JP2017523399A - 付勢化サンプル注入フローセル - Google Patents
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Abstract
サンプルを精査する装置、構成要素、方法、及びシステムが提供される。例示のシステムはフローセル（１１０）を備える。例のフローセルは、開口部（１１６）と、入口チャンバ（１１２）と、入口チャンバ内に位置するサンプル注入部（１１４）と、を備える。例示のサンプル注入部は、入口チャンバ内に含まれる外形（１５４）付近に付勢されて流れる、サンプル流を生じるように構成される。例示の方法は、シース液を、入口チャンバ内へ、及び開口部を通って流入させる工程と、サンプルをサンプル注入部を用いて入口チャンバ内に注入し、シース液中で運ばれるサンプル流を形成する工程と、サンプル流が開口部内の精査領域（１４０）を通過する際に、サンプル流を精査する工程と、を含む。例示のサンプル注入部は、入口チャンバ内の中心から外れた位置に配設される、出口（１４６）を備える。
Description
（関連出願の相互参照）
本出願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０１５年６月５日に出願されており、２０１４年６月６日出願の米国特許仮出願第６２／００９，０８２号の優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０１５年６月５日に出願されており、２０１４年６月６日出願の米国特許仮出願第６２／００９，０８２号の優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
フローサイトメーターにおいて、サンプル粒子は、フローセル（測定チャンバと称される場合もある）内の小さな開口部を通過する。この小さな開口部は、その後これらの粒子が評価され得る精査ゾーン又は領域に、これらを閉じ込める。
粒子分析装置、例えばフローサイトメーターでは、サンプル流内に配置される細胞などの粒子は、粒子が相互作用する１種又は２種以上の励起光線を通過する。１種又は２種以上の励起ビームと相互作用すると、粒子によって散乱又は放出された光が、収集、検出、及び解析され、粒子の特徴を確認して区別する。例えば、励起ビームの軸に沿った前方散乱は、粒径に関する情報を提供でき、励起ビームの軸に直交する側方散乱は、粒子の内部構造、つまり内部の複雑度に関する情報を提供でき、１種又は２種以上の励起ビームによって励起された蛍光は、粒子の特定の化学的又は生物学的特性と関連するフルオロフォア粒子の存在又は不在についての情報を提供できる。
分析装置の性能は、粒子が精査領域を通過する際の、サンプル流中の粒子の適切な空間的配列及び配置の影響を受ける。例えば、励起光が粒子上に衝突する精査領域を粒子が１つずつ通過するように、直線上に配列した粒子を有することが望ましい。２つ又はそれ以上の粒子が同時に精査領域内に導入される場合、複数の粒子が１つの粒子として判断され、誤った測定が起こり得る。また、励起光の焦点が一貫して各粒子を精査できるように、空間的に一貫した経路を移動する粒子を有することも望ましい。横方向に空間的変動があると、分析装置の測定分解能の低下の原因となり得る。
多くの従来の分析装置は、流体力学的絞り込みによってサンプル流中に運ばれた粒子の整列を試みている。流体力学的絞り込みでは、粒子の懸濁液は、シース液流れの層流の中央部に注入される。シース液の力がサンプル流を細いコア部に閉じ込め、それによってその内部に運ばれた粒子を整列する。この手法は一般的に使用されているが、許容可能な測定分解能を維持するための従来のフローサイトメーターのサンプル流の速度は、典型的には１０〜３０μＬ／分である。流速を高めると、サンプル流のコアが大きくなる原因となり、それにより、粒子の横方向の空間的変動が大きくなる。精査ゾーン内の空間的再現性が低下すると、分析装置の測定分解能損失という結果につながる。
サンプル流の絞り込みに対する別の試みも行われている。１つの方法は、サンプル注入部の直径を小さくすることによって、層状シース流の中央部にサンプル流を注入する前に、そのコアを細くするものである。しかしながら、この手法の１つの欠点は、このシステムがサンプル注入部の目詰まりを起こしやすいことであり、これは望ましくない。サンプル流の絞り込みに対する別の既存の方法は、粒子の絞り込みに超音波を用いることである。しかしながら、このような手法は、システムの複雑性を増す。
したがって、改善されたフローセル、及び、測定分解能を維持しながらもフロー流速を改善する、フローセル中の粒子を整列する方法に対するニーズが存在する。改善された装置及び方法の更なる利点は、複雑性の増加、又は、システムの目詰まりの可能性増加の予防であり得る。
第１態様は、開口部と、開口部と流体連通している入口チャンバであって、入口チャンバがある外形を有し、シース液の含有に好適である、入口チャンバと、サンプルを入口チャンバ内に注入するために入口チャンバに配設されるサンプル注入部であって、注入されたサンプルがサンプル流を形成し、サンプル流がその外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、サンプル注入部と、を備え、入口チャンバ内のサンプル流及びシース液が、開口部を流れる、フローセルである。
別の態様は、入口チャンバの外形が、２つの面の頂部によって形成される縁部を形成するように配置されている２つの面を備える、第１態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバの外形が、入口チャンバの表面に配設された陥凹Ｖ溝部である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバの外形が、入口チャンバの表面に沿って形成されたチャネルである、第１態様のフローセルである。別の態様では、チャネルは矩形の断面を有する。更に別の態様では、チャネルは円形の断面区分を有する。
