JP6955385B2 - 粒子分析装置における光照射を調整するためのモニター装置 - Google Patents
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Description
光軸調整では、通常、標準粒子を含んだフローサイトメトリー用の標準液が用いられ、流路を流れる標準粒子に照射光が照射された時の受光信号の強度(=透過光の強度)が、光の吸収や散乱等によって最も低くなるように(即ち、照射光が粒子によって最もよく遮られるように)、受光信号の強度を見ながら、フローセルの移動調整(または、光学装置の移動調整)を行う必要がある。このため、光軸調整時には、受光信号の強度を高いリアルタイム性で確認するために、オシロスコープが利用される。
〔1〕粒子分析装置における光照射を調整するためのモニター装置であって、
前記粒子分析装置は、粒子を含んだ試料液を流すためのフローセルと、前記フローセルに対し照射光の投光と受光を行い受光信号を出力する光学装置と、前記受光信号を処理し粒子の分析を行う制御部とを有するものであり、
当該モニター装置は、モニター用制御部を有し、
前記モニター用制御部は、
前記粒子分析装置におけるフローセルと照射光の光軸との相対位置に応じて変化する指示値として、該粒子分析装置から得られる前記受光信号の強度を示す第1の指示値を生成する、第1のデータ処理部と、
前記粒子分析装置における前記受光信号のゲイン調整に応じて変化する指示値として、前記第1の指示値とは異なる、前記受光信号の強度を示す第2の指示値を生成する、第2のデータ処理部と、
第1の指示値と第2の指示値を表示装置に出力する、指示値出力部と
を有する、
前記モニター装置。
〔2〕第1の指示値が、経過する時間tを所定時間長T1で区切ってなる時間区間t1、t2、t3、....tn(nは自然数)における各時間区間ごとに定められる値であって、かつ、各時間区間においてフローセルを通過した粒子に対応する粒子通過信号の強度のうちの、各時間区間内での最大値またはそれに対応する値であり、
第2の指示値が、前記と同じ時間区間t1、t2、t3、....tn(nは自然数)における各時間区間ごとに定められる値であって、かつ、各時間区間においてフローセルを通過した粒子の大きさの度数分布のうちの、各時間区間内での最も高い度数を持った大きさまたはそれに対応する値である、
前記〔1〕に記載のモニター装置。
〔3〕表示装置が表示画面を持っており、
指示値出力部が、前記各時間区間ごとの第1の指示値と第2の指示値を、前記表示装置の表示画面上の同じ1つのグラフにプロットして表示させる、前記〔1〕または〔2〕に記載のモニター装置。
〔4〕当該モニター装置のデータ処理部が第1の指示値および第2の指示値を生成する際に、前記粒子分析装置のフローセルに流される試料液が、標準粒子を含んだフローサイトメトリー用の標準液である、前記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のモニター装置。
〔5〕前記表示装置が、当該モニター装置に付帯する装置である、前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のモニター装置。
〔6〕当該モニター装置が、前記粒子分析装置の一部として、該粒子分析装置に付帯する装置である、前記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のモニター装置。
図1は、当該モニター装置の主要部分の構成の一例を示すブロック図であり、粒子分析装置100における光照射を調整するために、該粒子分析装置に当該モニター装置が接続された状態を示している。図1に示すように、本発明のモニター装置によって調整すべき粒子分析装置100は、フローサイトメトリーに基づいて試料液中の粒子の分析を行うことができるように、フローセル110と、光学装置OP10と、制御部120とを有する装置である。
先に、調整すべき粒子分析装置を説明する。
