JP2020118621A - 検体識別分取装置および検体識別分取方法 - Google Patents

検体識別分取装置および検体識別分取方法 Download PDF

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Abstract

【課題】比較的大きな検体（細胞）でも、低ダメージにて、安定して迅速な検体の識別分取処理ができる検体識別分取装置および検体識別分取方法を提供する。【解決手段】液体に分散させた検体を収容する検体収容部、前記液体を検体収容部より下方に延設される流路に送液する圧力制御部、検体に光を照射する光照射部、前記検体の光情報を測定する光情報測定部、前記光情報に基づいて前記検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定する判定部を有する識別手段、前記識別手段の流路と連通する流路を有する分取ノズル、排液回収部、目的検体を含む分取溶液を回収する回収容器とを有する分取手段、前記分取ノズル及び前記回収容器の少なくとも一方を移動する移動手段、前記光情報測定部で測定された光情報に基づいて、前記分取ノズル及び／又は前記回収容器を相対的に移動させる制御手段、前記検体収容部の内部空間内に配された撹拌部材を有する撹拌手段を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、液体に分散させた被測定対象である検体を識別し、識別結果に基づいて目的検体を分取する検体識別分取装置および検体識別分取方法に関する。特に、本発明は比較的大きな検体についても安定して連続的な分取を可能とする検体識別分取装置および検体識別分取方法に関する。
検体識別分取装置は、細胞などの微小物検体を識別、分取するための装置として、医療分野の研究・検査などで広く使用されている。そして近年、研究・検査機関において、検体破壊を伴わない識別、分取を実現すると共に、これらの処理を迅速化することで研究・検査の効率を高めたいとの要望がある。さらに最近においては、検体として、比較的大きな細胞（サイズは４０〜１００μｍ程度）、スフェロイド（三次元的な細胞のコロニー、サイズは５０〜３００μｍ程度）、オルガノイド（三次元的in vitro培養臓器、サイズは５０〜３００μｍ程度）に関しても、高速で識別、分取したいという要望も生じている。
検体識別分取装置は、一般的に、検出部と、分取部とから構成されている。検出部は、単一検体に光を照射することで得られる光情報を検出する。また、分取部は、検出結果に基づいて必要な検体を回収するものである。
従来、液体に細胞などの検体（被検微小物）を分散させた検体の懸濁液が毛細管内を流れるようにして、光源からの光がこの懸濁液の流れに照射されることで、懸濁液の流れ中の検体の光情報（散乱光、蛍光情報）を測定して検体を識別する検体識別分取装置（高速液滴荷電式セルソーター）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この従来技術では、検体が識別された後に、目的検体を含む懸濁液は分注部において超音波振動を加えて液滴に形成され、この液滴状の懸濁液に例えば数百ボルトの電荷が与えられる。そして、検体を含む液滴に偏向板から数千ボルトの電圧を印加することにより、それぞれの液滴の落下位置をプラス極側とマイナス極側に分けて分注部の任意の容器（ウェル）に分注する。
このように超音波、高電荷及び高い水圧を用いた従来の高速液滴荷電式セルソーターでは、そのソーティングプロセスにおいて、目的検体をノズル先端にて液滴荷電によりプレートの任意ウェルへ飛ばすので、生細胞に無視できないほど大きな物理的ダメージ（ストレス）を与えることが懸念されている。また、このような液滴原理では、液滴サイズは直径４０μｍ程度であり、前記したような大きな細胞の分取は不可能であった。
このような点から、図１４に示すような無液滴細胞分取方式セルソーターである検体分注識別装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、目的検体を含む液体を液滴にせずに、ノズル先端をプレートの任意ウェルに挿入して、分注することで、目的検体を分取する。
この検体分注識別装置１００は、液体に分散させた検体を収容する検体収容部１０１と、液体が流れる流路を有するフローセル１０２と、ソーティングノズル１０３と、回収容器１０４と、検体の光情報を測定する光情報測定部１０５と、検体収容部１０１からフローセル１０２へ液体を導入するチューブ１０６とを備えている。
しかし、図１４に示すような装置においては、液体に分散させた検体が流れるチューブ１０６に曲線形状部１０７があるため、この曲線形状部１０７の流路内を流れる流体に、図１５に示すようにチューブ１０６の外側（図１５で上側）へ向かう２次流れ１０８が発生する。
また、上記したような比較的大きな検体を対象とする場合、検体収容部１０１において容易に検体の沈降が生じ、フローセル１０２へと検体を送ることが困難となる。
図１４に示すような無液滴細胞分取方式セルソーターにおけるチューブ１０６の曲線形状部１０７による２次流れ１０８の発生を解決する上から、本発明者らは先に、液体に分散させた検体を収容する検体収容部と、前記液体を流路に送液するための圧力制御部と、検体に光を照射するための光照射部と、前記検体の光情報を測定する光情報測定部と、前記光情報に基づいて前記検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定する判定部と有する識別手段と、前記識別手段の流路と連通する流路を有し、目的検体を含む分取溶液を回収容器へ分取する分取ノズルと、前記分取ノズル先端から排出された排液、または非目的検体や分取不可能と判定された検体を含む排液を吸引回収する排液回収部と、目的検体を含む分取溶液を回収する回収容器とを有する分取手段と、前記分取ノズル及び前記回収容器の少なくとも一方を移動する移動手段と、前記光情報測定部で測定された光情報に基づいて、前記分取ノズル及び／又は前記回収容器を相対的に移動させる制御手段と、を備え、前記排液回収部は、前記分取ノズル先端から排出された非目的検体を含む排液、または非目的検体や分取不可能と判定された検体を含む排液を吸引する吸引ノズルを有することを特徴とする検体識別分取装置を提案した（特許文献２）。
この検体識別分取装置においては、光情報に基づいて検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定すると共に、当該光情報に基づいて、分取ノズル先端を回収容器内に挿入するように、分取ノズル及び／又は回収容器を相対的に移動させ、分取ノズルの先端から排出された目的検体を含む分取溶液を回収容器へ分取するため、目的検体が分取ノズルの端面や外壁あるいは外気に接触することなく回収容器の液体に回収され、目的検体の汚染やダメージを防止することができ、分取ノズルの先端から排出された非目的検体を含む排液を分取ノズル側方から吸引ノズルにて吸引回収するので、従来構成と比較して、排液回収部を移動する機械的動作の移動距離や動作時間を短くすることができ、分取処理の迅速化を図ることが可能となる。
ところで、この検体識別分取装置における流路配置として、具体的には、図１６に示すように、液体Ａに分散させた検体Ｓ，ＳＲを収容する検体収容部１１に、液体Ａが流れる流路１２ａを有するフローセル１２を配している。そして、検体収容部１１とフローセル１２の一方との間には導入ノズル１５を設けて、この導入ノズル１５は、検体収容部１１からフローセル１２の流路１２ａへ液体Ａを導入する流路１５ａを有している。また、フローセル１２の他方には、流路１２ａと連通する流路１４ａを有し、検体Ｓを含む分取溶液を培養プレート５５（回収容器）へ分取する分取ノズル１４が設けられている。
特開２００９−２７１０号公報 特許第５４８０４５５号
山下達郎、丹羽真一郎、細胞工学 Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．１０ ｐ１５３２−１５４１，１９９７
特許文献２に示されるような検体識別分取装置の構成においては、前記したように、検体収容部に連結している導入ノズルによって、検体収容部から導入ノズルに排出される液体の流量を絞って、目的検体を含む液体をフローセルへ流通させるものである。検体の局所的な堆積や検体の大きな凝集体の形成が検体収容部内で生じると、検体収容部と導入ノズルとの連結部や導入ノズルの内部が詰まってしまう可能性が考えられる。上述したような比較的大きな細胞、スフェロイド、オルガノイド等のような検体についても、高速で識別および分取することが求められている。
