JP3292908B2

JP3292908B2 - 粒子分析装置

Info

Publication number: JP3292908B2
Application number: JP28496495A
Authority: JP
Inventors: 英雄榎; 功夫山崎; 亮三宅
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: JPH09126988A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体が連続して流
れる流路において、流体内に含有される粒子を順次検出
分析する粒子分析装置に係り、特に粒子の識別・選別・
操作を行うのに好適な粒子分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海洋学や陸水学の分野では海水や淡水に
含まれるプランクトンの数密度や種類を顕微鏡下で目視
分析することが一般に行われて来たが、広範囲のプラン
クトン試料に対する形態学的特徴、状態、成長状況など
を検討するには膨大な時間が必要であり、観察者の主観
が入ることが避けられなかった。

【０００３】これらの問題に対応するため、医学や細胞
学の分野で発達して来たフローサイトメトリー技術が適
用されてきている。フローサイトメトリーは分析対象と
なる細胞などの微粒子を含むサンプル液をノズルを通し
て硝子管内に流すとともに、このときノズルを包む硝子
管にも流体（シース液と呼ぶ）を流して、サンプル液を
包み込むようにする。そして、これに硝子管の下流側に
設置したレーザからの光をスポット状に照射する。サン
プル液に含まれる粒子はその種類により光の散乱、吸収
の程度が異なり、また、粒子に含まれる色素などが照射
光により励起され蛍光を発生する場合がある。そこで、
これらの光をセンサにより光電変換しそれらの信号の強
度分布を求めることにより、サンプル液に含まれる粒子
の大きさや種類を推定することができる。

【０００４】これらの技術に関連する文献としては、"O
ptical Plankton Analyser:A FlowCytometer for Plank
ton Analysis,I:Design Cosiderations" Cytometry 10:
PP522-528(1989) および "The Macro Flow Planktomete
r:A New Device for Volumeand Fluorescence Analysis
of Macro Plankton Including Triggered VideoImagin
g in Flow" Cytometry 17:PP109-118(1994) などがあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、サンプル液の流速は１ｍ／ｓ程度のオー
ダであり短時間のうちに多数の微粒子からの情報（信
号）を得ることができるが、多種類の粒子を含む場合や
複雑な形状を有する粒子の分類が困難になってくる。一
方、動物プランクトンのなどの大形のプランクトンを分
類するため直接テレビカメラで粒子を撮像することが行
われている。この場合、粒子像が得られるので、複雑な
形態を有する動物プランクトンの分類同定には有利であ
るが、一方向からの瞬間像しか得られないので、十分な
情報を得られないという欠点がある。

【０００６】本発明の目的は、液中に分散しているため
に個々に分析しにくい粒子の情報を詳細に分析でき、且
つ粒子を種類別に選別して採取可能な粒子分析装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光を透過する透明部が少なくとも一部に形
成された流路と、該流路に流体を流す流体駆動源と、前
記流路の途中に設けられ、流路を流れる流体内に含有さ
れる粒子を検出する粒子検出部と、前記粒子検出部で検
出した粒子を、粒子検出部の下流側で前記透明部から観
測する粒子観測部とを備えた粒子分析装置において、前
記粒子観測部下流側の流路を開閉する弁機構と、前記粒
子検出部が粒子を検出したときに出力される粒子検出信
号を取り込んで、その粒子検出信号を基にした所定のタ
イミングで、前記弁機構に対して流路を閉じさせる弁制
御信号を、前記流体駆動源に対して流路内の流れを停止
させる流体駆動源制御信号をそれぞれ送出することによ
り、粒子検出部で検出した粒子を前記透明部に停止させ
る制御手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００８】上記構成によれば、粒子を含む流体は流体
駆動源により流路内に送り込まれる。そして、流体中に
粒子が存在していると、その粒子は粒子検出部で検出さ
れ、このとき粒子検出部は粒子検出信号を出力する。そ
の粒子検出信号は制御手段に取り込まれ、制御手段は、
粒子検出信号を基にした所定のタイミングで、弁機構に
対しては弁制御信号を送出して流路を閉塞させるととも
に、流体駆動源に対しては流体駆動源制御信号を送出し
て流路内の流体の流れを停止させる。これによって、粒
子検出部で検出された粒子を流路中の透明部の観測領域
に確実に停止させることができ、その観測領域に停止し
た粒子を観測部で容易に観測することが可能となる。

【０００９】なお、流体駆動源に対して流体駆動源制御
信号を送出することは行わず、弁機構に対してだけ弁制
御信号を送出して流路を閉塞させるように構成しても、
粒子検出部で検出された粒子を流路中の透明部の観測領
域で停止させることが可能である。

