JP2954113B2 - 細胞および粒子の流れ特性測定方法ならびに測定装置 - Google Patents
細胞および粒子の流れ特性測定方法ならびに測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、細胞および粒子の
流れ特性の測定方法および測定装置に関する。
流れ特性の測定方法および測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特公昭６３−４１４６号公報には、フィ
ルタを収納したホルダおよびホルダに接続された血液注
入器から成る測定部、測定部を洗浄するための生理食塩
液供給部、吸引圧付加機構、前記の測定部、生理食塩液
供給部および吸引圧付加機構のそれぞれの間に挿入され
た弁、および生理食塩液により測定部を洗浄する洗浄工
程、注入器からフィルタを通して血液を通過させる測定
工程そして残留血液を生理食塩液で流出させる洗浄排出
工程をバルブの操作による吸引圧付加機構との接続によ
り順次切替えるための制御部とから成る赤血球変形能測
定装置が記載されている。
ルタを収納したホルダおよびホルダに接続された血液注
入器から成る測定部、測定部を洗浄するための生理食塩
液供給部、吸引圧付加機構、前記の測定部、生理食塩液
供給部および吸引圧付加機構のそれぞれの間に挿入され
た弁、および生理食塩液により測定部を洗浄する洗浄工
程、注入器からフィルタを通して血液を通過させる測定
工程そして残留血液を生理食塩液で流出させる洗浄排出
工程をバルブの操作による吸引圧付加機構との接続によ
り順次切替えるための制御部とから成る赤血球変形能測
定装置が記載されている。
【０００３】また、この公報には、フィルタを通過する
ことにより起る血液量の変化を光電的に測定するための
光電検知装置を測定部に設けることが記載されている。
ことにより起る血液量の変化を光電的に測定するための
光電検知装置を測定部に設けることが記載されている。
【０００４】特開平２−１３０４７１号公報には、表面
に微細な溝を有して成る第１の基板と、上記溝を有する
第１の基板の表面に接合される平面を有する第２の基板
とから成り、上記第１の基板と上記第２の基板との接合
部に上記溝によって形成される空間を血液の流路とする
血液フィルタが記載されている。
に微細な溝を有して成る第１の基板と、上記溝を有する
第１の基板の表面に接合される平面を有する第２の基板
とから成り、上記第１の基板と上記第２の基板との接合
部に上記溝によって形成される空間を血液の流路とする
血液フィルタが記載されている。
【０００５】更に、前記血液フィルタにおいて、上記第
１の基板がシリコン単結晶から成る血液フィルタが記載
され、上記第２の基板が透明である血液フィルタが記載
されている。
１の基板がシリコン単結晶から成る血液フィルタが記載
され、上記第２の基板が透明である血液フィルタが記載
されている。
【０００６】特開平３−２５７３６６号公報には、一端
部に流入口を有し、他端部に流出口を有する窪みを複数
個並列配置し、かつこの窪み相互を区画する壁部に、前
記流入口と流出口とを結ぶ直線に対しほぼ直交する方向
において、窪み相互を連通する微小な溝を有してなる第
１の基板と上記第１の基板の表面に接合ないし圧着され
る平面を有する第２の基板とからなり、上記第１の基板
と第２の基板の接合部ないし圧着部に上記窪みおよび溝
によって形成される空間を流路として有する血液回路が
記載されている。前記溝の幅、深さあるいは形状のいず
れかあるいは全てを赤血球、白血球あるいは決血小板の
いずれかの大きさと形状に合わせることにより、この溝
により形成される流路の各血球に対する通過抵抗を異な
らしめる、もしくはこの溝により形成される流路を通過
できる血球を限定する血液回路が配置されている。赤血
球、白血球および血小板のいずれかの大きさと形状に合
わせた溝が複数種配置されているものであり、赤血球、
白血球および血小板にそれぞれ適合した３種類の溝が配
置されており、並列配置された複数個の窪みおよびこの
窪み相互を区画する壁部に形成された微小な溝よりなる
組合せが複数形成されており、各組合せにおける溝はそ
れぞれ異なる血液有形成分に適合したものとされ、ある
血液回路が配置されている。
部に流入口を有し、他端部に流出口を有する窪みを複数
個並列配置し、かつこの窪み相互を区画する壁部に、前
記流入口と流出口とを結ぶ直線に対しほぼ直交する方向
において、窪み相互を連通する微小な溝を有してなる第
１の基板と上記第１の基板の表面に接合ないし圧着され
る平面を有する第２の基板とからなり、上記第１の基板
と第２の基板の接合部ないし圧着部に上記窪みおよび溝
によって形成される空間を流路として有する血液回路が
記載されている。前記溝の幅、深さあるいは形状のいず
れかあるいは全てを赤血球、白血球あるいは決血小板の
いずれかの大きさと形状に合わせることにより、この溝
により形成される流路の各血球に対する通過抵抗を異な
らしめる、もしくはこの溝により形成される流路を通過
できる血球を限定する血液回路が配置されている。赤血
球、白血球および血小板のいずれかの大きさと形状に合
わせた溝が複数種配置されているものであり、赤血球、
白血球および血小板にそれぞれ適合した３種類の溝が配
置されており、並列配置された複数個の窪みおよびこの
窪み相互を区画する壁部に形成された微小な溝よりなる
組合せが複数形成されており、各組合せにおける溝はそ
れぞれ異なる血液有形成分に適合したものとされ、ある
血液回路が配置されている。
【０００７】更に、溝内には狭隘部が多段に設けられて
いる血液回路が配置されている。
いる血液回路が配置されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の測定方法および
装置は、基本的な測定を可能にする機能を有している
が、多機能化および測定精度向上が要求されるに至って