従って、本発明の目的は、目的検体を分取する際に、検体のダメージと汚染を防止すると共に、安定して迅速な分取処理を実現することができる検体識別分取装置および検体識別分取方法を提供することにある。本発明はまた、比較的大きな細胞、スフェロイドおよびオルガノイドといった大きな検体でも、低ダメージにて、かつ流路を詰まらせることなく、識別および分取することのできる検体識別分取装置および検体識別分取方法を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、液体に分散させた検体を収容する検体収容部から下方に延設される流路配置を有する上記したような検体識別分取装置において、前記検体収容部に撹拌部材を有する撹拌手段を設け、この撹拌手段により、検体収容部内に収容された液体中の検体の分散状態を保つことにより、上記目的を達成できることを見出し本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）液体に分散させた被測定対象である検体を識別し、識別結果に基づいて目的検体を分取する検体識別分取装置であって、
液体に分散させた検体を収容する検体収容部と、前記液体を前記検体収容部の底部に備えられた出口から下方に延設される流路に送液するための圧力制御部と、前記検体に光を照射するための光照射部と、前記検体の光情報を測定する光情報測定部と、前記光情報に基づいて前記検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定する判定部と有する識別手段と、
前記識別手段の流路と連通する流路を有し、前記目的検体を含む分取溶液を容器へ分取する分取ノズルと、前記分取ノズルの先端から排出された排液、または非目的検体や分取不可能と判定された検体を含む排液を吸引回収する吸引ノズルを有する排液回収部と、目的検体を含む分取溶液を回収する回収容器とを有する分取手段と、
前記分取ノズル及び前記回収容器の少なくとも一方を移動する移動手段と、
前記光情報測定部で測定された光情報に基づいて、前記分取ノズル及び／又は前記回収容器を相対的に移動させる制御手段と、を備え、
前記検体収容部の内部空間内に配された撹拌部材を有する撹拌手段をさらに備えることを特徴とする検体識別分取装置。
（２）前記撹拌部材が、上下方向に延びる回転軸を回転中心として回転するものである（１）に記載の検体識別分取装置。
（３）前記撹拌部材が回転した際の前記撹拌部材の底部の回転面積が前記検体収容部の出口面積より大きいものである（１）または（２）に記載の検体識別分取装置。
（４）前記検体収容部の底部が、前記出口に向かって傾斜している（１）〜（３）のいずれかに記載の検体識別分取装置。
（５）前記撹拌部材は前記検体収容部の内面と離間配置されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の検体識別分取装置。
（６）前記撹拌部材は、前記撹拌部材の上下方向に延びる回転軸から水平方向に延設される１つ以上の撹拌翼を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の検体識別分取装置。
（７）前記撹拌翼は、前記検体収容部の上部側から底部側に向かって、水平方向に沿った翼幅が漸次拡張される（６）に記載の検体識別分取装置。
（８）前記識別手段の流路と連通する流路を、前記検体収容部から導出される検体を含む液体を囲繞している検体を含まない液体により形成するシース流形成部をさらに有しており、前記圧力制御部を制御して、前記検体を含まない液体を前記検体収容部の出口より逆流させて、前記検体収容部内の撹拌を行う構成をさらに有するものである（１）〜（７）のいずれかに記載の検体識別分取装置。
（９）液体に分散させた被測定対象である検体を識別し、識別結果に基づいて目的検体を分取する検体識別分取方法であって、
液体に分散させた検体を、前記液体の出口を底部に備える検体収容部内に収容する収容ステップと、
前記検体収容部の内部空間に配された撹拌部材を有する撹拌手段によって撹拌させた状態で、前記液体を流路に送液する送液ステップと、
検体に光を照射する照射ステップと、
前記検体の光情報を測定する測定ステップと、
前記光情報に基づいて、前記検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定する判定ステップと、
前記流路に連通する分取ノズルの先端から排出された排液、または非目的検体や分取不可能と判定された検体を含む排液を、吸引ノズルにて吸引回収する回収ステップと、
前記光情報に基づいて、前記分取ノズルの先端を回収容器内に挿入するように、前記分取ノズル及び／又は前記回収容器を相対的に移動させる制御ステップと、
前記分取ノズルの先端から排出された目的検体を含む分取溶液を、前記回収容器へ分取する分取ステップと、
を有することを特徴とする検体識別分取方法。
本発明によれば、検体収容部内に配した撹拌部材を有する撹拌手段によって検体収容部内で液体を撹拌し、検体収容部内における液体中の検体の分散性を維持するため、前記検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定するための流路へと導出する検体収容部の出口に、検体が直接沈降して目詰まりを起こすことが防止され、また、検体収容部の出口付近の検体が出口に流れ込みやすくなる状態となる。そしてこの状態で、排液回収部を移動する機械的動作の移動距離や動作時間を短くして無液滴方式で、検体の識別分取を実施することにより、低ダメージでの検体の識別分取を安定して効率良く実現することができる。さらに、検体が比較的大きなものあっても目詰まりを起こすことなく、十分に対応可能である。また、検体の識別分取を実施する際における前記撹拌手段による撹拌とは別途に、前記検体収容部の出口より前記検体を含まない液体を逆流させて、前記検体収容部内の撹拌させることで、より出口付近への検体の沈降滞留が解消され、さらに良好な検体識別分取操作が可能となる。
本発明の実施形態に係る検体識別分取装置全体の構成を概略的に示す斜視図である。 図１の検体識別分取装置における検体収容部から分取ノズルの先端部までを、模式的に示す部分断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、それぞれ本発明の実施態様に係る検体識別分取装置において用いられる撹拌部材の形状例を模式的に示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の実施態様に係る検体識別分取装置において用いられる撹拌翼の形状例を模式的に示す断面図である。 本発明の実施態様に係る検体識別分取装置において用いられる撹拌翼の形状例を模式的に示す断面図である。 本発明の別の実施形態に係る検体識別分取装置における検体収容部の構成を模式的に示す部分断面図である。 本発明の別の実施形態に係る検体識別分取装置における検体収容部の構成を模式的に示す部分断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る検体識別分取装置における検体収容部の底部の構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の別の実施形態に係る検体識別分取装置において、検体収容部の底部と撹拌部材との位置関係を模式的に示す断面図である。 図１の検体識別分取装置の機能を説明するブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１０における分取手段の動作を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１１に示す動作時の分取ノズル近傍の拡大図である。 図１の検体識別分取装置で実行される検体識別分取処理のフローチャートである。 従来の検体識別分取装置の一例の全体の概略構成を示す斜視図である。 図１４に示す検体識別分取装置において曲線形状部の流路内を流体が流れる様子を示す説明図である。 従来の別の検体識別分取装置の一例における検体収容部から分取のノズルの先端部までを模式的に示す部分断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る検体識別分取装置全体の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は同検体識別装置の構成を概略的に示す部分断面図である。この実施形態の検体識別分取装置は、流路内を流れる液体に分散させた被測定対象である細胞などの検体に励起光を照射することで、検体の光情報を測定し、光情報により検体の分取要否を判別し、判別結果により分取対象となる目的検体を回収容器へ分取するものである。
