JPS63259442A

JPS63259442A - 細胞分析装置

Info

Publication number: JPS63259442A
Application number: JP62092676A
Authority: JP
Inventors: Akishi Yamamoto; 晃史山本
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1988-10-26

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、フローサイトメトリーを適用し、特に染色
体分析に適した細胞分析装置に関する。

（ロ）従来の技術フローサイトメトリーは、大量の細胞を高速度かつ高精
度に分析できる特長を存しており、細胞周期の分析、細
胞内核酸・蛋白質の定量、自動診断や癌治療のモニタリ
ング等、基礎医学から臨床医学に至る広い範囲で活用さ
れるに至っている。

このフローサイトメトリーを適用した細胞分析装置とし
ては、以下に説明するものが知られている。この細胞分
析装置は、フローセル、光源、受光器、演算回路、ＣＲ
Ｔ等より構成されている。

フローセルは、ガラス細管等よりなり、内部に試料細胞
の浮遊した細胞浮遊液が流される。フローセル内の流れ
は層流であり、試料細胞は流速の最も大きい所、すなわ
ちフローセル中心軸上を１列になって流れる。

フローセルを流れる細胞には、光源よりの光が照射され
る。この時、細胞からは散乱光（前方散乱光、９０°散
乱光）を生じ、細胞が蛍光色素で染色されている場合に
は、この蛍光色素が光源よりの光で励起されて蛍光を生
じる。

上記散乱光強度及び蛍光強度は、細胞光情報を構成する
パラメータとして、受光器により検出されて電気信号に
変換される。前記演算回路は、この電気信号に基づいて
細胞光情報を演算処理し、その結果をＣＲＴに表示出力
し、あるいはプリンタによって出力する。演算処理結果
の表示形式としては、散乱光強度又は蛍光強度をチャネ
ルに百分して、１つの軸にとり、各チャネルに属するデ
ータ数を他の１つの軸にとる２次元表示のヒストグラム
、あるいは直交する２軸に前方散乱光強度、９０°散乱
光強度（又は異なる２色の蛍光強度）をとり、データ数
を等高線表示、３次元表示等をするサイトグラムが多用
される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点近年フローサイトメトリーは、染色体分析に適用され、
先天性異常疾患や悪性腫瘍における特異的染色体異常（
転位・欠失）の解明、遺伝子マツピングの作成等に大き
な成果をもたらせている。

染色体分析を行う場合には、ｌ又は２以上の色素で染色
された検体試料が用いられる。これらの色素としては、
ＤＮＡ塩基特異的結合色素であるヘキスト３３２５Ｂ、
臭化エチジウム、クロモマイシンＡ３等が使用される。

上記従来の細胞分析装置は、これら色素による蛍光強度
のキャリオグラム（ヒストグラム）及び２次元キャリオ
グラム（サイトグラム）を作成し、これを表示又はプリ
ントアウトする。検査者は、検体試料についての・キャ
リオグラムを正常な試料（対照試料）だついてのキャリ
オダラムと比較し、検体試料の染色体異常の有無を判断
する。

上記従来の細胞分析装置による染色体分析は、試料の前
処理が少なくて済み、簡便かつ再現性がよいという利点
を有している。しかし、染色体は、各種疾患においてま
たは、各種処理方法において微妙な差異を生じるため、
キャリオグラムより染色体又は染色体の部位の同定を行
い、異常を発見するには、検査者にかなりの熟練を要す
る不都合があった。

この発明は、上記に鑑みなされたものであり、検体試料
の異常を容易に知ることができる細胞分析装置の提供を
目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用上記不都合
を解決するための手段として、この発明の細胞分析装置
は、検体試料及び対照試料が１列になって流される細胞
浮遊液流形成手段と、この細胞浮遊液流形成手段内の試
料細胞に光を照射する光源と、この光源よりの光が照射
された試料細胞より１又は２以上のパラメータよりなる
細胞光情報を検出する細胞光情報検出手段と、この細胞
光情報検出手段で得られた細胞光情報の少なくとも１つ
のパラメータを複数のチャネルに画分し、各チャネルに
属するデータ数を対照試料と検体試料のそれぞれについ
て算出する細胞光情報処理手段と、この細胞光情報処理
手段での処理結果を出力する出力手段とを備えてなるも
のにおいて、前記細胞光情報処理手段で得られた、少な
くとも１つのパラメータについての検体試料の各チャネ
ルごとのデータ数を、対照試料の対応するチャネルのデ
ータ数とを比較し、データ数の差が所定以上となるチャ
ネルがあるときは、検体試料が異常であると判別する検
体試料異常判別手段と、この検体試料異常判別手段が異
常であると判別した時に作動する報知手段とを特徴的に
備えてなるものである。