いる。
装置は、基本的な測定を可能にする機能を有している
が、多機能化および測定精度向上が要求されるに至って
いる。
【０００９】血液およびバイオなどの細胞あるいは粒子
の流れ特性測定もしくは挙動状態を精度よく測定し、か
つ再現性の向上を図ることが本発明の重要な課題であ
る。
の流れ特性測定もしくは挙動状態を精度よく測定し、か
つ再現性の向上を図ることが本発明の重要な課題であ
る。
【００１０】本発明は、試料浮遊液の注入方法を改善し
た細胞および粒子の流れ特性測定方法および測定装置を
提供することを目的とする。
た細胞および粒子の流れ特性測定方法および測定装置を
提供することを目的とする。
【００１１】本発明は、さらに流路レイアウトを改善
し、試料（流路）を数倍に増やして測定時間を知縮さ
せ、かつ料浮遊液を連続的に測定し、酸素（空気）に接
触されぬ工夫を図り測定方法、装置の機能向上を図るこ
とを目的とする。
し、試料（流路）を数倍に増やして測定時間を知縮さ
せ、かつ料浮遊液を連続的に測定し、酸素（空気）に接
触されぬ工夫を図り測定方法、装置の機能向上を図るこ
とを目的とする。
【００１２】更に本発明は、試料浮遊液の注入方法を改
善し、圧力差一定で試料浮遊液を連続的に測定すること
のできる測定方法および測定装置を提供することを目的
とする。
善し、圧力差一定で試料浮遊液を連続的に測定すること
のできる測定方法および測定装置を提供することを目的
とする。
【００１３】更に本発明は、フィルタなどの流路を通過
する細胞または粒子の挙動状態をリアルに観察できるよ
うにした測定方法または測定装置を提供することを目的
とする。
する細胞または粒子の挙動状態をリアルに観察できるよ
うにした測定方法または測定装置を提供することを目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ため、本発明は次に示す手段を提案する。
ため、本発明は次に示す手段を提案する。
【００１５】１ 吸引圧力下あるいは加圧下で、微細加
工流路例えばフィルタないし回路を通過する細胞および
粒子浮遊液の通過速度によって、細胞および粒子の流れ
特性を測定するにあたり、測定すべき試料浮遊液の通過
前に該微細加工流路に試料浮遊液の媒体または粒子を浮
遊させるのに用いた液体を通過させ、その後連続して試
料浮遊液を通過させることで媒体と試料浮遊液の通過速
度をそれぞれ連続して測定する細胞および粒子の流れ特
性測定方法。
工流路例えばフィルタないし回路を通過する細胞および
粒子浮遊液の通過速度によって、細胞および粒子の流れ
特性を測定するにあたり、測定すべき試料浮遊液の通過
前に該微細加工流路に試料浮遊液の媒体または粒子を浮
遊させるのに用いた液体を通過させ、その後連続して試
料浮遊液を通過させることで媒体と試料浮遊液の通過速
度をそれぞれ連続して測定する細胞および粒子の流れ特
性測定方法。
【００１６】２ 記載の媒体と試料浮遊液の通過速度を
測定するに際して、該微細加工流路に吸引圧あるいは加
圧を用いて媒体を下流側から充満させ、さらに該微細加
工流路を満たした媒体の上流に空気層を置くことなく媒
体と試料浮遊液を注入することで、媒体および試料浮遊
液の通過前に該微細加工流路が空気に暴露されることを
防ぐ測定方法。
測定するに際して、該微細加工流路に吸引圧あるいは加
圧を用いて媒体を下流側から充満させ、さらに該微細加
工流路を満たした媒体の上流に空気層を置くことなく媒
体と試料浮遊液を注入することで、媒体および試料浮遊
液の通過前に該微細加工流路が空気に暴露されることを
防ぐ測定方法。
【００１７】３ 媒体を下流側から充満させ、更に試料
を注入させるに際して、三方活栓等を用い注入した媒体
および試料を水平に測定管内に満たすことにより、媒体
と試料浮遊液の通過速度を圧力差一定で測定する方法。
を注入させるに際して、三方活栓等を用い注入した媒体
および試料を水平に測定管内に満たすことにより、媒体
と試料浮遊液の通過速度を圧力差一定で測定する方法。
【００１８】４ 媒体の充満において、充満量を媒体の
測定量分だけ増やして媒体の注入を省くことを可能にす
る測定方法。
測定量分だけ増やして媒体の注入を省くことを可能にす
る測定方法。
【００１９】５ 該微細加工流路を通過する媒体および
試料浮遊液の通過速度を、試料浮遊液の上流側側面ない
しその上流にさらに重ねて注入した媒体の上流側端面の
移動速度の光電的あるいはテレビ画像的測定から測定す
る測定方法。
試料浮遊液の通過速度を、試料浮遊液の上流側側面ない
しその上流にさらに重ねて注入した媒体の上流側端面の
移動速度の光電的あるいはテレビ画像的測定から測定す
る測定方法。
【００２０】６ 微細加工流路例えばフィルタないし回
路にシリコン基板の他透明な材料基板例えば、水晶また
はガラスなど使用し、透過状態で細胞および粒子浮遊液
の通過状態を測定する測定方法。
路にシリコン基板の他透明な材料基板例えば、水晶また
はガラスなど使用し、透過状態で細胞および粒子浮遊液
の通過状態を測定する測定方法。
【００２１】７ フィルタを通過する細胞および粒子の
挙動状態を同時に観測し、必要に応じその画像をファイ
リングする測定方法。
挙動状態を同時に観測し、必要に応じその画像をファイ
リングする測定方法。
【００２２】８ フィルタを通過する細胞および浮遊液
の挙動を顕微鏡を介してリアルに観察するにあたり、画
像のブレ等防止するため、顕微鏡機構を逆さまに取り付
け顕微鏡の支点と観察点を一致させる機構とした測定装
置。
の挙動を顕微鏡を介してリアルに観察するにあたり、画
像のブレ等防止するため、顕微鏡機構を逆さまに取り付
け顕微鏡の支点と観察点を一致させる機構とした測定装
置。
【００２３】具体的には、次に掲げる特性測定装置およ
び測定方法を提供する。
び測定方法を提供する。
【００２４】フィルタあるいは微細回路のような微細加
