JP2008530985A5

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Publication number: JP2008530985A5
Application number: JP2007553366A
Authority: JP
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2026-02-01

Description

微粒子を操作するために用いる撮像システムの一形態が、２００４年１０月２８日出願の米国特許出願１０／９７４，９７６号、発明の名称「ホログラフィーによる光トラッピングを利用したナノ材料の操作・処理システム及び方法」、及び２００４年９月３日出願の米国特許出願１０／９３４，５９７号、発明の名称「レーザー運転による、粒子と細胞の多層流分離」に記載されており、両出願の開示を本明細書に参照として取り込む。
なお、本出願に対応する外国の特許出願においては下記の文献が発見または提出されている。
米国特許第４６６０９７１号明細書米国特許第６５２４８６０号明細書米国特許第４６６７８３０号明細書米国特許第３９６０４４９号明細書米国特許出願公開第２００６／０１５２７０７号明細書米国特許出願公開第２００２／０１２２１６７号明細書米国特許第７３１５３５７号明細書米国特許第７１９３７０６号明細書米国特許第７１１８６７６号明細書米国特許第６７６３１４９号明細書米国特許第６６２８３８５号明細書米国特許第６３８８７８８号明細書米国特許第６２５６０９６号明細書米国特許第６２１１９５５号明細書米国特許第５９５６１３９号明細書米国特許第５６３５４０２号明細書米国特許第４８７３６５３号明細書米国特許第３８３０５６８号明細書

Claims

導入口を有する１つのフローチャンバーを形成する対向し合う一対の壁面と、１つの下流側導出口と、１つのフローチャネルを形成する中間検出領域とを備え、
前記導入口は、導入シース流体による第１、第２の複数の隔離した流れと、分類すべき複数の細胞を含有する試料流体による、前記第１と第２の複数のシース流れの間の１つの第３の流れを受け取り、
前記第１と第２の複数のシース流れは、前記第３の流れがそれらの間において収縮して少なくとも前記検出領域において比較的狭い１つの試料流れを形成し、それにより前記複数の細胞が前記一対の壁面に対して選択される１つの方向へと配向されるような、前記第３の流れの１つの流量又は圧力に相対的な流量又は圧力を前記フローチャンバーにおいてそれぞれ有しており、
前記検出領域における１つの検出器は複数の所望の細胞を検出してそれを示す出力を生成する、複数の細胞を分類・配向する１つのフローデバイス装置。
前記流れから前記複数の所望の細胞を分類する、前記検出器の下流に存在する１つの分類器を更に含む、請求項１に記載のフローデバイス装置。
前記分類器は、前記検出器の下流において、少なくとも一方が前記複数の所望の細胞を受け取る第１、第２の複数の隔離した領域が形成された、前記チャンバーの１つの部分を含む、請求項２に記載のフローデバイス装置。
前記分類器は、前記複数の所望の細胞を１つの第１領域へと案内し、複数の所望でない細胞を１つの第２領域へと案内する目的で、前記検出器に応答して、１つの領域又はそれより多くの複数の領域へと選択的に圧力を印加する１つの圧力変換器を含む、請求項３に記載のフローデバイス装置。
複数の所望の細胞を複数の所望でない細胞から分離する１つの分類器を含む、請求項１に記載のフローデバイス装置。
前記一対の壁面は、一対の平面部材である、請求項１に記載のフローデバイス装置。
前記第１、第２の流れは１つの液状媒質を含み、前記第３の流れは複数の細胞又は複数の粒子が懸濁した１つの液状媒質を含む、請求項１に記載のフローデバイス装置。
前記第１、第２の複数の流れの、前記第３の流れに相対的な前記流量又は圧力は、少なくとも前記検出領域において前記第３の流れが前記第１、第２の複数の流れの幅の約１０パーセント以下となるように前記第３の流れを収縮させ、それにより前記検出領域に進入する複数の細胞を互いに対して、また前記一対の壁面に対して略平行な１つの方向に配向させる、請求項７に記載のフローデバイス装置。
