(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子懸濁液の流れを形成するフローセルと、
フローセルに光を照射する光源と、
粒子懸濁液中の各粒子から少なくとも第１および第２の光を受けて第１および第２電気信号にそれぞれ変換する第１および第２光電変換素子と、
第１電気信号を第１しきい値と比較した結果を出力する第１比較部と、
第２電気信号を第２しきい値と比較した結果を出力する第２比較部と、
第１比較部により出力された出力信号と第２比較部により出力された出力信号の論理和を出力する論理和算出部と、
論理和算出部により出力された出力信号と第１比較部により出力された出力信号の論理積を出力する第１論理積算出部と、
論理和算出部により出力された出力信号と第２比較部により出力された出力信号の論理積を出力する第２論理積算出部と、
論理和によって得られる期間を１つの粒子の特徴を表す信号の有効検出期間とし、第１論理積算出部により出力された出力信号と第２論理積算出部により出力された出力信号に基づいて粒子分析を行う分析部からなるフローサイトメータ。
【請求項２】
第１比較部は、第１電気信号が第１しきい値より大きいとき信号を出力し、第２比較部は、第２電気信号が第２しきい値より大きいとき信号を出力する、請求項１記載のフローサイトメータ。
【請求項３】
第１の光が散乱光で、第２の光が蛍光である請求項１記載のフローサイトメータ。
【請求項４】
分析部は、第１および第２電気信号のピーク値と時間幅に基づいて粒子分析を行う請求項１記載のフローサイトメータ。
【請求項５】
第１および第２電気信号の少なくとも一方を平滑化するスムージングフィルタをさらに備える請求項１記載のフローサイトメータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はフローサイトメータに関し、とくに、染色を施した細菌や細胞などから生じる散乱光や蛍光を電気信号に変換して処理する処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細胞などの粒子を分析するための測定装置として、従来からフローサイトメータが利用されている。一般的なフローサイトメータでは、細胞などの種類を判別するために前もって適当な染色を施し、その粒子懸濁液を細いガラス管に導き、その懸濁液の流れに対して、レーザ光を照射する。
【０００３】
粒子が、レーザ照射エリアを通過するごとにその粒子による散乱光や蛍光が検出され、これらの光の強度は、それぞれフォトダイオードやフォトマルチプライヤによってパルス状の電気信号つまり、散乱光信号や蛍光信号に変換される。
【０００４】
これらの電気信号の波形を処理することによって、そのパルスの振幅、面積、幅といった種々のパラメータが算出されるが、それに用いる算出回路には、信号検知レベルが設定されている。そして、検出パルス高さがある検出レベル以上であれば粒子信号と認知して処理を行うというようにしている。
【０００５】
検出信号は、粒子がない状態（無信号状態）では理想的には０であるが、外来ノイズや測定系の持つ性質の時間的変動（例えば、フローサイトメータにおけるフローセル内流体の屈折率変動）により、所定の振幅を持つノイズ信号が検出される。これらのノイズ信号を、対象とする信号から除去するために、信号検知レベルは設定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術では、上記のようにして得られる複数種類の電気信号のうち、一つを代表的にトリガ信号として選択し、そのトリガ信号のレベルがある一定条件を満たせば粒子信号として認知するようにしている。
【０００７】
しかしながら、例えば蛍光信号をトリガ信号に設定すると、散乱光信号は強いが蛍光信号は弱いような細菌は認知することができない。また、一般的にノイズ成分の多い蛍光信号には強力なアナログフィルタを設けるため、蛍光信号は、そのフィルタの特性により遅延した波形となる。このような場合には散乱光信号と蛍光信号との位相差により、散乱光信号のパルス幅やピーク値が正しく検出できない。
【０００８】
逆に散乱光信号をトリガ信号に設定すると、尿中の円柱を認知する場合、蛍光信号はパルス幅の長い１つのパルス信号となるが、散乱光信号は短いパルス幅の断続パルス信号となり、１つの円柱を複数の粒子として認知してしまう。
