JPH02168160A

JPH02168160A - 細胞選別装置

Info

Publication number: JPH02168160A
Application number: JP63324035A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hirako; 進一平子; Yoshihiro Nakatsuji; 善博中辻
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-06-28
Also published as: US5158889A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、不要細胞をレーザで破壊殺生する細胞選別
装置（セルソータ）に関する。

（ロ）従来の技術近年、細胞選別の精度向上を図るため、不要ｊｌ胞をレ
ーザで破壊・殺生する方式の細胞選別装置が従業されて
いる。この細胞選別装置の構成及び動作を、第６図及び
第７図を参照しながら説明する。

Ｃは、細い液流中を流れる細胞であり、この細胞Ｃには
、Ａ点において判別用レーザ３３からの判別用レーザ光
１がレンズ系３４で集光されて照射される。細胞Ｃより
は散乱光又は蛍光（以下信号光という）ｌ□が誘起され
、この信号光ｒ２は集光レンズ系３６で集光されて光検
出器３８に受光され、電気パルス信号ｄに変換される〔
第７図（ａ）参照］。

パルス信号ｄは判別回路３９に入力され、この判別回路
３９は、当該細胞が必要か否か判定し、不要の時には、
細胞殺生指令パルスｅを遅延回路４１に出力する。遅延
回路４！は、時間ｔだけ遅延させてパルスｈを殺生用レ
ーザ４０に出力するが、時間ｔは、細胞ＣがＡ点より、
殺生用パルスレーザ光Ｉ！、３が照射されるＢ点まで流
れる時間に設定される。

遅延回路４１よりパルスｈが出力されれば、これに同期
して殺生用パルスレーザ光２．が光学系４３を通してＢ
点に照射され、細胞Ｃが破壊殺生される。細胞Ｃが必要
である時には、判別回路３９よりパルスｅが出力されず
、殺生用パルスレーザ光Ｐ１が照射されないので、細胞
Ｃはそのまま液流中を流れて行く。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来の細胞選別装置においては、パルスｈを殺生用
レーザ４０に出力後、殺生用レーザ４０が実際にパルス
レーザ光ｌ、を発射するまでに、やはり若干の遅れがあ
る。この遅れの時間が変動すると、Ｂ点において、不要
細胞にパルスレーザ光ｌ、を正確にあてることができな
くなる。

特に、殺生用レーザ４０として、連続光［ＹＡＧレーザ
のような光励起固体レーザを、音響光学素子を用いた通
常Ｑスイッチと呼ばれる方法でパルス光に変換して発射
する方式のレーザを採用した場合には、パルスｈを受け
てから、パルスレーザ光ｌ、が放射されるまでの時間ｔ
ａ　　（デイレイタイム）がパルスレーザ光の放射の繰
返し周波数より変動してしまう。この変動は、繰返し周
波数が高くなると時間ｔ、が増大するものであり、言い
かえれば前回の発射よりの経過時間が短いほど、時間Ｌ
４が長くなる。

この問題点は、パルスレーザ光！、の照射時間が、前記
遅延時間（や時間ｔ、に比べて極めて短い場合や、パル
スレーザ光ｌ、の強度が弱く、小さい点に絞って集中し
なければならない場合には、−層顕著なものとなる。

この発明は、上記に鑑みなされたもので、不要細胞を確
実に破壊・殺生することができる細胞選別装置の提供を
目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段上記課題を解決するため、この発明の細胞選別装置は、
以下のｉ　−ｖｕｉ項記載の構成を有している。

：細胞が一列となって流される液流と、ｉｉ：この液流
中の検出点に到達した細胞に判別用レーザ光を照射する
判別用レーザと、ｉｉｉ　：この判別用レーザ光を照射された細胞よりの
信号光を受ける第１の光検出器と、ｉｖ：この第１の光検出器の出力信号に基づき前記細胞
が必要か否かを判別する判別手段と、■＝この判別手段
が判定信号を出力した後、所定の遅延時間が経過した時
トリガ信号を出力する遅延手段と、ｖｉ：このトリガ信号を受けて、前記液流中の検出点よ
り下流の選別点に到達した細胞に殺生用パルスレーザ光
を照射する殺生用パルスレーザとを備えてなるものにお
いて、 ■ｉ：ミニ前記殺生用パルスレーザ射間隔を検出する照
射間隔検出手段と、ｖｉ：この照射間隔検出手段で検出された照射間隔に基
づき前記遅延時間を補正する遅延時間補正手段とを備え
たことを特徴とするものである。

