JPS60260830A - 細胞自動分析装置における細胞照射光源装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、細胞自動分析装置における細胞照射光源装
置、さらに詳しくは、医学や生物学などの分野で、病気
の診断、治療、研究、細胞の検査、分類などを目的とし
て、少なくとも螢光特性に基いて細胞を分析する機能を
有する装置において、細胞に螢光励起用の光を照射する
ための装置に関する。

従来技術 上記のような細胞自動分析装置として、フローセル内の
一定の測定位置を通過する同軸層流中の細胞にアルゴン
レーザを使用した光源から光を照制し、このときに細胞
によって発生する前方散乱光、９０度方向散乱光および
螢光に基いて、細胞の大きさ、内部構造および螢光特性
を調べるものが知られている。アルゴンレーザは高輝度
光源として好適であるが、大形でかつ高価であるという
問題がある。また、アルゴンレーザのかわりに高圧水銀
灯を用いたもｐも知られている。高圧水銀灯は１、レー
ザに比べ、安価であるが、寿命が短く、しかも輝度が低
いので、螢光感度を上げるために開口角の大きな油浸系
レンズを使用する必要があり、このために螢光集光系の
光学系を複雑かつ大形にしでいる。

発明の目的 この発明の目的は、細胞自動分析装置において、小形で
螢光感度が高く、しかも安価で寿命の長い細胞照射光源
装置を提供することにある。

発明の構成 この発明による細胞照射光源装置は、一定の測定位置を
通過する同軸層流中の細胞に光を照射しこのときに発生
する螢光により細胞を分析する機能を少なくとも有する
細胞自動分析装置において、フラッシュランプを使用し
た螢光励起用光源と、細胞が測定位置に達したことを検
出する細胞検出回路と、細胞検出回路が細胞を検出した
ときに螢光励起用光源のフラッシュランプを点灯させる
ためのトリガ信号を発生するトリが発生回路とを備えて
いるものである。

実施例 第１図は細胞自動分析装置の光学系および電気系の構成
を概略的に示しており、光学系はこれを上から見た状態
で示しである。なお、以下の説明において、第１図の紙
面表側を上、同裏側を下とし、同図の左側を前、右側を
後、下側を左、上側を右とする。

細胞自動分析装置は、中心部に細胞を閉込めた液体を同
軸層流の形で上から下に流すための垂直管状の７０−セ
ル（１）を備えており、同軸層流中の細胞は７０−セル
（１ンの中心部の一定の測定位置（Ｐ）を通って流れる
。測定位置（Ｐ）の後方には半導体レーザ（３）を使用
した散乱光用光源（４）が配置されており、これから出
た半導体レーザ光（波長７８０または８３０　ｎｍｏ連
続光）はレンズ（５）により測定位置（Ｐ）に直径約５
０μ鋼程度に集光する。

測定位１１（Ｐ）の前方および左側方にそれぞれ遮光板
（６）（７）が配置され、前方の遮光板（６）のさらに
前方および左側方の遮光板（７）のさらに左側方にそれ
ぞれフォトセル（８）（９）が配置されている。そして
、半導体レーザ光の細胞による前方散乱光はレンズ（１
０）により前方の７オトセル（８）５集光し、フォトセ
ル（８）の出力は増幅回路（１１）を経て前方散乱信号
（Ｓ、）として取出される。また、半導体レーザ光の９
０度方向散乱光はレンズ（１２）により左側方の７オト
セル（９）に集光し、フォトセル（９）の出力は増幅回
路（１３）を経て９０度方向散乱信号（Ｓ２）として取
出される。

測定位置（Ｐ）の右斜め前方にキセノンフラッシュラッ
プ（１４）を使用した螢光励起用光源（１５）が後向き
に配置されており、これから出る光は、レンズ（１６）
　（１７）　、光軸に対し４５度傾けて配置されたガラ
ス板（１Ｂ）、レンズ（１９）、励起用フィルタ（２０
）およびレンズ（２１）を通り、測定位置（Ｐ）の右側
方に配置されたダイクロイックミラー（二色性ミラー゛
）（２２）で反射したのち、螢光集光レンズ（２３）を
通って測定位置（Ｐ）の細胞に照射される。

