セルソータ、フローサイトメータ、及び、細胞分別方法
【課題】分別対象物を分別する際に、分別対象物に与える損傷を低減する。
【解決手段】分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータである。このセルソータは、内部にサンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、サンプルとガスとを排出する排出口と、を備える管と、管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、ガスを用いてプラズマを生成し、排出口からサンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータである。このセルソータは、内部にサンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、サンプルとガスとを排出する排出口と、を備える管と、管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、ガスを用いてプラズマを生成し、排出口からサンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータ、フローサイトメータ、及び、細胞分別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、癌などの研究における細胞や染色体の解析には、顕微鏡が用いられていた。しかし、顕微鏡を用いて大量のデータを統計的に検討するには、多くの手間と時間がかかる。そのため、短時間で大量の細胞や染色体を解析するために、フローサイトメータが用いられている。
フローサイトメータを用いる方法では、蛍光で染色された細胞などを含むサンプルにレーザ光を照射し、大量のサンプルの各々が発する蛍光や散乱光を測定する。これにより、大量のサンプルに対するデータを容易に得ることができる。フローサイトメータは、医療分野の研究などに広く利用されている。
【０００３】
ところで、医療分野では、再生細胞ともいわれる幹細胞（ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ）を用いた治療に大きな期待が寄せられている。幹細胞とは、生体を構成する細胞の生理的な増殖・分化などの過程において、自己増殖能と、特定の機能を持つ細胞に分化する能力とをあわせ持つ細胞である。すなわち、幹細胞は、自分自身が増える複製能力と、他の細胞になる能力を備えている。
幹細胞には、胚から取り出される胚性幹細胞（ＥＳ細胞）、成人から取り出される成体幹細胞、胎児から取り出される胎児性幹細胞など、様々な種類がある。けがや病気で傷んだ臓器などの細胞にこの幹細胞を分化させることができれば、移植して修復に用いることができるため、再生医療の分野で研究が盛んに行われている。
【０００４】
胚性幹細胞や胎児性幹細胞などから幹細胞を取り出すには、胚を壊す（殺す）必要があるという倫理的な問題がある。このため、現在の再生医療に関する研究の多くは、生きている人（子供又は成人）から、その体を傷つけることなく幹細胞を採取することができる成体幹細胞に関するものである。成体幹細胞の研究を行うためには、多くの成体幹細胞が必要となる。
【０００５】
成体幹細胞は、骨髄や血液、目の角膜や網膜、肝臓、皮膚などで見つかるものであるが、一般に、採取した大量の細胞サンプルの中からごく微量しか見つけることはできない。例えば、骨髄間質の中には、骨、軟骨、脂肪、筋肉、腱、神経など多くの組織に分化できる間葉系幹細胞と呼ばれる細胞が存在し、病気や外傷などによる組織欠損に対する再生医療において注目されている。しかし、この細胞は、骨髄中には１０万個に１個の割合でしか存在しない。そのため、欠損組織の再生を行うためには、体外で細胞を培養し、細胞を増やす必要がある。
一般に、大量の細胞サンプルの中に含まれる微量の幹細胞を短時間で分離・抽出するため、フローサイトメータを用いた細胞の分離・回収システム（セルソータ）が用いられている。
【０００６】
例えば、周囲をシース液で包まれたサンプル液がノズルからジェット流として吐出され、超音波振動子がジェット流に振動を与えることにより略均一な粒径の液滴を形成するセルソータが知られている（特許文献１）。このセルソータは、所望の細胞を含む液滴を帯電させ、偏向電極に電圧を印加することで所望の細胞を捕集することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２８８８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のセルソータは、超音波振動子がジェット流に振動を与えることにより、生細胞が損傷を受ける可能性がある。また、液滴を帯電させ、液滴に電場を印加することにより、生細胞が損傷を受ける可能性がある。
従来のセルソータは、超音波振動子による振動と電場を印加することによる帯電の両方の原因により、生細胞が損傷を受ける可能性がより高くなっていた。
【０００９】
本発明は、分別対象物を分別する際に、分別対象物に与える損傷を低減することができるセルソータ、フローサイトメータ、及び、細胞分別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のセルソータは、分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、前記管の管壁は誘電体であり、前記一対の電極の一方の電極は前記管の内部に形成され、前記一対の電極の他方の電極は前記管壁の内部に形成されることが好ましい。
【００１２】
また、前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備えることが好ましい。
【００１３】
また、前記ガスは、ヘリウム、アルゴン、又は、窒素であることが好ましい。
【００１４】
本発明のフローサイトメータは、分別対象物を含むサンプルが内部を流れるフローセルと、前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射するレーザ光源部と、前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光部と、前記受光部が受光した光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記分別対象物を含むか否かを判別する判別部と、内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えるセルソータと、前記判別部が判別した結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加するか否かを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、前記セルソータは、前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備え、前記制御部は、前記受光部が受光した光に基づいて、第２電極対に交流電圧を印加することが好ましい。
【００１６】
本発明の細胞分別方法は、目的細胞を含むサンプルをフローセルの内部に流す工程と、
前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射する工程と、前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光工程と、前記受光工程において受光された光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記目的細胞を含むか否かを判別する判別工程と、ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に前記サンプルを導入する工程と、前記判別工程において判別された結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記セルソータから前記サンプルが排出される方向を制御する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のセルソータは、分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、内部に前記サンプルを液流として導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極と、液滴化された前記サンプルを分別する分別部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の細胞分別方法は、ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に目的細胞を含むサンプルを液流として導入する工程と、前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記フローセルの内部に導入された前記サンプルを液滴化する工程と、液滴化された前記サンプルを分別する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセルソータ、フローサイトメータ、細胞分別方法によれば、分別対象物を分別する際に、分別対象物に与える損傷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態のセルソータの部分断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】プラズマアクチュエータの原理を説明する図である。
【図５】一対の電極に印加される交流電圧の一例を示す図である。
【図６】第２の実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。
【図７】第２の実施形態のセルソータの部分断面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】第３の実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。
【図１０】第３の実施形態のセルソータの部分断面図である。
【図１１】変形例２における、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のセルソータ、フローサイトメータ、細胞分別方法について、実施形態に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、生細胞を含むサンプルから目的の生細胞を分別するセルソータを備えるフローサイトメータについて説明する。なお、以下の説明では、サンプルに含まれる分別対象物となる生細胞を「目的生細胞」と呼び、目的生細胞以外の生細胞を「不要生細胞」と呼ぶ。
まず、図１を参照して、本実施形態のフローサイトメータの構成について説明する。図１は、本実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。フローサイトメータは、不要生細胞と目的生細胞とを含むサンプルにレーザ光を照射し、レーザ光が照射される位置を通過するサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。フローサイトメータは、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別した結果に基づいて、サンプルが滴下する方向を制御し、目的生細胞を分別する。
図１に示されるように、本実施形態のフローサイトメータは、フロー部１０と、光学検出部４０と、データ処理部５０と、セルソータ６０と、制御部１００と、を備える。
【００２２】
（フロー部）
まず、フロー部１０について説明する。フロー部１０は、目的生細胞（例えば、成体幹細胞）を含むサンプルの液流を形成する。
図１に示されるように、本実施形態のフロー部１０は、液体供給装置１２と、配管１８と、超音波振動子２０と、サンプル液管２２と、シース液管２６と、フローセル２８と、を備える。
【００２３】
液体供給装置１２は、サンプル液タンク１４と、シース液タンク１６と、を備える。サンプル液タンク１４は、不要生細胞と目的生細胞とを含むサンプルを収容する。後述するように、光学検出部４０は、レーザ光を照射されたサンプルの発光から、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別するため、サンプル液タンク１４に収容されるサンプルに含まれる生細胞３２には、予め蛍光色素３４が付与されている。蛍光色素３４は、例えば、ＣＦＰ（Cyan Fluorescent Protein）、ＹＦＰ（Yellow Fluorescent Protein）などが用いられる。
シース液タンク１６はシース液を収容する。サンプル液タンク１４とサンプル液管２２とは、配管１８で接続されている。また、シース液タンク１６とシース液管２６とは、配管１８で接続されている。
【００２４】
液体供給装置１２は、不図示のエアポンプを備える。エアポンプを用いてサンプル液タンク１４に収容されているサンプルを加圧することにより、液体供給装置１２は、配管１８を介してサンプル液管２２にサンプルを供給する。また、エアポンプを用いてシース液タンク１６に収容されているシース液を加圧することにより、液体供給装置１２は、配管１８を介してシース液管２６にシース液を供給する。
液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさは、制御部１００により制御される。
【００２５】
サンプル液管２２の吐出口２４から吐出されたサンプルは、シース液に囲まれ、フローセル２８の内部を流れる。フローセル２８の直径は、例えば、１００μｍである。フローセル２８の内部では、シース液に囲まれたサンプルは流体力学的絞り込みを受け、サンプルは細い液流となる。このとき、サンプルの速度は調整されるため、細い液流の中に細胞を一列に流すことができる。
超音波振動子２０は、シース液管２６の上流側に設けられている。超音波振動子２０は、サンプル液管２２の内部を流れるサンプルに超音波振動を与え、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化する。
【００２６】
（光学検出部）
