JPH06221988A - 負圧フルイディックスを備えたフローサイトメータの制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負圧フルイディックスを備えたフローサイト
メータの制御装置の提供。 【構成】 制御装置１０は、フローセル組立体１６を介
して供給リザーバ１４からシース流体を抜き取り且つフ
ローセルからの廃棄物を廃棄物リザーバ１８へと排出す
る負圧ポンプ１２を含む。供給リザーバ１４からフロー
セル１６へとつながっているコンジットを介して負圧が
生じ、細胞懸濁液がサンプル容器４６からフローセル１
６内へと吸引される。フローセル組立体１６の始動、停
止、逆流洗い流し及び排出は、フローセルの入口通路及
び出口通路と流体連通している４つの電気ソレノイド弁
Ｖ１〜Ｖ４の動作、逆流洗い流しポンプの動作及び管持
ち上げ装置４８の動作をプログラムすることによって制
御される。フローセル組立体１６に供給されるシース流
体に溶けている空気を除去して、フローセル組立体１６
の検知領域内に空気が入り且つ気泡が形成されるのが防
止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動流体の流れすなわ
ちシース液内に混ざっている細胞その他の粒子を測定し
及び／又は選別するフローサイトメトリ方法を制御する
装置に関する。より特定すると、本発明は、負圧ポンプ
によって駆動されるフローサイトメータ制御装置であっ
て、フローセルの入口及び出口コンジットに接続された
４つのソレノイド駆動弁の動作及び電気制御による細胞
サンプル管の持ち上げ装置の動作並びにサンプル導入コ
ンジットを逆流によって洗い流す圧力ポンプの動作を制
御するようになされたフローサイトメータ制御装置に関
する。流れを制限する制限器が、供給リザーバとフロー
セルとの間のシース液内に圧力の低下を生じさせ、開放
されたキュベット又は管からフローセル内へと及びフロ
ーセルを通って細胞サンプルを吸引する負圧を形成す
る。

【０００２】

【従来の技術】フローサイトメータすなわち移動流体の
流れの中の細胞の測定は、研究室で使用される有益な分
析方法である。細胞や粒子のような対象物を選別するた
めの一般的なフローサイトメトリ装置は、基本的には、
細胞サンプルがオリフィスから導入され、次いで集束せ
しめられるシース液を形成する流体の流れによって構成
される。対象物は、オリフィスを通過する際に、その特
性が装置の分析又は計数能力に基づいて決定される。通
常、この装置は、高速で選別又は計数でき、大きさ、細
胞質の造粒及び抗原の表示のような種々の化学的及び物
理的特性に基づいて何万個もの対象物を収集することが
できる。従って、分析するために対象物を選別するフロ
ーサイトメトリに強い興味がもたれてきた。

【０００３】流体力学的に集束された流体装置を利用し
た市販のフローサイトメータの一つとして、カリフォル
ニア州サナゼイにあるベクトン・ディッキンソン・イム
ノサイトメトリ・システムによって市販されているＦＡ
ＣＳｃａｎ（登録商標）装置が知られている。ＦＡＣＳ
ｃａｎ装置は、蛍光と光分散特性とに基づいて細胞を迅
速に分析する。懸濁液内の細胞を、集束された流体流の
中心に導入し、高出力レーザからの集光された光の中を
一度に１つずつ通過させることによって分析が行われ
る。細胞は、各々、光散乱信号と、照射されたときに射
出する蛍光の強度と色とによって個々に特徴付けられ
る。この装置は、ノースに付与された１９８９年７月４
日発行の米国特許第４，８４４，６１０号、同じく１９
９１年７月９日付のノースへの米国特許第５，０３０，
０２２号及び１９９１年８月２０日付のノースに付与さ
れた米国特許第５，０４０，８９０号に記載されてい
る。

【０００４】典型的には、フローサイトメータ装置は、
圧力ポンプによって圧力駆動される流体装置として供給
されてきた。しかしながら、圧力駆動装置は、この装置
の漏洩によってシース流体が噴射し、オペレータを生物
有害物質にさらし且つ装置の光学的構成要素及び電子構
成要素に損傷を起こす。圧力駆動サイトメトリ装置を制
御するのに必要とされる調整弁は、血液細胞によって詰
まり、弁を動かなくするか、さもなければ誤動作させる
傾向がある。更に、圧力駆動フルイディックス装置の設
計は、負圧駆動フルイディックス装置の設計よりも複雑
である。なぜならば、圧力駆動装置は、供給リザーバの
ための加圧接続部の使用を必要とし且つ装置の高圧力レ
ベルに耐えるために装置に必要な他の構成を必要とする
からである。圧力駆動装置はまた、フローセル組立体と
気密に係合するためのサンプル容器をも必要とする。サ
ンプル容器を取り外すと、有害なエアゾルを生じ且つ生
物有害液体が逆流して滴る。

