JP2010172251A - Cell dispersion apparatus and sample pretreatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は細胞分散装置及び試料前処理装置に関する。さらに詳しくは、複数の細胞が凝集した凝集細胞を単一細胞に分散する細胞分散装置、及びこの細胞分散装置を備えた試料前処理装置に関する。 The present invention relates to a cell dispersion apparatus and a sample pretreatment apparatus. More specifically, the present invention relates to a cell dispersion apparatus that disperses aggregated cells obtained by aggregating a plurality of cells into a single cell, and a sample pretreatment apparatus including the cell dispersion apparatus.
フローサイトメータを用いた子宮頸癌スクリーニングでは、測定試料として、専用ブラシで子宮頸部を擦過して採取した細胞をアルコールを主体とした保存液で保存したものが用いられる。子宮頸部の擦過により採取される細胞は、扁平上皮系細胞と腺系細胞の2種類からなり、その大部分は扁平上皮系細胞であるが、子宮頸部の奥に位置する子宮体部は主に粘液を分泌する腺細胞から構成されていることから、採取された子宮頸部の細胞群は当該子宮体部で産出された粘液に覆われて凝集した状態にあることが多い。 In cervical cancer screening using a flow cytometer, a cell sample obtained by rubbing the cervix with a dedicated brush and stored in a preservative solution mainly composed of alcohol is used as a measurement sample. Cells collected by rubbing the cervix consist of two types of cells, squamous epithelial cells and glandular cells, most of which are squamous epithelial cells, but the uterine body located in the back of the cervix is Since it is mainly composed of gland cells that secrete mucus, the collected cervical cell group is often in an aggregated state covered with mucus produced in the uterine body.
フローサイトメータで細胞を分析する場合、一列に整列された測定試料中の細胞にレーザ光を照射し当該細胞からの散乱光や蛍光を利用して各細胞の大きさや形状を測定するという原理上、細胞凝集の検体を測定することは難しく単一細胞であることが必要である。また、細胞凝集している中に存在している異型細胞や癌細胞を見落とさないためにも凝集している細胞群を分散して、単一細胞にすることが重要である。更に、凝集した細胞は500μmを超える大きさに達することがあり、この場合、凝集細胞が装置内に詰まって測定ができなくなることがある。 When analyzing cells with a flow cytometer, the cells in the measurement sample aligned in a row are irradiated with laser light, and the size and shape of each cell are measured using scattered light and fluorescence from the cells. It is difficult to measure a specimen of cell aggregation, and it is necessary to be a single cell. Also, in order not to overlook the atypical cells and cancer cells that are present while the cells are aggregated, it is important to disperse the aggregated cells into a single cell. Furthermore, the aggregated cells may reach a size exceeding 500 μm, and in this case, the aggregated cells may be clogged in the apparatus and measurement may not be possible.
そこで、凝集細胞を分散するために細胞検体を含む溶液を攪拌することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されている方法では、細胞検体を含む溶液中に、先端にフィルターが設けられた中空体を備えた攪拌装置を浸し、この中空体を回転させることで細胞を含む溶液を攪拌し、これにより細胞群にせん断力を生じさせて細胞を分散させている。次に中空体を溶液中に浸した状態で当該中空体内部のエアーを吸引する。前記フィルターは、測定対象とする単一細胞は通過できないが、それ以下の大きさの赤血球や細胞片などを通過させることができるサイズの孔(開口)が複数形成されたものであるので、前記吸引によって、赤血球や細胞片を含む溶液がフィルターを通過して中空体内に吸引されるとともに、フィルターを通過することができない細胞がフィルター面に吸着される。そして、中空体内部に吸引された溶液を排出した後に前記細胞が吸着されたフィルター面をスライドガラスに接触させることで、当該フィルター面に吸着された細胞をスライドガラス上に分布させる。
Therefore, it has been proposed to stir a solution containing a cell specimen in order to disperse aggregated cells (for example, see Patent Document 1). In the method described in
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、凝集細胞と凝集細胞から分散された細胞とが混在した状態で、中空体の攪拌によるせん断力が加えられる。すなわち、凝集細胞及び分散された細胞の双方にせん断力が作用することになる。このため、分散された細胞にダメージを与える恐れがあった。また、分散された細胞にダメージを与えない程度のせん断力を作用させた場合、凝集細胞の細胞分散効率が下がるという問題点があった。
However, in the method described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、細胞に与えるダメージを抑えつつ凝集細胞の分散効率を高めることができる細胞分散装置及びこれを備えた試料前処理装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a cell dispersion apparatus capable of increasing the dispersion efficiency of aggregated cells while suppressing damage to cells, and a sample pretreatment apparatus including the same. It is an object.
本発明の細胞分散装置は、複数の細胞が凝集した凝集細胞を含む細胞試料液中の当該凝集細胞を単一細胞に分散する装置であって、
前記単一細胞が通過可能に構成されたフィルター部材と、
このフィルター部材と所定の間隔をあけて配設され、当該間隔内の凝集細胞を分散する分散部材と、
この分散部材又は前記フィルター部材を駆動させる駆動源と
を備えたことを特徴としている。
The cell dispersion device of the present invention is a device for dispersing the aggregated cells in a cell sample solution containing aggregated cells in which a plurality of cells are aggregated into a single cell,
A filter member configured to allow passage of the single cell;
A dispersion member that is disposed at a predetermined interval from the filter member, and disperses aggregated cells in the interval;
And a drive source for driving the dispersion member or the filter member.
また、本発明の試料前処理装置は、前記細胞分散装置と、
この細胞分散装置で分離された細胞を含む細胞試料液を吸引分注するための吸引分注部と、
この吸引分注部により分注された細胞試料液から所定の細胞を抽出するためのろ過部と
を備えたことを特徴としている。
Moreover, the sample pretreatment apparatus of the present invention includes the cell dispersion apparatus,
An aspiration dispensing unit for aspirating and dispensing a cell sample solution containing cells separated by the cell dispersion device;
And a filtration unit for extracting predetermined cells from the cell sample solution dispensed by the suction dispensing unit.
本発明の細胞分散装置及び試料前処理装置によれば、細胞に与えるダメージを抑えつつ凝集細胞の分散効率を高めることができる。 According to the cell dispersion device and the sample pretreatment device of the present invention, it is possible to increase the dispersion efficiency of the aggregated cells while suppressing damage to the cells.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の細胞分散装置及び試料前処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
〔細胞分析装置の全体構成〕
まず、本発明の一実施の形態に係る細胞分散装置を備えた細胞分析装置の全体構成について説明し、ついでこの細胞分析装置を構成する各装置ないしは各部について説明する。
Hereinafter, embodiments of a cell dispersion device and a sample pretreatment device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[Overall configuration of cell analyzer]
First, the overall configuration of a cell analyzer equipped with a cell dispersion device according to an embodiment of the present invention will be described, and then each device or each part constituting this cell analyzer will be described.
