JPS626141A - 光度計用の検出器システム - 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】 本発明は、大きな有機質細胞、特に白血球及び他の型式
の哺乳動物細胞を迅速に特性づけそして識別する為の示
差光散乱（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｌｉｇｈｔｓｃ
ａｔ、ｔ、ｅｒｉｎｇ）技術の使用に関係する。この目
的の為、今までに様々な方法や装置更にはその改善策が
提唱されている。本件と関係する先行技術例と　　、し
ては次のようなものがある。米国特許第３．６２４，８
３５号、第３，７７０，３５１号、第３，７３０．８４
２号、第３，７５４，８３０号、第３，９２８，１４０
号、１９７１年５月３日付米国特許出願番号第１３９，
３６６号。

長い間、大きな有機質粒子、特に白血球及び他の型式の
哺乳動物細胞を迅速に同定しそして識別する方法に対す
る必要性が存在していた。この目的の為、多数の物理的
技術が提唱され、そしてこれら技術を使用する様々の機
器や方法が開発されてきた。このような技術は、化学的
染色方法、クロマトグラフ分析法、及び自動化顕微鏡検
査システムのような物理的方法を含んでいる。これらの
技術はすべて、それらの能力、分析しうる細胞の密度及
び分析速度においてきわめて大きい制約を受けた。一層
重要なことに、これら技術の多くはその精度に疑問があ
ることが示された。

本発明は、細胞、特に白血球及び他の哺乳動物細胞を迅
速に同定し、特性づけそして識別する為の装置に使用す
る検出器システムに関する。本発明の検出器システムは
示差光散乱法として知られる分析技術を使用する。この
技術は微小粒の迅速にして精確な分析を為しうることか
示されている。

細胞を“同定し“特性づけ“そして“識別する“という
用語は本発明の有用性の範囲を記載するのに使用される
。“同定する“というのは、その細胞が何であるか（例
えば多形核の白血球かどうか）を意味し、他方“特性づ
け“は寸法、形状、及び誘電構造のようなその物理的特
性を指定するのに使用され、そして“識別する“は異つ
た型式の細胞を分離若しくは区別する（例えば正常の赤
血球から錐状赤血球の区別、正常リンパ球の汚染物を含
む異常リンパ球からの区別、或いはガン化した扁平状細
胞をそ、れらの正常細胞から区別等）ことを意味する。

哺乳動物細胞系を分析するのに示差式光散乱技術を使用
する様々なシステムが多くの出版物に記載されている。

このような出版物の例として、ジャーナル　オブ　クリ
ニカル　ケミストリ（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃ１１ｎ
ｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、２１巻、腐９．１２
９７〜１３０４頁（１９７５）に書かれた「細胞特性決
定の為のフローシステム多角度光散乱機器」及びアクタ
　シトロシカ（ＡｃｔａＣｙｔｏｌｏｇｉｃａ）、１９
巻、Ａ４．３７４〜３７７頁（１９７５）に書かれた［
レーず光散乱による細胞の分類」なる論文がある。これ
らの論文は水中に懸濁された哺乳動物細胞を照射するの
に単色光ビームを使用するシステムを記載している。得
られる示差光散乱パターンはきわめて複雑である。

この理由の為、成る特性を持つ標本母集団を別の特性を
持つ母集団から分離するのに示差光散乱パターン全体の
うちどの個々の帯域を使用するかを決定するのに経験に
よる方式が使用されていた。

明らかに、このような経験に頼る方法は、それらの扱い
うる様々な細胞母集団への適用性及び意味のある結果を
生みだしつる能力においてきわめて大きな制限を受ける
。

本発明は、特に白血球及び他の型式の哺乳動物細胞のよ
うな細胞を迅速に特性づけそして識別する為の装置に使
用する検出器システムを提供する。

本発明の検出器システムは、分析されるべき細胞母集団
中の関心のある細胞の寸法にほぼ等しい波長を持つ偏光
された単色光照射ビームを使用する。

その母集団の個々の細胞はビームによシ照射され、そし
て関心のある細胞は示差光散乱（ＤＬＳ）パターンを発
生する。このパターンは比較的幅広い極大値及び極小値
を持つ共鳴散乱システムす、即ち各極大値及び極小値は
通常１０〜３０度における角度範囲にわたって延在する
。これらのパターンはそこから有用な情報がほとんどな
いし全然得られない程形において単純でなくまた細部に
わたって過度に複雑でない。ｔｒｙろ、これらは共鳴散
乱システムにより発生されたが故に、これらパターンは
個々に照射された散乱体を特にその寸法、形状及び誘電
構造のような物理的特性に関して特性決定するに充分の
有意義な特性を具現しており、それにより散乱体が精確
にそして明確に同定されそして識別されることを可能な
らしめる。

大きな有機質粒子の同定、特性づけ及び識別に対しての
光散乱現象の実際的な適用は、これら粒子を従来態様で
液体懸濁状態とすることから開始される。この懸濁液は
エーロゾル化されそして好ましい方法においては液滴が
生成される。これら液滴の一部は一つの細胞を含んでい
よう。これら液滴を検査しそして細胞を含む液滴を他の
細胞を含まない液滴から分離し、その後各細胞を取巻く
液体を蒸発し、自由な空気担持細胞の流れをもだ　　　
）らす。これら分離された細胞の各々は検査される細胞
の平均寸法にほぼ等しい波長の偏光されだ単色光輻射ビ
ームでもって順次照射される。例えば哺乳動物細胞の懸
濁物に対しては赤外領域における波長が使用される。各
細胞により散乱される光は細胞の周りでの充分な数の角
度位置において検知されてその細胞の物理的性質に固有
の示差光散乱パターンを提供する。

これらの一連のＤＬＳパターンは記録されそして解析さ
れて細胞を同定し、特性決定しそして識別するのに使用
される。このような解析の一例と−して、個々の細胞に
より発生せしめられるパターンは、例えば第１番目の２
−り強さと続いてのピークの強度との比のような成る種
の強度比を決定するべく処理されそして後示差光散乱パ
ターンにおいて同様の数のピークを持つ細胞がこれらの
比率に基く多次元解析において分類されて、同様の特性
を持つ細胞ごとにグループ分けする。様々な型式の既知
の細胞についてのこのような解析例を多数用意しておく
ことによって、不明の細胞が既知の細胞の型式のいずれ
かとして同定されうる。

示差光散乱パターンを測定するのに使用される検出器は
一様な立体角を受光するようになす必要もなければ一様
な暗流に標準化される必要もない。

解析全体を通して同一のシステムを使用することによシ
、これらの差異は結果に影響を与えなくなる。

ここで呈示する教示に従って大きな粒子からのＤＬｔパ
ターンを然るべく測定し、記録しそして解析することの
できる機器形態についての多くの型式が存在するけれど
も、実際的なシステムに対して必要とされる幾つかの基
本要素が存在する。