工流路を形成し、少なくとも下側基板には透明材料が使
用された微細加工流路形成体、これを収納したホルダお
よびホルダに接続されたシリンジなどからなる試料浮遊
液注入装置とから測定部を形成し、前記微細加工流路に
対する吸引または加圧機構ならびに洗浄するための液体
を流すための洗浄液供給部を設け、前記下側基板の下側
にこれに対峙して顕微鏡をその支点と観察点とを一致さ
せて設けたことを特徴とする細胞および粒子の流れ特性
測定装置および測定方法。
工流路を形成し、少なくとも下側基板には透明材料が使
用された微細加工流路形成体、これを収納したホルダお
よびホルダに接続されたシリンジなどからなる試料浮遊
液注入装置とから測定部を形成し、前記微細加工流路に
対する吸引または加圧機構ならびに洗浄するための液体
を流すための洗浄液供給部を設け、前記下側基板の下側
にこれに対峙して顕微鏡をその支点と観察点とを一致さ
せて設けたことを特徴とする細胞および粒子の流れ特性
測定装置および測定方法。
【００２５】前記微細加工流路を流れる浮遊液の挙動状
態を示す画像を形成する手段と、この画像をファイリン
グするファイリングシステムとを備えたことを特徴とす
る細胞および粒子の流れ特性測定装置および測定方法。
態を示す画像を形成する手段と、この画像をファイリン
グするファイリングシステムとを備えたことを特徴とす
る細胞および粒子の流れ特性測定装置および測定方法。
【００２６】フィルタあるいは微細回路のような微細加
工流路を形成した基板と、これを保持するホルダと、水
平配置され、該ホルダに接続された試料浮遊液注入装置
から測定部を形成し、前記微細加工流路に対する吸引ま
たは加圧機構ならびに洗浄するための液体を流す洗浄液
体供給部を設け、前記測定部に近接して顕微鏡を設け、
前記シリンジ、測定部および洗浄液体供給部の切替えを
行う三方活栓ならびにその制御装置とを設けたことを特
徴とする細胞および粒子の流れ特性測定装置および測定
方法。
工流路を形成した基板と、これを保持するホルダと、水
平配置され、該ホルダに接続された試料浮遊液注入装置
から測定部を形成し、前記微細加工流路に対する吸引ま
たは加圧機構ならびに洗浄するための液体を流す洗浄液
体供給部を設け、前記測定部に近接して顕微鏡を設け、
前記シリンジ、測定部および洗浄液体供給部の切替えを
行う三方活栓ならびにその制御装置とを設けたことを特
徴とする細胞および粒子の流れ特性測定装置および測定
方法。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施例を図
面に基づいて説明する。
面に基づいて説明する。
【００２８】図１は、本発明実施例の装置構成を示す。
【００２９】装置は、大別し測定部１００、媒体または
試料浮遊液供給部１０１、フィルタチップ洗浄液供給部
１０２、吸引および加圧付加機構および各部間を流れる
液の方向を各工程に応じて切り替えるための電磁弁部２
９ならびに顕微鏡観察部１０３、画像処理を含めた検
索、ファイリングシステム部１０４から構成されてい
る。
試料浮遊液供給部１０１、フィルタチップ洗浄液供給部
１０２、吸引および加圧付加機構および各部間を流れる
液の方向を各工程に応じて切り替えるための電磁弁部２
９ならびに顕微鏡観察部１０３、画像処理を含めた検
索、ファイリングシステム部１０４から構成されてい
る。
【００３０】測定部１００は、目盛が刻まれたシリンジ
１およびフィルタ２を収納したホルダ３よりなり、媒体
または試料浮遊液供給部１０１は注入器４からなり、シ
リンジ１の上部より媒体または試料浮遊液を注入器４よ
り容易に供給できる。かつ、吸引ノズル管５との連結お
よび取外しが自由にできる構造となっている。
１およびフィルタ２を収納したホルダ３よりなり、媒体
または試料浮遊液供給部１０１は注入器４からなり、シ
リンジ１の上部より媒体または試料浮遊液を注入器４よ
り容易に供給できる。かつ、吸引ノズル管５との連結お
よび取外しが自由にできる構造となっている。
【００３１】フィルタチップ洗浄液供給部１０２は、媒
体供給部タンク６とフィルタチップ洗浄液供給部タンク
７とを備え、吸引圧力がコントロール可能な吸引ポンプ
１２および加圧がコントロール可能な加圧ポンプ１３
が、電磁弁２９ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを介して接続され
る。加えて、排水タンク９と配水管１０および引圧バッ
ファタンク１１と可変吸引マノメータ８と三方弁３０と
を備えている。
体供給部タンク６とフィルタチップ洗浄液供給部タンク
７とを備え、吸引圧力がコントロール可能な吸引ポンプ
１２および加圧がコントロール可能な加圧ポンプ１３
が、電磁弁２９ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを介して接続され
る。加えて、排水タンク９と配水管１０および引圧バッ
ファタンク１１と可変吸引マノメータ８と三方弁３０と
を備えている。
【００３２】フィルタチップの流路部に付着した残渣を
除去のため、洗浄液タンク７の洗浄液をフィルタ２を収
納するホルダ３に充満させ、数分間滞留させた後、測定
時の吸引圧より高い圧力を加圧ポンプ１３で加え、排出
タンク９をパスさせ、排出管１０より排出させる。
除去のため、洗浄液タンク７の洗浄液をフィルタ２を収
納するホルダ３に充満させ、数分間滞留させた後、測定
時の吸引圧より高い圧力を加圧ポンプ１３で加え、排出
タンク９をパスさせ、排出管１０より排出させる。
【００３３】フィルタ２を通過する細胞または試料浮遊
液の通過速度を光電的に測定するため、シリンジ１から
フィルタ２を通過する細胞および試料浮遊液の液面の変
化を検出カメラ２３で捉え、モニタテレビ２７に予めシ
リンジの目盛２５と等間隔に表示された目盛をおよび検
出位置マーク２８に画像処理ユニット２４で処理された
液面変化画像を出力し、液面の通過する時間を検知す
