JPH06507241A - 粒子の高速測定及び分類システム - Google Patents

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】 粒子の高速測定及び分類システム 発明の背景及び要約 本発明は、粒子検査システムに関するものであって、更に詳細には、所定のパラ メータを持った一個の粒子又はセルからの複数個の検知信号処理が非常に高い信 号レートで特性付けることの可能なその様なシステムに関するものである。

セルによって変調される光のスペクトルを観察することによってセルの濃度及び 生物学的活動を検査することが可能である。セルのスペクトル解析の一方法にお いては、光の波長の関数として光吸収をプロットした場合に吸収の特性ピーク即 ち最大値を示す物賀を検査することが可能である。別の方法においては、セルを 検査するために蛍光を使用する。この方法においては、セルは、ある与えられた 波長においての光を吸収する能力及びより長い波長において光を射出する能力に よって解析することが可能であり、その特性は蛍光と呼ばれるものである。

上述した方法を自動化するセルを分類するシステムは、フローサイトメータ（流 れ細胞計測器）分類システムと呼ばれる場合がある。これらのシステムは、生物 学的セル（細胞）の迅速な解析及び処理を行なうために医学的研究及び診断分野 において使用されている。ある特性に基づいて液体中に懸濁させた粒子を分類す るシステムは米国特許第３，３９３゜６０６号、第４．０６３，２８４号、第４ ，４８７゜３２０号に記載されている。特に、これらの従来のシステムにおいて は粒子を液体中に懸濁させた状態において、一群の粒子のうちの各粒子の特性の 光学的測定が行なわれる。このようなシステムの一つにおいては、フローサイト メータセル分類器が、蛍光性染料が付けられている懸濁中のセル即ち粒子を、蛍 光性染料を励起させるべく調節された波長の厳密にフォーカスされたレーザービ ームを介して逐次的に高速で移動する液体の流れ内に一列に並んで移動させなが ら解析を行なう。レーザービームを交差する場合に発生する蛍光及び／又は光散 乱を光学系によって集光し、且つスペクトルフィルタを介して光検知器へ入射さ せる。これらの検知器は蛍光及び／又は散乱光を電気的パルスへ変換し、該パル スの振幅は検知器に到達する全光量に依存する。所定の特性を持った粒子はそれ らの個別的な蛍光及び／又は散乱光の強度によって認識される。これらの特性を 測定した後に、各粒子は液体のジェットが個別的な小滴へ変化する点に粒子が到 達するまで液体のジェットストリーム内において流れる。この点において、分類 されるべき粒子を含有する各標的に電荷を誘起させ且つ荷電された標的及び荷電 されなかった標的が静電的に分類される。

ある所定の特性に基づいて、あるサブセットの興味のあるセルの解析及び分離は 、突然変異原となったセル即ち細胞における体細胞突然変異の検知Ｄｅｎｓｅｎ ｅｔ　ａｌ、著「流れ細胞測定法による人間の赤血球における体細胞突然変異の 決定（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｍａｔｉｃ　ｍｕｔａｔｉｏｎ ｓｉｎ　ｈｕｍａｎ　ｅｒｙｔｈｒｏｃｙｔｅｓｂｙ　ｆｌｏｗ　ｃｙｔｏｍｅ ｔｒｙＪ）、ＰｒｏｇＣｌｉｎ　Ｂｉｏｌ　Ｒｅｓ　２０９Ｂ：１７７−１８４ ．１９８６の文献）、出生欠陥の出生前の診断のための母親の血液における人間 の胎児細胞の検知（Ｃｕｐｐ　ｅｔ　ａｌ、著「母親の血液内の胎児の赤血球セ ルを検知するための稀なイベントの解析方法（Ｒａｒｅ−ｅｖｅｎｔ　ａｎａｌ ｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆ　ｆｅｔａｌ　ｒｅ ｄ　ｂｌｏｏｄ　ｃｅｌｌｓｉｎ　ｍａｔｅｒｎａｌ　ｂｌｏｏｄ）Ｊ、サイト メトリ　（細胞測定法）５　：　１３８−１４４．１９８４の文献）　、ＣＡＬ ＬＡ＋セルの検知（Ｒｙａｎ　ｅｔａｌ、著「マルチパラメータ流れ細胞測定法 を使用した抹消血液内の稀なＣＡＬＬＡポジティブセルの改善した検知（Ｉｍｐ ｒｏｖｅｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆ　ｒａｒｅ　ＣＡＬＬＡ−ｐｏｓｉｔｉｖ ｅｃｅｌｌｓ　ｉｎ　ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　ｂｌｏｏｄｕｓｉｎｇ　ｍｕｌｔ ｉ−ｐａｒａｍｅｔｅｒｆｌｏｗ　ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ）Ｊ、Ｊ　Ｉｍｍｕｎｏ ｌＭｅｔｈｏｄｓ　７４　（１）　＋１１５−２７５．１９８６．１９８４の文 献）及び最小後遺障害の検知（Ｖｉｓｓｅｒ　ｅｔ　ａｌ、著「流れ細胞測定法 による急性白血病における最小後遣障害の検知（Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍ ｉｎｉｍａｌ　ｒｅｓｉｄｕａｌｄｉｓｅａｓｅ　ｉｎ　ａｃｕｔｅ　ｌｅｕｋ ｅｍｉａｂｙ　ｆ　ｌｏｗ　ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ）Ｊ、ＡｎｎＮＹ　Ａｃａｄ　 ５ｃｉ４６８：２６８−２７５．１９８６の文献）を包含する多くの生物学及び 医学の分野における研究者及び臨床医にとって興味のあるものである。興味のあ るサブセットのセルは、しばしば、非常に低い周波数で発生し、即ち、サンプル されたセルの１０−’　−１０−’個のセルが興味のあるものである。上述した 従来の流れ細胞測定システムにおいては、興味のあるサブセットのセルの解析は 、それらが興味のある該サブセットの一部であるか否かに拘らず、サンプル内の 全てのセル（細胞）を解析することが必要である。その解析は、すべてのセルか らの検知信号をデジタル化し且つ格納することによって行なわれる。上述した流 れ細胞測定器においては、１０．００００セル数／秒以下の動作速度を有してお り、興味のあるセル部分母集団を解析及び／又は分離するためには多くの時間が 必要であり、且つ全ての解析セルからの情報を格納するためには充分な格納資源 が必要である。このように必要とされる量の解析のための時間及びデジタル化し たセルに対する格納条件は多くの研究に対して適したものではない。