これらは、細胞を取扱いそしてそれらを一度に一つレー
デビーム内に導入する為の手段を含む。レーデ自体は好
ましくは約１０．６μｍで作動する平面偏光された二酸
化炭素赤外源であるが、適当な波長を発生する他の光源
も使用されうる。レーデは好ましくは、１０〜５０（ｖ
Ａの個々の検出器要素の照準線（受光線）と共面関係に
あるようにすべきである。理想的に、配列体において必
要とされル検出器要素の数Ｎは、真空中での波長λ。、
存在する粒子の最大直径Ｄ１測定が為される媒体の屈折
率ｎ。、及び検出器配列体によってカバーされうる角度
範囲θの項で表わして、簡単な式Ｎ−＝Ｃ２πＤ　ｎ０
／λ。＋４〕１８ｏ０により与えられる。１０．６μｍ
の赤外線で照射される哺乳動物細胞に対して、この数は
約１０と５０との間にある。配列される検出器要素は好
ましくは１００゜乃至（れ以上にわたる一つの円弧上に
配されるけれども、検出器要素が一つの円弧上に載って
いないもの、散乱粒子から等距離にないもの、測定角度
範囲が１００°以下のもの或いは検出器が等間隔で隔置
されていないもの等の他の検出器要素形態からも充分の
ＤＬＳパターンを得ることができる。

本発明について以下に詳しく説明する。

本発明の理解の為には示差光散乱（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｉａｌｌｉｇｈｔ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を先ず理解
することが肝心である。示差光散乱の基本的概念は多く
の特許や文献、特に本発明者によるものに説明されてい
るけれども、簡単に述るなら、これは一つ乃至それ以上
の粒子を照射するのに偏光された単色光線源を使用する
。粒子はその寸法、形状及び誘電性質のような物理的特
性に固有の様式で照射を散乱する。

散乱光のパターンは、散乱体のまわシに一つの規準化さ
れた検出器を回転することによシ或いは複数の固定検出
器の配列体を使用して感知される。

測定された強度は、示差光散乱パターンをプロットする
べく検出器角度の関数として記録されつる。

このような示差光散乱パターンは散乱体に関して多大の
情報を含んでいることもあるし、またそれらが散乱体に
ついて情報をほとんど乃至全然与えないこともある。例
えば、粒子の寸法が照射ビームの波長に対して非常に小
さいなら、粒子のまわりでの測定角度の関数としての散
乱輻射線の強度に変化はほとんど乃至全く示されない。

他方、粒子の寸法が照射ビームの波長に対してきわめて
大きいなら、散乱パターンに非常に多数の極大及び極小
が示される。そこから顕著な粒子特性を読取るべくこの
ようなパターンを解釈する作業は大きな骨折である。

この解析作業は、照射単色光源の波長を被照射粒子の全
体寸法におおよそ等しくなるよう調節することにより著
しく簡易化されうる。このような近似的な同等性が存在
する時、即ち粒子が照射光と共鳴領域にある時、生じる
示差光散乱パターンはやはり最大及び最小を示すが、粒
子の構造に直接相関する多くの特徴があまりに細か（現
出されていて解析作業が徒労に帰す程複雑ではない。

共鳴散乱技術の使用はきわめて有意義である。

示差光散乱パターンは、粒子の寸法、形状、配向及び構
造並びに入射線の偏光及び波長の複雑な関数である。も
つとも重要な散乱パラメータは標準化（ｎｏｒｍａｌｉ
ｚｅｄ）寸法即ち ス０ ここで　ａ：平均粒子半径 Ｄ（−２ａ）　：平均粒子直径 λ。−入射線の真空中波長 ｎｏ：粒子を取巻く媒体の屈折率 である。寸法パラメータρの変動は対応する示差光散乱
パターンにもっとも大きな影響を与える力へ寸法自・体
は、正常細胞から異常細胞の識別、ある型式の赤血球の
別のものからの識別或いは一つの型式の花粉を別の型式
のものからの識別の為のパラメータとしてはもつとも重
要性が少くそしてもつともあいまいなものの一つである
。加えて、寸法分布は不変的に重なり合っている。ρが
非常に大きくなるにつれ、示差光散乱パターンには解析
上の重要性をほとんど持たない追加的ピークが沢−山男
われるようになる。

ＤＬＳパターンがＮ＠の検出器要素の配列体により記録
されるのなら、０°から１８０°までの全角度範囲にわ
たって配置されるこれら検出器の最適数は次の式により
簡単に与えられる：Ｎユ２ρ＋４（２） 換言すれば、１８０°範凹全体にわたって適正間隔のＮ
個の位置で記録された強度データから、これらの位置間
でのＤＬＳパターンは非常に正確に内挿乃至補間されう
る。関心のある角度範囲がこの１８０°以下であるなら
、その場合検出器要素の数は１８０°に対するその角度
範囲の比率により然るべ（減少されうる。ところで、Ｄ
Ｌｓパターンを感知するべくこのような配列体を使用し
てのある特定の測定に対しては、必要とされる検出器要
素の最大数は測定されるべき関心のある最大の粒の寸法
によシ完全に指定される。かくして、Ｎは常にほぼ２ρ
ｍａｘ＋　４　（ここでρｍａｘは検査される懸濁体中
の関心のある粒の最大のものの予想される標準化寸法）
であるよう選択されるべきである。１０．６ｔｔｍの赤
外波長によシ照射される平均直径６０μｍの空気担持さ
れるうろこ状細胞に対しては、検出器要素の最適数はほ
ぼ ２π６０ □＋４２４０　　　　　　　（３） １０．６ である。

大きな散乱角度においては、内部組織乃至構造が散乱特
性の変化を決定するのに重要な役割をはたす。実際上、
この事実はずっと以前本発明者により指摘された（アプ
ライド　オプティックス（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃ
ｓ）　Ｖｏｌ　７．１８７９〜１８９６頁、１９６８年
）。この事実は、ロス　アラモスサイエンティフィック
　ラボラトリ（Ｌｏｓ　ＡｌａｍｏｓＳｃｉｅｎｔｉｆ
ｉｃ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）で行われている広範な示
差光散乱研究の基礎となった。更に一層大きな角度の示
差光散乱測定の使用にょシ、同様の型式の哺乳動物細胞
間での区別を為しうるのではないかと期待が持たれた。

これらの測定は６３２．８ｎｍの可視波長で作動するＨ
ｅ　−Ｎｅレーデを使用して為された。このような波長
は検査されるうろこ細胞の平均寸法に比較してきわめて
小さい。幾つかの成果が報告されたけれども、このよう
な短い波長を使用してのこれら測定ではもはや最終的限
界に達してこれ以上のことは望めなかった。これに対す
る理由は明白である。大きな散乱角度においては、この
ような大きなρの値忙対する示差光散乱しぐターンは次
のパラメターを通してρ°に近密に依存する。

ξ＝ｉρ　　　　　　　　　　　　　　（４）（ここで
石は散乱粒子の平均屈折率をｎ。で割ったものである。

） 異った型式の哺乳動物細胞は僅かに異ったｉ値を持つも
のと予想されるから（もつと重要なことにはそれらは異
った寸法のドメインに分類されるけれども）、πρ測定
値に基く成る程度の分離は予想される。１クラスターア
ルプリズム（ｃｌｕｓｔｅｒａｌｇｏｒｉ　ｔｈｍｓ）
″を使用しての報告された区別は偶然的であるが、匹敵
しうるπρ値を持つ細胞間の区別を行うことはほとんど
不可能であろう。もつと長い波長の輻射を使用すること
の重要性について気づきはしていたけれども、赤外線と
関連する問題がその試行を行うことさえも頭から阻んで
いた。

本発明は、示差光散乱技術による哺乳動物細胞や他の大
きな有機質粒の識別と特性決定が、赤外線輻射を使用し
て測定が達成されさえすえば、これらの共鳴波長におい
ては照射される粒の寸法は照射輻射線の波長に相当する
から、実利的であるという認識に基いている。これは残
る２つの寸法関係、即ち粒子が照射輻射線に較べて非常
に小さい場合と粒子が照射輻射線に較べて非常に大きい
場合とを考慮することによりはつきシしよう。

