JP3871624B2

JP3871624B2 - 粒子分析装置

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Publication number: JP3871624B2
Application number: JP2002211198A
Authority: JP
Inventors: 憲志成定
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP2003106984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粒子分析装置に関し、とくに、粒子の特徴パラメータを用いて２次元頻度分布図（スキャッタグラム）を作成しその分布図に現れる粒子の集団を分画して粒子の種類や数を特定する分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の粒子分析装置において、分布図上に予め複数の領域を設定し、分布図に現れる複数の粒子の各々についてその設定領域に対する帰属度を算出し、帰属度に応じて分画領域を決定するようにしたものが知られている（例えば、特開平６−３２５２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の粒子分析装置を例えば血液中の血球を分析する血液分析装置として使用する場合、測定対象の血液を希釈する試薬の種類や量、血球から電気的、或いは光学的情報を検出する素子の汚れ、検出した情報から特徴パラメータを得るために該情報を電気信号に変換する電気回路の増幅度の変化、などのような何らかの原因により、分布図の作成に用いる特徴パラメータが変動した場合には、２次元頻度分布図に現れる粒子の集団が移動して正しい分画が行われず、誤まった分析結果が得られるという問題点がある。
【０００４】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、誤まった分画が行われたときにはそれを分画異常と判定する機能を備えた粒子分析装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の粒子の各々から特徴パラメータを検出する検出部と、検出した特徴パラメータを用いて少なくとも２つの２次元頻度分布図を作成する分布図作成部と、各分布図に出現する粒子を粒子集団に分画する分画部と、２つの分布図において共通する種類の粒子を含む粒子集団がそれぞれ分画されるときに、それらの粒子集団の粒子数を比較する演算部と、その比較結果に基づいて上記分布図における分画の異常を判定する判定部とを備える粒子分析装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の対象粒子は、主に血液や尿のような体液中に含まれる有形物質であるが、工業用の無機又は有機物質からなる粒子であってもよい。
この発明の検出部には、例えばフローサイトメータ、つまり粒子含有液をシース液に包んで流すフローセルと、粒子含有液の各粒子から特徴パラメータを検出する光学素子とからなる装置を用いることができる。
この場合、検出される特徴パラメータとしては、前方散乱光、側方散乱光、蛍光（例えば側方蛍光）などに基づく光学的な情報が挙げられる。
フローサイトメータではこれら各種光学的情報につき前記光学素子によって光電変換が行われ、粒子の特徴に応じたパルス信号が得られるが、そのピークレベルを光強度としたり、パルス信号が所定の閾値を超えている時間をパルス幅としたりして特徴パラメータとすることができる。すなわち、前方散乱光情報としては前方散乱光強度や前方散乱光パルス幅を、側方散乱光情報としては側方散乱光強度や側方散乱光パルス幅を、側方蛍光情報としては側方蛍光強度や側方蛍光パルス幅を、前記特徴パラメータとすることができる。
【０００７】
また、分布図作成部により作成される２次元頻度分布図としては、検出部としてフローサイトメータを用いる場合には、例えば側方散乱光強度と側方蛍光強度をパラメータとする分布図、側方散乱光強度と前方散乱光強度をパラメータとする分布図、側方蛍光強度と前方散乱光強度をパラメータとする分布図、および側方蛍光強度と前方散乱光強度をパラメータとする分布図などが挙げられる。
【０００８】
分画部が分布図の粒子を集団に分画する分画方法としては、従来公知の方法、例えば特開平６−３２５２号公報に記載の方法を用いることができる。
【０００９】
また、この発明における分画部と演算部と判定部は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，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り一体的に構成することができる。
