JP3350775B2 - 粒子分類装置 - Google Patents

粒子分類装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば白血球細胞等の
粒子に光を照射して分類する粒子分類装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、白血球細胞は、リンパ球、単
球、好中球、好酸球、好塩基球等の種々の細胞から成
る。これら各細胞は核と細胞質から成り、各細胞は、大
きさ、形状が異なると共に、細胞質に含まれる顆粒等の
微粒子の大きさ・形状・量等が夫々異なっていることが
知られている。上記各細胞の含有率及び各細胞中に含ま
れる顆粒又は粒子に関しては以下に示すことが判明して
いる。 リンパ球(25〜45%);顆粒がほとんどない。 単球(4〜7%) ;0.1μm以下の顆粒が均
一に極めて多数存在する。 好中球(45〜61%) ;0.05〜0.2μmのグ
リコーゲン粒子が細胞全体に多数存在する。 好酸球(1〜5%) ;0.5〜1.0μmの特殊
顆粒が多数存在する。 好塩基球(0〜1%) ;0.2〜1.0μmの顆粒
が多数存在する。 ( )内の数値は、各細胞の含有率を示す。 これらの各細胞が疾患により増減するので、これらの細
胞中の顆粒又は粒子から得られる情報に基づき、各細胞
の状態を検出することにより疾患の判定や診断が行わ
れ、白血球の分類は臨床検査において有益なものであ
る。
【0003】従来、これら白血球細胞にレーザ光を照射
し、細胞の大きさを反映する前方散乱光及び細胞の顆粒
特性等を表す側方散乱光の2方向の光を検出して分析す
る細胞分析装置が一般に多用されている。
【0004】各細胞内には、使用されるレーザ光の波長
に比較して、上述したように大きな顆粒又は粒子から小
さな顆粒又は粒子が含まれているため、レーザ光照射時
に散乱する散乱光には以下に示すような方向性がある。 顆粒又は粒子の大きさが波長に対して大きい場合 ;前
方散乱光 顆粒又は粒子の大きさが波長と同程度の場合 ;前
方及び側方散乱光 顆粒又は粒子の大きさが波長に対して小さい場合 ;前
方、側方及び後方散乱光
【0005】白血球細胞に含まれる顆粒又は粒子の大き
さが異なることにより、前述した従来の前方及び側方散
乱光のみによる分析では、必ずしも各細胞が明確に分離
識別できないため、本願出願人は、前方及び側方散乱光
に加えて後方散乱光による粒子分類装置を提案した(特
願平6−268917)。
【0006】図5は、本願出願人が提案した粒子分類装
置の概略図である。図5において、レーザ光源1からレ
ーザ光が照射光集束用のレンズ2、3、中央部に孔を設
けた後方散乱光を反射するミラー13及び同様の孔を有
するコリメート用レンズ12を介して流動室4に照射さ
れる。レーザ光は、流動室4でサンプル液に含まれる白
血球細胞により反射、透過或いは回析などにより散乱さ
れ、散乱光が前方散乱光集束用レンズ8を介して検出器
9に入射され、電気信号に変換されて出力される。この
前方散乱光集束用レンズ8及び検出器9により前方散乱
光検出手段を構成する。
【0007】上記流動室4は、概略的に図6Aに示すよ
うに構成されている。内腔が漏斗状の容器4a内に、そ
の外周部に沿ってシース液(鞘液)Swが流れ、中央部
を分析しようとする白血球細胞を含むサンプル液Fが流
れる。この場合、シース液Sw及びサンプル液Fは、レ
イノルズの原理によりその流速の違いから混合しないよ
うになっている。サンプル液Fは、細管部4bを通過す
る際、レーザ光が照射される。
【0008】また、図6Bは、細管部4bをレーザ光が
サンプル液F内の白血球細胞Cに入射する詳細を示し、
ここでレーザ光は白血球細胞Cにより散乱されて、上述
した前方散乱光、側方散乱光及び後方散乱光が、夫々の
検出手段により検出される。
【0009】また、流動室4で直角方向に散乱された散
乱光をを、側方散乱光集束用レンズ5及び検出器6で構
成される側方散乱光検出手段により検出され、電気信号
