JP5784294B2 - 細胞分析装置および細胞分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、細胞分析装置および細胞分析方法に関し、特に、生体から採取された生体試料に含まれる細胞を分析する細胞分析装置および細胞分析方法に関する。

従来、生体から採取された生体試料に含まれる細胞を分析する細胞分析装置として、被験者の子宮頸部から採取された試料に含まれる子宮頸部の上皮細胞をフローサイトメータで測定して、癌細胞または異型細胞のスクリーニングを行う細胞分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の細胞分析装置は、生体容器内の生体試料に含まれる凝集細胞を強制的に分散させる細胞分散部と、細胞分散部による分散処理が行われた測定試料中の細胞を測定するフローサイトメータと、フローサイトメータで得られた測定データを分析して測定試料中の細胞が癌化しているか否かを判定するデータ処理装置などを備えている。

国際公開第２００９／１２２９９９号

上記特許文献１に記載の細胞分析装置によれば、測定試料中の細胞が癌化しているか否かを判定することが可能である一方、生体試料中の細胞の凝集度合いが高い場合には凝集細胞の分散が不十分となり、高精度な分析の妨げとなる場合がある。このため、生体試料中の細胞の凝集度合いが高い場合にも精度の高い細胞分析を行えることが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の１つの目的は、生体試料中の細胞の凝集度合いが高い場合にも精度の高い細胞分析を行うことが可能な細胞分析装置および細胞分析方法を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による細胞分析装置は、生体試料に含まれる凝集した細胞にせん断力を付与した後、さらに超音波振動を付与することにより、凝集した細胞を分散させる細胞分散部と、細胞分散部により分散された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する検出部と、特徴情報に基づいて細胞を分析する分析部とを備える。

この発明の第１の局面による細胞分析装置では、上記のように構成することによって、種類の異なる複数の分散処理を生体試料に実行することができるので、生体試料中の細胞の凝集度合いが高い場合であっても効果的に細胞の分散を行うことができる。これにより、細胞の凝集度合いが高い場合であっても、凝集した細胞を十分に単一の細胞に分散することができるので、精度の高い細胞検出を行うことができる。この結果、細胞の凝集度合いが高い場合であっても、高精度な検出結果に基づいて精度の高い細胞分析を行うことができる。また、細胞の凝集度合いが高い場合にも、まず、凝集した細胞をせん断力によって強制的に分散させることができるので、効率よく凝集細胞の分散を行うことができる。そして、せん断力付与処理の実行後に残存する凝集細胞を超音波分散処理によって分散させることができるので、効率的な分散処理を行うことができる。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、細胞分散部は、せん断力を付与する第１分散部と、超音波振動を付与する第２分散部とを含む。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、生体試料に含まれる細胞を検出する副検出部と、副検出部による検出結果に基づいて、検出部による検出に供される測定試料を、生体試料を用いて調製する試料調製部と、を備え、細胞分散部は、副検出部に供される生体試料中の凝集した細胞にせん断力を付与し、検出部に供される測定試料中の凝集した細胞に超音波振動を付与するように構成されている。このように構成すれば、副検出部の検出結果に基づいて測定試料の調製を行うことにより、検出部による検出に適した測定試料を調製することができる。また、ある程度凝集細胞が分散された状態で副検出部による検出を行うことができる。この結果、副検出部による検出の精度を向上させることができる。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、細胞分散部により超音波振動が付与された測定試料に、細胞を染色する染色液を添加する染色液添加部を備え、検出部は、染色液が添加された測定試料に含まれる細胞から特徴情報を検出するように構成されている。このように構成すれば、凝集細胞が十分に単一の細胞に分散された後に細胞の染色を行うことができるので、分散された個々の細胞に対して染色液による染色を確実に行うことができる。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、細胞分散部は、せん断力が付与される細胞よりも少ない数の細胞に対して超音波振動を付与するように構成されている。このように構成すれば、少ない量の生体試料（細胞）に対して超音波分散処理を行うことができるので、超音波分散装置を小型化することができる。超音波分散装置の小型化によって、超音波の発生に起因する騒音の発生等を低減することができる。また、少ない量の生体試料に対して超音波分散処理を行うことによって、生体試料全体に均一に超音波振動を付与しやすいので、容易に、高い分散効果を得ることができる。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、細胞分散部は、せん断力を付与する第１分散部と、超音波振動を付与する第２分散部とを含み、第１分散部は、生体試料を収容する試料収容部を備え、当該試料収容部に収容された生体試料中の細胞に対してせん断力を付与し、当該細胞分析装置は、せん断力が付与された細胞を含む生体試料を、試料収容部から試料容器に分注する試料分注部と、当該試料分注部により分注された生体試料を収容する試料容器を、第２分散部に移送する容器移送部と、を備える。このように構成すれば、試料分注部によって検出部による検出に必要な量の生体試料だけを試料容器に分注することができる。

この場合、好ましくは、第２分散部は、超音波が付与される液体を収容するための液体収容部を備え、容器移送部は、試料容器を把持して移送するように構成され、試料分注部により分注された生体試料を収容する試料容器を把持した状態で、液体収容部に収容された液体内に試料容器を浸漬するように構成されている。このように構成すれば、試料容器からの生体試料の吸引や吐出を行うことなく、試料容器に生体試料が収容されたままの状態で超音波分散処理を行うことができる。これにより、生体試料の吸引および吐出工程が不要となり処理に要する時間を短縮することができるので、検出部による検出が行われるまでに測定対象細胞に加わるダメージが増大するのを抑制することができる。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、細胞分散部は、超音波振動により分散された細胞を、さらに分散液により分散させるように構成されている。このように構成すれば、分散液の添加によって凝集細胞を化学的に分散させ、単一の細胞にすることができる。

この場合において、好ましくは、分散液は、界面活性剤である。このように構成すれば、界面活性剤の添加により効果的に凝集細胞の分散を行うことができる。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、検出部は、細胞を通過させるフローセルと、フローセルを通過する細胞に光を照射する光源部と、光源部が細胞に光を照射することによって生じる光を受光する受光部と、を含む。このように構成すれば、分散された個々の細胞に対してフローサイトメトリー法による検出を行うことができるので、フローサイトメトリー法による検出精度を向上させることができる。

上記第１の局面による細胞分析装置において、好ましくは、細胞は、上皮細胞であり、分析部は、上皮細胞が異型であるか否かを分析するように構成されている。このように構成すれば、種類の異なる複数の分散処理を生体試料に実行することにより、生体試料中の上皮細胞の凝集度合いによらず精度の高い細胞検出を行うことが可能な癌細胞（異型上皮細胞）の分析装置を得ることができる。
この発明の第２の局面による細胞分析装置は、生体試料に含まれる凝集した細胞を分散させる第１分散処理を実行する第１分散部と、第１分散処理により分散された細胞を検出する副検出部と、副検出部による検出結果に基づいて測定試料を、生体試料を用いて調製する試料調製部と、第１分散処理とは異なる第２分散処理により、測定試料に含まれる凝集した細胞を分散させる第２分散部と、第２分散処理により分散された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する検出部と、特徴情報に基づいて細胞を分析する分析部とを備える。
この発明の第３の局面による細胞分析装置は、細胞を含む試料に対して、試料中の凝集した細胞をせん断力により分散させる第１分散処理と、試料中の凝集した細胞を超音波により分散させる第２分散処理とを実行可能な細胞分散部と、第１分散処理および第２分散処理により分散された細胞を含む試料に染色液を添加する染色液添加部と、染色液が添加された試料中の細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する検出部と、特徴情報に基づいて細胞を分析する分析部とを備える。
この発明の第４の局面による細胞分析方法は、試料中の凝集した細胞をせん断力と超音波振動とにより分散させる工程と、分散させた細胞を染色する工程と、染色された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する工程と、特徴情報に基づいて細胞を分析する工程とを含む。
この発明の第５の局面による細胞分析方法は、生体試料に含まれる凝集した細胞にせん断力を付与した後、さらに超音波振動を付与することにより、凝集した細胞を分散させる工程と、分散された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する工程と、特徴情報に基づいて細胞を分析する工程とを含む。

本発明の第１実施形態による細胞分析装置の全体構成を示した斜視図である。 図１に示した細胞分析装置の測定装置の構成を示したブロック図である。 図２に示した測定装置の各部の平面的な配置を示した模式図である。 図１に示した細胞分析装置のデータ処理装置の構成を示したブロック図である。 図２に示した測定装置の主検出部を構成するフローサイトメータを示した模式図である。 図５に示したフローサイトメータの光学系を示した模式図である。 図３に示した測定装置の第１分散部の全体構成を示した斜視図である。 図７に示した第１分散部の縦断面図である。 図７に示した第１分散部の有孔部材を示した斜視図である。 図９に示した有孔部材の上面図である。 図１０の５００−５００線に沿った有孔部材の断面図である。 図７に示した第１分散部のローターを示した側面図である。 図１２に示したローターの下面図である。 図７に示した第１分散部の動作を説明するための模式図である。 図３に示した測定装置の第２分散部の全体構成を模式的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態による細胞分析装置の分析動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態による細胞分析装置における測定装置の各部の平面的な配置を示した模式図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図１５を参照して、本発明の第１実施形態による細胞分析装置１の構成について説明する。

