JPH0229184B2 - - Google Patents
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- JPH0229184B2 JPH0229184B2 JP57190058A JP19005882A JPH0229184B2 JP H0229184 B2 JPH0229184 B2 JP H0229184B2 JP 57190058 A JP57190058 A JP 57190058A JP 19005882 A JP19005882 A JP 19005882A JP H0229184 B2 JPH0229184 B2 JP H0229184B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1434—Optical arrangements
-
- G—PHYSICS
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- G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
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- G01N2015/1477—Multiparameters
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は微小粒子分離装置に関するもので、特
に連続的に通過する試料懸濁液中の微小粒子試料
の数、形状、性質等を自動的に測定して微小粒子
試料の性状に応じて試料粒子を分離採取するため
の微小粒子分離装置に関する。
に連続的に通過する試料懸濁液中の微小粒子試料
の数、形状、性質等を自動的に測定して微小粒子
試料の性状に応じて試料粒子を分離採取するため
の微小粒子分離装置に関する。
この種の機能を備えた装置ではセル・ソータと
して知られるものが一般的であり、分析の結果判
明した細胞の性状に基いて高速で分離採取できる
ため病状診断や遺伝子生物学の分野等で需要が増
加しつつある現状である。セルソータは毎秒5000
個あるいはそれ以上の速さで細胞を採取容器に振
り分け、かつ分析結果を出力するもので、一般に
次のような部分、即ち不活性液体を加圧して層流
として毛管内を通過させその中へ細胞懸濁液等の
被検液を流し込む部分、被検液がこの毛管ノズル
を流出した直後にレーザ光を照射する部分、レー
ザ光照射による試料粒子からの散乱光を検出する
散乱光検出部、螢光を検出する螢光検出部、螢光
偏光解消度を検出する螢光偏光解消度検出部等を
有する光検出部分、光検出部からの出力パルスの
高さ、パルスの面積、パルスの時間幅を検出する
回路のアナログ演算部分、アナログ演算部出力を
A/D変換しマイクロコンピユータに入力するイ
ンターフエイス部分、及びパルスの高さの度数分
布、パルスの面積の度数分布、パルスの時間幅の
度数分布等を計算表示するマイクロコンピユータ
部分からなるもので、ジエツトノズルからの流出
速度は毎秒約10mに達し、予め螢光染色された被
検液中の細胞が照射レーザ光によつて生ずる散乱
光を光電増倍管等で検出することによつて細胞の
数や大きさを測定する。ジエツトノズル先端から
の噴流は計数し易いように交流電場や音波による
振動を加えることによつて液滴として流れるよう
に工夫されている。
して知られるものが一般的であり、分析の結果判
明した細胞の性状に基いて高速で分離採取できる
ため病状診断や遺伝子生物学の分野等で需要が増
加しつつある現状である。セルソータは毎秒5000
個あるいはそれ以上の速さで細胞を採取容器に振
り分け、かつ分析結果を出力するもので、一般に
次のような部分、即ち不活性液体を加圧して層流
として毛管内を通過させその中へ細胞懸濁液等の
被検液を流し込む部分、被検液がこの毛管ノズル
を流出した直後にレーザ光を照射する部分、レー
ザ光照射による試料粒子からの散乱光を検出する
散乱光検出部、螢光を検出する螢光検出部、螢光
偏光解消度を検出する螢光偏光解消度検出部等を
有する光検出部分、光検出部からの出力パルスの
高さ、パルスの面積、パルスの時間幅を検出する
回路のアナログ演算部分、アナログ演算部出力を
A/D変換しマイクロコンピユータに入力するイ
ンターフエイス部分、及びパルスの高さの度数分
布、パルスの面積の度数分布、パルスの時間幅の
度数分布等を計算表示するマイクロコンピユータ
部分からなるもので、ジエツトノズルからの流出
速度は毎秒約10mに達し、予め螢光染色された被
検液中の細胞が照射レーザ光によつて生ずる散乱
光を光電増倍管等で検出することによつて細胞の
数や大きさを測定する。ジエツトノズル先端から
の噴流は計数し易いように交流電場や音波による
振動を加えることによつて液滴として流れるよう
に工夫されている。
セル・ソータは細胞の計数と性状の簡単な解析
を行うのみでなく、レーザ光を例えばシリンドリ
カルレンズで整形して細胞の最大径と細小径や、
細胞内の核の位置、あるいは細胞径と核径との比
を求めたり、レーザ光に対する細胞の配位方向の
変化に由来する誤判定の防止などの機能を付加す
ることもできる。またジエツトノズル先端からの
僅かに離れた位置で、レーザ照射方向と異る角度
で細胞からの螢光を検出する場合には螢光染色さ
れた細胞内のDNAがレーザによつて励起されて
基底状態への移行の過程で螢光を放射するため細
胞から放射される螢光を、例えばダイクロミツク
ミラーで赤と緑の二波長域に分解してそれぞれの
波長での螢光強度を光電増倍管等で検出しその信
号を波高解析器などで分析し出力し、螢光強度か
らは細胞内のDNAの量が主として計測される。
螢光現象は複雑で螢光染料が付着した細胞内の場
所とその周辺の状態に関する情報も含んでいるた
め、螢光の偏光や螢光偏光解消度を測定すること
により細胞内分子間のエネルギー伝達を解析する