に変換されて出力される。
【0010】更に、流動室4でレーザ光の入射方向と逆
方向に散乱される後方散乱光は、ミラー13、後方散乱
光集束用レンズ14及び検出器15で構成される後方散
乱光検出手段により検出され、電気信号に変換されて出
力される。
【0011】各検出器9、6及び15により検出された
前方、側方及び後方散乱光に対応する検出信号は分析装
置10に入力されて記憶され、夫々の散乱光強度が算定
されて表示装置11に出力される。表示装置11は、前
方、側方及び後方散乱強度データを画面上の2次元座標
上に表示する。そして、前方、側方、後方の散乱光強度
を組み合わせて2次元座標上にスキャッタグラムとして
表示することにより、白血球に含まれる各細胞の分布か
ら分類を行うことができる。
【0012】このように、上述した従来の粒子分類装置
では、白血球細胞から散乱した前方散乱光、側方散乱光
及び後方散乱光を検出して小さな顆粒又は粒子を含む白
血球細胞の分類を行うようにしていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小さな
顆粒又は粒子を含む白血球細胞を前方、側方及び後方散
乱光を検出することによりある程度の細胞の分類を行う
ことができるが、単球や好塩基球などの含有率の低い細
胞は含有率の高いリンパ球や好中球に埋もれて明確に識
別或いは分類することが困難であった。従って、本発明
は上記課題に鑑みてなされたもので、比較的含有率の少
ない細胞を精度良く分類できる粒子分類装置を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
粒子分類装置は、粒子に光を照射し、この粒子による散
乱光を検出して該粒子の分類を行う粒子分類装置におい
て、前方小角散乱光を検出する前方散乱光検出手段と、
前方散乱光検出手段と側方散乱光検出手段との間に配置
され、前方大角散乱光を検出する前方大角散乱光検出手
段と、前方小角、前方大角及び側方散乱光検出手段から
出力される、前方小角散乱光、側方散乱光及び前方大角
散乱光に対応する検出信号を入力して夫々の散乱光強度
データを算定して記憶する記憶手段と、前方小角、前方
大角及び側方散乱光強度データから前方小角散乱光強度
と前方大角散乱光強度の2次元分布データ並びに前方小
角散乱光強度と側方散乱光強度の2次元分布データを算
定する手段と、前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強
度の2次元分布データから特定の白血球細胞の領域を決
定する手段とを具える分析手段と、算定された前方小角
散乱光強度と前方大角散乱光強度の2次元分布データ、
前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の2次元分布デー
タ並びに特定された白血球細胞のデータを前方小角散乱
光強度と側方散乱光強度の2次元座標上に表示する表示
手段とにより構成される。
【0015】請求項2に係る発明は、請求項1記載の粒
子分類装置において、特定の白血球細胞を含有率の少な
い白血球細胞としたことを特徴とする。
【0016】請求項3に係る発明は、請求項1又は2記
載の粒子分類装置において、含有率の少ない白血球細胞
を単球及び/又は好塩基球としたことを特徴とする。
【0017】
【作用】請求項1に係る発明では、白血球細胞にレーザ
光を照射して分類を行う際、前方散乱光検出手段により
前方小角散乱光を検出し、前方大角散乱光検出手段によ
り前方大角散乱光を検出すると共に側方散乱光検出手段
により側方散乱光を検出する。分析手段により、側方、
前方及び前方大角散乱光検出手段から出力される、前方
小角、側方及び前方大角の夫々の散乱光強度データを記
憶し、前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の2次
元分布データ並びに前方小角散乱光強度と側方散乱光強
度の2次元分布データを算定し、前方小角散乱光強度と
前方大角散乱光強度の2次元分布データから特定の白血
