可能であることが判定(検証)される。そうでない場合、使用不可として結果にフラグを立てなければならず、また、蛍光分析装置のセットアップが完了する前に、問題の発生源を修正しなければならない。数ある要因のうちのいずれの要因によっても、ビーズ母集団の品質あるいは蛍光分析装置自体の信頼性などの関数関係の予測が影響されるため、許容不可能な結果は、蛍光分析装置または試薬が何らかの面で注意を要することを唯一表している。
図1は、実施例1で説明されている、蛍光チャネル1(FL1)における平均蛍光強度(MFI)の対数と、FITCで染色されたビーズ、PEで染色されたビーズ及び非染色ビーズ(種々の)のPMT電圧の対数との間の関係の代表的なプロットをグラフに示した図である。
この実施例1は、本発明によるフローサイトメトリシステムのセットアップを示している。
本発明によるフローサイトメータは、4色蛍光検出オプションを備えたBD FACSCalibur(商標)フローサイトメータ(BD Biosciences、カリフォルニア州サンホセ)を使用してシミュレートされた。このサイトメータは、青レーザ(488nm)及び赤ダイオードレーザ(〜635nm)の2つのレーザを有している。染料の蛍光を測定するべく光電子増倍管(PMT)が使用されている。以下に示す表は、前方散乱(FSC)及び側方散乱(SSC)を測定するための、個々の蛍光検出チャネル(FL1〜FL4)内における波長検出レンジを示したものである。
チャネル 波長レンジ
FSC 488/10nm
SSC 488/10nm
FL1 530/30nm
FL2 585/42nm
FL3 ≧670nm
FL4 661/16
検出器は、一次染料として以下の染料からの蛍光を検出するべく意図されている。
PMT電圧の対数と蛍光強度の対数の間の関数関係は、PMT電圧レンジのほぼ全体に渡って概ね線形であることが実験によって予め決定されている(データは示されていない)。したがって、変換変数の線形関数によって関数関係が良好に近似され、
Log(O)=C1・Log(V)+C2
で与えられる。Oは観察された測定蛍光強度、VはPMT電圧、C1及びC2は、実験によって決定されたデータに直線を当てはめることによって決定された定係数(それぞれ勾配および切片)である。記憶されている関数関係の表示は、線形関数を定義する定数のみを記録することによって、すなわち、個々の染料/検出器対に対するC1(勾配)及びC2(切片)の値を記憶することによって単純化されている。
この方法1では、個々の線形関数関係の勾配および切片は、それぞれ単一染料で標識が付されたビーズのサンプルを分析することにより決定される。自発蛍光に対応する関数関係を決定するべく、染色されていないビーズ母集団のサンプルが分析される。上述したように、任意の1つの染料から予測された勾配をすべての染料に対する勾配の予測値として使用することができる。個々のPMTに対する勾配は、最も強力な信号は一次染料によって提供されるため、個々のPMTの一次染料で標識が付されたビーズのサンプルを使用して予測される。
上述した方法1の代替かつ等価方法であるこの方法2では、すべての検出器チャネルの勾配は、個々の検出器チャネル内で蛍光を発するRainbow Beads(Spherotech社、イリノイ州リバティヴィル)などのビーズの単一母集団を分析することによって同時に予測される。Rainbow Beadsのサンプルは、個々の検出器チャネル内の蛍光を、個々のチャネルの検出器PMT電圧を同時に変化させつつ同時に測定することによって分析される。個々の検出器から得られたデータは対数変換され、最小二乗法によって直線に当てはめられ、最適直線の勾配が検出器チャネルの勾配として使用される。個々の最適直線から得られる切片は、Rainbow Beadsに固有であり、したがって、使用されない。
次に、記憶されている関数関係を使用して、標識が付された粒子がその整合検出器チャネル内で所望の蛍光で平均して測定されることになるPMT電圧値が計算される。この実施例の場合、セットアップビーズに対する所望の「目標」蛍光値は、「標準」セットアップを得るべくBD FACSCompセットアップソフトウェア(BD Biosciences、カリフォルニア州サンホセ)を使用してセットアップされたBD FACSCaliburフローサイトメータ上の同一ビーズ母集団に対する前回の分析から得られたものである。所望の蛍光値は、標準セットアップの下で取得された蛍光値になるよう、染色された個々のビーズ母集団に対して選択されたものである。所望の蛍光値が、使用されているビーズに含まれている染料の量に固有(すなわち固有輝度)であり、したがって、使用されているビーズの個々の製造ロットに応じて異なることに留意されたい。
所望のV=10^((Log(目標MFI)−C2)/C1)