別の態様は、外形が入口チャンバの内壁部である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバの外形が入口チャンバの内壁部上の突出部によって形成される特徴部である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバの外形が入口チャンバの表面上の突出部間に形成されるＶ溝部である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、外形が開口部まで延在している、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプルが流体中に懸濁される粒子を含む、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル注入部の出口が、開口部の入口から１６５０マイクロメートル〜１８５０マイクロメートルに位置している、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル注入部の出口が、開口部の入口から１４００マイクロメートル〜２２００マイクロメートルに位置している、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル注入部の出口が、外形から７００マイクロメートル〜９００マイクロメートルに位置している、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル注入部の出口が、外形から４００マイクロメートル〜１２００マイクロメートルに位置している、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル注入部が、入口チャンバ内に非対称的に位置しており、外形の方向に付勢されている、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル流が、開口部の長手方向軸に対して少なくとも部分的に傾斜して、開口部を通って流れる、第１態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル流の速度が７０マイクロリットル／分である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバが円錐の漏斗状である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバが概ね三角錐形状である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバがテーパ形状である、第１態様のフローセルである。
別の態様は、開口部の断面の形状が、円形、三角形、正方形、及び矩形のうちの１つである、第１態様のフローセルである。
別の態様は、複数のサンプル注入部を更に備える、第１態様のフローセルである。
別の態様では、複数のサンプル注入部は、複数のサンプル注入部のうち少なくとも１つから注入されたサンプル流が外形付近に付勢されて運ばれるように、位置している。更に別の態様は、複数の外形を更に備え、第１サンプル注入部は、そこから注入されたサンプル流が第１外形付近に付勢されて運ばれるように位置しており、第２サンプル注入部は、そこから注入されたサンプル流が第２外形付近に付勢されて運ばれるように位置している。更に別には、複数のサンプル注入部は、複数のサンプル注入部から注入されたサンプル流が開口部内の経路の少なくとも一部を共有するように位置している。
第２態様は、開口部と、開口部と流体連通している入口チャンバと、サンプルを入口チャンバ内に注入するために入口チャンバに配設されるサンプル注入部であって、注入されたサンプルがサンプル流を形成し、入口チャンバ内で中心から外れて位置している、サンプル注入部と、を備える、フローセルである。
別の態様は、サンプル流が、開口部の長手方向軸に対して少なくとも部分的に傾斜して、開口部を通って流れる、第２態様のフローセルである。
別の態様は、サンプルが流体中に懸濁される粒子を含む、第２態様のフローセルである。
別の態様は、サンプル注入部が、サンプル流が入口チャンバに配設される外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、第２態様のフローセルである。更に別の態様では、入口チャンバの外形は、２つの面の頂部によって形成される縁部を形成するように配置されている２つの面を備える。なお別の態様では、入口チャンバの外形は、入口チャンバ表面に配設されるＶ溝部である。更に別の態様では、入口チャンバの外形は、入口チャンバの内壁部上の突出部によって形成される特徴部である。なお別の態様では、入口チャンバの外形は、入口チャンバ表面に沿ったチャネルである。更に別の態様では、外形は、入口チャンバの内壁部である。なお別の態様では、サンプル注入部は、外形から７００マイクロメートル〜９００マイクロメートルに位置している。更に別の態様では、サンプル注入部の出口は、外形から４００マイクロメートル〜１２００マイクロメートルに位置している。
別の態様は、サンプル注入部が、開口部の入口から１６５０マイクロメートル〜１８５０マイクロメートルに位置している、第２態様のフローセルである。
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別の態様は、入口チャンバが概ね三角錐形状である、第２態様のフローセルである。
別の態様は、入口チャンバがテーパ形状である、第２態様のフローセルである。
別の態様は、開口部の断面が、円形、三角形、及び矩形の断面のうちの１つである、第２態様のフローセルである。
別の態様は、複数のサンプル注入部を更に備える、第２態様のフローセルである。更に別の態様では、複数のサンプル注入部は、複数のサンプル注入部のうち少なくとも１つから注入されたサンプル流が外形付近に付勢されて運ばれるように、位置している。なお別の態様は、複数の外形を更に備え、第１サンプル注入部は、そこから注入されたサンプル流が第１外形付近に付勢されて運ばれるように位置しており、第２サンプル注入部は、そこから注入されたサンプル流が第２外形付近に付勢されて運ばれるように位置している。更に別の態様では、複数のサンプル注入部は、複数のサンプルから注入されたサンプル流が開口部内の経路の少なくとも一部を共有するように位置している。
第３態様は、シース液を、入口チャンバ内へ、及び開口部を通って流入させることと、サンプルをサンプル注入部を用いて入口チャンバ内に注入し、シース液中で運ばれるサンプル流を形成することであって、サンプル注入部の出口が入口チャンバ内の中心位置から外れて配設されている、ことと、サンプル流が開口部内の精査領域を通過する際にサンプル流を精査することと、を含む、サンプルを精査する方法である。
別の態様は、サンプル注入部の出口が、入口チャンバの外形の方向に付勢されている、第３態様の方法である。更に別の態様では、サンプル注入部の出口は、入口チャンバの外形の方向に付勢されており、第２サンプル注入部の出口は、入口チャンバの第２外形の方向に付勢されている。