例えばマイクロ波輻射線を使用する前者の場合、角度に
依存しての散乱強度における変化が存在しないことが示
されうる。従って、強度測定は唯一つの任意の角度で為
されればよい。単一の小さな粒子からの絶対散乱強度は
、それが実際に測定しえたとしても、粒を類別乃至分離
するのには使用しえない。何故なら、このような測定量
は不明瞭である。即ち単一の強度測定値は特定のクラス
の哺乳動物細胞と関連づけしえないからである。僅かに
異った標準化寸法、ρは平均相対屈折率五における変動
によシ容易に補償されるし、またその逆のことも言える
。更に、異った種類の細胞間の僅かの構造上の或いは形
状上の差異は、散乱強度に単一測定値による効果を持た
ず、従ってこれらの差も検知しえない。

例えば可視光を使用する後者の場合、粒の寸法は照射輻
射線の波長に較べて非常に大きい時、示差光散乱パター
ンは粒の重要な構造特性を説明するに必要とされるより
多くの散乱光の詳細を過剰に具現している。このような
パターンの一例及びそれらが示す複雑な細部は、アプラ
イド　オプティックス（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ
）　ＶＯＩ　９？　　（１９７０）の２５２２頁以降に
掲載される論文［個々の透明球による散乱」Ｋ示されて
いる。そこに呈示される各測定に対するデータの過多は
きわめて簡単な散乱装置からもたらされたニ一様な誘電
構造の球状液滴が粒寸法の約１／１００の波長の偏光単
色光輻射によって照射された。

本発明は、可視光の波長に較べてきわめて大きい細胞、
特に様々な型式の哺乳動物細胞の迅速な同定、識別及び
特性決定を意図している。これら細胞は一つの誘電性組
織を持つ内部を取巻く別の誘電性組織の膜をしばしば含
んでおり、そしてこれらは更に別の誘電性組織の様々な
粒や組織上の異常部を含んでいることがある。これら様
々の組織の形状及び寸法はしばしば非円形であり、幾つ
かは例えば小板状である。万一可視光照射、即ち波長が
これら粒子の平均直径に較べて非常に小さい輻射線がこ
のような粒に対する示差光散乱パターンを得るのに使用
されたなら、きわめて多数の最大及び最小がこのパター
ン上に余計に現出するだけでな（、これら組織特性の幾
つかＫおけると（僅かの変化でさえ散乱パターンには非
常に大きな変化として表われる。以上のことは、異った
組成を持つ粒間での識別にこのような複雑な示差光散乱
パターンを使用しようとする試みが無益に近いことを示
すものである。

既に述べたように、本発明は大きな有機質細胞、特に哺
乳動物細胞を迅速に同定し、そして識別す　　　゛る為
の装置に使用する検出器システムを提供する。

このような細胞は代表的に、数μｍ径から数十μｍ径前
後までの範囲に及ぶ。これら細胞は赤血球、白血球及び
うろこ状細胞を含む。このような個々の細胞が例えば１
０μｍのオーダの波長の偏光単色光ビームで照射される
なら、このシステムにより生成される示差光散乱パター
ンに幅広の最大及び最小域が現出される。粒の寸法が所
謂共鳴領域にあるこの関係は、被散乱物の構造上の差異
とはるかに容易に相関づけられる特性を持つパターンを
発生する。粒の平均特性における程々の変化は成る角度
範囲においてパターンに顕著な変化をもたらすが、匹敵
しうる寸法の粒に対しては全体模様は形においてきわめ
て類似している。更に、このようなパターンは様々な粒
の正確な特性決定及び識別を許容するに充分の詳細さを
含むが、被散乱物の物理的特性の正確な数学的解釈を隠
蔽したシ或いは阻む程には多くの余計な情報を含まない
。

照射ビームの波長と照射される粒とがおおよそ等しい大
きさを持つべきであるという認識は、哺乳動物細胞や他
の大きな有機質細胞の迅速にして明確な特性決定及び識
別を実用化ならしめる。また、これは、比較的簡単でし
かも著しく実用的なこのような分析を達成する為の装置
に使用する検出器システムを提供する。

この関係の必要性は、哺乳動物細胞系の分析乃至解析に
対して赤外レーデの使用を指定する。哺乳動物細胞は氷
状の流体を含んでおり、通常はそれにより囲まれている
。これは重大な困難さを呈する。赤外領域において水の
吸収系数は非常に大きい。かくして、通常細胞内に存在
する或いはそれを取巻いて存在する水は哺乳動物細胞か
らの共鳴示差光散乱測定において重要な役割を演ず石。

細胞の水懸濁体が赤外線により照射される時、細胞の寸
法と同じ程度に小さい距離内で９０％乃至それ以上のオ
ーダにおける照射ビームの減衰が予想されよう。更に、
このような減衰は、懸濁液から出現する散乱波をひどく
歪めそして減衰することによシ細胞によシ散乱された輻
射に悪影響を与えよう。

従って、示差光散乱測定及び赤外線測定の分野でこれら
波長においてこのような大きな有機粒子から意味のある
ＤＩ、８測定を為す可能性が随分前からないものとあき
らめられていたことは別に驚くべきことではない。しか
し、水被覆体或いは空気担持細胞自体内部の水による減
衰は、赤外線の実際的適用を阻むという定着した考えは
実はみせかけだけのことのように思われる。共鳴領域に
おいて物体による輻射線の散乱が一般に幾何光学減衰関
係により支配されないことを認識して、赤外共鳴領域に
おいて水担持粒子について予想通シの散乱性質が測定さ
れた。これらは、そのような粒子が赤外線を強く吸収し
ない空気のようなガスにより取囲まれているならそれら
のＤＬＳパターンにより識別されうろことを結論的に示
す。この為、細胞の散乱測定を気体雰囲気において達成
することが好ましい。今から説明する好ましい構成にお
いて空気が気体として使用されるが、所望なら様々の他
の気体の任意のものが使用されうることを理解すべきで
ある。更には、関心のある粒子が真空雰囲気においてそ
れらの組織を維持しうるなら分析は真空中においても達
成されうる。また、赤外線透過流体が見出されるなら、
測定はそのような雰囲気においても達成しうる。ごく薄
い水の層が細胞を被覆しているだけなら、測定は問題な
く達成しえよう。

前述した通り、哺乳動物細胞或いは花粉粒子のような比
較的大きな有機質粒子に対して共鳴散乱現象を実際に応
用するには、約１０μｍの波長における偏光赤外輻射線
の使用が必要とされる。要約すると、細胞或いは粒子は
先ずエーロゾル化さ　　　□れそして後乾燥気体の層流
によって検出器配列体を通して移送される。Ｎ（＝２ρ
１ｎａＸ＋４）個の個々の検出器要素を配列して成る検
出器配列体は、個々の粒子がコリメートされたレーデビ
ームを通過する原価々の粒子により生成される約１００
゜の角度範囲のＤＬＳパターンを感受する。レーデビー
ムは好ましくは検知器配列体要素と共面をなしそしてそ
れに直角をなす。成る種の検出器は、冷媒冷却されそし
てデルマニウムのような赤外線透過物質製の窓を含む絶
縁用シリンダによって乾燥気体流れから絶縁されるよう
にしなければならない。