従って、検体試料の異常が自動的に検出されて報知され
るため、熟練度の比較的少ない検査者ででも、検体試料
に異常があることが認識でき、細胞分析、特に染色体分
析が容易となる。

（ホ）実施例この発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて以下
に説明する。

第１図は、この実施例に係る細胞分析装置の光学系及び
回路の構成を示すブロック図である。光学系は、フロー
セル（細胞浮遊液流形成手段）２、レーザ光源３、光電
子倍増管（細胞光情報検出手段）　７ａ、７ｂ、７ｃ、
７ｄ等より構成される。

フローセル２は、第１図紙面垂直方向に延伸するガラス
細管より構成されており、内部には検体試料又は対照試
料がシース液と共に流されて細胞浮遊液流が形成される
。この細胞浮遊液流は、層流となるよう流速が設定され
ており、試料細胞は、流速の最も大きいところ、すなわ
ちフローセル２中心軸上を１列となって流れていく。

レーザ光源３は、レーザビームをフローセル２内を流れ
る試料細胞に照射する。レーザ光源３には、試料細胞染
色に用いられる蛍光色素の励起に適したレーザが、１又
は２以上組合わされて使用される。レーザとしては、ア
ルゴン（＾ｒ）レーザ、ヘリウムネオン（１ｌｅ−Ｎｅ
）　レーザ、各種ダイレーザが使用される。レーザ光源
３よりのレーザビームが照射された試料細胞からの前方
散乱光は、レンズ４ａに集光されて、光電子倍増管７ａ
に入射する。一方、９０″散乱光は、レンズ４ｂに集光
される。レンズ４ｂよりの光は、その一部がハーフミラ
−６ａで反射して、９０”散乱光検出用の光電子倍増管
７ｂに入射する。ハーフミラ−６ａを透過した光の１部
は、さらに他のハーフミラ−６ｂで反射し、蛍光検出用
の光電子倍増管７Ｃに入射する。ハーフミラ−６ｂを透
過した光は、他の蛍光検出用のの光電子倍増管７ｄに入
射する。なお、５　ａ　＋　　５　ｂは、迷光を遮断す
るためのピンホールである。

光電子倍増管７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの出力は、増幅器
８で増幅され、アナログデジタル（Ａ　／Ｄ）変換器９
でデジタル信号に変換されて、記憶回路１０に記憶され
る。記憶回路１０には、前方散乱光強度■。。

９０″散乱光強度■、。、異なる２色の蛍光強度■１、
■２の４つのパラメータよりなるデータが記憶されるこ
ととなる。そして、記憶回路１０には、測定で得られた
すべてのデータが蓄積され、必要に応じて測定後、それ
４のデータを読出して再び演算処理を行うことが可能と
されている（いわゆるリスト様式）、なお、記憶回路１
０に代えて、フロッピディスクなどの外部記憶装置に記
憶させておくこともでき、適宜設計変更可能である。

演算回路（細胞光情報処理手段）１１は、記憶回路ｌＯ
から読み出されたパラメータの演算処理を行い、対照試
料、検体試料のそれぞれについて、ヒストグラムあるい
は、サイトグラムが作成される。

ヒストグラム作成処理は、１つのパラメータを複数チャ
ネルに画分し、各チャネルにの属するデータ数を算出す
るものである。サイトグラム作成処理は、ヒストグラム
作成処理を２次元に拡張したものであり、２つのパラメ
ータをそれぞれ複数のチャネルに画分してメツシュを形
成し、各メツシュに属するデータ数を算出するものであ
る。