また、図１および図２において、白丸で示す検体Ｓは分取対象となる目的検体であり、黒丸で示す検体ＳＲは廃棄対象となる非目的検体である。
検体識別分取装置１は、図１、図２に示すように、液体Ａに分散させた検体Ｓ，ＳＲを収容する検体収容部１１と、液体Ａが流れる流路１２ａを有するフローセル１２と、フローセル１２の流路１２ａと連通する流路１４ａを有し、検体Ｓを含む分取溶液を培養プレート５５（回収容器）へ分取する分取ノズル１４と、を備えている。しかして、検体識別分取装置１の検体収容部１１には、その内部空間に配された撹拌部材１３ａを有する撹拌手段１３が設けられている。撹拌手段１３は、撹拌部材１３ａと撹拌部材１３ａを回転駆動させる撹拌駆動部１３ｂとを備える。液体Ａは、検体Ｓ及び検体ＳＲが溶液に分散されたサンプル懸濁液である。ここでは、上下方向に沿った断面が略三角形状の撹拌翼を具備する撹拌部材１３ａを有する撹拌手段１３について説明する。
検体収容部１１は、液体Ａが導入される開口部１１ａを上部に有し、かつ下部である底部１１ｂに液体出口１１ｃを有する筒状の容器、例えば円筒状の容器である。前記液体出口１１ｃは検体収容部１１の底部１１ｂ、換言すると検体収容部１１の下方に位置し、その出口１１ｃは下方に位置するフローセル１２の流路１２ａと連通する導入ノズル１５の流路１５ａに接続されている。検体収容部１１の出口面積（出口１１ｃの流路断面積ともいう）は、開口部１１ａの開口面積よりも小さい。出口１１ｃの流路断面積とは、水平方向に沿った出口１１ｃの断面積であり、開口部１１ａの開口面積とは、水平方向に沿った開口部１１ａの断面積である。この検体収容部１１は、液体Ａに分散させた検体を収容する機能を有している。また、検体収容部１１の上部の開口部１１ａには、開閉可能な蓋１６が載置されている。この蓋１６には、パイプ１７が設けられている。パイプ１７は、所定圧力に調整された加圧エアを外部から検体収容部１１内に導入することや、検体収容部１１内のエアを脱気することができる。このパイプ１７から加圧エアが検体収容部１１内に導入されることで、液体Ａが所定圧力で流路１５ａに送液される。また、このパイプ１７から検体収容部１１内への加圧エアの導入を停止することで、液体Ａの流路１５ａへの送液を停止することができ、またこのパイプ１７から検体収容部１１内のエアを脱気することで、後述するようにシース液を液体出口１１ｃより検体収容部１１内に逆流させることもできる。検体識別分取装置の稼働時には、このような検体収容部１１の内部圧力が調整できる程度に、検体収容部１１の内部空間が密閉されている。
パイプ１７は、圧力制御部６５に接続されている。圧力制御部６５は、前記液体Ａを前記検体収容部１１より下方に延設される流路１５ａ、１２ａ、１４ａに送液するために圧力を制御する。圧力制御部６５は、例えばコンプレッサーのような圧縮機２１と三方弁のような開放弁２０とを備える。開放弁２０は圧縮機２１とパイプ１７との間に設けられる。そして、圧縮機２１および開放弁２０を調整することによって、検体収容部１１の内部圧力を制御できる。また、シース液逆流の際には大気開放する。
例えば、三方弁である開放弁２０における各弁の働きは、図２に示すように、圧縮機２１へ繋がる弁は「Ｎ．Ｃ．」の常時閉の状態で、制御時に開とし、大気へ繋がる弁は「Ｎ．Ｏ．」の常時開の状態で、制御時に閉とし、またパイプ１７に繋がる弁は「ＣＯＭ」の常時開とすることができる。しかし、その制御の方法は各種の態様を取り得るものであり、図２に示すおよび前述したような態様に、特に限定されるわけではない。また、前記したような三方弁制御によるシース液の逆流は、逆流方法の一例であって、これ以外にも、例えば、圧縮機２１の制御により検体収容部１１内の圧力を下げたり、またシース液の圧力を上げることでも逆流させることはでき、その方法は特に限定されるわけではなく、種々の態様を取り得る。
液体Ａを検体収容部１１に導入するには、例えば、検体収容部１１が導入ノズル１５と接続配置された状態であれば、蓋１６を開けて、開口部１１ａから液体Ａをピペット等で検体収容部１１内に導入する。
検体収容部１１の内部空間には、撹拌手段１３の撹拌部材１３ａが設けられている。撹拌部材１３ａは、上下方向に延びる回転軸を回転中心として回転可能である。撹拌部材１３ａは、検体収容部１１の内部に一時的に貯留すると共に出口１１ｃから排出される液体Ａに対して、完全にまたは部分的に浸漬している。図２に示すように、蓋１６が開口部１１ａを閉じている状態では、撹拌部材１３ａは検体収容部１１の内部空間に完全に収容される。
例えば、図２に示すように、蓋１６が開口部１１ａを閉じている状態で、蓋１６を気密に挿通して撹拌駆動部１３ｂと撹拌部材１３ａの上端部とを連結する回転可能な支持軸１３ｃによって、撹拌部材１３ａが上部から吊るされている。
撹拌駆動部１３ｂは撹拌部材１３ａを駆動する駆動力の供給源である。撹拌駆動部１３ｂは、図２に示すように蓋１６の上面に設置されてもよいし、検体収容部１１の壁面、検体収容部１１の壁の内部、検体収容部１１の内部空間等に設置されてもよい。
撹拌部材１３ａが回転すると、検体を含む溶液に所定方向に一様な流れを作ることで、検体同士の衝突を回避し、撹拌時の検体へのダメージを軽減することができる。
なお、図１、２に示す実施形態においては、撹拌部材１３ａの形状として、図示するような底辺が下方に位置する断面略三角形状の撹拌翼を有する撹拌部材について説明したが、検体収容部１１の内部空間内に配され、検体収容部１１内おいて収容される液体中の検体の分散性を維持できるものであれば、その形状等に限定されるものではなく、各種の構成、形状の撹拌部材を用いることが可能である。なお本明細書において、撹拌部材とは、その回転、回動、揺動等の動作により、被撹拌物である検体収容部に収容された検体を含む流体を撹拌する撹拌の実体部を指し、剪断力を利用して撹拌する翼状の撹拌部材、回転軸より半径方向にパドル状に突出した棒状の撹拌部材、遠心力を利用して撹拌する、半球型や貫通型の羽根のない形状の撹拌部材、さらにはマグネチックスターラーに使用するシリンダー型、テーパー型、ハブ型等の回転部材、等が例示される。
図３（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ本発明の実施態様に係る検体識別分取装置において用いられる撹拌部材の形状例を模式的に示す図である。
撹拌部材としては、前述した図１および２に示す実施形態におけるように、撹拌翼を有するものに限られるものではなく、図３（ａ）の上下方向に沿った断面図に示すような、外径が下方に向かって漸次拡大すると共に上下方向に沿って螺旋状に延設されるもの、図３（ｆ）の斜視図に示すようなロッド状の先端側である下方側が分岐しているもの、図３（ｇ）の斜視図に示すようなロッド状の先端部に中実の円錐部材を備えるもの、棒状、円盤状などが挙げられる。また、撹拌部は、支持軸１３ｃを備えずに、磁力によって回転するものであってもよい。この場合、撹拌部材１３ａの内部や側面には磁石が設けられ、撹拌駆動部１３ｂは磁場発生器である。
また、撹拌部材は、液体中の検体をさらに効率的に撹拌するために、撹拌部材の回転軸から水平方向に延設される１つ以上の撹拌翼を有してもよい。撹拌翼の形状等は各種のものとすることができる。いくつかの例を挙げると例えば、以下のようなものが含まれ得るが、これらに何ら限定されるものではない。
図３（ｂ）は、撹拌部材１３ａの断面図の一例であり、撹拌部材１３ａの回転軸に平行な断面図である。ここでは、撹拌部材１３ａが２つの撹拌翼を有する構成、詳細には、撹拌部材１３ａの回転軸を中心として、回転軸の両側に第１撹拌翼２２と第２撹拌翼２３とが設けられている構成について説明する。
撹拌部材１３ａは、矩形状の第１撹拌翼２２と矩形状の第２撹拌翼２３とを備える。第１撹拌翼２２と第２撹拌翼２３とは、後述する第１内辺２２ａと第２内辺２３ａとが連結されて、一体化されている。第１撹拌翼２２と第２撹拌翼２３とは同じ形状である。
第１撹拌翼２２は、第１内辺２２ａと、第１外辺２２ｂと、第１上辺２２ｃと、第１下辺２２ｄとを有する。第１内辺２２ａは、上下方向に延びており、第２撹拌翼２３と連結している。第１外辺２２ｂは、第１内辺２２ａと向かい合い、第１翼２２の外辺を構成する。第１上辺２２ｃは、水平方向に延びており、第１内辺２２ａと第１外辺２２ｂとを連結する。第１下辺２２ｄは、第１上辺２２ｃの下部側で第１上辺２２ｃと向かい合い、第１内辺２２ａと第１外辺２２ｂとを連結する。