【００１０】また、本発明は、光を透過する透明部が少
なくとも一部に形成された流路と、該流路に流体を流す
流体駆動源と、前記流路の途中に設けられ、流路を流れ
る流体内に含有される粒子を検出したときに粒子検出信
号を出力する粒子検出部と、前記粒子検出部で検出した
粒子を、前記粒子検出信号に基づいてタイミングを合わ
せて、粒子検出部の下流側で前記透明部から撮像する粒
子撮像部とを備えた粒子分析装置において、前記粒子撮
像部下流側の流路を開閉する弁機構と、前記粒子検出信
号を取り込んで、その粒子検出信号を基にした所定のタ
イミングで、前記弁機構に対して流路を閉じさせる弁制
御信号を、前記流体駆動源に対して流路内の流れを停止
させる流体駆動源制御信号をそれぞれ送出することによ
り、粒子検出部で検出した粒子を前記透明部に停止させ
る制御手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１１】上記のような構成でも、制御手段によっ
て、所定のタイミングで粒子撮像部下流側の流路を閉塞
させ、同時に流路内の流体の流れを停止させることがで
き、粒子検出部で検出された粒子を流路中の透明部の撮
像領域で確実に停止させることができる。また、この場
合も、流体駆動源に対して流体駆動源制御信号を送出す
ることは行わず、弁機構に対してだけ弁制御信号を送出
して流路を閉塞させるようにしても良い。

【００１２】また、上記弁機構は、流路に接続される少
なくとも１つの入口側流路を複数の出口側流路の各々に
切り替えて接続する切替弁と、弁制御信号に基づいて切
替弁を駆動する駆動部と、を有することを特徴としてい
る。このような切替弁では弁の切替時に流路を閉塞状態
にすることができる。すなわち、ある出口側流路から他
の出口側流路へ切替える際には、入口側流路と出口側流
路との連通が遮断される状態が存在するために、この遮
断状態を保持するようにすれば流路の閉塞が可能となる
のである。

【００１３】上記切替弁としては、入口側流路と側流路
が設けられ中央に円筒孔が形成された外周部材と、前記
円筒孔に回動自在に嵌合され、所定角度回動したときに
前記入口側流路の１つと前記出口側流路の１つとを連通
させる少なくとも１つの通路を有する内周部材と、から
なるロータリー式の切替弁がある。また、入口側流路が
設けられた第１の外側平板と、該第１の外側平板と所定
間隔を開けて配置され、出口側流路が設けられた第２の
外側平板と、前記第１・２の外側平板の間に摺動自在に
嵌合され、所定量摺動したときに前記入口側流路の１つ
と前記出口側流路の１つとを連通させる少なくとも１つ
の通路を有する摺動部材と、からなるスライド式の切替
弁もある。

【００１４】前記流路には、複数種の流体が個々に導入
される複数の流体導入口が設けられている。そして、複
数種の流体はそれぞれに異種の粒子を含んでおり、ある
粒子を含む流体に対し、その流体と異なる流体は、前記
粒子と相互作用する溶質を含んでいる。例えば複数種の
流体として、サンプル液の他に、粒子や化学薬品を含む
シース液を使用する。流路内の流れを停止した場合、サ
ンプル液とシース液は速やかに混合しサンプル液内に含
まれる粒子とシース液内に含まれる粒子や化学薬品が接
触する。このとき、粒子間の相互作用が生じたり、粒子
に薬品が作用する。この様子を接触直後から粒子観測部
で観測したり、または粒子撮像部で撮像する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に従って詳細
に説明する。（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
に示す。本実施の形態では、粒子１を含む流体１１が、
流路２の入口２１からポンプなどの流体駆動源２２によ
り吸引され、さらに流路２に送り込まれて流路２内を一
定速度で進行する。流路２には粒子検出部３が設けら
れ、流路２内を流れて粒子検出部３に到達した粒子１を
検出する。粒子検出部３は粒子１を検出すると粒子検出
信号３１を発生する。粒子検出部３の下流側には流路２
が透明に形成された観測領域５１が存在し、この観測領
域５１に対向して顕微鏡などの観測機構５２が設けられ
ている。観測領域５１の下流側の流路２には弁機構６が
設けられ、弁機構６はコントローラ７からの弁制御信号
７１によって流路の開閉を行う。なお、流路２は全体が
透明に形成されていても良いし、観測領域５１の所だけ
が透明に形成されていても良い。

