JPH01313758A

JPH01313758A - 細胞選別装置

Info

Publication number: JPH01313758A
Application number: JP63145404A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hirako; 進一平子
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1989-12-19

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、不要細胞をレーザで破壊殺生する細胞選別
装置（セルソータ）の改良に関する。

（ロ）従来の技術近年−１細胞選別の精度向上を図るため、不要細胞をレ
ーザで破壊・殺生する方式の細胞選別装置が提案されて
いる。この細胞選別装置の構成及び動作を、第６図及び
第７図を参照しながら説明する。

Ｃは、細かい水流中を流れる細胞であり、この細胞Ｃに
は、Ａ点において検出用レーザ３３がらの検出用レーザ
ビーム１１がレンズ系３４で集光されて照射される。細
胞Ｃよりは散乱光又は蛍光（以下信号光という）１２が
誘起され、この信号光１２は集光レンズ系３６で集光さ
れて光検出器３８に受光され、電気パルス信号ｄに変換
される〔第７図（ａ）参照〕。

パルス信号ｄは判別回路３９に入力され、この判別回路
３９は、当該細胞が必要か否か判定し、不要の時には、
細胞殺生指令パルスｅを遅延回路４１に出力する。遅延
回路４１は、時間ｔだけ遅延させてパルスｈを殺生用レ
ーザ４０に出力するが、時間ｔは細胞ＣがＡ点より、殺
生用パルスレーザビームＰ３が照射されるＢ点まで流れ
る時間に設定される。

遅延回路４１よりパルスｈが出力されれば、これに同期
して殺生用パルスレーザビーム１３が光学系４３を通し
てＢ点に照射され、細胞Ｃが破壊殺生される。細胞Ｃが
必要である時には、判別回路３９よりパルスｅが出力さ
れず、殺生用パルスレーザビーム１３が照射されないの
で、細胞Ｃはそのまま水流中を流れて行く。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来の細胞選別装置においては、前記水流の速度が
変動した場合には、Ａ点を通過した細胞Ｃが、予め設定
された遅延時間ｔを経過した時に、Ｂ点には存在しない
可能性がある。また、判別回路３９において、細胞が必
要か否かを判定するための基準が複雑であり判定に時間
を有し、正確な遅延時間ｔを設定することが困難である
。このため、不要細胞を確実に破壊・殺生できない問題
点があった。

特に、パルスレーザビーム１３の照射時間が遅延時間ｔ
に比べ極めて短い場合や、パルスレーザビーム１３０強
度が弱く、小さく絞って集中照射する場合には、上記問
題点は一層顕著なものとなる。

この発明は上記に鑑みなされたもので、不要細胞を確実
に破壊・殺生することができる細胞選別装置の提供を目
的としている。　　　　　　゛（ニ）課題を解決するた
めの手段この発明の細胞選別装置の構成を、一実施例に対応する
第１図を用いて説明すると、細胞が一列となって流され
る液流２と、この液流２中の検出点Ａに到達した細胞に
検出用レーザ光！、を照射する検出用レーザ３と、この
検出用レーザ光１１を照射された細胞よりの信号光１２
を受ける第１の受光器８と１．この第１の受光器８の出
力信号に基づき前記細胞が必要か否かを判別する判別手
段９と、この判別手段９の判別結果に基づき、前記液流
２中の、検出点Ａより下流の選別点Ｂに、到達した細胞
に殺生用レーザ光１３を照射する殺生用レーザ１０とを
備えてなる細胞選別装置において、前記選別点Ｂにタイ
ミング決定用レーザ光１４を照射するタイミング決定用
レーザ１１と、前記選別点Ｂに到達した細胞が前記タイ
ミング決定用レーザ光１４を照射されて発する第２の信
号光ｌ、を受光する第２の受光器１７と、この第２の受
光器１７の出力信号に基づき、前記選別点已に到達した
細胞に殺生用レーザ光１３を照射する制御手段１９と備
えたことを特徴とするものである。