等、詳細な細胞の構造、性質の解明が行われる。
レーザ光による分析処理の次に被検液液滴は直流
電場を印加された小室を通過し、ここで細胞分析
の結果を用いて細胞の性状に従い液滴は流出方向
が振り分けられてそれぞれの採取容器へ流入する
が、個々の液滴にはほぼ1個ずつの細胞が含まれ
るように懸濁液濃度と液滴の大きさが予め調整さ
れる。
を行うのみでなく、レーザ光を例えばシリンドリ
カルレンズで整形して細胞の最大径と細小径や、
細胞内の核の位置、あるいは細胞径と核径との比
を求めたり、レーザ光に対する細胞の配位方向の
変化に由来する誤判定の防止などの機能を付加す
ることもできる。またジエツトノズル先端からの
僅かに離れた位置で、レーザ照射方向と異る角度
で細胞からの螢光を検出する場合には螢光染色さ
れた細胞内のDNAがレーザによつて励起されて
基底状態への移行の過程で螢光を放射するため細
胞から放射される螢光を、例えばダイクロミツク
ミラーで赤と緑の二波長域に分解してそれぞれの
波長での螢光強度を光電増倍管等で検出しその信
号を波高解析器などで分析し出力し、螢光強度か
らは細胞内のDNAの量が主として計測される。
螢光現象は複雑で螢光染料が付着した細胞内の場
所とその周辺の状態に関する情報も含んでいるた
め、螢光の偏光や螢光偏光解消度を測定すること
により細胞内分子間のエネルギー伝達を解析する
等、詳細な細胞の構造、性質の解明が行われる。
レーザ光による分析処理の次に被検液液滴は直流
電場を印加された小室を通過し、ここで細胞分析
の結果を用いて細胞の性状に従い液滴は流出方向
が振り分けられてそれぞれの採取容器へ流入する
が、個々の液滴にはほぼ1個ずつの細胞が含まれ
るように懸濁液濃度と液滴の大きさが予め調整さ
れる。
このようにした得られる複数個の測定情報はそ
れぞれ検出器で電気信号に変換され増幅された後
に、信号処理回路を経て波高解析器やオシロスコ
ープで信号強度を測定されたり、デジタル変換し
てミニコンピユータ等でデータ処理される。信号
処理回路は散乱光による細胞数の計測を行うシン
クル・パラメータ分析、複数の螢光波長域信号比
演算、螢光偏光解消度の演算、細胞の振り分け採
取制御、同一液滴に関する散乱光検出と螢光また
は螢光偏光解消検出との時間的ずれに対する遅延
動作制御、散乱光と各種螢光信号間の相関性処
理、各種光信号の積分等の機能を有している。
れぞれ検出器で電気信号に変換され増幅された後
に、信号処理回路を経て波高解析器やオシロスコ
ープで信号強度を測定されたり、デジタル変換し
てミニコンピユータ等でデータ処理される。信号
処理回路は散乱光による細胞数の計測を行うシン
クル・パラメータ分析、複数の螢光波長域信号比
演算、螢光偏光解消度の演算、細胞の振り分け採
取制御、同一液滴に関する散乱光検出と螢光また
は螢光偏光解消検出との時間的ずれに対する遅延
動作制御、散乱光と各種螢光信号間の相関性処
理、各種光信号の積分等の機能を有している。
一般に波高解析等のセル・ソータによる分析情
報はアナログ信号よりもデジタル化してマイクロ
プロセツサやコンピユータを用いるほうが高度な
データ処理ができるが、マイクロプロセツサでデ
ータ処理を行うには短かい時間間隔で発生する複
数の信号とマイクロプロセツサに取り込む時間特
性との間にずれがあつてA/D変換した信号を直
接扱うことができないためにセル・ソータに使用
されていない。従来からのコンピユータ或はミ
ニ・コンピユータは時間特性の整合は可能であ
り、またデータ・レコーダにA/D変換した信号
を収録しオフ・ラインで処理してもよいが、ミ
ニ・コンピユータであつても操作が複雑な上に装
置が大型となり、高価であるためこの問題の解決
が強く望まれてきていることは周知の通りであ
る。アナログ信号をオシロスコープで観測した
り、マルチチヤンネル波高解析器を用いることに
よりリアルタイムで測定結果の表示はできるが複
数種類の測定に限界があることもよく知られてい
るところである。
報はアナログ信号よりもデジタル化してマイクロ
プロセツサやコンピユータを用いるほうが高度な
データ処理ができるが、マイクロプロセツサでデ
ータ処理を行うには短かい時間間隔で発生する複
数の信号とマイクロプロセツサに取り込む時間特
性との間にずれがあつてA/D変換した信号を直
接扱うことができないためにセル・ソータに使用
されていない。従来からのコンピユータ或はミ
ニ・コンピユータは時間特性の整合は可能であ
り、またデータ・レコーダにA/D変換した信号
を収録しオフ・ラインで処理してもよいが、ミ
ニ・コンピユータであつても操作が複雑な上に装
置が大型となり、高価であるためこの問題の解決
が強く望まれてきていることは周知の通りであ
る。アナログ信号をオシロスコープで観測した
り、マルチチヤンネル波高解析器を用いることに
よりリアルタイムで測定結果の表示はできるが複
数種類の測定に限界があることもよく知られてい
るところである。
従つて本発明に目的はこれらの問題を解決する
ことであり、市販の量産型マイクロコンピユータ
を用いて高度のデータ処理ができるセル・ソータ
を提供することであり、またそのためのインター
フエイスを提供することである。本発明によるイ
ンターフエイス一枚のボードに組立てることが可
能であつて市販のセル・ソータへの内装も可能と
なるためセル・ソータ筐体からバス・ラインでマ
イクロコンピユータと直結することができる。ま
た本発明で使用されるマイクロコンピユータは最
も小型化された所謂ハンド・ヘルド型のものでよ
く、これによつて普及型の小型かつ操作性の優れ
た微小粒子分離装置の提供を可能ならしめたもの
である。
ことであり、市販の量産型マイクロコンピユータ
を用いて高度のデータ処理ができるセル・ソータ
を提供することであり、またそのためのインター
フエイスを提供することである。本発明によるイ
ンターフエイス一枚のボードに組立てることが可