【００１０】
また、検出部がフローサイトメータからなり、特徴パラメータが前方散乱光強度、側方散乱光強度および側方蛍光強度であるとき、２次元頻度分布図が側方蛍光強度と前方散乱光強度をパラメータとする第１分布図と、側方散乱光強度と側方蛍光強度をパラメータとする第２分布図であってもよい。
【００１１】
この場合、検出される粒子が血球であれば、分画部は第１分布図において白血球（好中球，好塩基球，好酸球，リンパ球，単球）を分画し、第２分布図において白血球の成分としての好中球、好塩基球および好酸球を分画することができる。
【００１２】
この時、演算部は第１分布図の白血球（好中球，好塩基球，好酸球，リンパ球，単球）の数Ｎと第２分布図の好中球と好塩基球と好酸球の数の和Ｍを算出してＭとＮとを比較し、判定部はＮ＜Ｍのとき第１分布図の分画が異常であると判定することができる。
【００１３】
さらに、この発明は、粒子含有検体を定量する定量部と、定量された検体を用いて第一、第二の試料を調製する試料調整部と、前記調整された第一の試料、第二の試料をそれぞれ測定して各試料中の粒子から複数の特徴パラメータを検出する検出部と、各試料ごとに、検出した特徴パラメータに基づく２次元頻度分布図を作成する分布図作成部と、各分布図に出現する粒子を粒子集団に分画する分画部と、第一の試料について作成された分布図と第二の試料について作成された分布図において共通する種類の粒子を含む粒子集団が分画されるときに、それらの粒子集団の粒子数を比較する演算部と、演算部による比較結果に基づいて上記分布図における分画の異常を判定する判定部と、を備える粒子分析装置を提供するものである。
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。なお、各図面の共通の要素には共通の番号および記号を付記している。
【００１４】
血液分析装置の構成
図１はこの発明の方法を用いた血液分析装置の光学系を示す斜視図である。同図においてレーザダイオード２１から出射されたビームはコリメートレンズ２２を介してシースフローセル１のオリフィス部１３を照射する。オリフィス部を通過する血球から発せられる前方散乱光は、集光レンズ２４とピンホール板２５とを介してフォトダイオード２６に入射する。
【００１５】
一方、オリフィス部１３を通過する血球から発せられる側方散乱光と側方蛍光については、側方散乱光は集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とを介してフォトマルチプライアチューブ（以下、フォトマルという）２９に入射し、側方蛍光は集光レンズ２７とダイクロイックミラー２８とフィルタ３６とピンホール板３０を介してフォトマル３１に入射する。
【００１６】
フォトダイオード２６から出力される前方散乱光信号と、フォトマル２９から出力される側方散乱光信号と、フォトマル３１から出力される側方蛍光信号とは、それぞれアンプ３２，３３，３４により増幅され、解析部３５に入力される。
【００１７】
図２は図１に示す血液分析装置の流体系を示す系統図である。同図において、先ず洗浄工程においては、バルブ４１，５０が開かれ、シース液を収容したシース液チャンバー４２からシース液が圧力装置４３から印加される圧力Ｐによって送出され、バルブ４１と定量シリンジ４４とノズル６とを介して廃液チャンバー４５へ排出されると共に、バルブ５０とシースフローセル１とを介して廃液チャンバー４５に排出され、所定時間後にバルブ４１，５０が閉じられる。これによって、定量シリンジ４４，ノズル６，シースフローセル１およびその経路がシース液により洗浄される。
【００１８】
次に、測定工程においては、バルブ４６，４７が開かれ、血液含有試料液を試薬で反応させて収容する反応チャンバー４８から試料液が吸引装置４９の負圧により吸引され、バルブ４６とノズル６間の経路が試料液で満たされると、バルブ４６，４７が閉じられる。次に、バルブ５０が開かれると、シース液がシース液チャンバー４２から圧力装置４３の圧力によりシースフローセル１へ送出され、廃液チャンバー４５に排出される。
【００１９】
次に、バルブ４１が開かれると、圧力装置４３からの圧力Ｐは定量シリンジ４４を介してノズル６の先端へも伝達され、ノズル６の先端においてノズル外部のシース液の圧力とノズル内部の試料液の圧力とが平衡する。従って、この状態で定量シリンジ４４のピストン４４ｂがモータ４４ａにより駆動されると、バルブ４６とノズル６間に存在する試料液はノズル６からオリフィス部１３へ容易に吐出され、シース液によって細く絞られてオリフィス部１３を通過し、シース液と共に廃液チャンバー４５へ排出される。