第２撹拌翼２３は、第２内辺２３ａと、第２外辺２３ｂと、第２上辺２３ｃと、第２下辺２３ｄとを有する。第２内辺２３ａは、上下方向に延びており、第１撹拌翼２２と連結している。第２外辺２３ｂは、第２内辺２３ａと向かい合い、第２翼２３の外辺を構成する。第２上辺２３ｃは、水平方向に延びており、第２内辺２３ａと第２外辺２３ｂとを連結する。第２下辺２３ｄは、第２上辺２３ｃの下部側で第２上辺２３ｃと向かい合い、第２内辺２３ａと第２外辺２３ｂとを連結する。
このように、上記では第１撹拌翼２２および第２撹拌翼２３の断面形状が共に矩形状である例について示したが、第１撹拌翼２２および第２撹拌部２３の断面形状は上記以外でもよい。例えば、矩形状ではなく、円状、半円状、３角形状や５角形状など任意の多面形状でもよい。また、第１撹拌翼２２および第２撹拌翼２３は、同一ではなく、異なってもよい。撹拌部材１３ａは、第１撹拌翼２２および第２撹拌翼２３のいずれか一方のみを有してもよい。
また、図３（ｃ）の撹拌部材１３ａの回転軸に平行な断面図に示すように、第１撹拌翼２２および第２撹拌翼２３のいずれか一方に、撹拌部材１３ａの内側に向かって窪む凹部２４が設けられてもよく、図３（ｄ）の撹拌部材１３ａの回転軸に平行な断面図に示すように、第１撹拌翼２２および第２撹拌翼２３のいずれか一方に、撹拌部材１３ａの外側に向かって突出する凸部２５が設けられてもよい。凹部２４や凸部２５は、１つでも２つ以上設けられてもよい。また、凹部２４や凸部２５は、各外辺２２ｂ、２３ｂではなく、各上辺２２ｃ、２３ｃや各下辺２２ｄ、２３ｄに設けられてもよい。
また、図３（ｅ）の撹拌部材１３ａの回転軸に平行な断面図に示すように、第１撹拌翼２２および第２撹拌翼２３のいずれか一方に、貫通孔２６を備えてもよい。貫通孔２６の数や位置は、特に限定されるものではない。貫通孔２６の断面形状は、真円状でもよいし、半円状、多角形状、線状でもよい。
なお、図３（ａ）〜（ｇ）に示した実施形態の撹拌部材１３ａは、前述した図１および図２に示した実施形態のものと同様に、上下方向に延びる回転軸Ｃを回転中心として回転するものとされている。
検体収容部１１の内部空間内に配された撹拌部材１３ａを有する撹拌手段１３としては、撹拌部材１３ａが回転した際、撹拌部材１３ａの底部の回転面積が検体収容部１１の出口１１ｃの流路断面積より大きいことが好ましい。回転時の撹拌部材１３ａの大きさと出口１１ｃの流路断面積の大きさが上記の構成であると、流体中から検体がそのまま直接前記出口に沈降するのを防止することができる。
上記の回転面積とは、撹拌部材１３ａが回転軸Ｃを中心に回転しているときに、回転軸Ｃ方向からみた回転中の撹拌部材１３ａの（仮想）断面積である。換言すると、上記の回転面積とは、撹拌部材１３ａの回転軸Ｃに垂直な断面において、撹拌部材１３ａの回転軸Ｃを中心とし、撹拌部材１３ａの回転軸Ｃから最も遠い端部を通る円周を規定したときの当該円の断面積である。
また、撹拌部材１３ａは検体収容部１１の内面と所定間隔をもって離間配置されることが好ましい。撹拌部材１３ａがこのような構成を有すると、撹拌駆動部１３ｂが撹拌部材１３ａを安定して回転させることができるので、溶液中の検体を安定して撹拌することができる。
また、撹拌部材１３ａの回転軸方向からみたとき、撹拌部材１３ａの回転軸と、検体収容部１１の水平方向に沿った断面の中心とが一致していることが好ましい。検体識別分取装置１がこのような構成であると、検体収容部１１内に収容された流体に対して、水平方向に沿った断面における、前記検体収容部１１の中心を中心に回転する撹拌流れを形成するため、検体を含む溶液を全体的に効率よく撹拌することができる。さらに、本発明に係る１つの好ましい実施形態においては、撹拌部材１３ａの回転軸方向からみたとき、撹拌部材１３ａの回転軸と、検体収容部１１の水平方向に沿った断面の中心と、導入ノズル１５の流路１５ａの水平方向に沿った断面の中心とが一致しているものとされ得る。検体識別分取装置１がこのような構成であると、検体収容部１１内に収容された流体に対して、水平方向に沿った断面における、前記検体収容部１１の中心および出口１１ｃの中心を中心に回転する撹拌流れを形成できるため、検体を含む溶液を全体的に効率よく撹拌することができる。
撹拌部材１３ａの好ましい形状としては、上記構成であれば、特に限定されるものではない。例えば、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、回転軸Ｃに対して垂直な撹拌部材１３ａの断面形状、撹拌翼の枚数等は種々の態様を取り得るものである。例えば、図４（ａ）に示すように、回転軸Ｃを中心として約１８０°の角度で開いた左右２枚の撹拌翼を有するものである態様、図４（ｂ）に示すように、回転軸Ｃを中心として約９０°の角度で開いた４枚の撹拌翼を有するものである態様、図４（ｃ）に示すように、回転軸Ｃを中心として約１２０°の角度で開いた３枚の撹拌翼を有するものである態様、図４（ｄ）に示すように回転軸Ｃを中心として半径方向の１方向のみに延設される１枚の撹拌翼からなる態様等の様々な態様を取り得る。また、各撹拌翼の形状としても回転軸Ｃを中心として、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、薄肉で半径方向にほぼ直線的に延長された断面形状を有するものに限られず、例えば、サイクロイド状などといった曲線的な断面形状を有するものであっても良い。
但し、当該撹拌部材１３ａの回転によって、液体Ａに分散させた検体である細胞に極力シェアストレスを与えないものとすることが好ましく、撹拌を行う際の撹拌部材の回転数にもよるが、回転軸を中心として撹拌翼を等間隔に備える形状が、液体Ａに、検体の沈降のみが生じにくいような均一な層流的な流れを形成する上から好ましく、また、撹拌翼の枚数としては、例えば１〜４枚程度が望ましい。
また、図５に示すように、撹拌翼は、検体収容部１１の上部側から底部側に向かって、水平方向に沿った翼幅が漸次拡張されることが好ましい。上部側よりも底部側の翼幅が大きい形状、例えば、断面台形、断面三角形といったような翼形状であると、出口１１ｃ近傍となる底側の撹拌力を大きくして、細胞の沈降に対応することができるとともに、一方向に一様な流れを形成して、撹拌流れ中での検体同士の衝突を回避することができる。
図６は、本発明の別の実施形態に係る検体識別分取装置における検体収容部の構成を模式的に示す上下方向の部分断面図であり、また、図７は、本発明の別の実施形態に係る検体識別分取装置における検体収容部の構成を模式的に示す上下方向の部分断面図である。
図６および図７に示すように、前記検体収容部１１の底部１１ｂが、前述した図２、図５に示した実施形態におけるような水平に延設される平底状のものとは異なり、出口１１ｃに向かって傾斜している。図６および図７に示した実施形態においては、出口１１ｃが底部１１ｂの中心部に設けられる中心タイプであり、検体収容部１１の底部１１ｂは、出口１１ｃに向かって延設するテーパー形状、つまり、出口１１ｃに向かって漸次傾斜下降する。中心タイプにおいて、底部１１ｂは、出口１１ｃに向かって窄むため、底部１１ｂの流路断面積は、出口１１ｃの流路断面積よりも大きく、出口１１ｃに向かって減少する。本発明に係る検体識別分取装置１において、検体収容部１１の底部１１ｂは、図６および図７に示したように、出口１１ｃに向かって傾斜して縮径していることが望ましい。これは、検体収容部１１内に収容された液体Ａを撹拌部材１３ａによって撹拌しながら下方に送液した際に、検体の底部１１ｂへの残留を抑制することができるため、検体収容部１１内に残留する検体の数を減少させることができる。
図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明のさらに別の実施形態に係る検体識別分取装置における検体収容部の底部の構成を示す断面図である。前記した図２、図５〜図７に示した中心タイプに加えて、図８（ａ）〜（ｃ）に示す実施形態におけるように、底部１１ｂの中心部以外の部分に出口１１ｃが設けられる偏心タイプがある。この場合、撹拌部材１３ａの回転軸方向からみたとき、撹拌部材１３ａの回転軸と出口１１ｃとは、偏心されるので一致しない。図８（ａ）〜（ｃ）に示される偏心タイプについても、中心タイプと同様に、検体収容部１１の底部１１ｂは、図８(ａ)に示すような出口１１ｃに向かって傾斜せずに水平に延設される平底状のものでも、図８（ｂ）、（ｃ）に示すような出口１１ｃに向かって流路断面積が減少するテーパー状のものでもよい。また、図８（ｃ）に示す構成では、傾斜している底部１１ｂの縁端部、すなわち底部１１ｂの中心部から最も離れた位置に、出口１１ｃが設けられる。出口１１ｃが底部１１ｂの縁端部に形成されると、検体収容部１１内に収容された液体Ａを撹拌部材１３ａによって撹拌しながら下方に送液した際に、検体の底部１１ｂへの残留を抑制することができる。