別の態様は、第２サンプルを第２サンプル注入部を用いて入口チャンバ内に注入し、シース液中で運ばれる第２サンプル流を形成することであって、第２サンプル注入部の出口が入口チャンバ内の中心位置から外れて配設されている、ことと、第２サンプル流が開口部内の精査領域を通過する際に第２サンプル流を精査することと、を更に含む、第３態様の方法である。
様々な実施形態が図面を参照して詳細に説明され、同様の参照番号は、いくつかの図を通して同様の部品及びアセンブリを表す。様々な実施形態の参照は、本明細書に添付された特許請求の範囲を限定しない。加えて、本明細書に述べられたいかなる例も、添付の特許請求の多数の可能な実施形態を限定することを意図するものではなく、単にそのいくつかについて述べたものである。
図１に示されるように、フローサイトメーター１００の実施形態は、流体工学モジュール１０２と、照明光学モジュール１０４と、検出光学モジュール１０６と、解析モジュール１０８と、フローセル１１０と、を備える。フローセル１１０は、入口チャンバ１１２と、サンプル注入部１１４と、開口部１１６と、を備える。流体工学モジュール１０２は、フローサイトメーター１００全体に様々な流体を輸送するための、流体経路と、ポンプと、その他の態様と、を備える。照明光学モジュール１０４は、フローセル１１０の開口部１１６を通過する粒子を精査するための、光源と、フローセル１１０に収束された光線を送達する光学素子と、を備える。光源の例は、レーザービームを発生するレーザーである。光源の別の例は、アーク灯である。検出光学モジュール１０６は、フローセル１１０中で光線と相互作用する粒子から散乱又は放出された光信号を検出するための、光学素子と、１つ又は２つ以上の検出器と、を備える。検出器の例としてフォトレジストが挙げられ、水銀ランプなどの付随光源を備えてよい。解析モジュール１０８は、検出された信号を定量化し、定量化された信号に基づいて粒子の特性を特徴付けるための、ハードウェアと、ソフトウェアと、を備える。
サンプルは任意の流体であってよい。場合によっては、サンプルは、流体中に懸濁される粒子、例えば、細胞又はビーズ又はその他同様の物質を含んでよい。サンプルは、試薬を加え、当該技術分野において一般的に既知の手順を実施することによって、一般に得られる、全血、又は溶解血液などの調製サンプル、懸濁液中の標識化粒子、ビーズアッセイ、免疫染色血液、又はＤＮＡ染色細胞の形態であってよい。チューブ、複数のウェルを有するプレート、又はその他好適な容器中のサンプルを、フローサイトメーター１００に投入できる。吸引プローブなどのサンプル吸入装置を用いて、サンプルと結びつけてよい。その後、流体工学モジュール１０２は、フローセル１１０のサンプル注入部１１４にサンプルを運ぶことができる。
シース液は、生理食塩液、脱イオン水、又はその他好適なキャリアであってよく、流体工学モジュール１０２によって到達可能なリザーバ内に保持されてよい。流体工学モジュール１０２は、シース液をフローセルの入口チャンバ１１２に運ぶ。
図２は、サンプル流コアを細くすることによってサンプルの粒子を絞り込み、サンプル流を開口部１１６内の精査領域１４０に送達する、フローセル１１０の実施形態を示す。フローセル１１０は、入口チャンバ１１２と、サンプル注入部１１４と、開口部１１６と、任意の出口チャンバ１４２と、を備える。入口チャンバ１１２は、シース液を受け取るアクセスポイント１４４を備え、シース液は、流体工学モジュール１０２（図示せず）によって誘導されて、入口チャンバ１１２から開口部１１６を通って流れる。サンプル注入部１１４は、出口１４６を備え、入口チャンバ１１２内に配設されている。サンプルが、出口１４６を通って入口チャンバ１１２内に放出、つまり注入されると、サンプル流が形成される。次に、サンプル流は、入口チャンバ１１２を出て、開口部１１６の入口１４８内に運ばれる。したがって、記載のように配置されると、サンプル流及びシース液は開口部１１６、及びその内部の精査領域１４０を通って共に運ばれ、サンプル流中の運ばれた粒子を精査できる。
図２に示されるように、入口チャンバ１１２は、開口部１１６と流体連通している。入口チャンバ１１２は、サンプル及びシース液を受け取り、サンプル流を開口部１１６に送達する。入口チャンバ１１２は、空洞部１５０と、少なくとも１つの内壁部１５２と、少なくとも１つの外形１５４と、少なくとも１つのサンプル注入部１１４と、を備える。
いくつかの実施形態では、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は、底面１５６、第１側面１５８、及び第２側面１６０によって形成され、三角錐形状を作り出す。いくつかの実施形態では、それぞれの面１５６、１５８、及び１６０は、切頭三角形状を有する。第１側面１５８及び第２側面１６０は外形１５４（ａ）を形成するように配置され、この実施形態では、これは、隣接面の頂部によって形成されるＶ字型縁部である。この実施形態では、外形１５４（ａ）は開口部１１６につながる。
一実施形態では、図２に示されるように、フローセルは、コールター原理を用いて開口部を通過する粒子の体積又は不透過度を測定するための、開口部全体に位置する電極１６２を備える。この実施形態では、開口部の長さは、１００〜１５０マイクロメートルであってよい。
いくつかの実施形態では、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２の中心から外れて、つまり非対称的に位置しており、外形１５４（ａ）の方向に付勢されている。例えば、出口１４６が、入口チャンバ１１２の中心より外形１５４（ａ）に近い位置に配設されるとき、サンプル注入部１１４は外形１５４（ａ）の方向に付勢される。図３を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、外形１５４（ａ）に近接して位置しており、サンプル注入部１１４からのサンプル流の流路Ｐは、外形１５４（ａ）に沿って運ばれる傾向がある。このサンプル流は、サンプル注入部の位置のせいで、外形付近に付勢されて運ばれる。この流路は、入口チャンバ１１２の他の領域に対して、外形付近を移動することを好む傾向があるため、付勢される。対照的に、図４に示されるように、従来のフローセルにおいて一般的に配置されるように、サンプル注入部が入口チャンバ１１２のほぼ中央部に位置する場合、サンプル流の流路Ｐは、入口チャンバ１１２の他の特徴部に付勢されることなく、開口部に直接移動する。