細胞分析装置１では、患者から採取した細胞を含む測定試料をフローセルに流し、フローセルを流れる測定試料にレーザ光を照射する。そして、測定試料からの光（前方散乱光、側方蛍光など）を検出してその光信号を分析することにより、細胞に癌細胞が含まれているか否かを判断する。より具体的には、第１実施形態による細胞分析装置１は、子宮頸部の上皮細胞を分析対象としており、子宮頸癌をスクリーニングするのに用いられる。

図１に示すように、細胞分析装置１は、被検者から採取された生体試料に細胞分散処理や染色処理などを行って測定試料を調製し、測定試料に対してレーザ光による光学的な測定を行う測定装置２と、測定装置２での測定結果の分析などを行うデータ処理装置４とを備えている。

図２に示すように、測定装置２は、主検出部２１と、信号処理部２２と、測定制御部２３と、Ｉ／Ｏインタフェース２４とを備えている。また、測定装置２は、副検出部３１と、信号処理部３２と、調製制御部３３と、生体試料に対する成分調整を自動的に行うための調製デバイス部３５とを備えている。

主検出部２１は、測定試料から測定対象細胞（子宮頸部の上皮細胞）やその核の数およびサイズなどを検出する機能を有する。第１実施形態では、主検出部２１には、図５および図６に示すフローサイトメータ１０が採用されている。

信号処理部２２は、主検出部２１からの出力信号に対して必要な信号処理を行う信号処理回路からなる。また、測定制御部２３は、マイクロプロセッサ２５と記憶部２６とを含んでいる。記憶部２６は、主検出部２１などの制御プログラムやデータを格納するＲＯＭ、および、ＲＡＭなどからなる。

測定制御部２３のマイクロプロセッサ２５は、Ｉ／Ｏインタフェース２４を介して、データ処理装置４と調製制御部３３の後述するマイクロプロセッサ３６とに接続されている。これにより、データ処理装置４および調製制御部３３のマイクロプロセッサ３６との間で各種データを送受信することが可能である。

副検出部３１は、生体試料に含まれる測定対象細胞の細胞数を検出する機能を有する。第１実施形態では、この副検出部３１についても、図５および図６に示すものとほぼ同様のフローサイトメータ１０が採用されている。信号処理部３２は、副検出部３１からの出力信号に対して必要な信号処理を行う信号処理回路からなる。調製制御部３３は、マイクロプロセッサ３６と、記憶部３７と、センサドライバ３８と、駆動部ドライバ３９とを含んでいる。また、記憶部３７は、副検出部３１や調製デバイス部３５などを制御するための制御プログラムなどを格納するＲＯＭ、および、ＲＡＭなどからなる。

調製デバイス部３５は、検体セット部５０と、第１分散部５１と、検体ピペット部５２と、弁別・置換部５３と、容器移送部５４と、第２分散部５５と、液体除去部５６と、反応部５７と、第１試薬添加部５８ａと、第２試薬添加部５８ｂと、試料吸引部５９と、容器洗浄部６６とから主に構成されている。

図３に示すように、検体セット部５０は、メタノールを主成分とする保存液と生体試料との混合液を収容する複数の生体容器６をセットするためのものである。検体セット部５０は、セットされた生体容器６を検体ピペット部５２による生体試料の吸引位置まで順次搬送する機能を有する。

また、第１分散部５１は、生体試料に含まれる凝集細胞を分散させるための第１分散処理を生体試料に実行する機能を有する。第１実施形態では、この第１分散処理は、凝集細胞にせん断力を付与して分散するせん断力付与処理である。第１分散部５１は、生体試料を収容可能な試料収容部５１ａを含み、試料収容部５１ａに供給された生体試料中の凝集細胞に対して機械的にせん断力を付与するように構成されている。なお、第１分散部５１の構成については、後に詳細に説明する。

また、検体ピペット部５２は、生体容器６内の生体試料を第１分散部５１に移送する機能、第１分散部５１内の生体試料を弁別・置換部５３および副検出部３１に移送する機能、並びに、弁別・置換部５３において濃縮された濃縮液を測定試料容器７に供給する機能を有する。具体的には、検体ピペット部５２は、第１分散部５１の試料収容部５１ａ、弁別・置換部５３、副検出部３１の試料取込部３１ａ、および、試料受け渡し部５２ｂに位置づけられた測定試料容器７などの上方位置へ移動可能に構成されている。また、検体ピペット部５２は、生体試料の吸引および吐出を行うピペット５２ａを有し、図示しない検体定量部（定量シリンダ、定量シリンダ内のピストンを駆動するモータ等からなる）により生体試料を定量して所定量の生体試料を上記した各部に供給することが可能なように構成されている。

弁別・置換部５３は、第１分散部５１による第１分散処理後の生体試料と保存液との混合液を受け入れ、メタノールを主成分とする保存液を希釈液に置換する機能を有する。また、弁別・置換部５３は、生体試料中に含まれる測定対象細胞とそれ以外の細胞（赤血球、白血球、細菌など）とを弁別する機能を有する。また、弁別・置換部５３は、主検出部２１による測定に必要な細胞測定数を得るために生体試料に含有される測定対象細胞（上皮細胞）の濃縮を行う機能を有する。弁別・置換部５３は、処理の効率化のために２つ設けられている。なお、弁別・置換部５３には、たとえば上記国際公開第２００９／１２２９９９号に開示された公知の構成を採用することが可能であるので、弁別・置換部５３の具体的な構成についての説明は省略する。

容器移送部５４は、反応部５７にユーザによってセットされた測定試料容器７をはさみ状の把持部５４ａにより把持して、試料受け渡し部５２ｂと、第２分散部５５と、液体除去部５６と、反応部５７とに測定試料容器７を移送する機能を有する。容器移送部５４は、所定の回動中心周りの円周状軌跡Ｃに沿って把持部５４ａを移動させるように構成されている。また、容器移送部５４は、把持部５４ａを上下方向に移動させることが可能に構成されている。なお、試料受け渡し部５２ｂと、第２分散部５５と、液体除去部５６と、反応部５７とは、この円周状軌跡Ｃ上に配置されている。これにより、反応部５７にユーザによってセットされた測定試料容器７を容器移送部５４の把持部５４ａにより把持して円周状軌跡Ｃ上の各部に移送することが可能である。

第２分散部５５は、第１分散部５１による第１分散処理が実行された生体試料に対して、第１分散処理とは異なる第２分散処理を実行する機能を有する。第１実施形態では、この第２分散処理は、超音波を用いて凝集した細胞を分散する超音波分散処理である。具体的には、第２分散部５５は、第１分散部５１による第１分散処理が実行され、弁別・置換部５３において濃縮された（測定対象細胞の濃度が高められた）生体試料に超音波振動を付与するように構成されている。この際、第１実施形態では、第２分散処理（超音波分散処理）は、第１分散処理が実行される生体試料の量よりも少ない量の生体試料に対して実行されるように構成されている。これにより、第２分散部５５は、第１分散処理の後に残存する凝集細胞を単一細胞に分散させる。このように、第１実施形態では、第１分散処理を実行する第１分散部５１と、第２分散処理を実行する第２分散部５５とにより、細胞分析装置１の細胞分散部が構成されている。なお、第２分散部５５の構成については、後に詳細に説明する。

液体除去部５６は、第２分散部５５による第２分散処理の後、測定試料容器７の外表面に付着した液分を除去（水切り）する機能を有する。第２分散処理は、後述するように、測定試料容器７が液体１１３中に漬けられた状態（図１５参照）で実行される。液体除去部５６は、設置口５６ａに測定試料容器７がセットされた状態で測定試料容器７の外表面に空気流を供給することにより、測定試料容器７の外表面に付着した水滴を除去するように構成されている。これにより、測定試料容器７が反応部５７などの各部にセットされたときに、液体が各部に付着するのが防止される。

反応部５７は、測定試料容器７内の生体試料と第１試薬添加部５８ａおよび第２試薬添加部５８ｂにより添加される試薬との反応を促進させる機能を有する。反応部５７は、図示しない駆動部により回転可能に構成された円形の回転テーブル５７ａを備えている。回転テーブル５７ａの外周縁部には、測定試料容器７をセット可能な複数の保持部５７ｂが設けられている。この保持部５７ｂにユーザによって測定試料容器７がセットされる。また、回転テーブル５７ａの回転による保持部５７ｂの軌跡と容器移送部５４の把持部５４ａの円周状軌跡Ｃとは所定位置で交差しており、この交差位置で容器移送部５４が測定試料容器７を保持部５７ｂにセットすることが可能なように構成されている。また、反応部５７は、保持部５７ｂにセットされた測定試料容器７を所定温度に加温して、生体試料と試薬との反応を促進させる機能を有する。

