JPH08128944A

JPH08128944A - 粒子分類装置

Info

Publication number: JPH08128944A
Application number: JP6268917A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nagai; 豊永井; Katsuhiro Tsuchiya; 勝寛土屋; Masamitsu Ikeda; 真実池田
Original assignee: Nippon Koden Corp
Current assignee: Nippon Koden Corp
Priority date: 1994-11-01
Filing date: 1994-11-01
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】白血球細胞等の小さな粒子を検出して、粒子
の分類を精度良く行う。【構成】粒子に光を照射し、この粒子による散乱光か
ら前方及び側方散乱光を検出して粒子の分類を行う粒子
分類装置において、散乱光から、前方及び側方散乱光又
はどちらか一方の検出に加えて後方散乱光を検出する手
段として、後方散乱光コリメートレンズ１２、後方散乱
光集光ミラー１３、後方散乱光検出用のレンズ１４及び
検出器１５を具えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば白血球細胞等の
粒子に光を照射して分類する粒子分類装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、白血球細胞は、リンパ球、単
球、好中球、好酸球、好塩基球等の種々の血球から成
る。これら各細胞は核と細胞質から成り、各細胞は、大
きさ、形状が異なると共に、細胞質に含まれる顆粒等の
微粒子の大きさ・形状・量等が夫々異なっていることが
知られている。上記各細胞に含まれる顆粒又は粒子に関
しては以下に示すことが判明している。リンパ球；顆粒がほとんどない。単球；０．１μｍ以下の顆粒が均一に極めて多数存
在する。好中球；０．０５〜０．２μｍのグリコーゲン粒子が
細胞全体に多数存在する。好酸球；０．５〜１．０μｍの特殊顆粒が多数存在す
る。好塩基球；０．２〜１．０μｍの顆粒が多数存在する。これらの各細胞が疾患により増減するので、これらの細
胞中の顆粒又は粒子から得られる情報に基づき、各細胞
の状態を検出することにより疾患の判定や診断が行わ
れ、白血球の分類は臨床検査において有益なものであ
る。

【０００３】従来、これら白血球細胞にレーザ光を照射
し、細胞の大きさを反映する前方散乱光及び細胞の顆粒
特性等を表す側方散乱光の２方向の光を検出して分析す
る細胞分析装置が一般に多用されている。各細胞内に
は、使用されるレーザ光の波長に比較して、上述したよ
うに大きな顆粒又は粒子から小さな顆粒又は粒子が含ま
れているため、レーザ光照射時に散乱する散乱光には以
下に示すような方向性がある。顆粒又は粒子の大きさが波長に対して大きい場合；前
方散乱光顆粒又は粒子の大きさが波長と同程度の場合；前
方及び側方散乱光顆粒又は粒子の大きさが波長に対して小さい場合；前
方、側方及び後方散乱光

【０００４】図７は、従来使用されている細胞分析装置
の概略図である。図７において、レーザ光源１からのレ
ーザ光が、照射光収束用のレンズ２及び３を介して流動
室４に照射され、この流動室４においてサンプル液に含
まれる白血球細胞により反射、透過或いは回析等により
散乱された散乱光が、前方散乱光検出手段（８、９）及
び側方散乱光検出手段（５、６）により検出される。即
ち、前方散乱光は、照射されたレーザ光の白血球細胞に
より散乱された散乱光の内、前方散乱光検出用のレンズ
８により収束され、フォトダイオード等の前方散乱光用
の検出器９に入射されて電気信号に変換され、検出信号
が分析器１０に送出される。この場合、レーザ光源１か
らの直射光は照射光ストッパ７により遮蔽され、白血球
細胞による前方散乱光のみが前方散乱光検出用のレンズ
８に入射されるように構成されている。また、側方散乱
光は、白血球細胞により散乱された散乱光の内、レーザ
光の光軸に対し直交方向に散乱される散乱光を側方散乱
光検出用のレンズ５により収束して側方散乱光用の検出
器６に導入される。側方散乱光用の検出器６は、前方散
乱光用の検出器９と同様にフォトダイオード等により構
成され、入射される散乱光をその光量に応じた電気信号
に変換し、検出信号として分析器１０に送出する。