図５を参照すると、サンプル注入部１１４の実施形態は、入口チャンバ１１２の実施形態内に位置するように示される。また、開口部１１６も示される。示される例において、サンプル注入部１１４の出口１４６は、外形１５４からの距離ＤＰ、かつ、開口部１１６の入口１４８からの距離ＤＡにおいて配設される。他の範囲も同様に可能であるが、いくつかの実施形態では、サンプル注入部１１４は、距離ＤＰが、４００マイクロメートル〜１２００マイクロメートル、５００マイクロメートル〜１１００マイクロメートル、６００マイクロメートル〜１０００マイクロメートル、及び７００マイクロメートル〜９００マイクロメートル（又は８００マイクロメートル＋／−１００マイクロメートル）のうち、１つの範囲内であるように配設される。これらの実施形態の少なくとも一部では、サンプル注入部１１４がこれらのうち１つの範囲内に配設されるとき、サンプル流が外形付近に付勢されて流れ、開口部１１６の精査領域１４０を通る流れ中で運ばれる粒子の空間的一貫性をもたらす。加えて、いくつかの実施形態では、サンプル注入部は、開口部入口１４８からの距離ＤＡが、１４００マイクロメートル〜２２００マイクロメートル、１６００マイクロメートル〜２０００マイクロメートル、又は１６５０マイクロメートル〜１８５０マイクロメートルのうち、１つの範囲内であるように配設される。これらの実施形態の少なくとも一部では、距離ＤＡは、精査領域１４０に到達する前にサンプル流のコアを密にするための流体力学的効果に対して十分である。したがって、一実施形態では、サンプル注入部１１４は、外形１５４（ａ）から７００マイクロメートル〜９００マイクロメートル、かつ、開口部１１６の入口１４８から１６５０マイクロメートル〜１８５０マイクロメートルに位置付けられる。
シース流の速度は、フローセル全体のシース液の層流を確実にするように設定されてよい。一実施形態では、シース流の速度は、３〜１５ｍＬ／分、２〜３０ｍＬ／分、及び１〜４０ｍＬ／分の範囲に設定されてよい。当該技術分野において既知であるように、駆動パラメータは、流体系のレイノルズ数を２３００未満に維持して、乱流を防ぐことである。シース流の速度を増加又は低下してもよいが、一実施形態では、シース流の速度は１０ｍＬ／分に設定される。
測定分解能について、市販品として許容可能な変動係数（ＣＶ）を維持しつつ、サンプル注入部を出るときのサンプル流の速度は、０．１μＬ／分〜２００μＬ／分であってよい。開口部１１６の精査領域１４０を通過するビーズの空間的一貫性について、市販品として許容可能なハーフピークＣＶの上限は１．５％である。前述又は後述する付勢化サンプル注入部を利用することによって、ＣＶを従来のフローセルと比べて低く保ちながら、より高いサンプル流の速度を達成できる。したがって、ハーフピークＣＶが０．８８％である、７０μＬ／分のサンプル流の速度を達成できた。
図６を参照すると、フローセル１１０の実施形態の側面図が示される。いくつかの実施形態では、フローセル１１０の入口チャンバ１１２はテーパ形状を有する。テーパ形状の例として、テーパ状円錐形状、テーパ状矩形形状、テーパ状多角形状、及び他のテーパ状形状が挙げられる。
図７は、断面Ａ−Ａからの平面図であり、三角形の断面及び三角錐の入口チャンバ空洞部１５０を有する開口部１１６を備える、実施形態を示す。また、外形１５４（ａ）も示される。本明細書に開示される発明態様の実践には、他の形状の外形及び入口チャンバ空洞部も可能である。
別の実施形態では、図８に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、テーパ状円錐形状の一部である。円錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、外形１５４（ｂ）は、チャンバ壁部１５２中に配設されるＶ溝部であり、外形１５４（ｂ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。別の実施形態では、外形１５４（ｂ）は、チャンバ壁部１５２上に作られた、又は、チャンバ壁部１５２に付着された、若しくはそこから延在する構造部に形成された、Ｖ溝部である。例えば、いくつかの実施形態では、外形１５４（ｂ）は、チャンバ壁部１５２上の突出部上に、チャンバ壁部１５２上の突出部間に形成され、又は、チャンバ壁部１５２上に配設されたチャネル内に形成される。
更に図８を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１８０において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｂ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｂ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。
別の実施形態では、図９に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、テーパ状矩形形状である。テーパ状矩形形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、外形１５４（ｃ）は、チャンバ壁部１５２中に配設されるＶ溝部であり、外形１５４（ｃ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。いくつかの実施形態では、Ｖ溝部は、チャンバ壁部１５２中の陥凹部である。別の実施形態では、外形１５４（ｃ）は、チャンバ壁部１５２上に作られた、又は、チャンバ壁部１５２に付着された、若しくはそこから延在する構造部に形成された、Ｖ溝部である。例えば、いくつかの実施形態では、外形１５４（ｃ）は、チャンバ壁部１５２上の突出部上に、チャンバ壁部１５２上の突出部間に形成され、又は、チャンバ壁部１５２上に配設されたチャネル内に形成される。
更に図９を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１８２において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｃ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｃ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。