（ホ）作用トリガ信号を受けてから殺生用パルスレーザが照射され
るまでの時間ｔ４と、繰返し周波数との間には第５図に
示すような関係があり、この繰返し周波数の逆数である
照射間隔を知れば時間１ｄは予測できる。従って、照射
間隔が短い（繰返し周波数が高い）時には、第５図に示
す関係に基づき、遅延時間ｔを短めに補正すれば、判定
信号が出力されてから殺生用パルスレーザ光が照射され
るまでの時間を一定にすることができる。このためＱス
イッチ光励起固体レーザ等、時間【、が繰返し周波数に
依存するものを殺生用パルスレーザに使用している場合
でも、確実に不要細胞を破壊殺生することが可能となる
。

（へ）実施例この発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて以下
に説明する。

第２図は、この実施例細胞選別装置の光学系を説明する
斜視図である。２は、フローセル等の手段により形成さ
れる細い液流である。この液流２の中心軸上には、いわ
ゆる流体力学的焦点合わせ効果によって、細胞が一列と
なって流れていく。

液流２中の一点（検出点）Ａには、図示されていない判
別用レーザ３よりの判別用レーザビーム１１が集光・照
射される。判別用レーザにはＨｅ−Ｎｅレーザ、Ａｒレ
ーザ、Ｋｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、′＋導体レーザ
等の連続発振形レーザが適用される。

Ａ点で細胞Ｃより生じる前方散乱光Ｐ、は、前方集光レ
ンズ系８で集光され、前方散乱光用の光検出器１２に受
光される。７は、判別用レーザビーム１１が直接光検出
器１２に入射するのを防止するための、ビームストッパ
である。

Ａ点で細胞Ｃより生じるレーザビーム！、に直角方向に
放射される散乱光や蛍光等の直角信号光１７は、直角集
光レンズ系９で集光され、フィルタ１０で選別後、直角
光用検出器１３に受光される。

一方、４は細胞殺生用のパルスレーザであり、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ等の固体レーザ七、その高周波を発生するレーザが
望ましい。特に、３００ｎｍより短い波長の紫外光は細
胞に染色を施さなくても吸収されるので、このような紫
外光を発するレーザがＩＩ胞殺生用に通している。この
パルスレーザ４よりのパルスレーザ光１１は、Ａ点より
下流のＢ点（選別点）に集光照射される。このパルスレ
ーザ光Ｅ、の一部は、ビームスプリッタ６により分割さ
れ、パルスレーザ光用光検出器１５に受光される。

１４は、パルスレーザ光１３の発射のタイミングを調整
するための、細胞の位置モニタ用のレーザ光である０位
置モニタ用のレーザ５（第１図参照）には、連続発振形
のレーデが使用されるが、このように判別用レーザ３と
位置モニタ用レーザ５とは必ずしも別に設ける必要はな
く、判別用レーザ３のレーザ光ｌ、をビームスプリンタ
等で分割して使用してもよい。

この位置モニタ用のレーザ光１４は、パルスレーザビー
ム１３と同一の光軸とされ、やはりＢ点に集光照射され
る。Ｂ点において細胞に位置モニタ用のレーザ光Ｐ４が
照射されることにより誘起されるモニタ用信号光ｐ、は
、モニタ用光検出Ｊ＋ｓ＋４に受光される。前記ビーム
スト・ンパ７は、この位置モニタ用のレーザ光１４が直
接モニタ用光検出器１４に入射するのを防止する。

＋１は、殺生用レーザ光ｐ、が照射され、選別処理の終
了した流出液を受けるための容器である。

次に、実施例細胞選別装置の回路構成を第１図を主に参
照しながら説明する。なお、第１図中のレーザ及び光検
出器の配置は説明の便宜上のものであり、実際の配置を
示すものではない。

前方散乱光用の光検出器１２のパルス信号出力Ｓは、信
号波形表示用のオシロスコープ１６、Ｉｍ胞が判別用レ
ーザ光２．の中心を通過したことを検出するためのピー
ク検出回路１７及び細胞の要不要を判別するための判別
回路２１に入力する。

判別回路２１には、前方散乱光検出器１２のパルス信号
Ｓの他に、直角光用光検出器１３からの信号も入力し、
Ａ点を通過した細胞の要・不要を判別し、不要の時には
、判別パルスＤをインクパルカウンタ２２及びＡＮＤ回
路２５に出力する。

インクパルカウンタ２２では、発振器２０のクロ７クパ
ルスに基づき、前回の細胞の判別パルスの立上がりから
、今回の判別パルスの立上がりまでの間隔をカウントす
る。インクパルカウンタ２２のカウント数は、ルックア
ップテーブル２３に人力する。このルックアンプテーブ
ル２３は、入力された判別パルスの立上がりの間隔に対
応する補正時間に比例したカウント数を補正カウンタ２
４に出力する。このルックアップテーブル２３の内容の
例が第４図に示されている。第４図は、発振器２０のク
ロンク周波数を１０　Ｍ　Ｈｚとした場合についてのも
のであり、横軸はインクパルカウンタ２２０カウント数
ｎであり、縦書袖は遅れ補正のカウント数Ｃｃを示す。