球細胞の領域を決定して前方小角及び側方散乱光強度の
2次元分布データとして出力する。算定された前方小角
散乱光強度と前方大角散乱光強度の2次元分布データ、
前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の2次元分布デー
タ並びに特定された白血球細胞の散乱光強度データを、
表示手段の画面上に2次元座標上に表示する。
【0018】請求項2に係る発明では、含有率の少ない
白血球細胞を特定の白血球細胞として選択する。
【0019】請求項3に係る発明では、含有率の少ない
白血球細胞として単球又は好塩基球或いは両者を選択す
る。
【0020】
【実施例】図面を参照して、本発明の粒子分類装置の実
施例について説明する。図1は、本発明の実施例の構成
を示すブロック図である。図1において、図5と対応す
る部分には同一の符号又は類似の符号を付した。
【0021】本例は、図5に示した後方散乱光検出用レ
ンズ5及び検出器6から成る側方散乱光検出手段と、中
央部に孔を有し、後方散乱光を反射するミラー13、後
方散乱光検出用レンズ14及び検出器15から成る後方
散乱光検出手段との位置を入れ替え、後方散乱光検出手
段を前方大角散乱光検出手段として用い、かつ前方散乱
光検出手段を前方小角検出手段として用いるように構成
したものである。その他の構成は、図5に示した従来例
と同様であり、重複説明は省略する。
【0022】即ち、中央に孔を有し、前方大角散乱光を
反射するミラー13a、このミラー13aにより反射さ
れた前方大角散乱光を集束する前方大角散乱光集束用レ
ンズ14a及び前方大角散乱光を電気信号に変換する検
出器15aにより前方大角散乱光検出手段が構成され
る。
【0023】次に、前述した本発明の粒子分類装置の動
作について説明する。レーザ光源1から照射されるレー
ザ光は、レーザ光集束用レンズ2及び3に集束され、流
動室4の細管部4b(図6)を通過する白血球細胞C
(図6)に当たり、側方に散乱した散乱光成分が側方散
乱光検出用レンズ5により検出されて検出器6に入力さ
れる。検出器6から、側方散乱光成分が電気信号に変換
されて側方散乱光強度に対応する検出信号として出力さ
れる。
【0024】また、流動室4の前方(図の左方)に入射
される直射光は照射光ストッパ7により遮蔽され、直射
光以外の散乱光が散乱光用コリメートレンズ12により
平行光線とされ、ミラー13aにより反射される。反射
された散乱光は、前方大角散乱光成分として前方大角散
乱光検出用レンズ14aで検出されて検出器15aに入
力され、電気信号に変換される。検出器15aからは、
前方大角散乱光強度に対応する検出信号として出力され
る。
【0025】更に、ミラー13の中央部の孔を通過した
前方小角散乱光成分は、前方散乱光検出用レンズ8によ
り検出されて検出器9に入力される。検出器9は、前方
小角散乱光成分を電気信号に変換して前方小角散乱光強
度に対応する検出信号として出力する。
【0026】上述した各検出器6、9、15aは、夫々
例えばフォトダイオード等の光電変換素子により構成さ
れる。
【0027】検出器6、9、15aにより検出された前
方小角、側方及び前方大角散乱光に応じた検出信号は分
析装置10に入力される。分析装置10は、入力された
各検出信号から前方小角散乱光強度データ、側方散乱光
強度データ及び前方大角散乱光強度データを算定して記
憶し、且つ前方小角及び前方大角散乱光強度の2次元座
標データ、前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の2次
元座標データを算定する。また、分析装置10は、算定
された前方小角散乱光強度データと前方大角散乱光強度
データ、及び前方小角散乱光強度データと側方散乱光強
度データを順次出力し、或いは分析装置10の操作部
(図示せず)の操作により表示装置11に出力し、画面
上に2次元座標の光強度散乱分布図(スキャッタグラ
ム)として表示させる。
【0028】図2は、上記実施例によるスキャッタグラ
