微粒子分別装置及び微粒子分別方法
【課題】基板に内蔵される微粒子含溶液による汚染を防止するとともに、配置する光学系部材を減らして小型化可能な微粒子分別装置を提供する。
【解決手段】基板１１０、基板固定部１２０、光経路形成部１３０、光コネクタ１３４、及び第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが、閉鎖空間を形成するクリーンベンチ１０１内に収納されている。計測分別制御部１４０はクリーンベンチ１０１の外に配置され、接続用光ファイバ１４１を介して第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続されている。このような構成とすることで、微粒子含溶液１１に含有されている微粒子の測定及び分別を、クリーンベンチ１０１の外から制御して行うことができ、分別作業中微粒子で周囲の環境等が汚染されるおそれはない。
【解決手段】基板１１０、基板固定部１２０、光経路形成部１３０、光コネクタ１３４、及び第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが、閉鎖空間を形成するクリーンベンチ１０１内に収納されている。計測分別制御部１４０はクリーンベンチ１０１の外に配置され、接続用光ファイバ１４１を介して第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続されている。このような構成とすることで、微粒子含溶液１１に含有されている微粒子の測定及び分別を、クリーンベンチ１０１の外から制御して行うことができ、分別作業中微粒子で周囲の環境等が汚染されるおそれはない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液に含有される微粒子を計測して分別する微粒子分別装置及び微粒子分別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、計測の対象となる微粒子を所定の液体に溶融させた溶液をごく細い流路に流し、これに光を照射して微粒子の形状等の特性情報を取得し、これをもとに微粒子を同定して分別する微粒子計測方法および微粒子分別装置が注目を浴びている。
【０００３】
従来の微粒子分別装置の一例を図６に示す。同図に示す微粒子分別装置９００では、ガラス基板９０１に形成された流路９０２に計測対象の微粒子を含有する微粒子含溶液が流されており、これにレーザ光源９０３からレンズ９０４ａを介してレーザ光が照射される。微粒子で散乱された光は、照射光軸上のレーザ光源９０３とレンズ９０４ａに対して反対側に配置された第１の受光部９０５と、ガラス基板９０１から照射光軸に略垂直な方向に配置された第２の受光部９０６とで受光される。受光部９０５は、照射光を除く前方散乱光を、レンズ９０４ｂを介して受光しており、受光部９０６は、側方散乱光や蛍光を、レンズ９０４ｃを介して受光している。
【０００４】
従来は、受光部９０５、９０６で受光された前方散乱光、側方散乱光、蛍光等の情報を分析して微粒子の同定が行われ、その結果に基づいて液滴荷電やメカニカルな方法で微粒子の分別が行われていた。
【０００５】
また、特許文献１に記載の図７に示す微粒子分別装置９１０では、計測した微粒子を分別する別の方法として、基板９１１の流路９１２を流れるサンプルの溶液に刺激を加える刺激付与手段が設けられている。刺激付与手段として、ここでは溶液を局所的に加熱するマイクロヒータ９１３や半導体レーザ等が用いられている。溶液が局所的に加熱されると、加熱された部分がゾル状態からゲル状態に転移するのを利用し、これにより溶液の流れを制御して微粒子を分別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５２２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の微粒子計測方法および微粒子分別装置では以下のような問題があった。計測対象の微粒子含溶液を流す基板は、装置の一部として微粒子分別装置に固定されている。そのため、別の微粒子含溶液を計測、分別するためには基板の流路等を洗浄する必要があるが、洗浄が十分でない場合には微粒子含溶液が別の微粒子含溶液で汚染されてしまうといった問題があった。特に、溶液に含まれる微粒子が感染症の細胞の場合には、洗浄時に周囲の環境を汚染したり、別の微粒子含溶液を汚染して２次感染したりするおそれもあった。
【０００８】
また、従来の微粒子計測方法および微粒子分別装置では、微粒子含溶液を複数の計測点で測定しようとした場合、それぞれの計測点に向けてレンズと受光部をセットにして配置する必要がある。同様に、複数の照射光を微粒子含溶液に照射するためには、それぞれの光源とレンズをセットにして配置する必要がある。微粒子含溶液の流れを制御するために刺激付与手段としてレーザ光を用いる場合にも、レーザ光を照射するためのレンズ等の光学系部材を別に設ける必要がある。このように、従来の微粒子分別装置は、複数のレンズ等の光学系部材を基板の周りに配置する必要があるため、装置が大型化してしまうといった問題もあった。構成部品が多くなって装置が大型になると、クリーン度の高い環境で使用するのが困難になる。
【０００９】
そこで、本発明は上記のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、基板に内蔵される微粒子含溶液による汚染を防止するとともに、配置する光学系部材を減らして小型化可能な微粒子分別装置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】
この発明にかかる微粒子分別装置の第１の態様は、微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別装置であって、前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記基板を固定する基板固定部と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部と前記計測分別制御部とが接続用光ファイバで接続され、該接続用光ファイバを介して前記機能光および前記計測光が伝送されることを特徴とする。
【００１２】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するように１以上のレンズを配置して構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部は、１つのレンズ系で前記２以上の光経路を形成するように配置して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するようにレンズを介さずに１以上の光ファイバを配置して構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記刺激付与手段は、前記機能光として前記光源から赤外光を出射させ、該赤外光を前記光経路形成部で形成される光経路を経由して前記被測定溶液に照射させることを特徴とする。
【００１６】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板は、前記基板固定部に着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板および前記基板固定部は、相互に接合することで高精度に位置決めできる位置決め手段を有していることを特徴とする。
【００１８】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路の前記基板とは反対側の光入出射点は、前記被測定溶液に前記機能光を照射する位置とレンズを介した反対側の共役な位置に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光入出射点と前記光源および前記受光部との間を、前記接続用光ファイバを用いて導光させていることを特徴とする。
【００２０】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記接続用光ファイバは、２本以上を平行に配列して構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記機能光の照射により前記計測点から出射された前記計測光は、前記機能光が前記光源から前記光経路まで伝送されたものと同一の前記接続用光ファイバで導光されることを特徴とする。
【００２２】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記接続用光ファイバは、光コネクタを介して前記光経路形成部に接続されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板は、前記流路の上流側に前記微粒子含溶液および前記シース溶液をそれぞれ注入する微粒子含溶液注入部およびシース溶液注入部を有し、前記流路の下流側には前記微粒子を回収する微粒子回収部と前記回収された微粒子以外の前記被測定溶液を排出する被測定溶液排出部を有していることを特徴とする。
【００２４】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記微粒子含溶液注入部および前記被測定溶液排出部にそれぞれ所定の圧力を加える空圧制御部をさらに備え、前記微粒子含溶液の流速または前記微粒子の回収を、前記空圧制御部を用いて制御していることを特徴とする。
【００２５】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記空圧制御部は、中空管を介して前記基板に接続されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記測定手段は、前記計測光として前記機能光が前記微粒子で散乱された散乱光または前記機能光により励起されて放出される蛍光を測定することを特徴とする。
【００２７】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光と同軸方向に散乱される後方散乱光であることを特徴とする。
【００２８】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光を前記流路の側方より照射して前記流路下方に散乱される側方散乱光であることを特徴とする。
【００２９】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記２以上の計測点が前記被測定溶液の流れ方向に設けられ、前記測定手段は前記各計測点から入射した２以上の計測光を用いて前記被測定溶液の流速を求めることを特徴とする。
【００３０】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記計測分別制御部は、前記微粒子含溶液に含有されている前記微粒子の流速を個別に求め、該流速からタイミングを都度算出して前記微粒子の分別を行うことを特徴とする。
【００３１】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記刺激付与手段は、前記光源から所定の機能光を出射させ、前記刺激感応物質を添加した前記微粒子含溶液または前記シース溶液に対し前記機能光を照射して加熱することにより、流速抵抗を変化させて前記流路から分岐された別の流路に前記微粒子を選択的に流すことを特徴とする。
【００３２】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記刺激付与手段は、前記微粒子含溶液の所定の加熱点を加熱して粘度を高くすることで、前記微粒子含溶液を前記別の流路に選択的に流して前記微粒子を分別することを特徴とする。
【００３３】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００３４】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上に設けられていることを特徴とする。
