JP4413921B2 - 検体の解析装置及び検体の解析方法 - Google Patents

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Description

本発明は検体（凝集検体）の分離方法、識別方法、分注方法および各方法を実施するための装置及び解析装置に関するものである。
検体の分離・識別・分注に用いられる従来のセルソーターは、大まかに分離部と、検出部と、分注部とから構成されている。
まず、図４１を参照して分離部について説明する。まず、試験管２４１中に存在する凝集検体２４３を均一化させるため、試験管２４１を振動させるか、もしくは試験管２４１内を攪拌する。続いて、試験管２４１内の凝集検体２４３を、ピペット２４５で繰返し吸引・吐出２５１する。凝集検体２４７は、この吸引・吐出２５１を繰返すことによりせん断応力を受けるため、単一検体２４９に分離されることになる。この方法では、凝集検体２４７の表面側に位置する単一検体はせん断応カを受け易いため、単一検体２４９に分離されやすい。しかしながら、凝集検体２４７の中心に位置する単一検体は、凝集検体２４７の分離が終了するまで、常に高い圧迫力を受けることになる。
次に、図４２により検出部について説明する。検出部２０１において、分離された検体２１１が収容されている容器を、例えば、加圧空気２１５を用いて加圧すると、検体２１１はノズルの吐出・吸入口２１４から流入してノズルを上昇する。ノズルの吐出・吸入口２１４から流入された検体２１１は、モニタ光２０３が照射され、照射されることにより蛍光・散乱光２０５が発生する。この蛍光・散乱光２０５を検出することにより、検体一つ一つの判定を行う。この際、検体２１１を含む試料流２０７は、シース流２０９で包み込まれるが、試料流２０７およびシース流２０９の流速を制御し、試料流２０７の幅を検体２１１が１個ずつ流れる程度に制卸する。これは検体一つ一つに対して、モニタ光２０３を照射させるためである。
次に、図４３により分注部について説明する。分注部２２１で検体を分注する。まず排出部２２３にて超音波振動を加えて液滴を形成する。次に、超音波振動により形成きれた液滴２２５に、例えば数百ボルトの電荷を与える。ついで、偏向板２２７より数千ボルトの電圧を印加し、それぞれの液滴の落下方向をプラス極側２２９とマイナス極側２３１に分けて容器２３３、２３５に分注する。
山下達郎、丹羽真一郎、細胞工学 Vol.16.No.10 p1532-1541,1997
従来のセルソーターは、前述のように分離部と、検出部と、分注部に分けられるが、以下に示す問題点を持つ。
まず従来の分離部では、試験管の振動、試験管内の攪拌、ピペットの吸引・吐出が、いずれも手作業であり、定量性がなく、再現性に欠け、さらには分離効率が悪いという問題がある。また、分離状態が確認できないため、確実に単一検体に分離されているかどうかの確認ができない。
次に従来の検出部では、流路外部から検体２１１にモニタ光２０３を照射させ、発生された蛍光・散乱光２０５の受光を流路外部で行うため、モニタ光２０３の照射効率が低いことと、蛍光・散乱光２０５の受光感度が低いという問題がある。また、試料吸引部から測定点までの距離２１３が長く、多量の試料、例えば数ｍｌ程度を流さないと測定できないという問題点があった。
次に従来の分注部では、分注時に高周波振動や数千ボルトという高い電荷が検体にかけられる。そのため、例えば、検体例として生細胞を用いた場合、分注後の検体の死亡率が高く、また生きている検体も確実に正常な状態である保証がないとう問題があった。
前記課題を解決するために本発明の第１の態様は、検体を識別する検体識別装置と、前記検体識別装置の動作を制御する制御手段と、前記検体識別装置によって識別された前記検体を目的検体と非目的検体とに分注する検体分注装置と、を備える検体の解析装置であって、
前記検体識別装置は、前記検体を供給する検体供給源と、前記検体供給源に存在する前記検体を含む試料に一端を接触させて該試料を他端へ導入する検体導入ノズルと、前記検体導入ノズルの前記他端が一部に差し込まれ、且つ前記他端から供給された前記試料の流れを前記検体の識別要素の識別に適した形状にする流路と、前記検体の前記識別要素を光情報として検出する受光部が、前記検体の進行方向に対して少なくとも２箇所以上の異なる位置となるように前記流路の周囲の一部に設置され、前記受光部で得られた前記光情報に基づいて前記検体が目的検体であるか非目的検体であるかを識別するとともに、それぞれの前記受光部で得られた前記光情報の測定時差とそれぞれの前記受光部の間隔とから前記検体の流速を測定する識別部と、を有し、