そして、細胞に光を照射したときに発生する螢光は螢光
集光レンズ（２３）　、ダイクロイックミラー（２２）
および螢光選択フィルタ（２４）を通ってフォトマル（
光電子増倍管）（２５）に集光し、フォトマル（２５）
の出力が螢光信号（Ｓ３）として取出される。また、フ
ラッシュランプ（１４）から出てレンズ（１６）　（１
７）を通った光の一部はガラス板（１８）で反射してフ
ォトセル（２６）に集光し、フォトセル（２６）の出力
は増幅回路（２７）を経て補償用信号（Ｓ４）として取
出される。一方、前方散乱光用増幅回路（１１）とフラ
ッシュランプ（１４）のランプ電源（２８）との間に、
細胞検出回路（２９）およびトリガ発生回路（３０）が
設けられている。キセノンフラッシュランプ（１４）の
特性の１例を挙げれば、消費電力１５Ｗ（ピーク出力３
０００Ｗ＞　、連続スペクトル３００〜８００　ｎ１１
．最大繰返し周波数２．５にトｌｚ、寿命１０９回であ
る。

上記の装置において細胞の分析を行なう場合、半導体レ
ーザ光が連続的に測定位置（Ｐ）を照射しており、フロ
ーセル（１）内の同軸層流中の細胞は１個ずつ測定位置
、（Ｐ）を通って下方に流れる。フローセル（１）内の
液体の流速は約１Ｏｎ＋／ｓｅｃ以下、フローセル（１
）内を流れる細胞数は約１０００個／　ｓｅａである。

細胞が測定位置（Ｐ）を通過するときに、この細胞に半
導体レーザ光が照射されて散乱光が生じ、これにより、
前方散乱信号（Ｓｌ　）および９０度方向散乱信号（Ｓ
２）が瞬間的に増大する（第２図参照）。そして、前方
散乱信号（Ｓｌ）の大きさによって細胞の大きさに関す
る情報が得られ、９０度方向散乱信号（Ｓ２）の大きさ
によって細胞の内部構造に関する情報が得られる。一方
、細胞検出回路（２９）は前方散乱信号（Ｓｌ）を常時
監視しており、細胞が測定位置（Ｐ）に達して前方散乱
信号（Ｓｌ）が一定のトリガレベル（Ｌ）を越えたとき
にトリガ発生回路（３０）に細胞検出信号を出力する。

第２図に示すように、トリガ発生回路（３０）は細胞検
出信号を受けてランプ電源（２８）にトリガ信号を出力
し、これにより、キセノンフラッシュランプ（１４）が
瞬間的に点灯する。この光は螢光色素に最適な励起用フ
ィルタ（，２０）を通ったのち、測定位置（Ｐ）の細胞
に照射する。このとき、細胞から散乱される光は色素に
よる螢光、励起光および半導体レーザ光による散乱光で
あり、これが螢光のみを選択する螢光選択フィルタ（２
４）を通ったのちフォトマル（２５）に入射し、螢光信
号（Ｓ３）の大きさによって細胞の螢光特性に関する情
報が得られる。ランプ電源（２８）にトリガ信号が入力
してからフラッシュランプ＜１４）が発光を開始するま
での遅延時間は０．２μｓ程度であり、その他の電子回
路の遅れ時間を含めても、前方散乱信号がトリガレベル
（Ｌ）を越えてか′らフラッシュランプ（１４）が点灯
開始するまでの時間（１１）は０．５μｓ以下である。

また、フラッシュランプ（１４）の発光時間（ｔ２）は
１〜１５μｓである。そして、細胞が測定位置（Ｐ）を
通過する時間は前方散乱信号（Ｓｌ）がトリガレベル（
Ｌ）を越えている時間（ｊａ’）と大体等しく、この時
間（ｔ３）は、細胞の大きさにもよるが、前記の条件下
では５μｓ以上である。したがって、細胞が測定位置（
Ｐ）を通過している間にフラッシュランプ（１４）を点
灯させて細胞の螢光特性を調べることができる。また、
半導体レーザ光の波長が７８０または８３０ｎ１ｍであ
るのに対して、通常使用される螢光色素（ＦＩＣＴ、Ｐ
Ｅ、ＰＩ）の螢光波長は６５０ｎ１１以下であり、半導
体レーザ光と螢光の波長は十分能れているので、半導体
レーザ光の影響はフィルタ（２４）で簡単に除去できる
。仮に半導体レーザ光の影響が無視できない螢光色素が
あったとしても、この場合には、半導体レーザ光の前方
散乱信号（Ｓ、）のピーク値を検出したのちにレーザ発
振を停止してフラッシュランプ（１４）を点灯するよう
にすれば、前方散乱信号（Ｓ、）がトリガレベル（Ｌ）
を越えてからピーク値に達するまでの時間が３μｓ以下
で、レーザ発振の立上り、立下り時間が約０．５ｎｓで
あるから、時間遅れ３μｓ程度で半導体レーザ光の影響
を受けない螢光信号を検出することができる。また、キ
セノンフラッシュランプ（１４）の光強度の変動（通常
１０％以下）は螢光信号（Ｓ３）の大きざに影響するが
、螢光信号（Ｓ３）と補償用信号（Ｓ４）のピーク値の
比をとることにより、変動分を補償して正確な測定値を
得ることができる。

