JPH04337460A - 尿中の細胞分析装置および方法。 - Google Patents

尿中の細胞分析装置および方法。

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JPH04337460A JP3108044A JP10804491A JPH04337460A JP H04337460 A JPH04337460 A JP H04337460A JP 3108044 A JP3108044 A JP 3108044A JP 10804491 A JP10804491 A JP 10804491A JP H04337460 A JPH04337460 A JP H04337460A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フローサイトメトリー
により尿中にふくまれている血球、上皮細胞円柱や細菌
などの細胞を分類・計数する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】尿中の含有物を検査することはかなり以
前から頻繁に行われて、今なお重要な検査である。例え
ば、赤血球、白血球、上皮細胞、円柱、細菌などの存在
により腎障害をスクリーニング検査することができる。 赤血球の測定は、腎臓の糸球体から尿道に至る経路にお
ける出血の有無を判定する上で重要であり、白血球の出
現は腎盂腎炎などの腎疾患の疑いが考えられ、炎症、感
染症の早期発見に重要である。また、円柱や赤血球形態
を調べることによりそれらの由来部位、すなわち異常部
位を推定できる。
【０００３】ここで、本明細書中で、“細胞”とは血球
、上皮細胞、円柱及び細菌を含む意味で使用する。
【０００４】従来から尿中の細胞分析の従来方法として
、（ａ）顕微鏡による目視検査が行われている。この方
法は尿を遠心分離し、その沈渣物のスライド標本を作製
し、顕微鏡下で細胞の観察及び分類・計数を行うもので
ある。
【０００５】また、（ｂ）フラットシーフローと画像処
理技術の組み合わせによる自動測定も行われている（特
開昭５７ー５００９９５号あるいは米国特許第４，３３
８，０２４号）。これはシース液を外層とし、極めて偏
平な流れにされた尿試料液をビデオカメラで撮像し、こ
の静止画像を画像処理することにより、試料中の細胞の
像を切り出して表示する装置である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の（ａ）
に示した顕微鏡による方法は、遠心分離や染色などの前
処理に手間がかかり、更に遠心分離工程において細胞が
破損されたり、濃縮程度にばらっきが生じたりするなど
の欠点がある。
【０００７】また、上述の（ｂ）の装置は画像処理によ
るため装置自体が非常に高価となり、更に処理速度も遅
い欠点がある。更に、（ｂ）の装置による自動化は撮像
された成分をその大きさにより粗分類して画像表示する
だけであり、分類処理はその表示を見ながら人手により
行う必要があり、細胞成分の自動的な分類・計数は出来
ない欠点がある。
【０００８】更に、上述の（ａ）および（ｂ）の方法は
測定される尿試料量が極めて少量であるため、尿沈渣に
おいて存在頻度が低いがその存在を発見することが重要
である通常１ｍｌ当たり数十個しか含まれない円柱は発
見できない欠点がある。更に、尿沈渣成分の種類は多く
、大きさもばらばらであり、さらに損傷の程度も大きい
と考えられることなどから、尿沈渣分析はフローサイト
メトリーでは不可能と考えられいた。本発明はこの点を
改良するもので、多量の尿試料を使用して尿を分析する
ことができ、該試料中に含まれる種々の細胞（血球、上
皮細胞、円柱、細菌等）の検出数を著しく増加でき、尿
中細胞の分析精度を著しく向上することができ、しかも
尿試料の装置への吸引から分析結果の表示まで人手を介
さず自動的に行うことができ、処理速度も高速化でき、
更に装置も高価とならない尿中の細胞分析装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、尿中の各々の
細胞の散乱光信号をそれぞれパルス信号に変換し、該変
換された各々のパルス信号のパルス幅を既知の細胞径長