【００３５】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記加熱点は、前記計測点より下流側に配置されていることを特徴とする。
【００３６】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記微粒子は、細胞であることを特徴とする。
【００３７】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板は、シリコーン樹脂に形成された前記流路を、前記機能光を透過可能なガラスで覆って形成されていることを特徴とする。
【００３８】
この発明にかかる微粒子分別方法の第１の態様は、微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別方法であって、前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、をクリーンベンチ内に収納し、前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段と、を有して前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を前記クリーンベンチの外部に配置して前記微粒子を計測して分別することを特徴とする。
【００３９】
この発明にかかる微粒子分別方法の第２の態様は、前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記基板を固定する基板固定部と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されていることを特徴とする微粒子分別装置を用いて微粒子を分別する方法であって、１回の分別するが終了するたびに、前記基板をディスポーザブルとして使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、測定対象の微粒子を含有する微粒子含溶液を内蔵する基板と、基板の機能点に高精度に位置合わせされた光経路を形成する光経路形成部とが、計測分別制御部から分離された構成とすることで、小型で汚染のない微粒子分別装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態の流路を詳細に示す図である。
【図３】第２の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図４】従来の微粒子分別装置を示す概略構成図である。
【図５】従来の別の微粒子分別装置を示す概略構成図である。
【図６】第３の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図７】第４の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態にかかる微粒子分別装置について説明する。本発明の第１の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態の微粒子分別装置を示す概略構成図である。本実施形態の微粒子分別装置１００は、基板１１０、基板１１０を固定するための基板固定部１２０、光経路形成部１３０、計測分別制御部１４０、および空圧制御部１５０を備えている。
【００４３】
基板１１０は、微粒子含溶液１１とシース溶液１２とを内蔵しており、微粒子含溶液１１をシース溶液１２でシースした被測定溶液１３を流路１１１に所定の流速で流す構造を有している。基板１１０は、基板固定部１２０に高精度に位置決めして固定されている。また、被測定溶液１３の流速を制御するために、空圧制御部１５０が中空管１５１を介して基板１１０に接続されている。基板１１０は、シリコーン樹脂（例えば、ＰＤＭＳ）とガラスを用いて形成することができ、シリコーン樹脂１１７に流路１１１を形成し、流路１１１が形成された面のシリコーン樹脂１１７をカバーガラス１１６で覆うことで形成できる。シリコーン樹脂１１７を覆うカバーガラス１１６には、計測分別制御部１４０から出射される機能光が透過できるものを用いる。
【００４４】
流路１１１の詳細を図２に示す。流路１１には、機能点として異なる位置に２つの計測点１１１ａ、１１１ｂと１つの加熱点１１１ｃが設定されている。流路１１１の下流側はシース溶液排出部１１５に接続されているが、加熱点１１１ｃの上流側には流路１１１から分岐された別の流路が設けられており、別の流路は微粒子回収部１１４に接続されている。本実施例では、流路１１１に２つの計測点が設定されているが、これに限らず２つ以上の計測点を設けるのがよい。
【００４５】
光経路形成部１３０は、流路１１１の異なる位置に設定された２つの計測点１１１ａ、１１１ｂと１つの加熱点１１１ｃに焦点を形成するように、レンズ１３１を用いて３つの光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを形成している。本実施例では、計測点を２つとしているが、これに限らずさらに多くの計測点が設けられている場合でも、光経路形成部１３０でそれぞれの計測点に対応する光経路を形成することができる。また、レンズ１３１に代えて、光ファイバを用いて光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを形成することも可能である。
【００４６】
光経路形成部１３０の基板１１０と反対側の面には、光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃが設けられており、各光入出力点に入射された光がそれぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを経由して計測点１１１ａ、１１１ｂおよび加熱点１１１ｃで焦点を形成するように形成されている。また、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射された光は、それぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂを経由して光入出力点１３３ａ、１３３ｂで焦点を形成する。
【００４７】
光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃには、光コネクタ１３４を用いてそれぞれ第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが接続されている。さらに、第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続された接続用光ファイバ１４１を介して計測分別制御部１４０が接続されている。接続用光ファイバ１４１は、第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃを束ねて形成することができる。
【００４８】
上記のように、本実施形態の光経路形成部１３０は、基板１１０と反対側の面に複数の光ファイバを配置して複数の光入出力点を形成することで、内部のレンズ１３１を共用して複数の光経路を形成する構成となっている。このような構成とすることにより、複数の計測点で計測する場合でも、各計測点に対応して別々に光経路形成部（レンズ、光ファイバ等）を配置する必要がなくなり、微粒子分別装置１００を小型化することができる。
【００４９】
計測分別制御部１４０は、光源１４２、受光部１４３、測定手段１４４、および刺激付与手段１４５を有している。光源１４２から出射された照射光が接続用光ファイバ１４１および光経路形成部１３０を介して基板１１０内の微粒子含溶液に照射される一方、微粒子からの散乱光等（計測光）が逆の経路を辿って受光部１４３に入射され、受光部１４３からの信号をもとに測定手段１４４で微粒子の分析が行われる。さらに、測定手段１４４による分析結果に基づき、刺激付与手段１４５が微粒子含溶液に所定の刺激を与えて微粒子の分別を行う。
【００５０】
空圧制御部１５０は、中空管１５１を介して基板１１０に接続されている。基板内１１０の流路１１１を流れる被測定溶液の流速等を制御するために、中空管１５１を流路１１１の上流側と下流側に接続し、それぞれに加える圧力を調整している。
【００５１】
本実施形態では、基板１１０、基板固定部１２０、光経路形成部１３０、光コネクタ１３４、及び第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが、閉鎖空間を形成するクリーンベンチ１０１内に収納されている。計測分別制御部１４０および空圧制御部１５０はクリーンベンチ１０１の外に配置され、計測分別制御部１４０は接続用光ファイバ１４１を介して第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続され、空圧制御部１５０は中空管１５１を介して基板１１０に接続される。また、本実施形態の基板１１０は、基板固定部１２０に着脱可能に形成されており、内蔵する微粒子を外部に漏洩させないディスポーザブルな構造を有している。
【００５２】
本実施形態の微粒子分別装置１００を上記のような構成とすることで、微粒子含溶液１１に含有されている微粒子の測定及び分別を、クリーンベンチ１０１の外から制御して行うことができ、分別作業中微粒子で周囲の環境等が汚染されるおそれはない。また、計測・分別が終了した基板１１０を別のものに取り換える場合も、微粒子を密閉した基板１１０ごと取り換えることが可能なことから、基板１１０の取り換え時も微粒子に汚染されるおそれはない。本実施形態によれば、微粒子による汚染を防止したコンタミフリーな微粒子分別装置１００を提供することができる。
【００５３】
図１、２を用いて、基板１１０の構造をさらに詳細に説明する。流路１１１の上流側には微粒子含溶液注入部１１２およびシース溶液注入部１１３が設けられ、流路１１１の下流側には微粒子回収部１１４と被測定溶液排出部１１５が設けられている。微粒子含溶液注入部１１２とシース溶液注入部１１３からそれぞれ微粒子含溶液１１とシース溶液１２を流路１１１に注入し、微粒子含溶液１１をシース溶液１２でシールしたシースフロー状態の被測定溶液１３を形成して流路１１１を下流側に流している。
【００５４】
流路１１１はカバーガラス１１６で覆われており、流路１１１の所定の位置に計測点１１１ａ、１１１ｂと加熱点１１１ｃが設けられている。計測点１１１ａ、１１１ｂを通過する被測定溶液１３に対し、計測分別制御部１４０から所定の光経路を経由してきた照射光がカバーガラス１１６を透過して照射される。また、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射される計測光は、所定の光経路を経由して計測分別制御部１４０に伝送され、ここで微粒子１０の計測結果に基づいて分別の制御が行われる。分別された微粒子は微粒子回収部１１４に回収され、それ以外の被測定溶液１３は被測定溶液排出部１１５に排出される。
【００５５】
本実施形態では、微粒子含溶液１１またはシース溶液１２として、所定の温度でゾル-ゲル転移を行う溶液を用いている。このような溶液を用いた場合、刺激付与手段１４５として赤外光を加熱点１１１ｃに照射すると、加熱点１１１ｃが加熱されてゾル状態からゲル状態に転移する。ゲル状態に転移すると、溶液の粘度が高くなって加熱点１１１ｃの流速が低下したり停止したりしてしまう。これに対し、赤外光照射を停止させると、温度が低下して再びゾル状態に戻り、被測定溶液１３が加熱点１１１ｃをもとの流速で流れるようになる。
【００５６】
本実施形態では、上記のような特性を有する溶液を微粒子含溶液１１またはシース溶液１２に用いることで、刺激付与手段１４５による赤外光の照射を制御して被測定溶液１３の流速を調整し、これにより所定の微粒子のみを微粒子回収部１１４に回収し、それ以外の被測定溶液１３をシース溶液排出部１１５に排出して分別することが可能となっている。
【００５７】