次に、光学検出部４０について説明する。光学検出部４０は、サンプルにレーザ光を照射し、その時に発せられる散乱光や蛍光を受光する。光学検出部４０が受光した光の情報は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かをデータ処理部５０が判別する際に用いられる。
図１に示されるように、光学検出部４０は、レーザ光源部４２と、受光部４４，４６と、を備える。
【００２７】
レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。レーザ光源部４２は、例えば、固体レーザや半導体レーザが用いられる。レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどは、制御部１００により制御される。
【００２８】
受光部４４は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置を基準として、レーザ光源部４２と反対側に配置される。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。受光部４４は、例えば、フォトダイオードなどの光電変換器を備える。受光部４４は、受光した前方散乱光を電気信号に変換して出力する。
受光部４４が出力する電気信号は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置をサンプルが通過するタイミングを知らせるトリガ信号として用いられる。
【００２９】
受光部４６は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置を基準として、レーザ光源部４２からレーザ光が照射される方向とフローセル２８内をサンプルが流れる方向の相互に垂直な方向に配置される。受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際にサンプルから発せられる蛍光を受光する。受光部４６は、例えば、光電子増倍管などの光電変換器を備える。受光部４６は、受光した蛍光を電気信号に変換して出力する。
受光部４６が出力する電気信号は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置を通過するサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別するための信号として用いられる。
【００３０】
（データ処理部）
次に、データ処理部５０について説明する。データ処理部５０は、光学検出部４０が受光した光の情報を用いて、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
図１に示されるように、データ処理部５０は、データ取得部５２と、判別部５４と、を備える。
【００３１】
データ取得部５２は、受光部４４，４６から出力される電気信号の入力を受け、この電気信号をＡＤ変換してデジタル信号として出力する。
判別部５４は、データ取得部５２から出力される信号を用いて、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。例えば、判別部５４は、レーザ光を照射されたサンプルの蛍光色素の量を示す情報を求める。また、判別部５４は、求めた蛍光色素の量を示す情報に基づいて、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。例えば、目的生細胞と不要生細胞の蛍光色素の量が異なる場合、蛍光色素の量がある閾値より大きいか小さいかによって、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別することが可能となる。
判別部５４は、判別結果を制御部１００に出力する。
【００３２】
（セルソータ）
次に、セルソータ６０について説明する。セルソータ６０は、制御部１００からの制御信号に基づき、フローセル２８の吐出口３０から吐出される液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御する。
図１に示されるように、セルソータ６０は、管６２と、一対の電極６８と、を備える。
【００３３】
管６２は、サンプル導入口６４と、ガス導入口６６と、排出口６７と、を備える。管６２の直径は、数ｍｍである。管６２の管壁は誘電体であることが好ましい。例えば、管６２は合成石英で形成される。サンプル導入口６４にフローセル２８が挿入される。超音波振動子２０によって超音波振動を与えられることにより、サンプルは液滴化され、フローセル２８の吐出口３０から吐出される。液滴化されたサンプルは、管６２の内部を流れる。
【００３４】
また、ガス導入口６６はガス供給部８０と接続され、ガスが管６２の内部を流れる。図１に示されるように、フローセル２８の吐出口３０の周囲をガスが流れるようにガス導入口６６は形成される。
ガス供給部８０は、化学的な反応が生じにくいガスをセルソータ６０に供給する。ガス供給部８０は、例えば、ヘリウム、アルゴン、又は窒素等の不活性ガスを供給する。また、ガス供給部８０は、制御部１００と接続されている。ガス供給部８０が供給するガスの流量は、制御部１００により制御される。ガス供給部８０が供給するガスの流速は、フローセル２８を流れるサンプルの流速よりも速いことが好ましい。
また、管６２の下流側には、液滴化されたサンプルやガスを排出する排出口６７が形成されている。
【００３５】
また、管６２の下流側において、管６２の径は次第に大きくなる。本実施形態のセルソータ６０は、管６２の径が次第に大きくなる位置に、一対の電極（以下、本実施形態において「第１電極対」と呼ぶ。）６８を少なくとも１つ備える。図１に示される例では、第１電極対６８が２つ示されている。
第１電極対６８は高圧パルス電源７２と接続されている。第１電極対６８は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御することができる。
【００３６】
ここで、図２を参照して、セルソータ６０の構成についてより詳細に説明する。図２は、本実施形態のセルソータ６０の部分断面図である。各第１電極対６８は、管６２の内壁に形成される電極６８ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極６８ｂと、を備える。各第１電極対６８には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第１電極対６８を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第１電極対６８のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が各第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。
【００３７】
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３に示されるように、本実施形態の電極６８ａは、セルソータ６０の管６２の内壁に沿って形成される。また、図示されていないが、本実施形態の電極６８ｂは、セルソータ６０の管６２の管壁の内部に、管壁に沿って形成される。
なお、電極６８ａ、電極６８ｂの大きさや形状は特に限定されるものではないが、後述するように、電極６８ａと電極６８ｂとに交流電圧を印加することにより、電極６８ａと電極６８ｂとの間にプラズマが発生するような距離で、第１電極対６８は形成される。
【００３８】
図１に戻り、フローセル６０の下流側には容器９０，９２が配置される。フローセル６０により、液滴化されたサンプルが滴下する方向は制御され、例えば、目的生細胞を含むサンプルは容器９０へ収容され、不要生細胞を含むサンプルは容器９２へ収容される。
【００３９】
（制御部）
次に、制御部１００について説明する。制御部１００は、フロー部１０、光学検出部４０、セルソータ６０など、フローサイトメータの全体の動作タイミングなどの制御を行う。
図１に示されるように、制御部１００は、液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさを制御する。また、制御部１００は、レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどを制御する。また、制御部１００は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別部５４が判別した結果の入力を受ける。また、制御部１００は、ガス供給部８０が供給するガスの流量を制御する。また、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
以上が本実施形態のフローサイトメータの概略構成である。
【００４０】
（プラズマアクチュエータの原理）
次に、本実施形態のセルソータ６０の動作原理について説明する。本実施形態のセルソータ６０は、第１電極対６８に交流電圧を印加することによりプラズマアクチュエータとして動作する。図４を参照して、プラズマアクチュエータの原理を説明する。
図４に示されるように、プラズマアクチュエータでは、一対の電極に交流電圧が印加される。一方の電極はガスにさらされる。他方の電極は誘電体により被覆され、ガスにさらされない。一対の電極に交流電圧を印加すると、一対の電極間で局所的にプラズマが発生し、上流側から下流側に誘起流れが生じる。一対の電極に交流電圧を印加することにより誘起流れが生じる厳密なメカニズムは不明であるが、以下に説明するメカニズムにより誘起流れが生じ得ると考えることができる。
【００４１】
一対の電極間で局所的にプラズマが発生すると、ガスが電離して電荷が生じる。電荷密度ρの電荷に電場Ｅが作用すると、電荷に作用するクーロン力は以下の式（１）で表される。
【数１】
また、ガスの誘電率をε０とすると、ガウスの法則は以下の式（２）で表される。
【数２】
【００４２】
ここで、電極に垂直な方向（図４の上方向）をｚ方向として上記式（１）、式（２）をｚ方向のみ考慮すると、式（２）は下記式（３）で表される。
【数３】
また、式（１）と式（３）より、下記式（４）が得られる。
【数４】
【００４３】
式（３）をナビエ・ストークス方程式の圧力項と考えると、圧力ｐＥは下記式（５）で表される。
【数５】
式（５）は、一対の電極付近に−ｚ方向の圧力が生じることを意味する。本実施形態のフローサイトメータでは、この−ｚ方向の圧力を用いて、液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御する。
【００４４】
（作用）
以下、図１を参照して、本実施形態のフローサイトメータの作用について説明する。
まず、液体供給装置１２は、サンプル液管２２にサンプルを供給する。サンプル液管２２に供給されたサンプルは、サンプル液管２２の吐出口２４から吐出され、シース液に囲まれてフローセル２８の内部を流れる。
次に、レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。また、受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる蛍光を受光する。レーザ光を照射されたサンプルは、フローセル２８の吐出口３０で液滴化して吐出される。一方、データ処理部５０は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
【００４５】
次に、制御部１００は、データ処理部５０が判別した結果に基づき、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
ここで、図５を参照して、第１電極対６８に印加される交流電圧について説明する。図５は、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に印加する交流電圧の一例を示す図である。図５に示されるように、本実施形態の高圧パルス電源７２は、周波数ｆ１で間欠的に、周波数ｆ２の交流電圧を第１電極対６８に印加する。周波数ｆ１は、フローセル２８の吐出口３０から液滴化されたサンプルが吐出される周波数と等しくすることが好ましい。例えば、ｆ１は、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。また、周波数ｆ２は、第１電極対６８に交流電圧を印加することによりプラズマが発生する周波数である。例えば、ｆ２は、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚである。
【００４６】
図１に示される例では、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。左側の第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、左側の第１電極対６８の近傍（図２にＰで示される領域）にプラズマが発生する。また、上述したように、左側の第１電極対６８の近傍で、左側の第１電極対６８に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第１電極対６８よりも下流側において、上述したプラズマアクチュエータの原理により、ガスの流れは図１の左側へ変化する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含む液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９０へ向かう方向へ滴下する。
【００４７】
これに対し、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含まないとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の右側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。右側の第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、右側の第１電極対６８の近傍にプラズマが発生する。また、上述したように、右側の第１電極対６８の近傍で、右側の第１電極対６８に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第１電極対６８よりも下流側において、上述したプラズマアクチュエータの原理により、ガスの流れは図１の右側へ変化する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含まない液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９２へ向かう方向へ滴下する。