る。
液の通過速度を光電的に測定するため、シリンジ１から
フィルタ２を通過する細胞および試料浮遊液の液面の変
化を検出カメラ２３で捉え、モニタテレビ２７に予めシ
リンジの目盛２５と等間隔に表示された目盛をおよび検
出位置マーク２８に画像処理ユニット２４で処理された
液面変化画像を出力し、液面の通過する時間を検知す
る。
【００３４】顕微鏡観察部１０３は顕微鏡１７から構成
される。顕微鏡は周知のようにＸＹステージ１５、Ｚ軸
可変機構１６および対物レンズ１８を備える。
される。顕微鏡は周知のようにＸＹステージ１５、Ｚ軸
可変機構１６および対物レンズ１８を備える。
【００３５】顕微鏡１７をホルダ３をセットするベース
１４に逆さまに取り付け、顕微鏡の支点２１と観察点１
９を一致させ画像のブレを防止する。更に、フィルタ２
の下方には透明板（ガラス板）が配してあり、フィルタ
流路を通過する細胞または、試料浮遊液の挙動状態を高
精細カメラ２２で捉える。その測定結果をモニタテレビ
２７に写し出し、パソコン２６で図表化、検索、ファイ
リングするようにしている。このようにして画像処理を
含めた検索、ファイリングシステム部１０４が構成され
る。
１４に逆さまに取り付け、顕微鏡の支点２１と観察点１
９を一致させ画像のブレを防止する。更に、フィルタ２
の下方には透明板（ガラス板）が配してあり、フィルタ
流路を通過する細胞または、試料浮遊液の挙動状態を高
精細カメラ２２で捉える。その測定結果をモニタテレビ
２７に写し出し、パソコン２６で図表化、検索、ファイ
リングするようにしている。このようにして画像処理を
含めた検索、ファイリングシステム部１０４が構成され
る。
【００３６】図２は、他の実施例にかかる装置構成を示
す。図２は測定部の応用例で図１との違いは、シリンジ
１ａとシリンジ１ｂが三方活栓３１を介して直結され、
かつシリンジ１ｂが水平になっていることである。これ
によって媒体等あるいは試料浮遊液を注入し、通過速度
を測定するに際して測定時液面変化することがないの
で、圧力差が生ぜず、スタート時と終了時を同一条件で
測定を行うことができる。更に媒体と試料の境界部の双
方混合を最少限に押えることが可能である。他の構成は
同じであるので繰り返して説明しない。
す。図２は測定部の応用例で図１との違いは、シリンジ
１ａとシリンジ１ｂが三方活栓３１を介して直結され、
かつシリンジ１ｂが水平になっていることである。これ
によって媒体等あるいは試料浮遊液を注入し、通過速度
を測定するに際して測定時液面変化することがないの
で、圧力差が生ぜず、スタート時と終了時を同一条件で
測定を行うことができる。更に媒体と試料の境界部の双
方混合を最少限に押えることが可能である。他の構成は
同じであるので繰り返して説明しない。
【００３７】図３は、測定結果のソフト処理フローおよ
び観察画像のファイルフローを示したものである。ハー
ド部の検出カメラ２３および顕微鏡１７の観察結果を高
精細カメラ２２で捉えた測定結果および画像等を画像処
理回路７３およびデジタル処理回路７５により測定結果
を出力すると共に測定結果および観察画像をファイリン
グ７８させると共に必要に応じ再出力も可能な機能を有
するものである。
び観察画像のファイルフローを示したものである。ハー
ド部の検出カメラ２３および顕微鏡１７の観察結果を高
精細カメラ２２で捉えた測定結果および画像等を画像処
理回路７３およびデジタル処理回路７５により測定結果
を出力すると共に測定結果および観察画像をファイリン
グ７８させると共に必要に応じ再出力も可能な機能を有
するものである。
【００３８】すなわち、ハード部７１とソフト部７２と
からなり、ハード部７１で得られた結果が必要な処理が
なされ、ファイルされる。図において、検出カメラ２３
で得られた信号は、ソフト部７２の画像処理７３に入力
され、得られた通過速度信号７４はデジタル処理回路７
５で処理される。その結果は、結果の出力７６として表
示され、また通過時間表示合成７７で表示合成されてフ
ァイル７８に入れられる。
からなり、ハード部７１で得られた結果が必要な処理が
なされ、ファイルされる。図において、検出カメラ２３
で得られた信号は、ソフト部７２の画像処理７３に入力
され、得られた通過速度信号７４はデジタル処理回路７
５で処理される。その結果は、結果の出力７６として表
示され、また通過時間表示合成７７で表示合成されてフ
ァイル７８に入れられる。
【００３９】高精細カメラ２２で得られる信号である観
密画像、データ編集、データ処理、大きさ、流れ性など
の挙動状態７９は、キーボード文字入力８０による入力
データと共にファイル７８に入れられる。またファイル
７８に記載されているデータと比較される。ファイル７
８に入力されたデータは結果の出力７６として出力・表
示される。
密画像、データ編集、データ処理、大きさ、流れ性など
の挙動状態７９は、キーボード文字入力８０による入力
データと共にファイル７８に入れられる。またファイル
７８に記載されているデータと比較される。ファイル７
８に入力されたデータは結果の出力７６として出力・表
示される。
【００４０】図４は、フィルターチップ４１全体を示
し、シリコンおよび水晶等基板を使用したフィルタの微
細加工の基本構造および流路部（以下Ｖ溝と呼称）のレ
イアウトを示したものである。
し、シリコンおよび水晶等基板を使用したフィルタの微
細加工の基本構造および流路部（以下Ｖ溝と呼称）のレ
イアウトを示したものである。
【００４１】図５は、上部からの図、図６はＶ溝の拡大
図を示したものである。図４において、フィルタチップ
は井戸部３２、Ｖ溝３３、貫通孔３４、コンタクト部３
５から構成されている。
図を示したものである。図４において、フィルタチップ
は井戸部３２、Ｖ溝３３、貫通孔３４、コンタクト部３
５から構成されている。
【００４２】図５および図６に示すＶ構３３は、巾３