基板１１０は基板固定部１２０に着脱可能な構造となっているが、基板１１０上の計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃが光経路形成部１３０に対し高精度に位置決めされて基板固定部１２０に固定されるようになっている。図１に示す実施例では、位置決め手段として基板固定部１２０に位置決めピン１２１が設けられており、基板１１０には位置決めピン１２１を挿入するための挿入孔が形成されている。挿入孔を位置決めピン１２１に挿入することで、基板１１０が基板固定部１２０に高精度に位置決めされる。基板固定部１２０と光経路形成部１３０との位置関係は固定されており、基板１１０が基板固定部１２０に高精度に位置決めされると、光経路形成部１３０に対しても高精度に位置決めされる。
【００５８】
流路１１１を流れる被測定溶液１３の流速および微粒子の回収を制御するために、微粒子含溶液注入部１１２およびシース溶液注入部１１３と、被測定溶液排出部１１５のそれぞれに中空管１５１の一端が接続され、他端はともに空圧制御部１５０に接続されている。被測定溶液１３の流速は、微粒子含溶液注入部１１２側に加えられる空気圧と被測定溶液排出部１１３側に加えられる空気圧との差によって調整される。空圧制御部１５０は、微粒子含溶液注入部１１２側および被測定溶液排出部１１３側に加える空気圧を制御している。空圧制御部１５０はクリーンベンチ１０１の外部に設置されており、被測定溶液１３の流速を制御している間に微粒子１０で汚染されるといったおそれはない。
【００５９】
次に、光経路形成部１３０の構造について、さらに詳細に説明する。光経路形成部１３０は、内部するレンズ１３１を用いて光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃから入射した光がそれぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを経由して流路１１１上の計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃに焦点を形成するように構成されている。光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃと計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃとが、共用のレンズ１３１を介して相互に共役な位置関係となるように構成されている。
【００６０】
光経路形成部１３０と計測分別制御部１４０との間は、光ファイバを用いて接続している。光経路形成部１３０の光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃには、光コネクタ１３４を用いてそれぞれに第１〜第３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが平行に配列されている。それぞれの光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、光源１４２から出射される照射光と計測点１１１ａ、１１１ｂから出射される計測光の両方を伝送させる。光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃのそれぞれが、接続用光ファイバ１４１に接続されて計測分別制御部１４０との間で光伝送を行うように構成されている。
【００６１】
次に、計測分別制御部１４０の詳細な構造を以下に説明する。計測分別制御部１４０は、所定の照射光を出射する光源１４２と、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射された計測光を受光する受光部１４３と、受光部１４３からの信号をもとに所定の測定を行う測定手段１４４と、被測定溶液１３に所定の刺激を付与する刺激付与手段１４５とを有している。測定手段１４４は、所定のタイミングで光源１４２から所定の照射光を出力させて計測点１１１ａまたは１１１ｂに位置する被測定溶液１３を照射するように制御する。これにより、計測点１１１ａまたは１１１ｂの被測定溶液１３から計測光が出射され、これが受光部１４２で受光されて所定の信号処理が行われる。
【００６２】
計測点１１１ａ、１１１ｂに位置する被測定溶液１３から出射される計測光として、例えば照射光が微粒子含溶液１１に含まれる微粒子で散乱された後方散乱光がある。また、照射光により励起されて発光する所定の蛍光を計測光とすることができる。波長の異なる蛍光を計測光とする場合には、長波長側の蛍光を先に計測するのが好ましい。これにより、微粒子の蛍光劣化を防止することができる。
【００６３】
図１に示す実施例では、計測点１１１ａ、１１１ｂで後方散乱光を計測しており、これにより微粒子１０の寸法、形状、内部構造等の特性情報を得ることができる。また、計測点１１１ｂでは蛍光の計測も行っており、後方散乱光と蛍光の情報を合わせて微粒子の識別を行うことができる。測定手段１４４は、識別された微粒子が目的のものか否かによって微粒子を分別するように刺激付与手段１４５を制御している。
【００６４】
本実施形態では、被測定溶液１３の流れ方向に２つ以上の計測点を設けており、それぞれから出射される計測光を用いて被測定溶液の流速を測定できるようにしている。図１では２つの計測点１１１ａ、１１１ｂを設けており、それぞれから出射された後方散乱光をもとに、測定手段１４４で被測定溶液１３の流速を算出している。測定手段１４４で算出された流速は、空圧制御部１５０で被測定溶液１３の流速を制御するのに用いることができる。
【００６５】
測定手段１４４で算出された被測定溶液１３の流速は、微粒子を分別するタイミングを決定するのに用いることもできる。すなわち、測定手段１４４において、被測定溶液１３の流速から微粒子１０を分別するタイミングを決定し、これに基づいて刺激付与手段１４５あるいは空圧制御部１５０を制御して微粒子１０の分別を行わせることができる。
【００６６】
刺激付与手段１４５は、測定手段１４４で計測光が処理された結果に基づき、被測定溶液１３の流速抵抗または流れ方向を制御するものである。本実施例では、測定手段１４４で所定の微粒子１０が検出されると、刺激付与手段１４５は光源１４２から赤外光を出射させて加熱部１１１ｃを照射させる。これにより被測定溶液１３が加熱されてシース溶液排出部１１５側への流れが減速または停止し、所定の微粒子１０が微粒子回収部側１１４側に流されて分別される。
【００６７】
微粒子含溶液１１として、赤外光で加熱されると粘度が高くなる溶液を用いることができ、粘度の変化により溶液の流れ方向や流速抵抗を変化させることができる。あるいは、シース溶液１２にこのような溶液を用いることもできる。このような溶液として、所定の温度でゾルーゲル転移を行う溶液を用いることができる。
【００６８】
加熱点１１１ｃの設定位置を、計測点１１１ａと１１１ｂとを結ぶ直線上とすることができる。この場合、加熱点１１１ｃに所定の照射光が照射されて加熱されると、被測定溶液１３の粘度が高められて流速が低下または停止する。これにより目的の微粒子を含有する液滴を分離することができ、所定の分別方法で分別回収することができる。
【００６９】
あるいは、加熱点１１１ｃの設定位置を、計測点１１１ａ、１１１ｂを結ぶ線上から離れた位置に設けることができる。この場合には、被測定溶液１３の流れ方向を２次元的に変化させることが可能となる。本実施例では、加熱点１１１ｃの手前で流路１１１を分岐する別の流路を設けており、加熱点１１１ｃが加熱されて粘度が高められると、被測定溶液１３が別の流路の方に流れて微粒子回収部１１４に回収されるように構成されている。
【００７０】
刺激付与手段１４５による被測定溶液１３の制御は、測定手段１４４による測定結果に基づいて行うように構成されている。すなわち、受光部１４３で受光された計測光が測定手段１４４で処理され、そこで判定された結果に基づいて刺激付与手段１４５が被測定溶液１３の流れを制御している。このように、測定結果に基づいて被測定溶液１３の流れを制御するために、本実施形態では加熱点１１１ｃの配置を計測点１１１ａ、１１１ｂより下流側に設定している。
【００７１】
上記説明のように、本実施形態の微粒子分別装置１００は、基板１１０及び光経路形成部１３０等が閉鎖空間のクリーンベンチ１０１内に収納されており、その外部に設けられた計測分別制御部１４０および空圧制御部１５０を用いて基板１１０内の微粒子含溶液１１を計測制御するように構成されている。また、基板１１０を基板固定部１２０に着脱可能に構成し、内蔵する微粒子１０の分別を基板１１０内で行うことで外部に漏洩させないディスポーザブルな構造としている。本実施形態の微粒子分別装置１００をこのような構成とすることにより、微粒子１０による汚染を防止したコンタミフリーな微粒子分別装置１００を提供することができる。
【００７２】
微粒子１０を例えば所定の細胞とすることができる。本実施形態では、微粒子含溶液１１として細胞を含有する溶液を基板１１０に内蔵させ、これをクリーンベンチ１０１内に固定して測定・分別を行うことが可能なことから、細胞がクリーンベンチ１０１の外部に漏出するおそれはなく、細胞による感染のおそれはなくなる。また、測定・分別を終了した後は、基板１１０ごと処分できることから、やはり細胞による感染のおそれはない。
【００７３】
本発明の第２の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図３を用いて説明する。本実施形態の微粒子分別装置２００では、第１の実施形態の光経路形成部１３０に加えて、第２光経路形成部２３０を備えている。光経路形成部１３０は、第１の実施形態と同様に流路１１１の流れ方向に対し垂直な方向に配置され、計測光を入射して計測分別制御部２４０に伝送するように構成されている。
【００７４】
本実施形態で追加された第２光経路形成部２３０は、流路１１１の流れ方向の一方（図３では上流側）に配置されている。計測分別制御部２４０内の光源１４２から出射される照射光は、接続用光ファイバ２４１および第４光ファイバ２３５を介して第２光経路形成部２３０に入射され、ここでレンズ２３１を用いて被測定溶液１３の所定の位置に焦点を形成するように光経路２３２が形成される。
【００７５】
本実施形態の微粒子分別装置２００では、第１の実施形態の微粒子分別装置１００で測定可能な後方散乱光及び蛍光に加えて、側方散乱光を測定することが可能となっている。一例として、後方散乱光用照射光が第１光経路形成部１３０側から被測定溶液１３に入射されると、後方散乱光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。また、側方散乱光用照射光が第２光経路形成部２３０側から被測定溶液１３に入射されると、側方散乱光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。さらに、蛍光用照射光が第１光経路形成部１３０側から被測定溶液１３に入射されると、蛍光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。本実施形態では、さらに側方散乱光の測定が可能となっており、これにより高感度な測定を実現することができる。
【００７６】
被測定溶液１３の流れを制御するために計測制御装置２４０から出射される加熱用赤外光は、第１の実施形態と同様に、光経路形成部１３０から被測定溶液１３の所定の加熱点に照射される。本実施形態では、後方散乱光および蛍光に加えて側方散乱光も測定することで、より高精度に微粒子の同定を行うことが可能となり、同定された所定の微粒子を刺激付与手段１４５を用いて分別することができる。
【００７７】
本発明の第３の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図４を用いて説明する。本実施形態の微粒子分別装置３００は、第１の実施形態の光経路形成部１３０に代えて、レンズを用いないで光ファイバ１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）のみで光経路を形成した光経路形成部３３０を備えている。
【００７８】
本実施形態の微粒子分別装置３００では、被測定溶液１３への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。