底部１１ｂが傾斜する場合、底部１１ｂの傾斜角度αは、好ましくは０°超７０°以下、より好ましくは５°以上４５°以下である。底部１１ｂの傾斜角度αとは、底部１１ｂと水平面ｈとのなす角度である。底部１１ｂの傾斜角度αが０°超であると、検体の底部１１ｂへの残留を抑制することができる。底部１１ｂの傾斜角度αが７０°以下であると、検体収容部１１の内面に対して所定間隔で撹拌部材１３ａを容易に離間配置することができる。なお、図８（ａ）に示される平底状の底部１１ｂの傾斜角度αは０°である。
また、前記図６および図７に示す実施形態においては、撹拌部材１３ａの下端部である最底部１３ｆは、検体収容部１１の底部１１ｂの形状に対応するように、ラウンド状に縮径された形状を採り、検体収容部１１の底部１１ｂと所定間隔をもって離間配置された構造とされている。
なお、上述した、検体収容部１１の上部側から底部側に向かって、水平方向に沿った翼幅が漸次拡張される翼形状としては、図６および図７に示す実施形態におけるように、検体収容部１１の底部１１ｂの形状に併せて、撹拌翼の最底部１３ｆの近傍が最終的には縮径されているような形状も含まれ得る。
また、図９（ａ）〜（ｄ）は、検体収容部１１の底部１１ｂと撹拌部材１３ａとの位置関係を模式的に示す断面図である。図９（ａ）〜（ｄ）に示す実施形態においては、図６および図７に示す実施形態と同様に、検体収容部１１の底部１１ｂが傾斜している。検体収容部１１内に設置される撹拌部材１３ａの最底部１３ｆと底部１１ｂとの上下方向の位置関係は、図９（ａ）、（ｃ）に示すように、最底部１３ｆが底部１１ｂの上端ｔ１よりも上方に配置されてもよく、図９（ｂ）、（ｄ）に示すように、最底部１３ｆが底部１１ｂの下端ｔ２よりも上方かつ底部１１ｂの上端ｔ１よりも下方に配置されてもよい。底部１１ｂの上端ｔ１は検体収容部１１の側壁に連結され、底部１１ｂの上端ｔ１は出口１１ｃに連結される。例えば、図９(ａ)、（ｂ）に示すように、撹拌部材１３ａの最底部１３ｆがラウンド状に縮径された形状を有する場合であっても、あるいは例えば、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように撹拌部材１３ａの最底部１３ｆが水平面に沿って延設されるフラットな形状を有する場合であってもよい。
さらに図６および図７に示す実施形態においては、使用時に検体分散液と直接接触するために、比較的頻繁な交換を行うことが望ましい検体収容部１１および撹拌部材１３と、それ以外の耐用使用が可能であってより強度や剛性等が求められる把持ブロック１６ａや回転軸部１３ｄなどの部分との間での、容易な脱着を可能としかつこれらの接合部分での気密性が保障できる構造とされている。
すなわち、図６および図７に示す実施形態の検体識別分取装置においては、検体収容部１１の上部位置に、撹拌部材１３ａに接続される回転軸部１３ｄを下側から支持するとともに、検体収容部１１の内部空間の圧力調整のためのパイプ１７を介して外部の圧力制御部６５（図示せず）に連通する把持ブロック１６ａが設けられている。把持ブロック１６ａには、上下方向に延びる貫通孔が形成され、把持ブロック１６ａの貫通孔の下側開口部と検体収容部１１の上側開口部とが連結される。検体収容部１１はその上部端面がフランジ状の接合面を有している。そして、前記把持ブロック１６ａの下面に検体収容部１１のフランジ状の接合面を、例えばＯリング等のシール材２８を介して気密に接合するものとされており、検体収容部１１を例えばディスポーサブルな部材として着脱交換可能としている。なお、これらの接合面には、さらに必要に応じて、螺子嵌合構造、嵌合い溝構造などや、粘着剤、接着剤等を使用してその密着性を高める態様を採ることは可能である。
また、図６および図７に示す実施形態の検体識別分取装置において、撹拌部材１３ａに接続される回転軸部１３ｄは、前記把持ブロック１６ａの上部環状開口面に当接される円状の接合面を有するとともに、当該接合面の中心部には、撹拌部材１３ａと接続可能な軸部が形成している構造を有する。前記把持ブロック１６ａの上部環状開口面に、回転軸部１３ｄの接合面を当接することで、把持ブロック１６ａの貫通孔の上側開口部が閉塞され、回転軸部１３ｄの軸部が回転可能な状態で、回転軸部１３ｄが把持ブロック１６ａに支持される。なお、把持ブロック１６ａの上部環状開口面と、回転軸部１３ｄの接合面との、当接面には、例えばＯリング、シールベアリング等のシール材２７が配してある。例えば、シール材２７は、把持ブロック１６ａの上部環状開口面の外側、換言すると把持ブロック１６ａの貫通孔の上側開口部の外側で回転軸部１３ｄと当接される。前記撹拌駆動部１３ｂに付随する嵌着部材（図示せず）と前記把持ブロック１６ａで回転軸部１３ｄを挟持し、前記回転軸部１３ｄと前記把持ブロック１６ａとの間でシール材２７を押圧することで、前記回転軸部１３ｄと前記把持ブロック１６ａとの当接面における気密性を確保することができる構造とされている。また、シール材２７が検体収容部１１上方の開口部より外周側に設けられているため、摩擦によるシール材２７の磨耗屑が検体収容部内に落下する虞れがない。
さらに、図６および図７に示す実施形態において、撹拌部材１３ａの上端部には、前記回転軸部１３ｄの下端に対して、例えば、螺合、溝嵌合、弾性嵌合等の適当な接合構造によって着脱自在に接続できる接合構造部を有する。撹拌部材１３ａが前記回転軸部１３ｄに接合されることで、撹拌部材１３ａは、検体収容部１１の内部空間内の所定位置に、上部側から吊り下げられた形で支持される。図６に示す実施形態においては、撹拌部材１３ａは、撹拌部材１３ａと接続される撹拌駆動部１３ｂによって回転する形態である。図７に示す実施形態においては、撹拌部材１３ａの側面近傍、例えば下端近傍の側面近傍に、永久磁石あるいは磁性体金属等から構成される磁性体部１３ｅが、撹拌部材１３ａ内に埋設される形で設けられており、撹拌部材１３ａと接続しない非接触の撹拌駆動部１３ｂ（不図示）によって、撹拌部材１３ａが回転する形態である。この場合、撹拌駆動部１３ｂによる磁力の作用によって、撹拌部材１３ａが回転する。
上記したように、本発明においては、前記撹拌部材１３ａが前記検体収容部１１の内面と所定間隔をもって離間配置された構造とされるが、その離間距離としては、検体識別分取装置１の規模や、撹拌部材１３ａの回転数等によっても左右されるが、好ましくは０．４〜３．０ｍｍである。この範囲内であると、撹拌部材１３ａが回転するときに、多少の軸ブレが生じても撹拌部材１３ａが前記検体収容部１１の内面と追突することなく円滑に回転でき、かつ、その撹拌部材１３ａと前記検体収容部１１の内面との間に流体の淀み等を生じない。なお、ここでいう「離間距離」とは、検体収容部１１の内面と撹拌部材１３ａとの間で最も近接した部位における距離を意味する。
なお、撹拌部材１３ａの底部は、前記検体収容部１１の底部に対して所定間隔をもって沿うものとされることが望ましい。これにより、撹拌部材１３ａの底部付近の液体を撹拌して検体を継続的に浮遊させ、前記検体収容部１１の底部に検体が残留するのを防止する。
撹拌部材１３ａの厚さとしては、例えば０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。この範囲内であれば、撹拌部材１３は検体を含む液体を十分に撹拌することができる。なお、ここでいう撹拌部材１３ａの厚さとは、水平方向に平行な長さのうちで、撹拌部材１３ａの中心軸部を除く部位において最大の厚さを言う。
このような撹拌部材１３ａを構成する材質としては、特に限定されるものではないが、液体Ａに分散させた検体に対し、極力不活性なもので、かつ、例えばオートクレーブ滅菌、γ線滅菌等の滅菌処理に対して耐性を有する材料で形成されることが好ましい。例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）等のポリエーテルケトン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン（ＥＴＦＥ）共重合体等の含フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック材料や、ステンレス鋼といった金属材料などによって構成されるものであることが望ましい。さらに、その表面は、液体Ａに分散させた検体の粘着等の検体との反応が生じにくいものとするために鏡面処理を施したり、検体に傷をつけることを防止するために、角部をＲ加工、ラウンドエッジ加工等の面取り加工したりすることも、好ましく例示できる。
