JP2018116060A - Image cytometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像サイトメータに関し、特に細胞等の分析に用いる画像サイトメータに関する。 The present invention relates to an image cytometer, and more particularly to an image cytometer used for analysis of cells and the like.
細胞等を分析する場合、サイトメトリーと呼ばれる手法が用いられる。サイトメトリーを大まかに分類すると、フローサイトメトリーとイメージングサイトメトリーに大別される。 When analyzing cells or the like, a technique called cytometry is used. Cytometry is roughly classified into flow cytometry and imaging cytometry.
フローサイトメトリーは、懸濁させた細胞をセンシングゾーンに導き、高速で散乱光と蛍光などを測定する手法である。イメージングサイトメトリーは、分析対象の細胞に対して撮像処理を行うことにより、画像化して解析する手法である。 Flow cytometry is a technique that guides suspended cells to a sensing zone and measures scattered light and fluorescence at high speed. Imaging cytometry is a technique for imaging and analyzing a subject cell by performing an imaging process.
サイトメータの一例として本願発明者が発明した分類装置(特許文献1)がある。特許文献1には、前方散乱光と側方散乱光に加えて後方散乱光を検出して分析を行う分類装置が開示されている。当該分類装置は、後方散乱光を検出することによって非常に小さな細胞であっても正確に検出し、細胞の分類を精度良く行っている。
As an example of a cytometer, there is a classification device invented by the present inventor (Patent Document 1).
ここでフローセルに検体試料を流して粒子を分析する手法(特許文献1に記載の技術も含む)では、粒子がフローセルを移動した瞬間のみが分析の対象となる。この場合、フローセル中を微粒子が移動した場合、粒径が小さいために散乱光や蛍光が十分に検出できず、誤検出や検出ミスが生じる恐れがあった。 Here, in the method of analyzing the particles by flowing the specimen sample into the flow cell (including the technique described in Patent Document 1), only the moment when the particles move through the flow cell is the object of analysis. In this case, when the microparticles move in the flow cell, the scattered light and fluorescence cannot be detected sufficiently because the particle size is small, and there is a possibility that erroneous detection or detection error may occur.
すなわち、微粒子を含む検体試料を分析対象とする場合には正確に検出を行うことが難しいという問題があった。 In other words, there is a problem that it is difficult to accurately detect a specimen sample containing fine particles.
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、検体試料内の微粒子を正確に検出することができる画像サイトメータを提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a main object thereof is to provide an image cytometer capable of accurately detecting fine particles in a specimen sample.
本発明にかかる画像サイトメータの一態様は、
検体試料に光を照射する光源と、
前記検体試料に光を照射した際に生じる散乱光や蛍光を検出する検出部と、
前記光源から前記検体試料内の粒子に複数回の照射が行われるように、前記検体試料が格納された粒子容器を動かす粒子容器位置制御部と、
を備える、ものである。
One aspect of the image cytometer according to the present invention is:
A light source for irradiating the specimen sample with light;
A detector for detecting scattered light and fluorescence generated when the specimen sample is irradiated with light;
A particle container position control unit that moves a particle container in which the specimen sample is stored so that the particles in the specimen sample are irradiated multiple times from the light source;
It is provided.
本発明では、検体試料をフローに流すのではなく、検体試料を容器に入れた状態で粒子に複数回のレーザー照射が行われるように移動させて粒子検出を行っている。粒子に複数回のレーザー照射が行われることにより、微粒子であっても精度良く検出を行うことができる。 In the present invention, instead of flowing the specimen sample into the flow, particle detection is performed by moving the specimen sample so that laser irradiation is performed a plurality of times while the specimen sample is placed in a container. By performing laser irradiation a plurality of times on the particles, even fine particles can be detected with high accuracy.
本発明は、検体試料内の微粒子を正確に検出することができる画像サイトメータを提供することができる。 The present invention can provide an image cytometer capable of accurately detecting fine particles in a specimen sample.
