JP2017116558A - 粒子撮像装置および粒子撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定装置の処理速度を維持しつつ撮像対象の粒子を高品質で撮像できる粒子撮像装置および粒子撮像方法を提供する。
【解決手段】粒子撮像装置１０は、第１流路部１１０と、第２流路部１２０と、第３流路部１３０と、を備え、粒子を含む測定試料を流すための流路１００と、粒子検出部２０と、粒子選別部３０と、第２流路部１２０を流れる粒子を撮像する粒子撮像部５０と、を備える。流路１００は、第２流路部１２０の断面積が第１流路部１１０の断面積より大きくなるように構成され、第１流路部１１０と第２流路部１２０とを接続する中間流路部を備える。中間流路部は、下流に向かうに従って断面積が増加する拡張流路部を複数備え、複数の拡張流路部の間に断面積が一定の流路部を備える。
【選択図】図１９

Description

本発明は、粒子撮像装置および粒子撮像方法に関する。

フローサイトメータを用いた検体測定装置として、フローセルを流れる測定試料中の粒子を検出する粒子検出部およびフローセルを流れる測定試料中の粒子を撮像する撮像部を備えるものが知られている。たとえば、特許文献１に記載の検体測定装置は、細胞検出部の下流側に、細胞を撮像するための構成が配置される。検体測定装置は、フローセルを流れる測定試料中の細胞にレーザ光を照射し、細胞から発せられる信号をトリガーとしてＣＣＤカメラにより測定試料中の細胞を撮像する。

特開昭６３−９４１５６号公報

上記の構成では、粒子画像の品質を高めるためにフローセルを流れる粒子の速度を遅くすると、たとえば数１０万個の細胞の中に１つといった測定試料中にごく僅かに含まれる細胞の画像を取得したい場合には、多量の測定試料を測定する必要があるため、細胞画像の取得にかかる時間が非常に長くなるといった問題があった。

本発明の第１の態様に係る粒子撮像装置は、第１流路部と、第１流路部の下流側に接続された第２流路部と、第１流路部と第２流路部との間において第１流路部から分岐する第３流路部と、を備え、粒子を含む測定試料を流すための流路と、第１流路部を流れる粒子に光を照射するための光源と、光の照射により粒子から生じる光を受光する光検出器と、を備えた粒子検出部と、光検出器が受光した光の強度に基づいて、第１流路部を流れる粒子の進行方向を少なくとも第２流路部および第３流路部から選択的に調整可能な粒子選別部と、第２流路部を流れる粒子を撮像する粒子撮像部と、を備える。流路は、第２流路部の断面積が第１流路部の断面積より大きくなるように構成され、第１流路部と第２流路部とを接続する中間流路部を備える。中間流路部は、下流に向かうに従って断面積が増加する拡張流路部を複数備え、複数の拡張流路部の間に断面積が一定の流路部を備える。

本発明の第２の態様に係る粒子撮像方法は、第１流路部と、第１流路部の下流側に接続された第２流路部と、第１流路部と第２流路部との間において第１流路部から分岐する第３流路部と、第１流路部と第２流路部とを接続し、下流に向かうに従って断面積が増加する拡張流路部を複数備え、複数の拡張流路部の間に断面積が一定の中間流路部と、を備える流路に測定試料を流し、第１速度で流れる測定試料中の粒子に光を照射して粒子から生じる光を検出し、検出した光の強度に基づいて測定試料中の粒子の進行方向を調整し、第２流路部を流れる測定試料中の粒子を撮像する。

本発明によれば、細胞画像の取得にかかる時間を短縮することが可能となる。

図１は、実施形態１に係る粒子撮像装置の構成をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 図２（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、実施形態１に係る第１流路部、第２流路部、第３流路部、第４流路部、および第５流路部の断面を示す模式図、ならびに実施形態１に係る超音波定在波の形成を示す模式図である。 図３（ａ）は、実施形態１に係る粒子検出部をＸ軸負方向に見た場合の模式図であり、図３（ｂ）は、実施形態１に係る粒子撮像部をＹ軸正方向に見た場合の模式図である。 図４は、実施形態１に係る粒子撮像装置の構成を示すブロック図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、実施形態１に係る粒子撮像装置が行う処理を示すフローチャートである。 図６（ａ）は、実施形態１に係る粒子撮像装置が行う表示処理を示すフローチャートであり、図６（ｂ）、（ｃ）は、実施形態１に係る出力部に表示される画面を示す図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態２〜４に係る流路の模式図である。 図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態５、６に係る流路の模式図であり、図８（ｃ）は、実施形態６に係る粒子撮像装置が行う処理を示すフローチャートである。 図９は、実施形態７に係る流路の模式図である。 図１０（ａ）は、実施形態７に係る圧電結晶基板上に貼り付けられた部材により流路が形成されることを示す模式図であり、図１０（ｂ）は、実施形態７に係る超音波定在波の形成を示す模式図であり、図１０（ｃ）は、実施形態７に係る圧電結晶基板、部材および櫛形電極を模式的に示す斜視図である。 図１１（ａ）は、実施形態７に係る粒子検出部をＸ軸負方向に見た場合の模式図であり、図１１（ｂ）は、実施形態７に係る粒子検出部の変更例を示す模式図である。 図１２（ａ）は、実施形態８に係る流路の模式図であり、図１２（ｂ）は、実施形態８に係る粒子撮像装置が行う処理を示すフローチャートである。 図１３（ａ）、（ｂ）は、実施形態９に係る第２流路部の断面を示す模式図であり、図１３（ｃ）、（ｄ）は、実施形態９の構成を一部変更した構成例を示す模式図である。 図１４（ａ）は、実施形態１０に係る第２流路部の断面を示す模式図であり、図１４（ｂ）は、実施形態１０に係る第２流路部付近をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。図１４（ｃ）は、実施形態１０の構成を一部変更した構成例を示す模式図であり、図１４（ｄ）は、この構成例の第２流路部付近をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 図１５（ａ）、（ｂ）は、実施形態１１に係る第２流路部の断面を示す模式図であり、図１５（ｃ）は、実施形態１１における粒子整列部に対する制御を示すフローチャートである。 図１６（ａ）、（ｂ）は、実施形態１２に係る第２流路部の断面を示す模式図であり、図１６（ｃ）は、実施形態１２における粒子整列部に対する制御を示すフローチャートである。 図１７（ａ）は、実施形態１３に係る粒子撮像装置が行う表示処理を示すフローチャートであり、図１７（ｂ）、（ｃ）は、実施形態１３に係る出力部に表示される画面を示す図である。 図１８（ａ）は、実施形態１３に係る活性化状態にある血管内皮細胞の核およびシグナル分子の蛍光を撮像した画像の例を示す図であり、図１８（ａ）は、実施形態１３に係る活性化状態にない血管内皮細胞の核およびシグナル分子の蛍光を撮像した画像の例を示す図である。 図１９は、実施形態１４に係る粒子撮像装置の構成をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 図２０は、実施形態１４の変更例に係る粒子撮像装置の構成をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 図２１は、実施形態１５に係る粒子撮像装置の構成をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 図２２は、実施形態１５に係る粒子撮像装置において各流路部の流速を解析したシミュレーション結果である。 図２３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１５に係る粒子撮像装置の上流側および下流側の分岐部分をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 図２４は、実施形態１５の変更例に係る粒子撮像装置の構成をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 図２４は、実施形態１５の他の変更例に係る粒子撮像装置の構成をＺ軸負方向に見た場合の模式図である。 ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

以下に示す実施形態１〜１２は、血液検体に含まれる血中循環腫瘍細胞を撮像するための装置に本発明を適用したものである。以下、血中循環腫瘍細胞を、ＣＴＣ（Circulating Tumor Cell）と称する。進行したがん細胞は血液やリンパ液の流れに乗って循環しており、離れた臓器に転移をする。血液中のＣＴＣは、乳がん、前立腺がん、大腸がん等の転移性のがん患者において、治療効果の判定および予後予測因子として有用性が認められている。ＣＴＣを測定することは、治療による効果の判定、無増悪生存率、全生存率等、予後の予測をしたい場合に有効である。血液中に循環しているＣＴＣは極微量であり、血液１０ｍＬ中に数個〜数十個程度となっている。なお、本発明の撮像対象は、ＣＴＣに限らず、血液検体中に含まれる他の細胞であっても良い。

＜実施形態１＞
図１に示すように、粒子撮像装置１０は、流路１００と、粒子検出部２０と、粒子選別部３０と、粒子整列部４０と、粒子撮像部５０と、を備える。便宜上、図１には、互いに直交するＸＹＺ座標軸が示されている。

流路１００は、第１流路部１１０と、第２流路部１２０と、第３流路部１３０と、第４流路部１４０と、第５流路部１５０と、を備える。各流路部は、透光性を有するガラスや合成樹脂によって構成される。流路１００には、粒子を含む測定試料１２が流される。測定試料１２は、図４を参照して後述するように、血液検体１１に基づいて調製される。流路１００において、Ｘ軸負側が上流側であり、Ｘ軸正側が下流側である。

第１流路部１１０と第２流路部１２０は、直線状に並ぶように配置されている。第２流路部１２０は、第１流路部１１０の下流側、すなわち、第１流路部１１０のＸ軸正側に、第５流路部１５０を介して接続されている。第３流路部１３０と第４流路部１４０は、第１流路部１１０と第２流路部１２０との間において、第１流路部１１０から分岐している。第２流路部１２０の下流側と、第３流路部１３０の下流側と、第４流路部１４０の下流側は、大気開放されており、図示しない廃液収納部に接続されている。

図２（ａ）に示すように、第１流路部１１０は、部材１１１により周囲を囲まれた空間である。第１流路部１１０の中心軸１１２は、Ｘ軸方向に延びている。第１流路部１１０の断面形状は矩形であり、第１流路部１１０の断面において、Ｙ軸方向の幅は、Ｚ軸方向の幅よりも大きい。第１流路部１１０の断面積は一定である。

図２（ｂ）に示すように、第２流路部１２０は、部材１２１により周囲を囲まれた空間である。第２流路部１２０の中心軸１２２は、Ｘ軸方向に延びている。中心軸１２２は、中心軸１１２の延長線上に位置する。第２流路部１２０の断面形状は矩形であり、第２流路部１２０の断面において、Ｙ軸方向の幅は、Ｚ軸方向の幅よりも大きい。第２流路部１２０の断面のＺ軸方向幅は、第１流路部１１０の断面のＺ軸方向幅と同じである。第２流路部１２０の断面のＹ軸方向幅は、第１流路部１１０の断面のＹ軸方向幅よりも大きい。第２流路部１２０の断面積は一定である。第２流路部１２０の断面積は、第１流路部１１０の断面積よりも大きい。

図２（ｃ）に示すように、第３流路部１３０は、部材１３１により周囲を囲まれた空間である。第３流路部１３０の中心軸１３２は、Ｘ−Ｙ平面においてＸ軸方向から傾いている。第３流路部１３０の断面形状は円形である。第３流路部１３０の断面積は、流路１００の上流側から下流側に向かって、すなわち、中心軸１３２に沿ってＸ軸正方向に向かって、徐々に大きくなる。

図２（ｄ）に示すように、第４流路部１４０は、部材１４１により周囲を囲まれた空間である。第４流路部１４０の中心軸１４２は、Ｘ−Ｙ平面においてＸ軸方向から傾いている。第４流路部１４０の断面形状は円形である。第４流路部１４０の断面積は、流路１００の上流側から下流側に向かって、すなわち、中心軸１４２に沿ってＸ軸正方向に向かって、徐々に大きくなる。図１に示すように、第３流路部１３０と第４流路部１４０は、第１流路部１１０の中心軸１１２に対して対称である。

図２（ｅ）に示すように、第５流路部１５０は、部材１５１により周囲を囲まれた空間である。第５流路部１５０の中心軸１５２は、Ｘ軸方向に延びている。中心軸１５２は、中心軸１２２の延長線上に位置する。第５流路部１５０の断面形状は矩形である。第５流路部１５０の断面のＺ軸方向幅は、第１流路部１１０の断面のＺ軸方向幅と同じである。第５流路部１５０の断面積は、中心軸１５２に沿ってＸ軸正方向に向かって徐々に大きくなる。

図１に戻り、測定試料１２は、シース液に包まれた状態で、第１流路部１１０の上流側から流される。測定試料１２に含まれる粒子は、一列に整列した状態で中心軸１１２に沿って第１流路部１１０を流れる。粒子検出部２０は、第１流路部１１０の照射位置２１に光を照射するとともに、照射位置２１の粒子から生じた光を受光して、この粒子を検出する。

図３（ａ）に示すように、粒子検出部２０は、光源２０１と、コリメータレンズ２０２と、集光レンズ２０３と、ビームストッパ２０４と、光検出器２０５と、集光レンズ２０６と、ダイクロイックミラー２０７と、光検出器２０８と、分光フィルタ２０９と、光検出器２１０と、を備える。

光源２０１から出射される光は、赤色波長帯域のレーザ光である。コリメータレンズ２０２は、光源２０１から出射された光を平行光に変換する。集光レンズ２０３は、平行光に変換された光を集光する。集光された光は、図１に示す照射位置２１に位置付けられた粒子に照射される。これにより、前方散乱光と、側方散乱光と、蛍光が生じる。前方散乱光は、粒子の大きさに関する情報を反映し、側方散乱光は、粒子の内部情報を反映し、蛍光は、粒子の染色度合いを反映する。照射位置２１に照射された光のうち、粒子に照射されずに第１流路部１１０を透過した光は、ビームストッパ２０４により遮断される。