ムを示す。図2A、前方小角散乱光強度を縦軸にとり前
方大角散乱光強度を横軸にとって、例えばリンパ球、単
球、好中球、好塩基球を含むスキャッタグラムである。
また、図2Bは、前方小角散乱光強度(縦軸)及び側方
散乱光強度(横軸)による、図2Aの各白血球細胞のス
キャッタグラムである。
【0029】図2A及び図2Bのスキャッタグラムで
は、リンパ球、単球、好中球、好塩基球などの各細胞の
分布が混在して表示され、各細胞間のある程度の識別は
可能とであるが、含有率の少ない例えば単球及び好塩基
球の識別は十分ではない。
【0030】一般に、単球は、免疫機能があり、これが
増加している場合は、結核、麻疹、急性肝炎等の疾患が
あると判断され、また、好塩基球は、増加した場合、甲
状腺機能低下や慢性骨髄性白血病などの疑いがあり、低
下すると甲状腺機能高進症などの疾患があると見做され
る。従って、前述したように、たとえ含有率が小さくて
も単球或いは好塩基球又は両者を分離識別することは重
要である。
【0031】図2A及び図2Bに示した通常検体のスキ
ャッタグラムでは、例えば単球と好塩基球は混在してい
るため、両者を明確に識別することはできないので、前
方小角散乱光強度及び前方大角散乱光強度のスキャッタ
グラムを表示して、図2Cに示すように、単球と好塩基
球が混在した領域(実線で囲んだ領域)を決定し、分析
装置10により、単球及び好塩基球の散乱光強度データ
のみを表示装置11に出力する。
【0032】この場合、前方散乱光強度(縦軸)と側方
散乱光強度(横軸)のスキャッタグラムを表示すること
により、図2Dに示すように、単球と好塩基球の散乱光
強度データが明確に分離識別することができる。図2C
に示した領域を示す線と図2Dに示した単球領域と好塩
基球領域を識別する線は正常白血球のスキャッタグラム
によって決まるもので、予め記憶された制御プログラム
により自動的に指定することができる。
【0033】また、図3は、例えば、MDS患者(骨髄
異形成症候群)の好塩基球増多検体のスキャッタグラム
で、図2と同様にいずれも前方散乱光強度を縦軸にと
り、前方大角散乱光強度及び側方散乱光強度を横軸とし
ている.図3Aは、リンパ球、単球、好中球、好塩基球
が混在した前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の
スキャッタグラムであり、図3Bは、図3Aの前方小角
散乱光強度と側方散乱光強度によるスキャッタグラムで
ある。
【0034】図3Cは、図3Aの前方小角散乱光強度と
前方大角散乱光強度のスキャッタグラムから、単球及び
好塩基球の混在領域を指定する線を示すものである。ま
た、図3Dは、図3Cにより指定された領域から、前方
小角散乱光強度と側方散乱光強度とのスキャッタグラム
をとり、好塩基球の領域を識別した好塩基球増多検体の
スキャッタグラムである。
【0035】図4は、例えば単球分離検体のスキャッタ
グラムを示すものであり、単球分離検体の分離方法とし
て次に示す方法がある。抗凝固処理した血液と6%(W/
V)Dextran500 を含む生理食塩水を10:1に混合
し、温室で40分間静置後、血漿層を採取する。これ
を、NycoPrep(登録商標名)1.068 の上に重層
し、 600Gで15分間遠心分離して、NycoPrep
(登録商標名)の上層から単球浮遊液を採取する。単球
浮遊液を0.13%(W/V)EDTAと1%FCSを含む生理
食塩水で希釈し、 600Gで7分間遠心分離して、洗浄を
する。調整したサンプルは、 0.2μmのフィルタを通し
て血小板を除去した自己血漿に浮遊させて、単球分離検
体とする。
【0036】図4Aは、リンパ球、単球、好中球、好塩
基球が混在した前方小角散乱光強度(縦軸)と前方大角
散乱光強度(横軸)のスキャッタグラムであり、図4B
は、図4Aの前方小角散乱光強度(縦軸)と側方散乱光
強度(横軸)によるスキャッタグラムである。
【0037】また、図4Cは、図4Aの前方小角散乱光
強度と前方大角散乱光強度のスキャッタグラムから、単