演算回路１１での処理結果は、ＣＲＴ１３にグラフィッ
ク表示されると共に、プリンタ１４によりプリントアウ
トされる。

異常判別口Ｈ（検体試料異常判別手段）１２は、演算回
路１１よりの検体試料処理結果（ヒストグラム、サイト
グラム等）を対照試料処理結果と比較し、検体試料細胞
の異常の有無を判別する。ブザー（報知手段Ｈ５は、異
常判別回路１２で検体試料が異常とされた時に鳴動し、
この異常を検査者に報知する。

記憶回路１０、演算回路１１、異常判別回路１２等は、
制御回路１６により制御されている。制御回路１６には
、キーボード１７（あるいはその他の入力手段）が接続
されており、検査者の指令が制御回路１６に入力される
。

次に、この実施例細胞分析装置の動作を、ヒトのリンパ
球の染色体分析を例にとり説明する。

まず、対照試料及び検体試料試料が作成される対照試料
は、ヒトの女性末梢血よりリンパ球を分離し、これをＰ
　ＨＡ　（Ｐｈｙｔｏｈｅｍａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ　）
刺激で芽球化し、３〜５日経過後コルセミド処理してＭ
期の細胞を集め、これを臭化エチジウム（ＥＢ）で染色
したものである。検体試料は、Ｘテトラソミー（４８Ｘ
　Ｘ　Ｘ　Ｘ　）、患者末梢血より対照試料と同様にし
て得られる。なお、色素は臭化エチジウムのほか、目的
に応じてベキスト３２５８．キナクリン・マスタード、
クロモマイシンＡ３．４°６−ジアジジノ−２−フェニ
ルインドール２塩酸塩等のＤＮＡ塩基特異的結合色素が
１又は２以上選択されて使用される。

測定は、対照試料から始められる。まず、対照試料を測
定する旨の指令が入力されると〔第２図参照、ステップ
（以下ＳＴという）１〕、対照試料が図示しないポンプ
により吸入されてフローセル２に送られ、対照試料につ
いてのデータが収集され記憶回路１０に記憶される。こ
の対照試料測定が正常に行われたか否か（例えば測定に
係る細胞数が規定以下あったか否か）についての結果は
、ＣＲＴ１３に表示される（Ｓｒ３）。この表示結果よ
り、対照試料についての再測定を行うことが要求される
場合には、その旨を入力すれば（ＳＴ４Ｌ　Ｓｒ２へ戻
り再測定が行われる。

Ｓｒ１で再測定が行われない場合には、Ｓｒ１へ進みデ
ータの演算処理が行われる。このデータの演算処理は、
演算回路１１が記憶回路１０よりデータを読出して行い
、ＥＢ蛍光強度と染色体数についてのキャリオグラム（
ヒストグラム）作成が含まれる〔第３図（ａ）参照〕。

この演算処理結果も記憶回路１０に記憶される。

次に、Ｓｒ６で検体試料を測定する旨の指令が入力され
ると、対照試料の場合と同様に測定が行われ（Ｓｒ１）
、その結果がＣＲＴ１３に表示される（Ｓｒ１）。検査
者がこの結果から再測定が必要であると判断し、その旨
を入力した場合には（Ｓｒ１）、Ｓｒ１へ戻り検体試料
の再測定が行われる。再測定を行わない場合には、５Ｔ
ＩＯへ進みデータの演算処理（ＥＢ蛍光強度についての
キャリオグラム作成、第３図（ハ）参照〕、及び演算処
理結果の記憶が行われる（ＳＴＩＯ）。

なお、前方散乱光強度■。、９０°散乱光強度！、。に
ついてのデータは、染色体分析では積極的に使用されず
、試料測定（Ｓｒ２及び７）が正常に行われたか否かの
判断に用いられる。

５ＴＩＩでは、異常判別回路１２は、演算回路１１より
の検体試料についてのキャリオダラムを正規化した後、
対照試料のキャリオダラムを減算する〔第３図（Ｃ）参
照〕。検体試料のキャリオダラムの正規化は、検体試料
のキャリオダラム中の染色体Ｎｏ、Ｃ以下単にＮｏ、と
いう）１，２のピークの蛍光強度ｔｌｓと対照試料のキ
ャリオグラム中のＮｏ。