６、深さ３７、長さ３８で形状が決められる。
６、深さ３７、長さ３８で形状が決められる。
【００４３】図７および図８は、フィルターチップを使
用した微細加工流路のモデルを示すものである。図７
（ａ）は、フィルターチップ４１にガラス板２０を矢印
方向に重ね密着させ、Ｖ溝の流路を形成させ、流路部を
流れる細胞および粒子の通過速度を測定すると共に、顕
微鏡１７で観察する構造を示したものである。図７
（ｂ）はＶ溝部拡大図を示してあり、Ｖ溝３３を拡大し
て示してある。
用した微細加工流路のモデルを示すものである。図７
（ａ）は、フィルターチップ４１にガラス板２０を矢印
方向に重ね密着させ、Ｖ溝の流路を形成させ、流路部を
流れる細胞および粒子の通過速度を測定すると共に、顕
微鏡１７で観察する構造を示したものである。図７
（ｂ）はＶ溝部拡大図を示してあり、Ｖ溝３３を拡大し
て示してある。
【００４４】図８は、フィルタチップ４１にガラス板２
０を重ね合わせた断面を示す。すなわち、この図は細胞
および粒子の流れ状態を示すものであり、細胞および粒
子は矢印４２で示すように流れる。貫通孔３４より矢印
方向に細胞および粒子が吸引または加圧により通過する
Ｖ溝部の形状、寸法、本数を変更することにより、資料
の細胞あるいは粒子の大きさ等の変更に対し、最適な流
路を提供することが可能である。
０を重ね合わせた断面を示す。すなわち、この図は細胞
および粒子の流れ状態を示すものであり、細胞および粒
子は矢印４２で示すように流れる。貫通孔３４より矢印
方向に細胞および粒子が吸引または加圧により通過する
Ｖ溝部の形状、寸法、本数を変更することにより、資料
の細胞あるいは粒子の大きさ等の変更に対し、最適な流
路を提供することが可能である。
【００４５】例えば、血液の赤血球の流れ特性を測定す
るのに、Ｖ溝本数が２４００本前後であると、全血状態
では濃度が高く流れが悪いため、希釈して測定せざるを
得ない。血液等細胞の流れ特性を測定するには、より生
体に近い状態で測定するのが望ましい。このため、Ｖ溝
の流路本数を数倍に増やすと、全血状態でも測定可能に
なる。
るのに、Ｖ溝本数が２４００本前後であると、全血状態
では濃度が高く流れが悪いため、希釈して測定せざるを
得ない。血液等細胞の流れ特性を測定するには、より生
体に近い状態で測定するのが望ましい。このため、Ｖ溝
の流路本数を数倍に増やすと、全血状態でも測定可能に
なる。
【００４６】フィルターチップは微細加工のためコスト
的に高くなるため、チップサイズをより小さく、かつＶ
溝本数が多いことが望ましい。
的に高くなるため、チップサイズをより小さく、かつＶ
溝本数が多いことが望ましい。
【００４７】図９および図１０は、Ｖ溝３３のレイアウ
トを変更し、かつＶ溝本数を増加した応用例を示したも
のである。Ｖ溝３３、貫通孔３４、コンタクト部３５の
変形例をそれぞれ３３ａ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３
５ｂとして示す。
トを変更し、かつＶ溝本数を増加した応用例を示したも
のである。Ｖ溝３３、貫通孔３４、コンタクト部３５の
変形例をそれぞれ３３ａ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３
５ｂとして示す。
【００４８】図１１、図１２および図１３は、媒体また
は試料浮遊液のフィルタ流路の通過速度を圧力差一定で
連続的に測定する機構を示す一例であり、図１１は図２
に対応し説明のため略して示してある。
は試料浮遊液のフィルタ流路の通過速度を圧力差一定で
連続的に測定する機構を示す一例であり、図１１は図２
に対応し説明のため略して示してある。
【００４９】図１１において、三方活栓３１を使用した
媒体および試料浮遊液の注入および通過速度測定機構は
三方活栓３１の下部に接続されたシリンジ１ａと上部に
接続された注入管１ｃおよび側面に水平に接続された目
盛付きシリンジ１ｂさらに媒体または試料浮遊液の流れ
を検出する光電検知器２５および検出カメラ２３とフィ
ルタ２とフィルタを収納するホルダ３フィルタの流路部
を観察する顕微鏡１７とから構成される。この図を元に
図１２および図１３を説明する。
媒体および試料浮遊液の注入および通過速度測定機構は
三方活栓３１の下部に接続されたシリンジ１ａと上部に
接続された注入管１ｃおよび側面に水平に接続された目
盛付きシリンジ１ｂさらに媒体または試料浮遊液の流れ
を検出する光電検知器２５および検出カメラ２３とフィ
ルタ２とフィルタを収納するホルダ３フィルタの流路部
を観察する顕微鏡１７とから構成される。この図を元に
図１２および図１３を説明する。
【００５０】図１２は、三方活栓１個を使用した場合の
媒体または試料浮遊液の注入および通過速度を測定する
時の状態の例を示す。図１２（ａ）は、媒体４８を三方
活栓３１を介して矢印４７方向より、媒体吸引しシリン
ジ１９に充満させる。次に図１２（ｂ）で三方活栓３１
を介して水平に接続されたシリンジ１ｂに矢印４９から
試料浮遊液５０を注入し、図１２（ａ）で注入された三
方活栓上部の媒体と矢印４９より注入した試料浮遊液５
０の余剰分を容器５１に押し流し、シリンジ１ｂ内に試
料浮遊液のみ充満させる。次に１２図（ｃ）の矢印５７
より第１図の吸引ポンプ１２で吸引すると、図１２
（ｃ）のシリンジ１ｂの試料浮遊液の液面が圧力差一定
の状態で吸引される。この時シリンジ１ｂの液端面移動
は、図１２（ｃ）の矢印５３の範囲がシリンジ１ａに満
たされている媒体の通過速度を表し、矢印５４の範囲は
試料浮遊液の通過速度を表す。以上のようにして、三方
活栓を活用して媒体と試料浮遊液を連続的に測定できる
とともに、媒体と試料浮遊液の境界部５５の相互混合も
最小限に押えられ、測定精度の向上が図れる。
媒体または試料浮遊液の注入および通過速度を測定する
時の状態の例を示す。図１２（ａ）は、媒体４８を三方
活栓３１を介して矢印４７方向より、媒体吸引しシリン