【００１６】コントローラ７は、粒子検出部３から粒子
検出信号３１が入力されると、一定時間後に、流体駆動
源制御信号７５を発して流体駆動源２２を停止させると
ともに、弁制御信号７１を発して弁機構６を閉止させ
る。流体駆動源２２の停止および弁機構６の閉止は粒子
１が観測領域５１に入っている間に粒子検出信号３１を
受けたコントローラ７が行う。これにより粒子１を観測
領域５１内に停止させることができる。そして、この停
止させた粒子１を観測機構５２を介して目視やテレビカ
メラにより観測する。

【００１７】観測が終了した場合は、粒子検出信号３１
や観測機構５２を介して観測した結果を基に、図示して
ないスイッチやキーボードもしくはマウスなどの入力手
段から、人がコントローラ７に指令８３を入力すること
により、弁機構６を開放するとともに流体駆動源２２を
始動して、流体１１の流れを再開し新たな粒子が流れて
くるのに備える。

【００１８】なお、コントローラ７からは、所望の粒子
を検出する基準となる粒子のサイズや形状などの情報を
含む制御信号７２が粒子検出部３に対して出力され、さ
らに顕微鏡などの観測機構５２のステージの駆動や焦点
の調整などを指令する制御信号７３が観測機構５２に対
して出力される。

【００１９】本実施の形態によれば、粒子検出部３で検
出された粒子１を透明な観測領域５１内に確実に停止さ
せることができるので、その粒子１を観測機構５２によ
って詳細に分析することができる。また、粒子１の自発
的な運動を分析することもできる。

【００２０】（第２の実施の形態）図２は本発明の第２
の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴部分
は、図１における観測機構５２の代わりに粒子撮像部５
３を設けたことである。粒子撮像部５３は流路２の透明
部に面し流路２内を流れる粒子１をテレビ信号などの画
像信号８１として撮像するもので、撮像された画像信号
８１は画像インターフェース５４１でディジタル化さ
れ、画像情報８２としてコントローラ７に送られ処理さ
れる。

【００２１】流体１１内に粒子１が含まれていると、粒
子検出部３がその粒子１を検出して粒子検出信号３１が
発生する。粒子検出信号３１は粒子１のサイズや形状に
応じた情報を含んだ信号である。コントローラ７は粒子
検出部３からの粒子検出信号３１を取り込むとともに、
その粒子検出信号３１と事前に設定された基準に基づき
撮像を実行するか否かを決定し、撮像を実行する場合は
撮像指令信号７４を粒子撮像部５３に送出する。撮像指
令信号７４を受けた粒子撮像部５３は、粒子１が粒子撮
像部５３の撮像領域に達したときに粒子１を撮像し、そ
の撮像結果を画像信号８１として画像インターフェース
５４１に送出する。あるいは、粒子撮像部５３から一定
間隔で送出される画像信号８１のうち、粒子１が粒子撮
像部５３に達したときに生じた画像信号８１を画像イン
ターフェース５４１が取り込むようにしても良い。

【００２２】これと同時に、粒子検出信号３１を受けた
コントローラ７は、粒子検出信号３１に含まれる情報と
事前に設定された基準に基づき流体１１を停止するか否
かを決定し、流体１１を停止する場合は、検出された粒
子１が粒子撮像部３の撮像領域に停止するように、流体
駆動源制御信号７５および弁制御信号７１により、一定
時間後に流体駆動源２２を停止させるとともに弁機構６
を閉止する。粒子１が停止した場合、粒子撮像部５３か
ら出た画像信号８１は任意に画像インターフェース５４
１に取り込まれる。また、人による観察が可能なよう
に、図示してない画像表示部に画像信号８１または画像
情報８２を送り表示しても良い。

【００２３】コントローラ７は転送されてきた画像情報
８２に基づき粒子１を分析し、粒子１の形態情報を抽出
して粒子１の種類等を判別する。一連の処理が終了し粒
子１からの情報を取得し終わった場合は、コントローラ
７は弁制御信号７１を発し弁機構６を開放する。その
後、コントローラ７は流体駆動源２２を始動し流体２の
流れを再開させる。

【００２４】本実施の形態によれば、コントローラ７に
おいて、画像情報８２に基づき粒子１の像を詳細に分析
することができるので、粒子１の判別・分類などを自動
化することができる。

【００２５】（第３の実施の形態）図３は本発明の第３
の実施の形態を示している。図において、コントローラ
７、粒子検出部３、流体駆動源２２、および観測機構５
２は、前に説明した図１の場合と同じである。また粒子
検出部３の下流側の流路２には透明な観測領域５１が存
在する点も図１の場合と同じである。

【００２６】本実施の形態の特徴部分は、観測領域５１
の下流側に流路切替弁６５を設けたことである。流路切
替弁６５は、流路２に接続された一つの入口６１と、流
路２に対して反対側にある複数の出口６２とを有し、入
口６１と複数の出口６２のうちの一つとを切り替え接続
する通路６３が設けられている。