に従って細胞径長データに変換し、該変換された各々の
細胞径長データに対応して尿中に含まれた種々の細胞を
分類し、計数する様に構成したことを特徴とする。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明する
。
【００１１】図１は本発明一実施例の光学系部分の要部
ブロック図を示す。図１で１は半導体レーザである光源
を示し、２はフローセルを示し、３はフォトダイオード
を示す。この光源１とフローセル２との間にはコリメー
タ４とコンデンサレンズ５とが設けられている。また、
フローセル２とフォトダイオード３との間にはコレクタ
レンズ６、遮光板７およびレンズ８がそれぞれ設けられ
ている。また、９はフローセル２に尿料を流すためのノ
ズルを示す。
【００１２】図２は本発明の一実施例の電気回路部分の
要部ブロック図を示す。
【００１３】図２は大きく別けて、信号処理部１９とデ
ータ処理部２０とで構成されている。　　即ち、前記フ
ォダイオード３からの出力は信号処理部１９内の増幅器
２１に接続され、この出力は直流再生回路２２に接続れ
ている。図２で２６はスレッシュホールド回路を示す。 この回路２６にはデジィタル・アナログ変換回路（以下
、単に「Ｄ／Ａ回路」と言う）２７が接続され、この出
力は比較器２８の基準入力に接続されている。この比較
器２８の被比較入力には前記直流再生回路２２の出力が
接続されている。この比較器２８の出力はパルス幅カウ
ンタ３０に接続されている。このパルス幅カウンタ３０
にはクロック信号発生回路３１のクロック信号が入力さ
れている。更に前記直流再生回路２２の出力は制御回路
２９に接続されている。
【００１４】また、前記パルス幅カウンタ３０の出力は
書込／読出を制御する制御回路３２に接続されている。 この制御回路３２とカウンタ３３にはトリガ信号Ｔがそ
れぞれ接続されている。該制御回路３２には各細胞のデ
ータを記憶するための記憶回路３４が接続されている。 該記憶回路３４は制御回路３２を介して細胞を分類・計
数するデータ分析回路３５に接続されている。このデー
タ分析回路３５には前記カウンタ３３の出力も接続され
ている。また、データ分析回路３５には細胞数をカウン
トするカウンタ３７が接続されている。また、３６は本
装置の制御プログラム、細胞径長変換値、細胞判定値等
を記憶した記憶回路を示す。
【００１５】図３は、本発明一実施例の電気回路部の動
作フローチャートを示す。
【００１６】
【動作】この様に構成した本発明一実施例の特徴ある動
作を説明する。
【００１７】もとの尿試料（原液）にはＰＨ及び浸透圧
を安定化するための試薬が混合される。試薬が混合され
た測定用尿試料はノズル９から吐出され、さらにその周
囲にシース液を流すことによりシースフローが形成され
るため尿試料中の細胞１０（血球、上皮細胞、円柱、細
菌等）はフローセル２の中央部の狭い領域を整列して流
れる。光源１からのレーザ光はコリメータ４で平行光線
にされコンデンサレンズ５により集光され、光は流れ方
向には狭く、流れと直交する方向には広い長楕円形でフ
ローセルの狭い細流領域を照射する。
【００１８】ここで、本発明は尿中の細胞、即ち尿沈渣
成分を測定対象としており、この細胞群からより詳細な
情報を得るためには厚みは細胞の大きさと比べて比較的
薄く設定する方がよく。試料細流部分における照射光の
寸法として、短径１〜２０μｍ（本実施例では８μｍと
した）が適当である。また、長径は試料細流の幅より余
裕をもって広ければよい。
【００１９】試料細流の領域に照射された照射光で細胞
１０に当たらずそのままフローセル２を透過した透過光
はビームストッパ１１で遮断される。細胞に照射してこ
れから狭い角度で発せられる前方散乱光はコレクタレン
ズ６により集光され、遮光板７のピンホール１２を通過
し、レンズ８で集光されてフォトダイオード３により電
気信号に変換され、フォトダイオード３から前方散乱光
信号が出力される。該フォトダイオード３からの前方散
乱光信号出力波形は図４乃至図８に示される如くなる。 即ち、図４乃至図８は横軸に時間、縦軸に電圧をとつて
描いた前方散乱光信号波形である。
【００２０】図４は、赤血球の前方散乱光信号を示す。 赤血球は小さく形状も一定であるので、単一ピークの前