【００７９】
本発明の第４の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図５を用いて説明する。本実施形態の微粒子分別装置４００は、第２の実施形態の光経路形成部１３０に代えて、第３の実施形態と同様に、レンズを用いないで光ファイバ１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）のみで光経路を形成した光経路形成部３３０を備えている。また、第２の実施形態の第２光経路形成部２３０に代えて、レンズを用いないで第４光ファイバ２３５のみで光経路を形成している。
【００８０】
本実施形態の微粒子分別装置４００でも、被測定溶液１３への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。
【００８１】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る微粒子分別装置及び微粒子分別方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における微粒子分別装置等の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１１ 微粒子含溶液
１２ シース溶液
１３ 被測定溶液
１００、２００、９００、９１０ 微粒子分別装置
１０１ クリーンベンチ
１１０、９０１、９１１ 基板
１１１、９０２、９１２ 流路
１１１ａ、１１１ｂ 計測点
１１１ｃ 加熱点
１１２ 微粒子含溶液注入部
１１３ シース溶液注入部
１１４ 微粒子回収部
１１５ シース溶液排出部
１１６ カバーガラス
１１７ シリコーン樹脂
１２０ 基板固定部
１２１ 位置決めピン
１３０、２３０ 光経路形成部
１３１、２３１ レンズ
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、２３２ 光経路
１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ 光入出射点
１３４ 光コネクタ
１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、２３５ 第１〜４光ファイバ
１４０，２４０ 計測分別制御部
１４１、２４１ 接続用光ファイバ
１４２ 光源
１４３ 受光部
１４４ 測定手段
１４５ 刺激付与手段
１５０ 空圧制御部
１５１ 中空管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液に含有される微粒子を計測して分別する微粒子分別装置及び微粒子分別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、計測の対象となる微粒子を所定の液体に溶融させた溶液をごく細い流路に流し、これに光を照射して微粒子の形状等の特性情報を取得し、これをもとに微粒子を同定して分別する微粒子計測方法および微粒子分別装置が注目を浴びている。
【０００３】
従来の微粒子分別装置の一例を図６に示す。同図に示す微粒子分別装置９００では、ガラス基板９０１に形成された流路９０２に計測対象の微粒子を含有する微粒子含溶液が流されており、これにレーザ光源９０３からレンズ９０４ａを介してレーザ光が照射される。微粒子で散乱された光は、照射光軸上のレーザ光源９０３とレンズ９０４ａに対して反対側に配置された第１の受光部９０５と、ガラス基板９０１から照射光軸に略垂直な方向に配置された第２の受光部９０６とで受光される。受光部９０５は、照射光を除く前方散乱光を、レンズ９０４ｂを介して受光しており、受光部９０６は、側方散乱光や蛍光を、レンズ９０４ｃを介して受光している。
【０００４】
従来は、受光部９０５、９０６で受光された前方散乱光、側方散乱光、蛍光等の情報を分析して微粒子の同定が行われ、その結果に基づいて液滴荷電やメカニカルな方法で微粒子の分別が行われていた。
【０００５】
また、特許文献１に記載の図７に示す微粒子分別装置９１０では、計測した微粒子を分別する別の方法として、基板９１１の流路９１２を流れるサンプルの溶液に刺激を加える刺激付与手段が設けられている。刺激付与手段として、ここでは溶液を局所的に加熱するマイクロヒータ９１３や半導体レーザ等が用いられている。溶液が局所的に加熱されると、加熱された部分がゾル状態からゲル状態に転移するのを利用し、これにより溶液の流れを制御して微粒子を分別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５２２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の微粒子計測方法および微粒子分別装置では以下のような問題があった。計測対象の微粒子含溶液を流す基板は、装置の一部として微粒子分別装置に固定されている。そのため、別の微粒子含溶液を計測、分別するためには基板の流路等を洗浄する必要があるが、洗浄が十分でない場合には微粒子含溶液が別の微粒子含溶液で汚染されてしまうといった問題があった。特に、溶液に含まれる微粒子が感染症の細胞の場合には、洗浄時に周囲の環境を汚染したり、別の微粒子含溶液を汚染して２次感染したりするおそれもあった。
【０００８】
また、従来の微粒子計測方法および微粒子分別装置では、微粒子含溶液を複数の計測点で測定しようとした場合、それぞれの計測点に向けてレンズと受光部をセットにして配置する必要がある。同様に、複数の照射光を微粒子含溶液に照射するためには、それぞれの光源とレンズをセットにして配置する必要がある。微粒子含溶液の流れを制御するために刺激付与手段としてレーザ光を用いる場合にも、レーザ光を照射するためのレンズ等の光学系部材を別に設ける必要がある。このように、従来の微粒子分別装置は、複数のレンズ等の光学系部材を基板の周りに配置する必要があるため、装置が大型化してしまうといった問題もあった。構成部品が多くなって装置が大型になると、クリーン度の高い環境で使用するのが困難になる。
【０００９】
そこで、本発明は上記のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、基板に内蔵される微粒子含溶液による汚染を防止するとともに、配置する光学系部材を減らして小型化可能な微粒子分別装置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】
この発明にかかる微粒子分別装置の第１の態様は、微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別装置であって、前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記基板を固定する基板固定部と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部と前記計測分別制御部とが接続用光ファイバで接続され、該接続用光ファイバを介して前記機能光および前記計測光が伝送されることを特徴とする。
【００１２】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するように１以上のレンズを配置して構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部は、１つのレンズ系で前記２以上の光経路を形成するように配置して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するようにレンズを介さずに１以上の光ファイバを配置して構成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記刺激付与手段は、前記機能光として前記光源から赤外光を出射させ、該赤外光を前記光経路形成部で形成される光経路を経由して前記被測定溶液に照射させることを特徴とする。
【００１６】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板は、前記基板固定部に着脱可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板および前記基板固定部は、相互に接合することで高精度に位置決めできる位置決め手段を有していることを特徴とする。
【００１８】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光経路の前記基板とは反対側の光入出射点は、前記被測定溶液に前記機能光を照射する位置とレンズを介した反対側の共役な位置に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記光入出射点と前記光源および前記受光部との間を、前記接続用光ファイバを用いて導光させていることを特徴とする。
【００２０】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記接続用光ファイバは、２本以上を平行に配列して構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記機能光の照射により前記計測点から出射された前記計測光は、前記機能光が前記光源から前記光経路まで伝送されたものと同一の前記接続用光ファイバで導光されることを特徴とする。
【００２２】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記接続用光ファイバは、光コネクタを介して前記光経路形成部に接続されていることを特徴とする。
【００２３】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板は、前記流路の上流側に前記微粒子含溶液および前記シース溶液をそれぞれ注入する微粒子含溶液注入部およびシース溶液注入部を有し、前記流路の下流側には前記微粒子を回収する微粒子回収部と前記回収された微粒子以外の前記被測定溶液を排出する被測定溶液排出部を有していることを特徴とする。
【００２４】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記微粒子含溶液注入部および前記被測定溶液排出部にそれぞれ所定の圧力を加える空圧制御部をさらに備え、前記微粒子含溶液の流速または前記微粒子の回収を、前記空圧制御部を用いて制御していることを特徴とする。
【００２５】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記空圧制御部は、中空管を介して前記基板に接続されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記測定手段は、前記計測光として前記機能光が前記微粒子で散乱された散乱光または前記機能光により励起されて放出される蛍光を測定することを特徴とする。
【００２７】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光と同軸方向に散乱される後方散乱光であることを特徴とする。
【００２８】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光を前記流路の側方より照射して前記流路下方に散乱される側方散乱光であることを特徴とする。
【００２９】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記２以上の計測点が前記被測定溶液の流れ方向に設けられ、前記測定手段は前記各計測点から入射した２以上の計測光を用いて前記被測定溶液の流速を求めることを特徴とする。
【００３０】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記計測分別制御部は、前記微粒子含溶液に含有されている前記微粒子の流速を個別に求め、該流速からタイミングを都度算出して前記微粒子の分別を行うことを特徴とする。