図1は、本発明の一実施の形態に係る細胞分散装置を備えた細胞分析装置1の斜視図である。この細胞分析装置1は、患者から採取した細胞を含む測定試料をフローセルに流し、このフローセルを流れる測定試料にレーザ光を照射し、測定試料からの光(前方散乱光、側方蛍光など)を検出してその光信号を分析することで、細胞に癌細胞が含まれているか否かを判断するのに用いられる。より具体的には、細胞分析装置1は、子宮頸部の上皮細胞を分析対象としており、子宮頸癌をスクリーニングするのに用いられるものである。
図1に示されるように、細胞分析装置1は、測定試料に対してレーザ光による光学的な測定を行う測定装置2と、被検者から採取された生体試料に洗浄や染色などの前処理を行って、測定装置2に供給する測定試料を作製する試料調製装置3と、測定装置2での測定結果の分析などを行うデータ処理装置4とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view of a
As shown in FIG. 1, a
〔測定装置の内部構成〕
図2は、測定装置2の内部構成を示すブロック図である。
図2に示されるように、この測定装置2は、主検出部6と、信号処理部7と、測定制御部8と、I/Oインタフェース9とを備えている。
このうち、主検出部6は、測定試料から測定対象細胞やその核の数及びサイズなどを検出するものであり、本実施の形態では、後述する図5及び図6に示されるフローサイトメータ10が採用されている。
[Internal configuration of measuring device]
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the
As shown in FIG. 2, the
Among these, the
信号処理部7は、主検出部6からの出力信号に必要な信号処理を行う信号処理回路からなる。また、測定制御部8は、マイクロプロセッサ11と記憶部12とを含んでおり、記憶部12は、ROM、RAMなどからなる。
記憶部12のROMには、主検出部6や信号処理部7の動作制御を行う制御プログラムと、この制御プログラムの実行に必要なデータとが格納されており、マイクロプロセッサ11は、当該制御プログラムをRAMにロードして、又は、ROMから直接実行することが可能である。
The signal processing unit 7 includes a signal processing circuit that performs signal processing necessary for the output signal from the
The ROM of the
測定制御部8のマイクロプロセッサ11は、I/Oインタフェース9を介して、データ処理装置4と後述する調整制御部16のマイクロプロセッサ19に繋がっており、これにより、自身が処理したデータや自身の処理に必要なデータを、データ処理装置4及び調整処理部16のマイクロプロセッサ19との間で送受信できるようになっている。
The microprocessor 11 of the
〔試料調製装置の内部構成〕
図3は、試料調製装置3の内部構成を示すブロック図である。
図3に示されるように、この試料調製装置3は、副検出部14と、信号処理部15と、調製制御部16と、I/Oインタフェース17と、生体試料に対する成分調整を自動的に行うための調製デバイス部18とを備えている。
[Internal configuration of sample preparation device]
FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the
As shown in FIG. 3, the
このうち、副検出部14は、生体試料に含まれる測定対象細胞の細胞数を検出するものであり、本実施の形態では、この副検出部14についても、図5及び図6に示されるものとほぼ同様のフローサイトメータ10を採用している。
信号処理部15は、副検出部14からの出力信号に必要な信号処理を行う信号処理回路からなる。調製制御部16は、マイクロプロセッサ19と、記憶部20と、センサドライバ21と、駆動部ドライバ22とを含んでおり、記憶部20は、ROM、RAMなどからなる。
Among these, the
The
本実施の形態における調製デバイス部(試料前処理装置)18は、検体セット部24と、細胞分散装置としての細胞分散部25と、吸引分注部としての検体ピペット部26と、検体定量部27と、試薬定量部28と、ろ過部としての弁別・置換部29とから構成されている。
The preparation device unit (sample pretreatment device) 18 in the present embodiment includes a
このうち、検体セット部24は、生体試料を収容する複数の生体容器53や生成物容器54(図7参照)をセットするためのものである。また、細胞分散部25は、生体容器53内の生体試料に含まれる凝集細胞を強制的に分散させて単一細胞にするものであり、その詳細については後述する。
Among these, the
また、検体ピペット部26は、細胞が分散された生体試料を生体容器53から取り出して調製デバイス部18の流体回路に導入したり、調製された生成物を生成物容器54に戻したり当該生成物容器54から取り出したりするものであり、検体定量部27は、流体回路に供給される生体試料を定量するものである。
In addition, the
更に、試薬定量部28は、生体試料に加える染色液などの試薬を定量するものであり、弁別・置換部29は、生体試料と希釈液とを混合置換するとともに、測定対象細胞とそれ以外の細胞(赤血球、白血球など)や細菌などとを弁別するためのものである。なお、前記各部24〜29を有する調製デバイス部18の流体回路の構成(図7)については、後述する。
Furthermore, the
記憶部20のROMには、副検出部14、信号処理部15、センサドライバ21及び駆動部ドライバ22の動作制御を行う制御プログラムと、この制御プログラムの実行に必要なデータとが格納されており、マイクロプロセッサ19は、当該制御プログラムをRAMにロードして、又は、ROMから直接実行することが可能である。
The ROM of the
調製制御部16のマイクロプロセッサ19は、I/Oインタフェース17を介して前記測定制御部8のマイクロプロセッサ11に繋がっており、これにより、自身が処理したデータや自身の処理に必要なデータを、測定処理部8のマイクロプロセッサ11との間で送受信できるようになっている。
The
また、調製制御部16のマイクロプロセッサ19は、センサドライバ21と駆動部ドライバ22を介して、調製デバイス部18の各部24〜29のセンサ類や駆動部を構成する駆動モータと繋がっており、センサからの検知信号に基づいて制御プログラムを実行し、駆動部の動作を制御する。
Further, the
〔データ処理装置の内部構成〕
図4は、データ処理装置4の内部構成を示すブロック図である。
図4に示されるように、本実施の形態におけるデータ処理装置4は、例えばノートPC(デスクトップ型でもよい)などのパーソナルコンピュータからなり、処理本体31と、表示部32と、入力部33とから主に構成されている。
[Internal configuration of data processor]
FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of the
As shown in FIG. 4, the
処理本体31は、CPU34と、ROM35と、RAM36と、ハードディスク37と、読出装置38と、入出力インタフェース39と、画像出力インタフェース40とを備えており、これらの各部は内部バスによって通信可能に接続されている。
CPU34は、ROM35に記憶されているコンピュータプログラムやRAM36にロードされたコンピュータプログラムを実行することが可能である。
The
The
ROM35は、マスクROM、PROM、EPROM、EEPROMなどによって構成され、CPU34に実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いるデータなどが格納されている。
RAM36は、SRAM又はDRAMなどで構成され、ROM35及びハードディスク37に記録されている各種のコンピュータプログラムの読み出しや、それらのコンピュータプログラムを実行するときのCPU34の作業領域として利用される。
The
The
前記ハードディスク37には、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラムなど、CPU34に実行させるための種々のコンピュータプログラム及びそのプログラムの実行に用いるデータがインストールされている。
また、ハードディスク37には、例えば、米国マイクロソフト社が製造販売するWindows(登録商標)などのグラフィカルユーザインターフェース環境を提供する、オペレーティングシステムがインストールされている。
The
The
更に、ハードディスク37には、測定制御部8及び調製制御部16への動作命令の送信、測定装置2で行った測定結果の受信及び分析処理、並びに、処理した分析結果の表示などを行う操作プログラム41がインストールされている。この操作プログラム41は、当該オペレーティングシステム上で動作する。
Further, the
読出装置38は、フレキシブルディスクドライブ、CD−ROMドライブ、又はDVD−ROMドライブなどで構成され、可搬型記録媒体に記録されたコンピュータプログラム又はデータを読み出すことができる。
入出力インタフェース39は、例えば、USB、IEEE1394、RS−232Cなどのシリアルインタフェース、SCSI、IDE、IEEE1284などのパラレルインタフェース、及びD/A変換器、A/D変換器などからなるアナログインタフェースなどから構成されている。
The
The input /
入出力インタフェース39には、キーボード及びマウスからなる入力部33が接続され、これをユーザが操作することでコンピュータへのデータ入力が可能となっている。
また、入出力インタフェース39は、測定装置2のI/Oインタフェース9とも接続されており、これにより、測定装置2とデータ処理装置4との間でデータの送受信を行うことができる。
画像出力インタフェース40は、LCD又はCRTなどからなる前記表示部32に接続されており、CPU34からの画像データに応じた映像信号を当該表示部32に出力させるものである。
An
Further, the input /
The
〔主検出部(フローサイトメータ)の構成〕
図5は、主検出部6を構成するフローサイトメータ10の機能ブロック図であり、図6は、そのフローサイトメータ10の光学系を示す側面図である。
図5に示されるように、フローサイトメータ10のレンズ系43は、光源である半導体レーザ44からのレーザ光を、フローセル45を流れる測定試料に集光するものであり、集光レンズ46は、測定試料中の細胞の前方散乱光をフォトダイオード47からなる散乱光検出器に集光するものである。
[Configuration of main detector (flow cytometer)]
FIG. 5 is a functional block diagram of the
As shown in FIG. 5, the
図5では、分かり易くするためにレンズ系43を単一レンズで図示してあるが、このレンズ系43は、具体的には、例えば図6に示されるような構成になっている。
すなわち、本実施の形態におけるレンズ系43は、半導体レーザ44側(図6の左側)から順に、コリメータレンズ43a、シリンダレンズ系(平凸シリンダレンズ43b+両凹シリンダレンズ43c)及びコンデンサレンズ系(コンデンサレンズ43d+コンデンサレンズ43e)から構成されている。
In FIG. 5, for ease of understanding, the
In other words, the
図5に戻って、側方用の集光レンズ48は、測定対象細胞又はこの細胞中の核の側方散乱光と側方蛍光をダイクロイックミラー49に集光する。このミラー49は、側方散乱光を散乱光検出器であるフォトマルチプライヤ50へ反射させ、側方蛍光を蛍光検出器であるフォトマルチプライヤ51の方へ透過させる。これらの光は、測定試料中の細胞や核の特徴を反映したものとなっている。
Returning to FIG. 5, the
そして、フォトダイオード47及び各フォトマルチプライヤ50、51は、受光した光信号を電気信号に変換して、それぞれ、前方散乱光信号(FSC)、側方散乱光信号(SSC)及び側方蛍光信号(SFL)を出力する。これらの出力信号は図示しないプリアンプにより増幅され、測定装置2の信号処理部7(図2参照)に送られる。
測定装置2の信号処理部7で処理された各信号FSC、SSC、SFLは、それぞれ、マイクロプロセッサ11によってI/Oインタフェース9からデータ処理装置4に送信される。
The
Each signal FSC, SSC, SFL processed by the signal processing unit 7 of the measuring
データ処理装置4のCPU34は、前記操作プログラム41を実行することにより、各信号FSC、SSC、SFLから細胞や核を分析するためのスキャッタグラムを作成し、このスキャッタグラムに基づいて、測定試料中の細胞が異常であるか否か、具体的には癌化した細胞であるか否かを判定する。
The
なお、フローサイトメータ10の光源としては、半導体レーザ44の代わりにガスレーザを用いることもできるが、低コスト、小型、且つ低消費電力である点より半導体レーザ44を採用するのが好ましく、かかる半導体レーザ44の採用によって製品コストを低減させるとともに、装置の小型化及び省電力化を図ることができる。
As the light source of the
また、本実施の形態では、ビームを狭く絞ることに有利な波長の短い青色半導体レーザを用いている。青色半導体レーザは、PIなどの蛍光励起波長に対しても有効である。なお、半導体レーザのうち、低コスト且つ長寿命であり、メーカーからの供給が安定している赤色半導体レーザを用いてもよい。 In this embodiment, a blue semiconductor laser having a short wavelength that is advantageous for narrowing the beam is used. Blue semiconductor lasers are also effective for fluorescence excitation wavelengths such as PI. Of the semiconductor lasers, a red semiconductor laser that has a low cost and a long life and is stably supplied from the manufacturer may be used.