<実施の形態1>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる分析システムの構成を示すブロック図である。分析システム1は、イメージングサイトメータ10(画像サイトメータ)と血球分析装置30を有する。
<
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the analysis system according to the present embodiment. The
イメージングサイトメータ10は、粒子容器11、撮像部12(第1撮像部)、粒子位置検出部17、粒子分類計測部18、記憶部19、通信部20、及び粒子容器位置制御部21を有する。イメージングサイトメータ10は、検体試料に対して撮像処理を行って画像を生成し、当該画像を用いて分析する(詳細には粒子比率や粒子計測値等を検出する)ものである。イメージングサイトメータ10は、粒子の画像化処理を行うために多量の検体試料の分析を行うことはできないが(換言すると必要な統計量を確保することが難しいが)、粒子形態情報の詳細が得られるという利点がある。
The
粒子容器11は、分析対象となる検体試料(好適には血液)を保持する容器である。血球細胞内には、その種類により大きさの異なる顆粒又は粒子(以下、単に粒子と記載する。)が含まれている。本例では、粒子容器11に粒子p11〜p1nが保持されている。ここでイメージングサイトメータ10の用途は、特に限定されないものの、マイクロパーティクルを含む血液の分析等に用いられると特に有用である。マイクロパーティクルとは、血小板膜の一部がちぎれて放出される微小な膜小胞体である。マイクロパーティクルの検出により、血栓準備状態を知ることができ、血管障害予知に有用とされている(非特許文献1)。
The
撮像部12は、粒子容器11内の粒子に対して撮像処理を行って画像化するものである。撮像部12の構成は特に限定されないが、例えば図1のような構成になる。図1の構成では撮像部12は、光源13、後方散乱光検出部14、蛍光検出部15、及び粒子画像生成部16を備える。光源13は、粒子容器11に対してレーザー光を照射する。レーザー光は、散乱光と蛍光をそれぞれ励起させる。粒子容器11は、イメージングサイトメータ10の分析中に位置制御が行われる。すなわち粒子容器11は、イメージングサイトメータ10の分析中に粒子p11〜粒子1nにレーザー光が当たるように移動する。粒子容器11の位置制御の詳細については、図4及び図5を参照して後述する。
The
後方散乱光検出部14は、光源13が粒子容器11にレーザー光を照射した際に生じる後方散乱光の強度を検出する。ここで散乱光の特性及び後方散乱光を検出する意義について簡単に説明する。
The backscattered
血球細胞内には、その種類により大きさの異なる顆粒又は粒子(以下、単に粒子と言う。)が含まれているので、これに光を照射した場合、粒子の大きさに応じて散乱光の角度分布が異なる。大きい粒子による散乱光は、ほとんどが前方に集中し、その強度は粒子の径の二乗に比例する(フラウンホーファの回析理論)。また、粒径(粒子の径)が小さい場合、その散乱光は四方八方に散らばり、散乱光の強度は粒径の六乗に比例する(レイリーの理論)。また、小さな粒子による散乱光は、入射光の振動方向で角度分布が異なり、粒子が凹凸する場合は、散乱による偏光現象が失われることが知られている。 Since blood cells contain granules or particles of different sizes (hereinafter simply referred to as particles) depending on the type of the cells, when light is irradiated to these cells, the scattered light depends on the size of the particles. Angular distribution is different. Scattered light from large particles is mostly concentrated in the front, and its intensity is proportional to the square of the particle diameter (Fraunhofer's diffraction theory). When the particle size (particle size) is small, the scattered light is scattered in all directions, and the intensity of the scattered light is proportional to the sixth power of the particle size (Rayleigh theory). Further, it is known that scattered light from small particles has a different angular distribution depending on the vibration direction of incident light, and the polarization phenomenon due to scattering is lost when the particles are uneven.
直径dの粒子に対し、波長λのレーザー光を入射した場合、粒径パラメータαは以下の式(1)で示される。
α=πd/λ ――式(1)
When a laser beam having a wavelength λ is incident on a particle having a diameter d, the particle size parameter α is expressed by the following formula (1).
α = πd / λ ――Formula (1)
図2は、粒径パラメータαと散乱光成分のパターンとの関係を示す概念図である。図2では、図中下方向から上方向に向かってレーザー光を照射した場合の散乱光パターンを示している。図2から明らかなように、粒径パラメータαが小から大へ、すなわち粒径が大きくなるにつれて後方散乱光成分が少なくなる。換言すると、粒径が小さくなるにつれて後方散乱光成分が多くなる。そのため、上述のマイクロパーティクルのように粒径が小さい粒子の分析には後方散乱光を分析することが非常に有用である。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the relationship between the particle size parameter α and the scattered light component pattern. In FIG. 2, the scattered light pattern at the time of irradiating a laser beam from the downward direction to the upward direction in the figure is shown. As is clear from FIG. 2, the backscattered light component decreases as the particle size parameter α increases from small to large, that is, as the particle size increases. In other words, the backscattered light component increases as the particle size decreases. Therefore, it is very useful to analyze backscattered light for analyzing particles having a small particle size such as the above-described microparticles.