１．２つのピークの蛍光強度■１．．との比（Ｉ　１１
．／　ＩＩＩ）を算出し、この比を検体試料のキャリオ
ダラムの蛍光強度に乗じて変換する処理である。正規化
を行うのは、検体試料、対照試料の微妙な相違、両者の
測定条件の微妙な相違により、染色体のピークの位置（
蛍光強度）が若干ずれるからである。

次に、５Ｔ１２では、同じく異常判別回路において、減
算結果が所定のしきい値Ｔｈを越えるところがあるか否
かを判別する。すなわち、検体試料の染色体異常を判別
する。このように、しきい値をもって判別するすること
としたのは、試料作成処理あるいは、試料を細胞分析装
置に供給する際のサンプリング等の影響により、若干染
色体数に相違が生じるからである。

第３図（Ｃ）は、上記減算結果を示しているが、中央部
において大きなピークが生じ、しきい値Ｔｈを大きく越
えている。このピークは、Ｘ染色体に対応し、Ｘ染色体
の数的異常があることが容易に判別できる。また、検体
試料のキャリオグラムのピークの位置が対照試料に対し
てずれることにより、減算結果に大きなピークが現れた
時は、染色体の構造的異常が考えられる。この場合には
、問題の染色体の転座あるいは欠失等について解析を行
わねばならない。さらに、すべての染色体について異常
が認められる場合には、Ｎｏ、１．２の染色体に異常が
あると考えられる。

５Ｔ１２で、しきい値Ｔｈを越えていると判定された場
合には、ブザー１５が鳴動し、その旨を検査者に報知し
、５Ｔ１４へ進む。５Ｔ１２の判定がＮＯの場合には直
接５Ｔ１４へ進む。

５Ｔ１４で対照試料のデータを呼出す旨入力されると、
前期対照試料のキャリオグラム及びその他のデータが、
ＣＲＴ１３に表示される（　５Ｔ１５）。

対照試料のデータを呼出さない場合には、直接５７１６
へ進む。

５Ｔ１５で、検体試料のデータを呼出す旨入力された場
合には、前記検体試料のキャリオグラム及びその他のデ
ータがＣＲＴ１３に表示される（ＳＴ１７）。５Ｔ１４
から５Ｔ１７までの処理は、検査者が対照試料及び検体
試料についてのキャリオグラム等を確認するためのもの
である。

続いて５Ｔ１８では、対照試料のキャリオグラム、検体
試料のキャリオグラム及び減算結果のピークに対応する
Ｎｏ、が付けられる〔第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）参照〕
、これらキャリオグラムは、５Ｔ１９でプリントする旨
の入力があった時には、プリンタ１４より出力される（
ＳＴ１２）。

５Ｔ２１で終了する旨の入力があったときには、分析を
終了する。そうでない時は、５Ｔ１８に戻りキャリオタ
イプ処理をやり直し、再度これをプリントさせる（　Ｓ
　Ｔ　１９．２０）。

以上説明では、一つの蛍光強度についてのキャリオグラ
ムを用い、染色体分析を行った例をあげているが、２つ
の蛍光強度についての２次元キャリオグラム（サイトグ
ラム）を作成し、これに基づいて染色体分析を行うこと
も可能である。

例えば、対照試料、検体試料をヘキス）　３３２５Ｂと
クロモマイシンＡ、の２つの色素で染色し、これら２つ
の色素の蛍光強度から、対照試料、検体試料それぞれに
ついてのキャリオグラムを作成し、これらキャリオグラ
ムに減算処理を施して、検体試料の染色体異常を報知す
ることができる。

第４図（ａ）は、正常抜型のヒト男性から得た対照試料
について、縦軸にヘキス）　３３２５８の蛍光強度、横
軸にクロモマイシンＡ３の蛍光強度をとって示す２次元
キャリオダラムである。一方、第４図［有］）は、４９
ＸＸＸＸＹの抜型を有する患者から得られた検体試料に
ついての同様のキャリオダラムを示している。