そして、定量シリンジ４４のピストン４４ｂの駆動が終了すると、測定工程を終了する。
【００２０】
次に、モータ４４ａが逆転してピストン４４ｂが引き戻され、定量シリンジ４４は初期状態に復帰するが、この間にはバルブ４１，５０は開かれたままであるので、前述の洗浄工程が行われ、次の測定工程に備えられることになる。
【００２１】
従って、他の反応チャンバー５１，５２，５３に収容された他の試料液についてもバルブ５４，５５，５６を開閉して前述と同様の工程を順次実行することにより測定を行うことができる。
なお、バルブ５７は廃液チャンバー４５から廃液を排出するバルブであり、必要に応じて開閉される。
【００２２】
図３は、図１の解析部３５の構成を示すブロック図である。図３において、６１は各種の数値や領域などの条件を予め設定するためのデータの入力部であり、例えば、キーボードやマウスにより構成される。
【００２３】
また、６２は設定された各種条件を格納する設定条件格納部、６３はフォトダイオード２６とフォトマル２９，３１の出力信号から得られる光学情報を格納するデータ格納部である。６４はデータ格納部６３に格納された光学情報、つまり前方散乱光強度（Ｆｓｃ），側方散乱光強度（Ｓｓｃ），側方蛍光強度（Ｓｆｌ）の内いずれか２つのパラメータを用いて２次元頻度分布図を作成する分布図作成部、６５は分布図作成部６４で作成された分布図から座標や領域を抽出する抽出部である。
【００２４】
６６は分布図作成部６４で作成される分布図において各粒子の分画領域を決定する分画領域決定部、６７は分画領域内の粒子数の計数や計数結果の比較を行う演算部、７０は比較結果に基づいて分布図における分画の異常を判定する判定部である。そして、演算部６７の演算結果および判定部７０の判定結果は分布図作成部６４で作成された分布図と共に表示部６８に表示される。６９は図２に示すバルブ４１，４６，４７，５０，５４，５５，５６，５７およびモータ４４ａを駆動する流体系駆動部である。また、解析部３５はパーソナルコンピュータで構成される。
【００２５】
２次元頻度分布図の作成
図８は、図２中に図示しなかった検体，定量部，試薬供給部を示すものであり、試料の調整に関し詳細に説明するための図である。
図８に示すように、検体容器８０から血液（検体）が定量部８１〜８４によってそれぞれ必要量だけ吸引定量され、反応チャンバー４８、５１、５２、５３へそれぞれ分配される。つまり、「有核赤血球測定モード」での測定用に定量された血液は反応チャンバー４８へ分配される。「白血球、好塩基球測定モード」での測定用に定量された血液は反応チャンバー５１へ分配される。「白血球４分類測定モード」での測定用に定量された血液は反応チャンバー５２へ分配される。「網赤血球測定モード」での測定用に定量された血液は反応チャンバー５３へ分配される。そして、反応チャンバー４８、５１、５２、５３のそれぞれへ、対応する試薬供給部８５〜８８により、所定の試薬が供給され、血液と試薬を反応させる。このようにして各測定モードに応じた複数の試料が、１つの検体から調製され、シースフローセル１にて順次測定される。
つまり、入力部６１（図３）において、「有核赤血球測定モード」，「白血球、好塩基球測定モード」、「白血球４分類測定モード」、「網赤血球測定モード」の４種類の測定モードのオーダがそれぞれ設定されると、オーダに応じて各測定モードが次のように実行される。
【００２６】
有核赤血球測定モード
「有核赤血球測定モード」では、血液１８μｌがストマトライザーＮＲ溶血剤（シスメックス（株）製）８８２μｌとともに反応チャンバー４８に運ばれる。そしてストマトライザーＮＲ染色液（シスメックス（株）製）１８μｌが添加される。この状態で約７秒間反応させることで、赤血球が溶血させられ、白血球・有核赤血球が染色される。
【００２７】
この処理がされた試料は定量シリンジ４４によって、ノズル６から吐出され、光学的に測定して得られた情報のうち、側方蛍光強度（Ｓｆｌ）と前方散乱光強度（Ｆｓｃ）とを２次元頻度分布図にした例が図４である。図４では、有核赤血球と白血球の集団がそれぞれ分画される。
【００２８】
白血球，好塩基球測定モード
「白血球、好塩基球測定モード」では、血液１８μｌがストマトライザーＦＢ（II）（シスメックス（株）製）８８２μｌとともに反応チャンバー５１に運ばれる。この状態で約１４秒間反応させることで、赤血球が溶血させられ、好塩基球以外の白血球が裸核化・収縮される。
【００２９】
この処理がされた試料は定量シリンジ４４によって、ノズル６から吐出され、光学的に測定して得られた情報のうち、側方散乱光強度（Ｓｓｃ）と前方散乱光強度（Ｆｓｃ）とを２次元頻度分布図にした例が図５である。図５では、好塩基球と（リンパ球＋単球＋好中球＋好酸球）の集団がそれぞれ分画される。