なお粒径パラメータと散乱光との関係の詳細は、特許文献1の段落0014〜0020に記載されているため、適宜参照されたい。
The details of the relationship between the particle size parameter and the scattered light are described in paragraphs 0014 to 0020 of
後方散乱光検出部14は、レーザー光を粒子容器11に照射した際に生じる後方散乱光を検出するものであり、特許文献1と同様にミラー、レンズ、検出器(フォトダイオード等)から構成されれば良い。後方散乱光検出部14は、検出した後方散乱光強度と、レーザー光の照射位置を示す位置情報(例えばx座標、y座標)と、を関連付けて粒子画像生成部16に供給する。
The backscattered
蛍光検出部15は、複数の蛍光検出器151〜154から構成される。蛍光検出器151〜154は、レーザー光によって励起された蛍光を種別に応じてそれぞれ検出する。蛍光検出部15は、各蛍光検出器151〜154が検出した蛍光強度と、レーザー光の照射位置を示す位置情報(x座標、y座標)と、を関連付けて粒子画像生成部16に供給する。
The
粒子画像生成部16には、位置情報(x座標、y座標)と関連付けられた散乱光強度情報と、位置情報(x座標、y座標)と関連付けられた蛍光強度情報と、が入力される。粒子画像生成部16は、これらの情報を基に検体試料内に含まれる粒子の形状を示す画像(粒子画像)を生成する。粒子画像の生成方法を図3を参照して説明する。
The particle
図3は、粒子画像生成部16の動作イメージを説明する概念図である。なお、図3においては説明の容易化のため、粒子の大きさ等については簡略化して記載している。粒子画像生成部16には、レーザー光の照射幅に応じた散乱光強度情報及び蛍光強度情報が入力される。粒子画像生成部16は、レーザー光の照射幅に応じた散乱光強度情報及び蛍光強度情報を基に、部分画像a1〜a6を生成する。そして粒子画像生成部16は、座標情報を参照して部分画像a1〜a6を合成した粒子画像を生成する。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an operation image of the particle
なおイメージングサイトメータ10は、前方散乱光検出部及び側方散乱光検出部を備える構成であってもよい。この場合に粒子画像生成部16は、後方散乱光検出部14が検出した後方散乱光強度に加え、前方散乱光検出部が検出した前方散乱光強度、及び側方散乱光検出部が検出した側方散乱光強度、を基に粒子画像を生成する。
The
再び図1を参照する。粒子位置検出部17は、粒子容器11の位置を検出する位置検出センサ(図1には図示せず)から位置情報を取得する。粒子位置検出部17が取得する位置情報は、例えば「x座標=x1、y座標=y1」(粒子容器11の左上端を(0,0)とする。)といったようにレーザー光の照射位置を特定できるものである。粒子位置検出部17は、検出したレーザー光の照射位置情報を記憶部19に書き込む。
Refer to FIG. 1 again. The particle
粒子分類計測部18は、粒子画像生成部16が生成した粒子画像を取得し、当該粒子画像の分析を行う。粒子分類計測部18は、具体的には粒子画像を分析して粒子計測値や粒子比率等を算出する。粒子計測値とは、例えば画像化対象範囲内におけるCD4陽性リンパ球数、CD4陰性リンパ球数等である。また粒子比率とは、例えば検体試料に含まれるCD4陽性リンパ球数とCD4陰性リンパ球数の比率やCD4/CD8比率等である。粒子分類計測部18は、これらの計測処理を一般的なカウント処理により実現する。
The particle
粒子分類計測部18は、分析結果及び粒子画像を記憶部19に書き込む。記憶部19は、イメージングサイトメータ10内における各種情報を記憶する。記憶部19は、ハードディスクドライブ等の2次記憶装置であるが、USB(Universal Serial Bus)メモリのようにイメージングサイトメータ10に着脱可能な装置であってもよい。
The particle
通信部20は、上述の処理により得られた粒子計測値、粒子比率、粒子画像等を血球分析装置30に送信する。通信部20は、例えば無線通信規格に沿った各種回路等により構成されれば良い。また通信部20は、後述する通信部36とケーブル等により物理的に接続されていてもよい。なお通信部20は、粒子画像をすべて送信してもよいが、粒子分類計測部18によって偽陽性と判断された粒子が含まれる代表的な領域の画像のみを送付する方が通信量の観点から好ましい。
The
なお、イメージングサイトメータ10と血球分析装置30間のデータの受け渡しは、USB(Universal Serial Bus)メモリをはじめとする記録媒体を用いて行われてもよい。またユーザがイメージングサイトメータ10の分析結果を目視確認し、その分析結果を血球分析装置30に入力することによりデータの受け渡しを実現してもよい。
The data exchange between the
粒子容器位置制御部21は、粒子容器11の位置を制御する。より具体的には粒子容器位置制御部21は、粒子に複数回のレーザー光の照射が行われるように粒子容器11の位置を制御する。図4及び図5を参照して粒子容器位置制御部21による粒子容器11の位置制御について説明する。図4は、粒子容器位置制御部21の位置制御の第1例を示す図である。図4(A)〜図4(D)は、時間経過に伴う粒子容器11の位置を示す図である。
The particle container
図示するように光源13から照射されるレーザー光の照射位置(絶対位置)は変化しない。図4(A)では、レーザー光が粒子容器11の最下部の粒子を照射している。図4(B)は、図4(A)から一定時間経過した後のレーザー光の照射状態を示している。粒子容器位置制御部21が粒子容器11を図中の下方向に動かすように制御したため、図4(A)の際よりも上部に位置する粒子が照射されている。図4(C)は、図4(B)から一定時間経過した後のレーザー光の照射状態を示している。粒子容器位置制御部21が粒子容器11を図中の下方向に動かすように制御したため、最も上部に位置する粒子が照射されている。図4(D)は、図4(C)から一定時間経過した後のレーザー光の照射状態を示している。粒子容器位置制御部21が粒子容器11を図中の上方向に動かすように制御したため、図4(C)と比べて下部に位置する粒子が照射されている。
As shown in the drawing, the irradiation position (absolute position) of the laser light emitted from the