【００２７】コントローラ７は、粒子検出部３からの粒
子検出信号３１が入力されると、一定時間後に流体駆動
源制御信号７５を発し流体駆動源２２を停止させる。ま
た同時に、コントローラ７は一定時間後に弁制御信号７
１を発し流路切替弁６５をニュートラルの位置に保持す
る（流路を閉塞する）。流体駆動源２２の停止および流
路切替弁６５のニュートラル位置での保持は、粒子１が
観測領域５１に入っている間に粒子検出信号３１を受け
たコントローラ７が行う。これにより粒子１を観測領域
５１内に停止させることができる。そして、この粒子１
を観測機構５２を介して目視やテレビカメラにより観測
する。

【００２８】観測が終了した場合は、粒子検出信号３１
や観測機構５２を介して観測した結果を基に、図示して
ないスイッチやキーボードもしくはマウスなどの入力手
段から、人がコントローラ７に指令８３を入力すること
により、コントローラ７は流路切替弁６５を駆動して特
定の出口に流路２を直結するとともに流体駆動源２２を
始動して、流体１１に含まれる粒子１を流路切替弁６５
の特定の出口に導くことができる。

【００２９】本実施例によれば、粒子検出部３で検出さ
れた粒子１の種類に応じ流路切替弁６５を色々と切替操
作することによって、粒子１を選別し別々の容器に取得
することが可能となる。

【００３０】（第４の実施の形態）図４は本発明の第４
の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴部分
は、図３における観測機構５２の代わりに粒子撮像部５
３を設けたことである。粒子撮像部５３は流路２の透明
部に面し流路２内を流れる粒子１をテレビ信号などの画
像信号８１として撮像するもので、撮像された画像信号
８１は画像インターフェース５４１でディジタル化さ
れ、画像情報８２としてコントローラ７に送られ処理さ
れる。

【００３１】流体駆動源２２により駆動された流体１１
中に粒子１が含まれていると、粒子検出部３はその粒子
１を検出して粒子検出信号３１を発生する。粒子検出信
号３１は粒子１のサイズや形状に応じた情報を含む信号
で、粒子検出信号３１を入力したコントローラ７は、そ
の粒子検出信号３１と事前に設定された基準に基づき撮
像を実行するか否かを決定し、撮像する場合は撮像指令
信号７４を粒子撮像部５３に送出する。撮像指令信号７
４を受けた粒子撮像部５３は粒子１が粒子撮像部５３の
撮像領域に達したときに撮像した画像信号８１を画像イ
ンターフェース５４１に送出する。あるいは、粒子撮像
部５３から一定間隔で送出される画像信号８１のうち、
粒子１が粒子撮像部５３に達したときに生じた画像信号
８１を画像インターフェース５４１が取り込むようにし
ても良い。

【００３２】これと同時に、粒子検出信号３１を受けた
コントローラ７は、粒子検出信号３１に含まれる情報と
事前に設定された基準に基づき流体１１を停止するか否
かを決定し、流体１１を停止する場合は、検出された粒
子１が粒子撮像部３の撮像領域に停止するように、流体
駆動源制御信号７５および弁制御信号７１により、一定
時間後に流体駆動源２２を停止させるとともに流路切替
弁６５をニュートラルの位置に保持する（流路を閉塞す
る）。粒子１が停止した場合、粒子撮像部５３から出た
画像信号８１は任意に画像インターフェース５４１に取
り込まれる。また、人による観察が可能なように、図示
してない画像表示部に画像信号８１または画像情報８２
を送り表示しても良い。

【００３３】コントローラ７は転送されてきた画像情報
８２に基づき粒子１を分析し、粒子１の形態情報を抽出
して粒子１の種類等を判別する。一連の処理が終了し粒
子１からの情報を取得し終わった場合は、コントローラ
７は弁制御信号７１を発し流路切替弁６５の出口を切り
替える。その後、コントローラ７は流体駆動源２２を始
動し流体２の流れを再開させる。これにより検出した粒
子１を画像情報８２に基づき別出口に導き粒子１の選別
収集を行う。

【００３４】本実施の形態によれば、粒子検出部３で検
出された粒子１の種類に応じ流路切替弁６５を色々と切
替操作することによって、粒子１を自動的に選別し別々
の容器に取得できる。