能であつて市販のセル・ソータへの内装も可能と
なるためセル・ソータ筐体からバス・ラインでマ
イクロコンピユータと直結することができる。ま
た本発明で使用されるマイクロコンピユータは最
も小型化された所謂ハンド・ヘルド型のものでよ
く、これによつて普及型の小型かつ操作性の優れ
た微小粒子分離装置の提供を可能ならしめたもの
である。
本発明のインターフエイスを用いた微小粒子分
離装置は生物細胞粒子の数や、大きさ、性質等の
分析や分離採取を目的とするセル・ソータとして
好適に使用されるが、それ以外のフローサイトメ
ータや各種の生物細胞以外の微小粒子の分離装置
としても有効に使用し得ることは当然のことであ
る。
離装置は生物細胞粒子の数や、大きさ、性質等の
分析や分離採取を目的とするセル・ソータとして
好適に使用されるが、それ以外のフローサイトメ
ータや各種の生物細胞以外の微小粒子の分離装置
としても有効に使用し得ることは当然のことであ
る。
以下セル・ソータを一例として本発明を図面に
沿つてさらに詳細に説明する。
沿つてさらに詳細に説明する。
第1図はインターフエイスを内装してマイク
ロ・コンピユータと直結したセル・ソーテイング
装置のブロツク・ダイアグラムである。すなわち
図面で、 1は被検液送出および圧力調整部、2はフロ
ー・セル、3は細胞振り分け部、4は受器、5は
レーザ光源、6は光源レンズ系、7,7′,7″は
レンズ系、8はダイクロミツク・ミラー、9は散
乱光学系、10は螢光光学系、11は螢光光学
系、12は螢光偏光光学系、13は散乱光検出
器、14は螢光検出器2、15は螢光検出
器3、16は螢光偏光検出器4、17は前置増幅
器、18は前置増幅器2、19は前置増副器
3、20は前置増幅器4、21はマルチ・パラメ
タ信号処理回路、22はインターフエイス、23
はマイクロ・コンピユータ、24は表示系であつ
て、フローサイトメータは細胞振り分け部3と受
器4がない。
ロ・コンピユータと直結したセル・ソーテイング
装置のブロツク・ダイアグラムである。すなわち
図面で、 1は被検液送出および圧力調整部、2はフロ
ー・セル、3は細胞振り分け部、4は受器、5は
レーザ光源、6は光源レンズ系、7,7′,7″は
レンズ系、8はダイクロミツク・ミラー、9は散
乱光学系、10は螢光光学系、11は螢光光学
系、12は螢光偏光光学系、13は散乱光検出
器、14は螢光検出器2、15は螢光検出
器3、16は螢光偏光検出器4、17は前置増幅
器、18は前置増幅器2、19は前置増副器
3、20は前置増幅器4、21はマルチ・パラメ
タ信号処理回路、22はインターフエイス、23
はマイクロ・コンピユータ、24は表示系であつ
て、フローサイトメータは細胞振り分け部3と受
器4がない。
第2図は上記のインターフエイス22にかかわ
る部分のブロツク・ダイアグラムの1例を示す。
る部分のブロツク・ダイアグラムの1例を示す。
21は第1図におけるマルチ・パラメタ信号処
理回路であつて、インターフエイスへの入力信号
を予め散乱光系からのシングル・パラメタ、ある
いは散乱光学系信号と螢光関係信号の内の任意の
1信号、または螢光関係信号の内の任意の2信号
に選別する。これらの信号はいずれも細胞1個に
対応したパルス出力であつて、21はそのパルス
高さ、パルス幅、パルス面積を電圧に変換するア
ナログ演算部である。つまり、4個の検出器から
の出力を測定の目的に従つて1種または2種の信
号の送別、利得制御、積分、ピーク・ホールドな
どを行う。21からのパルス出力A、パルス出力
Bは、それぞれインターフエイス内のA/D変換
器、31および32でデイジタル化される。35
および36はシフトレジスタで、そのいずれかに
信号Aと信号Bが交互に蓄えられそのシフトレジ
スタの容量が満たされると、他方のシフトレジス
タが信号Aと信号Bが同様に蓄積を始める。シフ
トレジスタの動作制御はシフトレジスタ制御器3
9が行う。容量が満たされたシフトレジスタは割
り込み制御器の動作によつて入出力バス・インタ
フエイス41を経てマイクロ・コンピユータへデ
ータを転送する。2系列のシフトレジスタへの信
号A,Bの流れの開閉はゲート回路33,34,
37,38が行う。41からの出力はマイクロ・
コンピユータ内でデータ処理が行われ、プリンタ
やプロツタなどの表示系に出力する。コンピユー
タへの割り込み処理のように高速を要するソフト
ウエアはアセンブリ言語で、その他の部分は
BASIC言語でプログラムされ、マイクロ・コン
ピユータがバス・ライン42、入出力バス・イン
ターフエイス41を経てインターフエイスの動作
を統括する。
理回路であつて、インターフエイスへの入力信号
を予め散乱光系からのシングル・パラメタ、ある
いは散乱光学系信号と螢光関係信号の内の任意の
1信号、または螢光関係信号の内の任意の2信号
に選別する。これらの信号はいずれも細胞1個に
対応したパルス出力であつて、21はそのパルス
高さ、パルス幅、パルス面積を電圧に変換するア
ナログ演算部である。つまり、4個の検出器から
の出力を測定の目的に従つて1種または2種の信
号の送別、利得制御、積分、ピーク・ホールドな
どを行う。21からのパルス出力A、パルス出力
Bは、それぞれインターフエイス内のA/D変換
器、31および32でデイジタル化される。35
および36はシフトレジスタで、そのいずれかに
信号Aと信号Bが交互に蓄えられそのシフトレジ
スタの容量が満たされると、他方のシフトレジス
タが信号Aと信号Bが同様に蓄積を始める。シフ
トレジスタの動作制御はシフトレジスタ制御器3
9が行う。容量が満たされたシフトレジスタは割
り込み制御器の動作によつて入出力バス・インタ
フエイス41を経てマイクロ・コンピユータへデ
ータを転送する。2系列のシフトレジスタへの信
号A,Bの流れの開閉はゲート回路33,34,
37,38が行う。41からの出力はマイクロ・
コンピユータ内でデータ処理が行われ、プリンタ