【０００５】上記流動室４は、概略的に図８のＡに示す
ように構成されている。内腔が漏斗状の容器４ａ内に、
その外周部に沿ってシース液（鞘液）ＳW が流れ、中央
部を分析しようとする白血球細胞を含むサンプル液Ｆが
流れる。この場合、シース液ＳW 及びサンプル液Ｆ、レ
イノルズの原理によりその流速の違いから混合しないよ
うになっている。サンプル液Ｆは、細管部４ｂを通過す
る際、レーザ光が照射される。

【０００６】また、図８のＢは、細管部４ｂをレーザ光
がサンプル液Ｆ内の白血球細胞Ｃに入射する詳細を示
し、ここでレーザ光は白血球細胞Ｃにより散乱されて、
上述した前方散乱光及び側方散乱光が、夫々の検出手段
により検出される。

【０００７】前方及び側方散乱光用の検出器９及び６に
より検出された検出信号は、散乱光の光量に応じた電圧
レベルの検出信号として分析器１０に送られて増幅及び
散乱光強度等の算定がなされ、表示装置１１に送られ
る。表示装置１１の画面上には１つの細胞から２つの情
報を表す２次元座標（スキャッタグラム）として表示さ
れる。

【０００８】図５のＡは、上記細胞分析装置により分析
された、４種類の白血球細胞、即ち、リンパ球ａ、単球
ｂ、好中球ｃ及び好酸球ｄのスキャッタグラムを示して
いる。図から明らかなように、比較的大きな顆粒又は粒
子を含む好中球ａ及び好酸球ｄは、スキャッタグラム上
で一部重なっていることが判る。

【０００９】このように、上述した従来の細胞分析装置
では、白血球細胞から散乱した前方散乱光及び側方散乱
光の二方向の散乱光のみを対象とし、小さな顆粒又は粒
子を含む白血球細胞の情報を側方散乱光から検出するよ
うにしていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小さな
顆粒又は粒子を含む白血球細胞を前方及び側方散乱光の
みから検出するようにしていたので、精度の良い解析が
困難であった。また、大きい、或いは小さい顆粒又は粒
子を含む細胞の散乱光強度のスキャッタグラムのみを表
示することができなかった。従って、本発明は上記課題
に鑑みてなされたもので、比較的小さな顆粒又は粒子の
情報を、前方及び側方散乱光或いはそのいずれか一方に
加えて後方散乱光からも検出することにより、粒子の分
類が精度良く行い得る粒子分類装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の粒子分類装置
は、例えば図１に示すように、粒子に光を照射し、この
粒子による散乱光から前方及び側方散乱光を検出して粒
子の分類を行う粒子分類装置において、散乱光から、前
方及び側方散乱光又はどちらか一方の検出に加えて後方
散乱光を検出する手段を具えるものである。

【００１２】

【作用】白血球細胞にレーザ光を照射して分類を行う
際、白血球細胞による散乱光から前方散乱光と側方散乱
光或いはそのいずれか一方に加えて後方散乱光を検出
し、これらの散乱光強度をスキャッタグラムとして表示
する。これにより、種々の白血球細胞等の粒子を精度良
く分離して表示することができる。

【００１３】

【実施例】図面を参照して、本発明の粒子分類装置の実
施例について説明する。図１は、本発明の実施例の構成
を示すブロック図である。図１において、図７と対応す
る部分には同一の符号を付した。図１において、図７の
従来例と異なる部分は、レーザ光源１から投射されるレ
ーザ光の光軸上にレーザ光を通過できるように中央部に
穴（図示せず）を設けたコリメート用のレンズ１２、同
様に、レーザ光を通過できるように中央部に穴（図示せ
ず）を設けた後方散乱光を集光するミラー１３を配置
し、さらにミラー１３により反射された散乱光を集光す
る後方散乱光検出用のレンズ１４及びこのレンズ１４に
より検出された光を検出器１５で電気的に検出するため
の、後方散乱光検出手段を付加した点である。検出器１
５は、従来と同様に、例えばフォトダイオード等で構成
できる。他の構成は図７の従来例と同様に構成される。