粒子がレーずビームを通過する際、粒子は期間Ｄ／Ｖ（
ここでＤはビーム径、■は粒子／流れ速度）の球状波パ
ルスを発生する。個々の検出器要素はそれらが受取った
パルスを電気信号に変換し、セして後この電気信号は増
幅されそして好ましくはデジタル信号として計算機メモ
リ或いはテープに記憶される。これらＮユ２ρｍａｘ　
＋　４　ｆｌｌｉｌの記憶された信号はチェビ・／ニジ
多項式或いは関連手法を使用して補間法によシ粒子から
の連続ＤＬＳパターンを再構成するのに使用されうるし
、また記憶信号を直接使用することもできる。個々の要
素の角度間隔は等距離とされうる。但し、成る型式の爾
後解析に対しては、この分野に精通している人には良く
知られているようにチェビシニブ多項式ＴＮ−１（Ｘ）
のＮ刀根の位置に応じて検出器を隔置することが好まし
いであろ５（Ｎ＝検出器要素の数、Ｘ＝（θ−（θ２＋
θ、）２〕／〔（θ２＋θｌ）　／　２　）、θ１及び
θ２（θ、＜　’２　）はＤＬＳパターンが記録される
角度範囲を定義する）。

ひとたびＤＬＳパターン或いはこのようなパターンを再
構成する元となる配列データ点群が記憶されたなら、各
粒子が同定若しくは別様に然るべく特性決定されうるよ
うに様々のアルゴリズムによってこれらパターンは解析
されうる。もつとも実用的なアルゴリズムは、先ず粒子
を等寸法の幾つかの組に分類する特性決定法に基（もの
であることが見出された。粒子の平均寸法は、２つの角
度隅間でＤＬＳピークの数を計数することにより或いは
特定ピークの角度位置を前方向に測定することに゛より
充分評価されうる。このような推論された寸法パラメー
タは同定或いは識別に対しては決定的な手段でないから
、同じ有効寸法の粒が互いに比較される限シその正確な
値は重要でない。

与えられた組における粒子のすべてが有効に同じ寸法を
持つ、例えば２つの角度隅間で同数のピークを持つこと
が確認されたなら、粒子は、様々な分類用アルゴリズム
により構造的にそして物理的に互いに識別されうる。こ
れらのアルゴリズムは与えられ九〇ＬＳパターンの様々
な比率を比較することによりＤＬＳパターンを特性決定
しうる。

例えば、ある与えられた角度範囲における幾つかのＤＬ
Ｓピークの高さのその範囲゛における第１ぎ−クの高さ
に対する比率は後に詳述するように識別パラメータの有
用な集合である。他の比率としては、様々な山対谷値並
びに存在する様々なピーク高さ及び谷深さに基く関数的
にもつと複雑な表示と関連する比率が挙げられる。この
ような比率はすべで散乱粒の誘電性質の関数でありそし
て各粒子の特性決定に使用されうる。このような比率に
よる特性決定が存在する一定寸法粒子グループの各々に
対して実現されると、これらは更にシステムの解析処理
装置の計算機メモリ内に保蔵されているこれら比率の記
憶カタログによって更に解析される。粒子寸法の関数と
してのこのような散乱パターン比率の分布状態が粒子を
同定し、特性決定しそして識別する為の別の重要な手段
を表す。

第１図に示されるように、分析されるべき細胞の懸濁体
が、Ｒｅｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、４３　
＋　４０４頁以降（１９７２）に掲載されたダブリュ・
エイ・ｄｅンナ（Ｗ、　Ａ、　Ｂｏｎｎｅｔ　）等によ
る論文「螢光活性化細胞分類」に記載されたのと同様の
細胞ソータ即ち分類器（ｃｅｌｌ　５ｏｒｔｅｒ　）　
２に供給される。

このソータは細胞の液体懸濁体を一群の個々の液滴に離
散せしめ、その場合個々の液滴は一つ以上の細胞乃至粒
子を含まないよう充分に小さい寸法を持つものとされる
。後に第２図で詳細に説明するように、これら液滴は静
電気的に荷電され、それらが粒子を含んでいるかどうか
を決定する為光ビームによシ照射され、その後細胞を有
する液滴のみを含む液滴流れを生成するべく静電気的偏
向により選別される。この液滴流れ４は検出器システム
６に供給される。検出器システムは各液滴を　　　□偏
光された単光色ビーム、好ましくは１０．６　ミクロメ
ータ波長の赤外線レーデでもって照射する。

各細胞により順次して散乱された散乱光が感知器システ
ム、好ましくは検出器６内に組込まれた一群の感知器配
列体により測定される。検出器からの出力電気信号は磁
気テープ記録装置のような記録装置８内に伝達されそし
てそこに記憶される。

その後、記憶されたデータはコンピュータ　アナライプ
により解析される。充分な粒子が解析された後、コンぎ
ユータは結果をまとめそして後述するようにテープ、デ
ィスク或いはハードコピーの形態で出力を提供する。

第２図は好ましい装置のソータ及び検出器の詳細を例示
する。上述した論文に記載されるように、細胞の液体懸
濁体はチューブ２４におけるオリフイス２２を通り抜け
て一連の液滴２６を生成する。

各液滴はイオン化源により荷電されている。個々の液滴
はビーム２８によシ照射され、そして各液滴からの散乱
強さが検出器３０によシ感知され、増幅されそして解析
器３２に伝達される。解析器３２は一組の静電気的偏向
板３４に電気ポテンシャルを制御下で供給する。液滴流
れはこの静電気的偏向装置の画板間を通過する。順次し
て落下する液滴によシ発生されそして検出器３０によシ
測定された散乱はその液滴内に細胞が存在するかしない
かを決定するべく解析される。その解析の結果に応じて
、解析器は偏向板組を付勢して流れから細胞を含まない
液滴３６を静電気的に偏向する。

残りの液滴３８即ち細胞乃至粒子を含む液滴は検出器シ
ステムへと通る。

検出器システムは、ハウジング即ち散乱室４２、感知器
配列体４４、導入口４６及び排出口４８を含む。輻射源
５０、好ましくはレーデが、単色光ビーム、好ましくは
平面偏光赤外線５２を発生する。このビームはハウジン
グ４２内にその開口５４に設けられた窓５６全通して入
シそしてハウジングを通過した後レイリーホーン即ち光
トラップ５８へと通る。好ましくは、ビームの通る軸線
は検出器配列体４４の面に載シそして液滴流下軸線に直
角とされる。但し、この関係は以後わかるようにこの装
置の作動に対して必須要件ではない。