【００３０】
白血球４分類測定モード
「白血球４分類測定モード」では、血液１８μｌがストマトライザー４ＤＬ（シスメックス（株）製）８８２μｌとともに反応チャンバー５２に運ばれる。そしてストマトライザー４ＤＳ（シスメックス（株）製）１８μｌが添加される。この状態で約２２秒間反応させることで、赤血球が溶血させられ、白血球が染色される。
【００３１】
この処理がされた試料は定量シリンジ４４によって、ノズル６から吐出され、光学的に測定して得られた情報のうち、側方散乱光強度（Ｓｓｃ）と側方蛍光強度（Ｓｆｌ）とを２次元頻度分布図にした例が図６である。図６では、リンパ球、単球、好中球＋好塩基球、好酸球の集団がそれぞれ分画される。
【００３２】
網赤血球測定モード
「網赤血球測定モード」では、血液４．５μｌがレットサーチ（II）希釈液（シスメックス（株）製）８９５．５μｌとともに反応チャンバー５３に運ばれる。そしてレットサーチ（II）染色液（シスメックス（株）製）１８μｌが添加される。この状態で３１秒間反応させることで、網赤血球等が染色される。
【００３３】
この処理がされた試料は定量シリンジ４４によって、ノズル６から吐出され、光学的に測定して得られた情報のうち、側方蛍光強度（Ｓｆｌ）と前方散乱光強度（Ｆｓｃ）とを２次元頻度分布図にした例が図７である。図７では、網赤血球と成熟赤血球と血小板の集団がそれぞれ分画される。
図９は、この発明の血液分析装置の動作を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて上記の試料の調製と測定の工程の一連の流れを整理して説明する。
ステップＳ１：患者から採取された血液を吸引する。
ステップＳ２：各測定モードでの測定に必要な量を、定量して分配する。
ステップＳ３ａ〜Ｓ３ｄ：定量した各血液に、測定モードに応じて希釈液，染色液，溶血剤など所定の試薬を添加して反応処理を施し、各測定モード（「有核赤血球測定モード」，「白血球，好塩基球測定モード」，「白血球４分類測定モード」，「網赤血球測定モード」）ごとの試料を調製する。
ステップＳ４ａ〜Ｓ４ｄ：測定モードごとに調製した各試料を、順次検出部に送液し、検出部により光学的情報を検出する。
ステップＳ５ａ〜Ｓ５ｄ：検出した光学液情報に基づき、各測定モードごとに２次元頻度分布図を作成する。
ステップＳ６ａ〜Ｓ６ｄ：作成した各分布図上で、出現した粒子を分画し、粒子の種類ごとに計数する。
ステップＳ７：複数の分布図における分画、計数の結果に基づき、分画異常の有無を判定する（このステップは以下に詳述する）。
【００３４】
分画異常の判定
この実施例では、１つの検体について「有核赤血球測定モード」と「白血球、好塩基球測定モード」と「白血球４分類測定モード」が実行され、図４〜図６に示す分布図が得られると、演算部６７と判定部７０（図３）は、次のような手順で分画異常の判定を行う。
【００３５】
まず、図４に示す有核赤血球測定モードの分布図から白血球の数Ｎ１と有核赤血球の数Ｎ２を算出し、次式が成立するか否かを判定する。
１００×Ｎ１／（Ｎ１＋Ｎ２）＜１０……（１）
【００３６】
式（１）が成立する場合は、白血球の数Ｎ１に対する有核赤血球の数Ｎ２が異常に多いことを示し、これは検体が健常でない患者から採取されたものであるか、又は図４の分布図で白血球が有核赤血球として誤まって分画された分画異常であることを意味する。すなわち、この判定だけでは「有核赤血球測定モード」の分画異常を判定できない。
【００３７】
そこで、「有核赤血球測定モード」と「白血球４分類測定モード」とを用いた分画異常の判定を行う。有核赤血球が存在する検体では、有核赤血球は図６の白血球４分類測定モードの分布図においてリンパ球およびその下部の領域に出現する。その領域から離れて分画され有核赤血球が含まれることがない（好中球＋好塩基球）の数と好酸球の数との和Ｎ３を計数し図４から求めた白血球数Ｎ１と比較する。
【００３８】
そして、
Ｎ３＞Ｎ１……（２）
であれば、図４に現れる白血球の数Ｎ１が図６に現れる白血球の一部の成分つまり（好中球＋好塩基球＋好酸球）の数Ｎ３より少ないことになり、矛盾が生じるので分画が異常であると判断する。つまり、この場合、式（２）は、図４において白血球の大部分が有核赤血球として誤まって分画されたことを示す条件である。
【００３９】
（好中球＋好塩基球＋好酸球）の数Ｎ３が白血球数および有核赤血球数に比べてかなり少ない場合は、上記判定式の信頼性が低くなる。有核赤血球を多く含む検体の場合、有核赤血球は図５の「白血球，好塩基球測定モード」の分布図の好塩基球と（リンパ球＋単球＋好中球＋好酸球）の領域に出現する。図５の分布図において有核赤血球が含まれるかも知れない好塩基球および（リンパ球＋単球＋好中球＋好酸球）の領域の粒子数Ｎ４を計数し、図６の白血球４分類測定モードの分布図に示される（好中球＋好塩基球＋好酸球）の数Ｎ３と以下の式にて比較する。
