JP2006234559A - フローサイトメータ - Google Patents

Abstract

【課題】 種類の異なる２個の微粒子を取り込んだ液滴の発生を抑制し、分取精度を向上させる。
【解決手段】 複数の微粒子が浮遊するサンプル液１４をフローセル２０内に流す過程で微粒子を個々に識別するようにした本体部と、フローセル２０のサンプル液の排出側に微粒子の分取手段２８とを具備したフローサイトメータにおいて、フローセル２０と分取手段２８とを結ぶサンプル液の流路３６に当該流路３６を絞る仕切手段３８を取り付けた。制御器４０は本体部で識別した微粒子が仕切手段３８を通過する時刻に合わせて仕切手段３８の作動を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明はフローサイトメータに係り、特にサンプル液の排出側に微粒子の分取手段を具備したフローサイトメータに関する。

フローサイトメータは、サンプル液を透明なフローセル内に細長く流すことによって、サンプル液中に存在する細胞、微生物、マイクロビーズなどの微粒子をその特性に応じて光学的に識別し、計数するようにした測定解析装置である。また、必要に応じてサンプル液の排出側に分取手段を取り付け、識別した微粒子を分取手段によって分取することもできる。

図４は一般的なフローサイトメータの概念図である。フローチャンバ１０にはインサーションノズル１２が奥深く挿入され、このインサーションノズル１２の下端開口から微粒子を含んだサンプル液１４がフローチャンバ１０内に注入される。フローチャンバ１０にはシース液の供給口１６が接続している。供給口１６から流れ込んだシース液１８がサンプル液１４を包むようにしてフローチャンバ１０の下部に設けたフローセル２０に向けて細長い押し出し流を形成する。この際シース液１８とサンプル液１４の流量を制御することにより、フローセル２０には微粒子が１個ずつ縦に並んだ状態で流れるようにする。

フローセル２０の位置にはレーザ光源２２が配置されており、フローセル２０内にレーザ光を照射している。サンプル液１４中に微粒子が存在するとレーザ光が散乱する。また、微粒子に予め蛍光色素を付与しておくとレーザ光の照射によって微粒子が蛍光を発する。レーザ光源２２の対向位置（又は側向位置）には発生した散乱光や蛍光を測定する検出器２４が配置されている。検出器２４で測定した散乱光や蛍光をデータ処理器２６で解析することによってフローセル２０を通過した個々の微粒子の種類を特定するとともに、所定時間当たりにフローセル２０を通過した微粒子をその種類毎にカウントする。

フローセル２０のサンプル液の排出側には微粒子の分取手段２８が設けられている。分取手段２８は制御器２９と荷電器３０と一対の偏向板３２ａ，３２ｂと３個の採取容器３４ａ，３４ｂ，３４ｃとによって構成される。超音波振動などによってフローセル２０の下端ノズルから連続的に滴下する液滴は例えば目的の微粒子１個を含む液滴、微粒子を含まない液滴、目的外の微粒子１個を含む液滴の３種類に区分される。したがって、分取手段２８はこの３種類の液滴をそれぞれ別の採取容器３４ａ，３４ｂ，３４ｃに分取する目的で作動する。

すなわち、制御器２９はデータ処理器２６からの信号に基いて、荷電器３０の側方位置を落下する液滴３１が上記３種類の区分のいずれであるかを判別し、液滴３１が目的の微粒子１個を含む液滴である時には例えば液滴３１が−帯電するように荷電器３０を作動させる。また、液滴３１が目的外の微粒子１個を含む液滴である時には液滴３１が＋帯電するように荷電器３０を作動させる。また、液滴３１が微粒子を含まない液滴である時には液滴３１が帯電しないように荷電器３０を作動させる。なお、液滴３１が荷電器３０によって−＋に帯電しやすいように、サンプル液を包むシース液としては電解質溶液が使用される。