第１試薬添加部５８ａおよび第２試薬添加部５８ｂは、それぞれ、反応部５７（回転テーブル５７ａ）の保持部５７ｂにセットされた測定試料容器７内に試薬を供給する機能を有する。第１試薬添加部５８ａ（第２試薬添加部５８ｂ）は、回転テーブル５７ａの周縁部近傍の位置に設置され、回転テーブル５７ａにセットされた測定試料容器７の上方の第１試薬添加位置Ｐ１（第２試薬添加位置Ｐ２）まで移動可能な供給部５８ｃ（５８ｄ）を有する。これにより、回転テーブル５７ａにより第１試薬添加位置Ｐ１（第２試薬添加位置Ｐ２）に測定試料容器７が搬送されたときに、測定試料容器７内に供給部５８ｃ（５８ｄ）から所定量の試薬を添加することが可能となっている。

第１実施形態では、第１試薬添加部５８ａにより添加される試薬は、細胞にＲＮＡ処理を行うためのＲＮａｓｅであり、第２試薬添加部５８ｂにより添加される試薬は、ＰＩ染色を行うための染色液である。ＲＮＡ処理とは、細胞中のＲＮＡを分解するための処理であり、この処理により細胞核のＤＮＡのみを測定することが可能となる。ＰＩ染色は、色素を含む蛍光染色液であるヨウ化プロピジウム（ＰＩ）により行われる。ＰＩ染色では細胞内の核に選択的に染色が施されることにより、核からの蛍光が検出可能となる。第１実施形態では、第１分散処理および第２分散処理が実行された後に、試薬（ＲＮａｓｅおよび染色液）の添加が行われるように構成されている。

試料吸引部５９は、反応部５７（回転テーブル５７ａ）にセットされた測定試料容器７内の測定試料を吸引して、主検出部２１（図２参照）に測定試料を移送する機能を有する。試料吸引部５９は、回転テーブル５７ａの周縁部近傍の位置に設置され、回転テーブル５７ａにセットされた測定試料容器７の上方の吸引位置Ｐ３まで移動可能なピペット５９ａを有する。これにより、回転テーブル５７ａにより吸引位置Ｐ３に測定試料容器７が搬送されたときに、測定試料容器７内の測定試料を吸引することが可能となっている。試料吸引部５９は、図示しない流路を介して主検出部２１の後述するフローセル１３（図５および図６参照）に接続されており、ピペット５９ａにより吸引した測定試料を主検出部２１のフローセル１３に供給することが可能なように構成されている。なお、第１実施形態では、後述するように、生体試料は、第１試薬添加部５８ａおよび第２試薬添加部５８ｂによる処理の後に他の処理を介在させることなく試料吸引部５９によって吸引される。したがって、第１試薬添加部５８ａおよび第２試薬添加部５８ｂによる処理の完了直後に、主検出部２１による検出が実行されるように構成されている。

容器洗浄部６６は、試料吸引部５９により測定試料が主検出部２１に供給された後の測定試料容器７の内部を洗浄する機能を有する。容器洗浄部６６は、回転テーブル５７ａの保持部５７ｂに保持された測定試料容器７内に洗浄液を吐出することにより、測定試料容器７の内部を洗浄するように構成されている。これにより、その後の測定処理において同じ測定試料容器７を用いた場合に、他の生体試料とのコンタミネーションを抑制することが可能となる。

図２に示すように、調製制御部３３のマイクロプロセッサ３６は、Ｉ／Ｏインタフェース２４を介して測定制御部２３のマイクロプロセッサ２５に接続されている。これにより、測定制御部２３のマイクロプロセッサ２５との間で各種データを送受信することが可能である。

また、調製制御部３３のマイクロプロセッサ３６は、センサドライバ３８または駆動部ドライバ３９を介して、調製デバイス部３５の各部（検体セット部５０、第１分散部５１、検体ピペット部５２、弁別・置換部５３、容器移送部５４、第２分散部５５、液体除去部５６、反応部５７、第１試薬添加部５８ａ、第２試薬添加部５８ｂおよび試料吸引部５９）のセンサ類や駆動モータと接続されている。これにより、マイクロプロセッサ３６は、センサからの検知信号に基づいて制御プログラムを実行し、駆動モータの動作を制御する。

図４に示すように、第１実施形態におけるデータ処理装置４は、例えばノートＰＣ（デスクトップ型でもよい）などのパーソナルコンピュータからなり、処理本体４１と、表示部４２と、入力部４３とから主に構成されている。

処理本体４１は、ＣＰＵ４１ａと、ＲＯＭ４１ｂと、ＲＡＭ４１ｃと、ハードディスク４１ｄと、読出装置４１ｅと、画像出力インタフェース４１ｆと、入出力インタフェース４１ｇとを備えており、これらの各部は内部バスによって通信可能に接続されている。

ハードディスク４１ｄには、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムなど各種プログラムの他、測定制御部２３（図２参照）および調製制御部３３（図２参照）への動作命令の送信、測定装置２（図１参照）で行った測定結果の受信および分析処理、並びに、処理した分析結果の表示などを行う操作プログラム４４がインストールされている。この操作プログラム４４は、オペレーティングシステム上で動作する。

入出力インタフェース４１ｇには、キーボードおよびマウスからなる入力部４３が接続されている。また、入出力インタフェース４１ｇは、測定装置２（図２参照）のＩ／Ｏインタフェース２４（図２参照）とも接続されている。これにより、測定装置２とデータ処理装置４との間でデータの送受信を行うことが可能である。

次に、測定装置２の主検出部２１を構成するフローサイトメータ１０について説明する。図５に示すように、フローサイトメータ１０のレンズ系１１は、光源である半導体レーザ１２からのレーザ光を、生体試料を通過させるフローセル１３を流れる測定試料に集光する機能を有する。集光レンズ１４は、測定試料中の細胞の前方散乱光をフォトダイオード１５からなる散乱光検出器に集光する機能を有する。

レンズ系１１は、具体的には、図６に示すように、半導体レーザ１２側（図６の左側）から順に、コリメータレンズ１１ａ、シリンダレンズ系（平凸シリンダレンズ１１ｂ＋両凹シリンダレンズ１１ｃ）およびコンデンサレンズ系（コンデンサレンズ１１ｄ＋コンデンサレンズ１１ｅ）から構成されている。

図５に示すように、側方用の集光レンズ１６は、測定対象細胞およびこの細胞中の核の側方散乱光と側方蛍光とをダイクロイックミラー１７に集光する機能を有する。ダイクロイックミラー１７は、側方散乱光をフォトマルチプライヤ（光電子増倍管）１８へ反射させるとともに、側方蛍光をフォトマルチプライヤ（光電子増倍管）１９の方へ透過させるように構成されている。これらの光は、測定試料中の細胞や核の特徴を反映したものとなっている。

そして、フォトダイオード１５、フォトマルチプライヤ１８および１９は、受光した光信号を電気信号に変換して、それぞれ、前方散乱光信号（ＦＳＣ）、側方散乱光信号（ＳＳＣ）および側方蛍光信号（ＳＦＬ）を出力する。これらの出力信号は図示しないプリアンプにより増幅され、測定装置２の信号処理部２２（図２参照）に送られる。測定装置２の信号処理部２２で処理された各信号ＦＳＣ、ＳＳＣ、ＳＦＬは、それぞれ、マイクロプロセッサ２５によってＩ／Ｏインタフェース２４からデータ処理装置４に送信される。

データ処理装置４のＣＰＵ４１ａは、操作プログラム４４を実行することにより、各信号ＦＳＣ、ＳＳＣ、ＳＦＬに基づいて、前方散乱光強度、側方蛍光強度等の特徴パラメータを取得し、これらの特徴パラメータに基づいて、細胞や核を分析するための頻度分布データを作成する。そして、ＣＰＵ４１ａは、この頻度分布データに基づいて、測定試料中の粒子の弁別処理を行い、測定対象細胞（上皮細胞）が異常であるか否か、具体的には癌化した細胞（異型細胞）であるか否かを判定する。

また、副検出部３１は、上記のように主検出部２１とほぼ同じ構成のフローサイトメータ１０を採用しているので、詳細な説明を省略する。なお、副検出部３１は、主検出部２１による本測定の前に測定対象細胞の濃度測定を予備的に行うものであるので、副検出部３１では、その細胞数を計数するための信号を出力できれば足りる（前方散乱光信号（ＦＳＣ）を取得できれば足りる）。