ところで、子宮頸部の上皮細胞の大きさは平均で約60μmであり、また核の大きさは5〜7μmである。この細胞が癌化すると細胞分裂の頻度が異常に多くなり、核は10〜15μmの大きさとなる。これにより、N/C比(核の大きさ/細胞の大きさ)が正常な細胞に比べて大きくなる。
従って、細胞と核の大きさを検出することによって、細胞が癌化したか否かの判断指標とすることができる。
By the way, the average size of epithelial cells in the cervix is about 60 μm, and the size of the nucleus is 5 to 7 μm. When this cell becomes cancerous, the frequency of cell division increases abnormally, and the nucleus becomes 10 to 15 μm in size. This increases the N / C ratio (nucleus size / cell size) compared to normal cells.
Therefore, by detecting the size of the cells and nuclei, it can be used as an index for determining whether or not the cells have become cancerous.
そこで、本実施の形態では、フローセル45を流れる測定試料からの散乱光をフォトダイオード47で検出するとともに、フローセル45を流れる測定試料からの蛍光をフォトマルチプライヤ51で検出する。
測定装置2の信号処理部7は、フォトダイオード47から出力された散乱光信号から、測定対象細胞の大きさを反映した値である散乱光信号のパルス幅を取得するとともに、フォトマルチプライヤ51から出力された蛍光信号から、測定対象細胞の核の大きさを反映した値である蛍光信号のパルス幅を取得する。
Therefore, in the present embodiment, scattered light from the measurement sample flowing through the
The signal processing unit 7 of the
そして、前記信号処理部7で得た測定対象細胞の大きさを反映した値と、測定対象細胞の核の大きさを反映した値とに基づいて、当該測定対象細胞が異常であるか否かを、分析部を構成するデータ処理装置4のCPU34が判定するようになっている。
具体的には、データ処理装置4のCPU34は、蛍光信号のパルス幅を散乱光信号のパルス幅で除した値が所定の閾値より大きい場合に、測定対象細胞が異常であると判定する。
Then, based on the value reflecting the size of the measurement target cell obtained by the signal processing unit 7 and the value reflecting the size of the nucleus of the measurement target cell, whether or not the measurement target cell is abnormal is determined. Is determined by the
Specifically, the
〔副検出部の構成〕
試料調製装置3の副検出部14は、試料調製を行う前処理工程において、生体試料から測定対象細胞の数を検出するものであり、本実施の形態では、図5及び図6に例示したものとほぼ同じ構成のフローサイトメータ10を採用している。
もっとも、本実施の形態における試料調製装置3は、測定装置2による本測定の前に測定対象細胞の濃度測定を予備的に行うものであるので、副検出部14では、その細胞数を計数するための信号を出力できれば足りる。
[Configuration of sub-detection unit]
The
However, since the
このため、副検出部14を構成するフローサイトメータ10の場合には、前方散乱光信号(FSC)を取得できれば足りるので、側方散乱光信号(SSC)や側方蛍光信号(SFL)を取得するためのフォトマルチプライヤ50、51がなく、FSCを取得するためのフォトダイオード47のみを有している。
そして、かかる副検出部14のフォトダイオード47が受光した光信号は、電気信号に変換されて増幅され、試料調製装置3の信号処理部15(図3参照)に送られる。
For this reason, in the case of the
The optical signal received by the
試料調製装置3の信号処理部15で処理された信号FSCは、調製制御部16に送られる。この調製制御部16のマイクロプロセッサ19は、信号FSCに基づいて測定対象細胞の数をカウントする。
また、マイクロプロセッサ19は、濃度測定のために検体ピペット部26で予備的に採取した生体試料の容積を、当該ピペット部26に設けられた流量センサ(図示せず)から取得しており、信号FSCから得た細胞数をその容積で割ることにより、生体試料の濃度を算出する。
The signal FSC processed by the
Further, the
もっとも、必ずしも生体試料の濃度自体を算出する必要はなく、生体試料の採取量を常に一定に保持する場合には、細胞数自体が当該濃度を反映した情報になる。すなわち、調製制御部16のマイクロプロセッサ19が生成する濃度情報は、生体試料の濃度が含まれるのは勿論、この濃度と実質的に等価の他の情報であってもよい。
そして、調製制御部16のマイクロプロセッサ19は、自身が生成した前記濃度情報に基づいて、前記調製デバイス部18が生体試料に対して行う調製動作(生体試料や試薬の定量などの動作)を制御するための制御指令を発する。なお、この制御の具体的な内容については後述する。
However, it is not always necessary to calculate the concentration of the biological sample itself. When the collected amount of the biological sample is always kept constant, the number of cells itself becomes information reflecting the concentration. That is, the concentration information generated by the
Then, the
〔調製デバイス部の流体回路〕
図7は、前記調製デバイス部18の流体回路図である。
図7に示されるように、検体セット部24は、円形の回転テーブル24Aと、これを回転駆動する駆動部24Bとを備え、回転テーブル24Aの外周縁部には、生体試料を収容する生体容器53と、生体試料を調製した後の生成物を収容する生成物容器(マイクロチューブ)54とをセット可能な保持部が設けられている。
[Fluid circuit of the preparation device section]
FIG. 7 is a fluid circuit diagram of the
As shown in FIG. 7, the
細胞分散部25は、フィルター部材であるフィルター101と、このフィルター101と所定の間隔をあけて配設された分散部材であるローター102と、このローター102を回転駆動させる駆動源であるモータ103とを備えており、モータ103の出力軸(図示せず)に連結された回転軸104を介して前記ローター102が回転駆動される。前記フィルター101及びローター102の外側にはガイド用筒体であるパイプ105が設けられており、これらを生体容器53内に挿入してローター102を回転させることにより、生体容器53内の生体試料が攪拌されて、当該生体試料に含まれる凝集細胞が単一細胞に分散される。なお、この細胞分散部25の具体的構成を含む詳細については後述する。
The
検体ピペット部26は、生体容器53内の生体試料や生成物容器54内の測定試料を吸引して、その試料を検体定量部27に供給するための第1ピペット26Aと、調製デバイス部18において所定の処理を行った後の生成物を生成物容器54に戻すための第2ピペット26Bとを備えている。
The
第2ピペット26Bは、後述する弁別・置換部29の収容容器57と管路で繋がっており、弁別・置換部29で測定対象細胞が弁別された液体を、当該第2ピペット部26Bによって生成物容器54に戻すことができる。
検体定量部27は、定量シリンダ27Aと、このシリンダ27Aに挿通された定量ピストンを上下動させる駆動部27Bとを備えている。定量シリンダ27Aは、方向切替バルブV1を介して第1ピペット26Aと管路で繋がっている。
The
The
第1ピペット26Aで生体容器53から吸引された生体試料は、方向切替バルブV1を通じて定量シリンダ27Aに導入される。この導入された生体試料は、駆動部27Bによる定量ピストンの移動によって方向切替バルブV1を通じて次の弁別・置換部29に送られる。
なお、本実施の形態では、検体定量部27の定量シリンダ27Aは、生体試料に対する希釈液を調製する希釈液ユニット55とも管路で繋がっている。
The biological sample sucked from the
In the present embodiment, the
試薬定量部28は、一対の定量シリンダ28A、28Bと、この各シリンダ28A、28Bにそれぞれ挿通された定量ピストンを上下動させる駆動部28Cとを備えている。各定量シリンダ28A、28Bは、それぞれ供給切替バルブV2、V3を介して第2ピペット26Bと管路で繋がっている。
試薬容器内の試薬は、各定量シリンダ28A、28Bに供給される。供給された試薬は、駆動部28Cによる定量ピストンの移動によって所定分量だけ定量され、定量された試薬は、供給切替バルブV2、V3を通じて第2ピペット26Bに送られる。
The
The reagent in the reagent container is supplied to each
このため、検体セット部24の生成物容器54に戻される弁別済みの試料に対して、試薬定量部28が定量した複数種類の所定分量の試薬を、それぞれ混合できるようになっている。
Therefore, a plurality of types of predetermined amounts of reagent determined by the reagent
本実施形の形態では、試薬定量部28の各定量シリンダ28A、28Bで定量される試薬は2種類ある。このうち、一方の定量シリンダ28Aで計量して生体試料に加える試薬は、PI染色を行うための染料液であり、他方の定量シリンダ28Bで計量して生体試料に加える試薬は、細胞にRNA処理を行うためのRNaseである。PI染色は、色素を含んでいる蛍光染色液であるヨウ化プロピジウム(PI)により行われる。PI染色では核に選択的に染色が施されるため、核からの蛍光が検出可能となる。また、RNA処理とは、細胞中のRNAを溶かすための処理である。染料液は、上皮細胞のRNAとDNAの両方を染色してしまうので、前記RNA処理を行うことでRNAが溶け染料液によって染まらなくなるので、細胞核のDNAを正確に測定することが可能となる。