光検出器２０５は、前方散乱光を受光する。光検出器２０５は、フォトダイオードであり、受光した前方散乱光に応じた電気信号、すなわち前方散乱光信号を出力する。集光レンズ２０６は、側方散乱光と蛍光を集光する。ダイクロイックミラー２０７は、側方散乱光を反射し蛍光を透過する。光検出器２０８は、側方散乱光を受光する。光検出器２０８は、フォトダイオードであり、受光した側方散乱光に応じた電気信号、すなわち側方散乱光信号を出力する。分光フィルタ２０９は、蛍光を透過する。光検出器２１０は、蛍光を受光する。光検出器２１０は、アバランシェフォトダイオードであり、受光した蛍光に応じた電気信号、すなわち蛍光信号を出力する。

図３（ａ）の構成において、光検出器２０５、２０８、２１０は、特許請求の範囲に記載の受光部に相当する。また、前方散乱光を受光する光検出器２０５が、特許請求の範囲に記載の第１検出器に相当し、蛍光を受光する光検出器２１０が、特許請求の範囲に記載の第２検出器に相当する。

図１に戻り、粒子選別部３０は、バブル発生器３１、３２を備える。バブル発生器３１、３２は、熱によりバブルを生じさせる。粒子選別部３０は、第１流路部１１０を流れる粒子の進行方向を、粒子ごとに、第２流路部１２０と第３流路部１３０から選択的に調整する。

具体的には、粒子選別部３０が駆動されると、バブル発生器３１、３２により生じたバブルが、第１流路部１１０を流れる粒子に当てられる。これにより、粒子選別部３０の位置にある粒子の進行方向が、Ｘ軸正方向から第３流路部１３０へと向かう方向に変化し、粒子は第３流路部１３０へと流される。粒子選別部３０が駆動されない場合、粒子選別部３０の位置にある粒子の進行方向はＸ軸正方向から変化せず、粒子は第５流路部１５０へと流され、第２流路部１２０へと流される。

粒子選別部３０の位置に到達した粒子を、第３流路部１３０と第２流路部１２０の何れに流すかは、粒子検出部２０による検出結果に基づいて、制御部１３が粒子ごとに決定する。撮像が必要と判定された粒子は第２流路部１２０に流され、撮像が不要と判定された粒子は、第３流路部１３０に流される。かかる判定については、追って図５（ａ）を参照して説明する。

このように、粒子選別部３０は、粒子撮像部５０による撮像対象と判定された粒子に対しては、外力を付与せずに直進させて、第５流路部１５０を経由して第２流路部１２０へと導く。粒子選別部３０は、粒子撮像部５０による撮像対象ではないと判定された粒子に対しては、外力を付与して進行方向を変化させて、第３流路部１３０へと導く。これにより、撮像対象である可能性の高い粒子のみを、安定して第２流路部１２０へと導くことができる。

本実施形態は、粒子撮像部５０による撮像対象ではないと判定された粒子を第３流路部１３０のみに流しているが、第３流路部１３０だけでなく第４流路部１４０に流しても良い。また、粒子選別部３０は、バブル発生器３１、３２に代えて、圧電体と電極を有するピエゾアクチュエータや、圧電結晶基板と櫛形電極を有する超音波発生部を備えても良い。この場合、ピエゾアクチュエータや超音波発生部により発生させる超音波定在波の節は、中心軸１１２のＹ軸正側またはＹ軸負側に位置付けられる。これにより、粒子選別部３０の位置にある粒子の進行方向を、Ｘ軸正方向から変化させることができる。

第３流路部１３０と第４流路部１４０は、第１流路部１１０と第２流路部１２０との間において、第１流路部１１０から分岐している。これにより、第１流路部１１０を流れるシース液は、第３流路部１３０と、第４流路部１４０と、第５流路部１５０とに分かれる。第３流路部１３０に流されたシース液と、第４流路部１４０に流されたシース液とは、図示しない廃液収納部に収容される。第５流路部１５０に流された粒子は、中心軸１５２に沿って第５流路部１５０をＸ軸正方向に進み、第２流路部１２０に流される。

ここで、上述したように、第３流路部１３０と第４流路部１４０が、第１流路部１１０の中心軸１１２に対して対称となるよう構成されている。これにより、第１流路部１１０を流れるシース液が、略均等に第３流路部１３０と第４流路部１４０に流れる。これにより、第５流路部１５０を介して第２流路部１２０に流れる粒子の速度が安定し、粒子撮像部５０がより精度の高い画像を撮像できる。

粒子整列部４０は、第２流路部１２０の側面に配されたピエゾアクチュエータ４１、４２を備える。ピエゾアクチュエータ４１、４２は、圧電体と電極を有する。圧電体は、膜であっても良く、バルクであっても良い。圧電体の材料としては、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３、ＢａＴｉＯ_３、（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３、Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２等が挙げられるが、これらに限定されない。圧電体の振動には、縦モードが用いられても良く、あるいは、すべりモードが用いられても良い。

粒子整列部４０は、粒子の位置を中心軸１２２に合わせて、第２流路部１２０を流れる粒子を流れ方向に整列させる。粒子整列部４０は、粒子撮像部５０による撮像方向と粒子の流れ方向とに垂直な方向において、すなわち、Ｙ軸方向において、第２流路部１２０の両側から第２流路部１２０を流れる粒子に超音波を付与する。

具体的には、図２（ｆ）に示すように、粒子整列部４０が駆動されると、ピエゾアクチュエータ４１、４２により超音波定在波が形成される。超音波定在波の節は、図２（ｂ）に示す中心軸１２２に位置付けられる。これにより、第２流路部１２０を流れる粒子は、中心軸１２２に沿って流れるようになるため、粒子は下流側の撮像領域５１を通るようになる。よって、粒子撮像部５０がより精度の高い画像を撮像できる。

第２流路部１２０を構成する部材１２１の素材には、剛性が高く、且つ、音波の減衰が小さい材料を用いることが望ましい。剛性が高い材料として石英やシリコンが挙げられる。部材１２１の素材として音波の減衰が小さい材料を用いることにより、測定試料中の粒子に対して効果的に音響力を付与できる。粒子選別部３０として、ピエゾアクチュエータを用いる場合、第１流路部１１０を構成する部材１１１の素材も、第２流路部１２０を構成する部材１２１と同様、剛性が高く、且つ、音波の減衰が小さい材料を用いることが望ましい。また、粒子選別部３０として、圧電結晶基板と櫛形電極を有する超音波発生部を用いる場合、音波の減衰が小さい材料を用いることが望ましい。これにより、測定試料中の粒子に対して効果的に音響力を付与できる。第３流路部１３０、第４流路部１４０および第５流路部１５０も第２流路部１２０と同様の材料により構成されても良い。

粒子整列部４０は、超音波定在波を形成可能であればよく、ピエゾアクチュエータ４１、４２に代えて、圧電結晶基板と櫛形電極を有する超音波発生部であっても良い。超音波発生部の構成については、実施形態７を参照して説明する。

粒子撮像部５０は、第２流路部１２０の撮像領域５１に光を照射するとともに、撮像領域５１からの光を受光して、撮像領域５１を流れる粒子を撮像する。撮像領域５１は、粒子撮像部５０による撮像範囲である。撮像領域５１の大きさは、中心軸１２２に沿って流れる粒子が含まれるように設定される。

図３（ｂ）に示すように、粒子撮像部５０は、光源５０１と、ダイクロイックミラー５０２と、対物レンズ５０３と、カメラ５０４、５０５と、を備える。

光源５０１から出射される光は、波長が約４８８ｎｍのレーザ光である。ダイクロイックミラー５０２は、光源５０１から出射された光を透過し蛍光を反射する。対物レンズ５０３は、ダイクロイックミラー５０２を透過した光を集光する。集光された光は、図１に示す撮像領域５１に照射される。これにより、染色された粒子に光が照射されると粒子から蛍光が生じる。対物レンズ５０３は、粒子から生じた蛍光を集光する。ダイクロイックミラー５０２は、蛍光を反射する。

カメラ５０４、５０５は、ＴＤＩ（Time Delay Integration）カメラである。カメラ５０４は、異なる波長の蛍光を受光して、蛍光ごとに画像情報を出力する。たとえば、蛍光の波長に応じた反射面をダイクロイックミラー５０２に複数設け、カメラ５０４における結像領域が蛍光の波長ごとに分離されるように、ダイクロイックミラー５０２の各反射面の傾斜角を調整する構成であっても良い。この構成によれば、カメラ５０４の撮像画像が、各蛍光に対応した複数の領域に区分される。各領域の画像情報が、蛍光ごとの画像情報となる。カメラ５０５は、粒子を透過した光を受光して、明視野画像情報を出力する。

ここで、カメラ５０４、５０５が粒子を撮像する方向は、Ｚ軸方向である。第２流路部１２０の断面において、撮像方向の幅、すなわちＺ軸方向の幅よりも、撮像方向と粒子の流れ方向とに垂直な方向の幅、すなわちＹ軸方向の幅が大きい。よって、粒子がＺ軸方向に重なりにくいため、粒子撮像部５０は、粒子ごとの画像を取得できる。

第２流路部１２０におけるシース液および測定試料１２の流量は、第３流路部１３０と第４流路部１４０によって、第１流路部１１０におけるシース液および測定試料１２の流量から減少している。具体的には、第１流路部１１０におけるシース液および測定試料１２の流量は１００μＬ／ｓであるのに対し、第２流路部１２０におけるシース液および測定試料１２の流量は３０μＬ／ｓとなっている。このため、第２流路部１２０におけるシース液および測定試料１２の流量は、第１流路部１１０におけるシース液および測定試料１２の流量の１／３以下となっている。また、第３流路部１３０および第４流路部１４０におけるシース液および測定試料１２の流量は、それぞれ３５μＬ／ｓとなっている。これにより、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は、第１流路部１１０を流れる粒子の速度よりも低下する。

また、第２流路部１２０の断面積は、上述したように、第１流路部１１０の断面積よりも大きい。これにより、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は、第１流路部１１０を流れる粒子の速度よりもさらに低下する。具体的には、第１流路部１１０を流れる粒子の速度は１．０ｍ／ｓであるのに対し、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は０.１ｍ／ｓとなるように構成されている。このため、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は、第１流路部１１０を流れる粒子の速度の１／１０以下となっている。よって、多くの粒子の中から撮像対象となる粒子を抽出するために、第１流路部１１０を流れる粒子の速度を上げた場合でも、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は大きく低下するため、粒子撮像部５０によって精密な粒子の画像を撮像できる。すなわち、粒子撮像装置１０の処理速度を維持しつつ撮像対象の粒子を高品質で撮像できる。

第５流路部１５０は、第１流路部１１０と第２流路部１２０とを接続し、第５流路部１５０の断面積は、下流に進むにつれて徐々に大きくなっている。これにより、第１流路部１１０から第２流路部１２０に至るまでに、粒子の速度を徐々に下げることができる。よって、第２流路部１２０を流れる粒子の速度が安定するため、粒子撮像部５０によって精密な粒子の画像を撮像できる。

第３流路部１３０と第４流路部１４０は、上流側から下流側に向かって徐々に断面積が大きくなっている。これにより、第１流路部１１０から第３流路部１３０または第４流路部１４０に向けて流れる測定試料１２が、第５流路部１５０に流れ込みにくくなる。よって、第２流路部１２０を流れる粒子の速度が安定するため、粒子撮像部５０によって精密な粒子の画像を撮像できる。

図１に戻り、粒子撮像部５０により撮像された粒子は、第２流路部１２０を流れ、図示しない廃液収納部に収容される。全ての測定試料１２が流路１００を流れきると、測定試料１２に対する処理が終了する。

図４に示すように、粒子撮像装置１０は、粒子検出部２０と、粒子選別部３０と、粒子整列部４０と、粒子撮像部５０に加えて、制御部１３と、試料調製部１４と、記憶部１５と、入力部１６と、出力部１７と、を備える。制御部１３は、ＣＰＵ等の演算処理回路を備え、記憶部１５に記憶されたプログラムに従って粒子撮像装置１０の各部を制御する。記憶部１５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶媒体を備える。

試料調製部１４は、患者から採取された末梢血である血液検体１１を受け付ける。試料調製部１４には、試薬１４ａ〜１４ｇを収容する容器が接続されている。試薬１４ａは、赤血球を溶血させる溶血剤を含む。試薬１４ｂは、白血球を検出するためのＣＤ４５の標識抗体を含む。試薬１４ｃは、１７番染色体上に結合するＣｈ１７プローブを含む。試薬１４ｄは、Ｈｅｒ２遺伝子上に結合するＨｅｒ２プローブを含む。試薬１４ｅは、色素名Ａｌｅｘａ４８８で標識されたＣｈ１７プローブに結合する抗体を含む。試薬１４ｆは、色素名ＰＥで標識されたＨｅｒ２プローブに結合する抗体を含む。試薬１４ｇは、核を染色する色素７ＡＡＤを含む。これらの色素は、光源５０１から出射される波長が約４８８ｎｍの光によって異なる波長の蛍光が励起される。試薬１４ｅの色素は、Ａｌｅｘａ４８８に代えてＦＩＴＣであっても良い。試薬１４ｆの色素は、ＰＥに代えてＰＥ−Ｃｙ７であっても良い。試料調製部１４は、血液検体１１と試薬１４ａ〜１４ｇとを混合して測定試料１２を調製する。測定試料１２は、図１に示す流路１００に流される。