【０００５】従って、負圧駆動フローサイトメトリ装置
は、圧力駆動装置に対して多くの利点を提供する。供給
リザーバの設計は、加圧接続部の使用を必要とせず極め
て簡素化されており、持ち上げられた供給容器からの重
力による排出によって再充填することができる。更に、
細胞サンプルをシース流体流内に導入するために使用さ
れる細胞サンプル取り出し管からの逆流によって、オペ
レータが生物有害物質にさらされることがない。細胞サ
ンプル容器は、装置液体を収容するために加圧されるか
又は装置と気密に係合する必要がなく、それによって、
細胞サンプル容器の大きさ及び形状の設計に新しい自由
度が許容される。このような設計における自由度は、自
動管持ち上げ装置のような補助装置の設計を容易にし、
細胞サンプルの表示を改良する。その他の実現された利
点は、管持ち上げ装置の下降時間を引き伸ばしてサンプ
ル取り出し管からの残留流体を細胞サンプル容器内へ排
出することができ、これによって、引き続いて行われる
試験過程の試験結果を狂わせる細胞サンプルのキャリー
オーバ（持ち越し）を最少にすることができることであ
る。最後に、負圧駆動フルイディックスを使用すること
によって、ポンプが必要に応じて利用され、装置が所定
の負圧又は圧力レベルに達するとスイッチが切れるよう
に装置を設計することができ、これによって、ポンプの
作動寿命を延ばすことができる。

【０００６】負圧駆動フローサイトメータの開発の際に
発生する主な問題点は、装置の圧力レベルが大気圧より
も低いレベルまで低下すると、シース流体内に気泡が発
生することである。大気圧でシース流体に溶けている空
気は、シース流体が負圧にさらされると溶液から出てく
る。この気泡は、フローセルの分析領域内のようなわず
らわしい領域に滞留する。この気泡によって、細胞が、
フローセルの光照射領域又は分析領域の適正な軌道から
そらされる。本発明は、フローセルの取り出し通路に接
続されてシース流体内に溶けている空気の大部分を取り
出す脱気器を使用することによって、この問題を解決し
ている。

【０００７】負圧駆動フローサイトメータの開発の際に
生じる別の問題点は、試験サイクルの終了時にフローセ
ル内に残っている残留負圧によって空気がフローセル内
に引き込まれることである。従って、フローセル内に生
じた負圧を除去して、空気がフローセル内に引き込まれ
るのを防止する手段が必要である。この問題は、フロー
セルの出口通路に接続されて管持ち上げ装置が下降して
いるときにフローセルを大気圧に通気して空気がフロー
セル内に引き込まれないようにする弁を設けることによ
って解決される。弁の作動と管持ち上げ装置の下降速度
とをコンピュータ制御することにより、これらの部材の
タイミングを同期させるようにプログラムによって制御
することができる。取り出し管が分析領域から取り外さ
れる前に、フローセルを十分に通気するのに十分な遅さ
の管持ち上げ装置の下降速度は、プログラム制御によっ
て行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、負
圧フルイディックスを備えたフローサイトメータ方法の
制御のための装置構造及び制御方法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、圧力駆動フル
イディックスを使用し且つシース流体とサンプルとの流
れを調整する弁を使用し、典型的には手動サンプル表示
を備えた現在するサイトメータより優れた多くの利点を
提供する。

【００１０】従って、本発明の１つの観点に従って、フ
ローサイトメータ制御装置が開示されており、この装置
は、取り出し通路と出口通路とを備えたフローセルと、
フローセルを通るシース流体を抜き取るための負圧ポン
プと、入口通路に接続され且つ細胞サンプルの容器の近
くに圧力低下を生じさせて細胞サンプルを容器からフロ
ーセル内へと吸引する流れ制限部材とを含む。

【００１１】本発明の別の観点に従って、取り込み通路
に接続された第１の弁Ｖ１と、出口通路に接続された第
２の弁Ｖ２とを含むフローサイトメータ制御装置が記載
されており、この装置においては、シース流体の流れが
始まる前に装置全体が負圧にされて、弁Ｖ１が開く前の
所定の時間Ｔ₁だけ弁Ｖ２が開くことによって、短時間
に細胞サンプルがフローセルを介して吸引され、それに
よって、フローセルのオリフィス又は細胞分析部分を通
る細胞サンプルの濃度を通常のサンプル流の速度へとよ
り速く持ち上げるようになされている。

【００１２】本発明の更に別の観点に従って、フローセ
ルの出口に接続されてシース流体の圧力又は負圧レベル
を検知する負圧センサと、負圧ポンプモータに供給され
る電力を調節するためのドライバとを含む、制御装置が
開示されている。負圧センサとモータドライバとに接続
されたソリッドステート回路が、フローセルの出口にお
いて装置の負圧レベルに基づいてモータドライバの作動
を制御するために設けられている。負圧ポンプモータに
供給される電力は、負圧レベルを所定の一定値に合わせ
るように調節される。

【００１３】本発明の別の観点に従って、負圧によって
駆動される装置のための制御装置が開示されており、こ
の装置は、負圧駆動装置のより低い圧力レベルによって
流し込まれるシース流体内に溶けた気体を除去するため
の脱気器を含む。

【００１４】本発明の別の観点に従って、処理装置によ
って制御された自動管持ち上げ装置が開示されており、
この装置は、サンプル取り出し管の外部残留物を細胞サ
ンプル容器内へ抜き取って、試験サイクル間のキャリー
オーバを減少させることができる。

