JP5260949B2 - 光計測装置および光計測方法 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は上記課題を解消するために、サンプルの形状情報を正確に計測することができる光計測装置および光計測方法を提供することを目的とする。
前記液体に所定の波長を有する照射光を照射する光源部と、
前記光源部とは前記流路を介して対向配置され、前記照射光に対して前記サンプルの相対位置が等速で変化される状態で、前記光源部の前記照射光を前記液体に照射して、前記液体を透過した前記照射光を含む前記サンプルの光情報を受光して受光信号を発生する受光部とからなる照射−受光光学部と、
前記液体に前記照射光とは異なる波長を有する第2の照射光を照射する第2の光源部と、
前記第2の光源部とは前記流路を介して対向配置され、前記第2の光源部の前記第2の照射光を前記液体に照射して、前記液体を透過した前記第2の照射光を含む前記サンプルの光情報を受光して受光信号を発生する第2の受光部とからなる第2の照射−受光光学部を備えるとともに、
前記第2の照射−受光光学部は、前記照射−受光光学部とは前記流路の流れ方向において離間して配置され、
前記サンプルによる前記受光信号の変動を測定する測定部と、測定信号からのサンプルの大きさ、形状、内部構造を解析する制御部を備えることを特徴とする
本発明の光計測装置は、好ましくは前記測定用の前記照射光は、光ファイバにより照射される非集光の光であることを特徴とする。
本発明の光計測装置は、好ましくは前記液体を通過した前記照射光は、前記光ファイバにより受光されることを特徴とする。
前記サンプルの流れ方向に離間して配置され異なる波長の照射光を出力する2つの光源部から、前記照射光に対して前記サンプルの相対位置が等速で変化される状態で、前記液体に対して前記照射光を照射して、前記液体を通過した測定光を含む前記サンプルの光情報を前記光源部と前記流路を介して対向配置された2つの受光部により受光して、それぞれの波長に対応する受光信号を発生し、
測定部により前記サンプルによる前記受光信号の変動を測定することを特徴とする。
前記サンプルの流れ方向に離間して配置され異なる波長の照射光を出力する2つの光源部から、前記照射光に対して前記細胞の相対位置が等速で変化される状態で、前記液体に対して前記照射光を照射して、前記光源部と前記流路を介して対向配置された2つの受光部により前記透過光を受光して、前記透過光の強さが時間的に変化することを計測することを特徴とする。
本発明の光計測方法は、好ましくは前記透過光の強さは、前記細胞種または細胞核の数によって、経時的に変化して二以上の減衰波形部を持つ波形となることを特徴とする。特に細胞周期の多倍体核領域における前記波形の変化によって、該当細胞の状態を特定する。
本発明の光計測方法は、好ましくは液体中の細胞に対して照射光を照射して前記液体の前記細胞を通過して得られる透過光を受光することで、前記細胞の光情報を測定するための光計測方法であり、
光源部から前記細胞に前記照射光を照射し、
前記照射光に対して前記細胞の相対位置が等速で変化される状態で、前記光源部の前記照射光を前記液体に照射して、前記透過光を受光部で受光して、
前記時間的に変化した前記透過光の強さの波形形状は、予め用意された1つ又は複数の標準的なテンプレート波形に近似させることにより層別して、前記細胞の性質を特定することを特徴とする。
本発明の光計測方法は、好ましくは前記光源部から前記細胞に向かって照射された前記照射光は、前記光源部から前記受光部に向けて広がることを特徴とする。
本発明の光計測方法は、好ましくは前記複数個の細胞から取得した透過光波形の計測結果を、波形を複数の種類に層別し、各前記種類の全体に対する統計情報から、前記細胞の種類及び状態を特定することを特徴とする。
本発明の光計測方法は、好ましくは特定された前記細胞を分注して選別す
ることを特徴とする。
本発明の細胞の評価方法は、好ましくは選別された前記細胞に対して、
培養することや所定の試薬を加えることによって、選別された前記細胞の経時変化を評価することを特徴とする。
本発明の光計測方法によれば、細胞の種類の判別ができる。
図1と図2は、本発明の光計測装置の好ましい実施形態を示している。図1は、光測定装置の側面図であり、図2は、図1におけるK−K線における断面図である。図1と図2に示す光計測装置1の構成例について説明する。
図1に示す光計測装置10は、照射光Lをキャピラリー30内の液体11のサンプル流11SとサンプルSに照射する光源部20と、サンプルSを含むサンプル流11Sを流すための流路としてのキャピラリー30と、透過光の受光部31と、側方散乱光の受光部50と、制御部100を有している。制御部100は、解析部ともいい、測定信号からサンプルの大きさ、形状、内部構造を解析する。