上記実施例の場合、螢光励起用電源（１５）にキセノン
フラッシュランプ（１４）を使用して０るので、アルゴ
ンレーザや高圧水銀灯を使用する従来のものに比べて次
のような利点がある。

すなわち、アルゴンレーザは発振スペクトル線が少ない
ため、通常使用される螢光色素でもアルゴンレーザのか
わりにクリプトンレーザやヘリウム−ネオンレーザを用
いなければ十分な螢光感度が得られない色素も多い。ま
た、高圧水銀灯は輝線スペクトルを含む連続スペクトル
を有するが、輝線スペクトルの発光強度が強いため、ア
ルゴンレーザ程ではないが、色素の最適励起波長の選択
の問題は残されている。これに対し、キセノンフラッシ
ュランプは連続スペクトルを有するので、測定色素に最
適な励起波長を自由に選択することができる。

また、上記実施例の場合、細胞の大きさなどを知るため
の散乱光用電源（４）に半導体レーザ（３）を使用し、
半導体ンーザ光の細胞による前方散乱信号（Ｓ、）によ
って細胞が測定位置（Ｐ）に達したことを検出している
ので、散乱光用光源（４）および螢光励起用光源（１５
）ならびにこれらの電源を含めても、アルゴンレーザや
高圧水銀灯を使用する従来の光源に比べて、小形で安価
であり、しかも寿命が長い。なお、前方散乱信号（Ｓｌ
）のかわりに９０度方向散乱信号（Ｓ２）によって細胞
を検出するようにしても、同等の効果が焚される。しか
しながら、細胞の大きさなどの検出に必ずしも半導体レ
ーザ光を使用しなくてもよい。たとえば、オリフィスに
細胞が流れ込むときに発生するオリフィス間の電気抵抗
の変化（電極流による細胞容積信号）によって細胞の大
きさを知るよう　“にすることもある。この場合は、細
胞容積信号によって細胞が測定位置に達したことを検出
するようにすることができる。

発明の効果 この発明による細胞照射光源装置は、フラッシュランプ
を使用した螢光励起用光源と、細胞が測定位置に達した
ことを検出する細胞検出回路と、細胞検出回路が細胞を
検出したときに螢光励起用光源のフラッシュランプを点
灯させるためのトリガ信号を発生するトリガ発生回路と
を備えているので、細胞が測定位置を通過するときにの
みフラッシュランプを点灯させることにより、高輝度励
起が可能となり、高い螢光感度が得られる。また、従来
のようなアルゴンレーザや高圧水銀灯を使用しなくても
よいので、光源の小形化、低価格化および長寿命化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は細胞自動分析
装置の光学系および電気系の概略構成図、第２図はフラ
ッシュランプが点灯するときの前方散乱信号、トリガ発
生回路の出力およびフラッシュランプの光出力を示すタ
イムチャートである。 （１４）・・・キセノンフラッシュランプ、（１５）・
・・螢光励起用光源、（２９）・・・細胞検出回路、（
３０）・・・トリガ発生回路。 以　°上 外４名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　一定の測定位置を通過する同軸層流中の細胞に
   光を照射しこのときに発生する螢光により細胞を分析す
   る機能を少なくとも有する細胞自動分析装置において、
   フラッシュランプを使用した螢光励起用光源と、細胞が
   測定位置に達したことを検出する細胞検出回路と、細胞
   検出回路が細胞を検出したときに螢光励起用光源のフラ
   ッシュランプを点灯させるためのトリガ信号を発生づる
   トリガ発生回路とを備えている細胞照射光源装置。
2. （２）　細胞検出回路が、半導体レーザを使用した散乱
   光用光源からの光の細胞による散乱信号によって細胞が
   測定位置に達したことを検出するものである特許請求の
   範囲第１項に記載の細胞照射光源装置。