【００４８】
本実施形態のセルソータ６０は、第１電極対６８に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御することができる。そのため、従来のように、液滴化したサンプルに直接電場を印加しないため、生細胞を分別する際に、生細胞に与える損傷を低減することができる。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御するものである。本実施形態では、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセルの吐出口から吐出されるサンプルの液滴化を行う。
【００５０】
まず、図６を参照して、本実施形態のフローサイトメータの構成について説明する。図６は、本実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。本実施形態のフローサイトメータの概略構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態のフローサイトメータの構成とほぼ同様である。そのため、以下の説明では、第１の実施形態のフローサイトメータと構成が異なる部分についての説明を行い、同様の部分の説明は省略する。
図６に示されるように、本実施形態のフローサイトメータは、フロー部１０と、光学検出部４０と、データ処理部５０と、セルソータ６０と、制御部１００と、を備える。
【００５１】
本実施形態のフロー部１０は、第１の実施形態の超音波振動子２０を備えない点を除いて、第１の実施形態のフロー部１０と同様である。本実施形態では、セルソータ６０において、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うため、第１の実施形態で説明したように、超音波振動子２０を用いてサンプルの液滴化を行う必要がない。
本実施形態の光学検出部４０、データ処理部５０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５２】
次に、本実施形態のセルソータ６０について説明する。セルソータ６０は、制御部１００からの制御信号に基づき、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化する。
セルソータ６０は、管６２と、一対の電極７０と、帯電電極７４（図６には不図示）と、偏向電極７６と、を備える。第１の実施形態と同様、管６２は、サンプル導入口６４と、ガス導入口６６と、排出口６７と、を備える。本実施形態のセルソータ６０は、フローセル２８の吐出口３０の位置の近傍に、一対の電極（以下、本実施形態において「第２電極対」と呼ぶ。）７０を少なくとも１つ備える。図６に示される例では、第２電極対７０が２つ示されている。
【００５３】
第２電極対７０は高圧パルス電源７２と接続されている。第２電極対７０は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うことができる。
【００５４】
ここで、図７を参照して、本実施形態のセルソータ６０の構成についてより詳細に説明する。図７は、本実施形態のセルソータ６０の部分断面図である。各第２電極対７０は、管６２の内壁に形成される電極７０ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極７０ｂと、を備える。各第２電極対７０には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第２電極対７０を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第２電極対７０のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。第２電極対７０が複数ある場合、各第２電極対７０に対して同じタイミングで、高圧パルス電源７２が交流電圧を印加することが好ましい。
【００５５】
図８は、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図８に示されるように、本実施形態の電極７０ａは、セルソータ６０の管６２の内壁に沿って形成される。また、図示されていないが、本実施形態の電極７０ｂは、セルソータ６０の管６２の管壁の内部に、管壁に沿って形成される。
なお、電極７０ａ、電極７０ｂの大きさや形状は特に限定されるものではないが、後述するように、電極７０ａと電極７０ｂとに交流電圧を印加することにより、電極７０ａと電極７０ｂとの間にプラズマが発生するような距離で、第２電極対７０は形成される。
【００５６】
図７に戻り、第２電極対７０よりも下流側には、帯電電極７４と、偏向電極７６とが形成されている。帯電電極７４は、第２電極対７０により液滴化されたサンプルを正又は負に帯電させる。偏向電極７６は、帯電電極７４により帯電された液滴化されたサンプルに電場を印加し、サンプルが滴下する方向を制御する。
帯電電極７４、偏向電極７６は制御部１００と接続されている。帯電電極７４が液滴化されたサンプルを正又は負に帯電させるタイミングは、制御部１００により制御される。また、偏向電極７６が帯電された液滴化されたサンプルに印加する電場の方向や電場を印加するタイミングは、制御部１００により制御される。
【００５７】
次に、制御部１００について説明する。図６に示されるように、制御部１００は、液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさを制御する。また、制御部１００は、レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどを制御する。また、制御部１００は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別部５４が判別した結果の入力を受ける。また、制御部１００は、ガス供給部８０が供給するガスの流量を制御する。また、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。また、制御部１００は、帯電電極７４が液滴化されたサンプルを正又は負に帯電させるタイミングを制御する。また、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、偏向電極７６が帯電された液滴化されたサンプルに印加する電場の方向や電場を印加するタイミングを制御する。
以上が本実施形態のフローサイトメータの概略構成である。
【００５８】
以下、図６を参照して、本実施形態のフローサイトメータの作用について説明する。
まず、液体供給装置１２は、サンプル液管２２にサンプルを供給する。サンプル液管２２に供給されたサンプルは、サンプル液管２２の吐出口２４から吐出され、シース液に囲まれてフローセル２８の内部を流れる。
次に、レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。また、受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる蛍光を受光する。レーザ光を照射されたサンプルは液滴化され、フローセル２８の吐出口３０から吐出される。一方、データ処理部５０は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
【００５９】
次に、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。第２電極対７０に印加される交流電圧は、図５を参照して説明した第１の実施形態と同様である。第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、第２電極対７０の近傍にプラズマが発生する。そのため、第２電極対７０の近傍で管６２の径方向外側に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第２電極対７０の近傍において、上述したプラズマアクチュエータの原理により、管６２の径方向の中心から外側に向かってガスの流れが変化する。この誘起流れにより、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルが液滴となって吐出されやすくなる。第２電極対７０への交流電圧の印加が終わると、第２電極対７０近傍の誘起流れがなくなり、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルは吐出されにくくなる。このように、第２電極対７０に交流電圧を間欠的に印加することにより、フローセル２８の吐出口３０からサンプルを液滴化して吐出することができる。
【００６０】
次に、制御部１００は、液滴化されたサンプルを帯電電極７４が正又は負に帯電させるタイミングを制御する。次に、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、偏向電極７６が帯電された液滴化されたサンプルに印加する電場の方向や電場を印加するタイミングを制御する。
例えば、液滴化されたサンプルが目的生細胞を含む場合は、帯電されたサンプルが容器９０へ向かう方向へ滴下するように、制御部１００は、偏向電極７６がサンプルに印加する電場の方向を制御する。これに対し、液滴化されたサンプルが目的生細胞を含まない場合は、帯電されたサンプルが容器９２へ向かう方向へ滴下するように、制御部１００は、偏向電極７６がサンプルに印加する電場の方向を制御する。
【００６１】
本実施形態のセルソータ６０は、第２電極対７０に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０近傍のガスの流れを変化させることにより、吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化することができる。そのため、従来のように、超音波振動子がジェット流に振動を与えないため、生細胞を分別する際に、生細胞に与える損傷を低減することができる。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
本実施形態のセルソータは、第１の実施形態のセルソータと第２の実施形態のセルソータとを組み合わせたものである。本実施形態のセルソータは、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセルの吐出口から吐出されるサンプルの液滴化を行い、かつ、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御する。
【００６３】
まず、図９を参照して、本実施形態のフローサイトメータの構成について説明する。図９は、本実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。本実施形態のフローサイトメータの構成は、図１や図６を参照して説明した第１の実施形態、第２の実施形態のフローサイトメータの構成とほぼ同様である。そのため、以下の説明では、上述した実施形態のフローサイトメータと構成が異なる部分についての説明を行い、同様の部分の説明は省略する。
図９に示されるように、本実施形態のフローサイトメータは、フロー部１０と、光学検出部４０と、データ処理部５０と、セルソータ６０と、制御部１００と、を備える。
【００６４】
本実施形態のフロー部１０は、第１の実施形態の超音波振動子２０を備えない点を除いて、第１の実施形態のフロー部１０と同様である。本実施形態では、セルソータ６０において、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うため、超音波振動子２０を用いてサンプルの液滴化を行う必要がない。
本実施形態の光学検出部４０、データ処理部５０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６５】
次に、本実施形態のセルソータ６０について説明する。セルソータ６０は、制御部１００からの制御信号に基づき、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化する。
図９に示されるように、セルソータ６０は、管６２と、第１電極対６８と、第２電極対７０と、を備える。第１の実施形態と同様、管６２は、サンプル導入口６４と、ガス導入口６６と、排出口６７と、を備える。
【００６６】
また、本実施形態のセルソータ６０は、管６２の径が次第に大きくなる位置に、第１電極対６８を少なくとも１つ備える。図９に示される例では、第１電極対６８が２つ示されている。第１電極対６８は高圧パルス電源７２と接続されている。第１電極対６８は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御することができる。
【００６７】
また、本実施形態のセルソータ６０は、フローセル２８の吐出口３０の位置の近傍に、第２電極対７０を少なくとも１つ備える。図９に示される例では、第２電極対７０が２つ示されている。第２電極対７０は高圧パルス電源７２と接続されている。第２電極対７０は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うことができる。
【００６８】
ここで、図１０を参照して、本実施形態のセルソータ６０の構成についてより詳細に説明する。図１０は、本実施形態のセルソータ６０の部分断面図である。
各第１電極対６８は、管６２の内壁に形成される電極６８ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極６８ｂと、を備える。各第１電極対６８には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第１電極対６８を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第１電極対６８のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。