これらの理由及びその他の理由により、過去において、興味のあるセル部分母集 団又は稀な部分母集団の解析においてより高速にセルを処理するための提案がな されている。例えば、１５，０００−２５゜０００セル数／秒の速度で動作する システムが提案されている（Ｐｅｔｅｒｓ　ｅｔ　ａｌ、著ｒＬＬＮＬ高速分類 器：設計特徴、動作特性、及び生物学的有用性（Ｔｈｅ　ＬＬＮＬ　ｈｉｇｈ− ｓｐｅｅｄｓｏｒｔｅｒ：　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓ。

ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ。

ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｕｔｉｌｉｔｙ）Ｊ、サイトメトリ（細胞測定法）６： ２９０−３０１，１９８５）。

このシステムは標的発生頻度を増加させるためにジェットストリーム内の圧力を 増加させることによりセル処理速度を増加させている。然しなから、このシステ ムはより高速のセル処理速度を達成するものであるが、全てのセルからの検知信 号がデジタル化され且つその情報が全てのセルからの全ての信号の相関されてい る又は相関されていないデータとして格納されるものであるという点において、 そのシステムは元の流れ細胞測定分類システムと類似している。

本発明は、稀なセル部分母集団の場合には、殆どのセルが興味のないものである という認識に立脚するものである。本発明においては、全てのセル即ち細胞はデ ータ採取システムによって格納することなしに、本発明回路において「興味可能 性有り」又は「興味無し」のいずれかに類別される。本発明は、更に、複数個の 検知器によって決定される複数個のパラメータによって一個のセルの類分けを行 なう。

−個のセルは、複数個のパラメータから「興味可能性有り」として決定されるも のであって、それは、従来のシステムにおいては、単一のパラメータのみから一 個のセルについての決定を行なうものと異なっている。従来のシステムにおいて は、セルの全体的な母集団において真に陽性の稀なセルであるか擬陽性のセルで あるかを信頼性をもって区別することが出来ない場合がある。

従来のシステムと比較して本発明の更なる利点は、市販されているサイトメータ （細胞測定器）と共に本発明を使用することによって、フローサイトメータ（流 れ細胞測定器）を１００，０００セル数／秒以上の速度で動作させることが可能 であるということである。更に、本発明は、興味のあるデータ又は実験者が更な る解析のために格納せねばならないか否か不確かなデータのみを格納することに よって１０’−１０１個のセルを有するデータセットを格納し且つ解析する問題 を低下させている。従って、本システムによって「興味無し」として類別された データはカウントされるが、デジタル化され及び／又は格納されることはない。

本発明の例示的で且つ非制限的な実施例においては、高速アナログ比較器及び信 号ゲート動作回路が、約ノイズレベルから約１．Ｏｖの範囲内において、例えば 市販されている粒子検知器からの入力アナログ検知信号を受付ける。粒子検知器 からの信号は、例えば、全体的な信号、標的情報、稀な信号又はその他の出力信 号において反映されているような異なった特性を表わす場合がある。例えば、こ れらの信号のうちの一つは、垂直光散乱（Ｐ　Ｌ　Ｓ）を表わす場合があり、且 つその他のものは一つ又はそれ以上の蛍光色、例えば（ＲＡＲＥＩ、ＲＡＲＥ２ ．ＲＡＲＥ３）を表わす場合がある。全体的な信号（ＴＯＴＡＬ）は、システム を介して通過した全てのセルに対して存在する信号を表わしている。本システム の動作においては、ユーザが決定したスレッシュホールド基準値より高いＴＯＴ ＡＬ信号がシステムの開始をトリガする。

入力検知アナログ信号を適切に条件付けし且つノくッファするためのアナログ予 備処理の後に、各アナログ検知信号は二つの経路へ分割される。第一経路におい ては、検知信号は高速差動比較器へ印加される。第二経路においては、検知信号 がゲート論理信号により制御される複数個の信号ゲートへ印加される。

この実施例においては、比較器の各々は異なったレベルの基準スレッシュホール ド電圧を受取る。検知信号が基準電圧よりも大きい場合には、該比較器によって 比較パルスが発生される。

この比較パルスは、カウンタ回路へ送給され、比較パルスをカウントして夫々の 検知信号を発生するセル総数を計算する。稀な信号から発生する比較ノくルス及 び全体的な信号から発生する比較／＜ルスはゲート論理回路へ送給される。ゲー ト論理回路はゲート制御信号を発生して稀な信号のユーザが選択可能な機能とし てシステムのアナログ出力を制御する（以後、それをゲート論理条件と呼ぶ）。