検出器配列体は好ましくは、液体窒素冷却式多要素テル
ル化水銀−カドミウム［Ｈｇｃｄ（Ｔｅ　）］である。

こレバハニーウェルコーポレーション（Ｈｏｎｅｙｗｅ
ｌｌＣｏｒｐ、　）ラジエーションセンターにより製造
されている。他の適当な検出器はアーサー　デー　リト
ル　アンド　カンパニー（Ａｒｔｈｕｒ　Ｄ、　Ｌｉｔ
ｔｌｅ　＆Ｃｏ）やヒユーデス　エアークラフト（Ｈｕ
ｇｈｅｓＡｉｒｃｒａｆｔ　）社の付属部門たるサンタ
　バーパラリサーチ　センタにより製造されている。こ
れら検知器は非常に高い検出能を具備して本発明におけ
るような測定に最適である。しかし、これらを低温に冷
却せねばならないことは不便であシそして幾つかの用途
には所望されない。従って、室温で作動しうるピロ電気
式（ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）検出器もまた１０μ風
付近での測定に最適である。このような検出器の検出能
は冷却Ｈｇ−Ｃｄ　（Ｔｅ）型のものより約１００分の
１位低いが、ＣＯ□レーデのようなほとんど制限のない
出力を持つ輻射源が入手しうるようになっているので、
充分適正な散乱信号が得られることが保証される。ぎ口
電気式検出器はＨｇ−Ｃｄ（Ｔｅ）検出器よりかなシ安
価であシ、それによシ作製及び作動コストの大幅削減を
可能とスル。ハニーウェル社うジエーションセンターか
ら［ピロ電気式検出器及び材料についてのハニーウェル
社出版物の摘要］なる論文集が出されており、それは様
々な感知装置を示している。例えば次の２つが注目され
る：フエロエレクトリックス（Ｆｅｒｒｏ−ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃｓ　３　ｓ　２８１〜２８５頁（１９７２年）［
ランタンをドープしたフェロエレクトリックＰＬＺＴセ
ラミックスの一口電気的性質」；フイジカ（Ｐｈｙｓｉ
ｃａ）　６１　、　５８９〜５９３頁（１９７２年）「
ピロ電気式輻射検出器におけるノイズ源」。

好ましくは、配列体の個々の検出器要素は互いに約２Ｈ
隔置され、そして１０〜５００個の個々の要素が３０°
の散乱角から１３０°の散乱角まで約１００°にわたっ
ての円弧に沿って分布される。

要素がＨｇ−Ｃｄ（Ｔｅ）型検出器であるなら、このよ
うな配列体は冷媒で冷却されねばならない。この目的の
為に、低温における液体窒素源ＣＨｇ−Ｃｄ（Ｔｅ）に
対しては約７７°Ｋ〕がハウジング４２内に検出器配列
体４４を取巻いて組込まれるジャケット６２（第３図）
に供給される。好ましくは、配列体を周囲に沿って隔置
する円の内面は約１ｃｒｒＬの半径を持つものとされる
。もし検出器が冷媒で冷却されるのなら、これらは大気
雰囲気から検出器と流通大気流れとの間に真空を介在さ
せることによシ隔絶されねばならない。これは、もつと
も容易には、同心的な内側構造体６４によυ達成されそ
してこの場合配列体４４と内側構造体６４との間　　　
□の部位が真空状態に排気される。この内側構造体はケ
９ルマニウム或いは他の任意の赤外線透過物質製の適当
な窓を含む。

細胞を取巻く液滴の液体部分は、細胞が細胞分類器から
検出器内へとまだそこを通して通過する際に蒸発してい
く。好ましくは、移送用空気流れの湿度は、液滴にお゛
（・て細胞を含む液体が分類器から検出器への細胞の移
行中丁度蒸発して自由な空気担持細胞が検出器帯域にお
いて照射を受けるように調節される。かくして、細胞と
共に流れる雰囲気はどちらかというと湿り気が多くなり
やすい。万一この湿った雰囲気が冷媒温度と遭遇したシ
或いは相当程度まで冷却されたなら、凝縮が起り易い。

このような凝縮は、光散乱測定に著しく悪影響を与えよ
う。この問題を回避する為に、細胞の流れと共に検出器
内に流入する雰囲気の容積を最小限とし、同時にこの雰
囲気及び細胞流れを乾燥ガスの絶縁外包層で取巻（こと
が好ましい。

また、上述したように、すべての付着水が細胞を脱水し
ない程度に蒸発せしめられるようエーロゾル化過程を検
出器から充分分離すべきである。理想的には、各細胞を
取巻く液体は、細胞が検出器配列体に通人する直前まで
に蒸発ずみとされ、そして細胞内部の液体は細胞膜を通
して発散されないものとされる。乾燥空気外包層は乾燥
空気源６９からカラー６６を通して提供されそしてカラ
ーは乾燥空気を細胞流れの周囲の層状流れカラムとして
導入する。このカラム状の乾燥空気は細胞流れを赤外線
窓５６から隔離する。細胞の流れ及びそれを取巻く乾燥
ガスのカラム状流れは、ハウジングにおける排出開口４
８を通してそして負圧に於る導管６８を通って容器（図
示なし）に排出される。

第３図に明示されるように、個々の細胞が輻射ビーム５
２を通過する時、細胞はそのビームを散乱せしめる。散
乱光の幾らかは、検出器配列体４４における個々の検出
器により傍受される。配列体における各検出器により生
成される個々の電気信号はケーブル８８を通して爾後の
電子式解析及び記録システムに伝送される。

殊に哺乳動物細胞を考慮する時、もしデータが寸法及び
屈折率の変化に加えて構造及び表面上の差異を相当に含
んでいるなら、そのデータは現在の解析技法水準をかな
り越える解析に当っての解釈作業を呈しよう。大きな粒
が可視光線で照射される場合にはこのようり事態は容易
におこり５る。

もつとも重要なことＫは、可視光線を使用して生ずるこ
のような示差光散乱パターンにおける細部の情報過多は
あまりに細かすぎて、それらから推測されうる物理的デ
ータはもはや解釈不可能であるように思われる。このよ
うなパターンから顕著な粒子特性のみを取出すことは、
可能であるにせよ、せいぜい徒労の大きい骨折を呈する
だけである。

しかし、示差光散乱パターンをはるかに少ない角度分解
でもって記録しそれによシ関与する物理的パラメータに
対するデータの量が最小限に為しうるのではないかとい
う論議が為されるかもしれない。しかし、上述した例え
ばブック等のアプライドオプティックスにおいて呈示さ
れたようなパターンの研究により明らかにされたように
、そのような示差光散乱パターンの包絡線までが散乱粒
子の構造におけるちょっとした変化に対しても著しく変
動してしまう。かくして、角度分解を減じることはそれ
自体パラメータ解釈推論問題の満足すべき改善をもたら
すことにはまらない。

第４Ａ及びＢ図には、１０．６μｍの波長を持つ単色光
輻射の垂直偏光♂−ム（感知器によシ測定される平面に
直交する平面に電気ベクトルを持つ）によシ照射された
高い水含量を持つ細胞に対するコンピュータ発生示差光
散乱パターンが例示される。第４Ａ図における細胞は１
０μｍの半径を持ちそして第４Ｂ図の細胞は２ｏμｍの
半径を持つ。

前者の寸法は白血球に類似し他方後者はうろこ状細胞の
寸法に近くなろう。これらの例において、４つの異った
組成のもの、即ち粒子中の蛋白量が　　□僅かに異るよ
うに為された異った組成のものが選択された。追加的な
蛋白の存在は粒子の屈折率の実数部分の入を増大するか
ら、選択された４つの例はそれらの平均屈折率の実数部
分におけると（僅かの変化を呈する： Ａ：ｎ＝１．１７６＋ｉ０．０８４（これは１０．６　
　　’μｍの純水即ち空の液滴の屈折率に概 算等しい） Ｂ：ｎ＝１．２０＋ｉ０．０８４ Ｃ：　　ｎ＝１．２５＋ｉ　　０．０８４Ｄ　　：　　
ｎ＝１．３０＋１０．０８４字により指示される順序に
ある。第４０及び４Ｂ図は、それらのパターンが照射赤
外線の水平偏光（検知器によシ測定される平面と一致す
る平面に電気ベクトルが在る）から得られた点を除いて
、第４Ａ及び４Ｂを与えたのと同じ粒子に相当するパタ
ーンを例示する。