PMT電圧が選択されると、選択された電圧を使用して、個々の検出器チャネル内の標識が付された個々のビーズ母集団及び標識が付されていない個々のビーズ母集団に対する測定平均蛍光強度が計算される。使用する方程式は、所与の染料/検出器対に対して、対数変換蛍光と対数変換PMT電圧の間の関係を表す一次方程式を、電圧を関数としての蛍光に対して解くことによって得られる。したがって、検出器チャネルi内で、電圧Viで測定された、j番目の染料で染色された粒子の母集団の平均蛍光強度は、
MFIij=10^(C1ij・Log(Vi)+C2ij)
である。C1ij及びC2ijは、それぞれ、記憶される、i番目の検出器及びj番目の染料に対する対数変換蛍光と対数変換PMT電圧の間の関数関係の表示の勾配及び切片であり、Viは初期電圧設定値である。上述したように、勾配はPMTの特性であり、また、個々のiに対するC1ijは、すべてのjに対して同一である。非染色粒子母集団の平均蛍光は、記憶されている対応する表示を使用して同様に得られる。
<セットアップ調整及び最適化>
上述した実施例1は、本発明によるフローサイトメータのセットアップを示したものである。蛍光分析装置をセットアップしている間、所望するレンジ内の蛍光強度測値を提供するべく電圧が設定され、かつ、適切な補償を適用するべく補償行列が引き出されるが、ユーザは、PMT電圧を直接調整するかもしくは間接的に調整することによって、あるいはスピルオーバ行列もしくは補償行列のいずれかを調整することによって蛍光分析装置のセットアップをさらに修正することができる。この実施例1で説明されているように、本発明により、追加サンプルをランする必要なく、蛍光分析装置のセットアップを調整することができる。
本発明によって可能な好ましい特徴は、母集団の分析データがデータ空間の所望の領域内に表示されるよう、蛍光分析装置のセットアップを自動的に再調整することができることである。好ましい実施形態では、この特徴は、重要な母集団およびデータ空間内の所望の位置の両方を、マウスなどのコンピュータ座標指示器を使用してユーザが選択することができるように実施されている。この特徴は、最初のマウスクリックが重要な母集団を表し、引き続くマウスクリックが所望の位置を指定するように実施されていることがより好ましい。この方法には、以下のステップが含まれている。
1.蛍光強度データを、典型的にはコンピュータディスプレイにドットプロットまたはヒストグラムで図形表示するステップ
2.ユーザが図形ディスプレイ中の母集団を選択するステップ
3.ユーザが、選択した母集団の所望の位置である図形ディスプレイ内の目標位置を指示するステップ
4.選択された母集団が目標位置に表示されることになる1つまたは複数のPMT電圧を計算するステップ
5.PMT電圧を計算値に調整するステップ
6.調整済みPMT電圧に基づいて調整済み補償行列を計算するステップ
r=MFInew/MFIoriginal=(Vnew/Voriginal)C1
が得られる。C1は、記憶されている、特定の検出器に対する方程式の勾配である。平均蛍光強度MFIoriginalを使用して最初に測定された母集団を、今度は平均蛍光強度MFInewを使用して測定するために必要なPMT電圧は、
Vnew=r(1/C1)・Voriginal
を得るべく、Vold及び所望の輝度比rの関数としてのVnewを解くことによって上の方程式から得られる。調整済みPMT電圧設定値が計算されると、蛍光分析装置の電圧設定値が新しく計算された設定値に調整される。
上述した間接調整あるいは他の任意の方法のいずれかによってPMT電圧が調整される毎に、補償行列が直接再計算されるか、あるいはスピルオーバ行列が再計算され、継いで再計算されたスピルオーバ行列の逆数が取られる。新しいスピルオーバ行列は、PMT電圧の調整済みセットを使用して、PMT電圧の最初のセットに基づく最初のスピルオーバ行列の計算と同じ方法で計算される。他の方法としては、輝度比を使用して、現行の行列の調整として新しい補償行列(または新しいスピルオーバ行列)を再計算することもできる。
Snew −1=R・Sold −1・R−1
である。再計算に続いて、後の使用のために、調整済み補償行列が蛍光分析装置に記憶される。
<量的表示>
上述した実施例1のシステムを使用した場合、粒子に対する染料の量の定量測度は、自発蛍光による寄与が除去された後に測定される染料蛍光に比例している。通常、染料の量と蛍光の間の関係は、異なる既知の量の染料を有する一連の量的表示標準を最初に測定することによって、実験によって予測されるため、染料の量の関数としての蛍光の予測値が得られる。その場合、蛍光は染料の量に比例しており、
染料=α・染料
である。αは比例定数である。蛍光の関数としての染料の量は、染料の量の関数としての蛍光を表す関数の逆数として得られるため、
染料=(1/α)・蛍光
である。
染料=(1/α)・蛍光・(1/r)=(1/(α・r))・蛍光