・検体試料のキャリオグラムを正規化し、これから対照
試料のキャリオグラムを減算し、所定のしきい値を越え
る部分があるときは、染色体異常が報知される。第４図
ら）のキャリオグラムより、第４図（ａ）のキャリオダ
ラムを減算して得られる結果は図示しないが、Ｎｏ、１
４．１５．２２、Ｘに異常があることが明らかとなり、
特にＸ染色体の異数性は容易に確認できる。

なお、上記実施例では、異常を報知する手段として、ブ
ザーを採用しているが、発光ダイオードを点灯したり、
ＣＲＴに報知手段を兼ねさせることもでき、適宜設計変
更可能である。

また、この発明の細胞分析装置は、染色体のみならず、
細菌、ウィルスの分析にも適用することができる。

（へ）発明の詳細な説明したように、この発明の細胞分析装置は、対照試
料、検体試料のそれぞれについてのヒストグラム等を減
算処理し、この減算結果が所定のしきい値を越える場合
に、検体試料の異常を報知するものであるから、熟練度
の比較的低い検査者でも、分析を容易に行える利点を存
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る細胞分析装置の光
学系及び回路構成を説明する図、第２図は、同細胞分析
装置の動作を説明するフロー図、第３図（ａ）及び第３
図（ロ）は、それぞれ同細胞分析装置で得られた対照試
料及び検体試料についてのキャリオグラムを示す図、第
３図（Ｃ）は、同検体試料のキャリオグラムより対照試
料のキャリオダラムを減算した結果を示す図、第４図（
ａ）及び第４図（ｂ）は、それぞれ同細胞分析装置で得
られた対照試料及び検体試料についての等高線表示２次
元キャリオグラムを示す図である。２：フローセル、　　　　　　　３：レーザ光源。７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７ｄ　　：光電子倍増管、１
１：演算回路。１２：異常判別回路、　　　　　　１３：ＣＲＴ。１４：プリンタ、　　　　　　　　１５：ブザー。特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信第　３図（Ｑ）Ｅ９を九Ｆ１７１　　（Ｃｈｌ　　　　１＋ｒ第　３　
図（Ｉ））ＥＥｌ’ｔ５’［、泪ｆｌ　（ｃ＋＋＋　　１１ｓ第３
　図（Ｃ）第４図（Ｑ）第４図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）検体試料細胞及び対照試料細胞が１列になって流
される細胞浮遊液流形成手段と、この細胞浮遊液流形成手段内の試料細胞に光を照射する
光源と、この光源よりの光が照射された試料細胞より、１又は２
以上のパラメータよりなる細胞光情報を検出する細胞光
情報検出手段と、この細胞光情報検出手段で得られた細胞光情報の少なく
とも１つのパラメータを複数のチャネルに画分し、各チ
ャネルに属するデータ数を、対照試料と検体試料のそれ
ぞれについて算出する細胞光情報処理手段と、この細胞光情報処理手段での処理結果を出力する出力手
段とを備えてなる細胞分析装置において、前記細胞光情
報処理手段で得られた、少なくとも１つのパラメータに
ついての検体試料の各チャネルごとのデータ数と、対照
試料の対応するチャネルのデータ数とを比較し、データ
数の差が所定以上となるチャネルがあるときは、検体試
料が異常であると判別する検体試料異常判別手段と、こ
の検体試料異常判別手段が異常であると判別した時に作
動する報知手段とを備えたことを特徴とする細胞分析装
置。
（２）前記検体試料及び対照試料は、少なくとも１つの
ＤＮＡ塩基特異的結合色素により染色されており、前記細胞光情報検出手段は、この色素による蛍光強度を
細胞光情報のパラメータの１つとして検出し、前記細胞光情報処理手段は、この蛍光強度を複数のチャ
ネルに画分し、各チャネルに属する染色体数をデータ数
として算出し、前記検体試料異常判別手段は、検体試料の蛍光強度各チ
ャネルの染色体を、対照試料の対応する蛍光強度チャネ
ルの染色体数と比較する特許請求の範囲第１項記載の細
胞分析装置。
（３）前記報知手段は、鳴動装置である特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の細胞分析装置。
（４）前記報知手段は、点灯装置である特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の細胞分析装置。