このデータが例示するように、散乱粒子における比較的
簡単な構造変化は、示差光散乱パターンに比較的簡単な
変化しか生じない。小さな粒子に対しては、約５０°に
おける水平偏光散乱強度に対する約４０°でのその強度
はこの仮定された細胞の物理的差異の簡単でしかも秀れ
た手段を提供する。大きな細胞に対する同様の簡単で明
白な差異は第４Ｄ図に示されている。従って、もつと短
い波長の可視光線を使用して照射される時このような細
胞により生成される示差光散乱パターンはきわめて複雑
でそして関与する物理的パラメータ数が多すぎるデータ
過剰を与えるが、粒子及び照射線が共鳴領域にあるもつ
と長い赤外部波長において得られる対応するパターンは
はるかに理簾が容易でありそして解釈しやすいデータを
生成する。

これにより、比較的簡単な容易に入手しうるコンピユー
タ化機器を使用して、粒子を正確に同定し、識別しそし
て解析することが可能とされる。

第４Ａ−Ｄ図に例示されるパターンを生成する粒子が赤
外部において水にきわめて近い屈折率を持つ、即ち高い
水含量を有し従って赤外線にきわめて吸収性であること
を特に銘記すべきである。

にもかかわらず、それらの散乱パターンは比較的小さい
がしかし有意義な組成変化に対して明瞭な差異を示す。

屈折率の大きな虚数部の故に、このような差異は一般に
は予期しえない。従って、当業者は今まで、赤外線の使
用を回避しそして上述したような直観的に誤った予測を
省シみることさえしなかった。

好ましい解析システムが第５図に示されている。

先に説明したように、細胞懸濁液の各細胞が細胞分類器
を通過する時、各細胞は検出器配列体４４によシ感知さ
れる示差光散乱パターンをもたらす。

第１図に示されるようなシステムの一具体例において、
これらの順次する示差光散乱パターン、もつと正確には
検出器配列体により発生する順次しての強度測定値は磁
気テープレコーダのような記録計８によシ記録されそし
て各記録計は配列体の各検出器に対して一つのチャンネ
ルを提供する。

その後、記録された出力に応じて生じる強度定差が解析
されている各細胞に対する各検出器の最大強度を決定す
るべく先ず解析される。最大強度が組合されて第４図に
示されるような示差光散乱パターンをつくり出す。

これらのパターン或いはその一部は、それらを生みだし
た細胞を同定し、分類しそして特性づけする為の様々の
方法のいずれかにより解析されうる。例えば、第４Ｂ図
を参照すると、寸法は同等であるが蛋白組成の変化に応
じて僅かに異った屈折率を持つ粒子が、第１ピーク（約
２５°）の大きさに対する第２ピークの大きさに基いて
互いに識別されうる。以下の表は第１の４つのぎ−クに
対するこれらの比率をまとめたものである。

表！　第４ＢにおけるＤＬＳピーク比 ピーク粒子　　Ａ　　　　　Ｂ　　　　　ＣＤｌ　　　
　　　　１１１１ ２　　　　０．３３　　０．３０　　０．２１　　０．
１９３　　　　０．１３　　０．０８９　０，７８　　
０．０６７４　　　　０．０５６　０．０３３　０．０
２６　０．０２２このような異ったピーク比に基いてこ
の表が容易に示すように、同寸ではあるが僅かに異った
物理的性質を持つ粒子は容易に区別されうる。かくして
、哺乳動物細胞の懸濁液中に存在するような様々な寸法
及び様々な一組織を持つ粒子間の識別を為す為には、様
々な個々の粒子から生じる示差光散乱パターンは先ずそ
れらが呈するピークの数によシ分別され、そしてこの分
類作業は得られたパターンをほぼ同寸の粒子から生じた
散乱パターンごとの組に分ける。このような粗い寸法別
分類後、はぼ同寸の粒子は互いに比較され゛る。これら
粒子の第１識別として、第１２−クの強度が標準値とし
て使用されそしてこの第１−一りに対する第２ピークの
強さの比が単なる寸法別の分類よシ一層正確な分類とし
て使用される。実際上、上述したように、白血球は多数
の異った細胞型式を含んでおり、そしてこれら様々の型
式の細胞は約８μｍにおけるリンパ細胞から約１８μｍ
における顆粒球まで様々な寸法をとる。これら細胞の相
当数の寸法はおおよそ等しく、例えば１２〜１３μｍの
オーダにある。このような粒子は、垂直偏光単色赤外線
で照射される時それらの光散乱パターンにおいて約４〜
５のピークを持ちうる。もし第１ピーク対第２ピークの
比が簡単な２次元解析においてこれら粒子を識別するの
に使用されるなら、様々の重なりあうがウス分布がこの
狭められた寸法範囲における白血球型式の重なり合い分
布に一般に従ってもたらされる。これらの分布を更に識
別する為に、各順次するピーク比が多次元ベクトル解析
において使用されうる。このような作業は手作業によっ
ても達成されうるが、例えば適当にゾログラムを組まれ
た電子式コンピュータを使用して同様の特性のサンプル
を分類する為の代表的な多次元ベクトル空間分割解析の
ような標準的パターン認識技術を使用するのが一層好都
合である。

このような解析手法は当業者には良く知られておりそし
て今日では多次元配列を使用して複雑なデータを分類す
るのに常套的に行われている。

多数の細胞が解析される場合或いは何らかの理由で手作
業により細胞の同定及び分類を達成するのが不都合であ
る時、第５図に示されるような電子システムが使用され
５る。このシステムにおいては、検出器配列体４４の各
検出器の出力が好ましくは対数増幅器７２に供給される
。

対数増幅器７２により達成されるような、各検出器にお
いて発生する光強度の線型関数である各検出器出力信号
を対数値に変換することにより、システムの動的範囲は
デジタルデータ処理要件を　　□増大することな（かな
シ広げられる。加えて、例えば比率を比較するには単に
対数値を引算すればよいだけであるから、データの処理
及び比較は相当に簡略化される。他方、廉価なデジタル
計算機の急速な出現に伴い、一層複雑な演算作業を追加
的に処理する線型増幅器の使用も等しく魅力的である。

これらの別個の対数乃至線型増巾器の応答は先ず一様な
強さの光を配列体の検出器のすべてに同時に投射しそし
て後すべてが同じ出力を発生するよう増幅器を調整する
ことによシ標準化されつる。

検出器の標準化は、もし個々の検出器の利得間の絶対差
が測定されそして爾後の演算修正の為に記憶されるなら
必要とされない。別様には、ある一つの粒子によシ発生
される強度設定値を基準設定値として使用しそしてそれ
によシ続いての設定値のすべてを標準化乃至修正するよ
うにもできる。

先に論議した赤外線感応性検知器配列体の各検知器の直
線性は秀れているから、標準化調整を経ての対数増幅器
の出力は、それぞれの検出器に衝突する照射の各強度の
対数を正確に表す。これらの対数増幅器はアナログ　デ
バイス社製の機器腐７５５を使用しうる。これらそれぞ
れの出力はサンプル及びピーク検出器Ｔ４に伝送される
。ピー　　・り検出器は例えばブユル　ブラウン社製機
器／１６：４０８４となしうる。