試薬１４ｅ、１４ｆ、１４ｇに含まれる色素の励起波長が異なる場合、光源５０１は、色素の励起波長に応じた複数の光を出射する光源に変更される。このような光源として、基板に複数の発光素子がマウントされたマルチ発光レーザが用いられ得る。あるいは、光源５０１が、複数の半導体レーザから出射されたレーザ光をダイクロイックミラーで結合する構成であっても良い。たとえば、Ａｌｅｘａ４８８と励起波長が異なる色素として、Ａｌｅｘａ６４７、ＨＯＥＣＨＳＴが挙げられる。Ａｌｅｘａ６４７は、Ｈｅｒ２遺伝子の標識に用いられ、ＨＯＥＣＨＳＴは、核の標識に用いられ得る。

制御部１３は、粒子検出部２０の光検出器２０５、２０８、２１０から出力された信号に基づいて、前方散乱光と、側方散乱光と、蛍光とに対応する信号波形を取得する。制御部１３は、粒子ごとに、各光に対応する信号波形のピーク値を取得する。前方散乱光信号の信号波形のピーク値、側方散乱光信号の信号波形のピーク値、蛍光の信号波形のピーク値は、それぞれ、前方散乱光信号の強度、側方散乱光信号の強度、蛍光信号の強度に対応する。

制御部１３は、粒子ごとに取得した各光に対応する信号波形のピーク値を、記憶部１５に記憶する。制御部１３は、粒子選別部３０を駆動して、粒子の進行方向を選択する。制御部１３は、粒子整列部４０を駆動して、第２流路部１２０を流れる粒子の位置を中心軸１２２に合わせる。制御部１３は、粒子撮像部５０のカメラ５０４、５０５の出力信号に基づいて粒子の画像を生成し、生成した画像を記憶部１５に記憶する。制御部１３は、撮像した画像を解析して、粒子の画像を出力部１７に表示する。制御部１３は、入力部１６を介してオペレータからの指示を受け付け、撮像した粒子の画像等を出力部１７に表示させる。入力部１６は、マウスやキーボードであり、出力部１７は、液晶パネル等のディスプレイである。

次に、粒子撮像装置１０が行う処理についてフローチャートを参照して説明する。オペレータにより開始指示が行われると、制御部１３は、粒子撮像装置１０を駆動して、血液検体１１を吸引して試料調製部１４に供給し、図５（ａ）〜（ｃ）に示す処理を開始させ、各処理を並行して実行する。

図５（ａ）に示すように、ステップＳ１０１において、試料調製部１４は、血液検体１１と試薬１４ａ〜１４ｇとを混合して測定試料１２を調製する。測定試料１２の調製において、試薬１４ａの作用によって血液検体１１内の赤血球が溶血され、試薬１４ｂ内のＣＤ４５の標識抗体と、血液検体１１内の白血球の表面抗原ＣＤ４５とが結合する。さらに、測定試料１２の調製において、血液検体１１と試薬１４ｃ〜１４ｇとが混合される。

ステップＳ１０２において、制御部１３は、粒子検出部２０の光源２０１を駆動して第１流路部１１０の照射位置２１に光を照射し、第１流路部１１０の上流側から所定の速度で測定試料１２を流す。ステップＳ１０３において、制御部１３は、粒子検出部２０の光検出器２０５、２０８、２１０により、それぞれ、前方散乱光信号と、側方散乱光信号と、蛍光信号を検出し、第１流路部１１０を流れる測定試料１２中の粒子の検出を開始する。ＣＤ４５の標識抗体から得られる蛍光信号は、光検出器２１０により取得される。制御部１３は、粒子ごとに、前方散乱光信号の強度と、側方散乱光信号の強度と、蛍光信号の強度を取得する。

ステップＳ１０４において、制御部１３は、照射位置２１の粒子がＣＴＣである可能性が高い粒子であるか否かを判定する。具体的には、制御部１３は、蛍光信号の強度が所定の閾値以下であり、かつ、前方散乱光信号の強度が所定の閾値以上である場合に、照射位置２１の粒子はＣＴＣである可能性が高いと判定する。つまり、蛍光信号が所定の閾値より大きい粒子および前方散乱光信号の強度が所定の閾値より小さい粒子が撮像対象から除外される。粒子がＣＴＣである場合、粒子はＣＤ４５の標識抗体と結合しないため、蛍光信号の強度は所定値以下となる。また、粒子がＣＴＣである場合、粒子のサイズが大きくなるため、前方散乱光信号の強度は所定の閾値以上となる。このように、ステップＳ１０４では、白血球以外の粒子である場合、かつ、粒子のサイズが大きい場合に、制御部１３は、粒子がＣＴＣである可能性が高いと判定する。

試料調製において、赤血球を溶血するための試薬１４ａが用いられなくても良い。この場合であっても、赤血球はサイズが小さく前方散乱光信号の強度は所定の閾値未満となることから、測定試料１２中の赤血球は撮像対象から除外されることとなる。

ステップＳ１０４でＹＥＳと判定すると、ステップＳ１０５において、制御部１３は、ステップＳ１０４においてＣＴＣである可能性が高いと判定した粒子が照射位置２１を通過したタイミングを記憶する。ステップＳ１０６において、制御部１３は、測定試料１２を第１流路部１１０に流し終えて、全ての粒子が照射位置２１を通過したかを判定する。制御部１３は、全ての粒子が照射位置２１を通過するまで、照射位置２１に位置づけられる粒子ごとに、ステップＳ１０４、Ｓ１０５の処理を繰り返す。全ての粒子が照射位置２１を通過すると、処理が終了する。

図５（ｂ）に示すように、ステップＳ１１１において、制御部１３は、粒子選別部３０の動作をオンにする。ステップＳ１１２において、制御部１３は、粒子選別部３０に位置付けられた粒子が、ＣＴＣである可能性が高い粒子であるかを判定する。具体的には、制御部１３は、ステップＳ１０５で記憶したタイミングから所定の時間が経過している場合、図５（ａ）のステップＳ１０４でＣＴＣである可能性が高いと判定された粒子が、粒子選別部３０に位置付けられたと見なす。

ステップＳ１１２でＹＥＳと判定すると、ステップＳ１１３において、制御部１３は、粒子選別部３０の動作をオフにする。これにより、ＣＴＣである可能性が高いと判定された粒子は、第５流路部１５０を経由して第２流路部１２０に流される。他方、ステップＳ１１２でＮＯと判定すると、制御部１３は、粒子選別部３０の動作をオンのまま継続する。これにより、ＣＴＣである可能性が低いと判定された粒子が、第３流路部１３０に流される。このように、制御部１３は、蛍光信号の強度に基づいて粒子選別部３０を駆動することにより、第１流路部１１０を流れる粒子の進行方向を調整する。

ステップＳ１１４において、制御部１３は、測定試料１２を第１流路部１１０に流し終えて、全ての粒子が粒子選別部３０を通過したかを判定する。制御部１３は、全ての粒子が粒子選別部３０を通過するまで、粒子選別部３０に位置づけられる粒子ごとに、ステップＳ１１２、Ｓ１１３の処理を繰り返す。全ての粒子が粒子選別部３０を通過すると、処理が終了する。

図５（ｃ）に示すように、ステップＳ１２１において、制御部１３は、粒子撮像部５０の光源５０１を駆動して、第２流路部１２０の撮像領域５１に光を照射する。ステップＳ１２２において、制御部１３は、粒子撮像部５０のカメラ５０４、５０５を駆動して、粒子の撮像を開始する。このように、制御部１３は、粒子撮像部５０を駆動することにより、ＣＴＣである可能性が高い粒子を撮像する。制御部１３は、カメラ５０４、５０５の撮像画像を監視し、一連の撮像画像のうち粒子を含む撮像画像を粒子の画像として抽出して記憶部１５に記憶させる。

ステップＳ１２３において、制御部１３は、測定試料１２を第１流路部１１０に流し終えて、全ての粒子が粒子撮像部５０を通過したかを判定する。制御部１３は、全ての粒子が粒子撮像部５０を通過するまで、撮像領域５１を通る粒子の撮像を継続する。全ての粒子が撮像領域５１を通過すると、処理が終了する。

オペレータは、図５（ａ）〜（ｃ）の処理が終了すると、入力部１６を介して粒子撮像装置１０に対して結果の表示指示を入力する。

図６（ａ）に示すように、ステップＳ２０１において、制御部１３は、オペレータにより結果の表示指示が入力されたかを判定する。ステップＳ２０１でＹＥＳと判定すると、ステップＳ２０２において、制御部１３は、図５（ｃ）に示す処理で撮像した全ての粒子の画像に対して画像解析して、核内に１７番染色体に基づく輝点とＨｅｒ２遺伝子に基づく輝点とを含む細胞を抽出する。さらに、ステップＳ２０２において、制御部１３は、抽出した細胞の画像を解析して、細胞ごとにＨｅｒ２遺伝子の増幅がある細胞かを判定し、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がある細胞をＣＴＣとして抽出する。ここで、制御部１３は、核内にＨｅｒ２遺伝子に基づく輝点を３個以上含む細胞を、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がある細胞、すなわちＣＴＣとして抽出する。ステップＳ２０３において、制御部１３は、ステップＳ２０２の抽出結果に基づいて、輝点を含む細胞の数と、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がある細胞（ＣＴＣ）の数とを、出力部１７に表示する。ステップＳ２０４において、制御部１３は、ステップＳ２０２で抽出した輝点を含む細胞の画像を、出力部１７に表示する。

図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、ステップＳ２０３、Ｓ２０４において、出力部１７には画面６０が表示される。画面６０には、輝点を含む細胞の数と、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がある細胞（ＣＴＣ）の数と、輝点を含む細胞の画像が表示される。オペレータは、細胞数を参照することにより、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅が発生しているか否かを知ることができるため、医師等が最適な治療薬を決定するための有用な情報を提供できる。

横に並ぶ５枚の画像は、同じ１つの粒子についての画像である。左から順に５枚の画像は、それぞれ、１７番染色体の遺伝子を標識する色素により生じた蛍光の画像６１と、Ｈｅｒ２遺伝子を標識する色素により生じた蛍光の画像６２と、核を染色する色素により生じた蛍光の画像６３と、画像６１〜６３をマージした画像６４と、明視野の画像６５と、を示している。なお、画像６１〜６４は、階調の反転を行った後、グレースケールに変換したものである。

図６（ｂ）に示す粒子の画像は、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がない細胞の画像であり、図６（ｃ）に示す粒子の画像は、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がある乳がん細胞の画像である。輝点を含む粒子の画像が複数ある場合、オペレータは、画面６０上で粒子の画像を切り替えて表示できる。さらに、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がある細胞の画像の表示と、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がない細胞の画像の表示とを個別に表示可能なボタン等を、画面６０上に別途設けても良い。

画像６１の輝点の数は、１７番染色体の遺伝子（Ｃｈ１７）の数を表している。画像６２の輝点の数は、Ｈｅｒ２遺伝子の数を表している。画像６３の輝点は核を表している。これにより、オペレータは、実際に画像を参照することにより、核内に、１７番染色体の遺伝子とＨｅｒ２遺伝子とが存在するか否かを知ることができる。また、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅がないと、図６（ｂ）に示すように、画像６１、６２の輝点は２個になり、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅があると、図６（ｃ）に示すように、画像６１の輝点は２個になり、画像６２の輝点は２個よりも多くなる。これにより、オペレータは、実際に画像を参照することにより、Ｈｅｒ２遺伝子の増幅が発生しているか否かを知ることができる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、第３流路部１３０と第４流路部１４０が、下流に進むにつれて断面積が大きくなるよう構成されたが、図７（ａ）に示すように断面積が一定であっても良い。実施形態２では、実施形態１と比較して、図７（ａ）に示すように、第３流路部１３０の形状と第４流路部１４０の形状のみが異なっている。その他の構成と、粒子撮像装置１０の処理は、実施形態１と同様である。

実施形態２においても、第２流路部１２０における測定試料１２の流量は、第１流路部１１０における測定試料１２の流量から減少している。これにより、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は、第１流路部１１０を流れる粒子の速度よりも低下している。よって、粒子撮像部５０によって精密な粒子の画像を撮像できる。

＜実施形態３＞
実施形態２では、第１流路部１１０の下流側の端部が３分割されて、それぞれ、第３流路部１３０と、第４流路部１４０と、第５流路部１５０が接続されたが、図７（ｂ）に示すように、第３流路部１３０と第４流路部１４０が、第１流路部１１０の側面から分岐されても良い。実施形態３では、実施形態２と比較して、第３流路部１３０の分岐位置と第４流路部１４０の分岐位置のみが異なっている。その他の構成と、粒子撮像装置１０の処理は、実施形態２と同様である。

実施形態３では、第１流路部１１０の下流側の端部で、断面積が増加しているため、流速がいったん低下するものの、第５流路部１５０の上流側の端部で、流速が再び上がる。このように、流速が非線形な変化をすると、第２流路部１２０を流れる粒子の速度が不安定になる。したがって、実施形態２、３を比較した場合、第３流路部１３０と第４流路部１４０が、実施形態２のように第１流路部１１０から分岐するのが望ましい。