In the present embodiment, there are two types of reagents to be quantified by the
弁別・置換部29は、上方開口状の収容容器57と、この収容容器57に上下動自在に挿通された濾過シリンダ58と、この濾過シリンダ58を収容容器57内で上下動させる駆動部59とを備えている。
The discriminating /
収容容器57は、方向切替バルブV1、V7、V4を介して検体定量部27の定量シリンダ27Aと管路で繋がっている。このため、検体定量部27で定量された生体試料は、方向切替バルブV1、V7、V4を通じて収容容器57に供給され、この容器57の内部にいったん保持することができる。
また、収容容器57は、方向切替バルブV4を介して前記第2ピペット26Bと管路で繋がっており、弁別済みの収容容器57内の生体試料は、方向切替バルブV4から第2ピペット26Bに送られる。
The
The
更に、方向切替バルブV4と第2ピペット26Bまでの管路部分には、前記副検出部14のフローセル45が介在されている。このため、副検出部14は、収容容器57から排出される弁別済みの生体試料に対して、細胞数の計数を行うことができる。
濾過シリンダ58は、測定対象細胞(上皮細胞)は通過させず、且つ、それより小径の細胞(赤血球、白血球など)は通過させるフィルター60を下部に備えた中空筒体からなり、この濾過シリンダ58は、切替バルブV5を介して希釈液ユニット55に管路で繋がっている。
Furthermore, the
The
このため、希釈液ユニット55の希釈液は、切替バルブV5を開放することで濾過シリンダ58の内部に供給することができる。
弁別・置換部29の駆動部59は、生体試料と希釈液の混合液が入った収容容器57に対して、前記濾過シリンダ58を下方に移動させ、濾過シリンダ58のフィルター60が収容容器57内の混合液体中を下方に移動する。これにより、測定対象細胞のみを含む液体が残液としてフィルター60の下方に残るとともに、その他の細胞や夾雑物を含む液体が濾液としてフィルター60の上方(濾過シリンダ58の内部)に残る。
For this reason, the diluent of the
The
また、濾過シリンダ58は、切替バルブV6介して濾液の廃棄部61に管路で繋がっている。このため、濾過シリンダ58の下降で濾過された濾液は、切替バルブV6を通じて外部に廃棄される。
一方、濾過シリンダ58内の残液は、前記濾液の廃棄が済んだ後に、方向切替バルブV4を通じて副検出部14のフローセル45に送られ、検体ピペット部26の第2ピペット26Bに送られる。
Further, the
On the other hand, the residual liquid in the
なお、濾過後の残液が生体試料の濃度測定用のものである場合は、第2ピペット26Bから外部に排出され、同残液が測定試料の調製用のものである場合は、第2ピペット26Bから生成物容器54に戻される。
In addition, when the residual liquid after filtration is for measuring the concentration of a biological sample, it is discharged from the
図7に示されるように、検体定量部27の定量シリンダ27Aは、方向切替バルブV1、V7を介して測定装置2の主検出部6にも管路で繋がっている。
そして、生成物容器54内の測定試料については、第1ピペット26Aを介して検体定量部27で定量され、前記バルブV1、V7を通じて測定装置2の主検出部6に供給されるようになっている。
なお、図7に示される各部の駆動部や切替弁(電磁弁)V1〜V7に対する動作制御は、前記調製制御部16(マイクロプロセッサ19)からの制御指令に基づいて行われる。また、この調製制御部16が行う前処理工程については後述する。
As shown in FIG. 7, the
The measurement sample in the
In addition, the operation control with respect to the drive parts and switching valves (electromagnetic valves) V1 to V7 shown in FIG. 7 is performed based on a control command from the preparation control part 16 (microprocessor 19). The pretreatment process performed by the
〔細胞分散部の具体的構成〕
図8は、細胞分散部25のより具体的な構成を示す斜視説明図であり、図9は、この細胞分散部25の先端部分の断面説明図である。
図8〜9に示されるように、本実施の形態における細胞分散部25は、フィルター101と、このフィルター101と所定の間隔をあけて配設されたローター102と、このローター102を回転駆動させるモータ103とを備えており、前記フィルター101とローター102の外側には、生体試料の流れをガイドする機能を有するパイプ105が配設されている。
[Specific configuration of cell dispersion unit]
FIG. 8 is a perspective explanatory view showing a more specific configuration of the
As shown in FIGS. 8 to 9, the
フィルター101は耐薬品性や強度などを考慮してステンレスで作製されており、図10に示されるように厚さ100μm程度の円形の膜状体からなっている。フィルター101は、単一細胞が通過可能な大きさの孔101Aが、その周縁部101Bを除いて多数穿設されている。本実施の形態における測定対象細胞は子宮頸部の上皮細胞(通常、20〜80μm程度の大きさであり、大部分は60μm程度の大きさである)であるので、フィルター101の孔101Aの孔径は100μmにされており、また開口率は40%にされている。このフィルター101は、レーザスポット溶接によって前記パイプ105の内周面の所定箇所に固着されている。
The
フィルター101の孔101Aの孔径を80〜120μmに設定したのは、80μm未満であれば、測定対象の単一細胞がフィルター101を通過できず、単一細胞がせん断力によりダメージを受けることがあり、120μmを超えると凝集細胞がフィルター101を通過し、凝集細胞の細胞分散効率を下げることがある。なお、孔101Aの孔径は、100μm前後がより好ましい。
If the hole diameter of the
ローター102も前記フィルター101と同じく耐薬品性や強度などを考慮してステンレスで作製されており、図11〜12に示されるように、直径約7mm、厚さ(高さ)約5mmの短円筒体からなっている。ローター102の中心には穴部102Aが形成されており、この穴部102Aに、一端が前記モータ103の出力軸103Aに連結された回転軸104の他端が圧入されている。また、前記穴部102Aの周りには、ローター102の上面102B(図8〜9において上側の面)から下面102Cへ貫通する4つの流路102Dが周方向において等間隔で形成されている。貫通孔からなる流路の孔径は2mm程度である。
Similarly to the
ローター102の上面102Bには、各流路102Dに対応してフィン106が設けられている。それぞれのフィン106は、舌片形状の板体を途中で折り曲げた略「へ」の字状の部材であり、その短辺部106Aはローター102の上面102Bに形成された溝107内に圧入されている。溝107は、前記穴部102Aを中心として径外方向に形成されている。フィン106の長辺部106Bはローター102の上面102Bに対して傾斜した面を構成しており、また、その一部が流路102Dの開口部を望むように、ないしは流路102Dの開口部を覆うように前記溝の位置が設定されている。これにより、ローター102が回転したときに、フィン106の長辺部106Bの下面106B1に当たった生体試料が流路102D内に導入されて、当該生体試料の流れが形成されるようになっている。長辺部106Bの角部106B2は、細胞に与えるダメージを小さくするために曲面加工又は面取り加工が施されている。
ローター102の下面102Cには、十字状の突条部108Aからなる凸部108が形成されている。各流路102Dは隣接する突条部108A間に開口している。この突条部108Aの突出高さは、分散させる凝集細胞の大きさにより異なるが、通常、100〜300μmの範囲である。かかる凸部108を形成することにより凝集細胞を確実に分散させることができる。また、図示していないが、突条部108Aの角部も前記長辺部106Bの角部106B2と同様、細胞に与えるダメージを小さくするために曲面加工又は面取り加工が施されている。
On the
ローター102の下面102Cに形成された突条部108Aの先端面108A1(図8〜9において下面)と、フィルター101の上面との間には30〜80μmの間隔(クリアランス)CL1が設けられている。この間隔CL1を設けることによって、凝集細胞に効果的にせん断力又は分散力を与えることができる。すなわち、本実施の形態において測定対象とする子宮頸部の上皮細胞の大きさは平均60μmであり、これが凝集すると120μmを超える大きさになる。また、本実施の形態におけるフィルター101の孔径は100μmである。単一の上皮細胞の場合はフィルター101の孔101Aを通過することができるが、凝集細胞は通過することができず当該フィルター101の孔101Aに捕捉される。このとき、前記間隔CL1が、凝集細胞の大きさよりも小さい値であると、孔101Aに捕捉されている凝集細胞に対して確実にせん断力又は分散力を与えて、当該凝集細胞を確実に分散させることができる。
An interval (clearance) CL1 of 30 to 80 μm is provided between the tip end surface 108A1 (the lower surface in FIGS. 8 to 9) of the
間隔CL1を30〜80μmに設定したのは、30μm未満であれば、細胞が破砕されることがあり、80μmを超えると凝集細胞に与える分散力が低下してしまうことがある。なお、間隔CL1は、50μm前後がより好ましい。 If the distance CL1 is set to 30 to 80 μm, the cell may be crushed if it is less than 30 μm, and if it exceeds 80 μm, the dispersion force applied to the aggregated cells may be reduced. The interval CL1 is more preferably around 50 μm.