「稀なセル」が検知されたことを意味するゲート論理条件に応答して、信号ゲー トにおいて受取られた第二経路の信号が更なる処理を行なうために例えばデータ 採取システム又は流れ細胞計測器等の爾後のハードウェアへゲート動作される。

上述した実施例においては、ゲート論理条件に貢献する幾つかの検知信号が互い に僅かに遅延される場合があることが判明した。このことが発生する場合の一つ の実際的な例としては、ある時間期間以内において（即ち、生物学的セル及びそ の核のメンブレン端部の位置等の何らかの物理的特性によって定義される期間） 、粒子検知器において検知される所望の特性（例えば、セルの核の存在）の分類 である。

従って、本システムは、所定の時間期間内に全ての検知信号（又はそれが欠乏し ていること）に応答すべく適合されている。本発明の例示的な具体例においては 、全ての信号の値及びそれらの論理条件は約２マイクロ秒の期間内に決定される 。

この構成においては、第二経路における信号は、遅延されたアナログ信号を発生 するために定義された時間窓に対応する時間期間の間遅延される。これらの信号 が「稀なセル」から来ることを表わすこの定義された時間窓内において決定され る論理条件に応答して、アナログ信号は爾後のハードウェアに対してゲート動作 される。第二の別の構成においては、全ての検知信号の知識を前もって得るため に第二検知システムが使用される。この第二の構成においては、第一経路の全て の信号が夫々のスレ１．シュホールドと比較されて上述した如く稀な信号と全体 的な信号とを識別する。第二の構成のこの部分は第一の構成と類似している。然 しなから、この第二の構成においては、実際には比較器へ印加される検知信号と 同一である第二経路の信号が第二検知システムから発生される。従って、この構 成においては、遅延線は必要ではない。

本発明の第二の例示的な実施例においては、ダブレット上の情報を決定するため 、及び全体的な信号及び理論的なモデル一致イベント又はミスしたイベントのス レッシュホールドの設定を決定するために、ダブレットスレッシュホールド基準 電圧が与えられる。ダブレットとは、二つの近傍のセルからのパルスが時間的に 充分に近接して発生し、それら二つの近傍のセルからの信号パルスがオーバーラ ツプするような条件である。このダブレットスレッシュホールドは、全体的な信 号に対するスレッシュホールドよりも一層高く選択される第二スレッシュホール ド値に設定される。このダブレットスレッシュホールドはダブレット基準比較器 へ送給される。全体的な信号もダブレット比較器へ送給され、且つ該比較器は全 体的な信号とダブレットスレッシュホールドとを比較する。その後に、全体的な 信号がダブレットスレッシュホールドよりも大きい場合には、比較パルスが発生 され且つダブレットカウンタへ印加される。従って、ダブレットスレッシュホー ルドを使用することにより、全体的な信号において何時ダブレットイベントが発 生するかを決定することが可能であり、そのことは、本システムが、全体的な基 準スレッシュホールドのみの測定から決定される単一のオーバーラツプするパル スではなく、二つのセルをカウントすることを可能とする。更に、全てのセルを 正確にカウントするために、全体的なスレッシュホールド基準信号の値はどのよ うな値であるべきかを決定するためにダブレットスレッシュホールドを使用する ことが可能である。更に、全てのセルを測定するための第一の全体的なスレッシ ュホールドを最適に設定するために、所定時間内に本システムを介してゲート動 作されたセルのカウントとダブレットスレッシュホールドと比較されたセルのカ ウントとの間において数学的な関係を使用することが可能である。

図面の簡単な説明 図１は従来の流れ細胞測定器／セル分類器システムと共に動作する本発明粒子分 類システムの一実施例を示したブロック図である。

図２は本発明の一実施例に基づく粒子分類システムを示したブロック図である。

図３Ａ及び図３Ｂは本発明の一実施例に基づく粒子分類を行なうための電気回路 を示した論理線図である。

図４は稀なセルの信号の測定タイミングを説明するのに有用な説明図である。

図５は第−及び第二スレッシュホールド値及び第−及び第二近傍セルの信号パル ゛スを示したグラフ図である。

図６Ａ及び６Ｂは本発明の一実施例に基づくソフトウェアモジュールを示した概 略ブロック図である。

図７は本発明の粒子分類システムによって発生される典型的なレートヒストグラ ムを示した概略図である。

日の−なｆ日 図１は従来のフローサイトメータ（流れ細胞測定器）セル分類器１０と共に使用 されている本発明に基づく粒子特性化システム１２を示したブロック図である。

システム１２は、光検知器及び前置増幅器１０ａから入力信号を受取り、アナロ グ・デジタルハードウェアによってこれらの信号を処理し、且つ処理されたデー タを従来のデータ採取システムｌＯｂへ送給する。

図２及び３は本発明に基づいて構成されたシステムの好適実施例を示している。

本システムは、例えば全体的な信号、稀な信号又はその他の入力信号等　５の粒 子検知器１０ａからの検知信号を受取る。検知器からの入力検知アナログ信号は 、約ノイズレベルから約１．Ｏｖの範囲内にある。例えば、これらの信号のうち の一つは垂直光散乱（Ｐ　Ｌ　Ｓ）を表わす場合があり、且つ他のものは一つ又 はそれ以上の蛍光色（ＲＡＲＥｌ、ＲＡＲＥ２．ＲＡＲＥ３）を表わす。全体的 な信号（ＴＯＴＡＬ）は、いずれかのセルが本システムを介して通過する場合に 発生される信号を表わしている。本実施例においては、例えばオペアンプ１２ａ 等の入力バッファが設けられており、検知信号を受取り且つ入力検知信号を適切 に条件付けするか又は増幅する。