やプロツタなどの表示系に出力する。コンピユー
タへの割り込み処理のように高速を要するソフト
ウエアはアセンブリ言語で、その他の部分は
BASIC言語でプログラムされ、マイクロ・コン
ピユータがバス・ライン42、入出力バス・イン
ターフエイス41を経てインターフエイスの動作
を統括する。
以下第3図にインターフエイス部の更に詳細な
実施例を、第4図に動作のタイム・チヤートを示
す。
実施例を、第4図に動作のタイム・チヤートを示
す。
各検出器からの出力のうち、第2図に示すマル
チ・パラメタ信号処理回路21で散乱光信号が第
3図入力Aとして、螢光信号が第3図入力Bと
して選択され入力するものとする。信号Aおよび
信号BはそれぞれA/D変換器51および52で
デイジタル化される。A/D変換器が12ビツトで
あれば、デイジタル信号AおよびBはそれぞれ12
本のバス・ラインを経てバツフア増幅器など次の
回路を通り、処理された後にマイクロ・コンピユ
ータへの出力ケーブル端70へ送られる。第3図
ではこれらバス・ラインを模式的に表した。
チ・パラメタ信号処理回路21で散乱光信号が第
3図入力Aとして、螢光信号が第3図入力Bと
して選択され入力するものとする。信号Aおよび
信号BはそれぞれA/D変換器51および52で
デイジタル化される。A/D変換器が12ビツトで
あれば、デイジタル信号AおよびBはそれぞれ12
本のバス・ラインを経てバツフア増幅器など次の
回路を通り、処理された後にマイクロ・コンピユ
ータへの出力ケーブル端70へ送られる。第3図
ではこれらバス・ラインを模式的に表した。
ところでA/D変換器はそれぞれA/D変換が
終る度にその信号EOC(End of Conversion)を
出す。それぞれのA/D変換器EOC信号が
NAND回路53で反転され、ワン・シヨツト回
路56へ入力する。56は入力信号の立上りで反
転出力を出す。この信号が次いでNOR回路5
7を経てワン・シヨツト回路58へ入力し、58
は信号の立下りでパルス信号Qを発生する。こ
こでワン・シヨツト回路56および58のパルス
幅はそれぞれのワン・シヨツト回路の時定数で定
めるが、ワン・シヨツト回路58のパルス幅τ1は
ワン・シヨツト回路56の時定数τ2より大きくす
る。これらの時間関係は第4図タイム・チヤート
に示す通りである。ワン・シヨツト回路58の時
定数τ2で定められた時間を経過すると、パルスは
立ち下りこの信号がカウンタ63へ入力しカウン
タQAを動作させて1個計数する。
終る度にその信号EOC(End of Conversion)を
出す。それぞれのA/D変換器EOC信号が
NAND回路53で反転され、ワン・シヨツト回
路56へ入力する。56は入力信号の立上りで反
転出力を出す。この信号が次いでNOR回路5
7を経てワン・シヨツト回路58へ入力し、58
は信号の立下りでパルス信号Qを発生する。こ
こでワン・シヨツト回路56および58のパルス
幅はそれぞれのワン・シヨツト回路の時定数で定
めるが、ワン・シヨツト回路58のパルス幅τ1は
ワン・シヨツト回路56の時定数τ2より大きくす
る。これらの時間関係は第4図タイム・チヤート
に示す通りである。ワン・シヨツト回路58の時
定数τ2で定められた時間を経過すると、パルスは
立ち下りこの信号がカウンタ63へ入力しカウン
タQAを動作させて1個計数する。
カウンタQAは反転してワン・シヨツト回路5
8にフイード・バツクし58を元の状態へ戻す。
これによつて58はτ2の時間幅のパルスを発生す
る。58で生じたパルスはカウンタ63を動作さ
せて桁上げを行う。一方、カウンタ63の出力は
インバータを経てバツフア増幅器54と55へ入
る。即ち、63の出力はバツフア増幅器54と5
5を交互に開閉するゲート動作をさせる。つま
り、カウンタ63の出力が正のときバツフア増幅
器50を反転信号のときバツフア増幅器52を開
く。この結果シフトレジスタ60はA/D変換器
からの信号Aと信号Bとを交互に読み込む。
8にフイード・バツクし58を元の状態へ戻す。
これによつて58はτ2の時間幅のパルスを発生す
る。58で生じたパルスはカウンタ63を動作さ
せて桁上げを行う。一方、カウンタ63の出力は
インバータを経てバツフア増幅器54と55へ入
る。即ち、63の出力はバツフア増幅器54と5
5を交互に開閉するゲート動作をさせる。つま
り、カウンタ63の出力が正のときバツフア増幅
器50を反転信号のときバツフア増幅器52を開
く。この結果シフトレジスタ60はA/D変換器
からの信号Aと信号Bとを交互に読み込む。
実施例のカウンタは16進のものを用いており、
よつてA,Bの組で8ビツトをカウントする。カ
ウンタ63の最大桁の出力で、シフトレジスタ5
9と60の動作を切り換える。
よつてA,Bの組で8ビツトをカウントする。カ
ウンタ63の最大桁の出力で、シフトレジスタ5
9と60の動作を切り換える。
更に、ワンシヨツト回路58の出力は分岐して
ワン・シヨツト回路64へ入り、64は予め定め
られた時定数τ3で定められたパルスを発生する。
τ3の遅延時間を経て、64の出力はワン・シヨツ
ト回路65を動作させ、同様に65は時定数τ4で
定められたパルスを発生する。ワンシヨツト回路
65の出力はANDとORで組合された論理回路6
6を経てシフトレジスタ59と60へそれぞれ入
力し、シフトレジスタに読み込まれたデータをシ
フトさせる。これらシフトレジスタ59と60
は、カウンタ63の最大桁の出力を論理回路66
へ導いて、そのいずれを動作させるかを決める。
ワン・シヨツト回路64へ入り、64は予め定め
られた時定数τ3で定められたパルスを発生する。
τ3の遅延時間を経て、64の出力はワン・シヨツ
ト回路65を動作させ、同様に65は時定数τ4で
定められたパルスを発生する。ワンシヨツト回路
65の出力はANDとORで組合された論理回路6
6を経てシフトレジスタ59と60へそれぞれ入
力し、シフトレジスタに読み込まれたデータをシ