別の実施形態では、図１０に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、テーパ状円錐形状である。テーパ状円錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、外形１５４（ｄ）はチャンバ壁部１５２である。
更に図１０を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１８４において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｄ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｄ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。
図６〜１０に開示される実施形態は、フローセル１１０を通って概ね水平方向に運ばれるサンプル流を有するように配置されているが、別の実施形態は異なる配向を有してよく、フローセル１１０を通って異なる方向に運ばれるサンプル流を有してもよい。例えば、図１１に示されるように、フローセルを垂直配向に配置し、開口部１１６を通るサンプル流の垂直方向の流れを可能にする。いくつかの実施形態では、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は、一般的に漏斗型形状である。漏斗型形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。特徴部の別の実施形態は、断面Ｂ−Ｂの平面図に示される。
別の実施形態では、図１２に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、テーパ状円錐形状である。テーパ状円錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、開口部１１６は円形の断面を有し、外形１５４（ｅ）は、チャンバ壁部１５２中に配設されるＶ溝部であり、外形１５４（ｅ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。別の実施形態では、外形１５４（ｅ）は、チャンバ壁部１５２上に作られた、又は、チャンバ壁部１５２に付着された、若しくはそこから延在する構造部に形成された、Ｖ溝部である。例えば、いくつかの実施形態では、外形１５４（ｅ）は、チャンバ壁部１５２上の突出部上に、チャンバ壁部１５２上の突出部間に形成され、又は、チャンバ壁部１５２上に配設されたチャネル内に形成される。
更に図１２を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１８６において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｅ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｅ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。
別の開示される実施形態では、図１３に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、テーパ状円錐形状である。テーパ状円錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、開口部１１６は矩形の断面を有し、外形１５４（ｆ）は、チャンバ壁部１５２中に配設される矩形チャネルであり、外形１５４（ｆ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。別の実施形態では、外形１５４（ｆ）は、チャンバ壁部１５２上に作られた、又は、チャンバ壁部１５２に付着された、若しくはそこから延在する構造部に形成された、矩形チャネルである。例えば、いくつかの実施形態では、外形１５４（ｆ）は、チャンバ壁部１５２上の突出部上に、又は、チャンバ壁部１５２上の突出部間に形成される。
更に図１３を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１８８において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｆ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｆ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。
別の実施形態では、図１４に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、テーパ状円錐形状である。テーパ状円錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、外形１５４（ｇ）は、チャンバ壁部１５２中に配設される半円形の断面を有するチャネルであり、外形１５４（ｇ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。別の実施形態では、外形１５４（ｇ）は、チャンバ壁部１５２上に作られた、又は、チャンバ壁部１５２に付着された、若しくはそこから延在する構造部に形成された、半円形チャネルである。例えば、いくつかの実施形態では、外形１５４（ｇ）は、チャンバ壁部１５２上の突出部上に、又は、チャンバ壁部１５２上の突出部間に形成される。
更に図１４を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１９０において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｇ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｇ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。
別の実施形態では、図１５に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、テーパ状円錐形状である。テーパ状円錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、開口部１１６は三角形の断面を有し、外形１５４（ｈ）は、入口チャンバ１１２の空洞部１５０内に延出する１対の突出部１９２によって形成された特徴部であり、外形１５４（ｈ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。