【００６９】
各第２電極対７０は、管６２の内壁に形成される電極７０ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極７０ｂと、を備える。各第２電極対７０には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第２電極対７０を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第２電極対７０のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。第２電極対７０が複数ある場合、各第２電極対７０に対して同じタイミングで、高圧パルス電源７２が交流電圧を印加することが好ましい。
【００７０】
次に、制御部１００について説明する。図９に示されるように、制御部１００は、液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさを制御する。また、制御部１００は、レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどを制御する。また、制御部１００は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別部５４が判別した結果の入力を受ける。また、制御部１００は、ガス供給部８０が供給するガスの流量を制御する。また、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。また、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
【００７１】
以下、図９を参照して、本実施形態のフローサイトメータの作用について説明する。
まず、液体供給装置１２は、サンプル液管２２にサンプルを供給する。サンプル液管２２に供給されたサンプルは、サンプル液管２２の吐出口２４から吐出され、シース液に囲まれてフローセル２８の内部を流れる。
次に、レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。また、受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる蛍光を受光する。レーザ光を照射されたサンプルは液滴化され、フローセル２８の吐出口３０から吐出される。一方、データ処理部５０は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
【００７２】
次に、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。第２電極対７０に印加される交流電圧は、図５を参照して説明した第１の実施形態と同様である。第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、第２電極対７０の近傍にプラズマが発生する。そのため、第２電極対７０の近傍で管６２の径方向外側に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第２電極対７０の近傍において、管６２の径方向の中心から外側に向かってガスの流れが変化する。この誘起流れにより、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルが吐出されやすくなる。第２電極対７０への交流電圧の印加が終わると、第２電極対７０近傍の誘起流れがなくなり、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルは吐出されにくくなる。このように、第２電極対７０に交流電圧を間欠的に印加することにより、フローセル２８の吐出口３０からサンプルを液滴化して吐出することができる。
【００７３】
次に、制御部１００は、データ処理部５０が判別した結果に基づき、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
図９に示される例では、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図９の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含む液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９０へ向かう方向へ滴下する。
これに対し、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含まないとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図９の右側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含まない液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９２へ向かう方向へ滴下する。
【００７４】
本実施形態のセルソータ６０は、第２電極対７０に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０近傍のガスの流れを変化させることにより、吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化することができる。更に、第１電極対６８に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御することができる。そのため、従来のように、超音波振動子がジェット流に振動を与えたり、液滴化したサンプルに直接電場を印加したりしないため、生細胞を分別する際に、生細胞に与える損傷を低減することができる。
【００７５】
（変形例１）
上述した実施形態では、セルソータ６０が第１電極対６８を２つ備える例について説明したが、セルソータ６０は第１電極対６８を１つだけ備えるものでもよい。例えば、セルソータ６０が図１の左側の第１電極対６８のみを備える場合について、以下に説明する。
【００７６】
レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含むサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９０へ向かう方向へ滴下する。
これに対し、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含まないとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加しない。この場合、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れは変化しない。そのため、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含まないサンプルは、鉛直下方に滴下する。このとき、セルソータ６０の鉛直下方に容器９２を配置する。
【００７７】
本変形例のように、セルソータ６０が第１電極対６８を１つだけ備える場合であっても、第１電極対６８に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御することができる。
【００７８】
（変形例２）
上述した実施形態では、セルソータ６０が第２電極対７０を２つ備える例について説明したが、セルソータ６０は第２電極対７０を少なくとも１つ備えるものであればよい。例えば、セルソータ６０が第２電極対７０を４つ備える場合について、図１１を参照して説明する。
図１１は、第２の実施形態を示す図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１１に示されるように、本変形例のセルソータ６０は、第２電極対７０を４つ備える。電極７０ａは、セルソータ６０の管６２の内壁に沿って形成される。また、図示されていないが、本実施形態の電極７０ｂは、セルソータ６０の管６２の管壁の内部に、管壁に沿って形成される。
【００７９】
本変形例のように、セルソータ６０が第２電極対７０を４つ備える場合であっても、第２電極対７０に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、フローセル２８の吐出口３０からサンプルを液滴化して吐出することができる。
【実施例】
【００８０】
第３の実施形態で説明したフローサイトメータのセルソータ６０を用いて、液滴化したサンプルが滴下する方向の制御について、具体的に説明する。
液体の密度をρ、フローセルの断面積をＳ、シース液の速度をｖ、ガスの誘電率をε０、第１電極対６８による電場をＥ、ガスが流れる方向に沿った第１電極対６８の長さをｌ、第１電極対６８の幅をｗ、鉛直下方に対してサンプルが滴下する角度をθとする。このとき、単位時間におけるサンプルの運動量の変化が誘起流れに起因する圧力によるものであると仮定すると、以下の関係式が成り立つ。
【数６】
これは以下のように変形される。
【数７】
これは、第１電極対６８に印加する電圧の大きさによって、液滴化したサンプルが滴下する方向を制御できることを意味する。
【００８１】
例えば、フローセル６０にアルゴンを流し、第１電極対６８の電極６８ａと電極６８ｂとの距離を１．０ｍｍとする。第１電極対６８に１．５ｋＶの交流電圧を印加する。また、ρ＝１．０×１０３［ｋｇ／ｍ３］、Ｓ＝π×（１００［μｍ］／２）２、ｖ＝５．０［ｍ／ｓ］、Ｅ＝１．５×１０６［Ｖ／ｍ］、ｌ＝０．００５［ｍ］、ｗ＝０．００２［ｍ］とすると、θ＝３０．５度となる。
フローセル６０の鉛直下方から約３０度の位置に容器９０を配置することにより、目的生細胞を分別することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０ フロー部
１２ 液体供給装置
１４ サンプル液タンク
１６ シース液タンク
１８ 配管
２０ 超音波振動子
２２ サンプル液管
２４，３０ 吐出口
２６ シース液管
２８ フローセル
３２ 生細胞
３４ 蛍光色素
４０ 光学検出部
４２ レーザ光源部
４４，４６ 受光部
５０ データ処理部
５２ データ取得部
５４ 判別部
６０ セルソータ
６２ 管
６４ サンプル導入口
６６ ガス導入口
６７ 排出口
６８ 第１電極対
７０ 第２電極対
７２ 高圧パルス電源
７４ 帯電電極
７６ 偏向電極
８０ ガス供給部
９０，９２ 容器
１００ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータ、フローサイトメータ、及び、細胞分別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、癌などの研究における細胞や染色体の解析には、顕微鏡が用いられていた。しかし、顕微鏡を用いて大量のデータを統計的に検討するには、多くの手間と時間がかかる。そのため、短時間で大量の細胞や染色体を解析するために、フローサイトメータが用いられている。
フローサイトメータを用いる方法では、蛍光で染色された細胞などを含むサンプルにレーザ光を照射し、大量のサンプルの各々が発する蛍光や散乱光を測定する。これにより、大量のサンプルに対するデータを容易に得ることができる。フローサイトメータは、医療分野の研究などに広く利用されている。
【０００３】
ところで、医療分野では、再生細胞ともいわれる幹細胞（ｓｔｅｍ ｃｅｌｌ）を用いた治療に大きな期待が寄せられている。幹細胞とは、生体を構成する細胞の生理的な増殖・分化などの過程において、自己増殖能と、特定の機能を持つ細胞に分化する能力とをあわせ持つ細胞である。すなわち、幹細胞は、自分自身が増える複製能力と、他の細胞になる能力を備えている。
幹細胞には、胚から取り出される胚性幹細胞（ＥＳ細胞）、成人から取り出される成体幹細胞、胎児から取り出される胎児性幹細胞など、様々な種類がある。けがや病気で傷んだ臓器などの細胞にこの幹細胞を分化させることができれば、移植して修復に用いることができるため、再生医療の分野で研究が盛んに行われている。
【０００４】
胚性幹細胞や胎児性幹細胞などから幹細胞を取り出すには、胚を壊す（殺す）必要があるという倫理的な問題がある。このため、現在の再生医療に関する研究の多くは、生きている人（子供又は成人）から、その体を傷つけることなく幹細胞を採取することができる成体幹細胞に関するものである。成体幹細胞の研究を行うためには、多くの成体幹細胞が必要となる。
【０００５】
成体幹細胞は、骨髄や血液、目の角膜や網膜、肝臓、皮膚などで見つかるものであるが、一般に、採取した大量の細胞サンプルの中からごく微量しか見つけることはできない。例えば、骨髄間質の中には、骨、軟骨、脂肪、筋肉、腱、神経など多くの組織に分化できる間葉系幹細胞と呼ばれる細胞が存在し、病気や外傷などによる組織欠損に対する再生医療において注目されている。しかし、この細胞は、骨髄中には１０万個に１個の割合でしか存在しない。そのため、欠損組織の再生を行うためには、体外で細胞を培養し、細胞を増やす必要がある。
一般に、大量の細胞サンプルの中に含まれる微量の幹細胞を短時間で分離・抽出するため、フローサイトメータを用いた細胞の分離・回収システム（セルソータ）が用いられている。
【０００６】
例えば、周囲をシース液で包まれたサンプル液がノズルからジェット流として吐出され、超音波振動子がジェット流に振動を与えることにより略均一な粒径の液滴を形成するセルソータが知られている（特許文献１）。このセルソータは、所望の細胞を含む液滴を帯電させ、偏向電極に電圧を印加することで所望の細胞を捕集することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２８８８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来のセルソータは、超音波振動子がジェット流に振動を与えることにより、生細胞が損傷を受ける可能性がある。また、液滴を帯電させ、液滴に電場を印加することにより、生細胞が損傷を受ける可能性がある。
従来のセルソータは、超音波振動子による振動と電場を印加することによる帯電の両方の原因により、生細胞が損傷を受ける可能性がより高くなっていた。
【０００９】