入力バッファ１２ａから出力される信号は夫々の比較器１２ｂへ送給され、各比 較器は、受取った信号がスレッシュホールド基準電圧を交差したものであるか否 かを決定する。スレッシュホールド電圧は、本システムのユーザによって選択的 に電圧レベルが設定されると夫々のスレッシュホールド供給源１２ｃから供給さ れる。

スレッシュホールドマーカーパルス発生器ｆｉ１２ｄが使用されており、供給源 １２ｃからのスレッシュホールド基準値を設定する場合に発生することのある困 難性を解消している。何故ならば、本発明の部分から爾後の従来技術の採取シス テム１２ｂへの信号経路は、利得が変化する場合があり及び／又は非線形的であ る場合があるからである（例えば、それらの信号経路は対数増幅器、積分増幅器 又は関連性のある範囲内において真に線形的でない増幅器を介して通過する場合 がある）。本システムの開始期間中に、稀な入力信号に対する適宜のスレッシ二 ホールド設定は、スレッシュホールドマーカー発生器１２ｄを使用して決定され る。これらの設定は、全ての稀な信号を受取るべ（設定された論理条件を有する スレッシュホールドマーカー発生器１２ｄから本システムを介してゲート動作さ れたデータ採取システム１２ｂにおけるデータを採取することにより決定するこ とが可能である。採取したデータは、供給源１２ｃに対するスレッシュホールド 基準値を決定するためにヒストグラム又は二液数表示を使用して測定することが 可能である。

各検知器信号経路の伝達関数に関する知識が欠如していることを補償するために 、本システムは、検知器１０ａからの検知器信号の代わりに、スレッシュホール ドマーカー発生器１２ｄから入力バッファ１０ｅヘパルスを送給する。この場合 には、スレッシュホールドマーカー発生器１２ｄが、各特定の検知器入力に対し て予測されるスレッシュホールド値と振幅が同一のパルスを送給する。これらの パルスは、論理ゲート条件を「稀」にセットした状態で本システム内へ送給され る。従って、全ての信号はデータ採取システム１２ｂへ送給される。データ採取 システム１０ｂは、各夫々の供給源１２ｃからのスレッシュホールドの位置を表 わす入力（例えば、ヒストグラムディスプレイ上の単一チャンネルピーク）を観 察する。次いで、本システム上のスレッシュホールド基準電圧設定を、適宜上方 又は下方へ調節して、データ採取システムのディスプレイから決定される如（に 各供給源１２ｃの夫々のスレッシュホールドを位置決めする。

このタイプのスレッシュホールド初期化は、各信号に対しての増幅経路の利得分 布を特性付けすることの必要性なしに、稀な入力信号の各々に対しスレッシュホ ールド基準電圧の正確なる位置決めを行なうことを可能とする。何故ならば、利 得分布は、使用中の増幅器に対して調整を行なう場合に変化する場合があるから である。例え増幅経路の利得分布が既知であり且つ一定のものであったとしても 、本発明は、採取システム１０ｂから得られた値から供給源１２ｃに対するシス テムのスレッシュホールド値を決定するための変換計算を行なう必要性を取除い ている。

比較器１２ｂにおいて受取られた信号が基準電圧を交差した場合には、該比較器 によって比較パルス信号が発生される。ラッチ１２ｅを介して比較器１２ｂへ接 続して夫々のカウンタ１２ｆが設けられており、比較器１２ｂの各々から得られ た比較パルスは夫々のデジタルカウンタ１２ｆへ印加される。カウンタ１２ｆは 検知された全体的な信号及びダブレット信号の比較パルスに対しては３２ビツト カウンタから構成されており、且つ検知された稀な信号の比較パルスに対しては ２４ビツトカウンタから構成されている。全体的な信号に対する比較器１２ｂか らの比較パルスはレートモニタカウンタ１２ｇへ印加され、検知器から本システ ムへ印加される信号のレートを決定する。

比較パルス信号は、更に、ゲート動作論理機構１２ｈへ印加され、論理ゲート条 件であるマルチパラメータ稀条件を決定する。この論理ゲート条件は、与えられ た稀信号が欠乏することを包含する比較種信号の任意のプール結合にユーザによ って設定される。

ゲート論理機構１２ｈは稀信号の比較パルスを受取り、且つ受取った比較パルス がマルチパラメータ稀条件を充足するものであるか否かを論理的に決定する。比 較稀入力信号からの比較パルスを受取るための窓寸法即ち時間長（即ち２マイク ロ秒）を決定するために論理タイミング回路１２ｉによって制御される。

図４に示した如く、粒子検知器１０ａからの複数個のパラメータは異なった時間 に発生する場合がある。例えば、−個のセル内に二個の核が存在する場合には、 第一の核が第二の核よりも時間的に早い時期に検知される場合がある。論理タイ ミング回路１２ｉは全体的な信号の比較パルスを受取り且つ所定の時間窓を発生 し、その期間中に、稀条件に対して必要とされる稀信号の比較パルスがゲート論 理機構１２ｈによって受取られねばならない。所定の時間長が経過した後に、論 理タイミング回路１２ｉは「窓終わり」制御信号即ちリセット信号をラッチ１２ ｅへ印加する。その後に、ラッチ１２ｅはリセットされて、比較パルスを受取り 、且つ爾後の時間窓期間中に新たな組の稀信号に対する稀条件を決定する。ゲー ト論理機構１２ｈは、時間窓内においての稀条件のゲーを形成すべく構成されて いる。一つの稀条件は、パルス信号をプール条件と比較することによって決定さ れる。