【００１４】一例として血球細胞の分類について説明す
る。前述の如く、血球細胞内には、その種類により大き
さの異なる顆粒又は粒子（以下、単に粒子と言う。）が
含まれているので、これにレーザ光を照射した場合、粒
子の大きさに応じて散乱光の角度分布が異なる。大きい
粒子による散乱光は、ほとんどが前方に集中し、その強
度は粒子の径の二乗に比例する（フラウンホーファの回
析理論）。また、粒子の径が小さい場合、その散乱光は
四方八方に散らばり、散乱光の強度は粒子の径の六乗に
比例する（レイリーの理論）。また、小さな粒子による
散乱光は、入射光の振動方向で角度分布が異なり、粒子
が凹凸する場合は、散乱による偏光現象が失われること
が知られている。

【００１５】ここで、各白血球細胞に含まれる直径ｄの
粒子に波長λのレーザ光を入射した場合、粒径パラメー
タをαと定義すれば、

【００１６】

【数１】で表せる。

【００１７】また、上記散乱光強度の角度分布は、入射
光の振動方向の違いにより分けると、図２に示す如く表
せる。直線偏光した入射光（レーザ光）がＺ軸に沿って
入射され、原点Ｏにおいた白血球細胞の粒子によりＺ軸
に対してθ（散乱角）方向に散乱したものとし、Ｙ−Ｚ
平面に平行な面を観測面とする。また、入射されるレー
ザ光は、磁場の振動方向が観測面に平行な直線偏光をし
ているものとする。粒子により散乱した光から夫々の振
動面に沿った散乱光強度が得られるので、観測面に垂直
な成分の光の散乱光強度をＩ₁、観測面に対し平行な成
分の光の散乱光強度をＩ₂と設定する。これら散乱光強
度は、ミー（Ｍｉｅ）理論から次式で算定できる。

【００１８】

【数２】ここで、α＝πｄp ／λ （数１）、ｋ＝２π／λ で
あり、Ｉ：散乱光強度Ｉi ：照射光強度 λ ：波長ｄp ：粒径 ωc ：集光立体角ｍ：媒質と粒子の相対屈折率Ｒ：粒子から観測点までの距離 θ、ψ：球座標系における光の入射方向と出射方向である。

【００１９】このようにして算定された散乱光強度Ｉ₁
及びＩ₂は、図３のＡ及びＢに示すように、粒子による
散乱角θに基づく軌跡を描く。即ち、散乱光強度Ｉ
₁は、電界振動面で角度により強度が異なるので、図３
Ａの如く、眼鏡型の軌跡を描き、散乱光強度Ｉ₂は、磁
界振動面ではどの角度でも同じになり、図３のＢに示す
ように円を描くことになる。そして、入射光が直線偏光
でない場合は、これら散乱光強度Ｉ₁及びＩ₂の和とな
り、図３のＣに示すように合成されたパターンとなる。
この合成散乱光強度のパターンは、前述の数１の粒径パ
ラメータαの値により変化する。図の中心から右側は、
前方散乱光成分によるパターンを表し、同左側のパター
ンは後方散乱光成分によるパターンを表している。粒径
パラメータαが０或いは非常に小さい場合には、図示の
ように左右対称のパターンとなる。

【００２０】図４は、粒径パラメータαの変化、即ち、
細胞内の粒子の大きさによるパターンの変化を示すもの
である。図４のＡは、粒径パラメータα＝０．６、図４
のＢは、粒径パラメータα＝１．０、図４のＣは、粒径
パラメータα＝１．５、図４のＤは、粒径パラメータα
＝３．０を夫々示している。図４から明らかなように、
粒径パラメータαが小から大へ、即ち粒子が大きくなる
に連れて後方散乱光成分が少なくなる傾向を示す。従っ
て、前方散乱光成分の検出と共に後方散乱光成分を検出
することにより、白血球細胞の分類を確実に行うことが
できる。

【００２１】次に、前述した本発明の粒子分類装置の動
作について説明する。図１において、レーザ光源１か
ら、照射光収束用のレンズ２、３、後方散乱光集光用の
ミラー１３、及び後方散乱光コリメート用のレンズ１２
の夫々の穴を通して流動室４を通過する白血球細胞にレ
ーザ光を照射する。粒子により散乱された前方散乱光成
分は、最初に、直射光が照射光ストッパ７により遮蔽さ
れて散乱光のみが前方散乱光検出用のレンズ８により集
光されて前方散乱光用の検出器９に導入され、検出信号
が分析器１０に送出される。