このような、撹拌部材１３ａを有する撹拌手段の駆動方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、図２、図６に示す実施形態におけるように、前記検体収容部１１の上方に配した駆動モータ等の撹拌駆動部１３ｂより駆動軸を延長して構成することとしたり、あるいは例えば、図７に示す実施形態におけるように、検体収容部１１の内部空間に配した撹拌部材１３ａあるいはこれより検体収容部１１の外部に延長された部位に磁性体を配し、この磁性体と別の磁性体の磁力により撹拌部材１３ａを回転させる構造とすることも可能である。
また、本発明の撹拌は検体収容部における分散性を維持することが好ましく、これらは撹拌部材の形状や回転速度の調節により行うことが可能である。撹拌翼等の撹拌部材の回転は、検体識別分取操作の期間中、および必要に応じてその準備期間中に実施されるが、検体収容部における分散性が維持される限り、その回転は、その期間中を通じて連続的なものであっても、一定または不定期的な間欠的な操作であっても良い。
以上のような構成を有する検体収容部１１の下方には、フローセル１２が配置されている。検体収容部１１とフローセル１２との間には導入ノズル１５が配置されており、この導入ノズル１５は、下方に沿って延びる直線形状の流路１５ａを有し、検体収容部１１から排出された液体Ａをフローセル１２の流路１２ａへ導入する。フローセル１２の下方には、下方に沿って延びる直線形状の流路１４ａを有する分取ノズル１４が配置されている。分取ノズル１４は、フローセル１２の流路１２ａから排出された液体Ａを培養プレート５５のウェルへ導入する。
導入ノズル１５は、所定の断面形状を有する筒状の部材であり、下端側にテーパ部１５ｂを有している。導入ノズル１５の上端部は、その流路１５ａの入口側が検体収容部１１の出口１１ｃと連通するように、検体収容部１１の底部１１ｂに固定されている。また、導入ノズル１５のテーパ部１５ｂは、フローセル１２の上端部に形成され流路１２ａと連通したテーパ孔１２ｂに、圧入あるいはねじ結合等により固定されている。なお、テーパ部１５ｂおよびテーパ孔１２ｂの代わりに、テーパが付かない直線部および孔が形成されてもよい。
フローセル１２には、直線形状の流路１２ａと連通し、検体を含まない液体（シース液）Ｂを流路１２ａに導入するためのシース液導入孔１８が設けられている。また、フローセル１２には、所定の圧力に調整されたシース液Ｂをシース液導入孔１８に導入するためのシース液導入部１９が設けられている。
フローセル１２の流路１２ａ内では、液体Ａに分散させた検体Ｓ，ＳＲが個別に流れるように、液体Ａをシース液Ｂで囲繞するようにしている。液体Ａの流れをサンプル流と呼び、サンプル流を囲繞する、すなわち、包み込むような形のシース液Ｂの流れをシース流と呼ぶ。従って、前記流路１２a内に、前記シース流を形成するシース流形成部が、サンプル流の流路を囲んで形成される。例えば、フローセル１２の流路１２ａ内において、シース液は、下方に流れるサンプル流の全周を取り囲みながら下方に流れる。
このようなシース液導入部１９が設けられた本実施態様の検体識別分取装置においては、検体収容部１１内の圧力を制御する圧力制御部６５、すなわち、前記パイプ１７を介して検体収容部１１内のエアを脱気し（三方弁２０等によって開放）、または圧力制御部６５による圧力制御により、検体収容部１１内を減圧することで、フローセル１２の流路１２ａ内に導入されたシース液Ｂを、液体出口１１ｃより検体収容部１１内に逆流させ、この流れによって検体収容部１１内の液体、特に、液体出口１１近傍部における液体の撹拌を行うことができる。このため、液体出口１１ｃ付近への検体の沈降が多い場合等において、検体の識別分取操作に先立って、このようなシース液の逆流による撹拌を行うことにより、その状態を解消することが可能である。
また、フローセル１２の下端部には、その流路１２ａと直線形状の流路１４ａとが連通するように、分取ノズル１４が固定されている。フローセル１２と分取ノズル１４は、別体で設けられてもよいし、一体に形成された形態であってもよい。
このように、本実施態様の検体識別分取装置１においては、検体収容部１１の出口１１ｃに導入ノズル１５の直線形状の流路１５ａが連通し、この流路１５ａにフローセル１２の直線形状の流路１２ａが連通し、かつこの流路１２ａに分取ノズル１４の直線形状の流路１４ａが連通している。これにより、検体収容部１１から分取ノズル１４の先端部までの流路が上下方向に沿って延設される。上下方向に延設される導入ノズル１５の流路１５ａの中心軸、フローセル１２の流路１２ａの中心軸、および分取ノズル１４の流路１４ａの中心軸のそれぞれが、重力方向に沿った鉛直方向に対して、±３°の角度範囲内であることが好ましく、０°、すなわち平行であることがより好ましい。上記流路の中心軸と鉛直方向とのなす角が上記範囲内であると、シース液Ｂの逆流による撹拌の安定性や向上、シース流形成部の安定性、励起光の照射による検体の光情報の精度向上などを効率的に発揮することができる。
また、検体識別分取装置１は、フローセル１２の流路１２ａ内を流れる液体Ａに含まれる検体Ｓ，ＳＲに励起光を照射して検体の光情報を測定する測定系３０，４０を備えている。測定系３０、４０は、図１及び図２に示すように、フローセル１２の流路１２ａ内を流れる液体Ａに含まれる検体Ｓ，ＳＲの進行方向（サンプル流の流路内での流れ方向Ｄ）に対して２箇所の異なる位置となるように流路１２ａの周囲に配置された二つの測定系である。各測定系３０，４０により、検体の進行方向における異なる位置で検体に励起光を個別に照射して検体の光情報を測定するようになっている。
測定系３０は、フローセル１２の流路１２ａ内を流れる検体に励起光を照射する光照射部と、その励起光が検体を透過した透過光を受光する透過光受光部と、検体からの側方散乱光及び蛍光を受光する側方散乱光受光部とを備えている。
測定系３０の光照射部は、所定の波長のレーザ光（例えば、３８０ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光）を励起光として出射する半導体レーザ素子３１と、そのレーザ光を伝搬して、流路１２ａ内を流れる液体Ａの流れ（サンプル流）の近傍で出射する照射光ファイバ３２とを備えている。
測定系３０の透過光受光部は、検体からの透過光をサンプル流の近傍で受光する光ファイバ３３と、光ファイバ３３を伝搬した透過光を受光する受光素子３４とを有する。
測定系３０の側方散乱光受光部は、検体からの側方散乱光をサンプル流の近傍で受光する光ファイバ３５と、光ファイバ３５に設けられ、側方散乱光及びこれに含まれる蛍光を波長毎に分離する三つの光学フィルタ３６ａ乃至３６ｃと、各光学フィルタで分離された光を受光する四つの受光素子３７ａ乃至３７ｄとを備えている。
受光素子３７ａは、光学フィルタ３６ａで反射された側方散乱光を受光する。受光素子３７ｂは、光学フィルタ３６ａを透過しかつ光学フィルタ３６ｂで反射された蛍光を受光する。受光素子３７ｃは、光学フィルタ３６ｂを透過しかつ光学フィルタ３６ｃで反射された蛍光を受光する。そして、受光素子３７ｄは、光学フィルタ３６ｃを透過した蛍光を受光する。
測定系４０は、フローセル１２の流路１２ａ内を流れる検体に励起光を照射する光照射部と、その励起光が検体を透過した透過光を受光する透過光受光部と、検体からの蛍光を受光する蛍光受光部とを備えている。
測定系４０の光照射部は、所定の波長のレーザ光（例えば、３８０ｎｍ〜７５０ｎｍの可視光）を励起光として出射する半導体レーザ素子４１と、そのレーザ光を伝搬して、サンプル流の近傍で出射する照射光ファイバ４２とを備えている。なお、本実施形態では光源として半導体レーザ素子を採用しているが、特定波長の光を出射する光源であってもよい。
測定系４０の透過光受光部は、検体からの透過光をサンプル流の近傍で受光する光ファイバ４３と、光ファイバ４３を伝搬した透過光を受光する受光素子４４とを有する。
測定系３０，４０の各光ファイバ３２，３３，３５，４２，４３は、光ファイバ保持部材３８，３９に保持され、光ファイバ保持部材３８，３９をフローセル１２に位置決めして固定されている。光ファイバ保持部材３８，３９の位置は、検体の流れに対して任意に調整可能である。
測定系４０の蛍光受光部は、検体からの蛍光をサンプル流の近傍で受光する光ファイバ４５と、光ファイバ４５を伝搬した蛍光を受光する受光素子４６とを備えている。