本発明は、分別対象物を分別する際に、分別対象物に与える損傷を低減することができるセルソータ、フローサイトメータ、及び、細胞分別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のセルソータは、分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、前記管の管壁は誘電体であり、前記一対の電極の一方の電極は前記管の内部に形成され、前記一対の電極の他方の電極は前記管壁の内部に形成されることが好ましい。
【００１２】
また、前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備えることが好ましい。
【００１３】
また、前記ガスは、ヘリウム、アルゴン、又は、窒素であることが好ましい。
【００１４】
本発明のフローサイトメータは、分別対象物を含むサンプルが内部を流れるフローセルと、前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射するレーザ光源部と、前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光部と、前記受光部が受光した光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記分別対象物を含むか否かを判別する判別部と、内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えるセルソータと、前記判別部が判別した結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加するか否かを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、前記セルソータは、前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備え、前記制御部は、前記受光部が受光した光に基づいて、第２電極対に交流電圧を印加することが好ましい。
【００１６】
本発明の細胞分別方法は、目的細胞を含むサンプルをフローセルの内部に流す工程と、
前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射する工程と、前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光工程と、前記受光工程において受光された光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記目的細胞を含むか否かを判別する判別工程と、ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に前記サンプルを導入する工程と、前記判別工程において判別された結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記セルソータから前記サンプルが排出される方向を制御する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のセルソータは、分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、内部に前記サンプルを液流として導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極と、液滴化された前記サンプルを分別する分別部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の細胞分別方法は、ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に目的細胞を含むサンプルを液流として導入する工程と、前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記フローセルの内部に導入された前記サンプルを液滴化する工程と、液滴化された前記サンプルを分別する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセルソータ、フローサイトメータ、細胞分別方法によれば、分別対象物を分別する際に、分別対象物に与える損傷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態のセルソータの部分断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】プラズマアクチュエータの原理を説明する図である。
【図５】一対の電極に印加される交流電圧の一例を示す図である。
【図６】第２の実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。
【図７】第２の実施形態のセルソータの部分断面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図９】第３の実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。
【図１０】第３の実施形態のセルソータの部分断面図である。
【図１１】変形例２における、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のセルソータ、フローサイトメータ、細胞分別方法について、実施形態に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、生細胞を含むサンプルから目的の生細胞を分別するセルソータを備えるフローサイトメータについて説明する。なお、以下の説明では、サンプルに含まれる分別対象物となる生細胞を「目的生細胞」と呼び、目的生細胞以外の生細胞を「不要生細胞」と呼ぶ。
まず、図１を参照して、本実施形態のフローサイトメータの構成について説明する。図１は、本実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。フローサイトメータは、不要生細胞と目的生細胞とを含むサンプルにレーザ光を照射し、レーザ光が照射される位置を通過するサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。フローサイトメータは、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別した結果に基づいて、サンプルが滴下する方向を制御し、目的生細胞を分別する。
図１に示されるように、本実施形態のフローサイトメータは、フロー部１０と、光学検出部４０と、データ処理部５０と、セルソータ６０と、制御部１００と、を備える。
【００２２】
（フロー部）
まず、フロー部１０について説明する。フロー部１０は、目的生細胞（例えば、成体幹細胞）を含むサンプルの液流を形成する。
図１に示されるように、本実施形態のフロー部１０は、液体供給装置１２と、配管１８と、超音波振動子２０と、サンプル液管２２と、シース液管２６と、フローセル２８と、を備える。
【００２３】
液体供給装置１２は、サンプル液タンク１４と、シース液タンク１６と、を備える。サンプル液タンク１４は、不要生細胞と目的生細胞とを含むサンプルを収容する。後述するように、光学検出部４０は、レーザ光を照射されたサンプルの発光から、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別するため、サンプル液タンク１４に収容されるサンプルに含まれる生細胞３２には、予め蛍光色素３４が付与されている。蛍光色素３４は、例えば、ＣＦＰ（Cyan Fluorescent Protein）、ＹＦＰ（Yellow Fluorescent Protein）などが用いられる。
シース液タンク１６はシース液を収容する。サンプル液タンク１４とサンプル液管２２とは、配管１８で接続されている。また、シース液タンク１６とシース液管２６とは、配管１８で接続されている。
【００２４】
液体供給装置１２は、不図示のエアポンプを備える。エアポンプを用いてサンプル液タンク１４に収容されているサンプルを加圧することにより、液体供給装置１２は、配管１８を介してサンプル液管２２にサンプルを供給する。また、エアポンプを用いてシース液タンク１６に収容されているシース液を加圧することにより、液体供給装置１２は、配管１８を介してシース液管２６にシース液を供給する。
液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさは、制御部１００により制御される。
【００２５】
サンプル液管２２の吐出口２４から吐出されたサンプルは、シース液に囲まれ、フローセル２８の内部を流れる。フローセル２８の直径は、例えば、１００μｍである。フローセル２８の内部では、シース液に囲まれたサンプルは流体力学的絞り込みを受け、サンプルは細い液流となる。このとき、サンプルの速度は調整されるため、細い液流の中に細胞を一列に流すことができる。
超音波振動子２０は、シース液管２６の上流側に設けられている。超音波振動子２０は、サンプル液管２２の内部を流れるサンプルに超音波振動を与え、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化する。
【００２６】
（光学検出部）
次に、光学検出部４０について説明する。光学検出部４０は、サンプルにレーザ光を照射し、その時に発せられる散乱光や蛍光を受光する。光学検出部４０が受光した光の情報は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かをデータ処理部５０が判別する際に用いられる。
図１に示されるように、光学検出部４０は、レーザ光源部４２と、受光部４４，４６と、を備える。
【００２７】
レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。レーザ光源部４２は、例えば、固体レーザや半導体レーザが用いられる。レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどは、制御部１００により制御される。
【００２８】
受光部４４は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置を基準として、レーザ光源部４２と反対側に配置される。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。受光部４４は、例えば、フォトダイオードなどの光電変換器を備える。受光部４４は、受光した前方散乱光を電気信号に変換して出力する。
受光部４４が出力する電気信号は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置をサンプルが通過するタイミングを知らせるトリガ信号として用いられる。
【００２９】
受光部４６は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置を基準として、レーザ光源部４２からレーザ光が照射される方向とフローセル２８内をサンプルが流れる方向の相互に垂直な方向に配置される。受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際にサンプルから発せられる蛍光を受光する。受光部４６は、例えば、光電子増倍管などの光電変換器を備える。受光部４６は、受光した蛍光を電気信号に変換して出力する。
受光部４６が出力する電気信号は、フローセル２８にレーザ光が照射される位置を通過するサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別するための信号として用いられる。
【００３０】
（データ処理部）
次に、データ処理部５０について説明する。データ処理部５０は、光学検出部４０が受光した光の情報を用いて、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
図１に示されるように、データ処理部５０は、データ取得部５２と、判別部５４と、を備える。
【００３１】
データ取得部５２は、受光部４４，４６から出力される電気信号の入力を受け、この電気信号をＡＤ変換してデジタル信号として出力する。
判別部５４は、データ取得部５２から出力される信号を用いて、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。例えば、判別部５４は、レーザ光を照射されたサンプルの蛍光色素の量を示す情報を求める。また、判別部５４は、求めた蛍光色素の量を示す情報に基づいて、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。例えば、目的生細胞と不要生細胞の蛍光色素の量が異なる場合、蛍光色素の量がある閾値より大きいか小さいかによって、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別することが可能となる。
判別部５４は、判別結果を制御部１００に出力する。
【００３２】
（セルソータ）
次に、セルソータ６０について説明する。セルソータ６０は、制御部１００からの制御信号に基づき、フローセル２８の吐出口３０から吐出される液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御する。
図１に示されるように、セルソータ６０は、管６２と、一対の電極６８と、を備える。
【００３３】
管６２は、サンプル導入口６４と、ガス導入口６６と、排出口６７と、を備える。管６２の直径は、数ｍｍである。管６２の管壁は誘電体であることが好ましい。例えば、管６２は合成石英で形成される。サンプル導入口６４にフローセル２８が挿入される。超音波振動子２０によって超音波振動を与えられることにより、サンプルは液滴化され、フローセル２８の吐出口３０から吐出される。液滴化されたサンプルは、管６２の内部を流れる。
【００３４】
また、ガス導入口６６はガス供給部８０と接続され、ガスが管６２の内部を流れる。図１に示されるように、フローセル２８の吐出口３０の周囲をガスが流れるようにガス導入口６６は形成される。
ガス供給部８０は、化学的な反応が生じにくいガスをセルソータ６０に供給する。ガス供給部８０は、例えば、ヘリウム、アルゴン、又は窒素等の不活性ガスを供給する。また、ガス供給部８０は、制御部１００と接続されている。ガス供給部８０が供給するガスの流量は、制御部１００により制御される。ガス供給部８０が供給するガスの流速は、フローセル２８を流れるサンプルの流速よりも速いことが好ましい。