前記検体分注装置は、前記検体を含む液滴もしくは液流を先端に形成する分注ノズルと、前記液滴もしくは液流の中から前記目的検体を含む液滴もしくは液流を流して回収する回収容器と、前記液滴もしくは液流の中から前記非目的検体を含む液滴もしくは液流を流して回収する排液槽と、前記液滴もしくは液流の形成とともに前記回収容器、前記排液槽もしくは前記分注ノズルの少なくとも一つを移動させる移動手段と、を有し、
前記検体分注装置は、前記検体識別装置の前記識別部によって測定された前記検体の流速と前記識別部から前記分注ノズル先端までの距離とに基づいて前記識別部から前記分注ノズル先端までの到達時間を算出し、算出した前記到達時間と前記検体の識別結果に基づいて、前記分注ノズルから前記回収容器もしくは前記排液槽の液面に、前記検体を含む液滴もしくは液流が連続的に流れるようにして、前記目的検体を前記回収容器に、前記非目的検体を前記排液槽に分注することを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様において、前記受光部が、前記流路を形成する壁面よりも当該流路内に該受光部の一部が露出すように設置され、前記流路を形成する材料層を介さずに前記光情報を直接検出することを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第３の態様は、本発明の第１又は第２の態様において、前記検体識別装置の前記検体供給源が、試料容器および試料供給ノズルを複数備え、複数の前記試料容器のうち少なくとも一つの前記試料容器には前記検体が収容され、その他の前記試料容器には液体が収容され、前記複数の試料供給ノズルは互いに接続されて下流側で前記検体導入ノズルの前記一端に繋げられていることを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第４の態様は、本発明の第１又は第２の態様において、前記検体識別装置の前記検体供給源が、少なくとも１つに前記検体を含む液体が流される複数の試料供給ノズルを備え、複数の前記試料供給ノズルの各々を流れる液体の合流位置又はその近傍には乱流発生用の凹部又は凸部のうち少なくとも一方が設けられてその下流側で前記検体導入ノズルの前記一端に接続されていることを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第５の態様は、本発明の第１乃至第４のいずれか１つの態様において、前記検体分注装置の前記分注ノズルは、その先端が前記回収容器もしくは前記排液槽の液に接触するように配置されていることを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第６の態様は、本発明の第１乃至第５のいずれか１つの態様において、前記検体分注装置の前記分注ノズルが、その先端が前記回収容器もしくは前記排液槽の容器壁面に接触するように配置されていることを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第７の態様は、本発明の第１乃至第６のいずれか１つの態様において、前記検体供給源内の検体塊を、より小さい検体塊または前記検体に分離する検体塊分離装置を、更に備えていることを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第８の態様は、本発明の第７の態様において、前記検体塊分離装置が、前記検体と前記検体塊を含んだ液体が収容されている容器と、前記容器から前記検体と前記検体塊を吸引、吐出するためのノズルと、前記ノズルを上下左右に動かすためのノズル動作手段と、前記ノズルの吸引力、吐出力を制御するためのノズル制御手段と、を備え、
前記ノズルの位置から前記容器の内壁面までの距離及び前記検体塊の大きさを含む各種データに基づいて、前記ノズルの位置及び前記ノズルの吸引力、吐出力を、前記ノズル動作手段及び前記ノズル制御手段によって調整しながら、前記ノズルによる前記検体と前記検体塊の前記容器からの吸引と、吸引した前記検体と前記検体塊の前記ノズルから前記容器への吐出と、前記容器の内壁面と前記検体塊との衝突とを繰返して、前記検体塊にせん断応力及び前記容器の内壁面に前記検体塊を衝突させることによる引張り応力を発生させて、前記検体塊を分離させることを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第９の態様は、本発明の第８の態様において、前記検体塊分離装置が、前記ノズル内を流れる前記検体と前記検体塊の識別要素の有無もしくは光に対する反応を識別するためのモニタ光照射部および受光部を備え、前記モニタ光照射部によってモニタ光を前記検体と前記検体塊に照射して、前記受光部によって前記検体と前記検体塊による該モニタ光の変化を計測しながら得た光情報を、前記各種データの一部として利用して、前記検体塊を分離させることを特徴とする検体の解析装置である。