次に、第１分散部５１の具体的な構成を説明する。図７および図８に示すように、第１分散部５１は、有孔部材６０と、ローター７０と、このローター７０を回転駆動させるモータ８０とを備えている。ローター７０の外側には、生体試料の流れをガイドする機能を有するパイプ９０が配置されており、パイプ９０の先端の開口に有孔部材６０が取り付けられている。これらを試料収容部５１ａ（図１４参照）内に挿入してローター７０を回転させることにより、試料収容部５１ａ内の生体試料に含まれる凝集細胞が単一細胞に分散される。

図９〜図１１に示すように、有孔部材６０は、耐薬品性や強度などを考慮してステンレスで作製されており、円筒形状の筒部６１と、筒部６１の下端を塞ぐように設けられ、４つの孔部６３を有する底部６２とが一体的に形成されている。有孔部材６０は、パイプ９０の先端の開口に取り付けられている。図１０および図１１に示すように、底部６２は、平面的に見て円形に形成されており、上面（内表面）から下面（外表面）まで貫通する４つの孔部６３を有する。これらの孔部６３は、凝集細胞（大きさ約１００μｍ以上約５００μｍ以下）が通過可能な大きさを有する。

底部６２の上面には、平面的に見て、ローター７０の回転方向（矢印Ｒ方向）と直交する方向（半径方向）に延びるとともに、ローター７０側（上方）に突出する４つの凸部６４が形成されている。また、底部６２の上面には、これらの凸部６４を境界とする凹部からなる４つの保液部６５が形成されている。図１１に示すように、この底部６２（凸部６４）の厚さはｔ１（約１ｍｍ）であり、保液部６５は、ｔ２（約０．５ｍｍ）の深さを有する。

図１０に示すように、底部６２の４つの孔部６３は、４つの保液部６５内にそれぞれ配置されている。また、孔部６３は、幅Ｗ（約０．５ｍｍ）および長さＬ（約３．２５ｍｍ）の細長形状を有する。また、孔部６３は、矢印Ｒ方向（ローター７０の回転方向）と直交する方向に延びるように形成されている。より具体的には、孔部６３は、扇形状の保液部６５の内部において、ローター７０の回転方向（矢印Ｒ方向）側の端部に凸部６４と隣接して凸部６４と平行に延びるように配置されている。また、孔部６３は、扇形状の保液部６５の半径方向内側の端部から半径方向外側の端部まで延びるように形成されている。

図８に示すように、ローター７０は、底部６２と同じく耐薬品性や強度などを考慮してステンレスで作製されており、パイプ９０の内部に配置されている。ローター７０は、図１２および図１３に示すように、外周に螺旋状の溝７１が形成されている。溝７１は、リード角α（約４０度）で形成されている。また、溝７１は、ローター７０が矢印Ｒ方向（図１０参照）に回転した場合に、溝７１の回転によって有孔部材６０の配置された下方向（矢印Ｚ２方向）に生体試料を送るように設けられている。これにより、ローター７０がモータ８０により軸周り（矢印Ｒ方向）に回転されるとき、生体試料を下方の底部６２に向けて供給する（生体試料に下方の推進力を付与する）ことが可能なように構成されている。また、ローター７０の下端面７２は、平坦に形成されている。

図１４に示すように、ローター７０の下端面７２と、パイプ９０の下端に取り付けられた有孔部材６０の底部６２の上面（凸部６４の上面）とは、所定の間隔ＣＬ１を隔てて離間するように構成されている。この間隔ＣＬ１は、凝集細胞（１００μｍ以上）は通過不能で、かつ、単一細胞（平均６０μｍ）は通過可能な大きさを有する。したがって、間隔ＣＬ１は、測定対象とする子宮頸部の上皮細胞（単一細胞）の大きさ（平均６０μｍ）と略等しくなるように３０〜８０μｍの範囲で設定されている。第１実施形態では、この間隔ＣＬ１は約５０μｍである。なお、図１４では説明のために間隔ＣＬ１を誇張して図示している。

ここで、凝集細胞は１００μｍを超える大きさとなるため、間隔ＣＬ１を約５０μｍとすることにより、凝集細胞に対して効果的にせん断力を与えることが可能である。このように、第１分散部５１は、モータ８０によりローター７０を回転させることにより、有孔部材６０の凸部６４とローター７０の下端面７２との間で凝集細胞を分散するように構成されている。なお、間隔ＣＬ１を３０〜８０μｍに設定したのは、３０μｍ未満であれば、細胞が破砕されることがあり、８０μｍを超えると凝集細胞に与える分散力が低下してしまうことがあるためである。

図８に示すように、ローター７０の上端部７３は、回転軸７４を介してモータ８０の出力軸８０ａに連結されている。これにより、モータ８０の駆動力（回転力）がローター７０に伝達される。モータ８０は、支持部材８１の上面に取り付けられている。支持部材８１の下部には、下方に延びるように筒体８２が取り付けられている。この筒体８２の内部において、回転軸７４が回転可能に支持されている。

パイプ９０は、ローター７０を内部に収容可能な内径を有するステンレス製の円形パイプからなる。パイプ９０の上端は、回転軸７４が挿入された筒体８２に連結されている。回転軸７４に取り付けられたローター７０は、パイプ９０と有孔部材６０とにより、側方と下方とを取り囲まれるように配置されている。なお、図１４に示すように、ローター７０の溝７１が形成された外周とパイプ９０の内周面とは、僅かに間隔ＣＬ２（約０．３ｍｍ）を隔てて離間している。

パイプ９０の側壁には、ローター７０が配置される位置よりもやや上方の位置に長孔形状の開口部９２（図７および図１４参照）が２つ形成されている。この２つの開口部９２は、パイプ９０の芯を中心として対向する位置に形成されている。図１４に示すように、この開口部９２により、パイプ９０の外部の生体試料は、開口部９２を流入口としてパイプ９０内に導入され、ローター７０により流入口からパイプ９０内部を下方（矢印Ｚ２方向）に移動する。そして、生体試料は、下端の有孔部材６０の孔部６３を流出口としてパイプ９０の外側に流出し、再度開口部９２（流入口）へ流入する。これにより、流入口（開口部９２）からパイプ９０の内側、流出口（孔部６３）、パイプ９０の外側、流入口（開口部９２）へと生体試料内の細胞が循環する循環流が形成されるように構成されている。

次に、第２分散部５５の具体的な構成を説明する。図１５に示すように、第２分散部５５は、水などの液体１１３を収容する液体収容部１１１と、液体１１３を介して測定試料容器７内の生体試料に対して超音波振動を付与する超音波振動子１１２とを含んでいる。

液体収容部１１１は、中央に液体１１３を収容する凹部１１４を有し、略円筒形状に形成されている。また、凹部１１４の上端部の開口には、測定試料容器７を挿入可能な大きさの円孔が形成された蓋１１５が設けられている。この蓋１１５により、超音波振動に伴う液体１１３の外部への飛散を防止するように構成されている。

超音波振動子１１２は、円柱形状を有し、液体収容部１１１の下部に配置されている。この超音波振動子１１２としては、たとえば部品の洗浄などに用いられる公知のものを利用することができる。なお、筒状の液体収容部１１１の内径Ｄ１は、円柱状の超音波振動子１１２の外径Ｄ２よりも数ｍｍ程度（たとえば、５ｍｍ〜６ｍｍ程度）大きくされている。超音波が付与される液体１１３の領域の大きさ（液体収容部１１１の内径Ｄ１）を超音波振動子１１２の外径Ｄ２よりも大きくすることにより、超音波振動を効率よく液体１１３に伝達することが可能である。

略円筒形状の液体収容部１１１の周壁には、下方から順に液体流通孔１１６と、上部流出孔１１７と、オーバーフロー流路（孔）１１８とが設けられており、これらの液体流通孔１１６、上部流出孔１１７およびオーバーフロー流路１１８は、それぞれ液体収容部１１１の外部に連通している。

液体流通孔１１６は、凹部１１４の底面付近の位置に形成され、液体収容部１１１（凹部１１４）への液体１１３の供給および排出を行うために設けられている。液体流通孔１１６は、液体供給源１１６ａと、吸引源１１６ｂに接続された液体チャンバ１２０とに流路切り替えバルブ１１９を介して連通している。液体１１３の供給時には、流路切り替えバルブ１１９により液体供給源１１６ａと液体流通孔１１６（凹部１１４）とを連通させ、液体供給源１１６ａから凹部１１４に液体１１３を供給させる。一方、液体１１３の排出時には、流路切り替えバルブ１１９により液体チャンバ１２０と液体流通孔１１６（凹部１１４）とを連通させ、吸引源１１６ｂにより凹部１１４内の液体１１３を液体チャンバ１２０まで吸引させる。液体チャンバ１２０では、吸引源１１６ｂにより吸引した液体が装置外へ排出される。

上部流出孔１１７は、液体チャンバ１２０と連通しており、凹部１１４内の液体１１３を排出する機能を有する。したがって、この上部流出孔１１７により、凹部１１４における液体１１３の水面の深さ（上限位置）ｄが決定される。第１実施形態では、超音波振動を効果的に発生させるために、超音波振動子１１２により発生する超音波の節が、凹部１１４内に収容される液体１１３の水面に位置になるように深さｄ（上部流出孔１１７の下端の凹部１１４の底面からの高さ位置）が設定されている。