（ホ）作用この発明の細胞選別装置は、タイミング決定用レーザ光
１４の照射により生じる信号光ｌ、を検出して、細胞が
選別点Ｂに到達したことを知り、この細胞に殺生用レー
ザ光１３を照射するものであるから、遅延時間を設定す
る必要がなく、流れに変動が生じても確実に細胞を破壊
殺生することができる。

（へ）実施例この発明の一実施例を第１図乃至第５図にノ、（づいて
以下に説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る細胞選別装置１の
構成を説明する図である。２は、フローセル等の手段に
より形成される細い水流である。

この水流２中心軸上には、いわゆる流体力学的焦点合わ
せ効果によって、細胞が一列となって流れる。

水流２中の一点へには、検出用レーザ３よりの検出用レ
ーザビーム！、が、レンズ系４により集光、照射される
。検出用レーザ３には、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒレーザ
、Ｋｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ等の連続発振形のもの
が適用される。

Ａ点で細胞をＣより生じる信号光（散乱光又は蛍光）１
２は、集光レンズ系６で集光され、ピンホール７を透過
して、第１の光検出器８に受光される。ピンホール７は
、フローセル壁面により生じる散乱光等を除去するため
のものであり、また、５は、検出用レーザビームｌ、が
直接光検出器８に入射するのを防止するためのビームス
トッパである。

一方、１０は細胞殺生用のパルスレーザであり、Ｎｄ：
ＹＡＧ等の固体レーザと、その高調波を発生するレーザ
が望ましい。特に、３００ｎｍより短い波長の紫外光は
細胞に染色を施さなくても吸収されるので、このような
紫外光を発するレーザが細胞殺生用には適している。こ
のパルスレーザ１０よりのパルスレーザビームｆｆｉ、
　　（破線で示す）は、光学系１３により、Ａ点より下
流のＢ点に集光照射される。

１１は、パルスレーザビーム２．ｌのタイミングを決定
するための、タイミング決定用のレーザである。このタ
イミング決定用のレーザ１１には連続発振形のレーザが
使用されるが、このように検出用レーザ３とタイミング
レーザ１１とを必ずしも別に設ける必要はなく、検出用
レーザ３のレーザビームｌ、をビームスプリッタ等で分
割して使用してもよい。

このタイミング決定用のレーザ１１からのレーザビーム
１４　（実線で示す）は、ビームスプリッタ１２により
、パルスレーザビーム２３と同一の光軸とされ、やはり
Ｂ点に集光照射される。

Ｂ点において細胞にタイミング決定用のレーザビーム１
４が照射されることにより誘起される第２の信号光２．
は、集光レンズ系１５により集光されて、第２の光検出
器１７に受光される。なお、ピンホール１６は、フロー
セルの散乱光等を防止するためのものであり、また、ビ
ーｌ、ストンパ１４は、パルスレーザビーム１１、タイ
ミング決定用のレーザビームｐ４が直接に光検出器１７
に入射するのを防止する。

２０は、レーザを照射し選別処理の終了した流出液を受
けるための容器である。

第１の光検出器８のパルス信号は、判別回路９に入力さ
れ、この判別回路９の出力する殺生指令パルスは、パル
スピーク検出回路１８に入力される。このパルスピーク
検出回路１８は、第２の光検出器１７のパルス信号のピ
ークを検出し、検出パルス信号を、レーザコントロール
回路１９に出力する。レーザコントロール回路１９は、
パルスレーザ１０の発振を制御する。

次に、実施例細胞選別装置１の動作を、第２図も参照し
ながら説明する。

水流２中を細胞Ｃが流下し、Ａ点に達すると、細胞Ｃが
レーザビーム！、を横切り、信号光１２が誘起される。

この信号光１２は、第１の光検出器８で、第２図（ａ）
に示すパルス信号ｄに変換される。判別回路９は、この
パルス信号ｄに基づき細胞が必要か否かを判別し、不要
の場合には殺生指令パルスｅをパルスピーク検出回路１
日に送り、このパルスピーク検出回路１８が駆動される
。