ゲート制御信号Ｒは、ラッチを介して、ゲートタイミング回路１２ｊへ供給され 、複数個の信号ゲート１２１を制御する。ゲートタイミング回路１２ｊは全体的 な信号を受取り、その信号をゲートを開放させるのに必要な時間である所定の遅 延だけ遅延させ、且つ時間窓（例えば、２マイクロ秒）をその所定の遅延へ加算 する。その後に、ゲートタイミング回路１２ｊが２マイクロ秒遅延以内に論理機 構１２ｈからのゲート制御信号を受取ると、ゲートタイミング回路１２ｈはその ゲート制御信号を信号ゲート１２１へ送給する。信号ゲート１２１は、ゲート制 御信号を受取ることに応答して開放状態となる。ゲート論理機構１２ｈの動作期 間中、信号ゲート１２１はアナログ遅延線コイル１２ｍによって時間的に遅延さ れた検知信号を受取る。ゲート制御信号Ｒを受取ると、遅延された検知信号が信 号ゲート１２βからシステム１２の出力端へ送給される。

ラッチ１２ｅが比較器へ接続されており、且つ比較パルスが受取られた場合にそ の信号をラッチするように動作する。特に、各ラッチ１２ｅは二個の入力端、即 ちデータ入力端とタロツク入力端とを有しており、且つ一個のＱ出力端を有して いる。比較器からのクロック入力の上昇端において、データ入力端に存在するデ ータがラッチされ且つＱ出力端へ出力される。従って、Ｑ出力は、クロック入力 の上昇端においてのみ変化し、且つその時にデータ入力端に存在するデータを出 力する。この構成においては、ラッチのデータ入力端は高状態へ接続されており 、従って、クロック信号の上昇端が受取られると、その出力は高状態即ち「１」 である。ラッチは、リセット信号を受取るまで高状態を維持し、リセット信号を 受取った時に、その出力は強制的に低状態即ち「０」とされる。ゲート論理機構 １２ｈの出力側にはラッチ１２にも設けられており、それはゲート窓幅を超えた 場合にゲート制御信号Ｒがラッチされるように論理タイミング回路１２ｉによっ て制御される。この構成においては、論理タイミング回路１２ｉはラッチリセッ ト出力信号をゲート窓の終了時に比較器へ接続されているラッチ１２ｅへ送給す る。従って、時間窓以内に稀条件が決定されるか否かに拘らず、ゲート窓の終了 時においてラッチリセット信号が論理タイミング回路１２ｉからラッチ１２ｅ及 びラッチ１２にへ供給される。クロック信号はゲート出力のために使用される稀 条件をラッチし、従ってより多くの入力を検査することが可能である。

信号ゲート１２１からの出力端は出力バッファ１２ｎ１即ちオペアンプへ接続さ れており、データ採取１０ｂ及び／又は分類システムへ通信を行なう。データ採 取システムｌｏｂの非制限的な例としては、アナログ・デジタル変換器を有する システムであって、そのシステムはアナログ検知信号のピーク高さ、アナログ信 号下の高さの積分、又はアナログ信号の幅をデジタル化する。データ採取システ ム１０ｂのデジタル化した信号は、格納し且つ後に解析を行なうために、例えば ＦＤＰ−１１／７３マイクロコンピユータ（不図示）等のコンピュータへ送給す ることが可能である。

図３を参照すると、本発明のこの実施例においては、ダブレットスレッシュホー ルド基準供給源１２ｃｌがダブレット比較器１２ｂ１へ信号を供給する。本シス テムの初期化及び動作期間中に、ダブレット比較器１２ｂ１を使用することによ って、「一致」条件が決定され、その条件は、第一スレッシュホールド即ち全体 的なスレッシュホールドが二つのセルからの二つの全体的な信号パルスのオーバ ーラツプを単一のセルとして誤って測定するように検知された粒子が充分に近接 している場合に存在する。図５は第一セル及び近傍セルからの信号パルスの一例 を示している。本システムの初期化即ち開始時において、全体的な信号のスレッ シュホールドはノイズレベルの僅か高い位置に設定されており、一方ダブレ・ソ トスレッシュホールドは上下に調節されて全体的な信号が各スレッシュホールド を交差するレートをモニタする。この情報は、本システムの数学的モデルと共に 使用して、全体的な信号のスレッシュホールド基準電圧を全てのセルを適切に測 定するレベルへ調節することが可能である。

ソフトウェアの全体的なブロック図である図６を参照すると、本粒子分類システ ムに対してメニューによって駆動されるユーザインターフェースが設けられてい る。このソフトウェアはオペレータに対して柔軟性のあるメニューによって駆動 される（マウスのサポートの有るものも無いものもある）本発明ハードウェア回 路に対するインターフェースを与えており、同時にデータの受付プロセスに関す る精密な制御も与えている。この構成においては、ソフトウェアはボーランドの ターボＣ原語で記載されている。スクリーンのメニュ一部分はプルダウンメニュ ー及びシステムプロンプト及びその他のメツセージを表示することが可能なエリ アから構成されており、一方、カウント及び／又はパーセントでの稀データが断 続的にアップデートされ且つオペレータは任意の時間においてシステム１２に対 するデータ採取を手動的に停止させることが可能である。