図1の例では、粒子分析装置は、図6に示した粒子分析装置と同様、粒子を含んだ試料液を流すための流路を持ったフローセル110を有する。光学装置OP10は、光源装置OP11、照射側の光学要素(レンズやスリットなど)OP12、受光側の光学要素(レンズなど)OP13、受光装置OP14を有し、フローセル110に対して照射光の投光と受光を行い受光信号を出力する。図1の例では、該粒子分析装置の光学装置OP10は、光学ベンチOP20上に配置されており、該光学装置内での光源装置OP11から受光装置OP14までの光軸a20の調整は完了している。また、図1の例では、光学装置OP10は光学ベンチOP20を介してベース板(図示せず)に固定されており、フローセル110は移動機構(位置合わせ機構)上に配置されており、該フローセルを移動させることによって、該フローセルの流路の中心軸a10と、光学装置における照射光の光軸a20とが交差するように、または、交差する状態により近づくように、光軸調整が行われる。該フローセルを高精度に移動させる移動機構は、図示を省略しているが、従来公知の機構であってよい。光軸調整の代替的な態様として、フローセルが固定され、光学装置が移動機構上に配置された態様であってもよい。光軸調整では、フローセル110(または、光学装置)を図1の紙面に垂直な方向(流路の幅方向)に移動させることが重要である。該粒子分析装置の制御部120は、前記受光装置OP14から出力される受光信号を処理し、粒子の分析のための演算を行う。図6に示すような、フローセルにインピーダンス法を実施するための一対の電極が備えられている場合には、該制御部は、該電極によって得られる電気的な測定信号をも処理し、フローサイトメトリーと併せて粒子の分析を行う。
図1に示すように、当該モニター装置は、モニター用制御部10を有する。表示装置20は、外付けの別個の装置であってもよいし、当該モニター装置に付帯する表示部であってもよい。モニター用制御部10は、データ処理部11と指示値出力部12とを有する。図1の例では、データ処理部11は、粒子分析装置の制御部120から受光信号等の検出信号を受け入れている。該データ処理部11は、第1のデータ処理部11aと、第2のデータ処理部11bとを有する。
第1のデータ処理部11aは、粒子分析装置100から得られる受光信号の強度を示す第1の指示値を生成する。第1の指示値は、粒子分析装置100におけるフローセル110の流路の中心軸a10と、光学装置OP10における照射光の光軸a20との相対位置に応じて変化する指示値である。例えば、第1の指示値を粒子の吸光度とする場合、光軸調整が進むにつれて、照射光は、粒子によってより大きく遮られるので、吸光度もより大きくなり、個々の粒子に固有の値へと近づく。よって、このような受光信号の強度を示す第1の指示値は、粒子分析装置の光軸調整のためのモニター用として利用可能である。
一方、第2のデータ処理部11bもまた、粒子分析装置100から得られる受光信号の強度を示す第2の指示値を生成する。ただし、第2の指示値は、第1の指示値とは異なる指示値であって、粒子分析装置100における受光信号のゲイン調整に応じて好ましく変化する指示値である。例えば、粒子分析装置における照射光の調整では、標準粒子を含んだフローサイトメトリー用の標準液が用いられる。第2の指示値を、粒子の大きさの度数分布の範囲をよく反映する指示値(例えば、度数分布のピーク付近における受光信号の強度)とすれば、ゲイン調整が進むにつれて、該指示値は、該標準液を用いて予め調べておいた既知の目標値へと近づく。よって、このような受光信号の強度を示す第2の指示値は、粒子分析装置のゲイン調整のためのモニター用として利用可能である。
指示値出力部12は、第1のデータ処理部11aで生成された第1の指示値と、第2のデータ処理部11bで生成された第2の指示値を、表示装置20に出力する。図1の例では、第1、第2の指示値は、表示装置20の表示画面21に表示される。
以上の構成を有することにより、ユーザー(当該モニター装置を用いて粒子分析装置を調整する者)は、第1、第2の指示値を表示装置を通じて確認しながら、粒子分析装置の光軸調整とゲイン調整を行うことができる。
当該モニター装置を用いて粒子分析装置の光照射を調整する際の調整手順としては、次の手順が例示される。