モータ103はコの字状の支持ブラケット109の上部部材109Aに固設されており、その出力軸103Aが当該上部部材109Aに形成された孔(図示せず)より下方に突出している。そして、この出力軸103Aに前記回転軸104の一端が連結され、また、当該回転軸104の他端が前記ローター102に連結されている。これにより、モータ103を回転駆動させることで、ローター102を回転させることができる。
The
パイプ105は、外径が10mm程度であり、肉厚が1.5mm程度のステンレス製の円形パイプからなり、その一端が前記支持ブラケット109の下部部材109Bの下面に設けられた中空体110に接続されている。パイプ105の他端(先端側端部)には、先端に向かって断面積が徐々に減少するテーパ部105Aが形成されている。このテーパ部105Aの先端の孔105Bの孔径は約2.5mmである。前記ローター102は、その外周面102Eがパイプ105の内周面105Dに近接するように配設されており、当該外周面102Eと内周面105Dとの間隔CL2は約100μmにされている。
The
前記ローター102が配置される位置よりもやや上方のパイプ周壁には長孔形状の開口部105Cが2つ形成されている。この2つの開口部105Cは、パイプ105の芯を中心として対向する位置に形成されている。後述するように、パイプ105外部の生体試料は、この開口部105Cを通ってパイプ105内に導入される。
Two elongated openings 105C are formed in the pipe peripheral wall slightly above the position where the
次に前記構成を備えた細胞分散部25の作用について説明する。
パイプ105を生体容器53内の生体試料に浸した状態でモータ103を回転させると、このモータ103の出力軸103Aに回転軸104を介して接続されているローター102が回転する。モータ103の回転数は、本発明において特に限定されるものではないが、概ね2000〜20000rpmである。生体試料やローター102の形状などにより好適な回転数は異なるが、回転数が小さすぎると凝集細胞を十分に分散させることができず、一方、回転数が大きすぎると細胞が破砕されることがある。また、1回の処理操作(分散操作)に必要なモータ103の回転時間は生体試料の種類や量、回転数などにより異なるが、通常、20〜300秒である。更に、隅部によどんでいる凝集細胞を攪拌したり、又は、フィン106などに絡み付いている凝集細胞を開放したりするために、定期的にモータ103に逆転動作をさせるのが好ましい。具体的に、子宮頸部の上皮細胞を測定対象とする本実施の形態では、例えば、正転18秒、反転2秒というサイクルを3サイクル繰り返すことで、凝集細胞を十分に分散させることができる。
Next, the operation of the
When the
ローター102が回転すると、このローター102と一体的に設けられているフィン106も回転する。フィン106は、図11に示されるように、ローター102の正転方向に長辺部106Bが傾斜しているので、当該フィン106の回転によって生体試料がローター102の流路102D内に導入される。
When the
流路102D内に導入された生体試料は、当該流路102Dの下部開口部よりフィルター101に向けて噴出される。噴出された生体試料には、単一の上皮細胞と、複数の単一上皮細胞が凝集した凝集細胞が含まれているが、このうち単一細胞はフィルター101の孔101を通過して、パイプ105の先端の孔105Bから当該パイプ105の外側に噴出される。その際、本実施の形態では、パイプ105の先端部が先端に向かって縮径されたテーパ部105Aであるので、フィルター101を通過した生体試料は当該テーパ部105Aで加速されてパイプ105の先端から外部に噴出される。
The biological sample introduced into the
一方、凝集細胞はフィルター101の孔101Aに捕捉されるのでフィルター101を通過することができず、当該フィルター101とローター102との間において、ローター102の回転により生じる生体試料の流れ、及びローター102の下面に形成された凸部108との接触によって、分散力を付与されて単一細胞に分散する。そして、分散された単一細胞はフィルター101の孔101を通過して、パイプ105の先端の孔105Bから当該パイプ105の外側に噴出される。
On the other hand, the aggregated cells are trapped in the
本実施の形態では、ローター102と一体的に設けられたフィン106によって、当該ローター102からフィルター101へ向かう流れを形成している。これにより、ローター102とフィルター101との間で凝集細胞から分散された単一細胞をより効率的にフィルター101の下方へ排出することができる。
In the present embodiment, the flow from the
さらに、本実施の形態では、ローター102とフィルター101の外側に、その周壁に開口を有するパイプ105を配設して、当該ローター102とフィルター101との間に閉鎖的な空間を形成している。このため、前記フィン106により形成された生体試料の流れは、ローター102の流路102D、フィルター101、パイプ105先端の孔105B、パイプ105の外部、パイプ105の開口部105C、そしてローター102の流路102Dへと戻る循環流となり、このような生体試料の流れを形成することによって、生体容器53内の生体試料中の凝集細胞を効率よく分散させることができる。
Further, in the present embodiment, a
以上の細胞分散部25を用いて被験者の子宮頸部から採取した細胞の分散処理を行い、その分散効果を確認した。
細胞を染色する染料として、ナカライテスク株式会社製の0.5%−トリパンブルー染色液(商品コード:29853−34)を用い、この染色液をPBS液で希釈した(PBS液:0.5%−トリパンブルー染色液=1:4)。
The cells collected from the cervix of the subject were dispersed using the
As a dye for staining cells, 0.5% trypan blue staining solution (product code: 29853-34) manufactured by Nacalai Tesque, Inc. was used, and this staining solution was diluted with PBS solution (PBS solution: 0.5%). -Trypan blue stain = 1: 4).
試料(PreservCyt(CYTYC)保存検体原液)0.3mlと、前記希釈したトリパンブルー染色液0.3mlとを混合したものに、前述した細胞分散部25を用いて60秒間分散処理を行った。モータの回転数は10000rpmであり、正転18秒、逆転2秒を1サイクルとして、3サイクル繰り返した。
A mixture of 0.3 ml of a sample (PreservCyt (CYTYC) stock specimen) and 0.3 ml of the diluted trypan blue staining solution was subjected to a dispersion treatment for 60 seconds using the
分散処理後、MPC−200(商品名。松浪硝子工業株式会社製のプランクトン計算盤)に試料300μlを添加して10分間室温にて静置した後、顕微鏡下で200マス(0.05ml相当)にある細胞の数(単一細胞として分類されたもの)を計数した。
以上の操作を3回繰り返した(検体1〜3)。また、分散処理を施さなかった試料についても同様にして単一細胞の数を計数した。結果を表1に示す。
After the dispersion treatment, 300 μl of a sample was added to MPC-200 (trade name: plankton calculator manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.) and left at room temperature for 10 minutes, and then 200 masses (corresponding to 0.05 ml) under a microscope. The number of cells in the cell (those classified as single cells) were counted.
The above operation was repeated three times (
表1より分かるように、分散処理を行うことにより単一細胞の数が増加している。 As can be seen from Table 1, the number of single cells is increased by performing the dispersion treatment.