荷電器３０の下方には一対の偏向板３２ａ，３２ｂが末広がりに配置されている。偏向板３２ａは＋極板であり、偏向板３２ｂは−極板である。したがって、荷電器３０によって−帯電した液滴３１は偏向板３２ａ，３２ｂ間の空間を落下する過程で＋極板である偏向板３２ａ側に引き寄せられ、偏向板３２ａの下方に配置された採取容器３４ａに採取される。一方、荷電器３０によって＋帯電した液滴３１は−極板である偏向板３２ｂ側に引き寄せられ、偏向板３２ｂの下方に配置された採取容器３４ｃに採取される。帯電していない液滴３１は中央の採取容器３４ｂに採取される。

その結果、目的の微粒子は採取容器３４ａに、目的外の微粒子は採取容器３４ｃに分取される。また、上記と同様の操作によって、例えば第１目的の微粒子を採取容器３４ａに、第２目的の微粒子を採取容器３４ｃに、目的外の微粒子を採取容器３４ｂに分取することも可能である。このようにして、サンプル液中の微粒子を目的に応じて２〜３種類に分取することができる（以上、例えば非特許文献１又は特許文献１参照）。
ＦＣＭの原理入門講座、［online］、ベックマンコールター社，［平成１７年１月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http//www.bc-cytometry.com/FCM/fcmprinciple.html＞ 特表２００３−５１２６０５号公報

しかしながら、上記従来技術に係るフローサイトメータではサンプル液中の微粒子相互が接近又は接触状態でフローセル２０に流れ込み、そのままフローセル２０の出口流路から排出される場合がある。このため、排出される１つの液滴中に２個の微粒子が取り込まれる場合がある。上記した分取手段２８は１つの液滴を単位として微粒子を分取するものであるから、１つの液滴に種類の異なる２個の微粒子が取り込まれている時には、これらの微粒子を分けることが不可能である。このため、種類の異なる２個の微粒子を取り込んだ液滴が発生すると、分取精度が低下するという問題点があった。

本発明の目的は上記従来技術の問題点を改善し、種類の異なる２個の微粒子を取り込んだ液滴の発生を抑制し、分取精度を向上させることが可能なフローサイトメータを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係るフローサイトメータは、複数の微粒子が浮遊するサンプル液をフローセル内に流す過程で前記微粒子を個々に識別するようにした本体部と、前記フローセルのサンプル液の排出側に微粒子の分取手段とを具備したフローサイトメータにおいて、前記フローセルと分取手段とを結ぶサンプル液の流路に当該流路を絞る仕切手段を取り付けたこと特徴とする。この構成のフローサイトメータにおいては、前記本体部で識別した微粒子が前記仕切手段を通過する時刻に合わせて仕切手段の作動を制御する制御手段を具備したことが望ましい。また、前記流路には前記仕切手段を上下方向に２段に配設することができる。前記仕切手段による流路の絞り量は流路断面の７０〜８０％とし、残りの２０〜３０％の流路断面ではサンプル液は流れるが、微粒子は通過できないようにする。

本発明によれば、フローセルと分取手段とを結ぶサンプル液の流路に当該流路を絞る仕切手段を取り付けた構成とされている。このため、種類の異なる微粒子が互いに接近・接触状態で仕切手段の位置を通過する際に、仕切手段を作動させることによって微粒子同士を切り離すことができる。このため、流路の下端開口から滴下する液滴には微粒子が１個づつ取り込まれることになり、後段の分取手段での分取精度が向上する。

また、本発明では本体部で識別した微粒子が仕切手段を通過する時刻に合わせて仕切手段の作動を制御する制御手段を具備しているので、微粒子同士の切り離し操作を適正、確実に行うことができる。