である。したがって、光検出器の利得が変化した後に測定された蛍光から計算される正確な染料の量は、初期の光検出器の利得設定値の下で決定された比例定数αにrを掛け合わせた後に得られる。
Claims (49)
- 多数の蛍光染料を分析するための蛍光分析装置であって、
調整可能な利得を各々有する多数の光検出器と、
該光検出器及び前記蛍光染料の各々に対する測定された蛍光と光検出器の利得の間の対をなす関数関係の表示を行う表示手段と
を備えたことを特徴とする蛍光分析装置。 - 前記表示は、機械読み取り可能な記憶媒体に記憶されることを特徴とする請求項1に記載の蛍光分析装置。
- 前記蛍光分析装置がサイトメータであることを特徴とする請求項1に記載の蛍光分析装置。
- 前記蛍光分析装置がフローサイトメータであることを特徴とする請求項1に記載の蛍光分析装置。
- 前記関数関係のうちの少なくとも一方は、変換変数間の関数関係であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光分析装置。
- 前記光検出器は光電子増倍管からなり、前記利得は入力電圧に対応していることを特徴とする請求項1に記載の蛍光分析装置。
- 前記関数関係のうちの少なくとも一方は、変換変数間の関数関係であることを特徴とする請求項6に記載の蛍光分析装置。
- 前記関数関係は、前記蛍光の対数と前記光検出器の入力電圧の対数の間の関数関係であることを特徴とする請求項7に記載の蛍光分析装置。
- 前記関数関係は、前記蛍光の対数及び前記光検出器の入力電圧の対数の概ね線形の関数で、その関係が、Oが観察された蛍光強度で、Vが前記光検出器入力電圧で、かつ、C1及びC2が個々の関数関係に固有の定係数である線形関数Log(O)=C1・Log(V)+C2であることを特徴とする請求項7に記載の蛍光分析装置。
- 前記関数関係は定数C1及びC2からなることを特徴とする請求項9に記載の蛍光分析装置。
- 多数の蛍光染料を調整可能な利得を各々有する多数の光検出器を使用して分析するための蛍光分析装置における補償を決定するための蛍光分析方法であって、前記蛍光分析装置は、前記光検出器及び前記蛍光染料の各々に対する測定された蛍光と前記光検出器の利得の間の対をなす関数関係の表示を行う表示手段を備え、
a)前記光検出器の利得設定値の初期セットを選択するステップと、
b)前記関数関係を使用して、前記光検出器の利得設定値の前記初期セットの補償を計算するステップと
を備えたことを特徴とする蛍光分析方法。 - 前記表示は、機械読み取り可能な記録媒体に記憶されていることを特徴とする請求項11に記載の蛍光分析方法。
- 前記蛍光分析装置がサイトメータであることを特徴とする請求項11に記載の蛍光分析方法。
- 前記蛍光分析装置がフローサイトメータであることを特徴とする請求項11に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係のうちの少なくとも一方は、変換変数間の関数関係であることを特徴とする請求項11に記載の蛍光分析方法。
- 前記光検出器は光電子増倍管からなり、前記利得は入力電圧に対応していることを特徴とする請求項11に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係のうちの少なくとも一方は、変換変数間の関数関係であることを特徴とする請求項16に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係は、前記蛍光の対数と前記光検出器の入力電圧の対数の間の関数関係であることを特徴とする請求項17に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係は、前記蛍光の対数及び前記光検出器の入力電圧の対数の概ね線形の関数で、その関係が、Oが観察された蛍光強度で、Vが前記光検出器の入力電圧で、かつ、C1及びC2が個々の関数関係に固有の定係数である線形関数Log(O)=C1・Log(V)+C2であることを特徴とする請求項17に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係の記憶された関係は、定数C1及びC2からなることを特徴とする請求項19に記載の蛍光分析方法。
- 多数の蛍光染料を分析するための蛍光分析装置における補償を決定するための蛍光分析方法であって、前記蛍光分析装置は、調整可能な利得を各々有する多数の光検出器を備え、
a)測定された蛍光と前記光検出器及び前記蛍光染料の各々に対する前記光検出器の利得の間の対をなす関数関係を決定し、かつ記憶するステップと、
b)前記光検出器の信号増幅度設定値の初期セットを選択するステップと、
c)前記関数関係を使用して、前記光検出器の信号増幅度設定値の前記初期セットの補償を計算するステップと
を備えたことを特徴とする蛍光分析方法。 - 前記表示は、機械読み取り可能な記憶媒体に記憶されることを特徴とする請求項21に記載の蛍光分析方法。