方散乱光信号Ｓ１が得られる。
【００２１】図５は、白血球の前方散乱光信号を示す。 白血球は大きいが赤血球と同じかやや大きい程度であり
、前方散乱光信号Ｓ１と類似の前方散乱光信号Ｓ２が得
られる。　　図６は、上皮細胞の前方散乱光信号を示す
。 上皮細胞は大きいものから小さいものまで存在するが、
厚みは薄く形状、内部構造とも複雑であるため、前方散
乱光信号Ｓ３は幅が広く複雑な形状の信号となる。
【００２２】図７は、細菌の前方散乱光信号を示す。細
菌は血球などと比べて小さいので小さな前方散乱光信号
Ｓ４となる。
【００２３】図８は、円柱の前方散乱光信号を示す。円
柱は１００〜数百μｍの大きさを有するので、非常に幅
の広い前方散乱光信号Ｓ５となる。
【００２４】この様にフォトダイオード３からは尿試料
中の種々の細胞毎の前方散乱光信号が出力される。この
前方散乱光信号はそれぞれ前記信号処理部１９内の増幅
回路２１で増幅され、さらに直流再生回路２２で直流成
分が除去され振幅部分（即ち、前方散乱光信号部分）が
切り取られる。この直流成分が除去された前方散乱光信
号は比較回路２８の被比較入力端子に入力する。
【００２５】他方、尿中に含まれたゴミ等を測定結果か
ら除去する目的で、スレシュホールド回路２６には予め
スレシュホールドレベル値が設定されており、このスレ
シュホールドレベル値はＤ／Ａ回路２７でアナログ値に
変換され該比較回路２８の基準入力端子に入力される。 比較回路２８からはスレシュホールドレベル値を越える
前方散乱光信号だけが方形波として出力される。この方
形波信号はパルス幅カウンタ３０に入力し、クロック信
号発生回路３１からのクロック信号が該方形波存在中カ
ウントされる。これにより、前方散乱光信号はパルス幅
データに変換されてパルス幅カウンタ３０から出力され
る。このとき直流再生回路２２の出力が制御回路２９に
入力し、制御回路２９は前方散乱光信号の開始と終了と
を検出し、該パルス幅カウンタ３０でのパルス幅のカウ
ント期間を制御する。したがって、各パルス幅データは
検出された各細胞の細胞径長に対応するデータとなる。
【００２６】ここで、本発明では尿試料の測定に先立っ
て、粒径の既知のラテックス粒子を用いて測定を行いこ
の時に得られたパルス幅データと既知のラテックス粒子
の粒径とから前記パルス幅データを細胞径長に変換する
ための変換値を算出し、この変換値を細胞径長変換値と
して記憶回路３６に予め記憶されている。更に、尿中の
各細胞を顕微鏡で予め実測して各細胞の大きさを統計的
に求めた細胞判定値が前記記憶回路３６に記憶されてい
る。
【００２７】この細胞判定値は、赤血球は３〜１０μｍ
、白血球は３〜１５μｍ、上皮細胞は１５〜１５０μｍ
、円柱は１００μｍ以上、細菌は１〜３μｍである。
【００２８】前記パルス幅データは、細胞通過ごとに発
生するトリガー信号Ｔがデータ処理部２０に入力する毎
にパルス幅カウンタ３０からデータ処理部２０に入力し
、データ分析回路３５で前記細胞径長変換値により細胞
径長に変換され、制御回路３２の制御に従って記憶回路
３４に各細胞毎に記憶される。この時にカウンタ３３は
細胞数を順次計数する。この動作が尿試料全部がフロー
セル２を通過するまで行われる（図３中ブロック４０、
以下、単に「ブロック」と言う）。全部の尿試料がフロ
ーセル２を通過するとカウンタ３３には尿試料中で検出
された総細胞数が保持され、記憶回路３４中には尿試料
中で検出された全細胞の細胞径長データが細胞毎に記憶
される。
【００２９】更に、データ分析回路３５は検出した全細
胞に対して横軸を細胞径長（μｍ）としたヒストグラム
を作成・表示する（ブロック４１）。データ分析回路３
５は記憶回路３６から細胞判定値を読出し、この細胞判
定値付近の該ヒストグラムの谷部を検索し該ヒストグラ
ムを細菌領域、血球領域、上皮細胞領域及び円柱領域に
分類する（ブロック４２）。第９図に実際に測定した結
果を示す。この第９図のヒストグラムによりユーザは尿
分析の結果を簡単に判別できる。更に尿中の細胞数を詳
細に分析するためにヒストグラムの分類された各領域内
の細胞数がカウンタ３７でカウントされ前記ヒストグラ
ムの下部に数値表示される（ブロック４３）。これによ
り、ユーザは正確な尿分析の結果を知ることができる。