(i)粒子分析装置のフローセルに、標準粒子を含んだフローサイトメトリー用の標準液を流し、該粒子分析装置において標準粒子の測定を行う。その時に該粒子分析装置の受光装置または制御部から出力される受光信号を、当該モニター装置のデータ処理部11が受け取り、第1のデータ処理部11aと第2のデータ処理部11bが処理し、第1、第2の指示値を生成する。生成された第1、第2の指示値は、指示値出力部12を通じて表示装置20に出力される。図1の例では、表示装置20は、表示画面21を有する液晶ディスプレイなどの装置であって、第1、第2の指示値は、該表示画面21に表示される。
(ii)前記(i)における標準粒子の測定を続けながら、当該モニター装置に表示される第1の指示値が所定の範囲になるように、前記粒子分析装置とフローセルとの相対位置を変更して光軸調整を行う。粒子分析装置の位置合わせ機構によっては、光軸調整は、フローセルの移動であってもよいし、光学装置の移動であってもよい。光軸調整が適切でないと、粒子の大きさに適切に対応した受光信号が得られない。
(iii)前記(i)における標準粒子の測定を続けながら、表示装置に表示される第2の指示値が所定の範囲になるように、ゲイン調整をする。ゲイン調整は、感度調整とも呼ばれ、受光信号が適切な強度となるよう該受光信号を増幅(または減衰)する調整である。具体的なゲイン調整の操作は、粒子分析装置によっても異なるが、例えば、デジタルポテンショメータの制御によってゲイン調整が可能であるよう構成された増幅回路では、粒子分析装置の制御部の操作盤からデジタルポテンショメータの値を変更し、ゲイン調整を行うことができる。また、該制御部に接続された当該モニター装置によって、デジタルポテンショメータの値を変更し、ゲイン調整を行うことができるように、当該モニター装置における制御用のプログラムを構成することも可能である。ゲイン調整が適切でないと、例えば、受光信号の強度の全幅が狭くなり、誤った測定値が出力される場合がある。
上記(ii)の光軸調整と、上記(iii)のゲイン調整は、後述のとおり、互いに密接に関係する。よって、どちらの調整を先に行ってもよく、また、同時に行ってもよく、また、交互に繰り返し行なってもよいが、先に光軸調整を行って、受光信号の強度を上げておき、次にその受光信号についてゲイン調整を行うことが、調整を効率良く行う点で好ましい順番である。
粒子分析装置の照射光を調整する際には、標準粒子を含んだフローサイトメトリー用の標準液をフローセルに流しながら調整を行うことが好ましい。そのような標準液は、従来公知のものを用いてよく、調整すべき粒子分析装置が分析の対象とする粒子の平均的な粒子径に応じたものを選択することができる。例えば、粒子分析装置が、血液細胞の計数や分類などの分析を行う血液分析装置である場合、標準液としては、標準粒子(平均粒子径;1μm〜20μm程度、材料;ポリスチレンやシリカなど)が、分散媒(水など)に分散したものが例示される。
モニター用制御部は、粒子分析装置の制御部から送られてくる受光信号を処理し、第1の指示値と第2の指示値として、表示装置に出力し得るように構成されていることが好ましい。該制御部は、ロジック回路等によって構築されたものであってもよいが、コンピューターが適切である。モニター用制御部は、粒子分析装置の制御部にデータ通信可能に接続され得ることが好ましい。
また、後述のように、当該モニター装置が粒子分析装置の一部である場合には、該粒子分析装置の制御部と、当該モニター装置のモニター用制御部とは、同じ1つの筐体内、同じ1つの制御回路内、または、同じ1つの制御プログラム内に含まれていてもよく、また、同じ装置であっても、互いに別個の制御部(別個の筐体に分かれた制御部、同じ1つの筐体内の別系統の制御回路、制御モード毎に別個に実行される別の制御プログラムなど)として構成されていてもよい。
上記したように、第1の指示値は、粒子分析装置から得られる受光信号の強度を示す指示値であり、光軸調整のためのモニター用として利用可能な指示値である。好ましい第1の指示値としては、フローセルの光照射部を粒子(標準粒子)が通過したときの受光信号である粒子通過信号の強度が挙げられる。粒子通過信号の強度に基づいた吸光度や光透過度を示す指示値であれば、光軸調整に応じて変化するので、光軸調整のためのモニター用として好ましく利用できる。とりわけ、粒子通過信号の強度の最大値は、数値が大きいので、ユーザーにとって分かり易く、光軸調整のために好ましく利用可能な指示値である。
