JPS63259466A

JPS63259466A - 細胞分析装置

Info

Publication number: JPS63259466A
Application number: JP62093492A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oki; 博大木; Katsuaki Kikuchi; 勝昭菊地; Isao Yamazaki; 功夫山崎; Akira Miyake; 亮三宅
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
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】〔産業上の利用分野〕本発明は細胞分析装置に係り、特に生体細胞に光を照射
し、細胞の分析を行う細胞の分析装置に関する。

〔従来の技術３従来の細胞分析装置（フローサイトメータ）では、被検
細胞懸濁液をフローセルの毛細管流路に流し９個々の利
胞に光を照射し、細胞からの散乱光または蛍光により細
胞の分析を行っている。このフローサイトメータでは、
細胞懸濁液（サンプル液）を、光を照射して細胞の分析
を行う測定部に安定して、しかも目詰りなく流すことが
必要であるにのために、サンプル液を例えば生理食塩水
であるシース液で包み込んで、サンプル液を層流状態の
急激な縮流とする従来例が存在する。この方式は、シー
スフロ一方式と称され、細胞分析装置におけるサンプル
液供給手段として有効なものとなっている。このシース
フロ一方式の従来例では、シース液でサンプル液流１十
分に絞り込み、サンプル液流の中に浮遊している細胞の
形状、大きさ、種類を分析するために、細胞にレーザ光
などを照射し、細胞から発する散乱光強度と、予め蛍光
標識を付しておいた特定の細胞から発する蛍光強度を測
定している。

この従来の細胞分析装置の一つに米国特許第３７１０９
３３号において論じられている装置が存在する。この細
胞分析装置は、測定点の斜視図である第２図に示すよう
に、シース液２０に包まれ落下してきたサンプル液２は
測定点２２においてレーザービーム２１が照射されるこ
とにより。

細胞からの散乱光２３と蛍光２４を同一の点で同時に測
定している。

〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、上記従来技術では同一の測定点で散乱光と蛍光
を測定しており、散乱光および、ある特定の波長の蛍光
一種類のあわせて２種類の生体細胞情報しか検知できな
いという問題点があった。

近年蛍光標識の種類は増え、複数の蛍光物質で標識され
た多種類の細胞を流動中に分析する必要性が高まり、こ
のためには一点の測定点では不十分である。

そこで、多点測定をするためには、シース液及びサンプ
ル液が供給されるフローセルの毛細管を長くシ、照射光
学系を複数個配設しなければならない。しかし、この場
合毛細管による圧力損失が増大し、安定した細胞の分析
ができないという問題点がある。圧力損失を避けようと
すると、駆動ポンプ容量の増大、フロー系耐圧の増大等
種々の対策を図らなければならない。しかもフローセル
の毛細管が長くなると、サンプル液流を安定した層流状
態の縮流とすることができない結果、精度良く細胞を分
析できないという問題点も生ずる。

本発明は、かかる問題点を解決するために、複雑な対策
を必要とせず、圧力損失を増大させることなく、シかも
安定したサンプル液流での多点光測定を可能とする細胞
分析装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、ノズルから、被検
細胞含有液をフローセルの毛細管に加圧して送り出すこ
とにより被検細胞含有液流を形成する液流形成手段と、
シース液流路を介して、シース液を前記被検細胞含有液
流周囲に供給し、当該被検細胞含有液流を層流状態の縮
流にするシース液供給手段と、前記被検細胞含有液流中
の細胞に光を照射し、当該細胞の特−に基づく光学的情
報を得る測定手段と、該光学的情報から、細胞の分析を
行う信号処理手段と、から、なる細胞分析装置において
、前記被検細胞含有液流に沿って直列に前記測定手段が
複数設けられ、かつ前記シース液流路が前記被検細胞含
有液流の流れに沿って直列に複数設けられることにより
、当該被検細胞含有液流部分に独立してシース液が供給
されてなることを特徴とする細胞分析装置である。

〔作用〕

上記本発明によれば、複数のシース液流路から各々のシ
ース液が供給されているため、サンプル液流を安定した
層流状態の縮流とすることができる。

また、フローセルの毛細管とシース液流路の接合部流路
を広くできる結果１毛細管の長さを必要最少限にするこ
とができる結果、圧力損失を最小限の範囲に限定するこ
とができる。

これらの結果、複数の照射光学測定系を設けても、圧力
損失が増大することなく、しかも安定した液流での多点
測定が可能となる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を添付図面に従い説明する。