＜実施形態４＞
図７（ｃ）に示すように、実施形態３において、第５流路部１５０の断面積は、上流側の端部近傍で一定であっても良い。実施形態４では、実施形態３と比較して、第５流路部１５０の形状が異なっており、第３流路部１３０と第４流路部１４０の断面積が大きくなっている。その他の構成と、粒子撮像装置１０の処理は、実施形態３と同様である。

＜実施形態５＞
図８（ａ）に示すように、実施形態４において、第４流路部１４０が省略されても良い。実施形態５では、実施形態４と比較して、第４流路部１４０が省略されている。その他の構成と、粒子撮像装置１０の処理は、実施形態４と同様である。

＜実施形態６＞
図８（ｂ）に示すように、実施形態５において、第５流路部１５０と第２流路部１２０が傾けられていても良い。実施形態６では、実施形態５と比較して、第５流路部１５０と第２流路部１２０が傾けられている。また、図８（ｃ）に示すように、実施形態６では、図５（ｂ）に示す処理において、ステップＳ１１３が削除され、ステップＳ３０１、Ｓ３０２が追加されている。その他の構成と、その他の粒子撮像装置１０の処理は、実施形態５と同様である。

図８（ｃ）に示すように、制御部１３は、粒子選別部３０に位置付けられた粒子が、ＣＴＣである可能性が高い粒子であると判定すると、ステップＳ３０１において、粒子を下方向へ送るよう粒子選別部３０のバブル発生器３１、３２を駆動する。他方、制御部１３は、粒子選別部３０に位置付けられた粒子が、ＣＴＣである可能性が高い粒子でないと判定すると、ステップＳ３０２において、粒子を上方向へ送るよう粒子選別部３０のバブル発生器３１、３２を駆動する。

＜実施形態７＞
図９に示すように、実施形態４において、流路１００が、透過性を有する圧電結晶基板１０１上に設けられても良い。

圧電結晶基板１０１は、ＬｉＮｂＯ_３からなる。圧電結晶基板１０１上に、ＰＤＭＳからなる部材１０２が貼り付けられる。流路１００の各流路部は、圧電結晶基板１０１上にＰＤＭＳからなる部材１０２が貼り付けられることにより、たとえば、図１０（ａ）に示すように形成される。第１流路部１１０と、第２流路部１２０と、第５流路部１５０の断面形状は、それぞれ、図２（ａ）、（ｂ）、（ｅ）と同様である。
第３流路部１３０と第４流路部１４０の断面形状は、矩形である。

流路１００は、第１流路部１１０の上流側に、さらに、第６流路部１６１と、第７流路部１６２と、第８流路部１６３を備える。第７流路部１６２と第８流路部１６３は、第６流路部１６１のＹ軸正側とＹ軸負側から、第６流路部１６１に合流している。これら流路部も、圧電結晶基板１０１上に部材１０２が貼り付けられることにより形成され、これら流路部の断面形状も矩形である。第６流路部１６１の上流側から測定試料１２が流される。測定試料１２に含まれる粒子は、第７流路部１６２と第８流路部１６３の上流側から流されたシース液に包まれた状態で、第１流路部１１０を流れる。

流路１００を除く粒子撮像装置１０の各部は、実施形態１と同様である。以下、実施形態１と異なる点について説明する。

図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、粒子整列部４０は、圧電結晶基板１０１の表面に、半導体製造技術により形成された櫛形電極４３、４４を備える。粒子整列部４０は、櫛形電極４３、４４に電流を流すことにより、第２流路部１２０を流れる粒子に超音波を付与する。櫛形電極４３、４４に電流が流されると、櫛形電極４３、４４の近傍の圧電結晶基板１０１が振動して、超音波定在波が形成される。すなわち、櫛形電極４３、４４と、櫛形電極４３、４４の近傍の圧電結晶基板１０１とが、合わせて超音波発生部として機能する。超音波定在波の節は、図１０（ａ）に示す中心軸１２２に位置付けられる。これにより、第２流路部１２０を流れる粒子は、中心軸１２２に沿って流れるようになるため、粒子は下流側の撮像領域５１を通るようになる。よって、下流側の粒子撮像部５０が、粒子を確実に撮像できる。

図９に示すように、粒子選別部３０は、バブル発生器３１、３２に代えて、圧電結晶基板１０１の表面に、半導体製造技術により形成された櫛形電極３３、３４を備える。この場合も、櫛形電極３３、３４と、櫛形電極３３、３４の近傍の圧電結晶基板１０１とが、合わせて超音波発生部として機能する。櫛形電極３３、３４に電流が流されると、櫛形電極３３、３４の近傍の圧電結晶基板１０１が振動して、超音波定在波が形成される。超音波定在波の節は、中心軸１１２のＹ軸正側に位置付けられる。これにより、粒子が第３流路部１３０に送られる。

第１流路部１１０の上流付近には、粒子整列部４０と同様の粒子整列部７０が設置されている。粒子整列部７０は、櫛形電極７１、７２を備える。これにより、第１流路部１１０を流れる粒子は、第１流路部１１０の中心軸１１２に沿って流れるようになる。

図１１（ａ）に示すように、粒子検出部２０は、光源２１１と、ダイクロイックミラー２１２と、集光レンズ２１３、２１５と、光検出器２１４、２１６、２１７と、を備える。光源２１１は、図２（ａ）の光源２０１と同様であり、光検出器２１４、２１６、２１７は、それぞれ、図２（ａ）の光検出器２０５、２０８、２１０と同様である。光源２１１から出射された光は、ダイクロイックミラー２１２を透過して、粒子に照射される。これにより、前方散乱光と、側方散乱光と、蛍光が生じる。前方散乱光と側方散乱光は、それぞれ、集光レンズ２１３、２１５により集光され、蛍光は、ダイクロイックミラー２１２により反射される。光検出器２１４、２１６、２１７は、それぞれ、前方散乱光と、側方散乱光と、蛍光を受光する。

圧電結晶基板１０１が透過性を有しない場合、粒子検出部２０は、図１１（ａ）に示す構成に代えて、図１１（ｂ）に示す構成とされる。図１１（ｂ）では、光源２１１から出射された光は、斜め方向から粒子に照射される。光検出器２１６は、ダイクロイックミラー２１２を透過した側方散乱光を受光し、光検出器２１７は、ダイクロイックミラー２１２により反射された蛍光を受光する。この場合、前方散乱光を受光できない。したがって、図１１（ｂ）に示す構成は、後段の処理で前方散乱光強度を用いない場合に限り用いることができる。

＜実施形態８＞
図１２（ａ）に示すように、実施形態８の粒子選別部３０は、実施形態１と比較して、バブル発生器３１、３２に代えて、高出力レーザ光を出射するレーザ光源３５を備えている。また、第３流路部１３０と第４流路部１４０が省略されており、第２流路部１２０のＹ軸方向の幅が大きくなっている。また、図１２（ｂ）に示すように、実施形態８では、図５（ｂ）に示す処理において、ステップＳ１１３が削除され、ステップＳ３１１が追加されている。その他の構成と、その他の粒子撮像装置１０の処理は、実施形態１と同様である。

図１２（ｂ）に示すように、制御部１３は、粒子選別部３０に位置付けられた粒子が、ＣＴＣである可能性が高い粒子でないと判定すると、ステップＳ３１１において、第１流路部１１０にレーザ光を照射して、粒子選別部３０に位置付けられた粒子を破壊する。すなわち、制御部１３は、撮像対象の粒子以外の粒子を破壊する。

実施形態８においても、撮像対象の粒子のみが第２流路部１２０に送られる。また、第２流路部１２０の断面積は、第１流路部１１０の断面積よりも大きいため、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は、第１流路部１１０を流れる粒子の速度よりも低下している。よって、粒子撮像装置１０の処理速度を維持しつつ撮像対象の粒子を高品質で撮像できる。

＜実施形態９＞
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態９では、第２流路部１２０を形成する部材１２１の厚みが、実施形態１に比べて相違している。部材１２１は、ピエゾアクチュエータ４１、４２が配される側面部分に矩形状の凹部１２３、１２４を備える。凹部１２３、１２４により、部材１２１は、ピエゾアクチュエータ４１、４２が配される側面部分の厚みが他の部分よりも小さくなっている。

このように部材１２１に凹部１２３、１２４を設けて部材１２１の厚みを小さくすることにより、ピエゾアクチュエータ４１、４２から生じる超音波が部材１２１を伝搬する際の減衰を抑制できる。よって、高精度の超音波定在波を第２流路部１２０に生じさせ得る。これにより、粒子を中心軸１２２付近により精度よく整列させ得る。

なお、図１３（ｃ）に示すように、ピエゾアクチュエータ４２に代えて音響を反射する反射板４５が凹部１２４に設置されても良い。この構成では、ピエゾアクチュエータ４２が第２流路部１２０に印加する超音波と、この超音波が反射板４５により反射された反射波とによって、第２流路部１２０に超音波定在波が生じる。第２流路部１２０のＹ軸方向の幅や、ピエゾアクチュエータ４２が第２流路部１２０に印加する超音波の振幅および周波数を調整することにより、第２流路部１２０に超音波定在波を生じさせ得る。図１３（ｃ）の構成では、ピエゾアクチュエータ４２を省略できるため、構成の簡素化とコストの低減が図られ得る。

図２（ｆ）に示す実施形態１の構成においても、同様に、ピエゾアクチュエータ４２に代えて音響を反射する反射板４５が設置されても良い。第２流路部１２０をＹ軸方向に挟む２つのピエゾアクチュエータ４１、４２の一方が、反射板４５に置き換えられても良い。

図１３（ｃ）の構成において、部材１２１の音響インピーダンスが第２流路部１２０を流れるシース液および測定試料１２の音響インピーダンスよりも大きい場合、ピエゾアクチュエータ４１から第２流路部１２０内へと出力された超音波は、第２流路部１２０のＹ軸負側の内側面によって反射される。よって、部材１２１の音響インピーダンスが第２流路部１２０を流れるシース液および測定試料１２の音響インピーダンスよりも大きい場合は、反射板４５を省略可能である。図２（ｆ）の構成においても、同様に、部材１２１の音響インピーダンスが第２流路部１２０を流れるシース液および測定試料１２の音響インピーダンスよりも大きい場合は、ピエゾアクチュエータ４１、４２の一方を省略可能である。

音場を広げるため、ピエゾアクチュエータ４１を、Ｘ軸方向に複数配置しても良い。ピエゾアクチュエータ４１に対して反射板４５を対向配置する場合は、ピエゾアクチュエータ４１と反射板４５の組をＸ軸方向に複数配置しても良い。ピエゾアクチュエータ４１、４２を対向配置する場合も、ピエゾアクチュエータ４１、４２の組をＸ軸方向に複数配置しても良い。このような構成は、図２（ｆ）の構成の場合も、同様に用いられ得る。

図１３（ｄ）に示すように、ピエゾアクチュエータ４１、４２が、音響結合剤４６を介して第２流路部１２０を構成する部材１２１の側面に押し当てられて設置されても良い。音響結合剤４６は、第２流路部１２０を構成する部材１２１と音響インピーダンスが同程度であることが好ましい。

図１３（ｄ）の構成では、第２流路部１２０に対するピエゾアクチュエータ４１、４２の音響結合性が高まるため、ピエゾアクチュエータ４１、４２から生じた超音波が第２流路部１２０に伝搬し易くなる。よって、高精度の超音波定在波を第２流路部１２０に生じさせ得る。これにより、粒子を中心軸１２２付近により精度よく整列させ得る。

図２（ｆ）に示す実施形態１の構成においても、同様に、ピエゾアクチュエータ４１、４２と部材１２１の側面との間に、音響結合剤４６を介在させても良い。また、図１３（ｃ）の構成では、ピエゾアクチュエータ４１と部材１２１の側面との間とともに、反射板４５と部材１２１の側面との間にも、音響結合剤４６を介在させても良い。音響結合剤４６を用いない場合、超音波の伝搬性を高めるため、ピエゾアクチュエータ４１、４２および反射板４５は、第２流路部１２０を構成する部材１２１の側面に密着させることが望ましい。

第２流路部１２０を構成する部材１２１は、必ずしも、ピエゾアクチュエータ４１、４２がそれぞれ配される部分の厚みが互いに同一でなくても良い。部材１２１において、ピエゾアクチュエータ４１、４２がそれぞれ配される部分の厚みを互いに相違させることにより、ピエゾアクチュエータ４１、４２から出力される音波が部材１２１を伝搬する速度を互いに相違させる。これにより、第２流路部１２０に生じる超音波定在波の節の位置を中心軸１２２からＹ軸方向に変化させ得る。この方法により、粒子の整列位置を制御できる。図１３（ｄ）の構成のように音響結合剤４６を用いる場合は、同様の目的から、音響結合剤４６の厚みや音響インピーダンスが調整されても良く、あるいは、一方の音響結合剤４６が省略されても良い。

＜実施形態１０＞
図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態１０では、ピエゾアクチュエータ４１、４２とともに、ピエゾアクチュエータ４７、４８が配置される。ピエゾアクチュエータ４７、４８は、それぞれ、第２流路部１２０を構成する部材１２１のＺ軸正負方向の各側面に設置される。ピエゾアクチュエータ４７、４８は、第２流路部１２０に超音波を付与して第２流路部１２０にＺ軸方向の超音波定在波を生じさせる。この超音波定在波によって、第２流路部１２０を流れる粒子が、Ｚ軸方向においても、中心軸１２２に近づくように整列する。Ｙ軸方向に配置された２つのピエゾアクチュエータ４１、４２は、粒子にＹ軸方向の音響力を付与して粒子を中心軸付近に整列させる。Ｚ軸方向に配置された２つのピエゾアクチュエータ４７、４８は、粒子にＺ軸方向の音響力を付与して粒子を中心軸付近に整列させる。

