JP2006234559A - Flow site meter - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a flow cytometer, and more particularly to a flow cytometer provided with a means for collecting fine particles on the discharge side of a sample liquid.
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。 The flow cytometer is designed to optically identify and count microparticles such as cells, microorganisms, and microbeads that exist in the sample solution by flowing the sample solution into a transparent flow cell. It is a measurement analysis device. Further, if necessary, a sorting means can be attached to the sample liquid discharge side, and the identified fine particles can be sorted by the sorting means.
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。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a general flow cytometer. An
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。
A
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。
Fine particle sorting means 28 is provided on the sample cell discharge side of the
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。
That is, based on the signal from the
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。
A pair of
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)。
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。
However, in the flow cytometer according to the above prior art, the fine particles in the sample liquid may flow into the
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。 An object of the present invention is to provide a flow cytometer that can improve the sorting accuracy by improving the sorting problems by improving the problems of the above prior art, suppressing the generation of droplets incorporating two different types of fine particles. It is in.
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。 In order to achieve the above object, a flow cytometer according to the present invention includes a main body configured to individually identify the fine particles in a process of flowing a sample liquid in which a plurality of fine particles are suspended in the flow cell, and a sample liquid of the flow cell. In the flow cytometer having fine particle sorting means on the discharge side, a partition means for restricting the flow path is attached to the flow path of the sample liquid connecting the flow cell and the sorting means. In the flow cytometer having this configuration, it is preferable that the flow cytometer further includes a control unit that controls the operation of the partition unit in accordance with the time when the particulates identified by the main body pass through the partition unit. Further, the partitioning means can be arranged in two stages in the vertical direction in the flow path. The amount of restriction of the flow path by the partitioning means is 70 to 80% of the cross section of the flow path, and the sample liquid flows through the remaining flow path cross section of 20 to 30%, but the fine particles cannot pass.
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。 According to the present invention, the partition means for restricting the flow path is attached to the flow path of the sample liquid connecting the flow cell and the sorting means. For this reason, when different kinds of fine particles pass through the position of the partitioning means in the state of approaching and contacting each other, the fine particles can be separated by operating the partitioning means. For this reason, the fine particles are taken in one by one in the droplets dropped from the lower end opening of the flow path, and the sorting accuracy in the subsequent sorting means is improved.
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。 Further, in the present invention, since the control means for controlling the operation of the partitioning means in accordance with the time when the microparticles identified by the main body passes through the partitioning means, the operation for separating the microparticles can be performed appropriately and reliably. it can.
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。
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a flow cytometer according to the present invention. 1, elements having the same reference numerals as those in FIG. 4 have the same configurations and functions as those shown in FIG. 4, and descriptions thereof are omitted. A
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。
FIG. 2 is an explanatory view showing the operating state of the partition means 38. FIG. 2 (1) shows a situation where different types of fine particles C and fine particles D are detected in the
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。
Therefore, when the
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。
FIG. 2 (2) shows a situation immediately after the partitioning means 38 throttles the
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。
Therefore, when the partition means 38 is opened, the flow of the sample liquid is recovered. As a result of the increase in the distance between the fine particles D and the fine particles C, it is possible to prevent the fine particles D from accompanying the droplets containing the fine particles C as shown in FIG. For this reason, the fine particles C and the fine particles D are taken in one by one in the droplets dropped from the lower end opening of the
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。
Note that when the fine particles are flowing in the
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。
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of the flow cytometer according to the present invention and its operating condition. In the present embodiment, partitioning means 38A, 38B are disposed in the
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。
Therefore, when the
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。
FIG. 3 (2) shows a situation immediately after the partitioning means 38 A throttles the
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。
Therefore, when the partitioning means 38A is opened, the flow of the sample liquid is restored, and as shown in FIG. 3 (4), the fine particles G and H spaced apart from each other flow in an approaching / contacting state. If the sample liquid continues to flow in such a situation, there is no problem with the fine particles F, but there is a strong possibility that the different types of fine particles G and H will be dropped from the lower end opening of the
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。
FIG. 3 (5) shows a situation immediately after the partitioning means 38 </ b> B throttles the
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。
For this reason, in the liquid droplet dripping from the lower end opening of the
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。 10 ......... Flow chamber, 12 ......... Insertion nozzle, 14 ......... Sample liquid, 16 ......... Supply port (sheath liquid), 18 ......... Sheath liquid, 20 ......... Flow cell, 22 ... ... Laser light source, 24 ... Detector, 26 ... Data processor, 28 ... Sorting means, 30 ... Charger, 32a, 32b ......... Deflecting plates, 34a, 34b, 34c ... ... collection container, 36 ... flow path, 38, 38A, 38B ... partitioning means, 40 ... controller.
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