【００１５】本発明の別の観点に従って、管持ち上げ装
置が下降したときに、フローセルを大気圧に通気させ
て、フローセル内に生じた負圧を大気圧と等しくして空
気がサンプル注入管からフローセル内に抜き取られるの
を防止するための第３の弁Ｖ３を含む制御装置が開示さ
れている。

【００１６】本発明の更に別の観点に従って、フローサ
イトメータ装置を制御する方法が開示されており、この
方法は、シース流装置に接続され且つ負圧ポンプによっ
て駆動されるフローセルを準備することと、フローセル
を通る細胞サンプルの流れの速度を持ち上げるために、
所定時間Ｔ₁に亙って細胞サンプルをフローセル内へ吸
引することと、次いで、細胞分析のためにシース流体を
フローセル内を循環させることとからなる。試験結果を
狂わせる残留細胞サンプルや汚染物のキャリーオーバを
最少にするために、フローセルを逆方向に洗い流す付加
的な段階も含まれる。管持ち上げ装置の下降速度の制御
装置がオペレータが便利なように設けられて、オペレー
タが装置を理想的な形に制御できる能力を高めることが
できる。

【００１７】

【実施例】添付された種々の図において、同一の構成部
材に対して同一の番号が使用されている。図１には、本
発明のフローサイトメータ制御装置のフルイディックス
が符号１０によって示されている。装置の圧力すなわち
負圧は負圧ポンプ１２によってもたらされる。負圧ポン
プ１２は、細胞サンプルが導入され且つ細胞分析が行わ
れるフローセル組立体１６を介して供給リザーバ１４か
らシース流体を抜き取る。廃水廃棄物は、廃棄物リザー
バ１８内へ排出される。供給リザーバ１４からのシース
流体は、０．４５ミクロンの食塩水フィルタ２０を通し
て抜き取ることによって、フローセル組立体１６に導入
される前に浄化される。食塩水フィルタ２０の出口通路
に設けられた手動による配管ピンチ弁２２は、食塩水フ
ィルタ２０内に捕獲された空気を抜き取るために開放さ
れる。ＫＮＦニューバーガー（Ｎｅｕｂｅｒｇｅｒ）ポ
ンプ・ＮＦ３０ＫＶＤＣモデルが、負圧ポンプ１２とし
て使用するために選択される。なぜならば、このポンプ
は、自己注入型であり且つ脱気器３４を駆動する圧力ポ
ンプ７６として使用することができて、本発明を製造す
るのに在庫する必要がある構成部品の数を最少にするこ
とができるからである。

【００１８】フローセル組立体１６は、取り込み通路２
４と、第１及び第２の出口通路２６及び２８を含む。フ
ローセル組立体１６内において、シース流体は、細胞分
析領域３０を通って集束される。対象物すなわち通常は
何万もの血液細胞を含む試験サンプルが、大きさ、細胞
質の造粒及び特定の抗原の存在に基づいて、高速で細胞
を計数し且つ選別することによって分析される。

【００１９】フローサイトメータ制御装置１０の負圧レ
ベルは、フローセル組立体１６の第１及び第２の出口通
路２６及び２８に接続されている負圧センサ３２によっ
て検知された装置の負圧レベルに基づいて負圧ポンプ１
２のモータに供給される電力を調整することによって、
一定値に調節される。負圧レベルの脈動は脈動減衰器３
４によって減衰せしめられ、脈動減衰器３４は、入口逆
止弁及び出口逆止弁を備えたピストンタイプであるのが
好ましい負圧ポンプのストローク容積よりもはるかに大
きい（１０〜１０００倍）内部容積を備えた容器とする
ことができる。常閉負圧ポンプ排出圧力スイッチ３６す
なわち例えばエアー・ロジック・スイッチ・モデルＦ４
１００−１００−５０Ｗが、負圧ポンプ１２のモータに
直列に接続されて、負圧ポンプ１２の漏洩又は損傷を引
き起こす過度のポンプ排出圧力を防止する。圧力スイッ
チ３６は、廃棄物リザーバ１８が取り外されると負圧ポ
ンプ１２を閉止する。急速遮断装置３８は、廃棄物リザ
ーバ１８が取り外されるとフローサイトメータ制御装置
１０を密閉する。通気フィルタ４０、例えば０．２ミク
ロンのテフロンフィルタが、供給リザーバ１４及び廃棄
物リザーバ１８に設けられて、リザーバ１４及び１８が
装置の外部で操作されるときにエアゾルを収容し且つ流
体の漏れを防止する。遠隔排出接続部４２を廃棄物リザ
ーバ１８の代わりに設けて、オペレータが有害廃液コン
テナを操作する必要をなくすこともできる。