更に図１５を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１９４において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｈ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｈ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。
別の開示される実施形態では、図１６に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、倒立三角錐形状である。倒立三角錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、開口部１１６は三角形の断面を有し、外形１５４（ｉ）は、倒立三角錐形状の縁部であり、外形１５４（ｉ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。
更に図１６を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置１９６において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｉ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｉ）付近に付勢されて、かつ開口部１１６を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。わかりやすくするために、サンプル注入部１１４は示されていない。
本開示の更に別の態様では、フローセル１１０は、複数の外形と、複数のサンプル注入部と、を備えてよい。例えば、図１６の入口チャンバは三角錐型であり、３種類の外形１５４（ｉ）、１５４（ｊ）、１５４（ｋ）（すなわち、３対の面の頂部によって形成される３種類の縁部）を備える。この実施形態では、複数のサンプル注入部は、入口チャンバ１１２内で中心から外れて、つまり非対称的に位置され、例えば、位置１９６、１９８、及び２００それぞれにおいて（わかりやすくするために、サンプル注入部１１４は示されていない）、各外形１５４（ｉ）、１５４（ｊ）、１５４（ｋ）の方向に付勢されて位置されてよい。このように、複数のサンプル注入部は、中心から外れて、つまり非対称的に配設され、複数の外形それぞれの方向に付勢されてよい。このように配置することで、分析装置上での並列サンプル吸入を達成できる。例えば、技術者は、第２サンプル注入部１１４を通って運ばれている第２サンプルが、分析装置によって精査されている間に、サンプルが第１サンプル注入部を通って運ばれるように、第１サンプルを分析装置内に投入できる。このように、別のサンプルが精査されている間にサンプル投入を実行できる。したがって、これによって、より順応性があり、効果的に機能する分析装置を達成できる。
別の実施形態では、図１７に示されるように、入口チャンバ１１２の空洞部１５０は全般的に、倒立四角錐形状である。倒立四角錐形状の小さい方の末端部が開口部１１６につながる。この実施形態では、開口部１１６は矩形の断面を有し、外形１５４（ｌ）は、倒立四角錐形状の縁部であり、外形１５４（ｌ）は、開口部１１６に向けて方向付けられている。
更に図１７を参照すると、サンプル注入部１１４の出口１４６は、入口チャンバ１１２内の位置２０２において、中心から外れて、つまり非対称的に位置され、外形１５４（ｌ）に向けて付勢される。いくつかの実施形態では、示されるように位置するとき、サンプル注入部１１４からのサンプル流は、外形１５４（ｌ）付近に付勢されて、かつ開口部を通って運ばれ、効果的なサンプル流コアの圧縮をもたらす。わかりやすくするために、サンプル注入部１１４は示されていない。図１６に示され、説明される実施形態と同様に、複数のサンプル注入部が、図１７に示される実施形態にも同様に備えられてよい。例えば、いくつかの実施形態は、空洞部１５０の隣接する壁部の頂部に形成された各外形に向かって付勢された位置に配設される、４つのサンプル注入部を備える。
また、別の実施形態、例えば図６〜１５に示され、説明されるものなども、複数の外形と、入口チャンバ１１２の複数の外形に隣接して配設された複数のサンプル注入部と、を備えてよい。例えば、様々な実施形態は、外形を形成し得る複数の縁部を有する。同様に、別の外形構成、例えばＶ溝部及びチャネルを、入口チャネルに沿ったいくつかの位置に配設してもよい。なお更に、複数の注入部を有するフローセルは、流れ付近に付勢されるサンプル流の流れと、入口チャネルの中央部にあるサンプル流の流れの組み合わせを有してよい。
本明細書に開示される異なる外形及び入口チャンバの実施形態を、混合及び対応させてよい。例えば、図８に示され、説明される実施形態などのＶ溝部の外形を、図７に示され、説明される三角錐形状などの実施形態の内壁に沿って配置してもよい。図１３に示され、説明される矩形チャネル外形を、複数の位置に配設し、図１６及び１７に示され、説明される実施形態と同様に、複数の外形を有する入口チャンバを形成してよい。更に、入口チャンバは、異なる形状を有する複数の外形を有してよい（例えば、Ｖ溝部、頂部、半円形チャネルなど）。
なお更に、入口チャンバの形状は、別の形状を有してよい。例えば、入口チャンバは一般に、断面が、円形、半円形、三角形、多角形、正方形、又は矩形である、漏斗状であってよい。入口チャンバの配向は、垂直方向又は水平方向又はその他の配向であってよい。
入口チャンバ内の外形付近にサンプル注入部を位置付け、入口チャンバから開口部まで流れるシース液を有することによって、サンプル流が、外形付近に付勢されて運ばれる傾向があり、それによって、例えば、サンプル注入部の直径を過度に狭くする必要なしに、サンプル流コアの緊密化を改善する。サンプル流コアが依然として効果的に密であり、精査ゾーンを通って、空間的に一貫した方法で内部を運ばれる粒子を絞り込みながら、サンプル注入部を出るサンプル流の速度を増すことができる。
本明細書に開示されるサンプル注入部は、ガラス、金属、プラスチック、又はその他好適な材料のうち、１種又は２種以上から製造される、チューブ又はニードルであってよい。
開口部１１６は、外形付近に付勢されるサンプル流が精査用光線を通過する、狭い通路である。図６〜１７に示され、説明されるように、開口部の断面は、円形、三角形、矩形、正方形、又は任意のその他好適な形状であってよい。断面の辺の寸法は、２５〜１０００マイクロメートルの範囲であってよい。一実施形態では、開口部１１６の断面は、１８０マイクロメートルの辺を有する三角形である。開口部は、好適な光学的透明度を有するガラス又は石英又は任意のその他材料内に包まれてよい。