ジ１９に充満させる。次に図１２（ｂ）で三方活栓３１
を介して水平に接続されたシリンジ１ｂに矢印４９から
試料浮遊液５０を注入し、図１２（ａ）で注入された三
方活栓上部の媒体と矢印４９より注入した試料浮遊液５
０の余剰分を容器５１に押し流し、シリンジ１ｂ内に試
料浮遊液のみ充満させる。次に１２図（ｃ）の矢印５７
より第１図の吸引ポンプ１２で吸引すると、図１２
（ｃ）のシリンジ１ｂの試料浮遊液の液面が圧力差一定
の状態で吸引される。この時シリンジ１ｂの液端面移動
は、図１２（ｃ）の矢印５３の範囲がシリンジ１ａに満
たされている媒体の通過速度を表し、矢印５４の範囲は
試料浮遊液の通過速度を表す。以上のようにして、三方
活栓を活用して媒体と試料浮遊液を連続的に測定できる
とともに、媒体と試料浮遊液の境界部５５の相互混合も
最小限に押えられ、測定精度の向上が図れる。
【００５１】図１３は三方活栓を２個使用した事例を表
すものである。
すものである。
【００５２】この例の特徴は、図１３（ａ）のシリンジ
１ｂに注入する試料浮遊液５０を定量にするための機構
を有することである。図１３（ａ）の矢印５６より吸引
し、シリンジ１ａに媒体４８を満たし、次に図１３
（ｂ）で三方活栓３１ａと三方活栓３１ｂを切替え矢印
５７，５８より試料浮遊液５０を注入、吸引し、シリン
ジ１ｂに試料浮遊液を満たす、次に図１３（ｃ）で三方
活栓３１ｂを切替え矢印５９より媒体４８を注入し、シ
リンジ１ｃに媒体を満たす。これによりシリンジ１ｂ内
には定量の試料浮遊液が確保される。以下図１２と同様
方法で図１３（ｄ）の矢印６１より吸引し媒体と試料浮
遊液の通過速度を連続的、かつ定量を測定する。
１ｂに注入する試料浮遊液５０を定量にするための機構
を有することである。図１３（ａ）の矢印５６より吸引
し、シリンジ１ａに媒体４８を満たし、次に図１３
（ｂ）で三方活栓３１ａと三方活栓３１ｂを切替え矢印
５７，５８より試料浮遊液５０を注入、吸引し、シリン
ジ１ｂに試料浮遊液を満たす、次に図１３（ｃ）で三方
活栓３１ｂを切替え矢印５９より媒体４８を注入し、シ
リンジ１ｃに媒体を満たす。これによりシリンジ１ｂ内
には定量の試料浮遊液が確保される。以下図１２と同様
方法で図１３（ｄ）の矢印６１より吸引し媒体と試料浮
遊液の通過速度を連続的、かつ定量を測定する。
【００５３】
【発明の効果】このような測定方法および測定装置によ
れば、１）血液細胞および微粒子の通過速度観察によっ
て赤血球変形態、白血球活性度、血小板凝集能、リポゾ
ームの流動性および微小粒体の流動性を測定することが
できる。
れば、１）血液細胞および微粒子の通過速度観察によっ
て赤血球変形態、白血球活性度、血小板凝集能、リポゾ
ームの流動性および微小粒体の流動性を測定することが
できる。
【００５４】２）媒体等を通過させ、その後連続して試
料浮遊液を通過させるようにしたので、媒体等と浮遊液
とを同一条件で測定することができ、測定精度を向上さ
せることができる。
料浮遊液を通過させるようにしたので、媒体等と浮遊液
とを同一条件で測定することができ、測定精度を向上さ
せることができる。
【００５５】３）媒体等と試料浮遊液との間に空気層が
置かれることがないため、個々に両者を注入する方法に
比べて酸化の影響を極めて少ないものあるいはなくすこ
とができる。
置かれることがないため、個々に両者を注入する方法に
比べて酸化の影響を極めて少ないものあるいはなくすこ
とができる。
【００５６】４）媒体等および試料浮遊液を注入し、通
過速度を測定するに際して、注入するシリンジを水平状
態で実施できるため、測定時液面変化がなく、従って圧
力差が生じないためスタート時と終了時とを同一条件で
測定することができる。
過速度を測定するに際して、注入するシリンジを水平状
態で実施できるため、測定時液面変化がなく、従って圧
力差が生じないためスタート時と終了時とを同一条件で
測定することができる。
【００５７】５）微細加工流路を通過する細胞または粒
子浮遊液の流れ状態をテレビモニタ画像などで観察する
にあたり、顕微鏡の取り付け支点と観察点を同一にして
共振状態としたために数百〜数千倍に拡大画像としても
画像ブレがなく、鮮明度を向上させることができる。す
なわち、試料浮遊物の挙動状態を顕微鏡を介して観察す
るにあたって、観察部のブレを極力少なくするために観
察部ベースと一体で、顕微鏡を逆さまの状態で取り付け
て共振状態とすることができる。
子浮遊液の流れ状態をテレビモニタ画像などで観察する
にあたり、顕微鏡の取り付け支点と観察点を同一にして
共振状態としたために数百〜数千倍に拡大画像としても
画像ブレがなく、鮮明度を向上させることができる。す
なわち、試料浮遊物の挙動状態を顕微鏡を介して観察す
るにあたって、観察部のブレを極力少なくするために観
察部ベースと一体で、顕微鏡を逆さまの状態で取り付け
て共振状態とすることができる。
【図１】本発明の実施例の装置構成図。
【図２】本発明の他の実施例の装置構成図。
【図３】計測および処理を示すブロック図。
【図４】一部品である基板を示す図。
【図５】図４の平面図。
【図６】図４の側面図。
【図７】微細加工流路モデル図。
【図８】図７の一部詳細図。
【図９】基板の応用例図。
【図１０】基板の応用例図。
【図１１】通過速度測定機構の一例で図２に対応する
図。
図。
【図１２】使用液体の注入・吸引測定時の状態説明の一
例を示す図。
例を示す図。
【図１３】使用液体の注入・吸引測定時の状態説明の他
の例を示す図。
の例を示す図。
１…シリンダ、２…フィルタ、３…ホルダ、４…注入
器、５…吸引ノズル、６…媒体供給部タンク、７…フィ
ルタチップ洗浄液供給部タンク、８…可変吸収マノメー
タ、９…排水タンク、１２…吸引ポンプ、１３…加圧ポ
ンプ、１４…ベース、１５…Ｘ−Ｙステージ、１６…Ｚ
軸可変機構、１７…顕微鏡、１８…対物レンズ、１９…