フトさせる。これらシフトレジスタ59と60
は、カウンタ63の最大桁の出力を論理回路66
へ導いて、そのいずれを動作させるかを決める。
シフトレジスタに蓄えられたデータは、マイク
ロ・コンピユータからの指令が69から入つてバ
ス・ライン70を通り、マイクロ・コンピユータ
へ出力する。二つのシフトレジスタのいずれから
マイクロ・コンピユータへ読み込むかは、これら
シフトレジスタの動作順序とデータシフト指令の
信号によつて判定され、カウンタ63の最大桁の
状態によつて定まる。
ロ・コンピユータからの指令が69から入つてバ
ス・ライン70を通り、マイクロ・コンピユータ
へ出力する。二つのシフトレジスタのいずれから
マイクロ・コンピユータへ読み込むかは、これら
シフトレジスタの動作順序とデータシフト指令の
信号によつて判定され、カウンタ63の最大桁の
状態によつて定まる。
フリツプ・フロツプ67′および67″は、シフ
トレジスタ59と60が交互に動作してデータの
蓄積が終つたとき、マイクロ・コンピユータへそ
れを送り込むために、割り込み動作指令を発生す
る。割り込み指令は、OR回路68を経て割り込
み指令出力端72からマイクロ・コンピユータへ
送られる。フリツプ・フロツプ67′および6
7″は論理回路66とバツフア増幅器61および
62を介して、シフトレジスタへ接続している。
本実施例ではシフトレジスタを用いてデータの一
時蓄積を行つたが、ランダム・アクセス・メモリ
(RAM)を用いることもできる。
トレジスタ59と60が交互に動作してデータの
蓄積が終つたとき、マイクロ・コンピユータへそ
れを送り込むために、割り込み動作指令を発生す
る。割り込み指令は、OR回路68を経て割り込
み指令出力端72からマイクロ・コンピユータへ
送られる。フリツプ・フロツプ67′および6
7″は論理回路66とバツフア増幅器61および
62を介して、シフトレジスタへ接続している。
本実施例ではシフトレジスタを用いてデータの一
時蓄積を行つたが、ランダム・アクセス・メモリ
(RAM)を用いることもできる。
第5図はRAMを用いた場合のブロツク・ダイ
アグラムを示す。シフトレジスタに比べ、データ
の蓄積量が増加でき、かつデータを交互に配列さ
せる必要がない。
アグラムを示す。シフトレジスタに比べ、データ
の蓄積量が増加でき、かつデータを交互に配列さ
せる必要がない。
AD変換器81と82でデイジタル化された信
号はそれぞれバツフア増幅器83と84を経て
RAM87へ入るが、カウンタで構成される。
RAM制御器85からの指令で指定された番地に
データ読み込む。RAMは複数のデータ記憶部を
有し、その一つにデータを読み込み、他から読み
込んだデータをマイクロ・コンピユータへ送り出
す。RAMからのデータを読み出しはRAM制御
器85からの指令で読み出す番地を指定して行
う。マイクロ・コンピユータへの出力は、割り込
み制御器86の動作によつて出力端42へ表れ
る。
号はそれぞれバツフア増幅器83と84を経て
RAM87へ入るが、カウンタで構成される。
RAM制御器85からの指令で指定された番地に
データ読み込む。RAMは複数のデータ記憶部を
有し、その一つにデータを読み込み、他から読み
込んだデータをマイクロ・コンピユータへ送り出
す。RAMからのデータを読み出しはRAM制御
器85からの指令で読み出す番地を指定して行
う。マイクロ・コンピユータへの出力は、割り込
み制御器86の動作によつて出力端42へ表れ
る。
本発明のインターフエイスはセル・ソータから
の分析データをシフトレジスタまたはランダム・
アクセス・メモリへ読み込んでいる一方で、マイ
クロ・コンピユータへすでに読み込んだデータを
送り出している。従つて、高速で発生するデータ
をまとめてコンピユータへ送り出すことができ、
かつ割り込み動作を行うことによつて市販のマイ
クロ・コンピユータの使用が可能になり、同時に
マイクロ・コンピユータの負担を少くすることが
できる。
の分析データをシフトレジスタまたはランダム・
アクセス・メモリへ読み込んでいる一方で、マイ
クロ・コンピユータへすでに読み込んだデータを
送り出している。従つて、高速で発生するデータ
をまとめてコンピユータへ送り出すことができ、
かつ割り込み動作を行うことによつて市販のマイ
クロ・コンピユータの使用が可能になり、同時に
マイクロ・コンピユータの負担を少くすることが
できる。
次に本発明の装置に適した光学系統の構成につ
いて述べる。
いて述べる。
第6図は主に本装置の光学系を示した図で、被
検出液送出・圧力調整部1から試料と不活性液体
がフローセル2へ圧送され、フローセル中の毛細
ノズルから前述のように層流状態を保ちながら流
出される。一方、レーザ光源5からの照射光は光
源レンズ系6を経て層流状態の試料に照射され、
試料からの散乱光、螢光がそれぞれ散乱光学系
9、螢光光学系10,11、螢光偏光学系12へ
導かれ、既述の通りの分離が行われる。
検出液送出・圧力調整部1から試料と不活性液体
がフローセル2へ圧送され、フローセル中の毛細
ノズルから前述のように層流状態を保ちながら流
出される。一方、レーザ光源5からの照射光は光
源レンズ系6を経て層流状態の試料に照射され、
試料からの散乱光、螢光がそれぞれ散乱光学系
9、螢光光学系10,11、螢光偏光学系12へ
導かれ、既述の通りの分離が行われる。
本発明の好ましい実施例では、第7図に解り易
く示したように、散乱光学系9にオプテイカルフ
アイバ−171を用いる。オプテイカルフアイバ
ーの束の一方端を複数の細束に分け、その端面を
図示のような1〜5の区域に分画する。そして、
各分画部分に対応したフアイバー細束をそれぞれ
の検知器172前面に位置させる。このようにす
れば、散乱光を任意の角度成分に分けて測光で
き、図示例では5次元のベクトルとして細胞識別
処理を行える。又、分画部分のうち必要な区画だ
けを取り出すようにしてもよい。