このようにＺ軸方向にもピエゾアクチュエータ４７、４８を配置して粒子を整列させることにより、粒子が、Ｙ軸方向とＺ軸方向の両方において中心軸１２２付近に集められる。これにより、粒子は、下流側の撮像領域５１を通る際に、Ｚ軸方向の略同じ位置に集まり、粒子撮像部５０のフォーカス位置に位置付けられ易くなる。よって、粒子の撮像画像の画質を高め得る。

なお、ピエゾアクチュエータ４１、４２により超音波定在波をＹ軸方向に発生させることにより、測定試料中に含まれる扁平な細胞をＺ−Ｘ平面に平行に配向させることが可能である。このように扁平な細胞を配向させることにより、下流側の撮像領域５１において、扁平な細胞の上面が粒子撮像部５０に対向し易くなる。よって、扁平な細胞を適正に撮像できる。

図１４（ａ）、（ｂ）の構成においても、ピエゾアクチュエータ４７、４８の組をＸ軸方向に複数配置しても良い。また、ピエゾアクチュエータ４７、４８の間に音響結合剤を介在させても良い。ピエゾアクチュエータ４７、４８の一方を反射板に置き換えても良い。部材１２１の音響インピーダンスが第２流路部１２０を流れるシース液および測定試料１２の音響インピーダンスよりも大きい場合、ピエゾアクチュエータ４７、４８の一方を省略しても良い。

図１４（ａ）、（ｂ）において、ピエゾアクチュエータ４７、４８を省略し、ピエゾアクチュエータ４１、４２のみによって、Ｙ軸方向の超音波定在波とともにＺ軸方向の超音波定在波を第２流路部１２０に生じさせることも可能である。この場合、ピエゾアクチュエータ４１、４２には、たとえば、Ｙ軸方向の超音波定在波を生じさせるための信号成分とＺ軸方向の超音波定在波を生じさせるための信号成分が重畳された入力信号が印加される。これに代えて、ピエゾアクチュエータ４１、４２に単一の信号成分のみからなる正弦波信号を印加して、Ｙ軸方向の超音波定在波とＺ軸方向の超音波定在波を第２流路部１２０に生じさせることも可能である。何れの場合も、部材１２１の音響インピーダンスや第２流路部１２０のＹ軸方向の長さおよびＺ軸方向の長さ等を考慮して、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される信号の特性が決定される。

図１４（ｃ）、（ｄ）に示すように、Ｚ軸方向に配されたピエゾアクチュエータ４７、４８によって、Ｙ軸方向において粒子を中心軸１２２付近に集める音響力を生じさせることも可能である。この場合、図１４（ｃ）、（ｄ）のように、Ｙ軸方向に配されるピエゾアクチュエータ４１、４２を省略可能である。粒子を中心軸１２２付近に集めるＹ軸方向の音響力を高めるために、ピエゾアクチュエータ４７、４８とともに、さらにＹ軸方向にピエゾアクチュエータ４１、４２を配置しても良い。

＜実施形態１１＞
図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態１１では、第２流路部１２０に生じる超音波定在波２００の振幅が変更可能となっている。超音波定在波２００の振幅は、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される入力信号の振幅を調整することによって変更され得る。ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される入力信号の振幅を大きくすると、超音波定在波２００の振幅が大きくなり、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される入力信号の振幅を小さくすると、超音波定在波２００の振幅が小さくなる。

図１５（ａ）は超音波定在波２００の振幅が小さい場合を示し、図１５（ｂ）は超音波定在波２００の振幅が大きい場合を示している。超音波定在波２００の振幅が大きいほど、粒子を中心軸１２２付近に集め易くなる。たとえば、粒子撮像部５０の撮像倍率を高めて一つの粒子を高精細に撮像する場合、図１５（ｂ）に示すように、撮像領域５１は、撮像倍率の上昇に伴い小さくなる。この場合、超音波定在波２００の振幅を高めて、より高精度に粒子を中心軸に整列させるようにする。これにより、粒子が確実に撮像領域５１を通過し、撮像漏れを抑制できる。他方、図１５（ａ）のように、撮像倍率を低下させてより広範囲を撮像する場合は、撮像領域５１が広いため、粒子を高精度に中心軸１２２付近に集める必要がない。この場合は、超音波定在波２００の振幅を低下させて、粒子を中心軸付近に整列させれば良い。

超音波定在波２００の振幅を変化させることにより、第２流路部１２０を流れる測定試料の速度を変化させ得る。超音波定在波２００の振幅が大きいほど、第２流路部１２０を流れる測定試料の速度が低下する。したがって、図１５（ｂ）の場合は、図１５（ａ）の場合に比べて、測定試料の速度を遅くできる。よって、図１５（ｂ）の場合は、より精度良く、粒子を撮像できる。

制御部１３は、たとえば、図１５（ｃ）に示す処理を実行する。制御部１３は、粒子を整列させる制御の前工程として、ステップＳ４０１、Ｓ４０２の処理を実行する。ステップＳ４０１において、制御部１３は、ピエゾアクチュエータ４１、４２にパルス波の入力信号を印加する。パルス波により生じる音響力によって、測定試料およびシース液の導入時に第２流路部１２０の内壁に付着した気泡等が第２流路部１２０の内壁から剥がされて下流へと流される。制御部１３は、ステップＳ４０２において所定時間の経過が判定されるまで、ピエゾアクチュエータ４１、４２にパルス波の入力信号を印加し続ける。こうして気泡等が除去されることにより、ステップＳ４０３移行の処理において、超音波定在波を第２流路部１２０に安定的に生じさせ得る。

ステップＳ４０２の判定がＹＥＳになると、制御部１３は、ステップＳ４０３において、粒子撮像装置１０に設定された整列モードが第１整列モードであるか否かを判定する。実施形態１１では、整列モードとして、第１整列モードと第２整列モードを選択的に設定可能である。第１整列モードは、粒子を通常の精度で中心軸付近に整列させるモードであり、第２整列モードは、第１整列モードよりも高精度で粒子を中心軸付近に整列させるモードである。ユーザは、図４の入力部１６を介して整列モードを設定する。

ステップＳ４０３の判定がＹＥＳである場合、制御部１３は、ステップＳ４０４において、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される正弦波の入力信号の振幅Ａを振幅Ａ１に設定する。ステップＳ４０３の判定がＮＯである場合、制御部１３は、ステップＳ４０５において、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される正弦波の入力信号の振幅Ａを振幅Ａ２に設定する。振幅Ａ２は、第２整列モードに対応する振幅であり、第１整列モードに対応する振幅Ａ１よりも大きい。制御部１３は、ステップＳ４０６において、振幅Ａの正弦波の入力信号をピエゾアクチュエータ４１、４２に印加する。

振幅Ａが振幅Ａ１である場合、たとえば、図１５（ａ）に示すように、超音波定在波２００の振幅は小さい。この場合、Ｙ軸方向における粒子の集束精度は低い。振幅Ａが振幅Ａ２である場合、たとえば、図１５（ｂ）に示すように、超音波定在波２００の振幅は大きい。この場合、Ｙ軸方向における粒子の集束精度は高い。

その後、制御部１３は、ステップＳ４０７において、全ての粒子が第２流路部１２０を通過したか否かを判定する。ステップＳ４０７の判定がＹＥＳになると、制御部１３は、ピエゾアクチュエータ４１、４２に対する入力信号の印加を中止して、処理を終了する。

実施形態１１では、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加する入力信号の振幅Ａを切り替えることにより、第２流路部１２０を流れる粒子の整列精度を変更できる。実施形態１１では、入力信号の振幅Ａを２種類に切り替えたが、３種類以上に切り替えて、粒子の整列精度を３種類以上に設定可能としても良い。また、図１５（ｃ）のフローチャートにおいて、ステップＳ４０７の判定がＮＯである場合、処理をステップＳ４０３に戻して、再度、整列モードの判定を行っても良い。こうすると、一つの測定試料に対する処理の途中でユーザが整列モードを変更することに対応可能となる。

ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される信号は、パルス波および正弦波の他、適宜、矩形波や複数の周波数成分を有する合成波とされ得る。ステップＳ４０１、Ｓ４０２の処理が、図５（ｃ）のステップＳ１２１またはステップＳ１２２の前段に追加されても良い。

＜実施形態１２＞
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態１２では、第２流路部１２０に生じる超音波定在波２００の節の数が変更可能となっている。超音波定在波２００の節の数は、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される入力信号の周波数を調整することによって変更され得る。ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される入力信号の周波数を高めることにより、超音波定在波２００の節の数を増加させることが可能である。

図１６（ａ）は超音波定在波２００の節の数が一つである場合を示し、図１５（ｂ）は超音波定在波２００の節の数が２つである場合を示している。超音波定在波２００の節の数が一つの場合、図１６（ａ）に示すように、粒子は中心軸１２２付近に整列する。この場合、粒子が互いに接近した状態で第２流路部１２０に流入すると、粒子が互いに重なり合って撮像されることが起こり得る。図１６（ｂ）に示すように、超音波定在波２００の節の数を２つに設定して粒子の流れを２つに分散させると、粒子が互いに接近した状態で第２流路部１２０に流入した場合も、各粒子を２つの進行経路に振り分けることが可能となる。これにより、粒子が互いに重なり合って撮像されることを抑制できる。

超音波定在波の節の数が２つの場合、図１６（ｂ）に示すように、撮像領域５１を広げる必要がある。撮像領域５１を広げる方法に代えて、超音波定在波２００の２つの節により生じる２つの進行経路に対して、それぞれ、撮像領域を設定する方法を用いても良い。

制御部１３は、たとえば、図１６（ｃ）に示す処理を実行する。制御部１３は、粒子を整列させる制御の前工程として、ステップＳ４１１、Ｓ４１２の処理を実行する。ステップＳ４１１、Ｓ４１２の処理は、図１５（ｃ）のステップＳ４０１、Ｓ４０２の処理と同じである。ステップＳ４１１、Ｓ４１２の処理により、第２流路部１２０の内壁に付着した気泡等が除去される。

その後、制御部１３は、ステップＳ４１３において、粒子撮像装置１０に設定された整列モードが第３整列モードであるか否かを判定する。実施形態１２では、整列モードとして、第３整列モードと第４整列モードを選択的に設定可能である。第３整列モードは、図１６（ａ）のように粒子を中心軸付近に整列させるモードであり、第２整列モードは、図１６（ｂ）のように粒子を２つの進行経路に振り分けて整列させるモードである。ユーザは、図４の入力部１６を介して整列モードを設定する。

ステップＳ４１３の判定がＹＥＳである場合、制御部１３は、ステップＳ４１４において、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される正弦波の入力信号の周波数Ｆを周波数Ｆ１に設定する。ステップＳ４１３の判定がＮＯである場合、制御部１３は、ステップＳ４１５において、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加される正弦波の入力信号の周波数Ｆを周波数Ｆ２に設定する。周波数Ｆ２は、第４整列モードに対応する周波数であり、第３整列モードに対応する周波数Ｆ１よりも高い。制御部１３は、ステップＳ４１６において、周波数Ｆの正弦波の入力信号をピエゾアクチュエータ４１、４２に印加する。

周波数Ｆが周波数Ｆ１である場合、たとえば、図１６（ａ）に示すように、超音波定在波２００の節の数は１つである。この場合、Ｙ軸方向における粒子の整列位置は中心軸付近となる。周波数Ｆが周波数Ｆ２である場合、たとえば、図１６（ｂ）に示すように、超音波定在波２００の節の数は２つである。この場合、Ｙ軸方向における粒子の整列位置は２つの節の位置からそれぞれＸ軸方向に延びる２つの進行経路付近となる。

その後、制御部１３は、ステップＳ４１７において、全ての粒子が第２流路部１２０を通過したか否かを判定する。ステップＳ４１７の判定がＹＥＳになると、制御部１３は、ピエゾアクチュエータ４１、４２に対する入力信号の印加を中止して、処理を終了する。

実施形態１２では、ピエゾアクチュエータ４１、４２に印加する入力信号の周波数Ｆを切り替えることにより、第２流路部１２０を流れる粒子の整列数を変更できる。実施形態１２では、入力信号の周波数Ｆを２種類に切り替えたが、３種類以上に切り替えて、粒子の整列数を３つ以上に設定可能としても良い。また、図１６（ｃ）のフローチャートにおいて、ステップＳ４１７の判定がＮＯである場合、処理をステップＳ４１３に戻して、再度、整列モードの判定を行っても良い。こうすると、一つの測定試料に対する処理の途中でユーザが整列モードを変更することに対応可能となる。

＜実施形態１３＞
検出対象の粒子は、ＣＴＣに限られない。病状の判定および投薬の確認においては、たとえば、血管内皮細胞（CEC：Circulating Endothelial Cell）、血管内皮前駆細胞（EPC：Endothelial Progenitor Cell）、間葉系幹細胞（MSC：Mesenchymal Stem Cell）、造血幹細胞（HSC：Hematopoietic Stem Cell）、または抗原特異的Ｔ細胞等を撮像および検出することも有効である。これらの細胞は、これらの細胞に発現する表面抗原に対して蛍光標識された抗体を特異的に結合させることにより検出され得る。検出対象の細胞は、実施形態１と同様、粒子撮像部５０で撮像された撮像画像を解析することにより検出される。