一方、細胞ＣはＡ点よりＢ点に至り、タイミング決定用
のレーザビーム１４を横切ると、第２の信号光Ｉ、が誘
起され、第２の光検出器１７に受光され、第２図（Ｃ）
に示すパルス信号ｒに変換される。パルスピーク検出回
路１８に殺生指令パルスＣが入力されている時には、パ
ルスピーク検出回路１８は、信号光２．の強度に比例す
るパルス信号ｆが最大となった時に、トリガパルスｇを
パルスレーザ１０に出力し〔第２図（ｄ）参照〕、パル
スレーザビームｌ、を発射させる。なお、第２図（Ｃ）
中破線は、細胞が破壊・殺生されたことを示している。

パルスレーザビーム１３は、タイミング決定用のレーザ
ビーム１４と同様、Ｂ点で細胞を照射するように指向さ
れているから、パルス信号ｆが最大となった時、すなわ
ち不要細胞の中心がＢ点に達した時に、パルスレーザビ
ーム！、が照射され、不要細胞が確実に破壊・殺生され
る。

また、判別回路９で細胞が必要か否かの判別に時間を有
しても、細胞がＡ点よりＢ点に至るまでの間に判定を行
い、ピーク検出回路１８を駆動できれば、不要細胞にパ
ルスレーザビーム１３を照射して破壊殺生することがで
きる。

細胞が必要な場合には、判別回路９は殺生指令パルスｅ
を出力せず、必要細胞はそのままＢ点を流れ去る。容′
Ｊ″ｆｒ２０内に受けとられた流出液中には、必要細胞
と破壊殺生された細胞とが含まれるが、必要細胞は遠心
骨１’ｉｌｔなどの簡単な操作で、分離収集できる。

なお、この実施例細胞選別装置１では、細胞殺生用のレ
ーザとしてパルスｌ／−ザを用いているが、連続発振形
のレーザも使用可能である。この場合には、必要細胞が
Ｂ点にｆ１達した時に、殺生用レーザを停［１：させた
り、あるいは音響光学素子を用いてレーザビームを遮蔽
する構成としてもよいが、タイミング決定用のレーザビ
ームの照射点を殺１４：用レーザビームの照射点より若
干上流側に設定することが望ましい。

第３図は、信号処理系の変形を示すブロック図である。

この場合には、判別回路９とパルスピーク検出回路１８
との間に遅延回路２１が設けられている。

第１の光検出器８からのパルス信号ｄ〔第４図ＣＩ）参
照］に基づいて、判別回路９より殺生指令パルスｅが〔
第４図ら）参照〕遅延回路２１に出力されると、遅延回
路２１は、不要細胞が点Ｂの位置に来る時刻が十分含ま
れるように遅延されたパルスｈを出力する〔第４図（Ｃ
）参照〕。このパルスｈの幅１．は、細胞流の流速に変
動が生じてもタイミング決定用のレーザビー１．１４に
誘起されるパルス信号ｆ〔第４図（ｄ）参照］が十分含
まれるように設定される。

判別回路って不要と判別された細胞が、Ｂ点に達する時
、遅延されたパルスｈがパルスピーク検出回路１８を駆
動する。このパルスピーク検出回路１８は、パルスｒが
ピークとなった時に、トリガパルスｇを出力し、そして
殺生用のパルスレーザビーム２３が細胞に照射され、こ
のｉ′■胞が破１２殺生される。

この変形例は、水流中の細胞の濃度が大きく細胞間の間
隔が、Ａ点〜Ｂ点間の距離よりも小さくなった場合でも
、遅延時間もと幅１．を適切に設定することにより、不
要細胞を確実に破壊殺生することができるという特長を
有している。