【００３１】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記刺激付与手段は、前記光源から所定の機能光を出射させ、前記刺激感応物質を添加した前記微粒子含溶液または前記シース溶液に対し前記機能光を照射して加熱することにより、流速抵抗を変化させて前記流路から分岐された別の流路に前記微粒子を選択的に流すことを特徴とする。
【００３２】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記刺激付与手段は、前記微粒子含溶液の所定の加熱点を加熱して粘度を高くすることで、前記微粒子含溶液を前記別の流路に選択的に流して前記微粒子を分別することを特徴とする。
【００３３】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００３４】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上に設けられていることを特徴とする。
【００３５】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記加熱点は、前記計測点より下流側に配置されていることを特徴とする。
【００３６】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記微粒子は、細胞であることを特徴とする。
【００３７】
この発明にかかる微粒子分別装置の他の態様は、前記基板は、シリコーン樹脂に形成された前記流路を、前記機能光を透過可能なガラスで覆って形成されていることを特徴とする。
【００３８】
この発明にかかる微粒子分別方法の第１の態様は、微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別方法であって、前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、をクリーンベンチ内に収納し、前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段と、を有して前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を前記クリーンベンチの外部に配置して前記微粒子を計測して分別することを特徴とする。
【００３９】
この発明にかかる微粒子分別方法の第２の態様は、前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記基板を固定する基板固定部と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されていることを特徴とする微粒子分別装置を用いて微粒子を分別する方法であって、１回の分別するが終了するたびに、前記基板をディスポーザブルとして使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、測定対象の微粒子を含有する微粒子含溶液を内蔵する基板と、基板の機能点に高精度に位置合わせされた光経路を形成する光経路形成部とが、計測分別制御部から分離された構成とすることで、小型で汚染のない微粒子分別装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態の流路を詳細に示す図である。
【図３】第２の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図４】従来の微粒子分別装置を示す概略構成図である。
【図５】従来の別の微粒子分別装置を示す概略構成図である。
【図６】第３の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図７】第４の実施形態にかかる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態にかかる微粒子分別装置について説明する。本発明の第１の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態の微粒子分別装置を示す概略構成図である。本実施形態の微粒子分別装置１００は、基板１１０、基板１１０を固定するための基板固定部１２０、光経路形成部１３０、計測分別制御部１４０、および空圧制御部１５０を備えている。
【００４３】
基板１１０は、微粒子含溶液１１とシース溶液１２とを内蔵しており、微粒子含溶液１１をシース溶液１２でシースした被測定溶液１３を流路１１１に所定の流速で流す構造を有している。基板１１０は、基板固定部１２０に高精度に位置決めして固定されている。また、被測定溶液１３の流速を制御するために、空圧制御部１５０が中空管１５１を介して基板１１０に接続されている。基板１１０は、シリコーン樹脂（例えば、ＰＤＭＳ）とガラスを用いて形成することができ、シリコーン樹脂１１７に流路１１１を形成し、流路１１１が形成された面のシリコーン樹脂１１７をカバーガラス１１６で覆うことで形成できる。シリコーン樹脂１１７を覆うカバーガラス１１６には、計測分別制御部１４０から出射される機能光が透過できるものを用いる。
【００４４】
流路１１１の詳細を図２に示す。流路１１には、機能点として異なる位置に２つの計測点１１１ａ、１１１ｂと１つの加熱点１１１ｃが設定されている。流路１１１の下流側はシース溶液排出部１１５に接続されているが、加熱点１１１ｃの上流側には流路１１１から分岐された別の流路が設けられており、別の流路は微粒子回収部１１４に接続されている。本実施例では、流路１１１に２つの計測点が設定されているが、これに限らず２つ以上の計測点を設けるのがよい。
【００４５】
光経路形成部１３０は、流路１１１の異なる位置に設定された２つの計測点１１１ａ、１１１ｂと１つの加熱点１１１ｃに焦点を形成するように、レンズ１３１を用いて３つの光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを形成している。本実施例では、計測点を２つとしているが、これに限らずさらに多くの計測点が設けられている場合でも、光経路形成部１３０でそれぞれの計測点に対応する光経路を形成することができる。また、レンズ１３１に代えて、光ファイバを用いて光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを形成することも可能である。
【００４６】
光経路形成部１３０の基板１１０と反対側の面には、光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃが設けられており、各光入出力点に入射された光がそれぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを経由して計測点１１１ａ、１１１ｂおよび加熱点１１１ｃで焦点を形成するように形成されている。また、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射された光は、それぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂを経由して光入出力点１３３ａ、１３３ｂで焦点を形成する。
【００４７】
光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃには、光コネクタ１３４を用いてそれぞれ第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが接続されている。さらに、第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続された接続用光ファイバ１４１を介して計測分別制御部１４０が接続されている。接続用光ファイバ１４１は、第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃを束ねて形成することができる。
【００４８】
上記のように、本実施形態の光経路形成部１３０は、基板１１０と反対側の面に複数の光ファイバを配置して複数の光入出力点を形成することで、内部のレンズ１３１を共用して複数の光経路を形成する構成となっている。このような構成とすることにより、複数の計測点で計測する場合でも、各計測点に対応して別々に光経路形成部（レンズ、光ファイバ等）を配置する必要がなくなり、微粒子分別装置１００を小型化することができる。
【００４９】
計測分別制御部１４０は、光源１４２、受光部１４３、測定手段１４４、および刺激付与手段１４５を有している。光源１４２から出射された照射光が接続用光ファイバ１４１および光経路形成部１３０を介して基板１１０内の微粒子含溶液に照射される一方、微粒子からの散乱光等（計測光）が逆の経路を辿って受光部１４３に入射され、受光部１４３からの信号をもとに測定手段１４４で微粒子の分析が行われる。さらに、測定手段１４４による分析結果に基づき、刺激付与手段１４５が微粒子含溶液に所定の刺激を与えて微粒子の分別を行う。
【００５０】
空圧制御部１５０は、中空管１５１を介して基板１１０に接続されている。基板内１１０の流路１１１を流れる被測定溶液の流速等を制御するために、中空管１５１を流路１１１の上流側と下流側に接続し、それぞれに加える圧力を調整している。
【００５１】
本実施形態では、基板１１０、基板固定部１２０、光経路形成部１３０、光コネクタ１３４、及び第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが、閉鎖空間を形成するクリーンベンチ１０１内に収納されている。計測分別制御部１４０および空圧制御部１５０はクリーンベンチ１０１の外に配置され、計測分別制御部１４０は接続用光ファイバ１４１を介して第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続され、空圧制御部１５０は中空管１５１を介して基板１１０に接続される。また、本実施形態の基板１１０は、基板固定部１２０に着脱可能に形成されており、内蔵する微粒子を外部に漏洩させないディスポーザブルな構造を有している。
【００５２】
本実施形態の微粒子分別装置１００を上記のような構成とすることで、微粒子含溶液１１に含有されている微粒子の測定及び分別を、クリーンベンチ１０１の外から制御して行うことができ、分別作業中微粒子で周囲の環境等が汚染されるおそれはない。また、計測・分別が終了した基板１１０を別のものに取り換える場合も、微粒子を密閉した基板１１０ごと取り換えることが可能なことから、基板１１０の取り換え時も微粒子に汚染されるおそれはない。本実施形態によれば、微粒子による汚染を防止したコンタミフリーな微粒子分別装置１００を提供することができる。
【００５３】
図１、２を用いて、基板１１０の構造をさらに詳細に説明する。流路１１１の上流側には微粒子含溶液注入部１１２およびシース溶液注入部１１３が設けられ、流路１１１の下流側には微粒子回収部１１４と被測定溶液排出部１１５が設けられている。微粒子含溶液注入部１１２とシース溶液注入部１１３からそれぞれ微粒子含溶液１１とシース溶液１２を流路１１１に注入し、微粒子含溶液１１をシース溶液１２でシールしたシースフロー状態の被測定溶液１３を形成して流路１１１を下流側に流している。
【００５４】
流路１１１はカバーガラス１１６で覆われており、流路１１１の所定の位置に計測点１１１ａ、１１１ｂと加熱点１１１ｃが設けられている。計測点１１１ａ、１１１ｂを通過する被測定溶液１３に対し、計測分別制御部１４０から所定の光経路を経由してきた照射光がカバーガラス１１６を透過して照射される。また、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射される計測光は、所定の光経路を経由して計測分別制御部１４０に伝送され、ここで微粒子１０の計測結果に基づいて分別の制御が行われる。分別された微粒子は微粒子回収部１１４に回収され、それ以外の被測定溶液１３は被測定溶液排出部１１５に排出される。
【００５５】