実施形態１３では、さらに、検出対象細胞に含まれるシグナル分子の細胞内の位置を確認することで、検出対象細胞の活性化状態が判定される。シグナル分子は、その挙動により検出対象細胞の機能性を評価可能な分子とされ得る。蛍光標識された抗体をシグナル分子に特異的に結合させることにより、シグナル分子が検出される。検出されたシグナル分子の位置を確認することにより、検出対象細胞の活性化状態等が判定される。シグナル分子の検出および活性化状態等の判定は、粒子撮像部５０で撮像された撮像画像を解析することにより行われる。

検出対象細胞およびシグナル分子の蛍光標識に用いる色素は、実施形態１に例示された色素を用いても良いし、他の色素を用いても良い。蛍光標識に用いる抗体および色素に応じて、試料調製部１４で用いる試薬１４ａ〜１４ｇが変更される。また、これらの色素を励起する光の波長は、実施形態１のように単一の波長でも良く、あるいは、異なる波長であっても良い。各色素に蛍光を励起させる波長が互いに異なる場合、たとえば、図３（ｂ）に示す光源５０１は、マルチ発光レーザとされる。

実施形態１３においても、実施形態１と同様、まずは、図５（ａ）、（ｂ）のフローチャートにより検出対象細胞の選別が行われる。

検出対象細胞が、血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞または間葉系幹細胞である場合、図５（ａ）のステップＳ１０１において、試料調製部１４は、所定の試薬を血液検体１１に混和する。ここで混和される試薬は、赤血球を溶血する試薬と、白血球を検出するためのＣＤ４５の標識抗体を含む試薬と、検出対象細胞に発現する表面抗原に特異的に結合し色素で蛍光標識された抗体を含む試薬と、シグナル分子に特異的に結合し色素で蛍光標識された抗体を含む試薬と、核を染色する試薬である。実施形態１と同様、赤血球を溶血する試薬は省略されても良い。

図５（ａ）のステップＳ１０４において、制御部１３は、上記実施形態１と同様の処理を実行する。制御部１３は、蛍光信号の強度が所定の閾値以下であり、かつ、前方散乱光信号の強度が所定の閾値以上である場合に、照射位置２１の粒子は検出対象細胞、すなわち血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞または間葉系幹細胞である可能性が高いと判定する。粒子が検出対象細胞である場合、粒子はＣＤ４５の標識抗体と結合しないため、蛍光信号の強度は所定値以下となる。ステップＳ１０４において、制御部１３は、白血球以外の粒子であり、かつ、粒子のサイズが大きい場合に、粒子が検出対象細胞、すなわち血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞または間葉系幹細胞である可能性が高いと判定する。

検出対象細胞が、造血幹細胞である場合、図５（ａ）のステップＳ１０１において、試料調製部１４は、赤血球を溶血する試薬と、造血幹細胞から分化する全ての血球を検出するための標識抗体を含む試薬と、造血幹細胞に発現する表面抗原に特異的に結合し色素で蛍光標識された抗体を含む試薬と、造血幹細胞中のシグナル分子に特異的に結合し色素で蛍光標識された抗体を含む試薬と、核を染色する試薬を血液検体１１に混和する。造血幹細胞から分化する全ての血球を検出するための標識抗体を含む試薬は、一般に、Lineageマーカーと呼ばれている。ここでは、Lineageマーカーの各抗体が同一の色素で標識される。実施形態１と同様、赤血球を溶血する試薬は省略されても良い。

図５（ａ）のステップＳ１０４において、制御部１３は、蛍光信号の強度が所定の閾値以下であり、かつ、前方散乱光信号の強度が所定の閾値以上である場合に、照射位置２１の粒子は検出対象細胞、すなわち造血幹細胞である可能性が高いと判定する。図３（ａ）のダイクロイックミラー２０７および分光フィルタ２０９は、Lineageマーカーに基づく蛍光を光検出器２１０へと導くように調整される。粒子が検出対象細胞である場合、粒子はLineageマーカーと結合しないため、蛍光信号の強度は所定値以下となる。また、造血幹細胞は、造血幹細胞から分化した他の全ての血球よりも大きい。したがって、ステップＳ１０４において、蛍光信号の強度が所定の閾値以下であり、かつ、前方散乱光信号の強度が所定の閾値以上である場合、照射位置２１の粒子は、造血幹細胞である可能性が高い。

検出対象細胞が、抗原特異的Ｔ細胞である場合、図５（ａ）のステップＳ１０１において、試料調製部１４は、赤血球を溶血する試薬と、LineageマーカーからＣＤ２、ＣＤ３の抗体を除いた試薬と、Ｔ細胞に発現する表面抗原に特異的に結合するＣＤ３の標識抗体を含む試薬と、Ｔ細胞のうち抗原特異的Ｔ細胞に発現する表面抗原に特異的に結合し色素で標識されたＭＨＣテトラマーを含む試薬と、抗原特異的Ｔ細胞中のシグナル分子に特異的に結合し色素で蛍光標識された抗体を含む試薬と、核を染色する試薬を血液検体１１に混和する。ここでは、LineageマーカーからＣＤ２、ＣＤ３を除いた抗体は同一の色素で標識される。実施形態１と同様、赤血球を溶血する試薬は省略されても良い。

図５（ａ）のステップＳ１０４において、制御部１３は、蛍光信号の強度が所定の閾値以下である場合に、照射位置２１の粒子はＴ細胞である可能性が高いと判定する。図３（ａ）のダイクロイックミラー２０７および分光フィルタ２０９は、造血幹細胞を検出する場合と同様、Lineageマーカーに基づく蛍光を光検出器２１０へと導くように調整される。粒子がＴ細胞である場合、粒子はLineageマーカーと結合しないため、蛍光信号の強度は所定値以下となる。したがって、ステップＳ１０４において、蛍光信号の強度が所定の閾値以下である場合、照射位置２１の粒子は、Ｔ細胞である可能性が高い。

こうして、検出対象細胞である可能性が高いか否かの判定を行った粒子に対し、制御部１３は、図５（ｂ）の処理を実行する。図５（ｂ）のステップＳ１１２において、制御部１３は、粒子選別部３０に位置付けられた粒子が、検出対象細胞である可能性が高い粒子であるか否かを判定する。制御部１３は、検出対象細胞の可能性が高いと判定した粒子を、第５流路部１５０を介して第２流路部１２０へと流す。制御部１３は、図５（ｃ）の処理を実行して、検出対象細胞である可能性が高い粒子を順次撮像する。

以上の処理により、制御部１３は、検出対象細胞、すなわち、血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞または抗原特異的Ｔ細胞である可能性が高い粒子の画像を記憶部１５に記憶する。記憶部１５に記憶される画像には、検出対象細胞に発現する表面抗原に特異的に結合する標識抗体の蛍光の画像と、検出対象細胞中のシグナル分子に特異的に結合する標識抗体の蛍光の画像と、粒子の明視野画像が含まれる。撮像の際、図３（ｂ）の光源５０１は、各標識抗体の色素に蛍光を励起させる光を撮像領域５１に照射する。カメラ５０４は、各標識抗体から生じる異なる波長の蛍光を受光して、蛍光ごとに画像情報を出力する。カメラ５０５は、粒子を透過した光を受光して、明視野の画像情報を出力する。記憶部１５には、カメラ５０４、５０５からの画像情報が記憶される。

撮像処理が終了すると、オペレータは、入力部１６を介して粒子撮像装置１０に対して結果の表示指示を入力する。

図１７（ａ）に示すように、ステップＳ２１１において、制御部１３は、オペレータにより結果の表示指示が入力されたかを判定する。ステップＳ２１１でＹＥＳと判定すると、ステップＳ２１２において、制御部１３は、撮像した全ての粒子の画像を画像解析して、検出対象細胞を抽出する。

検出対象細胞が血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞、間葉系幹細胞または造血幹細胞である場合、制御部１３は、ステップＳ２１２において、検出対象細胞に発現する抗体と特異的に結合する標識色素の画像を粒子ごとに参照し、この画像に所定強度を超える蛍光の領域が含まれているか否かを判定する。画像に蛍光の領域が含まれている場合、制御部１３は、判定対象の粒子が検出対象細胞であると判定する。画像に蛍光の領域が含まれていない場合、制御部１３は、判定対象の粒子が検出対象細胞でないと判定する。

検出対象細胞が抗原特異的Ｔ細胞である場合、制御部１３は、ステップＳ２１２において、まず、Ｔ細胞に発現する抗体と特異的に結合するＣＤ３の標識色素の画像を粒子ごとに参照し、この画像に所定強度を超える蛍光の領域が含まれているか否かを判定する。画像に蛍光の領域が含まれている場合、制御部１３は、判定対象の粒子がＴ細胞であると判定する。画像に蛍光の領域が含まれていない場合、制御部１３は、判定対象の粒子がＴ細胞でないと判定する。さらに、制御部１３は、抗原特異的Ｔ細胞に発現する表面抗原に結合するＭＨＣテトラマーの標識色素の画像を、Ｔ細胞であると判定した粒子ごとに参照し、この画像に所定強度を超える蛍光の領域が含まれているか否かを判定する。画像に蛍光の領域が含まれている場合、制御部１３は、判定対象の粒子が抗原特異的Ｔ細胞であると判定する。画像に蛍光の領域が含まれていない場合、制御部１３は、判定対象の粒子が抗原特異的Ｔ細胞でないと判定する。

さらに、ステップＳ２１３において、制御部１３は、抽出した検出対象細胞の画像を解析して、細胞ごとに活性化の有無を判定し、活性化した検出対象細胞を抽出する。ここで、制御部１３は、シグナル分子に特異的に結合する標識色素の画像を参照し、細胞内におけるシグナル分子の状態を検出する。制御部１３は、検出したシグナル分子の状態に基づいて、検出対象細胞の活性化の有無を判定する。

たとえば、検出対象細胞が血管内皮細胞（ＣＥＣ）である場合、シグナル分子はＮＦκＢとされ得る。ステップＳ２１３において、制御部１３は、シグナル分子であるＮＦκＢが核内に局在しているか否かにより、血管内皮細胞の活性化の有無を判定する。血管内皮細胞は、血管の内壁から剥離して血液中に流れ込む。血管内皮細胞の剥離は、炎症による刺激の他、圧迫等による圧力の変化によっても生じる。制御部１３は、これらの剥離原因のうち炎症による刺激によって生じた剥離を、シグナル分子であるＮＦκＢが核内に局在しているか否かによって判定する。制御部１３は、炎症による刺激によって剥離した血管内皮細胞を活性化した血管内皮細胞として抽出する。

図１８（ａ）に示すように、炎症による刺激によって剥離した血管内皮細胞では、ＮＦκＢが核内に局在する傾向にある。図１８（ａ）の左図には、核の蛍光画像が示されている。図１８（ａ）の左図では、便宜上、核の輪郭を示す破線が付記されている。図１８（ａ）の右図には、シグナル分子であるＮＦκＢの蛍光画像が示され、さらに、左図の核に対応する領域が破線で示されている。図１８（ａ）の左図および右図では、それぞれ、黒に近づくほど核からの蛍光およびＮＦκＢからの蛍光の強度が高くなっている。図１８（ａ）の例では、シグナル分子であるＮＦκＢが核内に局在していることが分かる。

図１８（ｂ）の例では、シグナル分子であるＮＦκＢが核内には局在していない。図１８（ｂ）の右図では、破線の領域が核の領域である。このように、炎症による刺激以外の刺激によって剥離した血管内皮細胞では、ＮＦκＢが核内に局在しない傾向にある。制御部１３は、シグナル分子の蛍光の画像を解析し、シグナル分子であるＮＦκＢが核内に局在しているか否かによって、血管内皮細胞の活性化の有無を判定する。検出対象細胞が血管内皮前駆細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞または抗原特異的Ｔ細胞である場合も、同様に、制御部１３は、シグナル分子の局在位置に基づいて、これら細胞の機能性を評価し、傷害等の要因により増加した細胞を活性化した細胞として抽出する。たとえば、検出対象細胞が血管内皮前駆細胞または間葉系幹細胞である場合、制御部１３は、シグナル分子の局在位置に基づいて、これら細胞の修復能を評価し、修復能が高い細胞を活性化した細胞として抽出する。

なお、検出対象細胞の機能性の評価は、シグナル分子の局在位置に限らず、他の要素により行われても良い。機能性の評価に用いる要素に応じて、シグナル分子の種類も適宜変更され得る。

ステップＳ２１３において、制御部１３は、ステップＳ２１２において抽出した検出対象細胞の数と、活性化した検出対象細胞の数とを出力部１７に表示させ、さらに、ステップＳ２１４において、検出対象細胞の画像を出力部１７に表示させる。たとえば、検出対象細胞が血管内皮細胞（ＣＥＣ）である場合、ステップＳ２１３、Ｓ２１４において、出力部１７に図１７（ｂ）、（ｃ）に示す画面６０が表示される。

画面６０には、血管内皮細胞（ＣＥＣ）の数と、活性化した血管内皮細胞（ＣＥＣ）の数と、血管内皮細胞（ＣＥＣ）の画像が表示される。オペレータは、血管内皮細胞（ＣＥＣ）の数を参照することにより、血液中で血管内皮細胞が増加しているか否かを知ることができる。また、活性化した血管内皮細胞（ＣＥＣ）の数を参照することにより、活性化状態にある血管内皮細胞の割合を把握ことができる。これらの情報は、医師等の治療の指針を決定するための有用な情報となり得る。