なお、この実施例では、ルックアップテーブル２３とし
てＲＯＭを使用しているが、ＲＡＭで構成し、装置の始
動時にテーブルの内容をこのＲＡＭに読み込んでもよい
。

一方、ピーク検出回路１７の出力Ｐはディレイカウンタ
１８に入力する。デイレイカウンタ１日がカウントする
デイレイ時間は、細胞がＡ点から８点に到達するまでに
要する時間がら、殺生用パルスレーザ４がトリガパルス
Ｌｔを受けてから、殺生用レーザ光らを発射するまでの
時間を差し引いた時間に概ね等しくなるように、ブリセ
ントスイッチＩ９で調整される。がくして、デイレイカ
ウンタ１Ｂはピーク検出回路１７がらのパルス信号Ｐが
入力した時点から発振器２ｏのクロック周波数でカウン
トダウンし、デイレイカウンタ１８が零になった時に、
デイレイパルスＰｄを出力する。このデイレイパルスＰ
ｄは補正カウンタ２４に入力し、その時点から補正カウ
ンタ２４は、ルックアップテーブル２３によりセットさ
れたカウント数Ｃｃから、発振器２ｏのクロック周波数
でカウントダウンし、零になった時にタイミングパルス
Ｔを出力する。

このタイミングパルスＴは、前記ＡＮＤ回路２５に入力
され、判別回路２１の判別パルスＤとタイミングパルス
Ｔの論理和としてレーザトリガパルスＬｔが出力される
。殺生用パルスレーザ３は、このレーザトリガパルスＬ
ｔに基づいて殺生用レーザ光！！、３を発射する。

前記オシロスコープ１６は、前方散乱光用光検出器１２
の出力Ｓ、位置モニタ用の光検出２Ｈ４の出力Ｍ、パル
スレーザ用光検出器Ｉ５の出力Ｓが同期表示される。操
作者はオシロスコープ１６の画面１６ａを見ながら、パ
ルスレーザ光用光検出器１５の出力し波形が細胞の位置
モニタ用光検出２ＳＺの出力パルス波形とが時間軸上で
一敗するように、プリセットスイッチ１９を調整し、不
要細胞に殺生用レーザ光ｐ３が確実に照射されるように
する。

次に、この実施例細胞選別装置の動作を、第３図に示す
タイムヂャートを参照しながら説明する。

Ａ点に細胞が到達すると、この細胞より信号光１、　、
ｎ、が発生し、それぞれ前方散乱光用光検出２Ｓ１２、
直角光用光検出器１３よりそれぞれ信号Ｓ、　、Ｒ，（
図示せず）が出力される。信号Ｓ１、Ｒ１は、判別回路
２１に入力され、判別のための演算処理がなされる。一
方、信号Ｓ１は、ピーク検出回路１７に入力され、信号
Ｓのピークが検出されて、ピーク信号Ｐ、が出力される
。

ピーク信号Ｐ１は、デイレイカウンタ１８に入力し、デ
イレイカウンタ１８が、発振器２０のクロック周波数で
カウントダウンされる（第３図中Ｃｄ）。このカウント
の初期値９．は、プリセントスイッチで調整した値であ
る。デイレイカウンタ１８は、内容が零になった時に、
デイレイパルスＰｄ、を出力する。

一方、判別回路２１よりは演算に要した時間おくれで、
判定パルスＤ、が立ち上がる。判定パルスＤ、が立ち上
がると、インクパルカウンタ２２のカウント数ｎ、が、
ルンクアンブテーフ゛ル２３に入力されると共に、イン
クパルカウンタ２２がリセフトされ、新たに１よりカウ
ントが開始される。ルックアップテーブル２３は、第４
図に示す関係よりｎｌに対応するカウント数Ｃｃ（ｎ＋
）を補正カウンタ２４に出力する。補正カウンタ２４は
、前記デイレイパルスＰｄ、が入力すれば、このカウン
ト数Ｃｃ（ｎ、）をカウントダウンし、零になった時タ
イミングパルスＴ、を出力する。、ＡＮＤ回路２５は、
タイミングパルスＴ、と１１１定パルスＤ１の両者が入
力されることとなるから、その論理和であるレーザトリ
ガパルスＬＬを出力する。このし〜ザトリガパルスＬｔ
は、殺生用パルスレーザ４に入力され殺生用パルスレー
ザの発射遅れ時間Ｌ４経過後、殺生用レーザ光ｌ、が発
射される。殺生用レーザ光ρ、は、殺生用パルスレーザ
光用光検出器１５で検出され、このパルスレーザ光用光
検出器１５のパルスレーザ光信号り。