第１図は傘発明の第一の実施例を示したものであり、第
１図（Ａ）は、その実施例にかかる細胞分析装置のフロ
ーセル部分の平面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の１
−１’部分の断面図である。

第１図（Ａ）において、サンプル液ポート１から出てき
たサンプル液２は、第１のノズル３から加圧して噴出さ
れ、第１のシース液ポート１０から出てきたシース液の
流れ１１に包み込まれた層流状態の急激な縮流（シース
フロー）が形成される。

このサンプル液２は第１の毛細管５の中で十分細いサン
プル液流４となり、第１の測定点７において、散乱光強
度又は蛍光強度の測定が行れる。この第１の毛細管５の
長さはシースフローが安定し。

かつ光測定ができるだけあれば良く、実験によれば断面
約３００μｍＸ３００μｍに対し、長さ２〜３ｍで十分
である。

本実施例では、第１の毛細管５に第２の毛細管６が接続
されている。第１の毛細管５と第２の毛細管の接続部９
′には、第２のシース液ポート１２が設けられている。

この接続部９′には、第２のシース液ポートが設けられ
ていることから、接続部９′の流路が広くなっている。

第１の測定点７を通過したシースフローは、第２のノズ
ル９から再び広い流路９′に噴出される。

−力筒２のシース液ポート１２から出た第２のシース液
１３は、第２のノズル９からのシースフローを再び包み
込み、二重のシースフローを形成す、　　流路９′は再
びシース液が供給され、縮流流路となっており、細いサ
ンプル液流れ４を、圧力損失の影響から、安定にさせる
効果を持っている。また、この流路９′は、毛細管５や
６に比べ断面積が大きいから、流路９′における圧力損
失が小さくなる。またこの流路９′においては、第２の
シース液１３の引き込み作用により、第１の毛細管５に
おける細いサンプル液４の流れを加速させる効果も有し
ている６第２の毛細管６に流入した細いサンプル液４は第２の測
定点８において、再び散乱光又は蛍光の測定が行れる。

第１の測定点７で散乱光測定した場合は、第２の測定点
８では蛍光測定が行なわれ”る。

第１の測定点７と第２の測定点８の間の距離は、縮流流
路９′を適当な長さに選ぶことによって、必要な′長さ
とすることができる。したがって、その分、第１の毛細
管５と第２の毛細管６の長さを短くできる。その結果、
圧力損失が小さくなる。

すなわち、流路９′の幅は広く圧力損失が小さいため、
第１の毛細管５と第２の毛細管６の長さを必要最少限に
でき、その結果、圧力損失を小さくできることになる。

第２の測定点８を通過した流れは、排出ポート１４より
排される。

第１図（Ｂ）において、第１の光ビーム１６は、毛細管
をはさむガラス板１５を通し、第１の測定点７を通過す
る細いサンプル液４の中に浮遊する細胞を照射する。こ
の細胞からの散乱光又は蛍光を検知するために、第１の
光学系１７の焦点は、第１の測定点７に合されている。

同様に、第２の光ビーム１８は、第２の測定点８を通過
する細胞を照射し、第２の測定点８に焦点が合された第
２の光学系１９により、散乱光又は蛍光が検知される。

これらの光情報は、図示しない信号処理手段で処理され
ることにより細胞の分析が行なわれる。

以上説明したように２本実施例によれば、圧力損失が少
く、かつ２点で光測定ができるフローセルを得ることが
できる。

上記実施例では、直列に配置した２つの毛細管と、２組
の照射光学系により、２点光測定を行う構成となってい
るが、これら更に拡張して、第３のノズル、第３のシー
ス液ポート、第３の毛細管と第３の照射光学系を付は加
えて、３点光測定を行う構成とすることもできる。更に
同様に４点以上の多点光測定を行う構成とすることもで
きる。

第１図で説明したフローセルは、第３図で示すように、
流路形成用の溝が形成された複数の金属板を順に積層す
ることによって得られる。第３図は、この金属板の斜視
図を示すものであり、第１図と同一の部分には同一の符
号が付しである。なお、第３図においては、第２のシー
ス液ポート１２は省略されている。

第４図に、第３図で示す複数の金属板が積層されて形成
されたフローセルの斜視図を示す、第４図に示すように
、サンプル液２．シース液１１は、下方から上方に向か
って供給され、排出ポート１４から、サンプル液流４が
下方に向って排出される。