横に並ぶ２枚の画像は、同じ１つの粒子についての画像である。画像６６は、核に特異的に結合する標識抗体により生じた蛍光の画像であり、画像６７は、シグナル分子に特異的に結合する標識抗体により生じた蛍光の画像である。上記のように、シグナル分子は、血管内皮細胞に含まれるタンパク質であるＮＦκＢである。血管内皮細胞の検出には、血管内皮細胞に発現する抗原に特異的に結合するＣＤ１４６の標識抗体が用いられる。なお、画像６６、６７は、階調の反転を行った後、グレースケールに変換したものである。画像６６、６７とともに、明視野の画像がさらに画面６０に含まれても良い

図１７（ｂ）に示す粒子の画像は、活性化した血管内皮細胞の画像であり、図１７（ｃ）に示す粒子の画像は、活性化がない血管内皮細胞の画像である。血管内皮細胞の粒子の画像が複数ある場合、オペレータは、画面６０上で粒子の画像を切り替えて表示できる。さらに、活性化した血管内皮細胞の画像の表示と、活性化がない血管内皮細胞の画像の表示とを個別に表示可能なボタン等を、画面６０上に別途設けても良い。

実施形態１３では、ＣＴＣの他、血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞または抗原特異的Ｔ細胞等の、病状の判定および投薬の確認において有用な細胞の画像が取得され、これら細胞の画像が、抽出された細胞の数とともに、オペレータの要求に応じて表示される。医師等は、表示された情報を、治療の指針の決定に役立てることができる。

たとえば、心筋梗塞や脳梗塞に罹患した患者は、健常者に比べて血管内皮細胞の数が増加する。また、組織に損傷があると、健常者に比べて血管内皮前駆細胞および間葉系幹細胞の数が増加する。したがって、医師等は、これらの細胞の数を把握することにより、患者が心筋梗塞等の疾患に罹患している可能性や患者の組織に損傷が生じている可能性を把握できる。

さらに、実施形態１３では、血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞または抗原特異的Ｔ細胞の活性化状態が、シグナル分子の挙動に基づいて検出され表示される。このように、検出対象細胞の活性化状態がさらに表示されることにより、検出対象細胞の検出結果の特異性がさらに高められ得る。たとえば、検出対象細胞が血管内皮細胞である場合、図１７（ｂ）、（ｃ）に示すように、血管内皮細胞（ＣＥＣ）の数とともに活性化した血管内皮細胞（ＣＥＣ）の数が表示される。これにより、医師等は、炎症による刺激によって剥離した血管内皮細胞の数を正確に把握でき、患者が心筋梗塞等の疾患に罹患している可能性をより的確に把握できる。また、最近では、特定の抗原に応答するＴ細胞が免疫療法に利用されている。たとえば、癌細胞に特異的に応答できるＴ細胞を血中に戻し、その効能をモニタリングすることが治療法として試行されつつある。実施形態１３では、このモニタリングにおいて、抗原特異的Ｔ細胞の活性化状態をその細胞数および画像により、医師等に提示できる。これにより、医師等は、この免疫治療の効果を確認できる。

＜実施形態１４＞
図１９に示すように、第１流路部１１０と第２流路部１２０とを接続する中間流路部が、第５流路部１５０の他に、さらに、第９流路部１７１および第１０流路部１７２を備えてもよい。第１０流路部１７２は、第５流路部１５０と同様、下流に向かうに従って断面積が増加する拡張流路部となっている。第１流路部１１０から第２流路部１２０へと向かう粒子の流れは、第５流路部１５０によって減速され、さらに、第１０流路部１７２によって減速される。

第９流路部１７１の断面形状は、図２（ｂ）と同様の矩形である。第９流路部１７１の断面積は一定である。第１０流路部１７２の断面形状は矩形である。第１０流路部１７２の断面のＺ軸方向の幅は、第９流路部１７１の断面のＺ軸方向幅と同じである。第１０流路部１７２の断面形状は、中心軸に沿ってＸ軸正方向に徐々に大きくなる。第９流路部１７１の中心軸と第１０流路部１７２の中心軸は、それぞれ、Ｘ軸方向に延び、且つ、第５流路部１５０の中心軸と第２流路部１２０の中心軸に一致する。

第１０流路部１７２の断面形状がＸ軸正方向に徐々に大きくなっているため、第２流路部１２０の断面積は、図２（ｂ）の場合に比べて大きくなっている。第２流路部１２０の断面形状は、図２（ｂ）に比べてＹ軸方向の幅が拡張されている。第２流路部１２０のＺ軸方向の幅は、図２（ｂ）の場合と同じである。

実施形態１４では、上述したように、第１０流路部１７２により第２流路部１２０の断面積がさらに広げられるため、第２流路部１２０を流れる粒子の速度を、さらに低下させ得る。具体的には、第１流路部１１０を流れる粒子の速度は１．０ｍ／ｓであるのに対し、第２流路部１２０を流れる粒子の速度を０.０１ｍ／ｓ程度まで減速させ得る。この場合、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は、第１流路部１１０を流れる粒子の速度の１／１００程度となる。よって、多くの粒子の中から撮像対象となる粒子を抽出するために、第１流路部１１０を流れる粒子の速度を上げた場合でも、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は顕著に低下するため、粒子撮像部５０によって、より精密な粒子の画像を撮像できる。すなわち、粒子撮像装置１０の処理速度を維持しつつ撮像対象の粒子をより高品質で撮像できる。

実施形態１４では、第２流路部１２０のＹ軸方向の幅が広くなるため、図１９のように粒子整列部４０によって粒子を整列させる場合には、粒子整列部４０から出力される音響力を高める必要がある。

第２流路部１２０を流れる粒子の速度を０.０１ｍ／ｓ程度まで減速させるために、図２０に示すように、第１流路部１１０と第２流路部１２０を接続する中間流路部が、第９流路部１７１ａ、１７１ｂと、第１０流路部１７２ａ、１７２ｂを備えても良い。この場合、下流側に配された２段目の第９流路部１７１ｂのＹ軸方向の幅は、第２流路部１２０よりも小さい。このため、図２０に示すように、２段目の第９流路部１７１ｂに粒子整列部４０を配することにより、音響力を顕著に高めなくても、粒子を整列させ得る。これにより、第２流路部１２０による粒子の流れの乱れを抑制できる。

図１９のように第２流路部１２０に粒子整列部４０を配置する形態の他、第９流路部１７１に粒子整列部４０を配置する形態であっても良い。第９流路部１７１に粒子整列部４０を配置する形態では、第９流路部１７１のＹ軸方向の幅が第２流路部１２０よりも小さいため、粒子整列部４０から出力される音響力を顕著に高めなくても、粒子を整列させ得る。第９流路部１７１に粒子整列部４０を配置する場合は、なるべく下流側に粒子整列部４０を配置することが好ましい。第２流路部１２０と第９流路部１７１の両方に粒子整列部４０を設けても良い。図２０の構成では、さらに、第２流路部１２０と第９流路部１７１ａ、１７１ｂの全て、あるいは何れか１つまたは２つに粒子整列部４０を設けても良い。

図１９および図２０の構成において、第９流路部１７１、１７１ａ、１７１ｂの長さや幅は適宜調整可能であり、第１０流路部１７２、１７２ａ、１７２ｂの広がり具合も適宜調整可能である。第９流路部１７１、１７１ａ、１７１ｂをかなり短く設定し、あるいは、第９流路部１７１、１７１ａ、１７１ｂを省略しても良い。

＜実施形態１５＞
図２１に示すように、第１流路部１１０と第２流路部１２０とを接続する中間流路部が、第５流路部１５０の他に、さらに、第１１流路部１８１、第１２流路部１８２および第１５流路部１８５を備え、さらに、流路１００が、第３流路部１３０よりも下流側に、中間流路部から分岐する分岐流路部として、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４を備えても良い。第１５流路部１８５は、第５流路部１５０と同様、下流に向かうに従って断面積が増加する拡張流路部となっている。第１流路部１１０から第２流路部１２０へと向かう粒子の流れは、第５流路部１５０によって減速された後、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４により流量が減少され、さらに、第１０流路部１７２によって減速される。

第１１流路部１８１の断面形状は、図２（ｂ）と同じである。第１２流路部１８２の断面形状は、矩形であり、図２（ｂ）の断面形状をＹ軸方向に略３分割した形状である。第１２流路部１８２の断面のＺ軸方向の幅は、第１１流路部１８１のＺ軸方向の幅と同じである。第１２流路部１８２は、Ｘ軸方向に平行に直線状に延びている。第１２流路部１８２の断面形状は、第１２流路部１８２の全長に亘って一定である。

第１２流路部１８２の後端に繋がる第１５流路部１８５の断面形状も、矩形である。第１５流路部１８５の断面のＺ軸方向の幅は、第１２流路部１８２の断面のＺ軸方向幅と同じである。第１５流路部１８５の断面形状は、Ｘ軸正方向に向かうに従ってＹ軸方向に徐々に大きくなる。第１１流路部１８１、第１２流路部１８２および第１５流路部１８５の中心軸は、それぞれ、Ｘ軸方向に延び、且つ、第５流路部１５０の中心軸と第２流路部１２０の中心軸に一致する。

第１３流路部１８３と第１４流路部１８４は、第１２流路部１８２の中心軸に対して対称となるように設けられている。第１３流路部１８３の断面形状と第１４流路部１８４の断面形状は、それぞれ矩形である。第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の前端の断面形状は、第１２流路部１８２と同様、図２（ｂ）の断面形状をＹ軸方向に略３分割した形状である。第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の断面形状は、分岐位置から範囲Ｌ１において一定である。第１３流路部１８３および第１４流路部１８４は、範囲Ｌ１において直線状に延びている。範囲Ｌ１を超えると、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の断面形状は、範囲Ｌ２においてＸ−Ｙ平面に平行な方向のみに広がり、その後、再び一定となる。範囲Ｌ２において、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の断面形状は、第１２流路部１８２および第１５流路部１８５から離れる外側方向のみに広がっている。

図２１の構成では、範囲Ｌ１の流れ方向の長さは、第１２流路部１８２の流れ方向の長さよりも短い。これに代えて、範囲Ｌ１の流れ方向の長さが、第１２流路部１８２の流れ方向の長さと同じでもよく、あるいは、第１２流路部１８２の流れ方向の長さより長くても良い。また、図２１の構成では、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の範囲Ｌ２よりも下流側部分の幅Ｗ２が、第２流路部１２０の幅Ｗ１よりも小さくなっている。これに代えて、幅Ｗ２が、幅Ｗ１と同じでもよく、あるいは、幅Ｗ１より広くても良い。この他、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の分岐角度は適宜調整可能であり、また、範囲Ｌ２における第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の広がり具合も適宜調整可能である。第１５流路部１８５の広がり具合も種々調整可能である。第１１流路部１８１をかなり短く設定し、あるいは、第１１流路部１８１を省略しても良い。

第１１流路部１８１を流れるシース液の一部は、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４とに分流する。これにより、第１２流路部１８２の流量が減少する。また、第１５流路部１８５の断面積が下流に向かって徐々に大きくなることにより、第１５流路部１８５を流れるシース液および測定試料１２の流速が徐々に低下する。

図２１の構成では、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４により第１２流路部１８２の流量が減少させた後、第１５流路部１８５によりシース液および測定試料１２の流速が低下される。このため、第２流路部１２０を流れる粒子の速度を、さらに低下させ得る。

具体的には、図２１の構成により、第１流路部１１０を流れる粒子の速度が１．０ｍ／ｓであるのに対し、第２流路部１２０を流れる粒子の速度を０.０１ｍ／ｓ程度まで減速させることが可能である。この場合、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は、第１流路部１１０を流れる粒子の速度の１／１００程度となる。よって、多くの粒子の中から撮像対象となる粒子を抽出するために、第１流路部１１０を流れる粒子の速度を上げた場合でも、第２流路部１２０を流れる粒子の速度は顕著に低下するため、粒子撮像部５０によって、より精密な粒子の画像を撮像できる。すなわち、粒子撮像装置１０の処理速度を維持しつつ撮像対象の粒子をより高品質で撮像できる。

図２２は、図２１の構成において、第１流路部１１０から第２流路部１２０へと流れる測定試料１２の流速を本願発明者らが解析したシミュレーション結果である。図２２のシミュレーション結果は、図２１と同様の形状の流路１００について解析したものである。なお、図２２のシミュレーションでは、第３流路部１３０および第４流路部１４０の断面形状が、下流に向かうにつれてＸ−Ｙ平面方向にのみ広がる矩形に設定されている。第３流路部１３０と第４流路部１４０は、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４のように下流側の幅が均一になることなく、廃液収容部に接続されている。

図２２において、約０．２ｍ／ｓ、約０．０１５ｍ／ｓおよび約０．００２ｍ／ｓは、それぞれ、測定試料１２の流速を示している。約０．２ｍ／ｓが付された両矢印の範囲は、第１流路部１１０の範囲である。約０．０１５ｍ／ｓが付された両矢印の範囲は、第１１流路部１８１の範囲である。約０．００２ｍ／ｓが付された両矢印の範囲は、第２流路部１２０の範囲である。図示のように、このシミュレーション結果から、第１流路部１１０で約０．２ｍ／ｓであった測定試料１２の流速を、その１／１００の約０．００２ｍ／ｓまで低下させ得ることが分かる。なお、約０．０１５ｍ／ｓが付された両矢印の範囲の直後に流速がやや低下しているのは、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４によりシース液および測定試料１２が分流したことによるものである。