また、管６２の下流側には、液滴化されたサンプルやガスを排出する排出口６７が形成されている。
【００３５】
また、管６２の下流側において、管６２の径は次第に大きくなる。本実施形態のセルソータ６０は、管６２の径が次第に大きくなる位置に、一対の電極（以下、本実施形態において「第１電極対」と呼ぶ。）６８を少なくとも１つ備える。図１に示される例では、第１電極対６８が２つ示されている。
第１電極対６８は高圧パルス電源７２と接続されている。第１電極対６８は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御することができる。
【００３６】
ここで、図２を参照して、セルソータ６０の構成についてより詳細に説明する。図２は、本実施形態のセルソータ６０の部分断面図である。各第１電極対６８は、管６２の内壁に形成される電極６８ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極６８ｂと、を備える。各第１電極対６８には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第１電極対６８を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第１電極対６８のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が各第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。
【００３７】
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３に示されるように、本実施形態の電極６８ａは、セルソータ６０の管６２の内壁に沿って形成される。また、図示されていないが、本実施形態の電極６８ｂは、セルソータ６０の管６２の管壁の内部に、管壁に沿って形成される。
なお、電極６８ａ、電極６８ｂの大きさや形状は特に限定されるものではないが、後述するように、電極６８ａと電極６８ｂとに交流電圧を印加することにより、電極６８ａと電極６８ｂとの間にプラズマが発生するような距離で、第１電極対６８は形成される。
【００３８】
図１に戻り、フローセル６０の下流側には容器９０，９２が配置される。フローセル６０により、液滴化されたサンプルが滴下する方向は制御され、例えば、目的生細胞を含むサンプルは容器９０へ収容され、不要生細胞を含むサンプルは容器９２へ収容される。
【００３９】
（制御部）
次に、制御部１００について説明する。制御部１００は、フロー部１０、光学検出部４０、セルソータ６０など、フローサイトメータの全体の動作タイミングなどの制御を行う。
図１に示されるように、制御部１００は、液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさを制御する。また、制御部１００は、レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどを制御する。また、制御部１００は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別部５４が判別した結果の入力を受ける。また、制御部１００は、ガス供給部８０が供給するガスの流量を制御する。また、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
以上が本実施形態のフローサイトメータの概略構成である。
【００４０】
（プラズマアクチュエータの原理）
次に、本実施形態のセルソータ６０の動作原理について説明する。本実施形態のセルソータ６０は、第１電極対６８に交流電圧を印加することによりプラズマアクチュエータとして動作する。図４を参照して、プラズマアクチュエータの原理を説明する。
図４に示されるように、プラズマアクチュエータでは、一対の電極に交流電圧が印加される。一方の電極はガスにさらされる。他方の電極は誘電体により被覆され、ガスにさらされない。一対の電極に交流電圧を印加すると、一対の電極間で局所的にプラズマが発生し、上流側から下流側に誘起流れが生じる。一対の電極に交流電圧を印加することにより誘起流れが生じる厳密なメカニズムは不明であるが、以下に説明するメカニズムにより誘起流れが生じ得ると考えることができる。
【００４１】
一対の電極間で局所的にプラズマが発生すると、ガスが電離して電荷が生じる。電荷密度ρの電荷に電場Ｅが作用すると、電荷に作用するクーロン力は以下の式（１）で表される。
【数１】
また、ガスの誘電率をε０とすると、ガウスの法則は以下の式（２）で表される。
【数２】
【００４２】
ここで、電極に垂直な方向（図４の上方向）をｚ方向として上記式（１）、式（２）をｚ方向のみ考慮すると、式（２）は下記式（３）で表される。
【数３】
また、式（１）と式（３）より、下記式（４）が得られる。
【数４】
【００４３】
式（３）をナビエ・ストークス方程式の圧力項と考えると、圧力ｐＥは下記式（５）で表される。
【数５】
式（５）は、一対の電極付近に−ｚ方向の圧力が生じることを意味する。本実施形態のフローサイトメータでは、この−ｚ方向の圧力を用いて、液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御する。
【００４４】
（作用）
以下、図１を参照して、本実施形態のフローサイトメータの作用について説明する。
まず、液体供給装置１２は、サンプル液管２２にサンプルを供給する。サンプル液管２２に供給されたサンプルは、サンプル液管２２の吐出口２４から吐出され、シース液に囲まれてフローセル２８の内部を流れる。
次に、レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。また、受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる蛍光を受光する。レーザ光を照射されたサンプルは、フローセル２８の吐出口３０で液滴化して吐出される。一方、データ処理部５０は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
【００４５】
次に、制御部１００は、データ処理部５０が判別した結果に基づき、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
ここで、図５を参照して、第１電極対６８に印加される交流電圧について説明する。図５は、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に印加する交流電圧の一例を示す図である。図５に示されるように、本実施形態の高圧パルス電源７２は、周波数ｆ１で間欠的に、周波数ｆ２の交流電圧を第１電極対６８に印加する。周波数ｆ１は、フローセル２８の吐出口３０から液滴化されたサンプルが吐出される周波数と等しくすることが好ましい。例えば、ｆ１は、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。また、周波数ｆ２は、第１電極対６８に交流電圧を印加することによりプラズマが発生する周波数である。例えば、ｆ２は、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚである。
【００４６】
図１に示される例では、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。左側の第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、左側の第１電極対６８の近傍（図２にＰで示される領域）にプラズマが発生する。また、上述したように、左側の第１電極対６８の近傍で、左側の第１電極対６８に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第１電極対６８よりも下流側において、上述したプラズマアクチュエータの原理により、ガスの流れは図１の左側へ変化する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含む液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９０へ向かう方向へ滴下する。
【００４７】
これに対し、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含まないとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の右側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。右側の第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、右側の第１電極対６８の近傍にプラズマが発生する。また、上述したように、右側の第１電極対６８の近傍で、右側の第１電極対６８に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第１電極対６８よりも下流側において、上述したプラズマアクチュエータの原理により、ガスの流れは図１の右側へ変化する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含まない液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９２へ向かう方向へ滴下する。
【００４８】
本実施形態のセルソータ６０は、第１電極対６８に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御することができる。そのため、従来のように、液滴化したサンプルに直接電場を印加しないため、生細胞を分別する際に、生細胞に与える損傷を低減することができる。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御するものである。本実施形態では、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセルの吐出口から吐出されるサンプルの液滴化を行う。
【００５０】
まず、図６を参照して、本実施形態のフローサイトメータの構成について説明する。図６は、本実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。本実施形態のフローサイトメータの概略構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態のフローサイトメータの構成とほぼ同様である。そのため、以下の説明では、第１の実施形態のフローサイトメータと構成が異なる部分についての説明を行い、同様の部分の説明は省略する。
図６に示されるように、本実施形態のフローサイトメータは、フロー部１０と、光学検出部４０と、データ処理部５０と、セルソータ６０と、制御部１００と、を備える。
【００５１】
本実施形態のフロー部１０は、第１の実施形態の超音波振動子２０を備えない点を除いて、第１の実施形態のフロー部１０と同様である。本実施形態では、セルソータ６０において、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うため、第１の実施形態で説明したように、超音波振動子２０を用いてサンプルの液滴化を行う必要がない。
本実施形態の光学検出部４０、データ処理部５０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５２】
次に、本実施形態のセルソータ６０について説明する。セルソータ６０は、制御部１００からの制御信号に基づき、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化する。
セルソータ６０は、管６２と、一対の電極７０と、帯電電極７４（図６には不図示）と、偏向電極７６と、を備える。第１の実施形態と同様、管６２は、サンプル導入口６４と、ガス導入口６６と、排出口６７と、を備える。本実施形態のセルソータ６０は、フローセル２８の吐出口３０の位置の近傍に、一対の電極（以下、本実施形態において「第２電極対」と呼ぶ。）７０を少なくとも１つ備える。図６に示される例では、第２電極対７０が２つ示されている。
【００５３】
第２電極対７０は高圧パルス電源７２と接続されている。第２電極対７０は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うことができる。
【００５４】
ここで、図７を参照して、本実施形態のセルソータ６０の構成についてより詳細に説明する。図７は、本実施形態のセルソータ６０の部分断面図である。各第２電極対７０は、管６２の内壁に形成される電極７０ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極７０ｂと、を備える。各第２電極対７０には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第２電極対７０を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第２電極対７０のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。第２電極対７０が複数ある場合、各第２電極対７０に対して同じタイミングで、高圧パルス電源７２が交流電圧を印加することが好ましい。
【００５５】
図８は、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図８に示されるように、本実施形態の電極７０ａは、セルソータ６０の管６２の内壁に沿って形成される。また、図示されていないが、本実施形態の電極７０ｂは、セルソータ６０の管６２の管壁の内部に、管壁に沿って形成される。
なお、電極７０ａ、電極７０ｂの大きさや形状は特に限定されるものではないが、後述するように、電極７０ａと電極７０ｂとに交流電圧を印加することにより、電極７０ａと電極７０ｂとの間にプラズマが発生するような距離で、第２電極対７０は形成される。
【００５６】
図７に戻り、第２電極対７０よりも下流側には、帯電電極７４と、偏向電極７６とが形成されている。帯電電極７４は、第２電極対７０により液滴化されたサンプルを正又は負に帯電させる。偏向電極７６は、帯電電極７４により帯電された液滴化されたサンプルに電場を印加し、サンプルが滴下する方向を制御する。