第５図に、第３図で示す複数の金属板が積層されて形成
されてフローセルのノズル３部分の拡大図を示す、第５
図に示すように、サンプル液２は。

加圧されることにより狭い孔を有するノズル３から噴出
され、さらにシース液に包み込まれて、層流状態の急激
な縮流とすることができる。この結果、測定点へ安定し
て、しかも目詰りなくサンプル流４を流すことができる
。

第６図に本発明の第２の実施例を示す。第６図（Ａ）は
、その実施例にかかる細胞分析装置のフローセル部分の
平面図、第６図（Ｂ）は第１図（Ａ）の１−１’断面図
である。

第６図のフローセルの構成は、第１図のブローセルと同
様であるが１本実施例ではフローセルをはさんで、第１
の光学系１７と第２の光学系１９の位置が逆に配置され
ている。一般にレーザなどの光ビームは細く、あまり設
置体積を必要としないが、散乱光や蛍光を検知する光学
系は高精度測定のため立体角を大きくとる結果、多くの
設置体積を必要とする。第３図に示したように、第１の
光ビームは上から照射し、第２の光ビームは下から照射
するような構成とすれば、全体のスペースを小さくする
ことができる。また、受光方向を逆にすることにより、
散乱光又は蛍光が他の光学系に迷光として入ることが防
げるという効果がある。

第７図は本発明の第３の実施例を示したものであり、第
７図（Ａ）は、その実施例にかかる細胞分析装置のフロ
ーセル部分の平面図、第７図（Ｂ）は第７図（Ａ）のＩ
−Ｉ’断面図である。

第７図のフローセルの構成は、第１図の実施例で説明し
たフローセルの構成と同様であるが、本実施例では第１
の毛細管５の幅に比べ、第２の毛細管６の幅が広くなっ
たことを特徴としている。

また、第１の光学系１７は散乱光強度の４１り定用であ
り、第２の光学系１９は蛍光強度の測定用となっている
。第１図の実施例では、第１の毛細４ｒ！５の幅と第２
の毛細管６の幅が等しくなっているが、この第２のシー
ス液１３の流量分だけ、第２の毛細管の流速が増加する
。その場合、細いサンプル液の流れ４の中に浮遊する細
胞の数は同じであり、すなわち、第１の測定点７と第２
の測定点８を通過する細胞の数は同じであるが、第１の
測定点７を通過する細胞の速度よりも、第２の測定点８
を通□過する速度が大きくなる。その事自体は光測定点
上特に問題となることはないが、第２の毛細管６におけ
る流速増加に従って、第２の毛細管６における圧力損失
が増加する。本実施例はその不都合を除去するために、
第１の毛細管５の幅に比べ。

第２の毛細管６の幅を広くし、両毛細管における圧力損
失を同程度にしたものである。

本実施例では、光測定の精度を向上することができると
いう効果も有する。すなわち、一般に散乱光よりも蛍光
の方が微弱であるので、蛍光強度測定のためには、より
開口数の大きい光学系を使うことが望ましい。本実施例
では、第１の測定点７において散乱光を測定し、第２の
測定点８において蛍光を測定する構成となっているが、
第２の測定点８における毛細管６の幅は広いから、蛍光
を測定する第２の光学系１９には開口数の大きい光学系
を採用することができ、蛍光検知の立体角を大きくする
ことができるから、微弱な蛍光でも精度良く測定するこ
とができる。

第７図における実施例では、測定点が２箇所であるか、
これを３点以上の多点測定に拡張し、第３の毛細管の幅
は第２の毛細管の幅よりも広くし、第３の測定点では、
第２の測定点における蛍光よりも更に微弱な蛍光を測定
するように構成することができる。

以上説明した実施例では、細胞懸濁液中に含まれる細胞
の複数が接着することにより、正確な細胞分析が行なえ
ないことがある。そこで、接合した複数の細胞を個々に
分離させることを考えた。