本実施形態では、微粒子含溶液１１またはシース溶液１２として、所定の温度でゾル-ゲル転移を行う溶液を用いている。このような溶液を用いた場合、刺激付与手段１４５として赤外光を加熱点１１１ｃに照射すると、加熱点１１１ｃが加熱されてゾル状態からゲル状態に転移する。ゲル状態に転移すると、溶液の粘度が高くなって加熱点１１１ｃの流速が低下したり停止したりしてしまう。これに対し、赤外光照射を停止させると、温度が低下して再びゾル状態に戻り、被測定溶液１３が加熱点１１１ｃをもとの流速で流れるようになる。
【００５６】
本実施形態では、上記のような特性を有する溶液を微粒子含溶液１１またはシース溶液１２に用いることで、刺激付与手段１４５による赤外光の照射を制御して被測定溶液１３の流速を調整し、これにより所定の微粒子のみを微粒子回収部１１４に回収し、それ以外の被測定溶液１３をシース溶液排出部１１５に排出して分別することが可能となっている。
【００５７】
基板１１０は基板固定部１２０に着脱可能な構造となっているが、基板１１０上の計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃが光経路形成部１３０に対し高精度に位置決めされて基板固定部１２０に固定されるようになっている。図１に示す実施例では、位置決め手段として基板固定部１２０に位置決めピン１２１が設けられており、基板１１０には位置決めピン１２１を挿入するための挿入孔が形成されている。挿入孔を位置決めピン１２１に挿入することで、基板１１０が基板固定部１２０に高精度に位置決めされる。基板固定部１２０と光経路形成部１３０との位置関係は固定されており、基板１１０が基板固定部１２０に高精度に位置決めされると、光経路形成部１３０に対しても高精度に位置決めされる。
【００５８】
流路１１１を流れる被測定溶液１３の流速および微粒子の回収を制御するために、微粒子含溶液注入部１１２およびシース溶液注入部１１３と、被測定溶液排出部１１５のそれぞれに中空管１５１の一端が接続され、他端はともに空圧制御部１５０に接続されている。被測定溶液１３の流速は、微粒子含溶液注入部１１２側に加えられる空気圧と被測定溶液排出部１１３側に加えられる空気圧との差によって調整される。空圧制御部１５０は、微粒子含溶液注入部１１２側および被測定溶液排出部１１３側に加える空気圧を制御している。空圧制御部１５０はクリーンベンチ１０１の外部に設置されており、被測定溶液１３の流速を制御している間に微粒子１０で汚染されるといったおそれはない。
【００５９】
次に、光経路形成部１３０の構造について、さらに詳細に説明する。光経路形成部１３０は、内部するレンズ１３１を用いて光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃから入射した光がそれぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを経由して流路１１１上の計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃに焦点を形成するように構成されている。光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃと計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃとが、共用のレンズ１３１を介して相互に共役な位置関係となるように構成されている。
【００６０】
光経路形成部１３０と計測分別制御部１４０との間は、光ファイバを用いて接続している。光経路形成部１３０の光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃには、光コネクタ１３４を用いてそれぞれに第１〜第３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが平行に配列されている。それぞれの光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、光源１４２から出射される照射光と計測点１１１ａ、１１１ｂから出射される計測光の両方を伝送させる。光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃのそれぞれが、接続用光ファイバ１４１に接続されて計測分別制御部１４０との間で光伝送を行うように構成されている。
【００６１】
次に、計測分別制御部１４０の詳細な構造を以下に説明する。計測分別制御部１４０は、所定の照射光を出射する光源１４２と、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射された計測光を受光する受光部１４３と、受光部１４３からの信号をもとに所定の測定を行う測定手段１４４と、被測定溶液１３に所定の刺激を付与する刺激付与手段１４５とを有している。測定手段１４４は、所定のタイミングで光源１４２から所定の照射光を出力させて計測点１１１ａまたは１１１ｂに位置する被測定溶液１３を照射するように制御する。これにより、計測点１１１ａまたは１１１ｂの被測定溶液１３から計測光が出射され、これが受光部１４２で受光されて所定の信号処理が行われる。
【００６２】
計測点１１１ａ、１１１ｂに位置する被測定溶液１３から出射される計測光として、例えば照射光が微粒子含溶液１１に含まれる微粒子で散乱された後方散乱光がある。また、照射光により励起されて発光する所定の蛍光を計測光とすることができる。波長の異なる蛍光を計測光とする場合には、長波長側の蛍光を先に計測するのが好ましい。これにより、微粒子の蛍光劣化を防止することができる。
【００６３】
図１に示す実施例では、計測点１１１ａ、１１１ｂで後方散乱光を計測しており、これにより微粒子１０の寸法、形状、内部構造等の特性情報を得ることができる。また、計測点１１１ｂでは蛍光の計測も行っており、後方散乱光と蛍光の情報を合わせて微粒子の識別を行うことができる。測定手段１４４は、識別された微粒子が目的のものか否かによって微粒子を分別するように刺激付与手段１４５を制御している。
【００６４】
本実施形態では、被測定溶液１３の流れ方向に２つ以上の計測点を設けており、それぞれから出射される計測光を用いて被測定溶液の流速を測定できるようにしている。図１では２つの計測点１１１ａ、１１１ｂを設けており、それぞれから出射された後方散乱光をもとに、測定手段１４４で被測定溶液１３の流速を算出している。測定手段１４４で算出された流速は、空圧制御部１５０で被測定溶液１３の流速を制御するのに用いることができる。
【００６５】
測定手段１４４で算出された被測定溶液１３の流速は、微粒子を分別するタイミングを決定するのに用いることもできる。すなわち、測定手段１４４において、被測定溶液１３の流速から微粒子１０を分別するタイミングを決定し、これに基づいて刺激付与手段１４５あるいは空圧制御部１５０を制御して微粒子１０の分別を行わせることができる。
【００６６】
刺激付与手段１４５は、測定手段１４４で計測光が処理された結果に基づき、被測定溶液１３の流速抵抗または流れ方向を制御するものである。本実施例では、測定手段１４４で所定の微粒子１０が検出されると、刺激付与手段１４５は光源１４２から赤外光を出射させて加熱部１１１ｃを照射させる。これにより被測定溶液１３が加熱されてシース溶液排出部１１５側への流れが減速または停止し、所定の微粒子１０が微粒子回収部側１１４側に流されて分別される。
【００６７】
微粒子含溶液１１として、赤外光で加熱されると粘度が高くなる溶液を用いることができ、粘度の変化により溶液の流れ方向や流速抵抗を変化させることができる。あるいは、シース溶液１２にこのような溶液を用いることもできる。このような溶液として、所定の温度でゾルーゲル転移を行う溶液を用いることができる。
【００６８】
加熱点１１１ｃの設定位置を、計測点１１１ａと１１１ｂとを結ぶ直線上とすることができる。この場合、加熱点１１１ｃに所定の照射光が照射されて加熱されると、被測定溶液１３の粘度が高められて流速が低下または停止する。これにより目的の微粒子を含有する液滴を分離することができ、所定の分別方法で分別回収することができる。
【００６９】
あるいは、加熱点１１１ｃの設定位置を、計測点１１１ａ、１１１ｂを結ぶ線上から離れた位置に設けることができる。この場合には、被測定溶液１３の流れ方向を２次元的に変化させることが可能となる。本実施例では、加熱点１１１ｃの手前で流路１１１を分岐する別の流路を設けており、加熱点１１１ｃが加熱されて粘度が高められると、被測定溶液１３が別の流路の方に流れて微粒子回収部１１４に回収されるように構成されている。
【００７０】
刺激付与手段１４５による被測定溶液１３の制御は、測定手段１４４による測定結果に基づいて行うように構成されている。すなわち、受光部１４３で受光された計測光が測定手段１４４で処理され、そこで判定された結果に基づいて刺激付与手段１４５が被測定溶液１３の流れを制御している。このように、測定結果に基づいて被測定溶液１３の流れを制御するために、本実施形態では加熱点１１１ｃの配置を計測点１１１ａ、１１１ｂより下流側に設定している。
【００７１】
上記説明のように、本実施形態の微粒子分別装置１００は、基板１１０及び光経路形成部１３０等が閉鎖空間のクリーンベンチ１０１内に収納されており、その外部に設けられた計測分別制御部１４０および空圧制御部１５０を用いて基板１１０内の微粒子含溶液１１を計測制御するように構成されている。また、基板１１０を基板固定部１２０に着脱可能に構成し、内蔵する微粒子１０の分別を基板１１０内で行うことで外部に漏洩させないディスポーザブルな構造としている。本実施形態の微粒子分別装置１００をこのような構成とすることにより、微粒子１０による汚染を防止したコンタミフリーな微粒子分別装置１００を提供することができる。
【００７２】
微粒子１０を例えば所定の細胞とすることができる。本実施形態では、微粒子含溶液１１として細胞を含有する溶液を基板１１０に内蔵させ、これをクリーンベンチ１０１内に固定して測定・分別を行うことが可能なことから、細胞がクリーンベンチ１０１の外部に漏出するおそれはなく、細胞による感染のおそれはなくなる。また、測定・分別を終了した後は、基板１１０ごと処分できることから、やはり細胞による感染のおそれはない。
【００７３】
本発明の第２の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図３を用いて説明する。本実施形態の微粒子分別装置２００では、第１の実施形態の光経路形成部１３０に加えて、第２光経路形成部２３０を備えている。光経路形成部１３０は、第１の実施形態と同様に流路１１１の流れ方向に対し垂直な方向に配置され、計測光を入射して計測分別制御部２４０に伝送するように構成されている。
【００７４】
本実施形態で追加された第２光経路形成部２３０は、流路１１１の流れ方向の一方（図３では上流側）に配置されている。計測分別制御部２４０内の光源１４２から出射される照射光は、接続用光ファイバ２４１および第４光ファイバ２３５を介して第２光経路形成部２３０に入射され、ここでレンズ２３１を用いて被測定溶液１３の所定の位置に焦点を形成するように光経路２３２が形成される。
【００７５】
本実施形態の微粒子分別装置２００では、第１の実施形態の微粒子分別装置１００で測定可能な後方散乱光及び蛍光に加えて、側方散乱光を測定することが可能となっている。一例として、後方散乱光用照射光が第１光経路形成部１３０側から被測定溶液１３に入射されると、後方散乱光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。また、側方散乱光用照射光が第２光経路形成部２３０側から被測定溶液１３に入射されると、側方散乱光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。さらに、蛍光用照射光が第１光経路形成部１３０側から被測定溶液１３に入射されると、蛍光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。本実施形態では、さらに側方散乱光の測定が可能となっており、これにより高感度な測定を実現することができる。
【００７６】