く示したように、散乱光学系9にオプテイカルフ
アイバ−171を用いる。オプテイカルフアイバ
ーの束の一方端を複数の細束に分け、その端面を
図示のような1〜5の区域に分画する。そして、
各分画部分に対応したフアイバー細束をそれぞれ
の検知器172前面に位置させる。このようにす
れば、散乱光を任意の角度成分に分けて測光で
き、図示例では5次元のベクトルとして細胞識別
処理を行える。又、分画部分のうち必要な区画だ
けを取り出すようにしてもよい。
第8図は、螢光光学系における集光部分を示し
ており、181は照射レーザ光の光軸、182は
試料から発せられる螢光の光軸である。一般に、
照射レーザ光がフローセル2を通過する際毛管壁
で生じる散乱光は、水平にドーナツツ状に散乱す
る。従つて、この散乱光が測定光学系に入るのを
防ぐため、本発明では照射光の光軸181を含む
水平面に対してθの角度をつけて螢光を集光して
いる。θの大きさとしては、螢光の集光角度(半
角)をとすると、θであるのが望ましい。
ており、181は照射レーザ光の光軸、182は
試料から発せられる螢光の光軸である。一般に、
照射レーザ光がフローセル2を通過する際毛管壁
で生じる散乱光は、水平にドーナツツ状に散乱す
る。従つて、この散乱光が測定光学系に入るのを
防ぐため、本発明では照射光の光軸181を含む
水平面に対してθの角度をつけて螢光を集光して
いる。θの大きさとしては、螢光の集光角度(半
角)をとすると、θであるのが望ましい。
第9図a,bは照射レーザ光を試料へ導くため
の光源レンズ系6を示している。第9図a中19
1はレーザ光源5からの円形光束、192は2枚
で一対のシリンドリカルレンズ、193はシリン
ドリカルレンズ透過後の楕円形光束である。2枚
のシリンドリカルレンズ192は、図示のように
十字に組合せて配置してある。このようにすれ
ば、試料への照射光を任意の楕円形状に収束でき
るため、測定すべき細胞の大きさに合せて最適な
レーザ照射光が得られる。
の光源レンズ系6を示している。第9図a中19
1はレーザ光源5からの円形光束、192は2枚
で一対のシリンドリカルレンズ、193はシリン
ドリカルレンズ透過後の楕円形光束である。2枚
のシリンドリカルレンズ192は、図示のように
十字に組合せて配置してある。このようにすれ
ば、試料への照射光を任意の楕円形状に収束でき
るため、測定すべき細胞の大きさに合せて最適な
レーザ照射光が得られる。
但し、シリンドリカルレンズ193を用いる
と、第9図b中a,b,c,dで示したように、
シリンドリカルレンズ193の入出射面で散乱光
が発生する。この散乱光が測定光学系へ侵入する
のを防ぐため、本発明のさらに好ましい実施例で
は、シリンドリカルレンズとフローセル2の間に
ピンホールマスク194が配置される。
と、第9図b中a,b,c,dで示したように、
シリンドリカルレンズ193の入出射面で散乱光
が発生する。この散乱光が測定光学系へ侵入する
のを防ぐため、本発明のさらに好ましい実施例で
は、シリンドリカルレンズとフローセル2の間に
ピンホールマスク194が配置される。
又本発明の好ましい実施例では、第6図中16
1で示したように、フローセル2内の毛管ノズル
先端に温度調節用の熱交換ブロツクが取付けら
れ、フローセルに入る直前にシース液とサンプル
液を温調する。両液は毛管ノズルを通つてフロー
セル2中へ流出されるため、高い流路抵抗によつ
て温度変化を生じ易いが、本実施例のようにすれ
ば両液の温度は常に一定に保たれ、測定の安定度
が高まる。
1で示したように、フローセル2内の毛管ノズル
先端に温度調節用の熱交換ブロツクが取付けら
れ、フローセルに入る直前にシース液とサンプル
液を温調する。両液は毛管ノズルを通つてフロー
セル2中へ流出されるため、高い流路抵抗によつ
て温度変化を生じ易いが、本実施例のようにすれ
ば両液の温度は常に一定に保たれ、測定の安定度
が高まる。
さらに本発明の好ましい実施例では、特に図示
しなかつたが、測定系中に粒子計数器が設けられ
る。この粒子計数器は、目的の粒子が一定時間当
りいくつ測定にかかつているかをモニターするメ
ータである。この粒子数モニターによつて、サン
プル流量が処理能力の限界を越えないように制御
できる。第10図はシフトレジスタを用いたイン
タフエイスを使用して得た結果の一例で、マウス
の赤血球とリンパ球の混合試料の前方散乱ヒスト
グラムである。第11図は螢光ヒストグラム、第
12図は血液についての2次元分布図の例であ
る。
しなかつたが、測定系中に粒子計数器が設けられ
る。この粒子計数器は、目的の粒子が一定時間当
りいくつ測定にかかつているかをモニターするメ
ータである。この粒子数モニターによつて、サン
プル流量が処理能力の限界を越えないように制御
できる。第10図はシフトレジスタを用いたイン
タフエイスを使用して得た結果の一例で、マウス
の赤血球とリンパ球の混合試料の前方散乱ヒスト
グラムである。第11図は螢光ヒストグラム、第
12図は血液についての2次元分布図の例であ
る。
以上述べたように本発明によれば、マイクロコ
ンピユータと接続して高速処理が可能なインター
フエイスを有する微小粒子分析装置が得られる。
又、このような装置での測定に適した光学系を始
めとする構成が得られる。
ンピユータと接続して高速処理が可能なインター
フエイスを有する微小粒子分析装置が得られる。
又、このような装置での測定に適した光学系を始
めとする構成が得られる。
第1図は本装置のブロツク・ダイアグラム、第
2図は本発明によるインターフエイスのブロツ
ク・ダイアグラム、第3図はシフトレジスタによ
るインターフエイス回路模式図、第4図はインタ
ーフエイス動作のタイム・チヤート、第5図は
RAMを用いたインターフエイスブロツク・ダイ
アグラム、第6図は主に本装置の光学系を示した
図、第7図は散乱光学系を示した図、第8図は螢
光光学系の集光部分を示す図、第9図a,bはそ