図１は本発明に係るフローサイトメータの実施形態を示す系統図である。図１において、図４と同一の符号を付した要素は、図４に示したものと同一の構成、機能を備えており、その説明を省略する。本実施形態に係るフローセル２０のサンプル液の排出側には、フローセル２０と分取手段２８とを結ぶサンプル液の流路３６が設けられており、この流路３６に当該流路を絞る仕切手段３８が取り付けられている。仕切手段３８としては制御性、作動の敏速性の観点から圧電素子によって作動する仕切弁が好ましく採用される。仕切手段３８は本体部であるデータ処理器２６で識別した微粒子が当該仕切手段３８を通過する時刻に合わせて、その作動が制御器４０によって制御される。

図２は仕切手段３８の作動状況を示した説明図である。図２（１）はフローセル２０において種類の異なる微粒子Ｃと微粒子Ｄが接近又は接触状態で検出された状況を示しており、フローセル２０の下流側の流路３６には微粒子Ａと微粒子Ｂが先行して流れている。このような状況でサンプル液を流し続けると微粒子Ａや微粒子Ｂはそれぞれ一つの液滴に取り込まれて問題なく分取されるが、微粒子Ｃと微粒子Ｄは一つの液滴に取り込まれた状態で流路３６の下端開口から滴下する恐れが強い。

したがって、図２（１）に示した種類の異なる微粒子Ｃと微粒子Ｄの接近・接触状態をデータ処理器２６が検出すると、データ処理器２６は検出信号を制御器４０に送る。フローセル２０内及び流路３６を流れるサンプル液の流速は一定であるから、フローセル２０内の所定位置で検出された微粒子Ｃと微粒子Ｄが仕切手段３８の取り付け位置を通過するまでの時間は一定である。したがって、制御器４０はデータ処理器２６からの検出信号に基き、微粒子Ｃと微粒子Ｄが仕切手段３８の取り付け位置を通過する時刻に合わせて仕切手段３８が流路３６を絞る方向に仕切手段３８を作動させる。

図２（２）は仕切手段３８が流路３６を絞った直後の状況を示している。すなわち、仕切手段３８をタイミングよく作動させることによって、微粒子Ｃと微粒子Ｄとを上下に切り離すようにして流路３６が絞られる。仕切手段３８による流路３６の絞り量は流路断面積の７０〜８０％とし、残りの２０〜３０％の流路断面ではサンプル液は流れるが、微粒子Ｄは通過できないようにする。その結果、図２（３）に示したように、微粒子Ｄは仕切手段３８の上方に留まるとともに、微粒子Ｃは絞り部から流入したサンプル液に押し流され、微粒子Ｄと微粒子Ｃとの間隔が大きくなる。

そこで、仕切手段３８を開くとサンプル液の流れが回復する。微粒子Ｄと微粒子Ｃとの間隔が大きくなった結果、図２（４）に示したように、微粒子Ｃを含む液滴に微粒子Ｄが同伴することを防止できる。このため、流路３６の下端開口から滴下する液滴には微粒子Ｃや微粒子Ｄが１個づつ取り込まれることになり、後段の分取手段２８での分取精度が向上する。

なお、フローセル２０において微粒子が適正な間隔を保持して流れているか、又は同種類の微粒子が相互に接近・接触状態である時は、分取操作上の問題が発生しないので、制御器４０は仕切手段３８を格別に作動させる必要はない。

図３は本発明に係るフローサイトメータの他の実施形態とその作動状況を示した説明図である。本実施形態では流路３６に仕切手段３８Ａ，３８Ｂが所定の間隔で上下２段に配設されている。図３（１）はフローセル２０において種類の異なる３個の微粒子Ｆ，Ｇ，Ｈが接近又は接触状態で検出された状況を示している。このような状況でサンプル液を流し続けると種類の異なる微粒子同士が一つの液滴に取り込まれた状態で流路３６の下端開口から滴下する恐れが強い。

したがって、このような状態をデータ処理器２６が検出すると、データ処理器２６は検出信号を制御器４０に送る。すると、制御器４０はデータ処理器２６からの検出信号に基き、微粒子Ｆ，Ｇ，Ｈが第１段の仕切手段３８Ａの取り付け位置を通過する時刻に合わせて流路３６を絞る方向に仕切手段３８Ａを作動させる。