粒子通過信号の強度や吸光度や光透過度を示す指示値は、その値の最小値(ゼロであってもよい)から最大値までの全幅を256段階(0〜255)や1024段階(0〜1023)などに区分することが好ましい。これにより、制御部(コンピューター)によって度数分布を求める処理を行う際のデータの取り扱いが容易になる。前記のように区分された各区間は、チャンネルとも呼ばれ、各区間の名称として、0チャンネル〜255チャンネル(または、1チャンネル〜256チャンネル)が用いられる。以下の説明では、粒子通過信号の強度や光透過度(または吸光度)を示す指示値を256段階に区分し、各区間の名称として0チャンネル〜255チャンネルを用いる。
粒子分析装置を調整するユーザーにとって、第1の指示値のより好ましい態様は、第2の指示値のより好ましい態様と共に後述する。
上記したように、第2の指示値もまた、粒子分析装置から得られる受光信号の強度を示す指示値であるが、第1の指示値とは異なる指示値であって、粒子分析装置における受光信号のゲイン調整に応じて好ましく変化し、該受光信号のゲイン調整のためのモニター用として利用可能な指示値である。好ましい第2の指示値としては、例えば、所定時間内にフローセルの流路を流れる粒子(標準粒子)の大きさの度数分布(即ち、粒子通過信号の強度から生成された吸光度や光透過度の度数分布)において最も高い度数を持ったチャンネル(以下、ピークチャンネルとも呼ぶ)が挙げられる。標準粒子の度数分布のピークチャンネルは既知であるから、調整に標準粒子を用い、その該ピークチャンネルを知ることで、ゲイン調整が適切であるかどうかを知ることができる。また、標準粒子の大きさにはばらつきがあるので、粒子通過信号の強度の最大値も前記ばらつきに起因して変動する。これに対して、各粒子の粒子通過信号の度数分布のピークチャンネルは、サンプル数が十分であれば、粒子通過信号の強度の最大値(第1の指示値)に比べると変動が小さく、粒子の大きさの度数分布の位置をよく反映した指示値となり得る。よって、該ピークチャンネルは、粒子分析装置における前記受光信号のゲイン調整に応じて好ましく変化する指示値として、ゲイン調整のためのモニター用として好ましく利用できる。尚、ピークチャンネルの替りに、度数分布において、2番目や3番目に高い度数を持ったチャンネルを用いることもできる。
粒子分析装置を調整するユーザーにとって、第2の指示値のより好ましい態様は、第1の指示値のより好ましい態様と共に後述する。
第1、第2の指示値の好ましい態様では、図2に示すように、フローセルに粒子(標準粒子)を流しながら、そのときの経過する時間tを所定時間長T1で区切って、時間区間t1、t2、t3、....tn(nは自然数)とし、各時間区間ごとに生成された第1、第2の指示値を、それぞれ時間の経過に沿って表示装置の表示画面に表示する。ここで、前記nの値は特に限定はされず、ユーザーが調整を完了して粒子分析装置の作動を停止するまで(または、当該モニター装置の作動を停止するまで)、該nの値は自動的かつ継続的に増大してよい。また、該nの値として所定の値が設定され、ユーザーが調整を完了して粒子分析装置の作動を停止するまで(または、当該モニター装置の作動を停止するまで)、t1〜tnが繰り返されてもよい。
所定時間長T1が上記の範囲である場合、通常の粒子分析装置では、時間区間t1、t2、t3、....tnにおけるnの値が60〜70程度となるまでに、ユーザーは光軸とゲインの調整を完了し得る。
各時間区間(t1、t2、....)ごとの第1の指示値の好ましい態様としては、各時間区間においてフローセルを通過した粒子に対応する粒子通過信号の強度のうちの、各時間区間内での最大値またはそれに対応する値が挙げられる。以下、粒子通過信号の強度のうちの最大値またはそれに対応する値を「最大チャンネル」と呼ぶ。
「最大チャンネル」は、ゲイン調整によっても変動する。