弁別器７６が一番小さい角度の検出器の出力を供給する
対数増幅器に連結される。この低角度検出器によシ発生
する強度は粒子の通過に応答して変化するので、この変
化が弁別器により記録される。弁別器７６はまた、ぎ−
ク検出器７４に接続されそして先の解析サイクルが完了
しそして次のサイクルが開始されるまでそれらをクリヤ
ー状態に保持する。これは、粒子が単色光輻射線のビー
ムを通過していることを示すに充分の所定の水準を越え
る最低角度の検出器に接続される対数増幅器の出力の強
さによりトリガされる。粒子がビームを通過する際、各
検出器の出力は変化し、最大値に達し、これがそれに接
続されるピーク検出器７４により記憶される。これらの
記憶された強度は、検出器の様々の順次せる角度におい
てその粒　１子により発生せしめられる示差光散乱パタ
ーンの強度に対応する。粒子がレーザビームから外へと
　□通過すると、最低角度検出器によシ感知される強度
は減じて消える。弁別器γ６はこの減少していく強度に
応答しそして接続ライン８０を経て制御論理回路Ｔ８を
動作せしめる。制御論理回路１８は結局アナログ−デジ
タル変換装置８２ｔ−動作する。Ａ／Ｄ変換装置８２は
各ピーク検出器７４にマルチプレクサ８４によって順次
接続される。このようなマルチプレクサ及び変換装置は
例えばデ。

ニル　シラクン社からデータ取得ユニッ）ＭＰ８１２６
として入手しうる。

この処理の結果として、ピーク検出器の各々に記憶され
た対数化アナログ信号はデジタル表示に変換される。デ
ジタル表示は好ましくはモトローラ社によシ製造される
ようなエミッタ結合論理素子によシ形成される記憶装置
８６に伝えられて、ここで順次して記憶される。従って
、記憶装置内には、配列体４４における順次せる検出器
の各々により感知された散乱光強度の最大値のデジタル
表示が記憶される。この操作後、制御論理回路Ｔ８は弁
別器７６に信号を送グて次の新しいデータを受入れるこ
とを許容ならしめる。

好ましい具体例において、記憶装置８６はマイクロプロ
セッサ８８に接続される。マイクロプロセッサは存在す
るピークの数を調べる為記憶装置内に記憶されているデ
ジタル情報を巡回することによりデータを調べ、そして
検出器の数と間隔が所望の精度を与えるに不充分なら数
学的補間を使用する。この調査は、このようなピークの
数、位置及び値を表すデジタルシーケンス出力をもたら
す。もつと詳しくは、マイクロプロセッサは、例えば測
定された第１ぎ−クの強さに対する測定された第２−一
りの強さの比を決定するべ（データを解析して第１の比
率値を生みだし、そのデジタル表示がマイクロプロセッ
サによシ保持される。

同様の方式で、マイクロプロセッサは順次する−一り比
を決定するべく記憶装置内に貯えられたデータを処理し
、それにより先ず第１に検出器配列体により丁度感知さ
れた粒子によシ発生した示差光散乱パターンにおける−
一りの数を、次いで表■に呈示した比率値のよ５なこの
粒子の幾つかのピーク比率値を示すデジタル出力をもた
らす。

マイクロプロセッサ８８及び制御論理回路７８は共に、
モトローラ社或いはテキサス　インストルメント社によ
り製造される両極性高速−ットスライスマイクロプロセ
ッサ（例えばモトローラマイクロプロセッサ／１６Ｍｃ
１０８００）を使用しうる。このマイクロプロセッサは
上述したような順序解析或いは他の所望の解析を達成す
るべ（ゾログラム化可能な読み出し専用メモリによシ制
御される。

生じるデジタルデータの流れは、ディスク型データ記憶
ユニット９０に記憶されるか、ビデオ端末装置９２に表
示されるか或いはプリンタ９４によりバートコぎ−アウ
トプットとして出力される。

或いはもつと大型の記憶装置に記憶される。記憶装置、
ビデオ端末装置及びプリンタは、マイクロプロセッサに
直接接続されつるが、好ましくはデータの更に追加的な
解析がミニコンピユータ９６により達成される。この中
央処理装置は先ずデータをディスクデータ記憶ユニット
９０に伝送せしめる。その後、処理装置は記憶されたデ
ータを例えば多次元ベクトル空間分割解析？ログラム或
いは既に記載し′たような他の適当なソーチイングアル
ビリズムによシ解析して、システムに供給された懸濁液
中に存在する様々の細胞の型式のビデオ表示を端末装置
９２上に表示し、そしてこの表示は使用者の指令に応じ
てプリンタ９４に、よシ印刷される。ミニコンぎユータ
９６は例えばデイジタルエクイツゾメｙト社のＰＤＰｌ
　１−２０である。

もちろん、他の様々のコ／ぎユータシステムがこの解析
をきわめて申し分のない態様で達成しえよう。

物体により散乱された光を実質上の円弧に沿って測定す
る為検出器或いは検出器配列体を使用する多くの従来シ
ステムは、検出器或いは検出器配列体を測定円弧全体を
通して物体から一定の半径距離に維持することの重要性
を強調している。前述したように、本発明において検出
器配列体を使用することが好ましい。一定半径距離を維
持するというこの要件は配列体に重大な制限を課する。

装置は適当な半径及び長さの円弧を形成するよう作製さ
れねばならないだけでな（、従来からの教示に従えば検
出器配列体の各要素の感度はきわめて一様でなければな
らない。このような制限は、検出器配列体の価格及びそ
のような一様性を達成しそして維持する為に必要とされ
る関連電子システムの価格を著しく増大する。

この要件に対する理由は、光の強さが散乱物体からの距
離の平方に逆比例して減少する為である。

かくして、もし検出器配列体が使用されそして配列体に
おける検出器のすべてが一様に放射光を出す物体から正
確に同じ距離にないなら、配列体の要素に当る光強度は
同等でない。更に、要素の表面積はそれらが同じ立体角
の輻射線を受取るよう正確に同じでなければならない。

これらはすべ【、照射された物体による散乱を一様にす
る為配列体における各検出器の応答の一様性を実現する
為である。このような一様性を実現して始めて第４図に
例示したような光散乱パターンが達成される。

本発明の重要な様相は、そのような一様性が検出器配列
体において存在する必要がないことにある。実際上、検
出器配列体はハウジングの内部に沿って配置される多数
の直線状区画体から構成されうる。このような直線状区
画体は第６図°に示されるように形づくられる。もちろ
ん、所望ならもつと多くの或いは少い数の区画体が使用
でき、そしてそれらは様々の他の様式においても形づく
られうる。配列体の散乱物体から異った半径距離にある
隣りあう要素即ち検出器の各々は、異った立体角におい
て散乱光を受取る。加えて、これら検出器は同じ平面に
ある必要はない。配列体におけるこれらの差異は配列体
を構成する検出器により感知される光の強度の相当の歪
みをも光らす。この歪みは歪みのない散乱パターンの簡
単な変形であると考えることができる。しかし、このよ
うな変形は分析細胞の誤った特性づけをもたらしはしな
い。実質上同等の細胞各々により散乱された光は変形さ
れてはいるが実質上同等の散乱パターンをもたらし、そ
れがデータ処理装置に供給される。