第５図は、上記細胞選別装置１において光学系を簡略化
する変形例を示している。細胞検出用のレーザビーム１
１は、レンズ系２３によりフローセル２２のフローチャ
ネル２２ａ中心軸上のＡ点に集光される。殺生用パルス
レーザビーム１３（破線で示す）とタイミング決定用の
レーザビーム１２　（−点鎖線で示す）とは光軸が重な
り、やはりレンズ系２３により、共にフローチャネル２
２ａ中心軸上でＡ点よりも下流のＢ点に集光される。

Ａ点において細胞で誘起された信号光／！２　（実線で
示す）は、集光レンズ系２４で集光され、フィルタ２５
及びピンホール２６ｂを透過して、第１の光検出器８に
受光される。一方、Ｂ点において、細胞で誘起された信
号光ｅ、（−点鎖線で示す）も集光レンズ系２４で集光
されフィルタ２５及びピンホール２６ａを透過して第２
の光検出器１７に受光される。２７は、Ｌノ−ザビーム
２．、ｌ３．１４が、光検出器８．１７に直接入射する
のを防止するビームストッパである。また、フィルタ２
５は、細胞により散乱されたパルスレーザビームを反射
又は吸収し、パルスレーザビームの散乱光が光検出器８
．１７に入射するのを防止する目的で設けられている。

（ト）発明の詳細な説明したように、この発明の細胞選別装置は、選別点
にタイミング決定用レーザ光を照射するタイミング決定
用レーザと、前記選別点に到達した細胞が前記タイミン
グ決定用レーザ光を照射されて発する第２の信号光を受
光する第２の光検出器と、この第２の光検出器の出力信
号に基づき、前記選別点に到達した細胞に殺生用レーザ
光が照射されるよう前記殺生用レーザを制御する制御手
段とを備えたものであるから、液流の流速に変動が生じ
る場合や、細胞が不要か否かを判定するのに時間がかか
る場合でも、確実に不要な細胞を破壊殺生できる利点を
有している。

また、殺生用のレーザビームを小さく集光する場合も、
この集光されたレーザビームを不要細胞に確実に照射す
ることができるから、エネルギを不要細胞に集中でき細
胞の殺生効率を上げることができると共に、殺生用のレ
ーザには比較的低出力のものが使用可能となるから、細
胞ｊπ別装置を小型化及び低価格化できる利点をも有し
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選別装置の構
成を説明する図、第２図は、同細胞選別装置の動作を説
明するタイムチャート、第３図は、同細胞選別装置の信
号処理系の変形例を示すブロック図、第４図は、同信号
処理系の動作を説明するクイム千ヤ−１・、第５図は、
前記細胞選別装置の光学系の変形例を説明する図、第６
図は、従来の細胞選別装置の構成を説明する図、第７図
は、同従来の１ｌｌｌ胞選別装置の動作を説明するタイ
ムチャートである。２：水流、　　　　　３：検出用レーザ、８：第１の光
検出器、９：判別回路、１０：パルスレーザ、１１：タイミング決定用レーザ、１７：第２の光検出器、１８：パルスピーク検出回路、１９：レーザコントロール回路。特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信第２図ｄ第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）細胞が一列となって流される液流と、この液流中
の検出点に到達した細胞に検出用レーザ光を照射する検
出用レーザと、この検出用レーザ光を照射された細胞よ
りの信号光を受ける第１の受光器と、この第１の受光器
の出力信号に基づき前記細胞が必要か否かを判別する判
別手段と、この判別手段の判別結果に基づき、前記液流
中の検出点より下流の選別点に到達した細胞に殺生用レ
ーザ光を照射する殺生用レーザとを備えてなる細胞選別
装置において、前記選別点にタイミング決定用レーザ光を照射するタイ
ミング決定用レーザと、前記選別点に到達した細胞が前
記タイミング決定用レーザ光を照射されて発する第２の
信号光を受光する第２の光検出器と、この第２の光検出
器の出力信号に基づき、前記選別点に到達した細胞に殺
生用レーザ光が照射されるよう前記殺生用レーザを制御
する制御手段とを備えたことを特徴とする細胞選別装置
。