そこで、第１実施形態では、測定試料容器７を液体収容部１１１内に所定量だけ挿入して液体１１３内に漬けた状態で、液体流通孔１１６から所定量の液体１１３を凹部１１４内に供給した後、調製制御部３３により吸引源１１６ｂを所定時間駆動させて、上部流出孔１１７から凹部１１４内の余分の液体１１３を液体チャンバ１２０に排出（吸引）するように構成されている。なお、液体チャンバ１２０と液体供給源１１６ａとの間の流路は流路切り替えバルブ１１９により遮断される。この結果、上部流出孔１１７の高さ位置が超音波振動子１１２により発生する超音波の節の位置（深さｄ）となるように設定されているので、上部流出孔１１７から液体１１３を所定時間吸引することによって、液体１１３の水面の位置が超音波の節の位置（深さｄ）になるように調節される。なお、液体１１３を吸引する「所定時間」は、供給した液体１１３の量と吸引源１１６ｂの吸引能力から算出される時間に数秒程度の時間を足した時間とすることができる。なお、算出される時間よりも長めに吸引したとしても、上部流出孔１１７よりも下方の液体１１３が排出されてしまうことはないので、液面位置の調整には支障はない。

第２分散部５５による第２分散処理において、測定試料容器７は、容器移送部５４の把持部５４ａに把持された状態で、液体収容部１１１の液体１１３中に漬けられる。この際、測定試料容器７内の液面が液体１１３の液面よりも下方に位置するように、容器移送部５４（把持部５４ａ）の下降位置が設定されている。測定試料容器７内の液面が液体１１３の液面よりも上方に位置する場合には、測定試料容器７内の液体に効果的に超音波を伝達させることができず、その結果、生体試料中の凝集細胞の分散効率が向上しにくい。第１実施形態では、測定試料容器７内の液面が、凹部１１４内の液体１１３の液面よりも１ｍｍ〜２ｍｍ程度下方に位置するのが好ましい。

ここで、図１５に示すように、超音波振動は、節と節の間のλ／２（λは超音波振動の波長）の範囲で振動振幅が大きくなる。したがって、測定試料容器７を凹部１１４の上方から挿入した状態で、測定試料容器７内の液体がλ／２の範囲内に位置するように配置することにより、測定試料容器７内の液体に効果的に超音波を伝達させることが可能となる。このλ／２は、超音波振動が約２５ｋＨｚで約２８．８ｍｍ、約４０ｋＨｚで約１８．８ｍｍ、約７５ｋＨｚで約１０ｍｍとなる。したがって、測定試料容器７内の液体に効果的に超音波を伝達させるためには、測定試料容器７内の液面高さ（すなわち、測定試料容器７内の液体の量）がλ／２の高さ範囲内となるようにする必要がある。第１実施形態では、弁別・置換部５３により生体試料中の測定対象細胞の濃度を上昇させる（濃縮する）ことによって、主検出部２１による測定に必要な細胞数を確保しながら測定試料容器７内に収容する生体試料の量を少なくすることが可能である。この結果、測定試料容器７内の液面高さをλ／２の高さ範囲内とすることができるので、測定試料容器７内の液体に効果的に超音波を伝達させることが可能となる。なお、超音波振動子１１２により発生される超音波振動の振動数は、特に限定されるものではないが、第２分散処理に際して測定試料容器７内に収容されている液量と、超音波振動の効率的な伝達などの観点から、２０ｋＨｚ以上であるのが好ましく、さらに、２０ｋＨｚ〜７５ｋＨｚであることが好ましい。

オーバーフロー流路１１８は、何らかの理由で液体供給源１１６ａから液体１１３が過剰に供給された場合にも、液体１１３が凹部１１４から溢れることがないようにするためのものである。オーバーフロー流路１１８は、液体収容部１１１（凹部１１４）の上端部近傍に設けられ、液体チャンバ１２０に連通している。液体１１３が上部流出孔１１７を超えるまで過剰に供給された場合や測定試料容器７が凹部１１４内に過剰に挿入された場合にも、液体１１３が溢れることなくオーバーフロー流路１１８から液体チャンバ１２０に排出される。

なお、測定試料容器７は、合成樹脂やステンレスなどの金属により作成することができるが、凹部１１４内に収容される液体１１３の音響インピーダンスと同程度の音響インピーダンスを有する材料により作成するのが好ましい。たとえば、凹部１１４内に水を収容する場合、測定試料容器７は、ポリプロピレンまたはポリエチレンで作成するのが好ましい。超音波振動子１１２と生体試料との間に介在し、振動を伝達する液体１１３の特性（音響インピーダンス）および測定試料容器７の特性を同程度にすることにより、超音波振動を生体試料に効率よく伝達することが可能となる。

また、測定試料容器７の内周面は、凝集細胞の分散効果を向上させるという観点から、ある程度の粗さを有する面とすることが好ましい。具体的には、測定試料容器７の内周面は、表面粗さがたとえば１μｍ〜３０μｍ程度にするのが好ましい。

次に、図２、図３、図５、図８、図９、図１１および図１４〜図１６を参照して、第１実施形態による細胞分析装置１の分析動作について説明する。なお、測定装置２の主検出部２１および信号処理部２２の動作制御は、測定制御部２３（マイクロプロセッサ２５）により実行され、測定装置２の副検出部３１、信号処理部３２および調製デバイス部３５の動作制御は、調製制御部３３（マイクロプロセッサ３６）により実行される。データ処理装置４の制御は、処理本体４１（ＣＰＵ４１ａ）により実行される。

図１６に示すように、細胞分析装置１による分析に際して、まず、ユーザにより分散液としてＮ−アセチル−Ｌ−システイン（ＮＡＣ）を生体試料に添加するなどの前処理が行われる。その後、生体試料と、アルコールを主成分とする保存液とが収容された生体容器６がユーザにより検体セット部５０（図３参照）にセットされ、細胞分析装置１による分析が開始される。

分析が開始されると、図１６のステップＳ１において、第１分散部５１により生体試料中の凝集細胞の分散処理（第１分散処理）が行われる。具体的には、図３に示すように、生体試料と、アルコールを主成分とする保存液とが収容された生体容器６内の混合液が、検体セット部５０において検体ピペット部５２によって吸引される。そして、検体ピペット部５２が第１分散部５１の試料収容部５１ａの上方に移動して、試料収容部５１ａ内に混合液を供給する。その後、試料収容部５１ａ内の混合液が第１分散部５１で分散される。

この第１分散処理は、第１分散部５１により、次のようにして行なわれる。

図１４に示すように、まず、調製制御部３３（図２参照）によりモータ８０（図８参照）を回転駆動させると、このモータ８０の回転によって回転軸７４と回転軸７４の先端に連結されたローター７０とが軸周りに矢印Ｒ方向に回転する。このとき、ローター７０の外周の溝７１の回転により、溝７１内の生体試料が下方の底部６２（ローター７０の下端面７２と底部６２との間）に向けて送られる。第１実施形態では、モータ８０の回転数は約１００００ｒｐｍであり、回転（細胞の分散）は約６０秒間継続して行われる。

底部６２に送られた生体試料は、凸部６４によって分割された保液部（凹部）６５（図９参照）に流れ込み、保液部６５内に一時的に貯留（保液）される。この際、保液部６５内に流れ込んだ生体試料の上方（矢印Ｚ１方向）には、矢印Ｒ方向に回転するローター７０の下端面７２が存在するため、生体試料は保液部６５内で矢印Ｒ方向に移動される。保液部６５内における生体試料の矢印Ｒ方向の流れは、保液部６５を分割する凸部６４（図１１参照）の壁面により遮られる。これにより、矢印Ｒ方向の生体試料の流れは、矢印Ｒ方向側の端部に形成された孔部６３から下方（外部）に流出しようとする生体試料の流れと、凸部６４の壁面に沿って上方に移動して凸部６４を乗り越えようとする生体試料の流れとに分かれる。

孔部６３から下方（外部）に流出しようとする生体試料の流れは、底部６２の外部に流出（噴出）するとともに、ローター７０の回転によりパイプ９０の周壁の開口部９２を介してパイプ９０内部に引き込まれる。この結果、流入口（開口部９２）からパイプ９０内側、流出口（孔部６３）、パイプ９０外側、流入口（開口部９２）へと循環する循環流が形成される。