はオシロスコープ１６に入力され、その波形を観測する
ことができる。なお、判別パルスＤ、は、タイミングパ
ルスＴ１の立下がりと同時に立下がる。

第３Ｉ７１において、例えば信号Ｓｔを与える細胞が必
要な時は、判別パルスが出力されないために、インクパ
ルカウンタ２２は継続的にカウントされる。そして、イ
ンクパルカウンタ２２の内容が読み出されてルックアッ
プテーブル２３に照合されることがないので、補正カウ
ンタ２４の内容は前回にカウントダウンされた値零にセ
ントされており、タイミングパルスは出力されない。

また、前方散乱光用検出器１２の０１回と今回の信号の
出力間隔が長く、・第５図に示した膜体用レーデ光の発
射繰返し周波数対デイレイタイム特性の水平部に位置す
る時、すなわち本実施例の場合には、殺生用レーザ光ｌ
、の発射間隔が５００　）ｔｓｅｃ以上の時は、インク
バルカウンク２２は、１００００以上カウントしない構
成とされている。

第３図の位置モニタ用光検出器１４の出力信号で、信号
Ｍ０、Ｍｌ、Ｍ、の右半部の破線は、細胞が殺生用パル
スレーザ光１３により破壊されたことを示している。従
って、オシロスコープＩ６により、不要細胞が確実に破
壊されているか否かをｖｉ認することができる。

なお、この実施例では、前方散乱光用光検出器１２の出
力信号をピーク検出回路１７に入力しているが、直角光
用光検出器１３の出力信号をピーク検出回路１７に入力
する構成としてもよい。

（ト）発明の詳細な説明したように、この発明の細胞選別装置は、殺生用
パルスレーザの照射間隔を検出する照射間隔検出手段と
、この照射間隔検出手段で検出された照射間隔に基づき
遅延時間を補正する遅延時間補正手段とを備えたことを
特徴とするものである。従って、トリガパルス人力後レ
ーザ光が発射されるまでの時間が、発射間隔に依存する
レーザであっても、確実に不要細胞に殺生用レーザ光を
照射し、破壊できる利点を有している。

また、このように不要細胞に確実に殺生用レーザ光を照
射することができるから、この殺生用レーザ光を小さく
集光して照射することができる。

よって、エネルギを不要ＩＩＩ胞に集中でき、細胞の殺
生効率を上げることができると共に、殺生用パルスレー
ザには比較的低出力のものが使用可能となるから、装置
の小型化及び低価格化を図る利点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る細胞選別装置の回
路構成を説明するブロック図、第２図は、同細胞選別装
置の光学系を説明する図、第３図は、ｌ；′１ＩｔＩＩ
Ｉ胞選別装置の動作を説明するタイムチャー１−第４図
は、同細胞選別装置のルックアップテーブルの内容を説
明する図、第５し１は、殺生用パルスレーザの発射繰返
し周波数と遅延時間との関係を説明する図、第６図は、
従来の細胞選別装置を説明する図、第７図は、同従来の
細胞選別装置の動作を説明するタイムチャートである。２；液流、　　　　　　　３：１′り別用レーザ、４：
殺生用パルスレーザ、１２：前方散乱光用光検出器、１３：直角光用光検出器、１５：パルスレーザ光用光検出器、】８：デイレイカランク、２Ｉ：判別回路、２２：イン
クバルカウンク、２３：ルックアップテーブル、２４：補正カウンタ。第４図ｎ（カワン１−）第図呻返し用−変状（Ｈｚ）第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）細胞が一列となって流される液流と、この液流中
の検出点に到達した細胞に判別用レーザ光を照射する判
別用レーザと、この判別用レーザ光を照射された細胞よ
りの信号光を受ける第１の光検出器と、この第１の光検
出器の出力信号に基づき前記細胞が必要か否かを判別す
る判別手段と、この判別手段が判定信号を出力した後、
所定の遅延時間が経過した時トリガ信号を出力する遅延
手段と、このトリガ信号を受けて、前記液流中の検出点
より下流の選別点に到達した細胞に殺生用パルスレーザ
光を照射する殺生用パルスレーザとを備えてなる細胞選
別装置において、前記殺生用パルスレーザの照射間隔を検出する照射間隔
検出手段と、この照射間隔検出手段で検出された照射間
隔に基づき前記遅延時間を補正する遅延時間補正手段と
を備えたことを特徴とする細胞選別装置。