本発明の第１０の態様は、本発明の記第１乃至９のいずれか１つの態様に記載の検体の解析装置を用いて、前記検体の識別及び分注を行う検体の解析方法であって、
（ａ）測定対象の少なくとも１つ以上の前記検体を含む試料を、検体供給源から取り出して流路内に流す工程と、（ｂ）受光部によって前記流路内を流れている前記検体の識別要素を光情報として検出し、前記受光部で得られた前記光情報に基づいて前記検体が目的検体であるか非目的検体であるかを識別するとともに、それぞれの前記受光部で得られた前記光情報の測定時差とそれぞれの前記受光部の間隔とから前記検体の流速を測定する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）によって測定された前記検体の流速と識別部から分注ノズル先端までの距離とに基づいて前記識別部から前記分注ノズル先端までの到達時間を算出し、算出した前記到達時間と前記検体の識別結果に基づいて、前記分注ノズルから前記回収容器もしくは前記排液槽の液面に、前記検体を含む液滴もしくは液流が連続的に流れるようにして、前記目的検体を回収容器に、前記非目的検体を排液槽に分注する工程と、
を備えていることを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１１の態様は、本発明の第１０の態様において、前記工程（ｃ）において、前記工程（ｂ）により得られた前記検体の流速、前記検体の識別結果および前記識別部から分注ノズル先端までの到達時間に基づいて、検体の搬送圧力により、前記分注ノズル先端から目的検体を含む液滴または液流が回収容器に分注され、非目的検体を含む液滴または液流が排液槽に分注されるように、移動手段により前記回収容器と前記排液槽に対する前記分注ノズルの相対位置を変えることを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１２の態様は、本発明の第１０又は１１の態様において、前記分注ノズルが定常の状態では、前記分注ノズルから流れる液流が途切れなく前記排液槽の液に直接に当接して流れるように、前記分注ノズルと前記排液槽との相対位置関係を調整し、分注しようとする前記目的検体が感知された分注状態では、前記分注ノズルと前記排液槽との相対位置関係を変え、前記分注ノズルから流れる液流または液滴を前記排液槽の液と分離した後、前記目的検体を含む液流または液滴を前記回収容器に分注するように前記分注ノズルと前記回収容器との相対位置関係を変化させ、前記目的検体を前記回収容器に分注した後、前記分注ノズルを前記定常の状態の位置に戻すことを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１３の態様は、本発明の第１２の態様において、前記分注ノズルが、少なくともその先端を前記排液槽と前記回収容器との間で、曲線の往復運動をさせて排液もしくは分注を行うことを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１４の態様は、本発明の第１０乃至１３のいずれか１つの態様において、前記分注ノズルの先端を、前記排液槽の液内もしくは前記回収容器の液内に位置させて排液もしくは分注を行うことを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１５の態様は、本発明の第１０乃至１４のいずれか１つの態様において、（ｄ）前記工程（ａ）の前に、前記検体供給源の中の検体塊を、より小さい検体塊または前記検体に分離する工程を更に備えていることを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１６の態様は、本発明の第１５の態様において、前記工程（ｄ）が、（ｄ１）前記検体と前記検体塊を含んだ液体が収容されている容器から吸引力を、ノズルの先端から前記容器の内壁面までの距離及び前記検体塊の大きさを含む各種データに基づいて調整しながら前記ノズルで前記検体と前記検体塊を吸引する工程と、（ｄ２）吸引した前記検体と前記検体塊を前記ノズルから吐出力をデータに基づいて調整して前記容器に吐出する工程と、（ｄ３）前記容器の内壁面に衝突させて前記検体塊を分離する工程と、を備え、各工程（ｄ１）乃至（ｄ３）を繰返して前記検体塊にせん断応力及び前記容器の内壁面に前記検体塊を衝突させることによる引張り応力を発生させて、前記検体塊を分離させることを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１７の態様は、本発明の第１６の態様において、前記検体と前記検体塊にモニタ光を照射し、前記検体と前記検体塊による該モニタ光の変化を計測しながら前記検体塊を分離させることを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の第１８の態様は、本発明の第７乃至第９のいずれか１つに記載の前記検体塊分離装置、前記検体識別装置及び前記検体分注装置を自動制御し、検体の分離・識別・分注を全自動で行うことを特徴とする検体の解析方法である。