【００２０】負圧ポンプによって駆動されるフローサイ
トメータ装置を設けることにより、シース流体供給リザ
ーバ１４が加圧されず、それによって、確実な装置圧力
を提供する必要がある加圧接続部又はその他の構造を備
えない簡素で低廉な設計が可能となるという利点があ
る。供給リザーバ１４はまた、特別な供給容器からの重
力による排水によって再充填することもでき、廃棄シー
ス流体は、装置の動作に影響を与えることなく、離隔し
て配置された廃棄場所に排出してもよい。離隔排出構造
によって、オペーレータを生物有害物質にさらすかもし
れない廃棄物リザーバ１８をオペーレータが空にする動
作の必要性を無くすることができる。更に、装置の漏洩
によってシース流体が噴出して試験装置の光学要素、電
子要素又はその他の構成要素に損傷を与えることがな
い。

【００２１】細胞は、サンプル取り出し管４４によって
フローセル組立体１６内へ抜き取られる。細胞サンプル
容器４６は、管持ち上げ装置４８上に配置されており、
管持ち上げ装置４８は、サンプル取り出し管４４が細胞
サンプル容器４６内に入れられているサンプル内に浸漬
されるまでフローセル組立体１６の方向へ持ち上げられ
る。内径が小さい一定の長さのコンジットか又はニード
ル弁を含む流れ制限器５０は、フローセル組立体１６に
つながっているコンジット内の圧力低下をもたらし、そ
れによって、フローセル組立体１６の近くに負圧を生じ
させ、サンプルを、適当な速度で、通常は試験管又はキ
ュベットからなる細胞サンプル容器４６からフローセル
組立体１６へと抜き取る。負圧駆動フルイディックスを
使用することによって、シース流体がサンプル取り出し
管４４からしたたり落ちる（これは生物有害状態を生じ
る）ことが避けられるという利点がある。従って、試験
過程後のサンプル取り出し管４４からの液滴を収容する
補助的な器具が不要である。更に、細胞サンプル容器
は、加圧する必要がなく、また、フローセル組立体１６
に密封係合する必要もなく、その結果、細胞サンプル容
器４６の大きさ及び形状についての設計の自由度及び細
胞サンプル表示のための手段の設計における自由度が許
容される。

【００２２】脱気器３４は細長い壁のシリコンラバーの
管である。シース流体はこの管の内側を流れ、一方、こ
の管の外側は、装置全体の負圧レベルにさらされる。シ
リコンラバーは、酸素と窒素が主成分の空気を通過させ
るので、これらの気体がシリコンラバー管を通って拡散
し、装置の負圧によって抜き取られる。脱気器３４を構
成するためには、長いシリコンラバー管が４オンスのプ
ラスチック容器の内側に螺旋状に巻装される。装置の負
圧がこの容器の内側にかけられ、この容器はまた、脈動
減衰器３４としての役目も果たす。この管は、内径０．
３３センチ（０．１３２インチ）、外径０．４６センチ
（０．１８３インチ）、長さ１２７センチ（５０イン
チ）の医療用のダウコーニング社製の管である。大気圧
の０．３倍の装置負圧で試験した場合、この管は、シー
ス流体を脱気するのに必要とされる容量の２倍の容量を
有し、その結果、フローセルの入口領域に気泡が形成さ
れない。

【００２３】管持ち上げ装置４８は、細胞サンプル容器
４６がオペレータによって便宜に装着又は取り外しでき
る底部位置から、約１２．７センチ（５インチ）だけ上
方の上方位置まで、移動する直線運動装置である。上方
位置では、管持ち上げ装置４８はサンプル取り出し管４
４に細胞サンプル容器４６を提供し、細胞サンプルが、
サンプル取り出し管４４を介して細胞サンプル容器４６
からフローセル組立体１６内へ抜き取られる。管持ち上
げ装置４８は、直線運動する際にロッド上を案内され、
ラックとピニオンを備えた歯車列を介して直線運動を生
じるように作動する小さいＤＣモータによって上方及び
下方に駆動される。この直線運動の終端は、管持ち上げ
装置４８が頂部位置または底部位置まで移動したとき
に、管持ち上げ装置４８のキャリッジ上の板状金属フラ
グによって光ビームが遮断されたことを検知する光学遮
断装置によって検知される。これらの検知装置は、頂部
位置と底部位置との両方に設けられて、管持ち上げ装置
４８のモータへの電力を遮断する。管持ち上げ装置４８
のキャリッジは、管持ち上げ装置４８のモータに印加さ
れる電力がないときには、重力によって下方位置に保持
される。管持ち上げ装置４８のキャリッジは、保持磁石
によって上方位置に保持される。

【００２４】４つの常閉ソレノイド駆動弁Ｖ１〜Ｖ４，
５２，５４，５６，５８が各々フローセル組立体１６に
接続されて、流体の流れを制御する。Ｖ１は、フローセ
ル組立体１６の取り込み通路２４に接続されている。Ｖ
２，５４は、フローセル組立体１６の第１の出口通路２
６と負圧ポンプ１２とに接続されて、フローセル組立体
と廃棄物リザーバ１８との間を連通させる。また、Ｖ
３，５６は、第１の出口通路２６に接続されて大気圧に
通気させている。Ｖ４，５８は、フローセル組立体１６
の第２の出口通路２８に接続されて、フローセル組立体
１６を通る廃棄物リザーバ１８への連通路を提供してい
る。