第８図にこの実施例にかかるフローセルを示したもので
あり、第８図（Ａ）はその平面図、第８図（Ｂ）は第８
図（Ａ）の１−１’断面図である。なお。

本実施例では第２のシース液ポートは省略しである。

第８図において、細胞懸濁液ボート１の上で。

かつノズル３近傍に超音波振動子３０が設けられている
。

超音波振動子３０は細胞懸濁液に微細な高周波振動を与
え、細胞表面の粘性で複数個合体している細胞間にまわ
りの流体を侵入せしめ、それによって細胞同志を個々に
引き離すことができる。超音波振動子を細胞懸濁液の噴
出ノズル３からあまり離れていない位置に１２置すれば
、細胞同志が流動中に再び合体することを防ぐことがで
きる。この結果、サンプル流４中には、個々の細胞が独
立して存在することにより、測定点で複数の細胞を一つ
の大きな細胞と誤って検知することが防止できる。実験
によると、１ＫＨｚ〜５０ＫＴ（ｚの範囲の振動数をサ
ンプル流に与えるのが最も効果的であることが確認でき
た。

第９図に第８図の応用例を示す。第９図は、この応用例
のフローセルの横断面図である。

第９図において、フローセルの形状が第８図のものと異
っているが機能は同じである。第９図の実施例において
、第８図は同様に細胞懸濁液１の流路の途中に超音波振
動子３０が設けられているが、更に細胞懸濁液がノズル
３まで至る流路と。

シース液流路１１の間に防振とシールを兼ねた緩衝材４
０が設けられたことを特徴とする。これにより超音波に
よる振動がシース液１１に伝搬することを防止すること
ができ、流れ全体の乱れを防ぐことができる。緩衝材を
入れない場合でも安定してシースフローが形成される流
速範囲があり、実用上問題ない場合も多いが、緩衝材４
０を設けることにより、流れの安定限界が上昇し、大き
な流速範囲までシースフローが形成され、測定の高速化
に寄与する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明にかかる細胞分析装置によれ
ば、フローセルの毛細管長さを必要最小限にでき、しか
も、複数のシース液流路から各々シース液が供給されて
いるため、サンプル液流を安定した層流状態の縮流とす
ることができる。したがって、複数の照射光学測定系を
設けても、圧力損失が増大することなく、安定した液流
での多点測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の第一の実施例を示したものであり、
第１図（Ａ）は、その実施例にかかる細胞分析装置のフ
ローセルの平面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のＩ−
Ｉ’断面図、第２図は、従来の細胞分析装置の構造を示
す斜視図、第３図は、フローセルの流路形成用の溝が形
成された複数の金属板の斜視図、第４図は、第３図で示
す複数の金属板が積層されて形成されたブローセルの斜
視図。第５図は、第３ｐ！ｌで示す複数の金属板が積層されて
形成されたフローセルのノズル部分の拡大図。第６図は、本発明の第２の実施例を示すものであり、第
６図（Ａ）は、その実施例にかかる細胞分析装置のフロ
ーセル部分の平面図、第６図（Ｂ）は第６図（Ａ）部分
の１−１’断面図、第７図は本発明の第３の実施例を示
すものであり、第７図（Ａ）は。その実施例にかかる細胞分析装置のフローセル部分の平
面図、第７図（Ｂ）は第７図（Ａ）部分の■−Ｉ′断面
図、第８図はフローセルのノズル部に超音波振動子が設
けられた実施例を示すもので、第８図（Ａ）は、その平
面図、第８図（Ｂ）は、第８図（Ａ）の１−１’断面図
、第９図は第８図の応用例を示すものであって、フロー
セルの横断面図である。２・・・サンプル液、　　　　３・・・第１のノズル、
５・・・第１の毛細管、　　　６・・・第２の毛細管。７・・・第１の測定点、　　　８・・・第２の測定点。１７・・・第１の光学系、　　１９・・・第２の光学系
。３０・・・超音波振動子、　　４０・・・防振シール。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ノズルから、被検細胞含有液をフローセルの毛細
管に加圧して送り出すことにより被検細胞含有液流を形
成する液流形成手段と、シース液流路を介して、シース液を前記被検細胞含有液
流周囲に供給し、当該被検細胞含有液流を層流状態の縮
流にするシース液供給手段と、前記被検細胞含有液流中
の細胞に光を照射し、当該細胞の特徴に基づく光学的情
報を得る測定手段と、該光学的情報から、細胞の分析を行う信号処理手段と、
からなる細胞分析装置において、前記被検細胞含有液流に沿って直列に前記測定手段が複
数設けられ、かつ前記シース液流路が前記被検細胞含有
液流の流れに沿って直列に複数個設けられることにより
、当該被検細胞含有液流部分に独立してシース液が供給
されてなることを特徴とする細胞分析装置。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記ノズル近傍
の被検細胞含有液供給部分に超音波振動子が設けられて
いることを特徴とする細胞分析装置。