本発明の検体分離装置およびその方法では、検体を吸引・吐出するノズルの位置を調整しながら、容器の内壁面（底面や側面等）に凝集状態の検体を衝突させて小さな凝集検体集団（もしくは単一検体）に分離するため、凝集状態の検体に最適なせん断応力を与えて分離させることができる。この結果、吸引・吐出作業の回数も最適化され、余計な負荷を検体に与えずに検体を分離することができる。
また、検体の分離は、検体の大きさを監視しながら行うことが可能であるため、凝集状態の検体が任意の凝集形態になった時点、例えば単一検体に分離された時点で終了させることができる。この結果、不必要な検体分離を行わずにすみ、吸引・吐出作業の回数も最適化され、余計な負荷を検体に与えずに検体を分離することができる。
本発明の検体識別装置およびその方法では、流路壁面から直接モニタ光の照射や蛍光・透過光の受光を行うことができるので、モニタ光照射効率の向上、蛍光・透過光の受光効率の向上を図ることができる。また、検体識別装置を小型化することができるので、検体を含んだ試料の量が少なくても、検体の識別を行うことができる。さらに、検体を含んだ試料が収容される容器が複数配置され、この容器に収容された試料のうち少なくとも一つには検体が含まれ、他の容器には検体が含まれていない試料を収容させることにより、検体を含んだ試料の量が少ない場合でも、検体識別装置に試料を流すことが可能であるため、検体の識別作業を行うことができる。
本発明の検体分注装置およびその方法では、識別部で検体の流速を測定し、そこから分注ノズル先端までの検体の到達時間を算出し、検体が分注ノズル先端に到達するタイミングで回収容器を作動させることができるため、回収が必要な検体が流れてきた場合は回収容器を作動させて回収し、採取不要な検体が流れてきた場合は排液用容器に廃棄することができる。このため、従来法のように、高周波振動や数千ボルトという高い電荷等の余計な負荷が検体にかけられることがない。また、分注ノズルの先端位置を制御することが可能で、さらに分注ノズルからの検体を含む液滴もしくは液流状態を制御することも可能である。このため、分注ノズルから検体を含む液滴もしくは液流を連続的に回収容器もしくは排液槽に流すことができる。この結果、分注後の検体は、死亡率が低くなり、また正常
な状態で採取することができるだけでなく、液滴が形成されるまで待たずに分注、廃棄を行うため、高速な分注を行うことができる。
本発明では、検体分離装置と、検体識別装置と、検体分注装置とを組合せることにより、例えば、幹細胞の細胞塊から単一細胞を採取する場合、上述の通り、ダメージを与えることなく細胞塊から単一細胞を取得することができる。また、各装置の条件を連動制御することにより、細胞塊から単一細胞を採取するまでを、全自動で行うことも可能である。
本発明の実施形態に係る検体分離装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る検体分離装置の動作説明図である。 本発明の実施形態に係る攪拌装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置の一例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置を用いた場合の散乱光の説明図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置を用いて得られる検出信号の波形図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置を用いて２つの検体について得られる第１例の波形図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置を用いて２つの検体について得られる第２例の波形図である。 