同様に、異った特性の細胞は、同じように変形されだ相
応的に異った散乱パター／をもたらし、これがデータ処
理装置に供給される。識別、特性づけ、或いは同定目的
の為には、配列要素間にそして検出器ハウジングの通過
に際して照射された同等の粒子からデータ処理システム
に伝送される応答間に一貫性を確立しそして検出器ハウ
ジング内で照射されている異った細胞に対してプレプロ
セッサに適用される変形散乱パターン間に差異を確立し
さえすればよい。第６図に示されるような様々の直線状
検出器区画体から構成される検出器配列体は真の散乱パ
ターンの変形をもたらしはするけれども、その変形され
たパターンはまだ向、実質上同等の細胞が照射される結
果としては実質上同等の光散乱パターンがプレプロセッ
サに供給される結果をもたらしそして実質上異った細胞
に対しては実質上異ったパターンが処理システムに供給
される結果をもたらす。かくして、システムはまだｔ＃
Ｊ八実へ上同等の細胞を相関づげそして同等でない細胞
間の識別を行うことができる。この理由の為、検出器配
列体の価格及び構造の簡略化における相当の節減が、哺
乳動物細胞、花粉や真菌植物胞子のような他の大きな粒
子の迅速にして明確な識別、特性決定及び同定を達成す
るに際して実現される。

粒子の同定と識別の為に測定される変形ＤＬＳパターン
は多くの異った型式を持ちうるものでありそして多くの
異った方法で測定されうろことを銘記すべきである。検
出器配列体はこの目的の為に望ましいとは云え絶対的な
ものではない。ＤＬ８パターンを測定しそして記録する
為の別の方法も存在する。照射源が粒子流れと共軸関係
にあるなら、単一の検出器でもって連続配列体のＤＬＳ
パターンを合成しうる。そのような構成が第７図に例示
されている。照射ビーム１０２は細胞１０６の落下行路
に沿ってビームを差向けるよう寸法づけられた鏡１０４
により反射される。各細胞が検　　□吊器ハウジング１
０Ｂ内に入ると、細胞は単一の検出器１１０の受光場に
入る。細胞のハウジングを通しての移行中、細胞からの
散乱光は検出器１１０によシ連続的に受取られる。かく
して、検小器の出力は、細胞がハクジング内に通るに際
して検出器により受取られる最小角度から細胞がノ・ウ
ジングから出てい（に際して受取られる最大角度まで細
胞によシ散乱される光の連続的表示となる。この表示が
時間の関数として（従って散乱角の関数として）プロッ
トされる時その細胞の示差光散乱パターンとなりそして
先に記載した解析システムにおいて使用されつる。細胞
が鏡１０４に近づくと、細胞は空気噴流器１１２からの
噴流によシ溜め１１４内に偏向される。

示差光散乱パターンを測定する為の別の方法は、単一の
回転式検出器を使用するものである。この単一の検出器
が直交照射ビームを通しての粒子の移行時間より短い期
間粒子のまわりに回転するように為されるなら、充分の
ＤＬＳパターンが得られよう。このような形態は、サイ
エンス　Ｖｏ１１９０．１０月、１９７５．３７５〜３
７７頁に掲載された［光学的共鳴における光散乱による
粒状物の精密測定」なる論文に記載されている。更に別
法としては、粒子は電磁気的に捕捉されそして個々に走
査されるような方法もある。これについては米国特許第
３，７５４，８３０号を参照されたし１゜ 爾後の数学的解析の為に、このようなりＬＳパターン乃
至その一部はデジタル表示に変換されうる。既に論議し
たようにそしてここで再度強調するに、このようなパタ
ーンはＮｍの係数（Ｎ＝＝２ρ）によシ或いは関心のあ
る角度範囲にわたってのＮ個の個々の強度値により充分
特性づけられうる。デジタル目的の為には、このような
り’Ｌ　ＳパターンをＮ個の係数に関して記憶するのが
恐らくもつとも経済的であろう。これらに基づいて後に
ＤＬＳパターンが復元されうる。これは、上述した型式
の単一検出器形態からもたらされた合成連続配列体から
得られたＤＬＳパターンのデジタル記憶に相当するはる
かに多くの数組よシもはるかに経済的である。

以上好ましいシステム及び要素が開示された７５ζ１分
当りシステムにより記憶されることの所望される細胞の
数に依存して、もつと緩動作のそしてもっと安価な機器
が使用されうるし、またもつと迅速動作の機器も必要と
されるかも知れない。もちろん、これら機器のサイクル
時間はまた検出器配列体における検出器の数に関係する
。１０〜５０の検出器からなる検出器配列体を使用する
ここで開示しだシステムに対しては、細胞測定速度は１
，０００〜６０，０００個／分のオーダに達する。

これはほとんどの細胞分類要求に少（共等しい充分な速
度である。もつと迅速に作動する機器を使用することに
加えて、多数のメモリ及びミクロ処理システムを使用す
ることによシもつと高い分類速度が実現されうる。細胞
の流れにおいて、平均細胞速度は多数の液滴が細胞を含
んでおらず従って細胞分類機により細胞流れから偏向さ
れるという事実に由り最大細胞測定速度より相当に小さ
くなろう。

以上本発明の好ましい具体例について説明したが、本発
明の範囲内で多くの改変を為しうることを銘記されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検出器システムを包含する装置の概略
フローシートである。 第２図は好ましい装置の細胞取扱い部分の概略説明図で
ある。 第３図は検出器配列体を示す検出器ハウジングの水平断
面を示す。 第４Ａ、４Ｂ、４Ｇ及び４Ｄ図は高含水量の細胞から得
られた赤外示差光散乱パターンの例を示す。 第５図は解析システムの概略フローシートである。 第６ａ、　　６ｂ及び６０図は検出器配列体の変更例を
示す第３図と同様の図面である。 第７図は別の検出器構成例を示す。 ２：ソータ（分類器） ６：検出器 ８：記録計 ２２ニオリフイス ２６：液滴 ３０：検出器 ３２：解析器 ３４：静電気偏向板 ３６：細胞を含まない液滴 ３８：細胞を含む液滴 ４４：感知器配列体 ４２：ハウジング（散乱室） ４６：導入口 ４８：排出口 ５０：輻射源 ５２：赤外線 ６９：乾燥空気源 Ｔ２：対数増幅器 ７４：ピーク検出器 ８４：マルチプレクサ ８２　：　Ａ／Ｄ変換器 ７６：弁別器 ７８：論理制御ユニット ８６：メモリ ８８二マイクロプロセツサ ９６：ミニコンピユータ ９０：ディスクデータ記憶装置 ９２：ビデオディスプレイ ９４：プリンタ 手続補正書（方式） 昭和６１年　７月３１日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）照射ビームを含む光度計及び照射ビーム中に標本
   を位置づけて標本により散乱された輻射を発生せしめる
   手段を含む光度計用の検出器システムであつて、標本の
   周囲の偏心した角度位置において散乱強度を測定するべ
   く検出器を位置づける手段と、標本から実質上異つた半
   径距離において散乱強度を測定するべく検出器を位置づ
   ける手段を含むことを特徴とする検出器システム。
2. （２）検出装置が検出器要素の配列体から成りそして個
   々の検出器要素が標本のまわりのずれた角度位置におい
   てそして標本から異つた半径距離において散乱強度を測
   定するべく位置づけられている前項（１）に記載のシス
   テム。
3. （３）照射ビーム軸線を含む一つの平面における軸線に
   沿つて受光するべく整列されている一連の検出器を含む
   前項（２）に記載のシステム。
4. （４）個々の検出器が形状において一般に平面状であり
   そしてその少くとも幾つかが同一平面において整列され
   ているような前項（３）に記載のシステム。