このように粒子容器位置制御部21は、粒子容器11内に含まれる粒子に略均一にレーザー光が照射されるように粒子容器11の位置を動かす。粒子容器位置制御部21は、この往復運動を繰り返し行うことにより、各粒子に複数回の照射が行われるように制御する。なお図4(A)〜(D)では説明の容易化のため、一方向に往復する例を説明したが、粒子容器位置制御部21は、X軸方向とY軸方向の二次元の移動を伴うように制御してもよい。
As described above, the particle container
なお粒子容器11の移動は、例えば粒子容器11を図示しない載置板上に固定して当該載置板を移動させることにより実現すればよい。この場合、載置板に位置検出センサ(エンコーダ、図1には図示せず。)を取り付け、当該位置検出センサがどの位置にレーザー光の照射が行われているかを検出するようにする。勿論、この他の方法により移動を実現してもよい。
The movement of the
図5は粒子容器位置制御部21の位置制御の第2例を示す図である。図5(A)〜図5(D)は、時間経過に伴う粒子容器11の位置状態を示す図である。図示するように光源13から照射されるレーザー光の照射位置(絶対位置)は変化しない。図5(A)〜図5(D)は、それぞれ略一定期間経過した後のレーザー光と粒子容器11の位置関係を示している。例えば図5(B)は、図5(A)から一定時間経過した後の粒子容器11に対するレーザー光の照射状態を示している。図示するように粒子容器位置制御部21は、粒子に略均一にレーザー光が照射されるために、粒子容器11が円を描くように位置を制御している。粒子容器位置制御部21は、この円運動を繰り返し行うことにより、各粒子に何度も照射が行われるように制御する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a second example of position control of the particle container
このように、本実施の形態にかかるイメージングサイトメータ10は、検体試料を粒子容器11に入れ、粒子容器11を移動させることにより、各粒子にレーザー光が複数回照射されるようにする。
As described above, the
図5の位置制御は円運動であり、粒子容器11は一時停止を行うことなく移動を繰り返す。図4の位置制御は、一方向に動かした後に一時停止を行い、略逆方向に移動を行う。すなわち図4の位置制御は一時停止を伴う運動である。そのため図5の位置制御は、高速に分析を行うことができるため、より好ましい。
The position control in FIG. 5 is a circular motion, and the
なお図4及び図5の移動において、粒子容器位置制御部21は、粒子容器11に含まれる粒子に略均一にレーザー光が照射されるように移動させることが好ましい。ここで、略均一にレーザー光を照射させるために、移動運動(図4のような往復運動、図5の円運動)は等速運動であることが好ましい。これにより、各粒子にまんべんなくレーザー光が照射されることになり、より精度良く分析を行うことができる。
4 and 5, it is preferable that the particle container
続いて図1を参照して血球分析装置30の構成について説明する。血球分析装置30は、計測部31、分析部34、出力部35、及び通信部36を有する。血球分析装置30には、イメージングサイトメータ10と同一の検体試料が入力される。例えば「被験者Aさん」から取得した血液(検体試料)がイメージングサイトメータ10と血球分析装置30に入力される。血球分析装置30は、電気抵抗法及び光学分析法の少なくとも一方の計測技術を用いて検体試料に含まれる粒子の定量分析を行う。ここで電気抵抗法や光学分析法とは、本願発明者の執筆文献である非特許文献2に記載の技術であるものであるため、適宜参照されたい(非特許文献272ページ113ページ)。
Next, the configuration of the
計測部31は、一般的な電気抵抗法や光学分析法を用いて検体試料の血球分析を行う。例えば計測部31は、図1に示すように電気抵抗計測部32及び光学分析計測部33を有する。図1の構成はあくまでも一例であり、電気抵抗計測部32及び光学分析計測部33の一方だけを有する構成であってもよい。また計測部31は、検体試料の成分分析を行うことができる構成であれば他の構成であってもよい。
The measuring
電気抵抗計測部32は、体積計測方法のゴールデンスタンダードともいえる手法を実装する処理部である。電気抵抗計測部32は、アパーチャと呼ばれる細管に検体試料を流し、その際に生じる電気抵抗を基に粒子の種別を分析し、それぞれの血球数を計測する。なお電気抵抗計測部32の構成及び原理は、本願発明者の執筆文献である非特許文献2(72ページ〜86ページ)を参照されたい。
The electrical
光学分析計測部33は、光源(好適にはレーザー光源)を細く絞り、それと直行する方向に検体試料に含まれる粒子を一列に通過させるための細い流れの道(フローセル)を作る。そして光学分析計測部33は、フローセルとレーザー光の交差点を粒子が通過する際の光を分析することにより細胞の特徴量の計測や分類を行う。なお光学分析計測部33の構成及び原理は、本願発明者の執筆文献である非特許文献2(86ページ〜113ページ)を参照されたい。
The optical
計測部31は、イメージングサイトメータ10とは異なり画像分析を行わないため、大量の粒子計測を行うことができる。計測部31は、電気抵抗分析や光学分析によって取得した血球計測値(例えば1μLあたりの各血球の計測値)、血球比率、異常細胞情報等を分析部34及び記憶部(図示せず)に供給する。
Unlike the
通信部36は、イメージングサイトメータ10との通信インターフェイスであり、無線通信規格等を実装した回路等により構成される。通信部36は、イメージングサイトメータ10から取得した粒子計測値、粒子比率、粒子画像等を分析部34や出力部35に供給する。
The
分析部34には、イメージングサイトメータ10から粒子分析にかかる各種情報(粒子計測値、粒子比率、粒子画像等)、及び計測部31から粒子分析にかかる各種情報(血球計測値(例えば1μLあたりの各血球の計測値)、血球比率、異常細胞情報等)の少なくとも一方が入力される。分析部34は、これらの情報を用いて新たな分析レポートの生成、又はこれらの情報(イメージングサイトメータ10からの各種情報、計測部31からの各種情報)を分析した結果を用いて分析システム1の制御を行う。以下、分析部34の動作例について説明する。