本発明の実施形態に係る検体識別の１つの光照射位置と複数の受光位置の配置関係の第１例、第２例を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る検体識別の２つの受光位置における受光強度の変化を示す波形図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光ファイバの取り付けの一例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における受光用光ファイバコアの一般的な形状を示す端面図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置の受光用光ファイバコアの好ましい形状を示す端面図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置の検体導入用ノズルの配置の変形例を示す側断面図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置の検体供給経路の範囲を示す側断面図及び横断面図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置の検体の回転状態を示す動作説明図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置の検体供給系の動作説明図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光照射位置と受光位置の関係を示す第１例の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光照射位置と受光位置の関係を示す第２例の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光照射位置と受光位置の関係を示す第３例の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光照射位置と受光位置の関係を示す第４例の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光照射位置と受光位置の関係を示す第５例の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光照射位置と受光位置の関係を示す第６例の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置における光照射位置と受光位置の関係を示す第７例の構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別装置の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る検体識別の説明図である。 本発明の実施形態に係る検体識別試料の搬送装置の第１例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別試料の搬送装置の第２例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体識別試料の搬送装置の第３例を示す構成図である。。 本発明の実施形態に係る検体分注装置の第１例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体分注装置の第２例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体分注方法の第３例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体分注装置の第４例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体分注装置の第５例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体分注装置の第６例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体分注装置の第７例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る検体分注装置の第８例を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る分離、識別、分注及び制御手段のブロック図である 本発明の実施例に係る分析装置の構成図である。 従来例の攪拌例である。 従来例の検体識別例である。 従来例の検体分注例である。
１ ノズル
３ 光ファイバ
４ モニタ光
５ ノズル動作手段
７ 吸引・吐出力制御手段
９ 検体
１１ 容器
１３ 引張力
１５ 衝突力
１７ 距離
１８ 光コネクタ構造
１９ せん断応力
２１ 検体
２３ 吐出
２５ 吸引
３１、３１ａ、３１ｂ、３２、３６ａ、３６ｂ、３８ 光ファイバ
３１ｃ コア
３３ モニタ光
３５ 透過光
３７ 蛍光
３９ 試料流
４０ 層流孔
４１ シース流
４２ 速度勾配
４３ 距離
４５ 検体導入ノズル