れぞれ光源レンズ系を示す図、第10図は前方散
乱強度ヒストグラムの例を示す図、第11図は螢
光強度ヒストグラムの例を示す図、第12図は2
次元分布図出力例を示す図である。 1……被検液選出・圧力調整部、2……フロー
セル、3……細胞振分け部、5……レーザ光源、
4……受器、6……光源レンズ系、9……散乱光
学系、10,11……螢光光学系、12……螢光
偏光光学系、13〜16……検出器、21……ア
ナログ演算部(マルチパラメタ信号処理回路)、
22……インターフエイス、23……マイクロコ
ンピユータ、24……表示系、161……熱交換
ブロツク、171……オプテイカルフアイバー、
181……照射レーザ光の光軸、182……螢光
の光軸、191……円形光束、192……シリン
ドリカルレンズ、193……楕円形光束、194
……ピンホールマスク。
2図は本発明によるインターフエイスのブロツ
ク・ダイアグラム、第3図はシフトレジスタによ
るインターフエイス回路模式図、第4図はインタ
ーフエイス動作のタイム・チヤート、第5図は
RAMを用いたインターフエイスブロツク・ダイ
アグラム、第6図は主に本装置の光学系を示した
図、第7図は散乱光学系を示した図、第8図は螢
光光学系の集光部分を示す図、第9図a,bはそ
れぞれ光源レンズ系を示す図、第10図は前方散
乱強度ヒストグラムの例を示す図、第11図は螢
光強度ヒストグラムの例を示す図、第12図は2
次元分布図出力例を示す図である。 1……被検液選出・圧力調整部、2……フロー
セル、3……細胞振分け部、5……レーザ光源、
4……受器、6……光源レンズ系、9……散乱光
学系、10,11……螢光光学系、12……螢光
偏光光学系、13〜16……検出器、21……ア
ナログ演算部(マルチパラメタ信号処理回路)、
22……インターフエイス、23……マイクロコ
ンピユータ、24……表示系、161……熱交換
ブロツク、171……オプテイカルフアイバー、
181……照射レーザ光の光軸、182……螢光
の光軸、191……円形光束、192……シリン
ドリカルレンズ、193……楕円形光束、194
……ピンホールマスク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 微小粒子懸濁液(試料)と不活性液体とをジ
エツトノズルへ送る液送装置及びフロー管を備え
たフロー部、 フロー管の途中で試料を不活性液体のフローの
中心軸に注入し試料と不活性液体を層流状態に保
持する高速ジエツトノズル、ノズルに音波振動を
与え流体を均一な液滴に分離するノズル加振装
置、 信号制御処理部の制御信号に従つて液滴を帯電
させる液滴帯電装置、 高圧静電場で液滴の荷電量に従つて液滴を偏向
させる静電偏向装置、 1個以上のレーザ光を収束させノズルの直下で
高速噴射液に照射するレーザ照射光学部、レーザ
光照射による試料からの散乱光を検出する散乱光
検出部、螢光を検出する螢光検出部、螢光偏光解
消度を検出する螢光偏光解消度検出部1個以上の
検出部を有する光検出部、光検出部からの出力パ
ルスの高さ、パルスの面積、パルスの時間幅を検
出する回路の1個以上の回路を備え、それぞれの
出力に対して対数、積、比、差、和またはそれら
の組合わせを処理するアナログ演算部、 アナログ演算部出力をA/D変換しマイクロコ
ンピユータに入力するインターフエイス部、及び パルスの高さの度数分布、パルスの面積の度数
分布、パルスの時間幅の度数分布を計算表示する
マイクロコンピユータ部からなる装置において、 該A/D変換器出力信号を順次読取り記録しそ
れが満了すると隣りへその情報を移動させて、そ
の動作を順次繰り返す複数列からなる信号読取り
移動列部の一連の情報読取り部を複数群備え、信
号読取り移動列部が読取り満了後、別の信号読取
り移動列部が信号読取りを同様に行うと共に、既
に信号を読取り記憶した信号読取り移動列から読
取り記憶情報をマイクロコンピユータに入力する
制御論理回路を有することを特徴とする微小粒子
分離装置。 2 微小粒子懸濁液(試料)と不活性液体とをジ
エツトノズルへ送る液送装置及びフロー管を備え
たフロー部、 フロー管の途中で試料を不活性液体のフローの
中心軸に注入し試料と不活性液体を層流状態に保
持する高速ジエツトノズル、ノズルに音波振動を
与え流体を均一な液滴に分離するノズル加振装
置、 信号制御処理部の制御信号に従つて液滴を帯電
させる液滴帯電装置、 高圧静電場で液滴の荷電量に従つて液滴を偏向
させる静電偏向装置、 1個以上のレーザ光を収束させノズルの直下で
高速噴射液に照射するレーザ照射光学部、レーザ
光照射による試料からの散乱光を検出する散乱光
検出部、螢光を検出する螢光検出部、螢光偏光解
消度を検出する螢光偏光解消度検出部1個以上の
検出部を有する光検出部、光検出部からの出力パ
ルスの高さ、パルスの面積、パルスの時間幅を検
出する回路の1個以上の回路を備え、それぞれの
出力に対して対数、積、比、差、和またはそれら
の組合わせを処理するアナログ演算部、 アナログ演算部出力をA/D変換しマイクロコ
ンピユータに入力するインターフエイス部、及び パルスの高さの度数分布、パルスの面積の度数
分布、パルスの時間幅の度数分布を計算表示する
マイクロコンピユータ部からなる装置において、 A/D変換器出力信号を記憶する動作がそれに
要する時間と記憶位置に無関係に行われ、かつ読
取りのできる記憶部を備え、信号読取りと既に信
号を読取り記憶した情報をマイクロコンピユータ
に入力する制御論理回路部を有することを特徴と
する微小粒子分離装置。 3 レーザ光照射による試料からの散乱光を検出
する散乱光検出部がオプテイカルフアイバー束の
端面の一端を複数の細束に分画し、各分画部分の
フアイバー細束を複数の検知器の前面に設置した
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項及び第2