図３（２）は仕切手段３８Ａが流路３６を絞った直後の状況を示している。すなわち、仕切手段３８Ａをタイミングよく作動させることによって、微粒子Ｆを微粒子Ｇ，Ｈから切り離すようにして流路３６が絞られる。その結果、図３（３）に示したように、微粒子Ｇ，Ｈは仕切手段３８Ａの上方に留まるとともに、微粒子Ｆは絞り部から流入したサンプル液に押し流され、微粒子Ｆと微粒子Ｇ，Ｈとの間隔が大きくなる。

そこで、仕切手段３８Ａを開くとサンプル液の流れが回復し、図３（４）に示したように、微粒子Ｆと間隔をあけた微粒子Ｇ，Ｈが接近・接触状態で流れる。このような状況でサンプル液を流し続けると、微粒子Ｆは問題ないが、種類の異なる微粒子Ｇ，Ｈ同士が一つの液滴に取り込まれた状態で流路３６の下端開口から滴下する恐れが強い。したがって、制御器４０は微粒子Ｇ，Ｈが第２段の仕切手段３８Ｂの取り付け位置を通過する時刻に合わせて流路３６を絞る方向に仕切手段３８Ｂを作動させる。

図３（５）は仕切手段３８Ｂが流路３６を絞った直後の状況を示している。すなわち、仕切手段３８Ｂをタイミングよく作動させることによって、微粒子Ｇを微粒子Ｈから切り離すようにして流路３６が絞られる。その結果、図３（６）に示したように、微粒子Ｈは仕切手段３８Ｂの上方に留まるとともに、微粒子Ｇは絞り部から流入したサンプル液に押し流され、微粒子Ｇと微粒子Ｈとの間隔が大きくなる。次に図３（７）に示したように、仕切手段３８を開くとサンプル液の流れが回復し、微粒子Ｇと微粒子Ｈは適正な間隔を有して流路３６を流れることになる。

このため、流路３６の下端開口から滴下する液滴にはフローセル２０を通過した時点では接近・接触状態であった３個の微粒子Ｆ，Ｇ，Ｈがそれぞれ間隔をあけて流路３６に流れることになる。したがって、流路３６の出口では微粒子Ｆ，Ｇ，Ｈがそれぞれ１個づつ液滴に取り込まれて滴下することになり、後段の分取手段２８での分取精度が向上する。

本発明に係るフローサイトメータの実施形態を示す系統図である。 仕切手段３８の作動状況を示した説明図である。 本発明に係るフローサイトメータの他の実施形態とその作動状況を示した説明図である。 従来技術の一般的なフローサイトメータの概念図である。

符号の説明

１０………フローチャンバ、１２………インサーションノズル、１４………サンプル液、１６………（シース液の）供給口、１８………シース液、２０………フローセル、２２………レーザ光源、２４………検出器、２６………データ処理器、２８………分取手段、３０………荷電器、３２ａ，３２ｂ………偏向板、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ………採取容器、３６………流路、３８，３８Ａ，３８Ｂ………仕切手段、４０………制御器。

Claims (4)

1. 複数の微粒子が浮遊するサンプル液をフローセル内に流す過程で前記微粒子を個々に識別するようにした本体部と、前記フローセルのサンプル液の排出側に微粒子の分取手段とを具備したフローサイトメータにおいて、前記フローセルと分取手段とを結ぶサンプル液の流路に当該流路を絞る仕切手段を取り付けたこと特徴とするフローサイトメータ。
2. 前記本体部で識別した微粒子が前記仕切手段を通過する時刻に合わせて仕切手段の作動を制御する制御手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載のフローサイトメータ。
3. 前記流路には前記仕切手段が上下方向に２段に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフローサイトメータ。
4. 前記仕切手段による流路を絞り量が流路断面の７０〜８０％であり、残りの２０〜３０％の流路断面ではサンプル液は流れるが、前記微粒子は通過できないようにされたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のフローサイトメータ。

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