【００２２】次に流動室４で散乱された側方散乱光成分
は、側方散乱光検出用のレンズ５を介して集光され、側
方散乱光用の検出器６に導入されて検出信号が分析器１
０に送られる。

【００２３】更に、流動室４における散乱光の後方散乱
光成分は、後方散乱光検出用のレンズ１２により平行光
線として後方散乱光集光用のミラー１３に入射され、そ
の反射光を後方散乱光検出用のレンズ１４により集光し
て後方散乱光用の検出器１５に入射される。検出器１５
により光電変換された検出信号は分析器１０に送出され
る。

【００２４】分析器１０に入力された前方、側方及び後
方散乱光に応じた検出信号は、増幅等の信号処理された
後に散乱光強度が算定されて記憶される。分析器１０で
記憶・処理されたデータが表示装置１１に送出されてス
キャッタグラムとして画面上に表示される。

【００２５】図５は、本発明の実施例により表示装置１
１に表示された、リンパ球ａ、単球ｂ、好中球ｃ及び好
酸球ｄの４種の白血球細胞のスキャッタグラムの例を示
す。図中、各細胞の領域を実線で囲んで示しているが、
これは説明のためであって、実際には実線は表示されな
い。図５のＡは、横軸を側方散乱光強度、縦軸を前方散
乱光強度としたスキャッタグラムで、好中球ｃ及び好酸
球ｄの一部が重なり合い、境界が判然としていないこと
が判る。図５のＢは、横軸を側方散乱効強度、縦軸を後
方散乱光強度とした上記４種の細胞のスキャッタグラム
を示す。図から明らかなように、好中球ｃと好酸球ｄが
分離されて表示されていることが判る。

【００２６】また、図６は、本発明の実施例による別の
スキャッタグラムを示すものである。図５と同様に、リ
ンパ球ａ、単球ｂ、好中球ｃ及び好酸球ｄの４種の白血
球細胞を示し、また、領域を示す実線は例示のためであ
る。図６のＡは、横軸を前方散乱光強度、縦軸を後方散
乱光強度としたスキャッタグラムで、単球ｂと好中球ｃ
がほぼ同領域に表示され、リンパ球ａと好酸球ｄがほぼ
同領域に表示されている。このスキャッタグラムでは、
白血球細胞に含まれる顆粒特性の違いによりリンパ球ａ
と好酸球ｄの集合領域並びに単球ｂと好中球ｃの集合領
域とを明確に識別することができる。

【００２７】更に、図６のＡを側方散乱光強度と前方散
乱光強度のスキャッタグラムを用いて表示できるように
した。図６のＢは、図６のＡのリンパ球ａと好酸球ｄの
集合領域を対象とし、横軸を側方散乱光強度、縦軸を前
方散乱光強度としたスキャッタグラムであり、リンパ球
ａと好酸球ｄが明瞭に分離して表示できるようになっ
た。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前方散乱光、側方散乱光に加えて後方散乱光を検出する
ようにしたので、種々の白血球細胞を分離度良く分類す
ることができ、白血球細胞の増減による疾患の判定が容
易となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粒子分類装置の実施例の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の説明に供する、入射光の振動方向の違
いによる散乱光強度の角度分布を示す図である。

【図３】本発明の説明に供する、角度分布による散乱光
強度パターンを示す図である。

【図４】図３の散乱光強度パターンの変化を説明する図
である。

【図５】本発明及び従来例の説明に供する、二方向の散
乱光強度のスキャッタグラムである。

【図６】図１の実施例による散乱光強度に応じた粒子の
分離を示すスキャッタグラムである。

【図７】従来の細胞分析装置の概略構成図である。

【図８】図８の流動室の詳細構成を示す図である。

【符号の説明】

１レーザ光源２、３照射光収束用のレンズ４流動室５、８、１４側方、前方、後方散乱光検出用のレンズ６、９、１５側方、前方、後方散乱光用の検出器７照射光ストッパ１０分析器１１表示装置１２後方散乱光用コリメートレンズ１３後方散乱光集光用ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子に光を照射し、該粒子による散乱光
から前方及び側方散乱光を検出して該粒子の分類を行う
粒子分類装置において、上記散乱光から、上記前方及び側方散乱光又はどちらか
一方の検出に加えて後方散乱光を検出する手段を具える
ことを特徴とする粒子分類装置。