- 前記蛍光分析装置がサイトメータであることを特徴とする請求項21に記載の蛍光分析方法。
- 前記蛍光分析装置がフローサイトメータであることを特徴とする請求項21に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係のうちの少なくとも一方は、変換変数間の関数関係であることを特徴とする請求項21に記載の蛍光分析方法。
- 前記多数の光検出器は光電子増倍管からなり、前記利得は入力電圧に対応していることを特徴とする請求項21に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係のうちの少なくとも一方は、変換変数間の関数関係であることを特徴とする請求項26に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係は、前記蛍光の対数と前記光検出器の入力電圧の対数の間の関数関係であることを特徴とする請求項27に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係は、前記蛍光の対数及び前記光検出器の入力電圧の対数の概ね線形の関数で、その関係が、Oが観察された蛍光強度で、Vが前記光検出器入力電圧で、かつ、C1およびC2が個々の関数関係に固有の定係数である線形関数Log(O)=C1・Log(V)+C2であることを特徴とする請求項27に記載の蛍光分析方法。
- 前記関数関係は定数C1及びC2からなることを特徴とする請求項29に記載の蛍光分析方法。
- 多数の蛍光染料を調整可能な利得を各々有する多数の光検出器を使用して分析するための蛍光分析装置における補償を決定するための蛍光分析方法であって、前記蛍光分析装置は、前記光検出器及び前記蛍光染料の各々に対する測定された蛍光と光検出器の利得の間の対をなす関数関係の表示を行う表示手段を備え、
a)請求項11に記載の蛍光分析方法に従って補償を決定するステップと、
b)前記光検出器の利得設定値の調整済みセットを得るべく、少なくとも1つの前記光検出器の利得を調整するステップと、
c)追加サンプルを分析することなく前記調整済み光検出器の利得設定値の補償を再計算するステップと
を備えたことを特徴とする蛍光分析方法。 - 前記少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップは、直接実行されることを特徴とする請求項31に記載の蛍光分析方法。
- 前記少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップは、間接的に実行されることを特徴とする請求項31に記載の蛍光分析方法。
- 前記間接的に実行される利得調整が、
a)母集団の蛍光データを得るべく、標識が付された粒子の前記母集団を分析するステップと、
b)前記蛍光データを図形ディスプレイ上に表示するステップと、
c)前記蛍光データを包含する前記図形ディスプレイ内の第1の領域を選択するステップと、
d)前記蛍光データの位置を決定するステップと、
e)第2の位置を選択するステップと、
f)前記母集団が前記第2の位置に表示されるよう、前記関数関係を使用して、少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップと
によって実行されることを特徴とする請求項33に記載の蛍光分析方法。 - 前記図形ディスプレイは、ビデオスクリーン上に表示されたドットプロット又はヒストグラムであることを特徴とする請求項34に記載の蛍光分析方法。
- 多数の蛍光染料を分析するための蛍光分析装置における補償を決定するための蛍光分析方法であって、前記蛍光分析装置は、調整可能な利得を各々有する多数の光検出器を備え、
d)請求項21に記載の蛍光分析方法に従って補償を決定するステップと、
e)前記光検出器の利得設定値の調整済みセットを得るべく、少なくとも1つの前記光検出器の利得を調整するステップと、
f)前記表示手段を使用して、前記調整済み光検出器の利得設定値の補償を再計算するステップと
を備えたことを特徴とする蛍光分析方法。 - 前記少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップは、直接実行されることを特徴とする請求項36に記載の蛍光分析方法。
- 前記少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップは、間接的に実行されることを特徴とする請求項36に記載の蛍光分析方法。
- 前記間接的に実行される利得調整が、
a)母集団の蛍光データを得るべく、標識が付された粒子の前記母集団を分析するステップと、
b)前記蛍光データを図形ディスプレイ上に表示するステップと、
c)前記蛍光データを包含する前記図形ディスプレイ内の第1の領域を選択するステップと、