【００２５】図２は、フローサイトメータ制御装置のた
めのコンピュータ制御装置を示している。コンピュータ
制御装置６０は、マイクロプロセッサユニット６２を含
み、マイクロプロセッサユニット６２は、フローサイト
メータ制御装置１０の装置キャビネットの内側に取り付
けられた単一の回路基板を含む。オペレータ操作スイッ
チ６４〜６８は、各々、ＲＵＮ，ＳＴＯＰ（ＳＴＡＮＤ
ＢＹ）及びＤＲＡＩＮ試験モードを作動させる。自動制
御のために、マイクロプロセッサユニット６２、例え
ば、インテル２８６を使用することができる。ＳＴＯＰ
（ＳＴＡＮＤＢＹ）モード中には、弁Ｖ１〜Ｖ４，５
２，５４，５６，５８は全て閉じている。通常の試験工
程モードにおいては、Ｖ１，５２及びＶ２，５４は開放
していて、シース流体がフローセル組立体１６の中を流
れるのを許容する。シース流体は、次いで、廃液として
廃棄物リザーバ１８内へ排出される。弁３，５６及び弁
４，５８は、オペーレータが操作できるＤＲＡＩＮスイ
ッチ６８を作動させることによって開かれて、フローセ
ル組立体１６の細胞分析領域３０を通り廃棄物リザーバ
１８につながる択一的な流通路を提供する。ＤＲＡＩＮ
モードにおいては、フローセル組立体１６は排出されて
詰まりをきれいにされ、フローセル組立体１６内に捕獲
された気泡を取り除く。弁Ｖ３，５６及び弁Ｖ４，５８
を開放させることによって、空気がフローセル内に入
り、流体が弁Ｖ４，５８から出ていくことができる。保
護フィルタを備えた空気流制限部材５０が弁Ｖ３，５６
と大気入口との間に設けられて、ＤＲＡＩＮモード中に
おける空気の流れを負圧ポンプ容量よりも小さい値に制
限し、その結果、装置の負圧すなわち圧力レベルを維持
することができる。

【００２６】オペレータが、オペレータ操作スイッチ６
４〜６８を作動させ、ＲＵＮ，ＳＴＯＰ（ＳＴＡＮＤＢ
Ｙ）及びＤＲＡＩＮモードの各々を指示することによ
り、マイクロプロセッサユニット６２が、弁Ｖ１〜Ｖ
４，５２〜５８のうちの適当な組み合わせに電力を供給
し、管持ち上げ装置４８を適当に位置決めし、逆流ポン
プ７６を作動させて所望の試験モードを付与するための
制御信号を出力する。コンピュータ制御によって、弁作
動タイミング、管持ち上げ装置の上昇及び下降タイミン
グ及び逆流ポンプタイミングをコンピュータプログラム
内で特定し、記憶媒体７２からマイクロプロセッサユニ
ット６２内に出力する。記憶媒体７２は、例えば、同じ
くコンピュータ制御装置６０内に含まれるフロッピーデ
ィスクドライブ７４内に挿入されるフロッピーディスク
によって提供してもよい。ソレノイド作動弁Ｖ１〜Ｖ
４，５２〜５８、管持ち上げ装置４８及び逆流ポンプ７
６をプログラム制御することによって、設計者は、装置
全体のフルイディックス性能を最適にするために構成部
品の作動タイミングを細かく調整することができ、それ
によって、細胞サンプルのキャリーオーバを最少にし、
細胞サンプルの流速の自動上昇を最適にし、装置の負圧
レベル及び流体の流れを安定化することができる。

【００２７】図３の３Ａ及び３Ｂは、弁Ｖ１〜Ｖ４，５
２〜５８、逆流すなわち逆噴射圧力ポンプ７６及び管持
ち上げ装置４８を含む本発明のフローサイトメータ制御
装置のコンピュータプログラム制御方法の各ステップを
示すフローチャートである。図４は、通常の試験サイク
ル中のこれらの構成部品の作動状態を示すタイミングチ
ャートである。図３の３Ａに示すように、本発明の方法
は、ステップ１００において、細胞サンプル容器４６内
に収容されている新しいサンプルを管持ち上げ装置４８
内に置き、ＲＵＮスイッチ６４がオペレータによって作
動されることによって開始される。ステップ１０２にお
いて、管持ち上げ装置上昇（ＴＬＵ）ライン４７に電力
が供給されて、管持ち上げ装置４８が５９コンピュータ
・チックス（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｉｃｋｓ）（各コン
ピュータ・チックは１８秒に等しい）すなわち約３秒間
上方に駆動される。これによって、管持ち上げ装置の上
昇運動が完了する。管持ち上げ装置は、保持磁石によっ
て上方位置に保持される。ステップ１０４において、管
持ち上げ装置４８が上方位置に保持されている間、弁Ｖ
２，５４は、１８コンピュータ・チックスすなわち１秒
間作動せしめられて自動速度上昇機能が達成され、細胞
サンプルが、細胞サンプル容器４６から通常の速度の５
〜７倍の速度で抜き取られ、分析領域３０を通る細胞サ
ンプルの流速を通常の試験レベルまで迅速に上昇せしめ
られる。ステップ１０６において、弁Ｖ１，５２は、１
２６コンピュータ・チックスすなわち７秒間励起され、
その間、管持ち上げ装置は上方位置に保持され且つ弁Ｖ
２，５４が開放された状態に維持される。この後に、ス
テップ１０８において、特定の試験を実施するのに必要
な時間だけデータ収集が開始され、一方、弁Ｖ１，５２
と弁Ｖ２，５４とは励起された状態に維持され、管持ち
上げ装置４８は上方位置に維持される。ステップ１０８
のデータ収集時間しては、装置のシース流体及びサンプ
ルの流れが安定するための時間であって、例えば７秒で
ある。