Various information (particle measurement values, particle ratios, particle images, etc.) related to particle analysis from the
(分析部34の動作例1)
分析部34は、イメージングサイトメータ10からの各種情報、及び計測部31からの各種情報、を用いて新たな分析レポートを生成する。以下、詳細を具体例を示して説明する。
(Operation example 1 of the analysis unit 34)
The
以下の例では、HIV(Human Immunodeficiency Virus)感染症に関する各種パラメータの算出を例とする。HIVの経過観察には、CD4陽性リンパ球の絶対数、CD4/CD8比、リンパ球中のCD4陽性リンパ球の占める割合、好中球数、血小板数等を参照することが有用である(非特許文献3)。ここで、健常者の各値は以下のとおりである(非特許文献3、非特許文献4)。
白血球数(男性)=3.9〜9.7×109/L
白血球数(女性)=3.6〜9.7×109/L
好中球(Seg+Band)=37〜72%
リンパ球(Lympho)=25〜48%
リンパ球数=(2000個/μL)前後
CD4陽性リンパ球数=(700〜1300個/μL)前後
CD4/CD8比=1.0〜2.0
In the following example, calculation of various parameters related to HIV (Human Immunodeficiency Virus) infection is taken as an example. For follow-up of HIV, it is useful to refer to the absolute number of CD4 positive lymphocytes, the CD4 / CD8 ratio, the proportion of CD4 positive lymphocytes in lymphocytes, the number of neutrophils, the number of platelets, etc. Patent Document 3). Here, each value of a healthy person is as follows (nonpatent literature 3, nonpatent literature 4).
White blood cell count (male) = 3.9-9.7 × 10 9 / L
White blood cell count (female) = 3.6 to 9.7 × 10 9 / L
Neutrophil (Seg + Band) = 37-72%
Lymphocytes = 25-48%
Lymphocyte count = (2000 / μL) Around CD4 positive lymphocyte count = (700-1300 / μL) Around CD4 / CD8 ratio = 1.0-2.0
ここで、単位量(1μLあたり)のCD4リンパ球の絶対数は、イメージングサイトメータ10または血球分析装置30の単独処理だけでは算出できない。そこで、単位量(1μLあたり)のCD4陽性リンパ球をはじめとする特定パラメータの単位量当たりの絶対数(粒子量)を算出する例について説明する。
Here, the absolute number of CD4 lymphocytes in a unit amount (per 1 μL) cannot be calculated only by the single processing of the
正常事例:
イメージングサイトメータ10から以下の情報が分析部34に入力されたとする。
<粒子比率>
リンパ球中のCD4陽性比率=40%
リンパ球中のCD8陽性比率=30%
CD4/CD8=1.33333
CD4/CD45=12%
CD8/CD45=8%
Normal case:
Assume that the following information is input from the
<Particle ratio>
CD4 positive ratio in lymphocytes = 40%
CD8 positive ratio in lymphocytes = 30%
CD4 / CD8 = 1.33333
CD4 / CD45 = 12%
CD8 / CD45 = 8%
一方、計測部31から以下の情報が分析部34に入力されたとする。
<粒子計測値>
WBC(白血球数)=6000個/μL
リンパ球数=1800個/μL
On the other hand, it is assumed that the following information is input from the
<Particle measurement value>
WBC (white blood cell count) = 6000 / μL
Number of lymphocytes = 1800 / μL
分析部34は、上記の情報を基に検体試料の単位量当たりの粒子量(例えば1μL当たりのCD4陽性リンパ球の絶対数や1μL当たりのCD8陽性リンパ球の絶対数)を以下の乗算式のように求める。
CD4=6000個/μL×(1800/6000)×0.4=720(個/μL)
CD8=6000個/μL×(1800/6000)×0.3=540(個/μL)
Based on the above information, the
CD4 = 6000 pieces / μL × (1800/6000) × 0.4 = 720 (pieces / μL)
CD8 = 6000 pieces / μL × (1800/6000) × 0.3 = 540 (pieces / μL)
上述のCD4及びCD8の個数は、上述の正常範囲内と判定される。分析部34は、算出した1μL中でのCD4リンパ球陽性数や1μL中でのCD8リンパ球陽性数を分析レポートとして出力部35に供給する。なお分析レポートとは、イメージングサイトメータ10や血球分析装置30が単独で取得した情報(例えば単位量当たりの好中球の絶対数等)も含まれていることが好ましい。
The number of CD4 and CD8 described above is determined to be within the normal range described above. The
異常事例:
イメージングサイトメータ10から以下の情報が分析部34に入力されたとする。