d)前記蛍光データの位置を決定するステップと、
e)第2の位置を選択するステップと、
f)前記母集団が前記第2の位置に表示されるよう、前記関数関係を使用して、少なくとも1つの光検出器の利得を調整するステップと
によって実行されることを特徴とする請求項38に記載の蛍光分析方法。 - 前記図形ディスプレイは、ビデオスクリーン上に表示されたドットプロット又はヒストグラムであることを特徴とする請求項39に記載の蛍光分析方法。
- 統計量は、前記蛍光データのサブセットの平均値(mean)又は中間値(median)であることを特徴とする請求項39に記載の蛍光分析方法。
- 多数の蛍光染料を調整可能な利得を各々有する多数の光検出器を使用して分析するための蛍光分析装置における蛍光分析方法であって、前記蛍光分析装置は、光検出器の利得の調整に続いて調整済み補償行列を決定するための初期補償行列を備え、前記光検出器の利得の前記調整によって、染料を含んだサンプルから測定される蛍光が第1の蛍光レベルから第2の蛍光レベルに変化し、
a)前記第1の蛍光レベルに対する前記第2の蛍光レベルの比率として輝度比rを定義するステップと、
b)行調整済み補償行列を得るべく、前記調整済み光検出器に対応する前記初期補償行列の行にrを掛け合わせるステップと、
c)調整済み補償行列を得るべく、前記調整済み光検出器の一次染料に対応する前記行調整済み補償行列の列に1/rを掛け合わせるステップと
を備えたことを特徴とする蛍光分析方法。 - 前記光検出器の利得の前記調整に先立って、前記光検出器の利得の調整を伴うことなく前記初期補償行列が微調整され、該微調整ステップが、
a)微調整済みスピルオーバ行列を得るべく、前記初期補償行列の逆数の少なくとも1つの成分を調整するステップと、
b)微調整済み補償行列を得るべく、前記正規化された微調整済みスピルオーバ行列の逆数を取るステップと
を備えたことを特徴とする請求項42に記載の蛍光分析方法。 - 前記蛍光分析装置がフローサイトメータであることを特徴とする請求項42に記載の蛍光分析方法。
- 多数の蛍光染料を調整可能な利得を各々有する多数の光検出器を使用して分析するための蛍光分析装置における蛍光分析方法であって、前記蛍光分析装置は、光検出器の利得の調整に続いて調整済み補償行列を決定するための初期補償行列を備え、前記光検出器の利得の前記調整によって、染料を含んだサンプルから測定される蛍光が第1の蛍光レベルから第2の蛍光レベルに変化し、
a)前記第1の蛍光レベルに対する前記第2の蛍光レベルの比率として輝度比rを定義するステップと、
b)調整済みスピルオーバ行列を得るべく、前記調整済み光検出器に対応する前記初期補償行列の逆数の行にrを掛け合わせるステップと、
c)正規化された調整済みスピルオーバ行列を得るべく、前記調整済み光検出器の一次染料に対応する前記調整済みスピルオーバ行列の列に1/rを掛け合わせるステップと、
d)調整済み補償行列を得るべく、前記正規化された調整済みスピルオーバ行列の逆数を取るステップと
を備えたことを特徴とする蛍光分析方法。 - 前記光検出器の利得の前記調整に先立って、前記光検出器の利得の調整を伴うことなく前記初期補償行列が微調整され、該微調整ステップが、
c)微調整済みスピルオーバ行列を得るべく、前記初期補償行列の逆数の少なくとも1つの成分を調整するステップと、
d)微調整済み補償行列を得るべく、前記正規化された微調整済みスピルオーバ行列の逆数を取るステップと
を備えたことを特徴とする請求項45に記載の蛍光分析方法。 - 前記蛍光分析装置がフローサイトメータであることを特徴とする請求項45に記載の蛍光分析方法。
- 多数の蛍光染料を調整可能な利得を各々有する多数の光検出器を使用して分析するための蛍光分析装置における、初期の光検出器の利得から調整済み光検出器の利得への光検出器の利得の調整に続いて、初期計量結果から調整済み計量結果を決定する蛍光分析方法であって、前記光検出器の利得の前記調整によって、染料を含んだサンプルから測定される蛍光が第1の蛍光レベルから第2の蛍光レベルに変化し、前記蛍光分析装置は、記憶された、計量結果と蛍光レベルの間の関数関係を備え、前記計量結果は、前記初期の光検出器の利得を使用して決定された前記蛍光レベルに比例し、
a)前記第1の蛍光レベルに対する前記第2の蛍光レベルの比率として輝度比rを定義するステップと、
b)前記調整済み光検出器利得を使用してサンプルの蛍光を測定するステップと、
c)前記関数関係を使用して、前記サンプルの前記蛍光の初期計量結果を決定するステップと、
d)前記調整済み計量結果を得るべく、前記初期計量結果に1/rを掛け合わせるステップと
を備えたことを特徴とする蛍光分析方法。 - 前記蛍光分析装置がフローサイトメータであることを特徴とする請求項48に記載の蛍光分析方法。
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