一方、凸部６４を乗り越えようとする流れは、ローター７０の下端面７２と凸部６４の上面との間を通過する。ここで、ローター７０の下端面７２と底部６２との間隔ＣＬ１は、凝集細胞が通過不可能な間隔（約５０μｍ）である。このため、凸部６４を乗り越えようとする流れに含まれる凝集細胞には回転されているローター７０（下端面７２）と固定的に設置された凸部６４との間でせん断力が付与され、凝集細胞が単一細胞に分散される。なお、間隔ＣＬ１は単一細胞が通過可能な大きさであるので、凸部６４を乗り越えようとする流れに含まれる単一細胞（および分散された単一細胞）は、流れに乗って凸部６４を乗り越える。このようにして凝集細胞は次々と分散され、所定時間（約６０秒間）にわたって循環流を循環させることによって、生体試料中の凝集細胞が単一細胞に分散される。

第１分散処理が終了すると、ステップＳ２において、調製制御部３３により検体ピペット部５２（図３参照）が作動され、分散済みの生体試料を含む混合液が副検出部３１の試料取込部３１ａに供給される。これにより、副検出部３１のフローセル１３（図５参照）に分散済みの生体試料を含む混合液が送液される。そして、この副検出部３１を用いて、フローサイトメトリー法によって生体試料のプレ測定（混合液に含まれる測定対象細胞の数の検出）が行われる。プレ測定の結果、癌判定ために測定装置２が行う本測定の前に、混合液（生体試料および保存液）に含まれる測定対象細胞（上皮細胞）の濃度を反映した濃度情報が得られる。

プレ測定が行われると、調製制御部３３により、混合液（生体試料および保存液）が副検出部３１から排出される。そして、得られた濃度情報に基づいて混合液（生体試料および保存液）中の測定対象細胞（上皮細胞）の濃度が算出される。さらに、算出された濃度に基づいて、本測定に用いる測定試料を調製するための、混合液（生体試料および保存液）の吸引量が決定される。すなわち、プレ測定に用いた生体試料中の測定対象細胞の濃度（単位体積あたりの測定対象細胞の数）と、本測定における癌細胞検出のために必要な有意細胞数とに基づき、この有意細胞数が確保される程度に本測定を行うために必要な混合液（生体試料および保存液）の採取料（液量）が演算される。

次に、ステップＳ３において、演算された採取料（液量）の混合液（生体試料および保存液）について弁別・置換処理が実行される。すなわち、図３に示すように、調製制御部３３により検体ピペット部５２が作動され、演算された吸引量だけ第１分散部５１の試料収容部５１ａから混合液（生体試料および保存液）が吸引される。吸引された混合液が弁別・置換部５３に供給されることにより、弁別・置換処理が開始される。

この弁別・置換処理において、弁別・置換部５３により、アルコールを主成分とする保存液が希釈液に置換されるとともに、測定対象細胞とその他の細胞や夾雑物とが弁別される。また、弁別の過程で測定対象細胞を含む液体が濃縮され、測定対象細胞の濃度が上昇する。この結果、癌細胞検出のために必要な有意細胞数を含むように測定対象細胞が濃縮された濃縮液が得られる。

次に、ステップＳ４において、第２分散部５５により濃縮液中の凝集細胞の分散処理（第２分散処理）が行われる。具体的には、図３に示すように、測定対象細胞が濃縮された濃縮液が、弁別・置換部５３から検体ピペット部５２によって吸引される。これに並行して、容器移送部５４が反応部５７の保持部５７ｂにセットされた測定試料容器７を把持して取り出し、試料受け渡し部５２ｂに位置づける。そして、検体ピペット部５２が試料受け渡し部５２ｂに位置づけられた測定試料容器７の上方（試料受け渡し部５２ｂの上方）に移動して、測定試料容器７に濃縮液を供給する。その後、濃縮液を収容する測定試料容器７が容器移送部５４により第２分散部５５に移送され、第２分散処理が実行される。

第２分散処理では、図１５に示すように、まず、容器移送部５４が第２分散部５５の液体収容部１１１（凹部１１４）内に測定試料容器７の一部（下部）を挿入し、凹部１１４内の液体１１３中に漬ける。容器移送部５４により凹部１１４内の液体１１３中に漬けられた状態で保持された測定試料容器７内の濃縮液に対して、超音波振動子１１２により超音波振動が付与され、超音波振動が液体１１３および測定試料容器７を介して濃縮液に伝達される。この超音波振動が濃縮液中にキャビテーション（微細な気泡の発生と気泡の破裂）を発生させ、キャビテーションに伴う衝撃（圧力変動）により、凝集した細胞を分散させる。これにより、測定試料容器７内の濃縮液中の、第１分散処理後に残存していた凝集細胞（測定対象細胞）が単一細胞に分散される。

なお、第２分散処理が完了すると、図３に示すように、容器移送部５４が測定試料容器７を把持した状態のまま、液体除去部５６の設置口５６ａに測定試料容器７の一部（下部）をセットする。液体除去部５６では、測定試料容器７の外表面に空気流が供給されることにより、測定試料容器７の外表面に付着した水滴が除去される。その後、容器移送部５４により測定試料容器７が反応部５７（回転テーブル５７ａ）の保持部５７ｂにセットされる。

反応部５７に測定試料容器７がセットされると、ステップＳ５において、試薬（ＲＮａｓｅ）の添加および加温により、濃縮液中のＲＮＡ除去処理が行われる。具体的には、回転テーブル５７ａにセットされた測定試料容器７が第１試薬添加位置Ｐ１まで移動され、第１試薬添加部５８ａの供給部５８ｃから測定試料容器７内の濃縮液に対して所定量の試薬（ＲＮａｓｅ）が添加される。その後、反応部５７により測定試料容器７内の液体が所定温度（約３７℃）で約１０分間加温されることにより、ＲＮＡ除去処理が実行される。なお、試薬（ＲＮａｓｅ）の添加後、反応が完了するまでの約１０分間の間に、回転テーブル５７ａにより測定試料容器７が第２試薬添加位置Ｐ２まで移動される。

ＲＮＡ除去処理の後、ステップＳ６において、試薬（染色液）の添加および加温により、測定試料容器７内の測定対象細胞のＤＮＡの染色処理が行われる。ＲＮＡ除去処理が完了した時点で、回転テーブル５７ａにより測定試料容器７が第２試薬添加位置Ｐ２まで移動されるため、これに同期して第２試薬添加部５８ｂの供給部５８ｄから測定試料容器７内に所定量の試薬（染色液）が添加される。その後、反応部５７により測定試料容器７内の液体が所定温度（約３７℃）で約１分間加温されることにより、ＤＮＡ染色処理が実行される。なお、染色液の添加後、反応（染色）が完了するまでの約１分間の間に、回転テーブル５７ａにより測定試料容器７が試料吸引部５９の吸引位置Ｐ３まで移動される。

次に、ステップＳ７において、染色処理済みの測定試料が主検出部２１のフローセル１３に送られるとともに、測定試料中の細胞に対する本測定が行われる。染色処理が完了した時点で、回転テーブル５７ａにより測定試料容器７が試料吸引部５９の吸引位置Ｐ３まで移動されるため、これに同期して試料吸引部５９のピペット５９ａが吸引位置Ｐ３まで移動される。これにより、染色処理が完了した直後に他の処理が介在することなく試料吸引部５９のピペット５９ａにより測定試料が吸引される。そして、吸引された測定試料が試料吸引部５９から主検出部２１のフローセル１３（図５参照）に移送されるとともに、測定装置２の測定制御部２３（図２参照）により測定試料中の細胞に対する本測定が行われる。測定試料が主検出部２１に送られた後に、容器洗浄部６６によって測定試料容器７の内部が洗浄され、洗浄された測定試料容器７はその後の測定処理に用いられる。

本測定後、ステップＳ８において、得られた測定データが測定装置２の測定制御部２３からデータ処理装置４に送信される。データ処理装置４の処理本体４１は、測定装置２から測定データを受信したか否かを常時判定している。測定装置２から測定データを受信すると、ステップＳ９において、データ処理装置４の処理本体４１により、その測定データに基づいて測定試料中の粒子の弁別処理が行われ、測定試料中の測定対象細胞（上皮細胞）が異常であるか否か、すなわち、癌化した細胞（異型細胞）であるか否かなどが判定される。以上により、測定処理が終了する。