【００２８】データ収集は、コンピュータ制御または図
３の３Ｂのステップ１１０においてオペレータ操作停止
スイッチ６６をオペレータが押すことによって終了す
る。ステップ１１２において、弁Ｖ１，５２及び弁Ｖ
２，５４は、各々、励起すなわち開放状態に維持され、
管持ち上げ装置４８は上方位置に維持され、一方、逆流
ポンプ７６は励起されて３６コンピュータ・チックスす
なわち２秒間逆流サイクルを行う。ステップ１１４にお
いて、２コンピュータ・チックスすなわちちょうど０．
１秒間、弁Ｖ１，５２及びＶ２，５４が依然として励起
または開放されている間に、管持ち上げ装置下降ライン
４９が励起されて管持ち上げ装置４８の下降が開始され
る。管持ち上げ装置下降（ＴＬＤ）ラインによって、管
持ち上げ装置４８が下方に駆動される。ステップ１１６
において、管持ち上げ装置下降ライン４９は電力が遮断
され、一方、弁Ｖ１，５２及びＶ２，５４は、依然とし
て５４コンピュータ・チックスすなわち３秒間励起すな
わち開放状態に維持される。管持ち上げ装置４８は、管
持ち上げ装置のライン４８がちょうど０．１秒間励起さ
れたステップ１１４において開始されたゆっくりとした
下降を続ける。管持ち上げ装置４８のゆっくりとした下
降によって、細胞サンプル容器４６が細胞サンプル取り
込み管４４からゆっくりと分離し、残留細胞サンプルが
細胞サンプル取り込み管４４から下降しつつある細胞サ
ンプル容器４６内へと戻される。最後に、ステップ１１
８において、弁Ｖ１，５２及びＶ２，５４は電力を遮断
されすなわち閉止され、一方、弁Ｖ３，５６すなわち大
気入口弁が励起すなわち開放され、管持ち上げ装置下降
ライン４９が５４コンピュータ・チックスすなわち３秒
間励起されて管持ち上げ装置４８を下方に駆動する。管
持ち上げ装置４８は自動的に停止し、サイクルが終了す
ると、弁Ｖ３，５６への電力が遮断される。この一連の
工程は、図４のコンピュータ制御タイミングチャートに
示されている。

【００２９】負圧ポンプのためのソリッドステート制御
回路が図５に示されている。演算増幅器８０は、脈動減
衰器３４の入口に接続された負圧センサ３２からの入力
信号を受け取る。負圧センサ３２は、装置全体の負圧す
なわち圧力レベルを監視する。負圧センサ３２は、装置
の圧力すなわち負圧レベルに応答して変位すると比例電
圧を発生する圧電材料からなる膜を備えている。負圧セ
ンサ３２からの出力は、１２Ｖ電源７８からの端子１お
よび３において電力を供給されるホイートストン・ブリ
ッジの形態に設計されている。ホイートストン・ブリッ
ジは、バランス状態で端子２及び４からピックアップさ
れ且つ１００キロオームのフィードバック抵抗８２を有
する演算増幅器８０の端子に供給される。演算増幅器８
２のピン１の出力は、装置の圧力すなわち負圧レベル
（電力／圧力）に比例する直線的な電圧である。演算増
幅器８０の出力は、演算増幅器８４の正の入力端子に供
給される。ポテンショメータ８６は、プラス１２Ｖから
０Ｖまでの範囲で設定でき且つ演算増幅器８４の負の入
力端子に供給される負圧設定レベル制御装置として作用
する。演算増幅器８４は、どちらの入力電圧が大きいか
を判定するコンパレータとして作用する。

【００３０】負圧レベルが不適当な場合には、演算増幅
器８４からの電流がモータ駆動装置７０（Ｐｏｗｅｒ
ＭＯＳＦＥＴ）を駆動し、負圧ポンプ１２のモータへよ
り多くの電流を流してより速く且つより激しく駆動し、
装置の負圧レベルをポテンショメータ８６によって設定
されたレベルまで上昇させる。この構成によって、負圧
ポンプ１２のモータからの全駆動電圧（１Ｖの１０分の
２〜３）を利用することができる。“全負荷”に対する
“無負荷”の割合は、設定負圧の約３％以内であること
がわかった。負圧レベルは、工場の大気圧より約４．５
ｐｓｉ低い負圧に設定される。