<粒子比率>
リンパ球中のCD4陽性比率=20%
リンパ球中のCD8陽性比率=30%
CD4/CD8=0.66667
CD4/CD45=6%
CD8/CD45=9%
Abnormal case:
Assume that the following information is input from the
<Particle ratio>
CD4 positive ratio in lymphocytes = 20%
CD8 positive ratio in lymphocytes = 30%
CD4 / CD8 = 0.66667
CD4 / CD45 = 6%
CD8 / CD45 = 9%
一方、計測部31から以下の情報が分析部34に入力されたとする。
<粒子計測値>
WBC(白血球数)=5000個/μL
リンパ球数=1500個/μL
On the other hand, it is assumed that the following information is input from the
<Particle measurement value>
WBC (white blood cell count) = 5000 / μL
Lymphocyte count = 1500 / μL
分析部34は、上記の情報を基に検体試料の単位量当たりの粒子量(例えば1μL当たりのCD4陽性リンパ球の絶対数や1μL当たりのCD8陽性リンパ球の絶対数)を以下の乗算式のように求める。
CD4=5000個/μL×(1500/5000)×0.2=300(個/μL)
CD8=5000個/μL×(1500/5000)×0.3=450(個/μL)
Based on the above information, the
CD4 = 5000 pieces / μL × (1500/5000) × 0.2 = 300 (pieces / μL)
CD8 = 5000 pieces / μL × (1500/5000) × 0.3 = 450 (pieces / μL)
上述のCD4及びCD8の個数は、上述の正常範囲外(すなわち異常)と判定される。分析部34は、算出した1μL中でのCD4リンパ球陽性数や1μL中でのCD8リンパ球陽性数を分析レポートとして出力部35に供給する。
The number of CD4 and CD8 described above is determined to be outside the normal range (that is, abnormal). The
なお分析部34は、算出した単位量当たりの特定パラメータの絶対数(CD4リンパ球陽性数等)を用いて各種の異常状態の検出を行ってもよい。例えばCD4リンパ球陽性数が正常範囲内にない場合、分析部34はCD4絶対値減少フラグ等の設定を行い、出力部35を介してユーザに報知する。また分析部34は、複数のパラメータを考慮した異常検出を行ってもよい。例えば分析部34は、CD4リンパ球陽性数とCD8リンパ球陽性数が正常範囲内にあるものの、2つとも正常範囲外に近い値である場合には異常であるものとして判定してもよい。
The
(分析部34の動作例2)
分析部34の具体的な動作例2について図6のフローチャートを参照して説明する。動作当初にはイメージングサイトメータ10は動作せず、血球分析装置30内の計測部31のみが計測処理を行い、計測処理の結果が分析部34に入力される(S11)。分析部34は、計測部31から異常細胞情報(一般的な血球分析装置で出力する異常フラグの情報)が入力された場合には検体試料が異常状態(何らかの疾病が疑われる状態)である恐れがあることを検出する。また分析部34は、計測部31から入力された各種情報(例えば単位量当たりの血小板や赤血球の数)を参照情報(例えば各パラメータの正常範囲等)と比較することによっても異常状態を検出する。
(Operation example 2 of analysis unit 34)
A specific operation example 2 of the
異常状態が検出されなかった場合(S12:No)、分析部34はイメージングサイトメータ10に分析(後方散乱光検出、蛍光検出等)を行わせることなく、計測部31の計測処理を出力部35に出力させて処理を終了する(S15)。
When an abnormal state is not detected (S12: No), the
一方、異常状態が検出された場合(S12:Yes)、分析部34は、イメージングサイトメータ10に分析指示を送信し、同一被験者から取得した検体試料を分析させる(S13)。そして分析部34は、各通信部(20、36)を介してイメージングサイトメータ10が取得した各種情報(粒子計測値、粒子比率、粒子画像等)を取得し(S14)、取得した各種情報を出力部35に出力させる。なお分析部34は、イメージングサイトメータ10から各種情報(粒子計測値、粒子比率、粒子画像等)を取得した後に上述の動作例1で示す動作(例えば1μL中でのCD4リンパ球陽性数の算出)を行って分析レポートを生成/出力してもよい。
On the other hand, when an abnormal state is detected (S12: Yes), the
以上、分析部34の動作例である。再び図1を参照する。出力部35は、分析部34が生成した上述の分析レポートや粒子画像等を出力する。ここで出力とは、血球分析装置30の表示用ディスプレイ(図示せず)に分析結果を表示することや、分析結果を内臓プリンタ(図示せず)により印刷すること等を含む。
The operation example of the
例えば出力部35は、上述のHIV感染に関する分析結果として、血球分析装置30が電気抵抗法または光学分析法により取得した好中球や血小板数に加えて、上述の処理により算出した1μL中でのCD4リンパ球陽性数や偽陽性粒子の画像を同一レポート用紙に印刷して出力する。また出力部35は、イメージングサイトメータ10から受信した粒子画像(特に偽陽性と判断された粒子の形態画像)を同一レポート用紙上に合わせて出力することが望ましい。これによりユーザは、粒子の形態情報と粒子計数情報を合わせて認識することができる。
For example, the
続いて本実施の形態にかかる分析システム1の効果について説明する。従来のフローサイトメータでは、大量の粒子の定量分析を行うこと等については優れているものの、粒子形態の詳細情報を得ることが難しいという問題があった。一方で一般的なイメージングサイトメータは、粒子形態の詳細情報が得られるものの、処理速度が遅く十分な統計量を確保することが難しかった。
Then, the effect of the