受光部31からの受光信号SG1と、受光部50からの受光信号SG2は、制御部100の測定部120により処理されるようになっている。
図1に示す供給部12は、サンプルSを分散した液体11を、キャピラリー30内においてサンプル流11Sとしてシース流19と共にZ1方向に(図1の例では、上側からした側に向けて)チューブ14を通じて供給する。
図8(A)は、球状の細胞300を測定した場合の受光信号SG1を示しており、図8(B)は、球状の細胞300と照射光Lの照射領域400を示している。図8(B)では、照射領域400が円形状であり、球状細胞300がZ1方向に通過することで、図8(A)に示す受光信号SG1が得られる。
図12(A)は、通常の単一ピークを有する透過光パターン波形形状を示している。この単一ピークを有する透過光パターン波形形状は、非透過性ビーズおよびある種の細胞の透過光強度の減衰波形データであり、下側に1つの凸部を有する単一ピーク波形形状である。この場合には、波形の谷が1つであり、通常の前方散乱に対応する信号である。
図12(B)に示す透過光パターン波形形状は、2つの下に凸部を有するマルチピーク波形形状であり、干渉などの光現象による減衰度合いの変化波形を示すある細胞の透過光の強さを示している。
受光部は、上述したように電荷結合素子カメラであり、細胞が細い流路に流れること、あるいは細胞が液中に静止の状態でも、細胞、照射部、および受光部の三者間の相対位置の静止または変化することによって、計測される。これにより、細胞が細い流路に流れていても、あるいは細胞が液中に静止の状態でも、細胞、照射部、および受光部の三者間の相対位置の静止または変化することによって、透過光の強さを計測することができる。
本発明の実施形態では、無染色でも細胞の認識・分析ができるので、特に細胞の培養や薬などによる細胞の経時的変化を評価する必要がある用途には、必要不可欠とされている。
を照射して、照射光を含む任意領域を受光部で受光することにより、受光部は受光信号SG1を発生し、受光信号SG1のサンプルSによる変動を解析することで、大きさ情報の精度向上および形状の認識、細胞認識を行う。
光計測装置では、サンプルSによる受光信号SG1の変動のパターンを解析することで、サンプルSの違いを確実に識別できる。
光計測装置は、受光信号は、変動のパターンから複数のピーク値を補正して単一パルス近似曲線を解析する。
光計測装置は、サンプルは、複数の波長からの受光信号により解析する。
光計測装置は、受光信号は、変動のパターンを解析し、細胞の種類を識別する。
光計測装置は、サンプルである細胞周期の任意期の特定領域の認識をする。
光計測装置は、照射光の変動のパターンを解析した複数の情報からサンプルの大きさ、形状、内部構造を識別する。
光計測装置は、受光部は、前記サンプルの蛍光情報と側方散乱光を受光する。これにより、例えば細胞の種類を確実に計測することができる。
図1に示す光源部20は、光ファイバ22とレーザ光源21により構成されていても、レーザ光源21だけで構成されていても良い。透過光の受光部31は、図1に示すように光ファイバ32と受光素子33から構成されていても良いし、受光素子33だけで構成されていても良い。側方散乱光の受光部50は、光ファイバ51と受光素子52から構成されていて良いし、受光素子52だけで構成されていても良い。また、側方散乱光の受光部50は、光ファイバ51に代えて、レンズ系を用いても良い。
本発明の光計測装置は、遺伝子、免疫系、タンパク質、アミノ酸、糖類の生体高分子に関する検査、解析、分析が要求される分野、例えば工学分野、食品、農産、水産加工等の農学全般、薬学分野、衛生、保健、免疫、疫病、遺伝等の医学分野、化学もしくは生物学等の理学分野等、あらゆる分野に適用できる。
11 液体
11S サンプル流
19 シース流
20 光源部
30 キャピラリー(流路の一例)
31 受光部
120 測定部
S サンプル
L 照射光
Claims (40)
- 液体に分散させ流路に流したサンプルに対してシングルモード光を照射することで、前記サンプルの光情報を測定するための光計測装置であり、
前記液体に所定の波長を有する照射光を照射する光源部と、
前記光源部とは前記流路を介して対向配置され、前記照射光に対して前記サンプルの相対位置が等速で変化される状態で、前記光源部の前記照射光を前記液体に照射して、前記液体及びサンプルを透過した前記照射光を含む前記サンプルの光情報を受光して受光信号を発生する受光部とからなる照射−受光光学部と、
前記液体に前記照射光とは異なる波長を有する第2の照射光を照射する第2の光源部と、
前記第2の光源部とは前記流路を介して対向配置され、前記第2の光源部の前記第2の照射光を前記液体に照射して、前記液体及びサンプルを透過した前記第2の照射光を含む前記サンプルの光情報を受光して受光信号を発生する第2の受光部とからなる第2の照射−受光光学部を備えるとともに、