【００３５】図５および図６は上記流路切替弁６５の詳
細構造を示している。流路切替弁６５は、図のように固
定部６７（外周部材）と回転部６４（内周部材）とから
構成されている。固定部６７は、流路２側の入口６１
１、それに対向する入口６１２、および２箇所の出口６
２１，６２２を有し、中心部に円筒孔が形成されてい
る。また、回転部６４は円筒形をしており、固定部６７
中心部の円筒孔に嵌め込まれ軸６４１を中心に回転自在
である。入口６１１又は３１２と出口６２１又は６２２
とは、回転部６４に設けた２箇所の通路６５１，６５２
により結合される。そして、軸６４１をステッピングモ
ータなどの回転駆動機構６６によって回転させることに
より、回転部６４を回転させることができる。この場
合、回転駆動機構６６は、コントローラ７からの弁制御
信号７１（駆動パルス）によって、事前に設定した一定
角度だけ回転部６４を回転させる。

【００３６】図７は、図５および図６の流路切替弁６５
の駆動方法を模式的に説明したものである。流体１１を
流し始めた時点では、流路２側の入口６１１は通路６５
１を介して出口６２１に接続しており、流体１１は出口
６２１から外部のタンクなどに収集されている（図７
(ａ)）。粒子検出部３で粒子１が検出され、コントロー
ラ７からの弁制御信号７１により回転部６４を約４５度
回転させる。これにより流路２は回転部６４により閉塞
され、流路内の流体１１は停止する（図７(ｂ)）。目視
検査や画像処理の結果、粒子１を採取する場合は、回転
部６４を更に９０度の位置まで回転させる（図７
(ｃ)）。これにより、流路２が通路６５２を介して出口
６２２に接続され、粒子１は撮像領域から下流側に移動
し入口６１１から通路６５２を介して出口６２２に至
り、図示しない試験管などの容器に採取される。採取が
終了すると回転部６４を更に９０度回転させ入口６５１
と出口６２１を通路６５２で接続し粒子検出を再開す
る。なお、出口付近に図示しない粒子検出センサを設け
粒子の排出を確認した後、回転させてもよい。また、採
取が終了後に回転部６４を逆方向に回転させて同図(ｃ)
から(ａ)に戻り、粒子検出を再開してもよい。

【００３７】図５〜図７に示した流路切替弁６５を用い
れば、流体の流れのストップを流路の切断により行うの
で流体の逆流がなく、粒子の停止および位置決めが迅速
かつ正確に行える。

【００３８】また、流路切替弁６５を図８のように駆動
する方法もある。粒子検出部３で検出した粒子１は、図
４に示すように粒子撮像部５３により撮像される。その
ときの撮像情報は、画像情報８２として画像インターフ
ェース５４１からコントローラ７に送られ、コントロー
ラ７において画像処理される。そして、その結果に基づ
いて粒子１の採取をする場合は、図８(ａ)のように粒子
１が流路切替弁６５の入口６１１から流路切替弁６５に
入って通路６５１内に存在している間に、図８(ｂ)のよ
うに流路切替弁６５を駆動して−９０°回転させ出口を
出口６２１から出口６２２に切り替える。これにより、
通路６５１内の粒子は出口６２２から図示しない試験管
などの容器に採取できる。

【００３９】図８のように流路切替弁６５を駆動すれ
ば、粒子検出部で検出された粒子が流路切替弁６５の通
路内に至るまでの間、流れを停止させないで済むため、
処理時間を短縮できる。

【００４０】（第５の実施の形態）図９および図１０は
本発明の第５の実施の形態であり、流路切替弁６５の他
の例を示している。本実施の形態における流路切替弁６
５は、平板状の固定部６８と、固定部６８に挟まれ、固
定部６８内にスライドする平板状のスライド部６９と、
スライド部６９をスライドさせるための駆動力を発生す
る直動機構６６１と、直動機構６６１からの駆動力をス
ライド部６９に伝達するスライド軸６９１とから構成さ
れている。固定部６８には、スライド部６９のスライド
方向に対して垂直な孔が等間隔で数個設けられており、
これらの孔が固定部６８での出入口となっている。ま
た、スライド部６９にはそのスライド方向に対して垂直
な孔が一つ設けられている。

【００４１】動作時には、粒子検出部３で検出した粒子
１が粒子撮像部５３により撮像され、そのときの撮像情
報は、前述したようにコントローラ７において画像処理
される。そして、その処理結果に基づいて粒子１の採取
をする場合は、粒子１が流路切替弁６５の入口６１１か
ら流路切替弁６５に入りスライド部６９の孔６９２内に
存在している間に、直動機構６６１を駆動してスライド
部６９を固定部６８に対してスライドさせ、固定部６８
の別の出入口に連結する。入口６１２は図示してない流
体駆動源が接続されており、この流体駆動源により駆動
された気体または液体が流入し、スライド部６９の孔６
９２内の粒子１を流体１１とともに出口６２２側に押し
出し、図示してない試験管などの容器に採取する。