また、図２１の構成では、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４が、第１１流路部１８１の中心軸に対して対称となるよう構成されている。これにより、第１１流路部１８１を流れるシース液が、略均等に第１３流路部１８３と第１４流路部１８４に流れ込む。これにより、第１２流路部１８２から第１５流路部１８５を介して第２流路部１２０に流れる粒子の流れが安定し、粒子撮像部５０が、より精度の高い画像を撮像できる。

また、図２１の構成では、第２流路部１２０のＹ軸方向の幅Ｗ１を図２０および図２１の構成に比べて小さくできる。このため、粒子整列部４０からの音響力を効果的に粒子に適用でき、粒子を円滑に整列させ得る。第１１流路部１８１にも粒子整列部４０を設けても良い。また、第２流路部１２０のＹ軸方向の幅Ｗ１が小さいため、第２流路部１２０において粒子が中心軸からずれにくい。よって、撮像に支障がない場合は、適宜、粒子整列部４０を省略しても良い。

なお、図２１の構成では、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４が範囲Ｌ２において広げられ、範囲Ｌ２のよりも下流側で幅Ｗ２が均一となっている。これにより、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４にシース液を効果的に導くことができ、第１２流路部１８２における流速が高まることを抑制できる。たとえば、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４が、範囲Ｌ２において広げられずに、範囲Ｌ１の幅が維持された場合、第１２流路部１８２の下流側が第１５流路部１８５によって広がっているため、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４よりも第１２流路部１８２の方が流れ易くなる。その結果、第１２流路部１８２を流れる測定試料１２の流速が、第１１流路部１８１を流れる測定試料１２の流速よりも速くなり、第２流路部１２０において、測定試料１２の流速を効果的に低下させにくくなる。図２１の構成では、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４を範囲Ｌ２において広げた後、幅Ｗ２を均一にすることにより、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４の流れやすさが第１２流路部１８２の流れやすさと同程度となる。これにより、図２２で検証したとおり、第２流路部１２０を流れる測定試料１２の流速を、効果的に低下させ得る。

図２３（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態１５では、第１２流路部１８２、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の分岐形態が、第３流路部１３０、第４流路部１４０および第５流路部１５０の分岐形態と異なっている。第１２流路部１８２、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４では、分岐した後、断面形状が一定の流路部が続いている。図２３（ａ）、（ｂ）において、破線は、測定試料１２の流れる領域を示している。

このように第１２流路部１８２、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４を分岐させることにより、流体設計の段階において、第１２流路部１８２の長さと、第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の範囲Ｌ１の長さを変更することで、第１２流路部１８２と第１３流路部１８３および第１４流路部１８４の範囲Ｌ１の流路部との相対的な抵抗の比を調整および変更しやすく、結果として第１２流路部１８２の流速を適切な値に調整をしやすいという利点がある。

中間流路部から分岐する分岐流路部を、Ｘ軸方向に複数段、設けても良い。たとえば、図２４に示すように、第１１流路部１８１の前側に、中間流路部として第１６流路部１８６、第１７流路部１８７および第２０流路部１９０を追加し、分岐流路部として第１８流路部１８８および第１９流路部１８９を追加してもよい。

図２４において、第１６流路部１８６、第１７流路部１８７、第１８流路部１８８、第１９流路部１８９および第２０流路部１９０は、それぞれ、第１１流路部１８１、第１２流路部１８２、第１３流路部１８３、第１４流路部１８４および第１５流路部１８５と同様の構成を有する。第１６流路部１８６、第１７流路部１８７、第１８流路部１８８、第１９流路部１８９および第２０流路部１９０の長さ、幅、広がり具合は、適宜調整され得る。第１６流路部１８６をかなり短く設定し、あるいは、第１６流路部１８６を省略しても良い。

図２４の構成によれば、第１６流路部１８６、第１７流路部１８７、第１８流路部１８８、第１９流路部１８９および第２０流路部１９０により、さらに、第２流路部１２０における流速を低下させ得る。よって、多くの粒子の中から撮像対象となる粒子をより迅速に抽出するために、第１流路部１１０を流れる粒子の速度をさらに高めた場合でも、第２流路部１２０を流れる粒子の速度が顕著に低下するため、粒子撮像部５０によって、精密な粒子の画像を撮像できる。

このように、分岐流路部をＸ軸方向に複数段設ける場合は、図２５に示すように、第１２流路部１８２および第１５流路部１８５を省略し、第１１流路部１８１に直接、第２流路部１２０を接続しても良い。この場合、第２流路部１２０の幅は、図２３の場合に比べて狭くなる。この構成では、第１３流路部１８３と第１４流路部１８４の下流側の幅が広がっているため、第２流路部１２０に比べて第１３流路部１８３と第１４流路部１８４が流れ易くなる。このため、第２流路部１２０に流れる流量が減少し、第２流路部１２０の流速を第１１流路部１８１の流速よりも低下させ得る。

図２５の構成によれば、第２流路部１２０の幅Ｗ１を顕著に小さくできるため、第２流路部１２０において粒子が撮像範囲からずれにくくなる。よって、図２５に示すように、粒子整列部４０を省略可能である。撮像範囲から粒子がずれる場合には、第２流路部１２０に適宜、粒子整列部４０を設ければ良い。この場合、第２流路部１２０の幅Ｗ１が狭いため、より一層効果的に、粒子整列部４０の音響力を粒子に適用できる。

図２４および図２５の構成においても、第１１流路部１８１および第１６流路部１８６の両方または何れか一方に、粒子整列部４０を設けても良い。

１０ … 粒子分析装置
１３ … 制御部
１７ … 出力部
２０ … 粒子検出部
３０ … 粒子選別部
３１、３２ … バブル発生器
３３、３４ … 櫛形電極
３５ … レーザ光源
４０ … 粒子整列部
４１、４２ … ピエゾアクチュエータ
４３、４４ … 櫛形電極
４６ … 音響結合剤
４７、４８ … ピエゾアクチュエータ
５０ … 粒子撮像部
１００ … 流路
１０１ … 圧電結晶基板
１１０ … 第１流路部
１１２ … 中心軸
１２０ … 第２流路部
１３０ … 第３流路部
１４０ … 第４流路部
２００ … 超音波定在波
５０４、５０５ … カメラ

Claims (25)

1. 第１流路部と、前記第１流路部の下流側に接続された第２流路部と、前記第１流路部と前記第２流路部との間において前記第１流路部から分岐する第３流路部と、を備え、粒子を含む測定試料を流すための流路と、
   前記第１流路部を流れる粒子に光を照射するための光源と、前記光の照射により粒子から生じる光を受光する光検出器と、を備えた粒子検出部と、
   前記光検出器が受光した光の強度に基づいて、前記第１流路部を流れる粒子の進行方向を少なくとも前記第２流路部および前記第３流路部から選択的に調整可能な粒子選別部と、
   前記第２流路部を流れる粒子を撮像する粒子撮像部と、を備え、
   前記流路は、前記第２流路部の断面積が前記第１流路部の断面積より大きくなるように構成され、前記第１流路部と前記第２流路部とを接続する中間流路部を備え、
   前記中間流路部は、下流に向かうに従って断面積が増加する拡張流路部を複数備え、複数の前記拡張流路部の間に断面積が一定の流路部を備える、粒子撮像装置。
2. 請求項１に記載の粒子撮像装置において、
   前記粒子検出部は、前記測定試料中に含まれる血中循環腫瘍細胞、血管内皮細胞、血管内皮前駆細胞、間葉系幹細胞、造血幹細胞、および抗原特異的Ｔ細胞からなる群から選択された少なくとも１つの細胞を前記粒子撮像部による撮像対象として検出する、粒子撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の粒子撮像装置において、
   前記流路は、前記第２流路部を流れる粒子の速度が前記第１流路部を流れる粒子の速度よりも低下するように構成されている、粒子撮像装置。
4. 請求項１ないし３の何れか一項に粒子撮像装置において、
   前記流路は、前記第２流路部における流量が前記第１流路部における流量の１／３以下となるように構成されている、粒子撮像装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
   前記流路は、前記第２流路部を流れる粒子の速度が前記第１流路部を流れる粒子の速度の１／１０以下となるように構成されている、粒子撮像装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
   前記流路は、前記第２流路部を流れる粒子の速度が前記第１流路部を流れる粒子の速度の１／１００以下となるように構成されている、粒子撮像装置。
7. 請求項１ないし６の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
   前記流路は、前記第１流路部の中心軸と前記第２流路部の中心軸とが一致するように構成されている、粒子撮像装置。
8. 請求項１ないし７の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
   前記粒子選別部は、撮像対象の粒子は外力を付与せずに直進させて前記第２流路部へと導き、撮像対象の粒子以外の粒子は外力を付与して進行方向を変化させて前記第３流路部へと導く、粒子撮像装置。
9. 請求項１ないし８の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
   前記流路は、前記第１流路部と前記第２流路部との間において前記第１流路部から分岐する第４流路部をさらに備え、
   前記第３流路部および前記第４流路部が、前記第１流路部の中心軸に対して対称となるように設けられている、粒子撮像装置。
10. 請求項１ないし９の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記第３流路部は、流路の上流側から下流側に向かって徐々に断面積が大きくなるよう構成されている、粒子撮像装置。
11. 請求項１ないし１０の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記流路は、前記中間流路部から分岐する分岐流路部と、をさらに備える、粒子撮像装置。
12. 請求項１１に記載の粒子撮像装置において、
    前記流路は、前記分岐流路部を複数備え、
    複数の前記分岐流路部が、前記中間流路部の中心軸に対して対称となるように設けられている、粒子撮像装置。
13. 請求項１１または１２に記載の粒子撮像装置において、
    前記中間流路部は、前記分岐流路部が分岐する位置から下流側に、前記下流に向かうに従って断面積が増加する流路部を備え、
    前記分岐流路部は、下流に向かうに従って断面積が増加する流路部を備える、粒子撮像装置。
14. 請求項１ないし１３の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記中間流路部に、流れ方向に粒子を整列させるための粒子整列部が設けられている、粒子撮像装置。
15. 請求項１ないし１４の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記撮像部による撮像位置における前記第２流路部の断面において、撮像方向の幅より前記撮像方向と前記粒子の流れ方向とに垂直な方向の幅が大きい、粒子撮像装置。
16. 請求項１ないし１５の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記第２流路部を流れる粒子を、流れ方向に整列させるための粒子整列部をさらに備える、粒子撮像装置。
17. 請求項１６に記載の粒子撮像装置において、
    前記粒子整列部は、前記撮像方向と前記粒子の流れ方向とに垂直な方向において前記第２流路部を流れる粒子に音響力を付与する、粒子撮像装置。
18. 請求項１７に記載の粒子撮像装置において、
    前記粒子整列部は、さらに前記撮像方向において前記第２流路部を流れる粒子に音響力を付与する、粒子撮像装置。
19. 請求項１８に記載の粒子撮像装置において、
    前記粒子整列部は、前記第２流路部の側面に配されたピエゾアクチュエータを用いて前記第２流路部を流れる粒子に音響力を付与し、
    前記第２流路部は、前記ピエゾアクチュエータが配される側面部分の厚みが他の部分より小さくなっている、粒子撮像装置。
20. 請求項１６ないし１９の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記粒子整列部は、パルス波の入力信号を前記ピエゾアクチュエータに付与して前記第２流路部の内部に含まれる気泡を除去した後、正弦波の入力信号を前記ピエゾアクチュエータに付与して前記粒子を整列させる、粒子撮像装置。
21. 請求項１６ないし２０の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記第２流路部は、圧電結晶基板上に設けられ、
    前記粒子整列部は、前記圧電結晶基板の表面に形成された櫛形電極に電流を流すことにより前記第２流路部を流れる粒子に音響力を付与する、粒子撮像装置。
22. 請求項１６ないし２１の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記粒子整列部は、前記第２流路部を流れる前記測定試料に超音波を付与することにより前記測定試料に定在波を発生させて、前記粒子を前記測定試料の流れ方向に整列させ、
    前記粒子整列部は、前記定在波の振幅を調整することにより前記粒子の収束精度を変化させる、粒子撮像装置。
23. 請求項１ないし２２の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記撮像部は、前記第２流路部の撮像領域に光を照射するとともに前記撮像領域からの光を受光して前記撮像領域を流れる前記粒子を撮像する、粒子撮像装置。
24. 請求項１ないし２３の何れか一項に記載の粒子撮像装置において、
    前記粒子撮像部は、ＴＤＩカメラである、粒子撮像装置。
25. 第１流路部と、前記第１流路部の下流側に接続された第２流路部と、前記第１流路部と前記第２流路部との間において前記第１流路部から分岐する第３流路部と、前記第１流路部と前記第２流路部とを接続し、下流に向かうに従って断面積が増加する拡張流路部を複数備え、複数の前記拡張流路部の間に断面積が一定の中間流路部と、を備える流路に測定試料を流し、
    第１速度で流れる測定試料中の粒子に光を照射して粒子から生じる光を検出し、
    検出した光の強度に基づいて前記測定試料中の粒子の進行方向を調整し、
    前記第２流路部を流れる前記測定試料中の粒子を撮像する、粒子撮像方法。