前記第2の照射−受光光学部は、前記照射−受光光学部とは前記流路の流れ方向において離間して配置され、
前記サンプルによる前記受光信号の変動を測定する測定部と、測定信号からのサンプルの大きさ、形状、内部構造を解析する制御部を備えることを特徴とする光計測装置。 - 前記サンプルは、前記流路内を流れる前記液体に分散されていることを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記測定用の前記照射光は、光ファイバにより照射される非集光の光であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光計測装置。
- 前記液体を通過した前記照射光は、光ファイバにより受光されることを特徴とする請求項3に記載の光計測装置。
- 前記光ファイバのコア部は、前記光ファイバが受光する前記照射光のスポットよりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の光計測装置。
- 前記サンプルによる前記受光信号の変動は、前記照射光に対して前記サンプルの相対位置が等速で変化されることによる前記受光信号の変化であることを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記測定部は、前記受光信号として、前記透過光の強さの減衰と増幅を計測することを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記制御部は、前記測定信号の減衰波形部と増幅波形部とから、サンプルを解析することを特徴とする請求項7に記載の光計測装置。
- 前記サンプルによる前記受光信号の変動のパターンを解析することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つの項に記載の光計測装置。
- 前記受光信号の変動のパターンにおけるパルス形状部の最大値、幅、あるいは面積を測定することを特徴とする請求項9に記載の光計測装置。
- 前記受光信号の変動のパターンにおけるパルス形状部の最大値から、サンプルの大きさを識別することを特徴とする請求項9に記載の光計測装置。
- 前記受光信号の変動のパターンにおけるパルス形状部の近似曲線の統計情報により判別することを特徴とする請求項9に記載の光計測装置。
- 前記受光信号は、パルス形状部のパターン解析をすることを特徴とする請求項9に記載の光計測装置。
- 前記受光信号は、変動のパターンから複数のピーク値を補正して単一パルス近似曲線を解析することを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記受光信号は、変動のパターンの任意領域を情報解析し、サンプルの形状を識別することを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記サンプルは、複数の波長からの受光信号により解析することを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記受光信号は、変動のパターンを解析し、細胞の種類を識別することを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記サンプルである細胞周期の任意期の特定領域または多倍体核の領域の認識をすることを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記照射光の変動のパターンを解析した複数の情報からサンプルの大きさ、形状、内部構造を識別することを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記照射光を受光する複数の前記受光部を備えることを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 前記受光部は、前記サンプルの蛍光情報と側方散乱光の受光信号と合わせて解析することを特徴とする請求項20に記載の光計測装置。
- 前記制御部による解析結果から、任意のサンプルを分取することを特徴とする請求項1に記載の光計測装置。
- 液体に分散させたサンプルに対してシングルモード光を照射することで、前記サンプルの大きさ、形状、内部構造光情報を測定するための光計測方法であり、
前記サンプルの流れ方向に離間して配置され異なる波長の照射光を出力する2つの光源部から、前記照射光に対して前記サンプルの相対位置が等速で変化される状態で、前記液体に対して前記照射光を照射して、前記液体及びサンプルを透過した測定光を含む前記サンプルの光情報を前記光源部と前記流路を介して対向配置された2つの受光部により受光して、それぞれの波長に対応する受光信号を発生し、