図１８を参照すると、開口部を通るサンプル流の流路Ｐは、開口部の長手方向軸Ｃに対して少なくとも部分的に傾斜している。これは、入口チャンバの内面に沿って配設される外形付近に付勢されて運ばれるサンプル流の結果である。サンプル流は、開口部の流れ内に入るように移行、つまり向きを変える。示される実施形態では、開口部１１６は高さＨを有する。いくつかの実施形態では、高さＨは１５０μｍである。
複数の外形及び複数のサンプル注入部が配置される実施形態では、図１９に示されるように、各サンプル流からの、少なくとも部分的に傾斜したサンプル流の流路（例えば、流路Ｐ１及びＰ２）は、それぞれが、開口部内で少なくとも一部の流路を共有するように配置されてよい。サンプル流間の共有経路領域に精査光の焦点を合わせることによって、いずれのサンプル注入部からのサンプル流の精査を達成できる。更に、複数のサンプル流が配置され、開口部内で重複、つまり経路を共有する場合、サンプルの相互作用を達成でき、フローサイトメトリー以外の用途、例えば、粒子を含有する１つの流れと、染料を含有する別の流れを有することによって、化学反応を起こし、各流れが別の反応構成成分を有することによる迅速染色、及び、サンプル流の迅速混合を実施可能にできる。
上記の様々な実施形態は、実例としてのみ提供され、本明細書に添付の特許請求の範囲を制限すると解釈されるべきではない。当業者は、本明細書に説明及び記載された例示の実施形態及び適用例に従わずに、かつ次の特許請求の範囲の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく行うことができる様々な修正及び変更を容易に認識するだろう。
Claims (51)
- 開口部と、
前記開口部と流体連通している入口チャンバであって、前記入口チャンバが所定の外形を有し、シース液の含有に好適である、入口チャンバと、
サンプルを前記入口チャンバ内に注入するために前記入口チャンバに配設されるサンプル注入部であって、注入されたサンプルがサンプル流を形成し、前記サンプル流がその外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、サンプル注入部と、を備え、
前記入口チャンバ内の前記サンプル流及び前記シース液が、前記開口部を通って流れる、フローセル。 - 前記入口チャンバの外形が、２つの面の頂部によって形成される縁部を形成するように配置されている２つの面を備える、請求項１に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、前記入口チャンバの表面に配設された陥凹Ｖ溝部である、請求項１に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、前記入口チャンバの表面に沿って形成されたチャネルである、請求項１に記載のフローセル。
- 前記チャネルが矩形の断面を有する、請求項４に記載のフローセル。
- 前記チャネルが円形の断面の部分を有する、請求項４に記載のフローセル。
- 前記外形が前記入口チャンバの内壁部である、請求項１に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、前記入口チャンバの内壁部上の突出部によって形成される特徴部である、請求項１、２、及び４〜６のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、前記入口チャンバの表面上の突出部間に形成されるＶ溝部である、請求項１に記載のフローセル。
- 前記外形が前記開口部まで延出する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプルが流体内に懸濁される粒子を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部の出口が、前記開口部の入口から１６５０マイクロメートル〜１８５０マイクロメートルに位置している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部の出口が、前記開口部の入口から１４００マイクロメートル〜２２００マイクロメートルに位置している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部の出口が、前記外形から７００マイクロメートル〜９００マイクロメートルに位置している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部の出口が、前記外形から４００マイクロメートル〜１２００マイクロメートルに位置している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部が、前記入口チャンバ内に非対称的に位置しており、前記外形の方向に付勢されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル流が、前記開口部の長手方向軸に対して少なくとも部分的に傾斜して、前記開口部を通って流れる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル流の速度が７０マイクロリットル／分である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバが円錐の漏斗状である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバが概ね三角錐形状である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバがテーパ形状である、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記開口部の断面の形状が、円形、三角形、正方形、及び矩形のうちの１つである、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のフローセル。
- 複数のサンプル注入部を更に備える、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記複数のサンプル注入部が、前記複数のサンプル注入部のうち少なくとも１つから注入されたサンプル流が前記外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、請求項２３に記載のフローセル。