第１実施形態では、上記のように、第１分散処理を実行する第１分散部５１と、第１分散処理とは異なる第２分散処理を実行する第２分散部５５とからなる細胞分散部と、第１分散処理および第２分散処理が実行された生体試料に含まれる所定の細胞の特徴情報を検出する主検出部２１と、検出結果に基づいて所定の細胞を分析するデータ処理装置４（ＣＰＵ４１ａ）とを設けることによって、種類の異なる複数の分散処理を生体試料に実行することができるので、生体試料中の細胞の凝集度合いが高い場合であっても効果的に細胞の分散を行うことができる。これにより、細胞の凝集度合いが高い場合であっても、凝集した細胞を十分に単一の細胞に分散することができるので、精度の高い細胞検出を行うことができる。この結果、細胞の凝集度合いが高い場合であっても、高精度な検出結果に基づいて精度の高い細胞分析を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、副検出部３１による検出結果に基づいて、検体ピペット部５２により弁別・置換部５３に供給される生体試料の量が調整され、第１分散処理が、副検出部３１による検出前に実行されるように構成されている。このように構成することによって、副検出部３１の検出結果に基づいて癌細胞検出のために必要な有意細胞数を含むように測定試料の調製（生体試料中の測定対象細胞の濃縮）を行うことにより、主検出部２１による検出に適した測定試料を調製することができる。この際、第１分散処理が副検出部３１による検出前に実行されるので、ある程度凝集細胞が分散された状態で副検出部３１による検出を行うことができる。この結果、副検出部３１による検出の精度を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第２試薬添加部５８ｂによる染色液の添加が、第１分散処理および第２分散処理の後に実行されるように構成されている。このように構成することによって、第１分散処理および第２分散処理により凝集細胞が十分に単一の細胞に分散された後に細胞の染色を行うことができるので、分散された個々の細胞に対して染色液による染色を確実に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、生体試料は、第１分散処理および第２分散処理の後に第１試薬添加部５８ａおよび第２試薬添加部５８ｂにより処理され、第１試薬添加部５８ａおよび第２試薬添加部５８ｂによる処理の後に他の処理を介在させることなく主検出部２１による検出が実行されるように構成されている。このように構成することによって、染色液の添加を含む試薬による処理を、第１分散処理および第２分散処理によって凝集細胞が分散された後の単一の細胞に対して実行することができる。そして、試薬による処理と検出部による検出との間に他の処理が介在することがないので、試薬による処理が完了した直後に細胞の検出を行うことができる。この結果、検出対象の細胞が壊れる前に速やかに細胞検出を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１分散処理は、凝集した細胞にせん断力を付与するせん断力付与処理である。このように構成することによって、凝集細胞をせん断力によって強制的に分散させることができるので、比較的大量の生体試料に対しても、効率よく凝集細胞の分散を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第２分散処理は、超音波を用いて凝集した細胞を分散する超音波分散処理である。このように構成することによって、超音波により生体試料中にキャビテーション（気泡の発生および破裂）を発生させ、凝集した細胞を分散することができる。超音波により発生する気泡は微細であるので、偏りの少ない均一な分散効果を得ることができ、分散処理に伴う細胞に対するダメージが増大するのも抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第２分散処理（超音波分散処理）は、第１分散処理が実行される生体試料の量よりも少ない量の生体試料に対して実行されるように構成されている。このように構成することによって、少ない量の生体試料に対して超音波分散処理を行うことができるので、第２分散部５５を小型化することができる。第２分散部５５の小型化によって、超音波の発生に起因する騒音の発生等を低減することができる。また、少ない量の生体試料に対して超音波分散処理を行うことによって、生体試料全体に均一に超音波振動を付与しやすいので、容易に、高い分散効果を得ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１分散処理はせん断力付与処理であり、第２分散処理は超音波分散処理であり、第１分散処理の実行後、第２分散処理が実行されるように構成されている。このように構成することによって、細胞の凝集度合いが高い場合にも、まず、凝集した細胞をせん断力によって強制的に分散させることができるので、効率よく凝集細胞の分散を行うことができる。そして、せん断力付与処理の実行後に残存する比較的小さな凝集細胞を超音波分散処理によって分散させることができるので、効率的な分散処理を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、主検出部２１は、生体試料を通過させるフローセル１３と、フローセル１３を通過する生体試料に光を照射する半導体レーザ１２と、半導体レーザ１２が生体試料に光を照射することによって生じる光を受光するフォトダイオード１５、フォトマルチプライヤ１８および１９とを含む。このように構成することによって、第１分散処理および第２分散処理によって効果的に分散された個々の細胞に対してフローサイトメトリー法による検出を行うことができるので、フローサイトメトリー法による検出精度を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、主検出部２１は、生体試料に含まれる上皮細胞を検出するように構成され、データ処理装置４（ＣＰＵ４１ａ）は、検出した上皮細胞が癌細胞（異型細胞）であるか否かを分析するように構成されている。このように構成することによって、種類の異なる複数の分散処理を生体試料に実行することにより、生体試料中の上皮細胞の凝集度合いによらず精度の高い細胞検出を行うことが可能な癌細胞（異型上皮細胞）の細胞分析装置１を得ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検体ピペット部５２は、第１分散処理が実行された試料収容部５１ａ内の生体試料を測定試料容器７に分注するように構成され、容器移送部５４は、検体ピペット部５２により分注された生体試料を収容する測定試料容器７を第２分散部５５に移送するように構成されている。このように構成することによって、第１分散処理の実行後、検体ピペット部５２によって主検出部２１による検出に必要な量の生体試料だけを測定試料容器７に分注し、測定試料容器７に分注された生体試料だけに効率よく第２分散処理を実行することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、容器移送部５４は、検体ピペット部５２により分注された生体試料を収容する測定試料容器７を把持した状態で、液体収容部１１１に収容された液体１１３内に測定試料容器７を浸漬するように構成されている。このように構成することによって、測定試料容器７からの生体試料の吸引や吐出を行うことなく、測定試料容器７に生体試料が収容されたままの状態で第２分散処理（超音波分散処理）を行うことができる。これにより、生体試料の吸引および吐出工程が不要となり第２分散処理に要する時間を短縮することができるので、主検出部２１による検出が行われるまでに測定対象細胞に加わるダメージが増大するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図２、図５および図１７を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、せん断力付与処理である第１分散処理を実行する第１分散部５１および超音波分散処理である第２分散処理を実行する第２分散部５５を設けた上記第１実施形態に加えて、さらに分散液添加処理を実行する第３分散部２０５が設けられている。なお、第３分散部２０５以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

図１７に示すように、第２実施形態による細胞分析装置２０１の測定装置２０３には、第１分散部５１、第２分散部５５に加えて、第３分散処理を実行する第３分散部２０５が設けられている。

第３分散部２０５は、第１分散部５１による第１分散処理および第２分散部５５による第２分散処理が実行された生体試料に対して、第１分散処理および第２分散処理とは異なる第３分散処理を実行する機能を有する。第２実施形態では、この第３分散処理は、分散液を生体試料に添加して凝集した細胞を分散する分散液添加処理である。具体的には、第３分散部２０５は、第２分散部５５による第２分散処理が実行され、第１試薬添加部５８ａによる試薬（ＲＮａｓｅ）の添加および第２試薬添加部５８ｂによる試薬（染色液）の添加が実行された後、試料を主検出部２１に送る直前に、測定試料容器７内に分散液の添加を行うように構成されている。

具体的には、第２実施形態では、第３分散部２０５は、反応部５７の回転テーブル５７ａの周縁部近傍の位置に設置され、回転テーブル５７ａにセットされた測定試料容器７の上方の分散液添加位置Ｐ４まで移動可能な分散液供給部２０５ａを有する。これにより、回転テーブル５７ａにより分散液添加位置Ｐ４に測定試料容器７が搬送されたときに、測定試料容器７内に分散液供給部２０５ａから所定量の分散液を添加することが可能となっている。第２実施形態では、分散液は、界面活性剤である。第１分散処理および第２分散処理に加えて分散液の添加を行うことによって凝集細胞を化学的に分散させ、分散効果の更なる向上を図ることが可能である。

なお、回転テーブル５７ａにより第２試薬添加位置Ｐ２に測定試料容器７が搬送され、供給部５８ｄから測定試料容器７内に所定量の試薬（染色液）が添加され、染色処理が完了すると、回転テーブル５７ａにより測定試料容器７が分散液添加位置Ｐ４まで移送される。そして、第３分散部２０５による分散液添加処理の直後に、測定試料容器７が吸引位置Ｐ３まで移動されるとともに、試料吸引部５９のピペット５９ａにより測定試料が吸引される。そして、吸引された測定試料が試料吸引部５９から主検出部２１（図２参照）のフローセル１３（図５参照）に移送されるとともに、測定試料中の細胞に対する本測定が行われる。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、第１分散処理および第２分散処理に加えて、分散液として界面活性剤を生体試料に添加して、凝集した細胞を分散する分散液添加処理が行われる。このように構成することによって、界面活性剤の添加により凝集細胞を化学的に分散させ、単一の細胞にすることができる。また、第２実施形態では、分散液として界面活性剤を添加した直後に測定試料が主検出部２１に移送されるので、界面活性剤によって細胞が壊れる前に主検出部２１によって細胞の検出を行うことができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、子宮頸部の上皮細胞を分析する細胞分析装置１（２０１）に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。子宮頸部の上皮細胞以外の細胞の分析を行う細胞分析装置に本発明を適用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１分散部によるせん断力付与処理を実行した後に、第２分散部による超音波分散処理を実行した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、超音波分散処理を実行した後にせん断力付与処理を実行してもよい。また、第１分散処理（せん断力付与処理）と第２分散処理（超音波分散処理）とが同時に実行されてもよい。せん断力付与処理と超音波分散処理とを同時に実行する構成としては、例えば、第１分散部５１の試料収容部５１ａ内の生体試料に対してせん断力付与処理を実行しながら、試料収容部５１ａ内の生体試料に対して超音波振動を付与する構成であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１分散処理（せん断力付与処理）、第２分散処理（超音波分散処理）、及び、第３分散処理（分散液添加処理）を生体試料に対して行う場所が互いに異なっているが、これらの処理を生体試料に対して同じ場所で行ってもよい。例えば、第１分散部５１の試料収容部５１ａ内の生体試料に対してせん断力付与処理を行っている間に、分散液を試料収容部５１ａ内に供給してもよいし、第２分散部５５において測定試料容器７内の生体試料に対して超音波分散処理を行っている間に、測定試料容器７内に分散液を供給してもよい。また、第１分散部５１の試料収容部５１ａ内の生体試料に対してせん断力付与処理および超音波分散処理を行っている間に、分散液を試料収容部５１ａ内に供給してもよい。このように構成すれば、せん断力付与処理と分散液添加処理、超音波分散処理と分散液添加処理、せん断力付与処理と超音波分散処理と分散液添加処理とを同時に行うことができる。