測定部により前記サンプルによる前記受光信号の減衰と増幅を測定するとともに、
制御部により測定信号の減衰波形部と増幅波形部とから、サンプルを解析することを特徴とする光計測方法。 - 前記測定用の前記照射光は、第一の光ファイバにより照射される非集光の光であるとともに、前記液体およびサンプルを透過した前記照射光は、第二の光ファイバにより受光され、
前記第二の光ファイバのコア部は、前記第二の光ファイバが受光する前記照射光のスポットよりも小さいことを特徴とする請求項23に記載の光計測方法。 - 前記サンプルは細胞であり、前記測定信号は、前記細胞種または細胞核の数によって、経時的に変化して二以上の減衰波形部を持つ波形となることを特徴とする請求項23または請求項24に記載の光計測方法。
- 前記サンプルは細胞であり、前記測定信号は、前記細胞種または細胞核の数によって、経時的に変化して減衰波形部と増幅波形部を有する波形となることを特徴とする請求項23または請求項24に記載の光計測方法。
- 前記サンプルは細胞であり、前記測定信号は、前記細胞核の数と前記細胞核の大きさで表せる前記細胞の属性と性質により、時間的に変化することを特徴とする請求項23または請求項24に記載の光計測方法。
- 液体中の細胞に対して照射光を照射して前記液体の前記細胞を通過して得られる透過光を受光することで、前記細胞の光情報を測定するための光計測方法であり、
光源部から前記細胞に前記照射光を照射し、
前記照射光に対して前記細胞の相対位置が等速で変化される状態で、前記光源部の前記照射光を前記液体に照射して、前記透過光を受光部で受光して、
前記時間的に変化した前記透過光の強さの波形形状は、予め用意された1つ又は複数の標準的なテンプレート波形に近似させることにより層別して、前記細胞の性質を特定することを特徴とする光計測方法。 - 前記透過光の強さを用いて、経時的に変化して減衰波形部と増幅波形部を繰り返す波形により前記細胞の種類、または同種類の前記細胞中の異なる性質を示すがん細胞を特定することを特徴とする請求項28に記載の光計測方法。
- 前記透過光の強さは、血液細胞を含む特定の前記細胞を特定することを特徴とする請求項29に記載の光計測方法。
- 前記透過光の波長は、325nm〜900nmであることを特徴とする請求項28〜30のいずれか1つの項に記載の光計測方法。
- 前記光源部から前記細胞に向かって照射された前記照射光は、前記光源部から前記受光部に向けて広がることを特徴とする請求項31に記載の光計測方法。
- 前記受光部は、電荷結合素子カメラであり、前記細胞が流路に流れること、あるいは細胞が液中に静止の状態でも、前記細胞、前記照射部、および前記受光部の三者間の相対位置の静止または変化することによって、受光信号の強さ及びその強さの二次元分布状態が計測されることを特徴とする請求項31に記載の光計測方法。
- 母集団の前記細胞に対する前記透過光強度の波形変化波形を複数のグループ別に分けて、前記グループ別の頻度分布を持って、前記細胞の前記母集団の違いを見分けて評価することを特徴とする請求項28に記載の光計測方法。
- 前記複数個の細胞から取得した透過光波形の計測結果を、波形を複数の種類に層別し、各前記種類の全体に対する統計情報から、前記細胞の種類及び状態を特定することを特徴とする請求項28に記載の光計測方法。
- 前記透過光の増幅は、前記細胞の大きさや細胞核の数と大きさの細胞の属性と性質による前記透過光の干渉現象が引き起こされることによって計測される前記透過光の強さの時間的変化であることを特徴とする請求項28に記載の光計測方法。
- 前記層別した結果から、任意のサンプルを分取することを特徴とする請求項28〜36のいずれか1つの項に記載の光計測方法。
- 特定された前記細胞を分注して選別することを特徴とする請求項37に記載の光計測方法。
- 選別された前記細胞に対して、培養することや所定の試薬を加えることによって、選別された前記細胞の経時変化を評価することを特徴とする請求項38に記載の細胞の評価方法。
- 液体中の細胞に対して照射光を照射して前記液体の前記細胞を通過して得られる透過光を受光することで、前記細胞の光情報を測定するための光計測装置であり、
前記細胞に前記照射光を照射する光源部と、
前記照射光に対して前記細胞の相対位置が等速で変化される状態で、前記液体に照射され、前記細胞を通過した前記透過光を受光する受光部と、
前記時間的に変化した前記透過光の強さの波形形状は、予め用意された1つ又は複数の標準的なテンプレート波形に近似させることにより層別して、前記細胞の性質を特定する制御部とを有することを特徴とする光計測装置。
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