【００３１】排出圧力スイッチ３６は通常閉じている。
負圧ポンプ１２の排出脚部は、圧力が存在しない場合に
は、排出圧力スイッチ３６が閉じたままであり、負圧ポ
ンプ制御回路は通常通り機能する。負圧ポンプ１２の排
出コンジットに高い圧力が生じると、排出圧力スイッチ
３６は回路を開き負圧ポンプ１２から電力を遮断する。
このような高圧状態は、廃棄物リザーバ１８が取り外さ
れたときに生じる。この場合には、急速遮断装置３８が
コンジットを密閉し、その結果、装置が行き詰まり通路
内に廃液を出力し始め、それによって圧力が高くなる。
排出圧力スイッチ３６を設けることによって、負圧ポン
プ１２のモータが焼き切れるのが防止され又は環境内へ
廃棄食塩溶液が噴射されるのが防止される。

【００３２】負圧センサ３２は、モトローラの負圧セン
サ・ＭＰＸ２０５１モデルによって提供することができ
る。モータ駆動装置７０は、例えば、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ・モデル１ＲＦ５１３によって提供される。予め選択
された装置の負圧レベルに基づいて負圧ポンプ１２のモ
ータへの電力の供給を調整することによる１つの利点
は、“要望された”構成部品として必要とされるときに
のみ負圧ポンプ１２が作動するという点である。従っ
て、負圧ポンプ１２は、シース流体が流れない装置のＳ
ＴＡＮＤＢＹモードの間中作動する必要がなく、通常の
試験モード中にほんの２〜３％の速度でのみ作動し、そ
れによって、負圧ポンプの寿命を延ばすことができる。
同一のモデルのポンプが、負圧ポンプ１２と圧力ポンプ
７６との両方として使用されている。このポンプは、例
えば、ＫＮＦニューバーガー（Ｎｅｗｂｅｒｇｅｒ）の
モデルＮＦ３０ＫＶＤＣによって提供することができ
る。このポンプの選択は、これが自己注入型であるとい
う点に基づく。最初に、装置に電力が供給されると、ポ
ンプは、装置のコンジットから空気を吸い込むことがで
きなければならず、次いで数秒後に液体を吸引して通常
の負圧サイクルを形成する。この機能を達成するために
は、負圧ポンプは自己注入型でなければならない。更
に、ポンプが圧力ポンプ７６として使用される場合に
は、当該ポンプは、非電力供給状態でもシース流体を流
すことができなければならず、圧力低下が小さくなけれ
ばならない。上記のモデルのポンプは極めて低圧力チェ
ック弁を含み、この弁は、大きな圧力低下なしに液体を
ポンプから吸引することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフローサイトメータ制御装置のフルイ
ディックス構造を示す概略図である。

【図２】本発明のためのコンピュータ制御のブロック図
である。

【図３】３Ａ及び３Ｂは、弁Ｖ１〜Ｖ４、逆流洗い流し
ポンプ及び管持ち上げ装置のコンピュータ制御方法の各
ステップを示すフローチャートである。

【図４】弁Ｖ１〜Ｖ４の動作のタイミングチャートであ
る。

【図５】負圧ポンプ及び排出圧力スイッチのための閉ル
ープ制御を示す回路図である。

【符号の説明】

１０ フローサイトメータ制御装置、 １２ 負圧ポ
ンプ、１４ 供給リザーバ、 １６ フローセル組立
体、１８ 廃棄物リザーバ、 ２０ フィルタ、２２
２４ 取り込み通路、 ２６ 第１出口通路、２８
第２出口通路、 ３２ 負圧センサ、 ３４ 脱
気器、３６ 圧力スイッチ、 ４０ 通気フィルタ、
４２ 排出接続部、４４ サンプル取り込み管、
４６ 細胞サンプル容器、４８ 管持ち上げ装置、
５０ 流れ制限器、５２，５４，５６，５８ 弁、
６０ コンピュータ制御装置、６２ マイクロプロセ
ッサユニット、 ６４，６６，６８ スイッチ、７２
記憶媒体、 ７４ フロッピディスクドライバ、７
６ 逆流圧力ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・ウフェンハイマー アメリカ合衆国カリフォルニア州95030, ロス・ガトス，サミット・ウッズ・ドライ ブ 24185