【０００９】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、各光信号のパルス幅やピーク値のようなパラメータを、リアルタイムに正しく算出して精度よく粒子分析を行うことが可能なフローサイトメータを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、粒子懸濁液の流れを形成するフローセルと、フローセルに光を照射する光源と、粒子懸濁液中の各粒子から少なくとも第１および第２の光を受けて第１および第２電気信号にそれぞれ変換する第１および第２光電変換素子と、第１電気信号を第１しきい値と比較した結果を出力する第１比較部と、第２電気信号を第２しきい値と比較した結果を出力する第２比較部と、第１比較部により出力された出力信号と第２比較部により出力された出力信号の論理和を出力する論理和算出部と、論理和算出部により出力された出力信号と第１比較部により出力された出力信号の論理積を出力する第１論理積算出部と、論理和算出部により出力された出力信号と第２比較部により出力された出力信号の論理積を出力する第２論理積算出部と、論理和によって得られる期間を１つの粒子の特徴を表す信号の有効検出期間とし、第１論理積算出部により出力された出力信号と第２論理積算出部により出力された出力信号に基づいて粒子分析を行う分析部からなるフローサイトメータを提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明のフローサイトメータの測定対象としては、赤血球および白血球のような血液中の血球成分，円柱，上皮細胞，細菌および血球のような尿中の有形成分、あるいは、トナーおよび研磨剤のような工業用粒子などが挙げられる。
これらの粒子はあらかじめ蛍光染料や蛍光標識試薬によって処理されたものであってもよい。
【００１２】
フローセルとしては、粒子懸濁液をシース液に包んで細孔に流すことにより流体力学的効果によって細い流れを形成して細孔に粒子を一列に通過させるようにした、いわゆるシースフローセルを用いることが好ましい。
【００１３】
光源には、連続的に発光するレーザ光源、例えばレーザダイオードを用いることができる。第１および第２光電変換素子が各粒子から受ける光とは、前方散乱光，側方散乱光，後方散乱光，蛍光（赤蛍光，緑蛍光）などの光の内の少なくとも２種類である。
【００１４】
また、第１および第２光電変換素子には、ホトダイオード，ホトトランジスタ又はホトマルチプライヤーチューブなどを用いることができる。
前記光電変換素子は３つ以上の構成であっても良い。
比較部および論理和算出部は、通常のアナログ回路又はデジタル回路又はそれらの組み合わせ回路により実現できる。分析部は、ＣＰＵ，ＲＯＭおよびＲＡＭからなるマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータによって構成されることが好ましい。
【００１５】
この発明において、比較部は、第１および第２電気信号がしきい値より大きい期間をそれぞれの有効検出期間としてもよい。
前記電気信号は３つ以上の構成であっても良い。
場合によっては、第１および第２電気信号を微分又は積分処理した後にしきい値と大きさを比較するようにしてもよい。
【００１６】
第１の光が散乱光で、第２の光が蛍光であってもよい。
分析部は、第１および第２電気信号のピーク値と時間幅に基づいて粒子分析を行うようにしてもよい。
第１および第２電気信号の少なくとも一方を平滑化するスムージングフィルタをさらに備えてもよい。
【００１７】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明のフローサイトメータの光学系を示す説明図である。同図に示すように、シースフローセル１のオリフィス２を粒子懸濁液がシース液に包まれて通過する。粒子懸濁液中の粒子Ｐにレーザダイオード３からの出射ビームＬ０が集光レンズ４を介して集光される。それによって、粒子Ｐから前方散乱光Ｌ１と側方蛍光Ｌ２が生じる。
【００１８】
ホトダイオード６は前方散乱光Ｌ１を集光レンズ５を介して受光し、電気信号Ｓａに変換する。ホトマルチプライヤチューブ７は側方蛍光Ｌ２を集光レンズ８を介して受光し、電気信号Ｓｂに変換する。電気信号Ｓａ，Ｓｂは信号処理部９に入力されて処理される。
【００１９】
図２は信号処理部９の構成を示すブロック図であり、図３は処理される電気信号を示すタイムチャートである。