これに対し本実施の形態にかかる分析システム1は、従来のフローサイトメータとイメージングサイトメータの双方の利点を併せ持つ構成である。詳細にはイメージング(画像)サイトメータ10が粒子を画像化して詳細情報(粒子計測値、粒子比率等)を取得し、血球分析装置30が詳細な定量分析を行っている。この2つの装置の処理を組み合わせることにより、分析システム1は従来の装置では取得できなかった詳細情報を取得することや柔軟な検査を行うことができる。
On the other hand, the
例えば分析部34は、イメージングサイトメータ10と血球分析装置30の双方の分析結果を用いて分析レポートを生成している(上述の動作例1)。この分析レポートを参照することにより、ユーザは従来のフローサイトメータとイメージングフローサイトメータの一方を使うだけでは把握できなかった情報(上述の例では1μL中でのCD4リンパ球陽性数)を参照することができる。
For example, the
また図6に示すように、血球分析装置30で異常が検出された検体試料のみイメージングサイトメータ10で再度計測を行うような柔軟なシステム制御も可能である(上述の動作例2)。必要な場合にのみイメージングサイトメータ10を動作させることになるため、医療費の削減にもつながる。
Further, as shown in FIG. 6, it is possible to perform flexible system control in which only the specimen sample in which an abnormality is detected by the
上述のように粒径が小さい粒子の場合、レーザー光の照射時に後方散乱光が多くなる(図2)。これに対しイメージングサイトメータ10は、後方散乱光検出部14を備える構成である。そのためイメージングサイトメータ10は、微小な粒子や破砕赤血球等についても正確に検出することができる。
In the case of particles having a small particle diameter as described above, the amount of backscattered light increases when laser light is irradiated (FIG. 2). In contrast, the
次にイメージングサイトメータ10単体の効果についても説明する。粒子容器位置制御部21は、粒子容器11に対してレーザー光が照射される位置が変化するように粒子容器11を動かす。例えば粒子容器位置制御部21は、粒子容器11が往復運動するように動かしたり(図4)、粒子容器11が円運動するように動かす(図5)。これにより、粒子に何度もレーザー光が照射されるようになり、粒子検出の最小感度を上げることができる。すなわち上述のイメージングサイトメータ10は、一般的なフローサイトメータによる一度のレーザー光の照射では正確に検出できなかったような微小な粒子等であっても正確に検出することができる。
Next, the effect of the
なお上述したが、粒子容器11の移動は、図5に示すように円運動であることがより好ましい。これにより粒子容器11が移動し続けたまま(一時停止することなく)分析を行うことができるため、より高速に分析を終了することができる。
As described above, the movement of the
また粒子画像生成部16は、散乱光強度や蛍光強度を基に部分画像(図3のA1〜A6)を生成し、その部分画像を組み合わせることにより大きな画像を生成している。つまり粒子画像生成部16は、いわゆるスキャン処理を行って粒子検出を行っている。スキャンにより生成された部分画像は、いわゆる粗い画像(画質に劣る画像)ではあるものの、一般的な撮像画像と比べて素早く生成することができる。これにより本実施の形態にかかるイメージングサイトメータ10は、一般的な画像生成機能を持つサイトメータと比べて多くの粒子を処理対象とすることができる。つまりイメージングサイトメータ10は、処理対象範囲が広いために絶対数が少ないような微粒子であっても検出することができる。またスキャンによる撮像処理は一般的な撮像処理よりも高速であるため、イメージングサイトメータ10は素早く粒子比率等を算出することができる。
The particle
<実施の形態2>
本実施の形態にかかる分析システム1は、イメージングサイトメータ10内に撮像部22(第2撮像部)を更に有することを特徴とする。実施の形態2にかかる分析システム1について、実施の形態1と異なる点を以下に説明する。
<Embodiment 2>
The
図7は、本実施の形態にかかる分析システム1である。なお、図中において図1と同様の符号及び名称を付した処理部は、特に説明しない限り実施の形態1と同様の動作を行うものとする。後述の実施の形態3についても同様である。
FIG. 7 shows an
撮像部22は、粒子容器11内の粒子の状態を撮像し、粒子画像を取得する。ここで撮像部22は、粒子画像生成部16が生成するよりも高画質の粒子画像を生成できる撮像装置(カメラ)である。すなわち撮像部22は、粒子画像生成部16が生成する粒子画像よりも高解像度の画像を取得する。撮像部22は、一般的な光学系の部材を有するものであれば良いが、粒子を撮像するための十分な機能を備えていることが望ましい。
The
なお撮像部22の撮像タイミングは、粒子分類計測部18が異常(陽性細胞)を検出したタイミングであってもよく、ユーザによるモード変更や撮像指示が筐体上のボタン等から指定されたタイミングであってもよい。異常(陽性細胞)を検出したタイミングに撮像を行う場合、撮像部22は記憶部19から撮像対象の位置情報を取得した後に撮像を行えばよい。
The imaging timing of the
上述のように粒子画像生成部16は、スキャンにより部分画像を生成し、部分画像を組み合わせることにより粒子形状を把握できる画像を生成する。上述のようにスキャン処理は高速で行うことができるものの、粒子の形状を正確に把握できるような高画質の画像を生成することは難しい。これに対し撮像部22は、処理対象にできる粒子数は少ないものの(処理速度は遅いものの)、粒子の形状を正確に把握できるような高画質画像を得ることが出来る。
As described above, the particle
例えば撮像部22は、粒子分類計測部18によって偽陽性と判断された細胞の位置の高画質画像を撮像することができる。ユーザは、この高画質画像を参照することにより偽陽性となった細胞の詳細な形状を把握することができる。
For example, the
<実施の形態3>
本実施の形態では、上述のイメージングサイトメータ10の各構成が血球分析装置30に内蔵されて一つの装置で実現することを特徴とする。当該構成を図8に示す。