【００４２】本実施の形態によれば、画像処理の結果に
基づいて分類された粒子の種類に応じて、流路切替弁６
５の出入口を切り替えることにより、粒子を種類毎に別
容器などに分取したり別の分析装置に送液したりするこ
とができる。また、粒子１を停止して観測する場合は、
コントローラ７からの弁制御信号７１によりスライド部
６９をスライドさせて、スライド部６９の孔６９２を固
定部６８の入口６１１と６１２の間（出口６２１と６２
２の間）に移動させることにより、流路を閉塞して流体
の流れを停止させることができる。

【００４３】（第６の実施の形態）図１１は本発明の第
６の実施の形態を示している。図において、粒子を含む
サンプル液１１１がサンプル容器２１１内に入れられて
いる。サンプル液１１１はサンプル容器２１１から管路
を介してノズル２１２に導かれ、ノズル２１２の先端か
らガラスやプラスチックなどの透明な素材で作られた中
空のフローセル２１３内に吐出される。フローセル２１
３の上端にはシース容器２２２からポンプ２２１により
シース液１１２が導入される。フローセル２１３内では
シース液１１２はノズル２１２を包み込むように流れる
ので、ノズル２１２から出たサンプル液１１１はシース
液１１２に包み込まれて下流へと流れる。

【００４４】フローセル２１３の下流にはレーザなどの
光源３１１（光学系を含む）と光センサ３１２（光学系
を含む）が設けられ、粒子検出部を構成している。光源
３１１から出射された光３１４は光学系で集光され、フ
ローセル２１３内のサンプル液１１１を通過した後に光
センサ３１２に入射する。このとき光センサ３１２は光
センサ信号３１５を発生する。粒子１がサンプル液１１
１内に含まれている場合は、光３１４が粒子１により散
乱され、光センサ３１２に到達する光量が変化して光セ
ンサ信号３１５も変化する。光センサ信号３１５は粒子
判別回路３１３に入力され、粒子判別回路３１３で光セ
ンサ信号３１５の形状・大きさのパターンが認識され
る。そして、予め設定した撮像対象粒子のパターンに相
当する光センサ信号３１５が検出された場合、粒子判別
回路３１３は粒子検出信号３１を発生する。なお、光源
３１１からの光３１４をフローセル２１３内に導いた
り、流路２を通過した光３１４を光センサ３１２に導く
ために、光ファイバなどの光導波路を使用してもよいこ
とは言うまでもない。

【００４５】粒子検出部の下流に設置された粒子撮像部
（図２または図４を参照）は、トリガ信号によりパルス
状の光を発するパルス光源５３１（光学系を含む）と、
パルス光源をドライブする光源ドライバ５４２と、フロ
ーセル２１３内の粒子１を撮像する撮像装置５３３（光
学系含む）とから構成されている。粒子検出信号３１を
受けた光源ドライバ５４２は、一定時間後（粒子検出信
号３１が光源ドライバ５４２に入力されてから粒子が撮
像装置５３３の撮像領域に達し、撮像領域から出るまで
の間の任意の時点までの時間間隔）、パルス光源５３１
にパルス電流を供給しパルス光源５３１を発光させる。
これにより、粒子の瞬間像が撮像装置５３３で光電変換
され画像信号８１として出力される。撮像装置５３３か
ら出力された画像信号８１は、粒子検出信号３１が発せ
られた場合に画像インターフェース５４１に取り込ま
れ、ディジタル化され画像情報８２としてコントローラ
７に送られる（画像信号８１は画像インターフェース５
４１で、ディジタル化され画像情報８２となるととも
に、２値化や部分的切出し等の簡単な処理を施される場
合もある。また、粒子検出信号３１の発生の有無にかか
わらず画像情報８２を連続的にコントローラ７に送って
もよい）。

【００４６】粒子撮像部の下流には流路切替弁６５が設
けられている。流路切替弁６５の動作は図５〜図１０に
示したものと同様である。流路の遮断、粒子１の採取は
コントローラ７からの弁制御信号７１により行う。これ
により、粒子の観察・分取を行う。

【００４７】本実施の形態によれば、サンプル液がシー
ス液で包まれているために粒子を流路の中央部付近に流
すことができ、これにより、粒子の速度をほぼ一定にで
きるとともに、撮像装置の焦点合わせが容易になる。