１００×Ｎ３／Ｎ４＞１０……（３）
式（３）を満たさない場合は、式（２）の判定を行わない。
【００４０】
このように、判定部７０が図４の有核赤血球測定モードの分布図における分画が異常であると判定すると、判定結果を表示部６８に表示させる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明によれば、分布図に現れる粒子を分画して粒子の分析を行う粒子分析装置において、その分画異常が容易に判定されるので、誤まった分析が防止され、分析精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例に係る光学系を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施例に係る流体系を示す系統図である。
【図３】この発明の実施例に係る解析部の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施例に係る分布図の表示例である。
【図５】この発明の実施例に係る分布図の表示例である。
【図６】この発明の実施例に係る分布図の表示例である。
【図７】この発明の実施例に係る分布図の表示例である。
【図８】図２の要部詳細を示す系統図である。
【図９】この発明の血液分析装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１シースフローセル
２１レーザダイオード
２２コリメートレンズ
２４集光レンズ
２５ピンホール板
２６フォトダイオード
２７集光レンズ
２８ダイクロイックミラー
２９フォトマルチプライアチューブ
３０ピンホール板
３１フォトマルチプライアチューブ
３２アンプ
３３アンプ
３４アンプ
３５解析部
３６フィルタ

Claims

複数の粒子の各々から特徴パラメータを検出する検出部と、検出した特徴パラメータを用いて第１の２次元頻度分布図と、第１の２次元頻度分布図とは特徴パラメータの組合せが異なる第２の２次元頻度分布図とを作成する分布図作成部と、各分布図に出現する粒子を粒子集団に分画する分画部と、第１と第２の２次元頻度分布図において共通する種類の粒子を含む粒子集団として、第１の２次元頻度分布図には第１粒子集団が、第２の２次元頻度分布図には第２粒子集団がそれぞれ分画されるときに、第１および第２粒子集団にそれぞれ含まれる粒子の数を比較する演算部と、その比較結果に基づいて上記分布図における分画の異常を判定する判定部とを備える粒子分析装置。
検出部がフローサイトメータからなる請求項１記載の粒子分析装置。
特徴パラメータが前方散乱光情報、側方散乱光情報および側方蛍光情報からなる請求項２記載の粒子分析装置。
前方散乱光情報が前方散乱光強度、側方散乱光情報が側方散乱光強度、側方蛍光情報が側方蛍光強度であり、第１の２次元頻度分布図が側方蛍光強度と前方散乱光強度をパラメータとし、第２の２次元頻度分布図が側方散乱光強度と側方蛍光強度をパラメータとする請求項３記載の粒子分析装置。
検出される粒子が血球であり、分画部は第１の２次元頻度分布図において白血球を分画し、第２の２次元頻度分布図において白血球の成分としての好中球、好塩基球および好酸球を分画する請求項４記載の粒子分析装置。
演算部は第１の２次元頻度分布図の白血球の数Ｎと第２の２次元頻度分布図の好中球と好塩基球と好酸球の数の和Ｍを算出してＭとＮとを比較し、判定部はＮ＜Ｍのとき第１の２次元頻度分布図の分画が異常であると判定する請求項５記載の粒子分析装置。
粒子含有検体を定量する定量部と、定量された検体を用いて第一、第二の試料を調製する試料調製部と、前記調製された第一の試料、第二の試料をそれぞれ測定して各試料中の粒子から複数の特徴パラメータを検出する検出部と、第一の試料から検出された特徴パラメータに基づいて第１の２次元頻度頻度分布図を作成し、第二の試料から検出された特徴パラメータに基づいて第１の２次元頻度分布図とは特徴パラメータの組合せが異なる第２の２次元頻度分布図を作成する分布図作成部と、各分布図に出現する粒子を粒子集団に分画する分画部と、第一の試料について作成された第１の２次元頻度分布図と第二の試料について作成された第２の２次元頻度分布図において共通する種類の粒子を含む粒子集団として、第１の２次元頻度分布図には第１粒子集団が、第２の２次元頻度分布図には第２粒子集団がそれぞれ分画されるときに、第１および第２粒子集団の粒子数を比較する演算部と、演算部による比較結果に基づいて第１および第２の２次元頻度分布図における分画の異常を判定する判定部とを備える粒子分析装置。