〔弁別・置換部の具体的構成〕
図13は、弁別・置換部29のより具体的な構成を示す拡大断面図であり、図14は、その濾過作用を示す説明図である。
図13に示されるように、本実施の形態における弁別・置換部29は、生体試料を含む液体Lを収容可能な収容容器57と、生体試料中の第1細胞C1を通過させず且つ第1細胞C1よりも小径の第2細胞C2を通過させるフィルター60とを備えている。
[Specific configuration of discrimination / replacement unit]
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing a more specific configuration of the discrimination /
As shown in FIG. 13, the discrimination /
また、弁別・置換部29は、前記フィルター60に液体Lを通過させることにより、第1細胞C1を含む第1液体L1と、第2細胞C2を含む第2液体L2とに液体Lを分離する液体分離部として機能する濾過シリンダ58を備えている。
収容容器57は、上下方向に向く軸心を有する中空の胴体部57Aと、この胴体部57Aの下部に連結され、且つ、中央部が下方に凹んだ内面を有する底部57Bとを一体に有している。
Further, the discrimination /
The
一方、濾過シリンダ58は、収容容器57内にシール部材62を介して上下動自在に挿通された中空筒状のシリンダ63と、このシリンダ63の下端開口を閉塞するように設けられた前記フィルター60とを備えている。
本実施の形態では、第1細胞C1として子宮頸部の上皮細胞を想定しており、この上皮細胞の大きさは概ね20〜80μm(平均は60μm程度)である。また、第1細胞C1より小さい第2細胞C2である赤血球の大きさは、概ね7〜10μmであり、同じく第2細胞C2である白血球の大きさは、概ね8〜15μmである。更に、第2細胞C2である細菌などの夾雑物の大きさは、概ね1〜数μm程度である。
On the other hand, the
In the present embodiment, cervical epithelial cells are assumed as the first cells C1, and the size of the epithelial cells is approximately 20 to 80 μm (the average is about 60 μm). The size of red blood cells, which are the second cells C2, smaller than the first cells C1, is approximately 7 to 10 μm, and the size of white blood cells, which are also the second cells C2, is approximately 8 to 15 μm. Furthermore, the size of contaminants such as bacteria that are the second cells C2 is approximately 1 to several μm.
そこで、本実施の形態では、前記フィルター60として、10〜20μmの径の通孔を有する金属製のCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)フィルターを採用している。かかる金属製のCVDフィルターは、その他の樹脂製のフィルターや、金属製であってもメッシュ製のものに比べて通孔の変形が少なく、開口率を高められるという利点がある。
Therefore, in the present embodiment, a metal CVD (Chemical Vapor Deposition) filter having a through hole with a diameter of 10 to 20 μm is employed as the
また、フィルター60の孔径を10〜20μmに設定したのは、10μm未満であれば、細胞や夾雑物が通孔に早期に詰まる現象が多く見られ、20μmを超えると上皮細胞が通過してしまうことが多くなるからである。なお、フィルター60の孔径は、15μ前後がより好ましい。
In addition, the pore size of the
収容容器57の底部57Bには、定量済みの生体試料の導入と濾過後の残液L1を外部に排出して取得するための残液管路64が接続され、この管路64の中途部に前記方向切替バルブV4が設けられている。従って、この残液管路64と方向切替バルブV4は、液体分離部である濾過シリンダ58によって分離された第1液体L1を取得するための液体取得部を構成している。
Connected to the bottom 57B of the
また、シリンダ63の上壁部には、希釈液ユニット55に通じる希釈液管路65が接続され、この管路65の中途部に前記切替バルブV5が設けられている。
更に、シリンダ63の上壁部には、濾過後の濾液L2を外部に廃棄するための、廃棄部61に通じる濾液管路66が接続され、この管路66の中途部に前記切替バルブV6が設けられている。従って、この濾液管路66と切替バルブV6は、液体分離部である濾過シリンダ58によって分離された第2液体C2を外部に排出するための液体排出部を構成している。
A
Further, a
シリンダ63の上端部には、モータなどからなる前記駆動部59の回転運動を当該シリンダ63の上下方向移動に変換する移動機構部67が接続されている。
この移動機構部67の駆動部59は、調製制御部16(マイクロプロセッサ19)からの制御指令に従って濾過シリンダ58を駆動する。
例えば、調製制御部16は、図9(a)に示されるように、フィルター60が収容容器57内の液体L(生体試料と希釈液の混合液)の液面上方からその液中に向かって下方に移動するように、濾過シリンダ58を下降させる。
Connected to the upper end portion of the
The
For example, as shown in FIG. 9A, the
すると、図9(b)に示されるように、内部に含まれる細胞の殆どが第1細胞(上皮細胞)C1である液体が、残液L1として収容容器57内のフィルター60の下方に残り、その他の第2細胞C2(赤血球、白血球及び細菌等の夾雑物)を含む液体が、濾液L2としてフィルター60の上方(濾過シリンダ58の内部)に残る。
そこで、調製制御部16は、液体L内に向かって移動済みのフィルター60が所定距離だけ上方に戻るように移動機構部65の駆動部59を制御する。
Then, as shown in FIG. 9B, a liquid in which most of the cells contained therein are the first cells (epithelial cells) C1 remains as a residual liquid L1 below the
Therefore, the
具体的には、調製制御部16は、フィルター60が底部57B又はその近傍に設定された下降限度に至るまで濾過シリンダ58を下降させてから、フィルター60が所定距離だけ上方に戻るように移動機構部67を制御し、この上方への戻りにより、フィルター60の下面に付着した第1細胞C1をフィルター60から離脱させることができる。
そして、調製制御部16は、先に切替バルブV6を開放することで、図9(c)に示されるように、残液L1より先に濾液L2を外部に排出させ、その後に、残液L1を取得するために方向切替バルブV4を開放させる。
Specifically, the
Then, the
〔分析処理の内容〕
図15及び図16は、細胞分析装置1の各制御部8、16、31が行う処理を示すフローチャートである。
なお、図15では、データ処理装置4の制御部(処理本体)31が行う処理フローを右列に示し、測定装置2の制御部8が行う処理フローを左列に示している。また、図16では、試料調製装置3の制御部16が行う処理フローを一列に示しているが、この処理フローは、図示のA、B及びC点において図15の処理フローと繋がっている。以下、この図15及び図16を参照しつつ、細胞分析装置1が行う処理内容を説明する。
[Contents of analysis processing]
15 and 16 are flowcharts showing processing performed by the
In FIG. 15, the processing flow performed by the control unit (processing body) 31 of the
まず、最初に、データ処理装置4の制御部31は、前記表示部32にメニュー画面を表示させる(ステップS1)。その後、このメニュー画面に従った測定開始指示を入力部33から受け付けると(ステップS2)、データ処理装置4の制御部31は、測定開始信号を測定装置2に送信する(ステップS3)。
測定装置2の制御部8は、前記測定開始信号を受信すると(ステップS4)、調製開始信号を試料調製装置3に送信する(ステップS5及びA点)。
First, the
When receiving the measurement start signal (step S4), the
試料調製装置3の制御部16は、前記調製開始信号を受信すると(ステップS6)、測定試料の調製に用いられる試薬(染色液、RNase)を装置内の流路に吸引するとともに、生体試料と、アルコール主成分の保存液とが収容された生体容器53内の生体試料を細胞分散部25で分散させる(ステップS7、S8)。この生体試料の分散は、図8〜12を用いて説明をした実施の形態に係る細胞分散部25では、次のようにして行なわれる。すなわち、制御部16によりモータ103を回転駆動させると、このモータ103の回転によってローター102及びこのローター102と一体的に設けられているフィン106が回転する。フィン106の回転によって生体試料がローター102の流路102D内に導入され、当該流路102Dの下部開口部よりフィルター101に向けて噴出される。そして、噴出された生体試料中の単一細胞はフィルター101の孔101を通過して、パイプ105の先端の孔105Bから当該パイプ105の外側に噴出される。一方、凝集細胞はフィルター101の孔101Aに捕捉されるのでフィルター101を通過することができず、当該フィルター101とローター102との間において、ローター102の回転により生じる生体試料の流れ、及びローター102の下面に形成された凸部108との接触によって、分散力を付与されて単一細胞に分散する。そして、分散された単一細胞はフィルター101の孔101を通過して、パイプ105の先端の孔105Bから当該パイプ105の外側に噴出される。以上の操作が所定時間行なわれることで、細胞分散部25において生体試料中の凝集細胞が単一細胞に分散処理される。
その後、試料調製装置3の制御部16は、分散済みの生体試料を生体容器53から装置内の流路に所定量だけ吸引させて(ステップS9)、弁別・置換部29の収容容器57に送り、その弁別・置換部29に、生体試料に対する弁別・置換処理を行わせる(ステップS10)。
When receiving the preparation start signal (step S6), the
Thereafter, the
〔弁別・置換処理の内容〕
図17は、前記弁別・置換処理を示すフローチャートである。
図17に示されるように、まず、試料調製装置3の制御部16は、生体試料が入っている収容容器57に希釈液を混合させ(ステップT1)、シリンダ63をその下限位置まで下降させる(ステップT2)。
[Details of discrimination / replacement processing]
FIG. 17 is a flowchart showing the discrimination / substitution process.