観察点、２０…透明板、２１…顕微鏡支点、２２…高精
細カメラ、２３…検出用カメラ、２４…画像処理ユニッ
ト、２７…モニタテレビ、２８…目盛および検出位置マ
ーク、２９…電磁弁、３０…三方弁、３１…三方活栓、
１００…測定部、１０１…媒体または試料浮遊液供給
部、１０２…フィルタチップ洗浄液供給部、１０３…顕
微鏡観察部、１０４…画像処理を含めた検索、ファイリ
ングシステム部。
器、５…吸引ノズル、６…媒体供給部タンク、７…フィ
ルタチップ洗浄液供給部タンク、８…可変吸収マノメー
タ、９…排水タンク、１２…吸引ポンプ、１３…加圧ポ
ンプ、１４…ベース、１５…Ｘ−Ｙステージ、１６…Ｚ
軸可変機構、１７…顕微鏡、１８…対物レンズ、１９…
観察点、２０…透明板、２１…顕微鏡支点、２２…高精
細カメラ、２３…検出用カメラ、２４…画像処理ユニッ
ト、２７…モニタテレビ、２８…目盛および検出位置マ
ーク、２９…電磁弁、３０…三方弁、３１…三方活栓、
１００…測定部、１０１…媒体または試料浮遊液供給
部、１０２…フィルタチップ洗浄液供給部、１０３…顕
微鏡観察部、１０４…画像処理を含めた検索、ファイリ
ングシステム部。
フロントページの続き (72)発明者 田村 正孝 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日 立原町電子工業株式会社内 (72)発明者 牧野 鉄也 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日 立原町電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−130471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−141087（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−49160（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01P 5/20 G01N 1/00 101 G01N 15/00 G01N 33/483 G01N 33/49
Claims (10)
- 【請求項１】吸引圧力あるいは加圧下で、フィルタある
いは微細回路のような微細加工流路を通過する細胞およ
び粒子浮遊液の通過速度によって、細胞および粒子の流
れ特性を測定するにあたり、測定すべき前記浮遊液の通
過前に該微細加工流路に前記浮遊液の媒体または細胞お
よび粒子を浮遊させるのに用いる液体を通過させ、その
後連続して前記浮遊液を通過させて、前記媒体または液
体と前記浮遊液の通過速度をそれぞれ連続して測定する
ことを特徴とする細胞および粒子の流れ特性測定方法。 - 【請求項２】請求項１において、 前記通過速度を測定するに際して、前記微細加工流路に
吸引圧あるいは加圧を用いて、前記媒体または液体を下
流側から充満させ、前記微細加工流路を満たした媒体ま
たは流体の上流に空気層を置くことなく、前記媒体また
は液体と前記浮遊液を注入するようにしたことを特徴と
する細胞および粒子の流れ特性測定方法。 - 【請求項３】請求項１において、 前記通過速度を測定するに際して、前記微細加工流路に
吸引圧あるいは加圧を用いて前記媒体または流体を下流
側から充満させ、前記微細加工流路を満たした媒体また
は流体の上流に空気層を置くことなく前記浮遊液を注入
するようにしたことを特徴とする細胞および粒子の流れ
特性測定方法。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、 三方活栓を用いて注入した媒体または液体および前記浮
遊液を測定管内に水平に満たすことにより、前記媒体ま
たは液体と前記浮遊液の通過速度を圧力差一定で測定す
ることを特徴とする細胞もしくは粒子の流れ特性測定方
法。 - 【請求項５】請求項１から４のいずれかにおいて、 前記微細加工流路を通過する媒体または液体および浮遊
液の通過速度を、該浮遊液の上流側端面ないしその上流
さらに重ねて注入した媒体または液体の上流端面の移動
速度の光電的あるいはテレビ画像的測定から測定するこ
とを特徴とする細胞および粒子の流れ特性測定方法。 - 【請求項６】吸引圧力あるいは加圧下で、フィルタある
いは微細回路のような微細加工流路を通過する細胞およ
び粒子浮遊液の通過速度によって細胞および粒子の流れ
特性を測定するにあたり、測定すべき前記浮遊液の通過
前に該微細加工流路に前記浮遊液の媒体または細胞およ
び粒子を浮遊させるのに用いる液体を通過させ、その後
連続して前記浮遊液を通過させて、前記媒体または液体
と前記浮遊液の通過速度をそれぞれ連続して測定し、前
記微細加工流路をシリコン基板と水晶もしくはガラスな
どの透明な材料基板で形成して、前記浮遊液の細胞およ
び粒子の通過状態を顕微鏡で同時に観察することを特徴
とする細胞および粒子の流れ特性測定方法。 - 【請求項７】請求項１から６のいずれかにおいて、 前記微細加工流路を通過する前記浮遊液の挙動状態を画
像に取り、該画像をファイリングすることを特徴とする
細胞および粒子の流れ特性測定方法。 - 【請求項８】フィルタあるいは微細回路のような微細加
工流路が形成された水晶等からなる透明な基板と、これ
を収納したホルダおよびホルダに接続された試料浮遊液
注入装置とから測定部を形成し、前記微細加工流路に対
する吸引または加圧機構ならびに測定すべき試料浮遊液
の通過前に該試料浮遊液の媒体または細胞および粒子を
浮遊させるに用いる、洗浄するための液体を流すための
洗浄液供給部を設け、前記下側基板の下側にこれに対峙
して顕微鏡をその支点と観察点とを一致させて設けたこ
とを特徴とする細胞および粒子の流れ特性測定装置。 - 【請求項９】フィルタあるいは微細回路のような微細加
工流路が形成された水晶等からなる透明な基板と、これ
を収納したホルダおよびホルダに接続された試料浮遊液