帯電電極７４、偏向電極７６は制御部１００と接続されている。帯電電極７４が液滴化されたサンプルを正又は負に帯電させるタイミングは、制御部１００により制御される。また、偏向電極７６が帯電された液滴化されたサンプルに印加する電場の方向や電場を印加するタイミングは、制御部１００により制御される。
【００５７】
次に、制御部１００について説明する。図６に示されるように、制御部１００は、液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさを制御する。また、制御部１００は、レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどを制御する。また、制御部１００は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別部５４が判別した結果の入力を受ける。また、制御部１００は、ガス供給部８０が供給するガスの流量を制御する。また、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。また、制御部１００は、帯電電極７４が液滴化されたサンプルを正又は負に帯電させるタイミングを制御する。また、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、偏向電極７６が帯電された液滴化されたサンプルに印加する電場の方向や電場を印加するタイミングを制御する。
以上が本実施形態のフローサイトメータの概略構成である。
【００５８】
以下、図６を参照して、本実施形態のフローサイトメータの作用について説明する。
まず、液体供給装置１２は、サンプル液管２２にサンプルを供給する。サンプル液管２２に供給されたサンプルは、サンプル液管２２の吐出口２４から吐出され、シース液に囲まれてフローセル２８の内部を流れる。
次に、レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。また、受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる蛍光を受光する。レーザ光を照射されたサンプルは液滴化され、フローセル２８の吐出口３０から吐出される。一方、データ処理部５０は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
【００５９】
次に、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。第２電極対７０に印加される交流電圧は、図５を参照して説明した第１の実施形態と同様である。第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、第２電極対７０の近傍にプラズマが発生する。そのため、第２電極対７０の近傍で管６２の径方向外側に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第２電極対７０の近傍において、上述したプラズマアクチュエータの原理により、管６２の径方向の中心から外側に向かってガスの流れが変化する。この誘起流れにより、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルが液滴となって吐出されやすくなる。第２電極対７０への交流電圧の印加が終わると、第２電極対７０近傍の誘起流れがなくなり、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルは吐出されにくくなる。このように、第２電極対７０に交流電圧を間欠的に印加することにより、フローセル２８の吐出口３０からサンプルを液滴化して吐出することができる。
【００６０】
次に、制御部１００は、液滴化されたサンプルを帯電電極７４が正又は負に帯電させるタイミングを制御する。次に、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、偏向電極７６が帯電された液滴化されたサンプルに印加する電場の方向や電場を印加するタイミングを制御する。
例えば、液滴化されたサンプルが目的生細胞を含む場合は、帯電されたサンプルが容器９０へ向かう方向へ滴下するように、制御部１００は、偏向電極７６がサンプルに印加する電場の方向を制御する。これに対し、液滴化されたサンプルが目的生細胞を含まない場合は、帯電されたサンプルが容器９２へ向かう方向へ滴下するように、制御部１００は、偏向電極７６がサンプルに印加する電場の方向を制御する。
【００６１】
本実施形態のセルソータ６０は、第２電極対７０に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０近傍のガスの流れを変化させることにより、吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化することができる。そのため、従来のように、超音波振動子がジェット流に振動を与えないため、生細胞を分別する際に、生細胞に与える損傷を低減することができる。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
本実施形態のセルソータは、第１の実施形態のセルソータと第２の実施形態のセルソータとを組み合わせたものである。本実施形態のセルソータは、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセルの吐出口から吐出されるサンプルの液滴化を行い、かつ、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御する。
【００６３】
まず、図９を参照して、本実施形態のフローサイトメータの構成について説明する。図９は、本実施形態のフローサイトメータの一例を示す概略構成図である。本実施形態のフローサイトメータの構成は、図１や図６を参照して説明した第１の実施形態、第２の実施形態のフローサイトメータの構成とほぼ同様である。そのため、以下の説明では、上述した実施形態のフローサイトメータと構成が異なる部分についての説明を行い、同様の部分の説明は省略する。
図９に示されるように、本実施形態のフローサイトメータは、フロー部１０と、光学検出部４０と、データ処理部５０と、セルソータ６０と、制御部１００と、を備える。
【００６４】
本実施形態のフロー部１０は、第１の実施形態の超音波振動子２０を備えない点を除いて、第１の実施形態のフロー部１０と同様である。本実施形態では、セルソータ６０において、一対の電極に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うため、超音波振動子２０を用いてサンプルの液滴化を行う必要がない。
本実施形態の光学検出部４０、データ処理部５０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６５】
次に、本実施形態のセルソータ６０について説明する。セルソータ６０は、制御部１００からの制御信号に基づき、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化する。
図９に示されるように、セルソータ６０は、管６２と、第１電極対６８と、第２電極対７０と、を備える。第１の実施形態と同様、管６２は、サンプル導入口６４と、ガス導入口６６と、排出口６７と、を備える。
【００６６】
また、本実施形態のセルソータ６０は、管６２の径が次第に大きくなる位置に、第１電極対６８を少なくとも１つ備える。図９に示される例では、第１電極対６８が２つ示されている。第１電極対６８は高圧パルス電源７２と接続されている。第１電極対６８は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第１電極対６８に交流電圧が印加されることにより、液滴化されたサンプルが滴下する方向を制御することができる。
【００６７】
また、本実施形態のセルソータ６０は、フローセル２８の吐出口３０の位置の近傍に、第２電極対７０を少なくとも１つ備える。図９に示される例では、第２電極対７０が２つ示されている。第２電極対７０は高圧パルス電源７２と接続されている。第２電極対７０は、高圧パルス電源７２から交流電圧を間欠的に印加される。後述するように、第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、フローセル２８の吐出口３０から吐出されるサンプルの液滴化を行うことができる。
【００６８】
ここで、図１０を参照して、本実施形態のセルソータ６０の構成についてより詳細に説明する。図１０は、本実施形態のセルソータ６０の部分断面図である。
各第１電極対６８は、管６２の内壁に形成される電極６８ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極６８ｂと、を備える。各第１電極対６８には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第１電極対６８を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第１電極対６８のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。
【００６９】
各第２電極対７０は、管６２の内壁に形成される電極７０ａと、管６２の管壁の内部に形成される電極７０ｂと、を備える。各第２電極対７０には高圧パルス電源７２が接続されている。本実施形態のセルソータ６０は第２電極対７０を２つ備えるが、高圧パルス電源７２は、第２電極対７０のそれぞれ独立に交流電圧を印加することができる。
高圧パルス電源７２は、制御部１００と接続されている。高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングは制御部１００により制御される。第２電極対７０が複数ある場合、各第２電極対７０に対して同じタイミングで、高圧パルス電源７２が交流電圧を印加することが好ましい。
【００７０】
次に、制御部１００について説明する。図９に示されるように、制御部１００は、液体供給装置１２がサンプルやシース液を加圧する大きさを制御する。また、制御部１００は、レーザ光源部４２が照射するレーザ光の波長や強度、レーザ光を照射するタイミングなどを制御する。また、制御部１００は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別部５４が判別した結果の入力を受ける。また、制御部１００は、ガス供給部８０が供給するガスの流量を制御する。また、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。また、制御部１００は、判別部５４からの判別結果に基づいて、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
【００７１】
以下、図９を参照して、本実施形態のフローサイトメータの作用について説明する。
まず、液体供給装置１２は、サンプル液管２２にサンプルを供給する。サンプル液管２２に供給されたサンプルは、サンプル液管２２の吐出口２４から吐出され、シース液に囲まれてフローセル２８の内部を流れる。
次に、レーザ光源部４２は、フローセル２８の内部を流れるサンプルにレーザ光を照射する。受光部４４は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる前方散乱光を受光する。また、受光部４６は、サンプルにレーザ光が照射された際に発せられる蛍光を受光する。レーザ光を照射されたサンプルは液滴化され、フローセル２８の吐出口３０から吐出される。一方、データ処理部５０は、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むか否かを判別する。
【００７２】
次に、制御部１００は、高圧パルス電源７２が第２電極対７０に交流電圧を印加するタイミングを制御する。第２電極対７０に印加される交流電圧は、図５を参照して説明した第１の実施形態と同様である。第２電極対７０に交流電圧が印加されることにより、第２電極対７０の近傍にプラズマが発生する。そのため、第２電極対７０の近傍で管６２の径方向外側に向かう方向に誘起流れが生じる。
この誘起流れにより、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れが変化する。具体的には、第２電極対７０の近傍において、管６２の径方向の中心から外側に向かってガスの流れが変化する。この誘起流れにより、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルが吐出されやすくなる。第２電極対７０への交流電圧の印加が終わると、第２電極対７０近傍の誘起流れがなくなり、フローセル２８の吐出口３０近傍のサンプルは吐出されにくくなる。このように、第２電極対７０に交流電圧を間欠的に印加することにより、フローセル２８の吐出口３０からサンプルを液滴化して吐出することができる。
【００７３】
次に、制御部１００は、データ処理部５０が判別した結果に基づき、高圧パルス電源７２が第１電極対６８に交流電圧を印加するタイミングを制御する。
図９に示される例では、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図９の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含む液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９０へ向かう方向へ滴下する。
これに対し、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含まないとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図９の右側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含まない液滴化されたサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９２へ向かう方向へ滴下する。
【００７４】