この構成においては、コントロールメニュー１２１１がシステムを初期化するた めに選択することの可能なメニュー項目の例をリストする。メニュー１２Ｉ１１ 　のｒＤＥＦＩＮＥ　ＲＡＲＥ　（稀を定義）」のオプションは、ゲート論理１ ２ｈにおける稀条件を決定する場合に使用する値を表示するためにカスケードメ ニュー１２１．をコールする。メニュー１２１１において、ｒＳＥＴ　ＴＨＲＥ ＳＨＯＬＤＳ　（スレッシュホールド設定）」オプションは、メニュー１２１、 をコールし、比較器１２ｂにおいて入力検知信号と比較される基準供給電圧１２ ｃの値をユーザが設定することを可能とする。この構成においては、コントロー ルメニュー１２β１は、更に、最小及び最大の分類レートを設定し、稀条件を決 定する場合に単−稀パラメータに関する上限及び下限を使用することを可能とす るｒＴＦＥ　ＩＮＰＵＴＳ　（ＴＦＥ入力）」で現在実現されている種入力に対 する値を設定し、且つカウンタ時間ベース値を設定するためにも使用される。

このソフトウェアシステムは、更に、全体的なイベントに対してｒＲＡＴＥ　） ＩＩＳＴＯＧＲＡＭＳ（レートヒストグラム）」（例えば、累積的であり且つユ ーザが定義した現在のバッファ内において）を発生する。本プログラムのグラフ ィック能力は、オペレータがこれらのヒストグラムを継続的に観察することを可 能とする。このソフトウェアシステムは、後の解析を行なうためにレートヒスト グラム、カウンタ値及びセットアツプファイルをディスクに格納することを可能 としている。

図７はコンピュータモニタ上でのパラメータのディスプレイを示しており、即ち コンピュータシステム上に表示された高速実験の一例に対する典型的なレートヒ ストグラムである。レートヒストグラムは、流れ問題を診断するため及び高速動 作に対する重要な制御データを与えるために使用される。ヒストグラムは、更に 、無効データを発生することのある流れ問題の高速モニタ動作方法を与える。こ の構成においては、メニュー１２４！、、１２β１，１２１．．１２１＋１．　 １２１＋ｓにおけるｒＡｃＱＵＩｓＩＴＩＯＮＳＥＴＵＰ　（採取セットアツプ ）」のコマンドがシステムを初期化させ、カウンタレジスタ１２ｆをリセットし 且つカウンタレジスタ１２ｆがカウント動作を開始することを可能とさせる。こ の採取セットアツプは、更に、システムハードウェア及び上述した如く全体的な 信号を計算する場合に使用される補助的なパラメータを制御する。

この構成においては、メニュー１２１１．６はディスプレイモニタ上の情報のデ ィスプレイに対するオプションをインターフェースさせるために使用される。

メニューｔ　２　ｅ、、はディスプレイのバックグランド、メニューボックス及 びヒストグラムの色に対する表示オプションを選択するためにメニュー１２　Ｌ ｍからカスケードされる。メニュー１２１．、におけるｒＮＵＭＥＲＩＣＶＡＬ ＵＥＳ　（数値）」ノオプ’ｉａンは、ヒストグラムがアップデートされるメニ ュー１２１．７のレートの値をコールする。これらのパラメータはスクリーンデ ィスプレイ上のボックスにラベルを付すためにメニュー１２１１．によって初期 化される。

図６に示した如く、メニュー１２１．はコントロールメニュー１２ぷいハードウ ェアオプションメニュー１２　Ｎ、ｌ、システムの動作期間中にヒストグラムに 蓄積されたデータで定義されたオプションを格納するためのソフトウェアモジュ ールのインターフェースである。メニューレベルにおいては、現在のカウント及 びレートヒストグラムは別々に観察すること、格納すること又はパージさせるこ とが可能であり、本システムは、所望により、格納したセットアツプファイルを 使用して構築又は再構築することが可能である。

本発明回路のカウンタレジスタは／）、−ドウエアによって発行されるインタラ ブドでポールされる。オペレータが選択した間隔で、流れの平均レートが計算さ れ且つハードウェアによってオペレータが定義した「レート窓」に対してチェッ クされる。流れレート限界（窓境界）を超える場合には、信号処理能力が自動的 に停止され、且つオペレータにすぐに警告が発生される。オプションとして、取 付けた採取システム及び流体システムを本発明によってシャットダウンさせるこ とが可能である。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら 具体例にのみ限定されるべきものではな（、本発明の技術的範囲を逸脱すること なしに種々の変形が可能であることは勿論である。

ＦＩＧ、　７ ＦＩＧ、　５ １個のセルの２個の異なるサブ領域 ＦＩＧ、　４ 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　コリオ、　マーク　エイ。