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器から分析領域を介して抜き取られる
   細胞サンプルの供給を制御するためのフローサイトメー
   タ制御装置であって、 前記細胞サンプル容器と連通して細胞サンプル分析を行
   うためのフローセルと、 前記フローセルに接続されて、前記フローセル内へのシ
   ース流体の入口流通路を提供する取り込み通路と、 前記フローセルに接続されて、前記フローセルからの前
   記シース流体の第１の出口流通路を提供する第１の出口
   通路と、 前記第１及び第２の出口通路に対して負圧流通状態とさ
   れて、前記フローセルを介して前記シース流体を吸い込
   むモータを備えた負圧ポンプと、 前記取り込み通路に接続され、前記細胞サンプル容器の
   近くに圧力低下を生じさせて、細胞サンプルが前記細胞
   サンプル容器から前記フローセル内へと吸引されるよう
   にする流れ制限手段と、からなる制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の制御装置であって、 前記取り込み通路に接続され、前記フローセル内への前
   記シース流体の流れを制御するための第１の弁と、 前記第１の出口通路に接続され、前記フローセルからの
   前記シース流体の流れを制御する第２の弁と、 前記第１及び第２の弁に接続され、前記第１及び第２の
   弁の作動をプログラム制御によって制御するための処理
   手段と、を更に含み、 前記第２の弁が作動せしめられることによって、前記第
   １の弁が作動する前の所定の時間に亙って前記フローセ
   ルの前記分析領域内に負圧が生じ、それによって、所定
   の高い流速で前記フローセルを介して細胞サンプルが吸
   い込まれて、前記分析領域内へのサンプルの流れが上昇
   せしめられる、制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の制御装置であって、 前記第１の出口通路と外気とに接続され、前記管持ち上
   げ装置が下降されつつあるときに、大気圧への流通路を
   提供して、前記フローセル内に生じた負圧を実質的に排
   除し、それによって、サンプルが存在しない前記フロー
   セル内に空気が吸い込まれるのを防止する第３の弁と、 前記第１の出口通路に接続されて、前記シース流体の負
   圧レベルを検知するためのセンサと、 前記負圧ポンプモータに接続されて、前記負圧ポンプモ
   ータへの電力の供給を調整するための駆動手段と、 前記センサと前記駆動手段とに接続されて、前記負圧レ
   ベルに基づいて前記駆動手段の動作を制御するための制
   御手段と、を含み、 前記負圧ポンプモータへの電力の供給が前記負圧レベル
   に基づいて調整されて、前記負圧レベルが所定の一定の
   値に調節されるようになされた、制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の制御装置であって、前
   記第１、第２、第３及び第４の弁が、ソレノイドによっ
   て駆動される、制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の制御装置であって、 前記取り込み通路に接続されて、前記シース流体内に溶
   解した気体を取り除くための脱気器であって、酸素及び
   窒素が通過可能な材料によって作られて、前記負圧レベ
   ルにさらされたときに、これらの気体をその壁を介して
   拡散させるようになされ、前記装置の負圧にさらされる
   容器内に収容されていて、前記負圧レベルの負圧脈動を
   減衰させるように作用する脱気器を更に含む、制御装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の制御装置であって、 前記フローセルに接続されて、前記フローセル内への流
   通路を提供するためのサンプル取り込み管と、 前記取り込み管から所定の距離のところに移動自在に位
   置決めされて、前記細胞サンプル取り込み管を前記細胞
   サンプル容器内に配置し、下降速度が前記処理手段によ
   って制御される、管持ち上げ装置を更に含み、 それによって、前記サンプル取り込み管内の外部残留物
   が前記細胞サンプル容器内に排出されて試験サイクル間
   における細胞サンプルのキャリーオーバを減少させるよ
   うになされた、制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の制御装置であって、 前記第１の取り込み通路に接続された供給リザーバと、 前記第１及び第２の出口通路に接続された廃棄物リザー
   バと、 前記取り込み通路と流体連通している圧力ポンプと、 前記取り込み通路に接続されて、前記フローセル内への
   前記シース流体の流れを制御するための第１の弁と、 前記取り込み通路と流体連通していて、前記フローセル
   内への及び前記フローセルからの前記シース流体の流れ
   を制御するための第２の弁と、を更に含み、 前記第１の弁と第２の弁とが同時に作動することによっ
   て、前記圧力ポンプが残留細胞サンプル及び汚染物質を
   前記フローセルから洗い流し、前記第１の弁及び第２の
   弁が、前記処理手段に接続されてプログラム制御によっ
   て作動せしめられる、制御装置。
8. 【請求項８】 負圧ポンプによって駆動されるシース流
   体装置に接続された取り込み通路及び出口通路を備えた
   細胞分析のためのフローセルを有するサイトメータ装置
   を制御する方法であって、 （Ａ）前記フローセル内へ細胞サンプルを吸引すること
   と、 （Ｂ）前記細胞分析のためのフローセル中をシース流体
   が通過するようにさせること、とからなる方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の制御方法であって、 （Ｃ）前記フローセルを逆流によって洗い流して、細胞
   サンプルと汚染物質のキャリーオーバを最少にするこ
   と、を更に含む方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の制御方法であって、 前記工程（Ａ）が、前記取り込み通路に接続された第１
    の弁と、前記第１の出口通路に接続された第２の弁とを
    設け、前記第１の弁を作動させて前記フローセル内に負
    圧を生じさせ、前記細胞サンプルを所定の流速で前記分
    析領域を通って吸引する前の所定時間に亙って前記第２
    の弁を作動させることによって行われ、 前記工程（Ｂ）が、前記第１の弁を作動させて前記シー
    ス流体を前記分析流域内に流すことによって行われ、 前記工程（Ｃ）が、前記第１及び第２の弁並びに前記逆
    流ポンプをほぼ同時に作動せしめて、前記シース流体を
    前記フローセル中を流し、それによって、フローセルか
    ら細胞サンプル及び汚染物質を洗い流すことによって行
    われる、方法。