同様に、上記第２実施形態では、染色液の添加後に第３分散部による分散液添加処理を実行した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、染色液の添加（染色処理）の直前に第３分散部による分散液添加処理を実行してもよく、または、染色液の添加と同時に分散液添加処理を実行してもよい。また、第１試薬添加部による試薬（ＲＮａｓｅ）の添加前に分散剤添加処理を行ってもよい。この他、たとえば第１分散部による第１分散処理の前、または、第１分散処理後の弁別・置換部による弁別・置換処理の前に分散液添加処理を行ってもよい。この場合、添加された分散液が弁別・置換部によって希釈液に置換されるため、分散剤が染色液による測定対象細胞の染色性に与える影響を低減することができる。

なお、上記第１実施形態では、細胞分析装置による分析開始前に、ユーザにより分散液としてＮＡＣを添加するなどの前処理が行われる例を示したが、本発明では、この前処理を分散液添加処理として、細胞分析装置が実行するように構成してもよい。

また、上記第２実施形態では、分散液として界面活性剤を添加する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、分散液として、酵素剤または粘液除去剤などを用いてもよい。

また、上記第１実施形態では、第１分散処理を弁別・置換処理の前に実行し、第２分散処理を弁別・置換処理の後に実行した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１分散処理および第２分散処理の両方を弁別・置換処理の前、または、弁別・置換処理の後に実行してもよい。

また、上記第１実施形態では、第１分散処理（せん断力付与処理）よりも少ない量の生体試料（弁別・置換部による濃縮後の生体試料）に対して第２分散処理（超音波分散処理）が実行されるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１分散処理と同じ量の生体試料に対して第２分散処理が実行されるようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、染色処理が完了した直後に他の処理が介在することなく試料吸引部により測定試料が吸引され、主検出部による測定（本測定）が行われるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、染色処理が完了した後、他の処理を実行してから主検出部による測定（本測定）を行ってもよい。ただし、主検出部による検出精度を向上させる観点から、染色処理の完了後は、可及的速やかに主検出部による測定（本測定）を行うのが好ましい。

また、上記第１実施形態では、フローセルと、半導体レーザ（光源部）と、フォトダイオードおよびフォトマルチプライヤ（受光部）とを備えたフローサイトメータからなる主検出部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、フローサイトメータ以外の検出部を設けてもよい。

なお、上記実施形態における各種の寸法（間隔ＣＬ１、ＣＬ２、底部（凸部）の厚さｔ１、保液部の深さｔ２など）などはあくまでも例示に過ぎず、本発明はこれに限られない。各部の寸法は、一度に分散処理を行う生体試料の量や、分散処理の対象となる細胞の種類に応じて変更すればよい。

１、２０１ 細胞分析装置
４ データ処理装置
７ 測定試料容器
１２ 半導体レーザ
１３ フローセル
１５ フォトダイオード
１８、１９ フォトマルチプライヤ
２１ 主検出部
３１ 副検出部
５１ 第１分散部
５１ａ 試料収容部
５２ 検体ピペット部
５３ 弁別・置換部
５４ 容器移送部
５５ 第２分散部
５８ａ 第１試薬添加部
５８ｂ 第２試薬添加部
１１１ 液体収容部
２０５ 第３分散部

Claims (15)

1. 生体試料に含まれる凝集した細胞にせん断力を付与した後、さらに超音波振動を付与することにより、凝集した細胞を分散させる細胞分散部と、
   前記細胞分散部により分散された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する検出部と、
   前記特徴情報に基づいて前記細胞を分析する分析部とを備える、細胞分析装置。
2. 前記細胞分散部は、せん断力を付与する第１分散部と、超音波振動を付与する第２分散部とを含む、請求項１に記載の細胞分析装置。
3. 生体試料に含まれる細胞を検出する副検出部と、
   前記副検出部による検出結果に基づいて、前記検出部による検出に供される測定試料を、生体試料を用いて調製する試料調製部と、を備え、
   前記細胞分散部は、前記副検出部に供される生体試料中の凝集した細胞にせん断力を付与し、前記検出部に供される測定試料中の凝集した細胞に超音波振動を付与するように構成されている、請求項１または２に記載の細胞分析装置。
4. 前記細胞分散部により超音波振動が付与された前記測定試料に、細胞を染色する染色液を添加する染色液添加部を備え、
   前記検出部は、前記染色液が添加された前記測定試料に含まれる細胞から特徴情報を検出するように構成されている、請求項３に記載の細胞分析装置。
5. 前記細胞分散部は、せん断力が付与される細胞よりも少ない数の細胞に対して超音波振動を付与するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の細胞分析装置。
6. 前記細胞分散部は、せん断力を付与する第１分散部と、超音波振動を付与する第２分散部とを含み、
   前記第１分散部は、生体試料を収容する試料収容部を備え、当該試料収容部に収容された生体試料中の細胞に対してせん断力を付与し、
   当該細胞分析装置は、
   せん断力が付与された細胞を含む生体試料を、前記試料収容部から試料容器に分注する試料分注部と、
   当該試料分注部により分注された生体試料を収容する前記試料容器を、前記第２分散部に移送する容器移送部と、を備える、請求項１に記載の細胞分析装置。
7. 前記第２分散部は、超音波が付与される液体を収容するための液体収容部を備え、
   前記容器移送部は、前記試料容器を把持して移送するように構成され、前記試料分注部により分注された生体試料を収容する前記試料容器を把持した状態で、前記液体収容部に収容された液体内に前記試料容器を浸漬するように構成されている、請求項６に記載の細胞分析装置。
8. 前記細胞分散部は、超音波振動により分散された細胞を、さらに分散液により分散させるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の細胞分析装置。
9. 前記分散液は、界面活性剤である、請求項８に記載の細胞分析装置。
10. 前記検出部は、細胞を通過させるフローセルと、前記フローセルを通過する細胞に光を照射する光源部と、前記光源部が細胞に光を照射することによって生じる光を受光する受光部と、を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の細胞分析装置。
11. 前記細胞は、上皮細胞であり、
    前記分析部は、上皮細胞が異型であるか否かを分析するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の細胞分析装置。
12. 生体試料に含まれる凝集した細胞を分散させる第１分散処理を実行する第１分散部と、
    前記第１分散処理により分散された前記細胞を検出する副検出部と、
    前記副検出部による検出結果に基づいて測定試料を、生体試料を用いて調製する試料調製部と、
    前記第１分散処理とは異なる第２分散処理により、前記測定試料に含まれる凝集した細胞を分散させる第２分散部と、
    前記第２分散処理により分散された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する検出部と、
    前記特徴情報に基づいて前記細胞を分析する分析部とを備える、細胞分析装置。
13. 細胞を含む試料に対して、試料中の凝集した細胞をせん断力により分散させる第１分散処理と、試料中の凝集した細胞を超音波により分散させる第２分散処理とを実行可能な細胞分散部と、
    前記第１分散処理および前記第２分散処理により分散された細胞を含む試料に染色液を添加する染色液添加部と、
    前記染色液が添加された前記試料中の細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する検出部と、
    前記特徴情報に基づいて前記細胞を分析する分析部とを備える、細胞分析装置。
14. 試料中の凝集した細胞をせん断力と超音波振動とにより分散させる工程と、
    分散させた細胞を染色する工程と、
    染色された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する工程と、
    前記特徴情報に基づいて前記細胞を分析する工程とを含む、細胞分析方法。
15. 生体試料に含まれる凝集した細胞にせん断力を付与した後、さらに超音波振動を付与することにより、凝集した細胞を分散させる工程と、
    分散された細胞の特徴を反映した特徴情報を検出する工程と、
    前記特徴情報に基づいて前記細胞を分析する工程とを含む、細胞分析方法。

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