アメリカ合衆国、　ニューヨーク　１４６２６゜ロチニスター、ノース　グリー ス　ロ ード　９２３ （７２）発明者　マクロ−リン、　スコツト、アール。

アメリカ合衆国、　ニューヨーク　１４６２０゜ロチニスター、　クリッテンデ ン　プルバード　６０．　アパートメント　８２９

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．粒子検知器の複数個の検知信号をカウントし且つ分類する粒子分類器におい て、 夫々の粒子パラメータに対する検知信号の供給源が設けられており、 複数個の基準電圧を発生する基準電圧手段が設けられており、前記検知信号の各 々を前記基準電圧の夫々の一つと比較する比較器手段が設けられており、一個の 検知信号が一個の基準電圧を超える場合に前記比較器手段が比較パルスを発生し 、前記比較パルスをカウントするために夫々の粒子パラメータに対し比較パルス によって各々が動作されるカウント手段が設けられており、 遅延された検知信号を発生するために前記検知信号を所定の遅延時間だけ遅延さ せる遅延手段が設けられており、 前記比較パルス信号を受取り且つ前記所定の遅延時間期間中に前記比較パルスの 選択した組合わせが発生する場合に論理信号を発生する論理手段が設けられてお り、 前記論理信号に応答して選択的に前記遅延された検知信号が前記論理信号に応答 して前記ゲート手段を介して通過することを可能とし且つ前記論理信号が存在し ない場合には前記ゲート手段を介して前記遅延された検知信号が通過することを 防止するゲート手段が設けられている、 ことを特徴とする粒子分類器。
2. ２．特許請求の範囲第１項において前記論理手段が前記比較パルスのうちの一つ に応答して前記所定の遅延時間を決定する論理タイミング手段と、前記論理信号 を所定の時間に前記ゲート手段へ印加するゲートタイミング手段とを有すること を特徴とする粒子分類器。
3. ３．特許請求の範囲第２項において、更に、前記比較器手段及び前記論理手段へ 結合されており前記比較パルスを受取り且つ前記比較パルスをラッチするラッチ 手段が設けられていることを特徴とする粒子分類器。
4. ４．特許請求の範囲第３項において、更に、前記論理手段と、前記論理タイミン グ手段と、前記ゲートタイミング手段とに結合されており、前記所定の時間遅延 の終了時に前記論理タイミング手段からクロック及びリセット信号を受取ると前 記論理信号を受取り且つ前記論理信号をラッチし且つ前記論理タイミング信号か らの前記信号に応答して前記ラッチ手段をリセットする論理ラッチ手段が設けら れていることを特徴とする粒子分類器。
5. ５．特許請求の範囲第４項において、更に、前記ゲート手段へ結合されており、 前記ゲート手段を介して通過する前記遅延された検知信号をバッファする出力手 段が設けられていることを特徴とする粒子分類器。
6. ６．特許請求の範囲第５項において、更に、前記検知信号の供給源と、前記比較 器手段と、前記遅延手段とに結合されており、前記検知信号をバッファし且つ前 記比較器手段及び前記遅延手段へ印加する入力手段が設けられていることを特徴 とする粒子分類器。
7. ７．サンプル内の粒子を分類するシステムにおいて、粒子の流れの供給源が設け られており、前記流れの中の各粒子に関し多数のパラメータの各々の有無を決定 する手段が設けられており、前記パラメータの数に基づいて各粒子に対し論理条 件の有無を決定する手段が設けられており、前記論理条件が存在する粒子のみを システムから出力する手段が設けられている、 ことを特徴とするシステム。
8. ８．特許請求の範囲第７項において、更に、前記パラメータの数の有無に基づい て前記流れ内の粒子をカウントする手段が設けられていることを特徴とするシス テム。
9. ９．粒子を分類する方法において、 複数個の粒子検知器から複数個の検知信号を遅延回路及び夫々の比較器へ印加し 、前記遅延回路は前記検知信号において所定の時間遅延を発生させその際に遅延 された入力信号を発生し、 前記比較器において夫々の検知信号を夫々のスレッシュホールドと比較して夫々 の検知信号が夫々のスレッシュホールドと合致する場合に夫々の比較パルス信号 を発生し、 前記比較パルスに応答して所定の時間遅延内に論理条件を決定し且つその際にゲ ート制御信号を発生し、 前記ゲート制御信号に応答して前記遅延された入力信号を出力手段に対してゲー ト動作させる、上記各ステップを有することを特徴とする方法。
10. １０．特許請求の範囲第９項において、更に、夫々の検知信号に対し前記比較パ ルス信号をカウントするために前記比較パルス信号をカウント手段へ印加するス テップを有することを特徴とする方法。
11. １１．粒子検知器の複数個の検知信号を分類する粒子分類器において、 複数個の所定の値の基準電圧を発生する基準電圧発生器が設けられており、 各々が夫々の検知信号を夫々の基準電圧と比較し検知信号が基準電圧と所定の関 係を有する場合に比較パルスを発生する複数個の比較器が設けられており、 前記複数個の前記検知信号に応答し前記検知信号において所定の時間遅延を発生 しその際に遅延された検知信号を発生する遅延回路が設けられており、選択した 時間窓内において前記比較パルス信号を受取り且つ前記受取った比較パルス信号 を論理条件と比較し且つ前記比較パルス信号が前記論理条件と合致する場合に論 理制御信号を発生する論理制御回路が設けられており、 前記遅延した検知信号を受取り且つ前記論理制御信号を受取り且つ前記論理制御 信号に応答して開放状態となり、ゲートを介して前記遅延された検知信号を通過 させ且つ前記論理制御信号が存在しない場合には閉じた状態を維持する複数個の ゲートが設けられている、 ことを特徴とする粒子分類器。