注入装置とから測定部を形成し、前記微細加工流路に対
する吸引または加圧機構ならびに洗浄するための液体を
流すための洗浄液供給部を設け、前記下側基板の下側に
これに対峙して顕微鏡をその支点と観察点とを一致させ
て設け、 前記微細加工流路を流れる浮遊液の挙動状態を示す画像
を形成する手段と、この画像をファイリングするファイ
リングシステムを備えたことを特徴とする細胞および粒
子の流れ特性測定装置。 - 【請求項１０】フィルタあるいは微細回路のような微細
加工流路を形成した基板と、これを保持するホルダと、
水平配置され、該ホルダに接続された試料浮遊液注入装
置とより測定部を形成し、前記微細加工流路に対する吸
引または加圧機構ならびに洗浄するための液体を流す洗
浄液体供給部を設け、前記測定部に近接して顕微鏡を設
け、前記シリンジ、測定部および洗浄液体供給部の切替
えを行う三方活栓ならびにその制御装置とを設け、前記
微細加工流路を流れる浮遊液の挙動状態を示す画像を形
成する手段と、この画像をファイリングするファイリン
グシステムを備えたことを特徴とする細胞および粒子の
流れ特性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27874297A JP2954113B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 細胞および粒子の流れ特性測定方法ならびに測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27874297A JP2954113B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 細胞および粒子の流れ特性測定方法ならびに測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11118819A JPH11118819A (ja) | 1999-04-30 |
| JP2954113B2 true JP2954113B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=17601579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27874297A Expired - Fee Related JP2954113B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 細胞および粒子の流れ特性測定方法ならびに測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2954113B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
| DE602004031383D1 (de) | 2003-12-01 | 2011-03-24 | Eci Inc | Zellen-beobachtungsvorrichtung |
| JP2007124904A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Mc Laboratory Inc | 細胞マイクロレオロジー観察・測定用ディスポーザブルチップ |
| KR101556798B1 (ko) | 2006-10-05 | 2015-10-01 | 메사츄세츠 인스티튜트 어브 테크놀로지 | 고성능 분석을 위한 다중기능성 인코딩된 입자 |
| WO2009133769A1 (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-05 | コニカミノルタオプト株式会社 | 血液凝集能計測装置 |
| JP2009276271A (ja) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Konica Minolta Opto Inc | 血液流動性計測装置 |
| JP5117963B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2013-01-16 | アークレイ株式会社 | 分析装置 |
| JP5118591B2 (ja) | 2008-09-17 | 2013-01-16 | アークレイ株式会社 | 分析装置 |
| JP5097657B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2012-12-12 | アークレイ株式会社 | 分析方法 |
| JP5097658B2 (ja) | 2008-09-17 | 2012-12-12 | アークレイ株式会社 | 流量センサの調整方法 |
| CA2802059C (en) | 2010-06-07 | 2020-05-12 | Firefly Bioworks, Inc. | Nucleic acid detection and quantification by post-hybridization labeling and universal encoding |
| GB2555650B (en) * | 2016-11-08 | 2020-02-12 | Univ Salford | Imaging apparatus and methods |
-
1997
- 1997-10-13 JP JP27874297A patent/JP2954113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11118819A (ja) | 1999-04-30 |
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