項記載の微小粒子分離装置。 4 レーザ光照射による試料からの螢光を検出す
る螢光検出部が入射光軸面に対しある選択された
角度をもつて螢光を集光することを特徴とする特
許請求の範囲第1項及び第2項記載の微小粒子分
離装置。 5 試料にレーザ光を照射するレーザ照射光学部
にレーザ光束を任意の楕円形状に収束する二枚の
シリンドリカルレンズを十字に組合わせたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項及び第2項記載
の微小粒子分離装置。 6 試料前にピンホールマスクを設置したことを
特徴とする特許請求の範囲第5項記載の微小粒子
分離装置。 7 試料と不活性液体をノズルから流出させる直
前に、温度調節手段を設けたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項及び第2項記載の微小粒子分
離装置。 8 粒子計数器を備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項及び第2項記載の微小粒子分離装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57190058A JPS5979834A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 微小粒子分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57190058A JPS5979834A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 微小粒子分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5979834A JPS5979834A (ja) | 1984-05-09 |
| JPH0229184B2 true JPH0229184B2 (ja) | 1990-06-28 |
Family
ID=16251638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57190058A Granted JPS5979834A (ja) | 1982-10-29 | 1982-10-29 | 微小粒子分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5979834A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6123943A (ja) * | 1984-07-12 | 1986-02-01 | Kano Hajime | 粒子計測装置 |
| US4662742A (en) * | 1985-05-10 | 1987-05-05 | Becton, Dickinson And Company | Scatter/fluorescene beam splitter in a flow cytometry apparatus |
| JPS61270639A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | Japan Spectroscopic Co | フロ−サイトメ−タ |
| US4989977A (en) * | 1985-07-29 | 1991-02-05 | Becton, Dickinson And Company | Flow cytometry apparatus with improved light beam adjustment |
| US4781460A (en) * | 1986-01-08 | 1988-11-01 | Coulter Electronics Of New England, Inc. | System for measuring the size distribution of particles dispersed in a fluid |
| JPH0643950B2 (ja) * | 1989-09-29 | 1994-06-08 | 株式会社島津製作所 | 粒度分布測定装置 |
| JP2008051772A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Hamamatsu Photonics Kk | 蛍光画像取得装置、及び蛍光画像取得方法 |
| DE102011114874B4 (de) * | 2011-09-30 | 2024-09-26 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Mikroskop umfassend eine Auswerteschaltung für einen optoelektronischen Detektor zum Aufzeichnen insbesondere von Fluoreszenzereignissen |
| DE102011054659A1 (de) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | AeroMegt GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Aerosolen in einem großen Volumenstrom |
-
1982
- 1982-10-29 JP JP57190058A patent/JPS5979834A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5979834A (ja) | 1984-05-09 |
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