また、検体識別分取装置１は、検体が目的検体であるか非目的検体であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、目的検体が分取ノズル１４の先端１４ｂに到達する前に培養プレート５５を移動させ、目的検体を含む分取溶液を培養プレート５５のウェルＷへ分取するように構成されている。具体的には、検体識別分取装置１は、分取ノズル１４に対して培養プレート５５を移動可能に支持する不図示のステージと、このステージを駆動する後述の駆動モータとを備えている。
検体識別分取装置１は、分取ノズル１４の先端１４ｂから排出された非目的検体を含む排液を回収する排液回収部５０を備えている。排液回収部５０は、排液回収部本体５１と、排液回収部５１の側面から側方に延出して設けられ、分取ノズル先端から排出された非目的検体を含む排液を流路５２ａを介して吸引する吸引ノズル５２とを有している（図２）。また、検体識別分取装置１は、分取ノズル１４に対して吸引ノズル５２を移動可能に支持する不図示のステージと、このステージを駆動する後述の駆動モータとを有している。ここで、排液あるいは分取溶液とは、液体Ａ、シース液Ｂあるいはこれらの混合液が分取ノズル１４の端面１４ｂから外部に排出された液体をいう。
図１０は、図１の検体識別分取装置の機能を説明するブロック図である。
図１０において、検体識別分取装置１は、識別手段６１、分取手段６２、移動手段６３、制御手段６４および撹拌手段１３を備えている。
識別手段６１は、液体に分散させた検体を収容する検体収容部１１と、液体を流路に送液するための圧力制御部６５と、検体に光を照射するための光照射部６６と、検体の光情報を測定する光情報測定部６７と、光情報に基づいて検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定する判定部６８と有している。光情報測定部６７は、図１の測定系３０，４０に対応する機能ブロックである。
分取手段６２は、識別手段６１の流路と連通する流路を有し、目的検体を含む分取溶液を後述の回収容器へ分取する分取ノズル１４と、分取ノズル先端から排出された非目的検体を含む排液を吸引回収する排液回収部５０と、目的検体を含む分取溶液を回収する回収容器６９とを有している。なお、回収容器６９は上記実施形態における培養プレート５５に対応している。
移動手段６３は、排液回収部５０を駆動する駆動モータ７０と、回収容器６９を駆動する駆動モータ７１とを有しており、駆動モータ７０，７１が不図示のステージを介して排液回収部５０と回収容器６９を移動する。なお、移動手段６３は、回収容器６９および排液回収部５０を移動することに代えて、あるいは回収容器６９および排液回収部５０を移動することと組み合わせて、分取ノズル１４を移動する構成とすることも可能である。
制御手段６４は、測定系３０，４０の各受光部、つまり、各受光素子３４，４４、３７ａ乃至３７ｄ及び４６で得られた光情報（透過光、側方散乱光及び蛍光の各情報）に基づいて、検体が目的検体（検体Ｓ）であるか非目的検体（検体ＳＲ）であるかを判定する。また、制御手段６４は、測定系３０，４０の各受光素子３４，４４で得られた光情報の測定時差と、各受光素子３４，４４の間隔とから検体Ｓ，ＳＲの流速Ｖを測定すると共に、測定された流速Ｖに基づき、検体Ｓ，ＳＲが分取ノズル１４の先端部に到達する時間Ｔを算出することが可能となっている。なお本実施形態では、制御手段６４の一部が判定部６８を構成しているが、制御手段６４と判定部６８とが別個に設けられてもよい。
そして制御手段６４は、検体が検体Ｓであると判定した場合、算出された時間Ｔが経過する前に駆動モータ７１を駆動制御する。これにより、回収容器６９が上方向に移動し、分取ノズル１４の先端１４ｂが回収容器６９内の液体に挿入され、その後、先端１４ｂにある検体Ｓを含む分取溶液５０が回収容器６９内の液体に分取される。すなわち、制御手段６４は、光情報測定部６７で測定された光情報に基づいて検体Ｓの流速Ｖを算出すると共に、流速Ｖに基づいて、検体Ｓが分取ノズル１４の先端１４ｂに到達する時間Ｔを算出する。そして制御手段６４は、当該時間Ｔの経過前に分取ノズル１４の先端１４ｂが回収容器内の液体に浸漬されるように、回収容器６９および／または分取ノズル１４を移動させる。
また撹拌手段１３は、上述したように、液体に分散させた検体を収容する検体収容部１１の内部空間内に撹拌部材を配し、当該撹拌部材を回転させることにより、検体収容部１の内部空間内において液体Ａに分散させた検体Ｓ，ＳＲの分散状態を維持する。
図１１（ａ）〜（ｄ）は、図１０における分取手段６２の動作を説明する図であり、図１２（ａ）〜（ｄ）は、図１１に示す動作時の分取ノズル近傍の拡大図である。
先ず、スタンバイ状態では、吸引ノズル５２は、分取ノズル１４の側面１４ｃと接触しない位置から１ｍｍ程度までの近接位置で停止しており、分取ノズル先端から排出された排液または非目的検体ＳＲや分取不可能と判定された目的検体Ｓを含む排液を吸引する（図１１（ａ））。このとき、排液は、所定圧力にて分取ノズル１４の先端１４ｂから排出されて下方向に凸形の排液８０ａとなり（図１２（ａ））、さらに分取ノズル１４の表面張力の作用により外側壁１４ｃに沿って上方向に引き上げられ、略球形の排液８０ｂとなる（図１２（ｂ））。その後、排液８０ｂは、吸引ノズル５２の吸引力により、先端１４ｂから先端５２ｂに向かって流れる排液８１となる（図１２（ｃ）の矢印Ｅ）。このとき、吸引ノズルの先端５２ｂの端面は、分取ノズル１４内の流れ方向に略平行に設けられるのが好ましい。これにより、排液を確実に吸引することができる。
検体が分取可能と判断された検体Ｓであると判定された場合、所定のタイミングにて駆動モータ７０を駆動することで、吸引ノズル５２が上方向に移動する（矢印８２）（図１１（ｂ））。この吸引ノズル５２の動作は、斜め上方向、あるいは鉛直上方向に移動する一動作で行われる。また、吸引ノズル５２の上方向への移動と同時に、駆動モータ７１により回収容器６９が上方向に移動し（矢印８３）、分取ノズル１４の先端１４ｂが回収容器６９内の液体に挿入される位置で、回収容器６９が停止する。すなわち、分取ノズル１４は、検体Ｓが分取ノズル１４から排出される前に回収容器６９に挿入される。吸引ノズル５２が移動を開始してから分取ノズル１４が回収容器６９内の液体に挿入されるまでに要する時間は、例えば４０ｍｓである。また、検体Ｓが分取ノズル１４の先端より排出される時間Ｔは例えば７０ｍｓである。その後、検体Ｓを含む分取溶液８６が回収容器６９に分取される（図１１（ｃ））。このとき、検体Ｓを含む分取溶液８６は、外気や先端１４ｂの端面と接触することなく回収容器６９内の液体Ｆと混合される（図１２（ｄ））。
検体Ｓが分取されると、駆動モータ７１により回収容器６９が下方向に移動する（矢印８４）（図１１（ｄ））。また、回収容器６９の下方向への移動と同時もしくは移動開始後に、駆動モータ７０により吸引ノズル５２が下方向に移動する（矢印８５）。この吸引ノズル５２の動作は、斜め下方向、あるいは鉛直下方向に移動する一動作で行われる。回収容器６９が移動を開始してから吸引ノズル５２が停止するまでに要する時間は、例えば１２０ｍｓである。本動作より、吸引ノズル５２および回収容器６９がスタンバイ位置に戻り、吸引ノズル５２は分取ノズル１４の先端１４ｂから排出された検体ＳＲを含む排液を再び吸引する。
図１３は、図１の検体識別分取装置１で実行される検体識別分取処理のフローチャートである。
先ず、液体Ａに分散させた検体Ｓ，ＳＲを検体収容部１１に収容する（収容ステップ：ステップＳ１１）。この状態で、検体収容部１１において撹拌手段１３を作動させ、検体収容部１１内部において液体Ａを撹拌し、液体Ａ中に検体を均一に分散、懸濁させる。なお、撹拌手段１３での液体Ａの撹拌操作は、ステップＳ１１〜Ｓ２２の間で、上述したように連続的なものであっても、一定または不定期的な間欠的な操作であっても良い。また、撹拌手段１３を作動させて液体Ａを撹拌させることに先立ち、例えば検体収容部１１内を減圧することで、フローセル１２の流路１２ａ内に導入されたシース液Ｂを、液体出口１１ｃより検体収容部１１内に逆流させ、この流れによって検体収容部１１内の液体の撹拌を行うステップ（図示せず。）をさらに行うこともできる。なお、このシース液Ｂの逆流による撹拌も、撹拌手段１３での液体Ａの撹拌に先立つ時期に限られず、ステップＳ１１〜Ｓ２２の間の任意のステップ中で実施することも可能である。次に、吸引ノズル５２の先端５２ｂを、分取ノズル１４の先端１４ｂに近接させて、スタンバイ位置で停止させる（ステップＳ１２）。そして、前記したように液体Ａの撹拌手段１３による撹拌を続けながら、検体収容部１１にパイプ１７から所定圧力を加えて、液体Ａを流路１４ａに送液する（送液ステップ：ステップＳ１３）。流路１４ａを流れる流体が、分取ノズル先端から排出された排液である状態では、スタンバイ位置で、その排液を吸引ノズル５２にて吸引回収する（回収ステップ：ステップＳ１４）。前記したように吸引ノズル５２は分取ノズル１４に近接するスタンバイ位置で停止しており、分取ノズル１４の先端１４ｂから排出された排液を吸引回収できる。