前記検出領域は、１つの入力光信号を集中させる比較的狭い領域を含む、請求項８に記載のフローデバイス装置。
前記導出口は、第１と第２の複数の隔離した領域により形成され、第１の領域は１つの所望の細胞を受け取り、第２の領域は、１つの所望でない種の複数の細胞を受け取る、請求項１に記載のフローデバイス装置。
前記検出器は、前記検出領域において、前記複数の細胞に入力光を光学的に照射する１つの光源を備える、請求項１に記載のフローデバイス装置。
前記複数の細胞は前記入力光に反応して出力光を生成する反応性を有しており、前記検出器は前記複数の細胞が生成する光に反応する１つの光検出器を備える、請求項１１に記載のフローデバイス装置。
前記出力光は、前記複数の細胞から散乱する光と、前記複数の細胞が生成する蛍光光の少なくとも一方を含む、請求項１２に記載のフローデバイス装置。
前記検出器は、前記複数の細胞からの出力光を受光するための、また、当該出力光を集光してそれによる複数の集光光ビームレットを生成する１つの第１光学素子を含む、１つの光学系配列を備え、前記複数の集光光ビームレットは、前記細胞の前記入力光との相互作用に従って生成される、前記細胞の多様な角度における複数の画像を示す、請求項１２に記載のフローデバイス装置。
前記検出器は、前記光学系配列の１つの中央光軸に沿っており、前記中央光軸に沿った複数の選択された軸上ビームレットを複数の対応する光検出器へと方向付ける１つの光検出器を更に備える、請求項１４に記載のフローデバイス装置。
前記検出器は、前記中央光軸からずれて方向付けられる複数の光路を有する複数の軸ずれビームレットを検出するための、１つの対応する軸ずれ光路を有する少なくとも１つの軸ずれ光検出器を更に備える、請求項１５に記載のフローデバイス装置。
前記少なくとも１つの軸ずれ光検出器の前記光路内の１つの光スプリッタであって、前記複数の集光光ビームレットから選択される複数のビームレットを前記対応する軸ずれ検出器へと方向づける１つの光スプリッタを更に備える、請求項１６に記載のフローデバイス装置。
前記複数の集光光ビームレットは、散乱光と蛍光光を含み、前記検出器は、前記複数の集光光ビームレットから前記散乱光と前記蛍光光の少なくとも一方をフィルタリングする複数の光フィルターを更に備える、請求項１５に記載のフローデバイス装置。
前記分類器は、細胞種ごとに１つのチャネルと、前記フローチャネルに接続され、前記試料流れの複数の選択位置において前記流量を変更して前記複数の細胞を複数のチャネルうちの選択した複数のチャネルへと案内するための１つの駆動部材とを備える、請求項２に記載のフローデバイス装置。
駆動部材は、フローチャネルへと印加する変化する前記圧力用の１つの圧力変換器を備える、請求項１９に記載のフローデバイス装置。
前記駆動部材は、１つの圧電変換器、１つの加熱器、１つの容量膜、及び、１つの光加熱器の少なくとも１つを備える、請求項１９に記載のフローデバイス装置。
細胞寿命を延長するためには、前記フローデバイス装置を、約摂氏２度から１０度にて運転することができる、請求項１に記載のフローデバイス装置。
前記下流側導出口は、複数の隔離した領域又は複数の出力チャネルを備え、前記複数の隔離した領域又は前記複数の出力チャネルのうち少なくとも１つは、所望の細胞を受け取る、請求項１に記載のフローデバイス装置。
１つの対物面内の１つの物体を撮像するための１つのセンサであって、前記センサの１つの中心軸に対して複数の異なる角度にて前記対物面を離れる光という形態にて前記物体の複数の像を定義する複数のビームを発生する前記物体を照射する１つの光源と、前記物体からの光に反応する１つの検出器を備えるセンサ。
前記検出器は、前記センサの光軸に沿って方向付けられる光と、前記検出器の前記軸からずれて方向付けられる光の少なくとも一方に反応する、請求項２４に記載のセンサ。
前記軸ずれ検出器は、前記対物面内の複数の異なる位置に対応する軸ずれ光を検出するための、前記中心軸に対して横に変位した少なくとも２つの光検出器を含む、請求項２５に記載のセンサ。