被測定溶液１３の流れを制御するために計測制御装置２４０から出射される加熱用赤外光は、第１の実施形態と同様に、光経路形成部１３０から被測定溶液１３の所定の加熱点に照射される。本実施形態では、後方散乱光および蛍光に加えて側方散乱光も測定することで、より高精度に微粒子の同定を行うことが可能となり、同定された所定の微粒子を刺激付与手段１４５を用いて分別することができる。
【００７７】
本発明の第３の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図４を用いて説明する。本実施形態の微粒子分別装置３００は、第１の実施形態の光経路形成部１３０に代えて、レンズを用いないで光ファイバ１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）のみで光経路を形成した光経路形成部３３０を備えている。
【００７８】
本実施形態の微粒子分別装置３００では、被測定溶液１３への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。
【００７９】
本発明の第４の実施の形態に係る微粒子分別装置を、図５を用いて説明する。本実施形態の微粒子分別装置４００は、第２の実施形態の光経路形成部１３０に代えて、第３の実施形態と同様に、レンズを用いないで光ファイバ１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）のみで光経路を形成した光経路形成部３３０を備えている。また、第２の実施形態の第２光経路形成部２３０に代えて、レンズを用いないで第４光ファイバ２３５のみで光経路を形成している。
【００８０】
本実施形態の微粒子分別装置４００でも、被測定溶液１３への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。
【００８１】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る微粒子分別装置及び微粒子分別方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における微粒子分別装置等の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１１ 微粒子含溶液
１２ シース溶液
１３ 被測定溶液
１００、２００、９００、９１０ 微粒子分別装置
１０１ クリーンベンチ
１１０、９０１、９１１ 基板
１１１、９０２、９１２ 流路
１１１ａ、１１１ｂ 計測点
１１１ｃ 加熱点
１１２ 微粒子含溶液注入部
１１３ シース溶液注入部
１１４ 微粒子回収部
１１５ シース溶液排出部
１１６ カバーガラス
１１７ シリコーン樹脂
１２０ 基板固定部
１２１ 位置決めピン
１３０、２３０ 光経路形成部
１３１、２３１ レンズ
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、２３２ 光経路
１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ 光入出射点
１３４ 光コネクタ
１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、２３５ 第１〜４光ファイバ
１４０，２４０ 計測分別制御部
１４１、２４１ 接続用光ファイバ
１４２ 光源
１４３ 受光部
１４４ 測定手段
１４５ 刺激付与手段
１５０ 空圧制御部
１５１ 中空管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別装置であって、
前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、
前記基板を固定する基板固定部と、
前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、
前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、
前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、
前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、
前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、
前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されている
ことを特徴とする微粒子分別装置。
【請求項２】
前記光経路形成部と前記計測分別制御部とが接続用光ファイバで接続され、該接続用光ファイバを介して前記機能光および前記計測光が伝送される
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子分別装置。
【請求項３】
前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するように１以上のレンズを配置して構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の微粒子分別装置。
【請求項４】
前記光経路形成部は、１つのレンズ系で前記２以上の光経路を形成するように配置して構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項５】
前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するようにレンズを介さずに１以上の光ファイバを配置して構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項６】
前記刺激付与手段は、前記機能光として前記光源から赤外光を出射させ、該赤外光を前記光経路形成部で形成される光経路を経由して前記被測定溶液に照射させる
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項７】
前記基板は、前記基板固定部に着脱可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１乃６のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項８】
前記基板および前記基板固定部は、相互に接合することで高精度に位置決めできる位置決め手段を有している
ことを特徴とする請求項１または６に記載の微粒子分別装置。
【請求項９】
前記光経路の前記基板とは反対側の光入出射点は、前記被測定溶液に前記機能光を照射する位置とレンズを介した反対側の共役な位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項１０】
前記光入出射点と前記光源および前記受光部との間を、前記接続用光ファイバを用いて導光させている
ことを特徴とする請求項９に記載の微粒子分別装置。
【請求項１１】
前記接続用光ファイバは、２本以上を平行に配列して構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の微粒子分別装置。
【請求項１２】
前記機能光の照射により前記計測点から出射された前記計測光は、前記機能光が前記光源から前記光経路まで伝送されたものと同一の前記接続用光ファイバで導光される
ことを特徴とする請求項１０に記載の微粒子分別装置。
【請求項１３】
前記接続用光ファイバは、光コネクタを介して前記光経路形成部に接続されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の微粒子分別装置。
【請求項１４】
前記基板は、前記流路の上流側に前記微粒子含溶液および前記シース溶液をそれぞれ注入する微粒子含溶液注入部およびシース溶液注入部を有し、前記流路の下流側には前記微粒子を回収する微粒子回収部と前記回収された微粒子以外の前記被測定溶液を排出する被測定溶液排出部を有している
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項１５】
前記微粒子含溶液注入部および前記被測定溶液排出部にそれぞれ所定の圧力を加える空圧制御部をさらに備え、
前記微粒子含溶液の流速または前記微粒子の回収を、前記空圧制御部を用いて制御している
ことを特徴とする請求項１４に記載の微粒子分別装置。
【請求項１６】
前記空圧制御部は、中空管を介して前記基板に接続されている
ことを特徴とする請求項１５に記載の微粒子分別装置。
【請求項１７】
前記測定手段は、前記計測光として前記機能光が前記微粒子で散乱された散乱光または前記機能光により励起されて放出される蛍光を測定する
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項１８】
前記散乱光は、前記機能光と同軸方向に散乱される後方散乱光である
ことを特徴とする請求項１７に記載の微粒子分別装置。
【請求項１９】
前記散乱光は、前記機能光を前記流路の側方より照射して前記流路下方に散乱される側方散乱光である
ことを特徴とする請求項１７に記載の微粒子分別装置。
【請求項２０】
前記２以上の計測点が前記被測定溶液の流れ方向に設けられ、前記測定手段は前記各計測点から入射した２以上の計測光を用いて前記被測定溶液の流速を求める
ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２１】
前記計測分別制御部は、前記微粒子含溶液に含有されている前記微粒子の流速を個別に求め、該流速からタイミングを都度算出して前記微粒子の分別を行う
ことを特徴とする請求項２０に記載の微粒子分別装置。
【請求項２２】
前記刺激付与手段は、前記光源から所定の機能光を出射させ、前記刺激感応物質を添加した前記微粒子含溶液または前記シース溶液に対し前記機能光を照射して加熱することにより、流速抵抗を変化させて前記流路から分岐された別の流路に前記微粒子を選択的に流す
ことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２３】
前記刺激付与手段は、前記微粒子含溶液の所定の加熱点を加熱して粘度を高くすることで、前記微粒子含溶液を前記別の流路に選択的に流して前記微粒子を分別する
ことを特徴とする請求項２２に記載の微粒子分別装置。
【請求項２４】
前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置に設けられている
ことを特徴とする請求項２２または２３に記載の微粒子分別装置。
【請求項２５】
前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上に設けられている
ことを特徴とする請求項２２または２３に記載の微粒子分別装置。
【請求項２６】
前記加熱点は、前記計測点より下流側に配置されている
ことを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２７】
前記微粒子は、細胞である
ことを特徴とする請求項１至２６のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２８】
前記基板は、シリコーン樹脂に形成された前記流路を、前記機能光を透過可能なガラスで覆って形成されている
ことを特徴とする請求項１至２７のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２９】
微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別方法であって、
前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、をクリーンベンチ内に収納し、
前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、
前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段と、を有して 前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、