12. １２．特許請求の範囲第１１項において、更に、前記複数個の比較器と関連して 複数個のパルスカウンタが設けられており、前記複数個のカウンタの各々は、前 記比較器の一つに応答して比較パルスの数をカウントすることを特徴とする粒子 分類器。
13. １３．特許請求の範囲第１２項において、前記論理回路が、前記比較パルスの一 つに応答して前記所定の時間遅延を決定する論理タイミング回路と、前記論理信 号を受取り且つ前記論理信号を所定の時間において前記ゲート手段へ印加するゲ ートタイミング回路を有することを特徴とする粒子分類器。
14. １４．特許請求の範囲第１３項において、前記論理タイミング回路が前記所定の 時間遅延の終了時にラッチ及びリセット信号を発生することを特徴とする粒子分 類器。
15. １５．特許請求の範囲第１４項において、更に、複数個のラッチが設けられてお り、前記複数個の第一ラッチの各々が前記複数個の比較器の一つへ結合されてお り前記比較パルス信号の一つをラッチし、且つ第二ラッチが前記制御論理信号を ラッチするために前記論理制御回路へ結合されており、前記ラッチ及びリセット 信号に応答して前記複数個の第一ラッチがリセットされ且つ前記第二ラッチがラ ッチされることを特徴とする粒子分類器。
16. １６．特許請求の範囲第１５項において、更に、前記複数個のゲートへ結合され ており前記遅延された検知信号を受取り且つ前記遅延された検知信号をバッファ する複数個の出力バッファが設けられていることを特徴とする粒子分類器。
17. １７．特許請求の範囲第１６項において、更に、前記複数個の検知信号、前記複 数個の比較器及び前記遅延回路へ結合されており、前記複数個の検知信号をバッ ファし且つ前記複数値の検知信号を前記複数個の比較器及び前記遅延回路へ印加 する入力バッファが設けられていることを特徴とする粒子分類器。
18. １８．特許請求の範囲第１７項において、更に、前記論理制御回路と関連してお り前記論理制御信号に応答し前記論理制御信号をカウントする論理条件カウンタ が設けられていることを特徴とする粒子分類器。
19. １９．特許請求の範囲第１８項において、更に、前記出力バッファへ結合されて おり前記遅延された検知信号を処理するデータ採取システムが設けられているこ とを特徴とする粒子分銀器。
20. ２０．粒子をカウントし且つ分類する粒子分類器において、 第一粒子検知器の複数個の検知信号を発生する第一粒子検知器が設けられており 、 第二粒子検知器の複数個の検知信号を発生する第二粒子検知器が設けられており 、 所定の値の複数個の基準電圧を発生する基準電圧手段が設けられており、 前記第一粒子検知器の前記検知信号の各々を前記複数個の基準電圧の夫々の一つ と比較する比較器手段が設けられており、 所定の時間遅延期間中に前記第一粒子検知器の前記検知信号の各々が前記複数個 の基準電圧の前記夫々の一つと少なくとも同じ大きさである場合に前記比較器手 段が夫々の比較パルスを発生し、前記比較パルスをカウントするために前記夫々 の比較器パルスの一つによって各々が動作される複数個のカウント手段が設けら れており、 前記夫々の比較パルス信号を受取り且つ前記夫々の比較パルスの一つ又はそれ以 上が前記所定の時間遅延期間中に発生する場合に論理信号を発生する論理手段が 設けられており、 前記論理信号に応答し前記論理信号に応答して前記第二粒子検知器の前記検知信 号が前記ゲート手段を介して通過することを選択的に可能とし且つ前記論理信号 が存在しない場合には前記ゲート手段を介して前記第二粒子検知器の前記検知信 号が通過することを防止するゲート手段が設けられている、ことを特徴とする粒 子分離器。
21. ２１．特許請求の範囲第１９項において、更に、前記複数個のゲート手段へ結合 されており前記複数個の検知信号の各々に対し予測されたスレッシュホールド振 幅を持ったパルスをデータ採取システムへ印加するパルス発生手段が設けられて おり、前記出力バッファへ結合して増幅手段が設けられており、 前記データ採取システムが前記パルスを受取り、前記複数個のスレッシュホール ド基準電圧の振幅が前記検知信号と相対的に調節可能であることを特徴とする粒 子分類器。
22. ２２．特許請求の範囲第２１項において、前記増幅手段が線形増幅器回路を有す ることを特徴とする粒子分類器。
23. ２３．特許請求の範囲第２１項において、前記増幅手段が非線形増幅器回路を有 することを特徴とする粒子分類器。
24. ２４．特許請求の範囲第１９項において、前記複数個の基準電圧のうちの一つが ダブレットスレッシュホールド基準電圧を有しており、且つ、更に、全体的な検 知信号に対して前記ダブレットスレッシュホールド電圧を比較するためのダブレ ット比較器が設けられており、前記比較器は、前記全体的な検知信号が前記ダブ レットスレッシュホールド電圧と所定の関係を有する場合にダブレット比較パル スを発生する全ての粒子を測定することを特徴とする粒子分類器。
25. ２５．特許請求の範囲第２４項において、更に、前記ダブレット比較器に関連し ておりダブレット比較パルスの数をカウントするダブレットスレッシュホールド カウンタが設けられていることを特徴とする粒子分類器。
26. ２６．特許請求の範囲第２４項において、更に、前記ダブレットスレッシュホー ルド基準電圧にしたがって全ての粒子を測定するために使用される全体的なスレ ッシュホールド基準電圧を修正する手段が設けられていることを特徴とする粒子 分類器。