図２において、電気信号Ｓａ，Ｓｂがスムージングフィルタ１１ａ，１１ｂによりそれぞれ平滑化され、例えば、図３の（ａ)，(ｂ）に示す信号ＳＡ，ＳＢが得られる。この場合、信号ＳＢは信号ＳＡより位相が遅れている。
【００２０】
信号ＳＡ，ＳＢはそれぞれしきい値設定部１２ａ，１２ｂから出力されるしきい値Ｔａ，Ｔｂと比較部１３ａ，１３ｂにおいて比較される。比較部１３ａ，１３ｂは図３の（ｃ)，(ｄ）に示すようにそれぞれ信号ＳＡ，ＳＢがしきい値Ｔａ，Ｔｂより大きい期間Ｗａ，Ｗｂがアクティブとなるイネーブル信号Ｅａ，Ｅｂを出力する。
【００２１】
論理和算出部１４は、イネーブル信号Ｅａ，Ｅｂの論理和を算出し、算出結果から図３の（ｅ）に示すように期間Ｗｃがアクティブとなるイネーブル信号Ｅｃを出力する。
【００２２】
そして、論理積算出部１５ａはイネーブル信号ＥａとＥｃの論理積Ｆａを算出する。ピーク値算出部１６ａおよび時間幅算出部１７ａは、論理積Ｆａがアクティブである期間において、それぞれピーク値Ｐａと時間幅（パルス幅）Ｗａを算出する。
【００２３】
一方、論理積算出部１５ｂも同様に、イネーブル信号ＥｂとＥｃの論理積Ｆｂを算出する。ピーク値算出部１６ｂおよび時間幅算出部１７ｂは、論理積Ｆｂがアクティブである期間において、それぞれピーク値Ｐｂと時間幅（パルス幅）Ｗｂを算出する。分析部１８は、ピーク値Ｐａ，Ｐｂおよび時間幅Ｗａ，Ｗｂを統計的に処理して測定対象粒子の分析を行い、分析結果を出力部１９から出力する。
【００２４】
図３に示す例では、信号ＳＢが信号ＳＡより遅れているので、従来のように信号Ｅａ，Ｅｂのいずれか一方をトリガ信号とすると、他方の信号のパルス幅は部分的に削除され誤って検出されるが、この発明では、いずれの信号に対しても正しいパルス幅が得られることが分かる。
【００２５】
図４は尿中の血球円柱を検出する例を示し、図４（ａ）は前方散乱光の強度を表す信号ＳＡ，図４（ｂ）は側方蛍光の強度を表す信号ＳＢである。
これらの信号ＳＡ，ＳＢが信号処理部９で処理されると、前述と同様に比較部１３ａ，１３ｂは図４の（ｃ)，(ｄ）に示すイネーブル信号Ｅａ，Ｅｂを出力する。論理和算出部１４は図４の（ｅ）に示すイネーブル信号Ｅｃを出力する。
【００２６】
従って、ピーク値算出部１６ａおよび時間幅算出部１７ａは、論理積Ｆａがアクティブである期間Ｗａ１，Ｗａ２，Ｗａ３においてピーク値Ｐａを算出し、時間幅Ｗａ＝Ｗａ１＋Ｗａ２＋Ｗａ３を算出する。
【００２７】
一方、ピーク値算出部１６ｂおよび時間幅算出部１７ｂは、論理積Ｆｂがアクティブである期間Ｗｂにおいてピーク値Ｐｂと時間幅（パルス幅）Ｗｂを算出する。分析部１８は、ピーク値Ｐａ，Ｐｂおよび時間幅Ｗａ，Ｗｂを統計処理して粒子の分析を行い、分析結果を出力部１９から出力する。
【００２８】
図４に示す例では、信号ＳＡが３つのパルス信号を有するので、従来のように信号Ｅａをトリガ信号とすると、１つの粒子が３つの粒子として誤って認知されることになる。しかし、この発明では、１つの粒子として正しく認知され、信号ＳＡ，ＳＢに対して正しいピーク値とパルス幅を検出できる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によれば、１つの粒子の特徴を表す少なくとも２つの電気信号について、両信号の一方が微小で検出不能である場合、また両信号の位相差が大きい場合、あるいは一方が断続するような場合であっても、各信号を精度よく検出することができ、正確な粒子分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のフローサイトメータの光学系を示す説明図である。
【図２】図１の信号処理部を示すブロック図である。
【図３】図３に示す信号処理部の動作の一例を示すタイムチャートである。
【図４】図３に示す信号処理部の動作の他の例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  シースフローセル
２  オリフィス
３  レーザダイオード
４  集光レンズ
５  集光レンズ
６  ホトダイオード
７  ホトマルチプライヤチューブ
８  集光レンズ
９  信号処理部
Ｐ  粒子
ＬＢ  ビーム
Ｌ１  前方散乱光
Ｌ２  側方蛍光
【図１】
0004284031.tif 000002
【図２】
0004284031.tif 000003
【図３】
0004284031.tif 000004
【図４】
0004284031.tif 000005