次に、流路１４ａを流れる検体Ｓ，ＳＲに励起光を照射して（照射ステップ：ステップＳ１５）、各受光素子にて受光した光情報を測定し（測定ステップ：ステップＳ１６）、この光情報に基づいて、流路１４ａを流れる各検体が目的検体である検体Ｓであるか、非目的検体としての検体ＳＲであるかを判定する（判定ステップ：ステップＳ１７）。
流路１４ａを流れる流体が、目的検体としての検体Ｓでなく（ＮＯ）、分取ノズル先端から排出された排液、または非目的検体ＳＲや分取不可能と判定された目的検体Ｓを含む排液である場合には、上記のステップＳ１２におけるスタンバイ位置のまま、分取ノズル先端から排出された排液、または非目的検体ＳＲや分取不可能と判定された目的検体Ｓを含む排液である排液を吸引ノズルにて吸引回収（ステップＳ１４）し続ける。そして、次に流れる流体に対して判断ステップＳ１７を繰り返す。
流路１４ａを流れる各検体が、目的検体としての検体Ｓである場合（ＹＥＳ）、吸引ノズル５２をスタンバイ位置から退避させて、吸引ノズル５２の先端５２ｂを、分取ノズル１４の先端１４ｂから離反させる（ステップＳ１８）。また、吸引ノズル５２の退避と共に、回収容器６９（及び／又は分取ノズル１４）を相対的に移動して、分取ノズル１４の先端１４ｂを回収容器６９内に挿入し容器６９内の液体に浸漬させる（制御ステップ：ステップＳ１９）。そして、分取ノズルの先端から排出された目的検体Ｓを含む分取溶液を回収容器６９内に分取し、検体Ｓを回収容器６９で回収する（分取ステップ：ステップＳ２０）。その後、回収容器６９を移動してスタンバイ位置まで退避させると共に（ステップＳ２１）、吸引ノズル５２を再度スタンバイ位置に移動して、吸引ノズル５２の先端５２ｂを、分取ノズル１４の先端１４ｂに近接させて（ステップＳ２２）、本処理を終了する。
上述したように、本実施形態によれば、検体Ｓの光情報に基づいて目的検体の流速Ｖを算出すると共に、流速Ｖに基づいて、検体Ｓが分取ノズル先端に到達する時間Ｔを算出する。また、当該時間Ｔの経過前に分取ノズル先端が回収容器６９内の液体に浸漬されるように、回収容器６９を移動させる。その後、分取ノズル１４の先端１４ｂから排出された検体Ｓを含む分取溶液８６を回収容器６９へ分取する。これにより、検体Ｓが分取ノズル１４の端面や外壁あるいは外気に接触することなく回収容器６９の液体に回収され、検体Ｓが分取ノズル１４や外気に接触することによるダメージや汚染を防止することができる。また、分取ノズル１４の先端１４ｂから排出された検体ＳＲを含む排液を吸引回収するので、従来構成と比較して、排液回収部を上方向および下方向に移動する機械的動作の移動距離や動作時間を格段に短くすることができ、分取処理の迅速化を図ることが可能となる。
本発明に係る検体識別分取装置においては、上述した通り検体収容部での液体中に含まれる検体が比較的大きなものであっても、沈降、目詰まりが生じにくく、安定して迅速な検体の識別分取処理を行うことが可能であるため、分取しようとする検体としては、特に限定されるものではなく、一般的な直径１μｍ〜３０μｍ程度の細胞は勿論のこと、例えば、巨核球、ＰＧＣｓ（始原生殖細胞）、マウス卵子、大腸癌細胞塊等の直径４０〜１００μｍ程度の大きな細胞や、長径が４０〜１００μｍ程度となる心筋細胞等の異型細胞、さらに細胞幹細胞や網膜色素上皮細胞塊などといった直径５０〜３００μｍ程度のスフェロイド、さらには胃上皮、大腸上皮、膵管上皮、肝内胆管上皮細胞、腸管上皮細胞、肝臓等の直径５０〜３００μｍ程度のスフェロイド等のいずれをも対象とすることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
１ 検体識別分取装置
１１ 検体収容部
１３ 撹拌手段
１３ａ 撹拌部材
１４ 分取ノズル
５０ 排液回収部
６１ 識別手段
６２ 分取手段
６４ 制御手段
６５ 圧力制御部
６６ 光照射部
６７ 光情報測定部
６８ 判定部
６９ 回収容器

Claims (9)

  1. 液体に分散させた被測定対象である検体を識別し、識別結果に基づいて目的検体を分取する検体識別分取装置であって、
    液体に分散させた検体を収容する検体収容部と、前記液体を前記検体収容部の底部に備えられた出口から下方に延設される流路に送液するための圧力制御部と、前記検体に光を照射するための光照射部と、前記検体の光情報を測定する光情報測定部と、前記光情報に基づいて前記検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定する判定部と有する識別手段と、
    前記識別手段の流路と連通する流路を有し、前記目的検体を含む分取溶液を容器へ分取する分取ノズルと、前記分取ノズルの先端から排出された排液、または非目的検体や分取不可能と判定された検体を含む排液を吸引回収する吸引ノズルを有する排液回収部と、目的検体を含む分取溶液を回収する回収容器とを有する分取手段と、
    前記分取ノズル及び前記回収容器の少なくとも一方を移動する移動手段と、
    前記光情報測定部で測定された光情報に基づいて、前記分取ノズル及び／又は前記回収容器を相対的に移動させる制御手段と、を備え、
    前記検体収容部の内部空間内に配された撹拌部材を有する撹拌手段をさらに備えることを特徴とする検体識別分取装置。
  2. 前記撹拌部材は、上下方向に延びる回転軸を回転中心として回転することを特徴とする請求項１に記載の検体識別分取装置。
  3. 前記撹拌部材が回転した際の前記撹拌部材の底部の回転面積が前記検体収容部の出口面積より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の検体識別分取装置。
  4. 前記検体収容部の底部が、前記出口に向かって傾斜していることを特徴としている請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体識別分取装置。
  5. 前記撹拌部材は前記検体収容部の内面と離間配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の検体識別分取装置。
  6. 前記撹拌部材は、前記撹拌部材の上下方向に延びる回転軸から水平方向に延設される１つ以上の撹拌翼を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体識別分取装置。
  7. 前記撹拌翼は、前記検体収容部の上部側から底部側に向かって、水平方向に沿った翼幅が漸次拡張される請求項６に記載の検体識別分取装置。
  8. 前記識別手段の流路と連通する流路を、前記検体収容部から導出される検体を含む液体を囲繞している検体を含まない液体により形成するシース流形成部をさらに有しており、前記検体を含まない液体を前記検体収容部の出口より逆流させて、前記検体収容部内の撹拌を行う構成をさらに有するものである請求項１〜７のいずれか記載の検体識別分取装置。
  9. 液体に分散させた被測定対象である検体を識別し、識別結果に基づいて目的検体を分取する検体識別分取方法であって、
    液体に分散させた検体を、前記液体の出口を底部に備える検体収容部内に収容する収容ステップと、
    前記検体収容部の内部空間に配された撹拌部材を有する撹拌手段によって撹拌させた前記液体を流路に送液する送液ステップと、
    検体に光を照射する照射ステップと、
    前記検体の光情報を測定する測定ステップと、
    前記光情報に基づいて、前記検体が目的検体か非目的検体であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記流路に連通する分取ノズルの先端から排出された排液、または非目的検体や分取不可能と判定された検体を含む排液を、吸引ノズルにて吸引回収する回収ステップと、
    前記光情報に基づいて、前記分取ノズルの先端を回収容器内に挿入するように、前記分取ノズル及び／又は前記回収容器を相対的に移動させる制御ステップと、
    前記分取ノズルの先端から排出された目的検体を含む分取溶液を、前記回収容器へ分取する分取ステップと、
    を有することを特徴とする検体識別分取方法。

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