【００４８】（第７の実施の形態）図１２は本発明の第
７の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴部分
は、シース液１１１にも粒子１２を含ませたり、化学薬
品を溶解させたりすることである。流路内の流れを停止
した場合、サンプル液１１２とシース液１１１は拡散お
よび対流により速やかに混合し、サンプル液１１１内に
含まれる粒子１１とシース液１１２内に含まれる粒子１
２や化学薬品が接触する。このとき、粒子間の相互作用
が生じたり、粒子に薬品が作用したりする。本実施の形
態では、その様子を接触直後から粒子撮像部５３で観測
する。また、観測後の粒子を流路切替弁６５により分取
したり、大量の希釈液の存在する容器に粒子を送っても
良い。

【００４９】本実施の形態によれば、瞬間的に粒子同士
または粒子と薬品が撮像領域で接触するので、粒子間ま
たは粒子と薬品間の相互作用を接触直後から観察でき
る。また、一定時間後に大量の希釈液に粒子を含む混合
液を送ることにより、粒子の相互作用時間や粒子に対す
る化学薬品の暴露時間を一定にできる。これにより粒子
間の相互作用や粒子に対する薬品の影響に関する情報が
より多く得られる。

【００５０】例えば、サンプル液に含まれる粒子がミジ
ンコ等の動物プランクトンとし、シース液に含まれる粒
子が藍藻類などの植物プランクトンとすると、植物プラ
ンクトンを動物プランクトンが捕食可能か否か、また、
捕食する場合の捕食の様子が観察できる。これにより、
アオコなどの有害プランクトンの除去に有効な動物プラ
ンクトンを特定できる。また、サンプル液に含まれる粒
子をミジンコ等の生物粒子とし、シース液を新薬を含む
溶液とし生物粒子の反応を見て新薬などの毒性試験を行
うことができる。また、水源の水をシース液とすること
により、水源に含まれる未知の物質の毒性を試験でき
る。さらに、シース液をホルマリンなどの生物固定液と
することにより、生物粒子の自発的な運動を防止し固定
直後の新鮮な状態で生物粒子を詳細に観察することがで
きる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粒子検出部で検出された粒子を流路上の観測領域または
撮像領域に確実に停止させることができるので、粒子を
観測または撮像したときに形状等の粒子の詳細情報を正
確に捕らえることができ、粒子を詳細に分析することが
可能となる。

【００５２】また、粒子を観測または撮像したときの詳
細情報に基づいて、弁機構の切替弁を切替えることによ
り、粒子を種類別に選別して別々の容器に取得する操作
を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による粒子分析装置
の要部構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による粒子分析装置
の要部構成図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態による粒子分析装置
の要部構成図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態による粒子分析装置
の要部構成図である。

【図５】切替弁の正面図である。

【図６】図５に示した切替弁の側面図である。

【図７】切替弁の動作を示した図である。

【図８】切替弁の動作を示した図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態による切替弁の構成
を示しており、初期状態の図である。

【図１０】図９に示した切替弁の、粒子を採取している
状態の図である。

【図１１】本発明の第６の実施の形態による粒子分析装
置の全体構成図である。

【図１２】本発明の第７の実施の形態に関するもので、
流路内の様子を示した図である。

【符号の説明】

１粒子２流路３粒子検出部６弁機構（流路切替弁）７コントローラ１１流体２２流体駆動源３１粒子検出信号５１観測領域５２観測機構５３粒子撮像部６１入口６２出口６３通路（軸）６４回転部６５流路切替弁６６回転駆動機構６７固定部６８固定部６９スライド部７１弁制御信号７２制御信号７３制御信号７４撮像指令信号７５流体駆動源制御信号８１画像信号８２画像情報８３指令１１１サンプル液１１２シース液２１２ノズル２１３フローセル２１１サンプル容器２２１ポンプ２２２シース容器３１１光源３１２光センサ３１３粒子判別回路３１４光３１５光センサ信号５３１パルス光源５３３撮像装置５４１画像インターフェース５４２光源ドライバ６５１,６５２通路６６１直動機構６９１スライド軸６９２孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 15/14 G01N 33/483