各ビームからの蛍光光と散乱光の少なくとも一方をフィルタリングするための１つのフィルターを更に含む、請求項２６に記載のセンサ。
前記光検出器は、複数の光ビームを検出する、１つのマルチエレメント光電子増倍管を備える、請求項２６に記載のセンサ。
前記光源はレーザーを含む、請求項２４に記載のセンサ。
各物体からの前記光を平行化して複数の別個のビームにする１つのレンズを更に含む、請求項２９に記載のセンサ。
各ビーム用に集光レンズを更に含む、請求項３０に記載のセンサ。
軸ずれ光から軸上光を分割する１つのスプリッタを更に含む、請求項３０に記載のセンサ。
複数の所望でない細胞を死滅させるための、前記検出器の下流に存在する１つの殺細胞器を更に含む、請求項２４に記載のセンサ。
前記殺細胞器は、前記複数の所望でない細胞へ致死エネルギーを当てるための１つのレーザーと電極の少なくとも一方を備える、請求項３３に記載のセンサ。
前記殺細胞器は、前記細胞内の致死ターゲットを活性化するための光の、１つの発生源を備える、請求項３３に記載のセンサ。
複数の所望でない細胞を効果的に処理し、又は死滅させる１つの細胞電気穿孔をさらに含む、請求項２４に記載のセンサ。
導入口を有する１つのフローチャンバーを形成する対向し合う一対の壁面と、１つの下流側導出口と、１つのフローチャネルを形成する中間検出領域とを備え、前記導入口は、導入シース流体による第１、第２の複数の隔離した流れと、分類すべき複数の細胞を含有する試料流体による、前記第１と第２の複数のシース流れの間の１つの第３の流れを受け取り、前記第１と第２の複数のシース流れは、前記第３の流れがそれらの間において収縮して少なくとも前記検出領域において比較的狭い１つの試料流れを形成し、それにより前記複数の細胞が前記一対の壁面に対して選択される１つの方向へと配向されるような、前記第３の流れの１つの流量又は圧力に相対的な流量又は圧力を前記フローチャンバーにおいてそれぞれ有しており、
所望でない細胞から複数の所望の細胞を検出してそれを示す出力を生成する前記検出領域における１つの検出器と、
前記試料流れから、前記検出器によって検出された、前記所望の細胞を分類する分類器とを備え、
前記分類器は、所望でない細胞から前記所望の細胞を分類する、複数の細胞を分類・配向する１つのフローデバイス装置。
前記所望の細胞は、Ｘ染色体細胞及びＹ染色体細胞のうちの一方である請求項３７に記載のフローデバイス装置。
前記所望でない細胞は、前記Ｘ染色体細胞及び前記Ｙ染色体細胞のうちの他方である請求項３８に記載のフローデバイス装置。
前記所望でない細胞は、レーザーの使用により死滅させられる請求項３９に記載のフローデバイス装置。
前記細胞は精子細胞であり、前記分類器は、前記精子細胞の性別識別を実行する請求項３７に記載のフローデバイス装置。
前記細胞に対して実行される分類及び配向は、選択的な特徴識別のために実行される請求項３７に記載のフローデバイス装置。
前記導入口に導入された前記試料流体、前記検出領域及び分類する領域は、前記フローチャンバー内において、並列化される請求項３７に記載のフローデバイス装置。
前記並列化は、マルチチャネル構成を含み、前記マルチチャネル構成は、
導入された複数の並列な試料流体及びシース流体と、
前記導入された試料流体及びシース流体のそれぞれに対する導出チャネルとを備える請求項４３に記載のフローデバイス装置。
前記導入された流れとシース流体流のそれぞれに対して提供されるレンズシステムであって、複数の検出器を備え、前記複数の検出器のそれぞれは、前記導入された流れとシース流体流のそれぞれに対して専用であるレンズシステムを更に備える請求項４４に記載のフローデバイス装置。
レーザービームを生成するレーザーデバイスと、
前記レーザービームを複数のビームレットに分割するビームスプリッタであって、前記複数のビームレットは、前記導入された流れ又はシース流体流のうちの１つに対応する前記検出領域に対して方向付けられるビームスプリッタと、
前記複数のビームレットを複数の平行なビームにして出力する平行化レンズと、