ゲイン調整が適切に行われ、かつ、粒子通過信号の強度や光透過度(または吸光度)を示す指示値が0チャンネル〜255チャンネルに区分され、かつ、標準粒子を含んだフローサイトメトリー用の標準液を用いた場合、調整後の最大チャンネルは、例えば、150〜170程度となる。ユーザーは、表示装置に表示される第2の指示値をモニターして、ゲイン調整を行いながら、第1の指示値が前記の範囲内となるように、光軸調整を行うことができる。
各時間区間ごとの第2の指示値の好ましい態様としては、上記した第1の指示値と同じ時間区間(t1、t2、t3、....)においてフローセルを通過した粒子の大きさの度数分布のうち、各時間区間内での最も高い度数を持った大きさまたはそれに対応する値が挙げられる。粒子が大きいということは、吸光度が高いことを意味する。
各時間区間ごとのピークチャンネルをモニターしてゲイン調整を行う場合、光軸が適切に調整されていることも重要な条件となる。適切な光軸調整のもとで得られる適切な度数分布におけるピークチャンネルが、ゲイン調整のための好ましい指示値となる。
粒子通過信号の強度や吸光度を示す指示値が0チャンネル〜255チャンネルに区分され、かつ、標準液を用いた場合、調整後のピークチャンネルは、例えば、130〜150程度となる。ユーザーは、表示装置に表示される第1の指示値をモニターして光軸調整を行いながら、第2の指示値が前記の範囲内となるように、ゲイン調整を行うことができる。
本発明の好ましい態様では、前記した各時間区間ごとの第1、第2の指示値は、指示値出力部を通じて、表示装置の表示画面に、1つのグラフおよび1つの表のいずれか一方または両方の形態にて表示される。該第1、第2の指示値は、該表示画面の表示内容を切り替えて、別々に表示されてもよいし、1つの画面内に同時に表示されてもよい。
図3、図4は、第1、第2の指示値を1つの画面内の1つのグラフ上および1つの表中に同時に表示した場合の表示画面を例示する図である。図3は、光軸とゲインを調整する前の状態を示しており、図4は、光軸とゲインを調整した後の状態を示している。グラフの横軸および表の左端の数字は、時間区間(t1、t2、t3、....)に付与された番号を示している。グラフの横軸は、吸光度を示すチャンネルの数値を表している。また、これらの図に例示するグラフでは、第1の指示値(最大チャンネル)は点線で示されており、第2の指示値(ピークチャンネル)は実線で示されており、これにより2つの折れ線の識別が可能になっている(詳細は後述する)。また、図3、図4の例では、表示画面の上側にグラフが表示され、表示画面の下側に表が表示されている。グラフに示された2つの折れ線では、新たな指示値がグラフの右端から現れ、2つの折れ線が時間の経過と共に全体的にグラフの左方向に移動して、古い指示値から順に画面から消え去ってもよい。同様に、表では、第1の指示値(最大チャンネルを「Max ch」と表記している)と第2の指示値(ピークチャンネルを「Peak ch」と表記している)は、新たな指示値が表の上端に現れ、過去の指示値は順に下方に移動し、古い指示値から順に画面から消え去ってもよい。古い指示値は、スクロールによって、画面内に表示させることも可能である。
また、時間区間の最大値を予め設定しておき、時間区間がその最大値を超えると、それまでの表示が削除され、以降の第1、第2の指示値が時間区間1から新たなグラフおよび表に表示される構成としてもよい。
グラフ中に示される第1、第2の指示値は、互いに識別可能であるように表示することが好ましく、例えば、図3、図4のような点線(または破線)と実線の他、細い線と太い線、互いに異なる色の線(例えば、第1の指示値を赤い線で表し、第2の指示値を青い線で表すなど)、互いに異なる模様のドット、または、これらの組合せによって表示することが例示される。
また、図3、図4の例では、図6に示した集光型フローインピーダンス法を実施する粒子分析装置において、アパーチャ112(インピーダンス測定の位置)から光照射の位置までの粒子の移動時間をも、確認用として「Transfer time」という項目の欄に示している。
これら第1、第2の指示値以外の指示値や測定値を並列的に表示することで、照射光に関する調整を行いながらも、フローセルにおける試料液(標準液)の流速を確認することが可能になる。