As shown in FIG. 17, first, the
このシリンダ63の下降により、前述した通り、収容容器57内の液体Lが、測定対象である第1細胞C1を含む所定量の残液L1と、これ以外の細胞C2を含む濾液L2とに弁別される。
その後、試料調製装置3の制御部16は、シリンダ63の下限位置の到達時点に、当該シリンダ63を所定距離だけ上昇させ(ステップT3)、これによってフィルター60の下面に付着している第1細胞(上皮細胞)C1を、当該フィルター60の下方の濃縮液L1に浮遊させる。
By the lowering of the
Thereafter, when the lower limit position of the
従って、この処理(ステップT3)におけるシリンダ63の上昇移動は、第1細胞C1をフィルター60から物理的に離脱できる程度の速度及びストロークであればよく、その移動回数は複数回であってもよい。
前記処理の後、試料調製装置3の制御部16は、フィルター60の上方にある濾液L2を外部に排出させてから(ステップT4)、シリンダ63を初期位置まで上昇させ(ステップT5)、シリンダ63の下降が2回目か否かを判定する(ステップT6)。
Therefore, the ascending movement of the
After the processing, the
試料調製装置3の制御部16は、シリンダ63の下降が2回目でない場合には、希釈液の混合から再度濾過を繰り返し、2回目である場合には、当該弁別・置換処理の処理ルーチンを終了する。なお、この弁別・置換動作は2回に限られず、2回より多い回数行われてもよい。
図16に戻って、前記弁別・置換処理(ステップS10)が終了すると、試料調製装置3の制御部16は、副検出部14のフローセル45に濃縮液(殆どが上皮細胞である残液L1)を送液し(ステップS11)、この副検出部14を用いて、フローサイトメトリー法によって濃縮液L1のプレ測定を行う(ステップS12)。
If the lowering of the
Returning to FIG. 16, when the discrimination / replacement process (step S <b> 10) is completed, the
このプレ測定は、癌判定ために測定装置2が行う本測定の前に、生体試料に含まれる測定対象細胞(上皮細胞)C1の濃度を反映した濃度情報を得るためのものであり、例えば、濃縮液L1に含まれる細胞C1の細胞数を検出することによって行われる。
This pre-measurement is for obtaining concentration information reflecting the concentration of the measurement target cell (epithelial cell) C1 contained in the biological sample before the main measurement performed by the
〔濃度情報の利用〕
次に、試料調製装置3の制御部16は、濃縮液L1を流体回路外に排出して(ステップS13)、生体試料の濃度を算出するとともに(ステップS14)、この濃度情報に基づいて、本測定のための測定試料を調製するための、生体試料の試料吸引量を決定する(ステップS15)。
[Use of concentration information]
Next, the
例えば、プレ測定に用いた生体試料の吸引量が200μlであり、プレ測定の結果で判明した細胞C1の個数が1万個であるとすると、生体試料の濃度は、10000個/200μl=50(個/μl)=50000(個/ml)となる。
一方、本測定における癌細胞検出のために必要な有意細胞数が、例えば、10万個であるとすると、この有意細胞数が確保される程度に本測定を行うために必要な生体試料の採取料は、10万個÷50000(個/ml)=2mlとして演算することができる。
For example, when the amount of suction of the biological sample used for the pre-measurement is 200 μl and the number of cells C1 found from the result of the pre-measurement is 10,000, the concentration of the biological sample is 10,000 / 200 μl = 50 ( Pieces / μl) = 50000 (pieces / ml).
On the other hand, if the number of significant cells necessary for detection of cancer cells in this measurement is, for example, 100,000, collection of a biological sample necessary for performing this measurement to such an extent that this number of significant cells is ensured. The fee can be calculated as 100,000 / 50000 (pieces / ml) = 2 ml.
そこで、試料調製装置3の制御部16は、前記の必要量だけ生体容器53から生体試料を吸引し(ステップS16)、この生体試料に対して、前記した弁別・置換処理を再度実施する(ステップS17)。
このように、試料調製装置3の制御部16は、自身が生成した細胞C1の濃度情報に基づいて、本測定に使用する測定試料の調製のための生体試料の量を決定し、決定された量の生体試料を取得するように試料調製装置3の調製デバイス部18を制御する。
Therefore, the
As described above, the
この場合、試料調製装置3の制御部16は、生体試料中の細胞C1の濃度が低いほど、測定試料の調製に用いられる生体試料の量を多めに決定し、生体試料中の細胞C1の濃度が高いほど、測定試料の調製に用いられる生体試料の量を少なめに決定することになる。
なお、試料調製装置3の制御部16において、主検出部34により検出される細胞C1の数は、癌検出のための有意細胞数である前記10万個に限定されるものではなく、例えば、10万個〜15万個といった所定範囲内に収まるように、測定試料の調製に用いる生体試料の量を決定することにしてもよい。
In this case, the
In the
更に、試料調製装置3の制御部16において、自身で生成した細胞C1の濃度情報に基づいて、生体試料の量だけでなく、測定試料の調製のための試薬の量も決定し、その決定された量の試薬を取得するように試料調製装置3の調製デバイス部18を制御することもできる。
また、試料調製装置3の制御部16において、自身で生成した細胞C1の濃度情報に基づいて、生体試料中の細胞C1の数と試薬(例えば、染色液)の量との比率が所定範囲内となるように、生体試料及び試薬のうちの少なくとも一方の量を決定し、その決定された量の生体試料又は試薬を取得するように試料調製装置3の調製デバイス部18を制御することもできる。
Further, the
Further, in the
〔測定試料の調製〕
次に、試料調製装置3の制御部16は、前記2回目の弁別・置換処理で得られた濃縮液L1を生成物容器(マイクロチューブ)54に供給するとともに(ステップS18)、装置内に貯留されていた染色液とRNaseとを、試薬定量部28から生成物容器54に供給し(ステップS19)、この生成物容器54内においてDNA染色とRNA処理を行わせて測定試料を作製する(ステップS20)。
[Preparation of measurement sample]
Next, the
前記処理が終わると、試料調製装置3の制御部16は、得られた測定試料を測定装置2の主検出部6に送液する(ステップS21及びB点)。
なお、試料調製装置3の制御部16は、測定装置2からのシャットダウン信号を受信したか否かを常時判定しており(ステップS22及びC点)、その信号を受信していない場合には、調製開始信号の受信如何を判定するステップS6に戻り、その信号を受信した場合には、シャットダウンを実行して試料調製処理を終了する(ステップS23)。
When the processing is completed, the
Note that the
〔測定装置による本測定とそのデータ分析〕
図15に戻って、測定装置2の制御部8は、調製開始信号を送信した後、試料調製装置3から測定試料の供給があるか否かを常時判定している(ステップS24)。
そこで、試料調製装置3から測定試料が送液されると(B点)、測定装置2の制御部8は、その測定試料を本測定部14のフローセル45に送り、測定試料の細胞C1に対する前記本測定を行い(ステップS25)、その測定データをデータ処理装置4に送信する(ステップS26)。
[Main measurement by measuring equipment and data analysis]
Returning to FIG. 15, after transmitting the preparation start signal, the
Therefore, when the measurement sample is fed from the sample preparation device 3 (point B), the
一方、データ処理装置4の制御部31は、測定開始信号を送信した後、測定装置2から測定データを受信したか否かを常時判定している(ステップS27)。
測定装置2から前記測定データを受信すると、データ処理装置4の制御部31は、その測定データを用いて細胞や核を分析し、測定試料中の細胞が癌化しているか否かなどを判定する(ステップS28)。
On the other hand, after transmitting the measurement start signal, the
When the measurement data is received from the
また、データ処理装置4の制御部31は、前記分析結果を表示部32に表示させ(ステップS29)、ユーザ入力によるシャットダウン指示があるか否かを判定する(ステップS30)。
前記シャットダウン指示がある場合には、データ処理装置4の制御部31は、測定装置2にシャットダウン信号を送信する(ステップS31)。
The
When there is the shutdown instruction, the
測定装置2の制御部8は、データ処理装置4からの前記シャットダウン信号を受信したか否かを常時判定しており(ステップS32)、その信号を受信していない場合には、測定開始信号の受信如何を判定するステップS4に戻り、その信号を受信した場合には、試料調製装置3に前記シャットダウン信号を転送するとともに(ステップS33)、シャットダウンを実行して測定処理を終了する(ステップS34)。
The
以上の通り、本実施の形態の細胞分析装置1によれば、試料調製装置3で生体試料に対してプレ測定を実施して、この測定結果に基づいて測定対象細胞C1の濃度調整を含む前処理工程を行っているので、生体試料ごとに測定対象細胞C1の濃度に大きなばらつきがあっても、測定対象細胞C1の分析に適した測定試料を良好に調製することができる。また、その濃度調整によって得られた測定対象細胞C1の濃度調整済みの測定試料を用いて当該測定対象細胞C1の本測定を行うようにしたので、生体試料ごとに測定対象細胞C1の濃度に大きなばらつきがあっても、生体試料中の当該測定対象細胞C1を精度よく分析することができる。
As described above, according to the
〔その他の変形例〕
なお、前述した実施の形態は、本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、前記実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲の構成と均等なすべての変更が含まれる。
[Other variations]
The above-described embodiments are examples of the present invention and are not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications equivalent to the configurations of the scope of claims for patent.