前記平行化レンズから出力された前記複数の平行なビームを方向付けする円筒状レンズであって、対物面において、前記複数の平行なビームのそれぞれを前記導入された流れに集中させる円筒状レンズとを更に備える請求項４５に記載のフローデバイス装置。
集光レンズと
前記複数のビームレットのそれぞれから光を検出する検出器アレイデバイスとを更に備え、
前記複数のビームレットの１つ又は全ての光と前記導入された流れは前記集光レンズへと進入して、散乱光と蛍光光の両方が集光される請求項４６に記載のフローデバイス装置。
前記ビームスプリッタは、回折格子又はホログラムである請求項４７に記載のフローデバイス装置。
前記検出器アレイデバイスは、光電子増倍管のアレイである請求項４７に記載のフローデバイス装置。
前記下流側導出口は、複数の隔離した領域又は複数の出力チャネルを備え、前記複数の隔離した領域又は前記複数の出力チャネルのうち少なくとも１つは、所望の細胞を受け取る、請求項３７に記載のフローデバイス装置。
対向し合う壁面、導入領域、検出領域及び選択的な処理領域を含むフローチャンバーを備え、
前記フローチャンバーは、流体の流れを受け取るのに適した前記導入領域への複数の導入口を有し、
前記導入された流体の流れは、処理される複数の細胞を含む導入されたシース流体又は導入された試料流体のうちの１つであり、
前記導入された流体の流れは、前記導入されたシース流体とともに、前記導入領域から前記選択的な処理領域にかけて連続しており、
前記導入されたシース流体の流量又は圧力のうちの少なくとも１つは、前記導入された試料流体が直交方向で収縮されるように選択され、その結果前記試料流体が少なくとも前記検出領域において比較的狭い流れとなり、前記複数の細胞それぞれの扁平面が前記対向し合う壁面に平行になるように向きが定まり、
前記流れから所望の細胞を分類するために、前記細胞の流量を変化させる、前記選択的な処理領域に設置された分類器と、
少なくとも１つが、前記所望の細胞を受け取る、隔離して配置された複数の領域又はチャネルとを備える、細胞を配向、試験及び選択的に処理するフロー装置。
前記選択的な処理領域内において、前記所望でない細胞を死滅させることによって、前記所望でない細胞から前記所望の細胞が分割される請求項５１に記載のフロー装置。
前記所望でない細胞を死滅させることは、レーザー死滅、電気パルス活性化電気穿孔、又は細胞活性化の少なくとも１つを通して実行される請求項５２に記載のフロー装置。
前記試料流体には、複数の細胞又は複数の粒子が懸濁している請求項５１に記載のフロー装置。
前記選択的な処理領域から下流側に設置された下流側導出口を更に備える請求項５１に記載のフロー装置。
前記検出領域において、前記複数の細胞に入力光を光学的に照射する１つの光源を備える、前記検出領域に設置された検出器を更に備える請求項５１に記載のフロー装置。
前記検出領域に設置された前記検出器は、所望の細胞を検出する請求項５６に記載のフロー装置。
前記分類器は、複数の前記所望の細胞を１つの第１領域へと案内し、複数の所望でない細胞を１つの第２領域へと案内する目的で、前記検出器に応答して、１つの領域又はそれより多くの複数の領域またはチャネルへと選択的に圧力を印加する１つの圧力変換器を含む、請求項５７に記載のフロー装置。
前記複数の細胞は前記入力光に反応して出力光を生成する反応性を有しており、前記検出器は前記複数の細胞が生成する光に反応する１つの光検出器を備える、請求項５７に記載のフロー装置。
前記出力光は、前記複数の細胞から散乱する光と、前記複数の細胞が生成する蛍光光の少なくとも一方を含む、請求項５９に記載のフロー装置。
前記検出器は、前記複数の細胞からの出力光を受光するための、また、当該出力光を集光してそれによる複数の集光光ビームレットを生成する１つの第１光学素子を含む、１つの光学系配列を備え、前記複数の集光光ビームレットは、前記細胞の前記入力光との相互作用に従って生成される、前記細胞の多様な角度における複数の画像を示す、請求項５６に記載のフロー装置。