【００３０】ここで、前記実施例は前方散乱光を用いる
例を示したが、側方散乱光を使用しても良いことは明ら
かである。また、必要に応じて表示をヒストグラムか各
細胞数かの一方としても良い。
【００３１】
【効果】以上説明した様に本発明は、尿試料中の各々の
細胞の散乱光信号をそれぞれパルス信号に変換し、該変
換された各々のパルス信号のパルス幅を既知の細胞径長
に従って細胞径長データに変換する様に構成した。
【００３２】更に、本発明は尿試料の全検出細胞数を計
数し、且つ分類された各細胞数を計数する様に構成した
。
【００３３】したがって、変換された各々の細胞径長デ
ータに対応して尿中に含まれた血球、上皮細胞、円柱、
細菌等の種々の細胞を自動的に分類することができる優
れた効果を有する。
【００３４】更に、尿試料中の全細胞数および尿試料中
の各細胞数を自動的に高速で計数・表示できる優れた効
果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例の光学系部分の要部構成図を示
す。
【図２】本発明一実施例の電気回路部分の要部ブロック
図を示す。
【図３】本発明一実施例の動作フローチャート。
【図４】赤血球の前方散乱光信号を示す図。
【図５】白血球の前方散乱光信号を示す図。
【図６】上皮細胞の前方散乱光信号を示す図。
【図７】細菌の前方散乱光信号を示す図。
【図８】円柱の前方散乱光信号を示す図。
【図９】本発明一実施例の測定結果を示す図。
【符号の説明】
１　　　　光源 ２　　　　フローセル ３　　　　フォトダイオード ９　　　　ノズル １０　　細胞 １９　　信号処理部 ２０　　データ処理部 ２１　　増幅回路 ２２　　直流再生回路 ２６　　スレシュホールド回路 ２７　　Ｄ／Ａ変換回路 ２８　　比較回路 ２９　　制御回路 ３０　　パルス幅カウンタ ３１　　クロック発生回路 ３２　　制御回路 ３４　　記憶回路 ３５　　データ分析回路 ３６　　記憶回路 ３７　　カウンタ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】尿試料中の種々の細胞が整列して流れる狭
    い領域に光を照射し、個々の細胞から発せられる散乱光
    を検出する手段と、該手段で検出された散乱光に基づい
    て該尿試料中の種々の細胞を分類・計数する手段と、を
    備えたことを特徴とする尿中の細胞分析装置。
  2. 【請求項２】尿試料中の種々の細胞が整列して流れる狭
    い領域に光を照射し、個々の細胞から発せられる各散乱
    光を検出する第１の手段と、前記第１の手段で検出され
    た散乱光を電気信号に変換する光・電変換回路と、前記
    光・電変換回路の出力をパルス幅データに変換する第２
    の手段と、前記第２の手段で変換されたパルス幅データ
    を細胞径長データに変換する第３の手段と、前記第３の
    手段の細胞径長データに対応して前記尿試料中の細胞を
    分類し、計数する細胞分類手段と、前記細胞分類手段の
    内容を表示する第４の手段と、を含むことを特徴とする
    尿中の細胞分析装置。
  3. 【請求項３】前記細胞分類手段が、前記細胞径長に基づ
    くヒストグラムを作成する手段と、予め実測してもとめ
    た各細胞の細胞径長値の付近に位置するヒストグラム中
    の谷でヒストグラムを各細胞領域に分類する手段とを含
    むことを特徴とする請求項２に記載の尿中の細胞分析装
    置。
  4. 【請求項４】前記分類・計数される細胞が血球である請
    求項１乃至３のいずれかに記載の尿中の細胞を分析する
    装置。
  5. 【請求項５】前記分類・計数される細胞が上皮細胞であ
    る請求項１乃至３のいずれかに記載の尿中の細胞を分析
    する装置。
  6. 【請求項６】前記分類・計数される細胞が細菌である請
    求項１乃至３のいずれかに記載の尿中の細胞を分析装置
    。
  7. 【請求項７】前記分類・計数される細胞が円柱である請
    求項１乃至３のいずれかに記載の尿中の細胞を分析装置
    。
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