<Embodiment 3>
The present embodiment is characterized in that each component of the
血球分析装置30は、実施の形態1または実施の形態2に記載のイメージングサイトメータ10を組み込んでいる構成である。なおイメージングサイトメータ10の内部構成は図示しないものの、図1または図7の同等であればよい。
The
ユーザは、対象の検体試料を血球分析装置30に配置する。入力部37は、配置された検体試料の一部を抽出してイメージングサイトメータ10に供給し、検体試料の残り(または検体試料から別途抽出したもの)を計測部31に供給する。すなわち血球分析装置30は、配置された検体試料の一部を抽出してイメージングサイトメータ10の分析対象とし、検体試料の残り(または検体試料から別途抽出したもの)を計測部31の分析対象とする。その他の処理については、実施の形態1と同様である。
The user places the target specimen sample in the
本実施の形態では、イメージングサイトメータ10と血球分析装置30が一体化されているため、実施の形態1と同様の効果を単一の装置で実現することができる。また入力部37は、配置された検体試料を抽出してイメージングサイトメータ10と計測部31の双方に供給する。そのためユーザは、検体試料を一回配置するのみで画像方式の分析と光学方式(または電気抵抗方式)の分析の双方を行うことができる。
In the present embodiment, since imaging
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
例えば実施の形態1または2において、分析部34の機能がイメージングサイトメータ10内にあり、イメージングサイトメータ10が上述の分析レポートを算出するような構成も可能である。図9は、当該構成を示すブロック図である。なお図9では撮像部12の内部構成は省略化して記載しているが、図1と同等の構成であればよい。図示するようにイメージングサイトメータ10内に分析部23及び出力部24が存在する。分析部23は、図1の分析部34と同様の動作を行うように構成されれば良い。すなわち分析部23は、イメージングサイトメータ10内の撮像部12が撮像した画像と、血球分析装置30内の計測部31の計測結果と、を用いて分析レポートを出力する構成であればよい。出力部24は、分析部23が生成した分析レポートを任意の手法(印刷、ディスプレイに表示等)によって出力する。なお2装置間のデータの受け渡しは、無線により行われてもよく、USB(Universal Serial Bus)メモリ等の記憶媒体を用いて行われてもよく、手動でイメージングサイトメータに打ち込むことにより行われてもよい。
For example, in the first or second embodiment, a configuration in which the function of the
また撮像部12は、上述の説明では散乱光や蛍光の強度を検出して、当該強度を基に画像を生成していたが必ずしもこれに限られない。撮像部12は、例えば高速に粒子の比率等を検出できる撮像カメラ(撮像部22よりも高速であるが画質に劣るカメラ)によって構成されていてもよい。
In the above description, the
また図6に示す動作例では、血球分析装置30が分析を行い、異常を検出した場合にイメージングサイトメータ10が分析を行ったが必ずしもこれに限られない。図10を参照し、イメージングサイトメータ10が分析を行い、異常を検出した場合に血球分析装置30が分析を行う動作例について説明する。
In the operation example shown in FIG. 6, the
粒子分類計測部18は、撮像部12が生成した画像を基に粒子比率等を算出する(S21)。ここで算出した粒子比率等が異常状態ではない場合(S22:No)、粒子分類計測部18が算出した粒子比率等の情報をイメージングサイトメータ10の表示部等に出力して処理を終了する(S25)。
The particle
一方、算出した粒子比率等が異常状態である場合(S22:Yes)、イメージングサイトメータ10は血球分析装置30に対して分析指示と共に分析結果を送信する(S23)。血球分析装置30は、同一検体試料の分析を行って両装置での分析結果を出力する(S24)。
On the other hand, when the calculated particle ratio or the like is in an abnormal state (S22: Yes), the
1 分析システム
10 イメージングサイトメータ
11 粒子容器
12 撮像部
13 光源
14 後方散乱光
15 蛍光検出部
151〜154 蛍光検出器
16 粒子画像生成部
17 粒子位置検出部
18 粒子分類計測部
19 記憶部
20 通信部
21 粒子容器位置制御部
22 撮像部
23 分析部
24 出力部
30 血球分析装置
31 計測部
32 電気抵抗計測部
33 光学分析計測部
34 分析部
35 出力部
36 通信部
37 入力部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記検体試料に光を照射した際に生じる散乱光や蛍光を検出する検出部と、
前記光源から前記検体試料内の粒子に複数回の照射が行われるように、前記検体試料が格納された粒子容器を動かす粒子容器位置制御部と、
を備える、画像サイトメータ。 A light source for irradiating the specimen sample with light;
A detector for detecting scattered light and fluorescence generated when the specimen sample is irradiated with light;
A particle container position control unit that moves a particle container in which the specimen sample is stored so that the particles in the specimen sample are irradiated multiple times from the light source;
An image cytometer comprising:
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