を前記クリーンベンチの外部に配置して前記微粒子を計測して分別する
ことを特徴とする微粒子分別方法。
【請求項３０】
前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、
前記基板を固定する基板固定部と、
前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、
前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、
前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、
前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、
前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、
前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されている
ことを特徴とする微粒子分別装置を用いて微粒子を分別する方法であって、
１回の分別するが終了するたびに、前記基板をディスポーザブルとして使用することを特徴とする微粒子分別方法。
【請求項１】
微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別装置であって、
前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、
前記基板を固定する基板固定部と、
前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、
前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、
前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、
前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、
前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、
前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されている
ことを特徴とする微粒子分別装置。
【請求項２】
前記光経路形成部と前記計測分別制御部とが接続用光ファイバで接続され、該接続用光ファイバを介して前記機能光および前記計測光が伝送される
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子分別装置。
【請求項３】
前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するように１以上のレンズを配置して構成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の微粒子分別装置。
【請求項４】
前記光経路形成部は、１つのレンズ系で前記２以上の光経路を形成するように配置して構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項５】
前記光経路形成部は、前記２以上の光経路を形成するようにレンズを介さずに１以上の光ファイバを配置して構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項６】
前記刺激付与手段は、前記機能光として前記光源から赤外光を出射させ、該赤外光を前記光経路形成部で形成される光経路を経由して前記被測定溶液に照射させる
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項７】
前記基板は、前記基板固定部に着脱可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１乃６のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項８】
前記基板および前記基板固定部は、相互に接合することで高精度に位置決めできる位置決め手段を有している
ことを特徴とする請求項１または６に記載の微粒子分別装置。
【請求項９】
前記光経路の前記基板とは反対側の光入出射点は、前記被測定溶液に前記機能光を照射する位置とレンズを介した反対側の共役な位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項１０】
前記光入出射点と前記光源および前記受光部との間を、前記接続用光ファイバを用いて導光させている
ことを特徴とする請求項９に記載の微粒子分別装置。
【請求項１１】
前記接続用光ファイバは、２本以上を平行に配列して構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の微粒子分別装置。
【請求項１２】
前記機能光の照射により前記計測点から出射された前記計測光は、前記機能光が前記光源から前記光経路まで伝送されたものと同一の前記接続用光ファイバで導光される
ことを特徴とする請求項１０に記載の微粒子分別装置。
【請求項１３】
前記接続用光ファイバは、光コネクタを介して前記光経路形成部に接続されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の微粒子分別装置。
【請求項１４】
前記基板は、前記流路の上流側に前記微粒子含溶液および前記シース溶液をそれぞれ注入する微粒子含溶液注入部およびシース溶液注入部を有し、前記流路の下流側には前記微粒子を回収する微粒子回収部と前記回収された微粒子以外の前記被測定溶液を排出する被測定溶液排出部を有している
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項１５】
前記微粒子含溶液注入部および前記被測定溶液排出部にそれぞれ所定の圧力を加える空圧制御部をさらに備え、
前記微粒子含溶液の流速または前記微粒子の回収を、前記空圧制御部を用いて制御している
ことを特徴とする請求項１４に記載の微粒子分別装置。
【請求項１６】
前記空圧制御部は、中空管を介して前記基板に接続されている
ことを特徴とする請求項１５に記載の微粒子分別装置。
【請求項１７】
前記測定手段は、前記計測光として前記機能光が前記微粒子で散乱された散乱光または前記機能光により励起されて放出される蛍光を測定する
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項１８】
前記散乱光は、前記機能光と同軸方向に散乱される後方散乱光である
ことを特徴とする請求項１７に記載の微粒子分別装置。
【請求項１９】
前記散乱光は、前記機能光を前記流路の側方より照射して前記流路下方に散乱される側方散乱光である
ことを特徴とする請求項１７に記載の微粒子分別装置。
【請求項２０】
前記２以上の計測点が前記被測定溶液の流れ方向に設けられ、前記測定手段は前記各計測点から入射した２以上の計測光を用いて前記被測定溶液の流速を求める
ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２１】
前記計測分別制御部は、前記微粒子含溶液に含有されている前記微粒子の流速を個別に求め、該流速からタイミングを都度算出して前記微粒子の分別を行う
ことを特徴とする請求項２０に記載の微粒子分別装置。
【請求項２２】
前記刺激付与手段は、前記光源から所定の機能光を出射させ、前記刺激感応物質を添加した前記微粒子含溶液または前記シース溶液に対し前記機能光を照射して加熱することにより、流速抵抗を変化させて前記流路から分岐された別の流路に前記微粒子を選択的に流す
ことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２３】
前記刺激付与手段は、前記微粒子含溶液の所定の加熱点を加熱して粘度を高くすることで、前記微粒子含溶液を前記別の流路に選択的に流して前記微粒子を分別する
ことを特徴とする請求項２２に記載の微粒子分別装置。
【請求項２４】
前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置に設けられている
ことを特徴とする請求項２２または２３に記載の微粒子分別装置。
【請求項２５】
前記加熱点は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上に設けられている
ことを特徴とする請求項２２または２３に記載の微粒子分別装置。
【請求項２６】
前記加熱点は、前記計測点より下流側に配置されている
ことを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２７】
前記微粒子は、細胞である
ことを特徴とする請求項１至２６のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２８】
前記基板は、シリコーン樹脂に形成された前記流路を、前記機能光を透過可能なガラスで覆って形成されている
ことを特徴とする請求項１至２７のいずれか１項に記載の微粒子分別装置。
【請求項２９】
微粒子含溶液に含有されている微粒子を計測して分別する微粒子分別方法であって、
前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、をクリーンベンチ内に収納し、
前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、
前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段と、を有して 前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、
を前記クリーンベンチの外部に配置して前記微粒子を計測して分別する
ことを特徴とする微粒子分別方法。
【請求項３０】
前記微粒子含溶液をシース溶液でシースした被測定溶液を流すための流路を有する基板と、
前記基板を固定する基板固定部と、
前記流路の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部と、
前記被測定溶液に作用する機能光を前記機能点のいずれかに出射する光源と、
前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を前記光経路のいずれかから所定の受光部に導光して測定を行う測定手段と、
前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに添加された刺激感応物質に所定の刺激を加える刺激付与手段とを有し、
前記計測光を前記測定手段で測定した結果に基づき前記刺激付与手段を用いて前記微粒子含溶液または前記シース溶液に前記刺激を加えることにより前記被測定溶液の流れを制御する計測分別制御部と、を備え、
前記基板及び前記光経路形成部が前記計測分別制御部と分離して配置されている
ことを特徴とする微粒子分別装置を用いて微粒子を分別する方法であって、
１回の分別するが終了するたびに、前記基板をディスポーザブルとして使用することを特徴とする微粒子分別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６４３２３（Ｐ２０１０−１６４３２３Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４６０７（Ｐ２００９−４６０７）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（５９６１７５８１０）財団法人かずさディー・エヌ・エー研究所 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（５９６１７５８１０）財団法人かずさディー・エヌ・エー研究所 (40)
【Ｆターム（参考）】
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