光軸調整とゲイン調整とが適切に行われた粒子分析装置によれば、表示領域全体をプロットすべき領域として有効に利用した、見る者にとって分かり易い、図5のようなスキャッターグラムが得られる。
表示装置は、本発明のモニター装置と一体的であってもよいし、該モニター装置に接続された別個の表示装置(液晶ディスプレイなど)であってもよい。また、表示装置は、プリンターや、メーター(指示値を、指針やランプで表示するインジケーター)であってもよい。
当該モニター装置と調整すべき粒子分析装置とが、1つの粒子分析装置として構成される場合、当該モニター装置のモニター用制御部と、粒子分析装置の制御部とは、1つの制御部として構成されていてもよいし、別個に分かれていてもよい。当該モニター装置のモニター用制御部と、粒子分析装置の制御部とが、別個に分かれている場合、これらの制御部を互いに接続し、受光信号や動作命令などを伝達するためのインターフェイスは、適宜設けられてよい。
当該モニター装置のモニター用制御部の第1、第2のデータ処理部は、粒子分析装置の制御部において度数分布を示すように処理されたデータを利用して、第1、第2の指示値を生成するように構成されてもよい。また、第1、第2のデータ処理部は、粒子分析装置の制御部による処理を利用せず、受光信号(粒子通過信号)を直接的に処理し、第1、第2の指示値を生成し得るように構成されてもよい。
11 データ処理部
11a 第1のデータ処理部
11b 第2のデータ処理部
12 指示値出力部
20 表示装置
21 表示画面
Claims (5)
- 粒子分析装置における光照射を調整するためのモニター装置であって、
前記粒子分析装置は、粒子を含んだ試料液を流すためのフローセルと、前記フローセルに対し照射光の投光と受光を行い受光信号を出力する光学装置と、前記受光信号を処理し粒子の分析を行う制御部とを有するものであり、
当該モニター装置は、モニター用制御部を有し、
前記モニター用制御部は、
前記粒子分析装置におけるフローセルと照射光の光軸との相対位置に応じて変化する指示値として、該粒子分析装置から得られる前記受光信号の強度を示す第1の指示値を生成する、第1のデータ処理部と、
前記粒子分析装置における前記受光信号のゲイン調整に応じて変化する指示値として、前記第1の指示値とは異なる、前記受光信号の強度を示す第2の指示値を生成する、第2のデータ処理部と、
第1の指示値と第2の指示値を表示装置に出力する、指示値出力部と
を有し、
第1の指示値が、経過する時間tを所定時間長T1で区切ってなる時間区間t1、t2、t3、....tn(nは自然数)における各時間区間ごとに定められる値であって、かつ、各時間区間においてフローセルを通過した粒子に対応する粒子通過信号の強度のうちの、各時間区間内での最大値またはそれに対応する値であり、
第2の指示値が、前記と同じ時間区間t1、t2、t3、....tn(nは自然数)における各時間区間ごとに定められる値であって、かつ、各時間区間においてフローセルを通過した粒子の大きさの度数分布のうちの、各時間区間内での最も高い度数を持った大きさまたはそれに対応する値である、
前記モニター装置。 - 表示装置が表示画面を持っており、
指示値出力部が、前記各時間区間ごとの第1の指示値と第2の指示値を、前記表示装置の表示画面上の同じ1つのグラフにプロットして表示させる、請求項1に記載のモニター装置。 - 当該モニター装置のデータ処理部が第1の指示値および第2の指示値を生成する際に、前記粒子分析装置のフローセルに流される試料液が、標準粒子を含んだフローサイトメトリー用の標準液である、請求項1または2に記載のモニター装置。
- 前記表示装置が、当該モニター装置に付帯する装置である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモニター装置。
- 当該モニター装置が、前記粒子分析装置の一部として、該粒子分析装置に付帯する装置である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のモニター装置。
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