例えば、前記実施の形態では、短円筒体からなるローター102の軸方向に平行な流路102Dを形成しているが、この流路は、図18に示されるように、一方の端面(上端面)における開口202D1の位置と、他方の端面(下端面)における開口202D2の位置とが周方向において互いにずれている傾斜流路202Dとすることもできる。このような傾斜流路202Dの場合、図18において、矢印N方向にローター202を回転させたときに生体試料をスムーズに当該傾斜流路202D内に導入することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前記実施の形態では、ローター102と一体的に設けられたフィン106によって生体試料の循環流を発生させているが、生体容器53内にポンプ機構を配設し、このポンプ機構を駆動させることで生体試料に対流を生じさせることもできる。更に、かかるポンプ機構は生体容器53の外部に配設することもでき、この場合は、このポンプ機構の吐出口及び吸入口にそれぞれ接続されたチューブを用いて生体試料を生体容器53内に吐出し、且つ、生体容器53から吸入することで生体試料の流れを作ることができる。
In the above embodiment, the circulation flow of the biological sample is generated by the
また、前記実施の形態では、ローター102と一体的に設けられたフィン106によって生体試料の循環流を発生させているが、短円筒体からなるローター102の側面にらせん状の溝を形成することで、前記循環流の流れをより強くすることができる。
In the above embodiment, the circulating flow of the biological sample is generated by the
また、前記実施の形態では、ローター102の下方にフィルター101を配設しているが、ローター102の上方にフィルター101を配設することもできる。この場合は、フィルター101にローター102を回転駆動させる回転軸104が貫通する孔が穿設され、また、ローター102からフィルター101の方向へ、すなわち下方から上方へ生体試料が流れるようにフィン106がローター102下端面に設けられる。
In the above embodiment, the
また、前記実施の形態では、分散部材であるローター102の方を回転させているが、図19に示されるような十字状の中央干渉部302Aを有するリング体からなる分散部材302を採用し、この分散部材302をパイプの先端付近、例えば図9においてフィルター101が配設されている位置に固設する場合、フィルターの方を回転させることで凝集細胞を分散させることができる。この場合、フィルターは、図8〜9における円筒体(凸部は形成されていない)の下面に分散部材302と所定の間隔を形成するように固定される。そして、ローターは分散部材としてではなく、フィルターを支持する支持体として機能する。
In the above embodiment, the
また、前記実施の形態では、パイプ105の先端に孔105Bを形成しているが、テーパ部105Aに側孔を形成することもできる。生体試料の流量がある程度確保できるような場合、かかる側孔からも生体試料をパイプ105の外部に排出することで、生体容器53内における生体試料のよどみを少なくすることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、前記実施の形態では、フィルター部材として、多数の微細孔が形成された膜状体からなるフィルターを用いているが、測定対象の単一細胞を通過させることが可能であれば、例えばナイロンなどの合成樹脂繊維を編んだメッシュ体を用いることもできる。更には、単一細胞のサイズよりはかなり大きなサイズ(例えば、1mm)のスリットが形成された円板体をフィルター部材として用いることができる。また、フィルター101の材質は、ステンレスに限定されるものではなく、例えばポリカーボネートなどの合成樹脂を用いることもできる。
In the above embodiment, the filter member is a filter made of a film-like body in which a large number of micropores are formed. For example, nylon can be used as long as it can pass a single cell to be measured. It is also possible to use a mesh body knitted with synthetic resin fibers. Furthermore, a disc body in which slits having a size (for example, 1 mm) considerably larger than the size of a single cell can be used as a filter member. The material of the
また、前記実施の形態では、子宮頸部の上皮細胞C1を測定対象細胞としているが、口腔細胞、膀胱や咽頭など他の上皮細胞、さらには臓器の上皮細胞についても、癌化判定を行うことができる。 In the above embodiment, the cervical epithelial cell C1 is used as a measurement target cell. However, it is also possible to determine canceration of oral cells, other epithelial cells such as bladder and pharynx, and organ epithelial cells. Can do.
また、前記実施の形態では、調製された測定試料をフローサイトメータで測定しているが、調製された測定試料をスライドガラスに塗抹して塗抹標本を作製し、この塗抹標本を観察する場合においても本発明の細胞分散装置を好適に用いることができる。本発明によれば、測定対象細胞の濃度が均一な測定試料を調製できるので、分析に適した塗抹標本を容易に作製することができる。 In the above embodiment, the prepared measurement sample is measured with a flow cytometer. When the prepared measurement sample is smeared on a slide glass to produce a smear, and this smear is observed, In addition, the cell dispersion device of the present invention can be preferably used. According to the present invention, a measurement sample having a uniform concentration of cells to be measured can be prepared, so that a smear suitable for analysis can be easily produced.
また、前記実施の形態では、生体試料ごとに測定対象細胞の濃度に大きなばらつきがあっても、測定対象細胞の分析に適した測定試料を良好に調製するために、副検出部を設けているが、濃度のばらつきが比較的小さく測定精度への実質的な影響がない場合などは、このような副検出部を省略することもできる。 Moreover, in the said embodiment, even if the density | concentration of a measuring object cell has a big dispersion | variation for every biological sample, in order to prepare the measuring sample suitable for the analysis of a measuring object cell well, the sub detection part is provided. However, such a sub-detection unit can be omitted when the density variation is relatively small and the measurement accuracy is not substantially affected.
なお、前記実施の形態における各種寸法(例えば、パイプ105の直径、フィルター101の厚さや開口率など)や個数(例えば、流路102Dの数)などは、あくまでも例示に過ぎず、生体試料の量や測定対象細胞などに応じて、適宜変更可能である。
Note that the various dimensions (for example, the diameter of the
1 細胞分析装置
2 測定装置
3 試料調製装置
4 データ処理装置
6 主検出部
8 測定制御部
10 フローサイトメータ
14 副検出部
16 調製制御部
18 調製デバイス部
24 検体セット部
25 細胞分散部
26 検体ピペット部
27 検体定量部
28 試薬定量部
29 弁別・置換部
31 処理本体
44 半導体レーザ
45 フローセル
47 フォトダイオード
101 フィルター
102 ローター
102D 流路
103 モータ
105 パイプ
105A テーパ部
105C 開口部
106 フィン
108 凸部
CL1 間隔(クリアランス)
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記単一細胞が通過可能に構成されたフィルター部材と、
このフィルター部材と所定の間隔をあけて配設され、当該間隔内の凝集細胞を分散する分散部材と、
この分散部材又は前記フィルター部材を駆動させる駆動源と
を備えたことを特徴とする細胞分散装置。 An apparatus for dispersing the aggregated cells in a cell sample solution containing aggregated cells in which a plurality of cells are aggregated into a single cell,
A filter member configured to allow passage of the single cell;
A dispersion member that is disposed at a predetermined interval from the filter member, and disperses aggregated cells in the interval;
A cell dispersing device comprising: a driving source for driving the dispersing member or the filter member.
このガイド用筒体の先端開口及び前記開口部の一方を流入口とし、他方を流出口としたときに、前記細胞試料液が流入口から、ガイド用筒体内側、流出口、ガイド用筒体外側、流入口へと循環する循環流が形成される請求項2に記載の細胞分散装置。 Further comprising a guide cylinder disposed outside the filter member and the dispersion member and having an opening in the peripheral wall thereof;
When one of the front end opening and the opening of the guide cylinder is an inlet and the other is an outlet, the cell sample solution is introduced from the inlet to the inside of the guide cylinder, the outlet, and the guide cylinder. The cell disperser according to claim 2, wherein a circulating flow that circulates to the outside and the inlet is formed.
このガイド用筒体の先端開口及び上端開口の一方を流入口とし、他方を流出口としたときに、前記細胞試料液が流入口から、ガイド用筒体内側、流出口、ガイド用筒体外側、流入口へと循環する循環流が形成される請求項2に記載の細胞分散装置。 A guide cylinder disposed outside the filter member and the dispersion member;
When one of the front end opening and the upper end opening of the guide cylinder is an inflow port and the other is an outflow port, the cell sample solution flows from the inflow port to the inside of the guide tube, the outflow port, and the outside of the guide tube. The cell disperser according to claim 2, wherein a circulating flow that circulates to the inlet is formed.
この細胞分散装置で分離された細胞を含む細胞試料液を吸引分注するための吸引分注部と、
この吸引分注部により分注された細胞試料液から所定の細胞を抽出するためのろ過部と
を備えたことを特徴とする、細胞試料を調製するための試料前処理装置。 A cell dispersion device according to claim 1;
An aspiration dispensing unit for aspirating and dispensing a cell sample solution containing cells separated by the cell dispersion device;
A sample pretreatment device for preparing a cell sample, comprising: a filtration unit for extracting predetermined cells from the cell sample solution dispensed by the suction dispensing unit.
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