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光を透過する透明部が少なくとも一部に
形成された流路と、該流路に流体を流す流体駆動源と、
前記流路の途中に設けられ、流路を流れる流体内に含有
される粒子を検出する粒子検出部と、前記粒子検出部で
検出した粒子を、粒子検出部の下流側で前記透明部から
観測する粒子観測部とを備えた粒子分析装置において、前記粒子観測部下流側の流路を開閉する弁機構と、前記
粒子検出部が粒子を検出したときに出力される粒子検出
信号を取り込んで、その粒子検出信号を基にした所定の
タイミングで、前記弁機構に対して流路を閉じさせる弁
制御信号を、前記流体駆動源に対して流路内の流れを停
止させる流体駆動源制御信号をそれぞれ送出することに
より、粒子検出部で検出した粒子を前記透明部に停止さ
せる制御手段と、を備えたことを特徴とする粒子分析装
置。
【請求項２】光を透過する透明部が少なくとも一部に
形成された流路と、該流路に流体を流す流体駆動源と、
前記流路の途中に設けられ、流路を流れる流体内に含有
される粒子を検出する粒子検出部と、前記粒子検出部で
検出した粒子を、粒子検出部の下流側で前記透明部から
観測する粒子観測部とを備えた粒子分析装置において、前記粒子観測部下流側の流路を開閉する弁機構と、前記
粒子検出部が粒子を検出したときに出力される粒子検出
信号を取り込んで、その粒子検出信号を基にした所定の
タイミングで、前記弁機構に対して流路を閉じさせる弁
制御信号を送出することにより、粒子検出部で検出した
粒子を前記透明部に停止させる制御手段と、を備えたこ
とを特徴とする粒子分析装置。
【請求項３】光を透過する透明部が少なくとも一部に
形成された流路と、該流路に流体を流す流体駆動源と、
前記流路の途中に設けられ、流路を流れる流体内に含有
される粒子を検出したときに粒子検出信号を出力する粒
子検出部と、前記粒子検出部で検出した粒子を、前記粒
子検出信号に基づいてタイミングを合わせて、粒子検出
部の下流側で前記透明部から撮像する粒子撮像部とを備
えた粒子分析装置において、前記粒子撮像部下流側の流路を開閉する弁機構と、前記
粒子検出信号を取り込んで、その粒子検出信号を基にし
た所定のタイミングで、前記弁機構に対して流路を閉じ
させる弁制御信号を、前記流体駆動源に対して流路内の
流れを停止させる流体駆動源制御信号をそれぞれ送出す
ることにより、粒子検出部で検出した粒子を前記透明部
に停止させる制御手段と、を備えたことを特徴とする粒
子分析装置。
【請求項４】光を透過する透明部が少なくとも一部に
形成された流路と、該流路に流体を流す流体駆動源と、
前記流路の途中に設けられ、流路を流れる流体内に含有
される粒子を検出したときに粒子検出信号を出力する粒
子検出部と、前記粒子検出部で検出した粒子を、前記粒
子検出信号に基づいてタイミングを合わせて、粒子検出
部の下流側で前記透明部から撮像する粒子撮像部とを備
えた粒子分析装置において、前記粒子撮像部下流側の流路を開閉する弁機構と、前記
粒子検出信号を取り込んで、その粒子検出信号を基にし
た所定のタイミングで、前記弁機構に対して流路を閉じ
させる弁制御信号を送出することにより、粒子検出部で
検出した粒子を前記透明部に停止させる制御手段と、を
備えたことを特徴とする粒子分析装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の粒子分
析装置において、前記弁機構は、前記流路に接続される少なくとも１つの
入口側流路を複数の出口側流路の各々に切り替えて接続
する切替弁と、前記弁制御信号に基づいて前記切替弁を
駆動する駆動部と、を有することを特徴とする粒子分析
装置。
【請求項６】請求項５に記載の粒子分析装置におい
て、前記切替弁は、前記入口側流路と出口側流路が設けられ
中央に円筒孔が形成された外周部材と、前記円筒孔に回
動自在に嵌合され、所定角度回動したときに前記入口側
流路の１つと前記出口側流路の１つとを互いに連通させ
る少なくとも１つの通路を有する内周部材と、からなる
ことを特徴とする粒子分析装置。
【請求項７】請求項５に記載の粒子分析装置におい
て、前記切替弁は、前記入口側流路が設けられた第１の外側
平板と、該第１の外側平板と所定間隔を開けて配置さ
れ、前記出口側流路が設けられた第２の外側平板と、前
記第１・２の外側平板の間に摺動自在に嵌合され、所定
量摺動したときに前記入口側流路の１つと前記出口側流
路の１つとを互いに連通させる少なくとも１つの通路を
有する摺動部材と、からなることを特徴とする粒子分析
装置。
【請求項８】請求項１〜４のいずれかに記載の粒子分
析装置において、前記流路には、複数種の流体が個々に導入される複数の
流体導入口が設けられていることを特徴とする粒子分析
装置。
【請求項９】請求項８に記載の粒子分析装置におい
て、前記複数種の流体は、それぞれに異種の粒子を含んでい
ることを特徴とする粒子分析装置。
【請求項１０】請求項８に記載の粒子分析装置におい
て、前記複数種の流体のうち、ある粒子を含む流体に対し、
その流体と異なる流体は、前記粒子と相互作用する溶質
を含んでいることを特徴とする粒子分析装置。