- 複数の外形を更に備え、第１サンプル注入部が、そこから注入されたサンプル流が第１外形付近に付勢されて運ばれるように位置しており、第２サンプル注入部が、そこから注入されたサンプル流が第２外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、請求項２３に記載のフローセル。
- 前記複数のサンプル注入部が、前記複数のサンプル注入部から注入されたサンプル流が前記開口部内の経路の少なくとも一部を共有するように位置している、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載のフローセル。
- 開口部と、
開口部と流体連通している入口チャンバと、
サンプルを前記入口チャンバ内に注入するために前記入口チャンバに配設されるサンプル注入部であって、注入されたサンプルがサンプル流を形成し、前記入口チャンバ内で中心から外れて位置している、サンプル注入部と、を備える、フローセル。 - 前記サンプル流が、前記開口部の長手方向軸に対して少なくとも部分的に傾斜して、前記開口部を通って流れる、請求項２７に記載のフローセル。
- 前記サンプルが流体内に懸濁される粒子を含む、請求項２７又は２８に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部が、前記サンプル流が前記入口チャンバに配設される外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、請求項２７〜２９に記載のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、２つの面の頂部によって形成される縁部を形成するように配置されている２つの面を備える、請求項３０に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、前記入口チャンバ表面に配設されたＶ溝部である、請求項３０に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、前記入口チャンバの内壁部上の突出部によって形成される特徴部である、請求項３０に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバの外形が、前記入口チャンバ表面に沿ったチャネルである、請求項３０に記載のフローセル。
- 前記外形が前記入口チャンバの内壁部である、請求項３０に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部が、前記外形から７００マイクロメートル〜９００マイクロメートルに位置している、請求項３０〜３４のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部の出口が、前記外形から４００マイクロメートル〜１２００マイクロメートルに位置している、請求項３０〜３４のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部が、前記開口部の入口から１６５０マイクロメートル〜１８５０マイクロメートルに位置している、請求項２７〜３７のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル注入部の出口が、前記開口部の入口から１４００マイクロメートル〜２２００マイクロメートルに位置している、請求項２７〜３７のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記サンプル流の速度が７０マイクロリットル／分である、請求項２７〜３９のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバが概ね三角錐形状である、請求項２７〜４０のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記入口チャンバがテーパ形状である、請求項２７〜４１のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記開口部の断面が、円形、三角形、及び矩形の断面のうちの１つである、請求項２７〜４２のいずれか一項に記載のフローセル。
- 複数のサンプル注入部を更に備える、請求項２７〜４３のいずれか一項に記載のフローセル。
- 前記複数のサンプル注入部が、前記複数のサンプル注入部のうち少なくとも１つから注入されたサンプル流が前記外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、請求項４４に記載のフローセル。
- 複数の外形を更に備え、第１サンプル注入部が、そこから注入されたサンプル流が第１外形付近に付勢されて運ばれるように位置しており、第２サンプル注入部が、そこから注入されたサンプル流が第２外形付近に付勢されて運ばれるように位置している、請求項４５に記載のフローセル。
- 前記複数のサンプル注入部が、前記複数のサンプルから注入されたサンプル流が前記開口部内の経路の少なくとも一部を共有するように位置している、請求項４４〜４６のいずれか一項に記載のフローセル。
- シース液を、入口チャンバ内へと、開口部を通って流入させることと、
サンプルをサンプル注入部を用いて前記入口チャンバ内に注入し、前記シース液中で運ばれるサンプル流を形成することであって、前記サンプル注入部の出口が前記入口チャンバ内の中心位置から外れて配設されている、ことと、
前記サンプル流が前記開口部内の精査領域を通過する際に、前記サンプル流を精査することと、を含む、サンプルを精査する方法。 - 前記サンプル注入部の出口が、前記入口チャンバの外形の方向に付勢されている、請求項４８に記載の方法。
- 前記サンプル注入部の出口が、前記入口チャンバの外形の方向に付勢されており、前記第２サンプル注入部の出口が、前記入口チャンバの第２外形の方向に付勢されている、請求項４９に記載の方法。
- 第２サンプルを前記第２サンプル注入部を用いて入口チャンバ内に注入し、前記シース液中で運ばれる第２サンプル流を形成することであって、前記第２サンプル注入部の出口が前記入口チャンバ内の中心位置から外れて配設されている、ことと、
前記第２サンプル流が前記開口部内の精査領域を通過する際に、前記第２サンプル流を精査することと、を更に含む、請求項４８〜５０のいずれか一項に記載の方法。
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