本実施形態のセルソータ６０は、第２電極対７０に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、フローセル２８の吐出口３０近傍のガスの流れを変化させることにより、吐出口３０から吐出されるサンプルを液滴化することができる。更に、第１電極対６８に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御することができる。そのため、従来のように、超音波振動子がジェット流に振動を与えたり、液滴化したサンプルに直接電場を印加したりしないため、生細胞を分別する際に、生細胞に与える損傷を低減することができる。
【００７５】
（変形例１）
上述した実施形態では、セルソータ６０が第１電極対６８を２つ備える例について説明したが、セルソータ６０は第１電極対６８を１つだけ備えるものでもよい。例えば、セルソータ６０が図１の左側の第１電極対６８のみを備える場合について、以下に説明する。
【００７６】
レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含むとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加する。これにより、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含むサンプルは、第１電極対６８よりも下流側において、容器９０へ向かう方向へ滴下する。
これに対し、レーザ光を照射されたサンプルが目的生細胞を含まないとデータ処理部５０が判別した場合、制御部１００は、図１の左側の第１電極対６８に交流電圧を印加しない。この場合、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れは変化しない。そのため、ガスの内部に含まれる目的生細胞を含まないサンプルは、鉛直下方に滴下する。このとき、セルソータ６０の鉛直下方に容器９２を配置する。
【００７７】
本変形例のように、セルソータ６０が第１電極対６８を１つだけ備える場合であっても、第１電極対６８に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、液滴化したサンプルが滴下する方向を間接的に制御することができる。
【００７８】
（変形例２）
上述した実施形態では、セルソータ６０が第２電極対７０を２つ備える例について説明したが、セルソータ６０は第２電極対７０を少なくとも１つ備えるものであればよい。例えば、セルソータ６０が第２電極対７０を４つ備える場合について、図１１を参照して説明する。
図１１は、第２の実施形態を示す図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１１に示されるように、本変形例のセルソータ６０は、第２電極対７０を４つ備える。電極７０ａは、セルソータ６０の管６２の内壁に沿って形成される。また、図示されていないが、本実施形態の電極７０ｂは、セルソータ６０の管６２の管壁の内部に、管壁に沿って形成される。
【００７９】
本変形例のように、セルソータ６０が第２電極対７０を４つ備える場合であっても、第２電極対７０に交流電圧を印加した際に生じる誘起流れを用いて、セルソータ６０の内部を流れるガスの流れを変化させることにより、フローセル２８の吐出口３０からサンプルを液滴化して吐出することができる。
【実施例】
【００８０】
第３の実施形態で説明したフローサイトメータのセルソータ６０を用いて、液滴化したサンプルが滴下する方向の制御について、具体的に説明する。
液体の密度をρ、フローセルの断面積をＳ、シース液の速度をｖ、ガスの誘電率をε０、第１電極対６８による電場をＥ、ガスが流れる方向に沿った第１電極対６８の長さをｌ、第１電極対６８の幅をｗ、鉛直下方に対してサンプルが滴下する角度をθとする。このとき、単位時間におけるサンプルの運動量の変化が誘起流れに起因する圧力によるものであると仮定すると、以下の関係式が成り立つ。
【数６】
これは以下のように変形される。
【数７】
これは、第１電極対６８に印加する電圧の大きさによって、液滴化したサンプルが滴下する方向を制御できることを意味する。
【００８１】
例えば、フローセル６０にアルゴンを流し、第１電極対６８の電極６８ａと電極６８ｂとの距離を１．０ｍｍとする。第１電極対６８に１．５ｋＶの交流電圧を印加する。また、ρ＝１．０×１０３［ｋｇ／ｍ３］、Ｓ＝π×（１００［μｍ］／２）２、ｖ＝５．０［ｍ／ｓ］、Ｅ＝１．５×１０６［Ｖ／ｍ］、ｌ＝０．００５［ｍ］、ｗ＝０．００２［ｍ］とすると、θ＝３０．５度となる。
フローセル６０の鉛直下方から約３０度の位置に容器９０を配置することにより、目的生細胞を分別することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０ フロー部
１２ 液体供給装置
１４ サンプル液タンク
１６ シース液タンク
１８ 配管
２０ 超音波振動子
２２ サンプル液管
２４，３０ 吐出口
２６ シース液管
２８ フローセル
３２ 生細胞
３４ 蛍光色素
４０ 光学検出部
４２ レーザ光源部
４４，４６ 受光部
５０ データ処理部
５２ データ取得部
５４ 判別部
６０ セルソータ
６２ 管
６４ サンプル導入口
６６ ガス導入口
６７ 排出口
６８ 第１電極対
７０ 第２電極対
７２ 高圧パルス電源
７４ 帯電電極
７６ 偏向電極
８０ ガス供給部
９０，９２ 容器
１００ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、
内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、
前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、
を備えることを特徴とするセルソータ。
【請求項２】
前記管の管壁は誘電体であり、
前記一対の電極の一方の電極は前記管の内部に形成され、前記一対の電極の他方の電極は前記管壁の内部に形成される、請求項１に記載のセルソータ。
【請求項３】
前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、
前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備える、請求項１又は２に記載のセルソータ。
【請求項４】
前記ガスは、ヘリウム、アルゴン、又は、窒素である、請求項１乃至３のいずれかに記載のセルソータ。
【請求項５】
分別対象物を含むサンプルが内部を流れるフローセルと、
前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記分別対象物を含むか否かを判別する判別部と、
内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えるセルソータと、
前記判別部が判別した結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加するか否かを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするフローサイトメータ。
【請求項６】
前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、
前記セルソータは、前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備え、
前記制御部は、前記受光部が受光した光に基づいて、第２電極対に交流電圧を印加する、請求項５に記載のフローサイトメータ。
【請求項７】
目的細胞を含むサンプルをフローセルの内部に流す工程と、
前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射する工程と、
前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光工程と、
前記受光工程において受光された光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記目的細胞を含むか否かを判別する判別工程と、
ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に前記サンプルを導入する工程と、
前記判別工程において判別された結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記セルソータから前記サンプルが排出される方向を制御する工程と、
を有することを特徴とする細胞分別方法。
【請求項８】
分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、
内部に前記サンプルを液流として導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、
前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極と、
液滴化された前記サンプルを分別する分別部と、
を備えることを特徴とするセルソータ。
【請求項９】
ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に目的細胞を含むサンプルを液流として導入する工程と、
前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記フローセルの内部に導入された前記サンプルを液滴化する工程と、
液滴化された前記サンプルを分別する工程と、
を有することを特徴とする細胞分別方法。
【請求項１】
分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、
内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、
前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、
を備えることを特徴とするセルソータ。
【請求項２】
前記管の管壁は誘電体であり、
前記一対の電極の一方の電極は前記管の内部に形成され、前記一対の電極の他方の電極は前記管壁の内部に形成される、請求項１に記載のセルソータ。
【請求項３】
前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、
前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備える、請求項１又は２に記載のセルソータ。
【請求項４】
前記ガスは、ヘリウム、アルゴン、又は、窒素である、請求項１乃至３のいずれかに記載のセルソータ。
【請求項５】
分別対象物を含むサンプルが内部を流れるフローセルと、
前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射するレーザ光源部と、
前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記分別対象物を含むか否かを判別する判別部と、
内部に前記サンプルを導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記排出口から前記サンプルが排出される方向を制御する一対の電極と、を備えるセルソータと、
前記判別部が判別した結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加するか否かを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするフローサイトメータ。
【請求項６】
前記サンプルは、前記サンプル導入口から液流として導入され、
前記セルソータは、前記一対の電極を第１電極対とすると、第１電極対よりも前記管の上流に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極からなる第２電極対を備え、
前記制御部は、前記受光部が受光した光に基づいて、第２電極対に交流電圧を印加する、請求項５に記載のフローサイトメータ。
【請求項７】
目的細胞を含むサンプルをフローセルの内部に流す工程と、
前記フローセル内を流れる前記サンプルにレーザ光を照射する工程と、
前記サンプルが前記レーザ光に照射された際に発せられる光を受光する受光工程と、
前記受光工程において受光された光に基づいて、前記レーザ光を照射された前記サンプルが、前記目的細胞を含むか否かを判別する判別工程と、
ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に前記サンプルを導入する工程と、
前記判別工程において判別された結果に基づいて、前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記セルソータから前記サンプルが排出される方向を制御する工程と、
を有することを特徴とする細胞分別方法。
【請求項８】
分別対象物を含むサンプルから分別対象物を分別するセルソータであって、
内部に前記サンプルを液流として導入するサンプル導入口と、内部にガスを導入するガス導入口と、前記サンプルと前記ガスとを排出する排出口と、を備える管と、
前記管に形成され、かつ、交流電圧が印加されることにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記サンプル導入口から導入された前記サンプルを液滴化する一対の電極と、
液滴化された前記サンプルを分別する分別部と、
を備えることを特徴とするセルソータ。
【請求項９】
ガスが内部を流れ、交流電圧が印加される一対の電極を備えるセルソータの内部に目的細胞を含むサンプルを液流として導入する工程と、
前記一対の電極に交流電圧を印加することにより、前記ガスを用いてプラズマを生成し、前記フローセルの内部に導入された前記サンプルを液滴化する工程と、
液滴化された前記サンプルを分別する工程と、
を有することを特徴とする細胞分別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４５０７４（Ｐ２０１１−１４５０７４Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６１３（Ｐ２０１０−３６１３）
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
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