前記検出器は、前記光学系配列の１つの中央光軸に沿っており、前記中央光軸に沿った複数の選択された軸上ビームレットを複数の対応する光検出器へと方向付ける１つの光検出器を更に備える、請求項６１に記載のフロー装置。
前記検出器は、前記中央光軸からずれて方向付けられる複数の光路を有する複数の軸ずれビームレットを検出するための、１つの対応する軸ずれ光路を有する少なくとも１つの軸ずれ光検出器を更に備える、請求項６２に記載のフロー装置。
前記少なくとも１つの軸ずれ光検出器の前記光路内の１つの光スプリッタであって、前記複数の集光光ビームレットから選択される複数のビームレットを前記対応する軸ずれ検出器へと方向づける１つの光スプリッタを更に備える、請求項６３に記載のフロー装置。
前記複数の集光光ビームレットは、散乱光と蛍光光を含み、前記検出器は、前記複数の集光光ビームレットから前記散乱光と前記蛍光光の少なくとも一方をフィルタリングする複数の光フィルターを更に備える、請求項６２に記載のフロー装置。
前記分類器は、細胞種ごとに１つのチャネルと、フローチャネルに接続され、前記試料流れの複数の選択位置において前記流量を変更して前記複数の細胞を複数のチャネルうちの選択した複数のチャネルへと案内するための１つの駆動部材とを備える、請求項５１に記載のフロー装置。
駆動部材は、フローチャネルへと印加する変化する前記圧力用の１つの圧力変換器を備える、請求項６６に記載のフロー装置。
前記駆動部材は、１つの圧電変換器、１つの加熱器、１つの容量膜、及び、１つの光加熱器の少なくとも１つを備える、請求項６６に記載のフロー装置。
前記細胞は精子細胞である請求項５１に記載のフロー装置。
前記細胞は精子細胞であり、前記選択的な処理は、前記精子細胞の性別識別である請求項５１に記載のフロー装置。
前記細胞に対して実行される分類及び配向は、選択的な特徴識別のために実行される請求項５１に記載のフロー装置。
前記導入領域内における前記導入された前記試料流体、前記検出領域及び分類する領域は、前記フローチャンバー内において、並列化される請求項５１に記載のフロー装置。
前記並列化は、マルチチャネル構成を含み、前記マルチチャネル構成は、
導入された複数の並列な試料流体及びシース流体流と、
前記導入された試料流体及びシース流体のそれぞれに対する導出チャネルとを備える請求項７２に記載のフロー装置。
前記導入された流れとシース流体流のそれぞれに対して提供されるレンズシステムであって、複数の検出器を備え、前記複数の検出器のそれぞれは、前記導入された流れとシース流体流のそれぞれに対して専用であるレンズシステムを更に備える請求項７３に記載のフロー装置。
レーザービームを生成するレーザーデバイスと、
前記レーザービームを複数のビームレットに分割するビームスプリッタであって、前記複数のビームレットは、前記導入された流れ又はシース流体流のうちの１つに対応する前記検出領域に対して方向付けられるビームスプリッタと、
前記複数のビームレットを平行なビームにして出力する平行化レンズと、
前記平行化レンズから出力された平行なビームを方向付けする円筒状レンズであって、対物面において、複数の前記平行なビームのそれぞれを前記導入された流れに集中させる円筒状レンズとを更に備える請求項７４に記載のフロー装置。
集光レンズと
前記複数のビームレットのそれぞれから光を検出する検出器アレイデバイスとを更に備え、
前記複数のビームレットの１つ又は全ての光と前記導入された流れは前記集光レンズへと進入して、散乱光と蛍光光の両方が集光される請求項７５に記載のフロー装置。
前記ビームスプリッタは、回折格子又はホログラムである請求項７６に記載のフロー装置。
前記検出器アレイデバイスは、光電子増倍管のアレイである請求項７６に記載のフロー装置。
前記分類器は、所望でない細胞から前記所望の細胞を分類する請求項５１に記載のフロー装置。
前記所望の細胞は、Ｘ染色体細胞及びＹ染色体細胞のうちの一方である請求項５１に記載のフロー装置。
前記所望でない細胞は、前記Ｘ染色体細胞及び前記Ｙ染色体細胞のうちの他方である請求項８０に記載のフロー装置。
前記所望でない細胞は、レーザーの使用により死滅させられる請求項８１に記載のフロー装置。