球及び好塩基球の混在領域を指定する線を示ものであ
る。また、図4Dは、図4Cにより指定された領域か
ら、前方小角散乱光強度と側方散乱光強度とのスキャッ
タグラムをとり、単球の領域を識別したスキャッタグラ
ムである。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の本
発明によれば、前方小角散乱光強度、前方大角散乱光強
度、側方散乱光強度のスキャッタグラムを用いることに
より、白血球細胞内の種々の細胞を明確に分離識別する
ことができる。
【0039】また、請求項2記載の本発明によれば、含
有率の少ない白血球細胞の分離識別が容易となる。
【0040】更に、請求項3記載の本発明によれば、単
球又は好塩基球或いは両者の分離識別が明確になる利点
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の粒子分類装置の実施例の構成を示すブ
ロック図である。
【図2】図1の実施例による通常検体のスキャッタグラ
ムを示す図である。
【図3】図1の実施例によるMDS患者の好塩基球増多
検体のスキャッタグラムを示す図である。
【図4】図1の実施例による単球分離検体のスキャッタ
グラムを示す図である。
【図5】従来例の構成を示すブロック図である。
【図6】本発明及び従来例の粒子分類装置に使用される
流動室の細部を示す図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2、3 照射光収束用のレンズ 4 流動室 5 側方散乱光検出用レンズ 8 前方散乱光検出用レンズ 6、9、15a 検出器 7 照射光ストッパ 10 分析装置(分析手段) 11 表示装置(表示手段) 12 散乱光用コリメートレンズ 13a ミラー 14a 前方大角散乱光検出用レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 15/14 G01N 21/47 G01N 33/49

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒子に光を照射し、該粒子による散乱光
    を検出して該粒子の分類を行う粒子分類装置において、 前方小角散乱光を検出する前方散乱光検出手段と、 上記前方散乱光検出手段と側方散乱光検出手段との間に
    配置され、前方大角散乱光を検出する前方大角散乱光検
    出手段と、 上記前方小角、前方大角及び側方散乱光検出手段から出
    力される、前方小角散乱光、側方散乱光及び前方大角散
    乱光に対応する検出信号を入力して夫々の散乱光強度デ
    ータを算定して記憶する記憶手段と、上記前方小角、前
    方大角及び側方散乱光強度データから前方小角散乱光強
    度と前方大角散乱光強度の2次元分布データ並びに前方
    小角散乱光強度と側方散乱光強度の2次元分布データを
    算定する手段と、上記前方小角散乱光強度と前方大角散
    乱光強度の2次元分布データから特定の白血球細胞の領
    域を決定する手段とを具える分析手段と、 上記算定された前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強
    度の2次元分布データ、前方小角散乱光強度と側方散乱
    光強度の2次元分布データ並びに上記特定された白血球
    細胞のデータを上記前方小角散乱光強度と側方散乱光強
    度の2次元座標上に表示する表示手段とを具えることを
    特徴とする粒子分類装置。
  2. 【請求項2】特定の白血球細胞を含有率の少ない白血球
    細胞としたことを特徴とする請求項1記載の粒子分類装
    置。
  3. 【請求項3】含有率の少ない白血球細胞を単球及び/又
    は好塩基球としたことを特徴とする請求項1又は2記載
    の粒子分類装置。
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