４７ 加圧
４８ 上昇
４９ 試料
５１ 微細流路
５２ 壁面
５３ 吸引・吐出口
５５ 圧力
５７ 圧力
６１ ノズル移動手段
６３ 非目的検体
６５ 目的検体
６７ 液滴
６９ 排液槽
７１ スライド方向
７２ 溶液
７３ 容器
７５ ノズル
８１、８３、８５、８７ 試料
８９、９１、９３、９５ 流路
９０ 試料
９７、９９、１０１、１０３ 圧力
１１１ 空気圧
１１３ ノズル
１１５、１１７ 容器
１１９ 駆動
１２１、１２３、１３１ 部品
１３３、１３５、１３７、１３９ 容器
１４１、１４３ 駆動
１５１ 合流部
１５３、１５７ 分岐ノズル
１５５、１５９ 検体が懸濁する液体
１６１ 凹部
１６３ 乱流
２０１ 検出部
２０３ モニタ光
２０５ 蛍光・散乱光
２０７ 試料流
２０９ シース流
２１１ 検体
２１３ 距離
２１４ ノズルの吐出・吸入口
２１５ 加圧空気
２２１ 分注部
２２３ 排出部
２２５ 液滴
２２７ 偏光板
２２９ プラス極側
２３１ マイナス極側
２３３、２３５ 容器
２４１ 試験管
２４３ 凝集検体
２４５ ピペット
２４７ 凝集検体
２４９ 単一検体
２５１ 吸引吐出
３０１ 分離・識別・分注装置
３１１ 分離部
３１３ ノズル動作手段
３１５ ノズル
３３１ 回転台
３３３ 容器
３３５ 回転手段
３３７ 移動手段
３３９ フィルタ
３５１ 識別部
３５３ 移動手段
３５５ 投光ファイバ
３５７ 受光ファイバ
３５９ 吸引ノズル
３７１ 分注部
３７３ ノズル移動手段
３７５ 分注ノズル
３７７ 排液槽
３７９ スライド手段
３９１ 容器
３９３ ウエル
３９７ 移動手段
４００、４０２、４０４、４０６ 光ファイバ
以下に本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明でいう検体とは、粒子状の物体、例えば、０．１μｍ〜５００μｍ程度の大きさの有機物、例えば細胞等、無機物、例えばポリスチレン、発泡性物質、磁性物質等、金属およびその他の物質、又は、これらが液体中に懸濁した状態を示す。また、検体は、その識別要素の有無もしくは程度が標識されているもの、もしくは自然発光するものを示す。この場合、検体は複数の識別要素の有無もしくは程度の組み合わせで標識化されてもよく、また、複数種類の標識要素をもつ検体を複数存在させてもよい。さらに、凝集検体とは、前記検体が凝集した０．２μｍ〜１０ｍｍ程度の大きさの物質、又は、これらが液体中に懸濁した状態のものである。
検体の解析は、以下に示す装置を用いることにより、凝集検体から単位検体を分離し、分離された検体を識別し、識別された検体を分注するステップを経て行われる。
そこで、微小物の解析装置に適用される検体の分離、識別、分注等の方法及び装置について順に説明する。
（検体分離）
まず、図１を参照し、本発明の検体の分離の一実施形態について説明する。分離は、分離および攪拌で構成される。円筒形状のノズル１は、図２，図３に示すように、その下端を容器１１内の検体含有溶液に漬けてその溶液中の検体を吸引したり、吐出するために使用され、例えばステンレスから構成されている。ノズル１は、ノズル１を上下左右に動かすためのノズル動作手段５に取り付けられている。また、ノズル１には、検体をノズル１内に吸引したり、ノズル１内から外に吐出するための吸引、吐出力を制御するための吸引・吐出制御手段７が取り付けられている。吸引・吐出制御手段７の吸引・吐出条件とノズル動作手段５のノズル１の移動条件は、検体分離制御回路８により制御される。なお、ノズル１の壁面には、必要に応じて、１組の光ファイバ３が対向配置され、一方の光ファイバ３からモニタ光４が照射され、もう一方の光ファイバ３で受光する構成であり、ノズル１内を流れる検体の識別要素の有無もしくは程度を検出している。
図２の模式図により、本発明の検体の分離方法について説明する。
容器１１内の検体含有溶液中に下端部が漬けられたノズル１内の凝集状態の検体９は、前記吸引・吐出力制御手段７を用いてノズル１から吐出され、容器１１の底面又は側面等に衝突させる。なお、図２では、容器１１の底面に衝突させた場合を示している。容器１１の底面に衝突された凝集状態の検体（細胞塊）９は、衝突時に発生する引張応力１３により第一回目の分離が行われる。この吸引・吐出を必要に応じて数回繰り返すことにより、分離の工程は終了となる。なお、検体９を凝集状態から任意の凝集状態に分離させるには、吸引・吐出の繰返しの回数と、引張力１３とを制御すれば良いが、繰返しの回数は、検体９の凝集状態を、必要に応じて、図１に示した光ファイバ３およびモニタ光４を用いて観察すれば良い。また、引張力１３は、ノズル動作手段５によりノズル１の高さを調整することによるその先端から容器１１の底面までの距離１７と、吸引・吐出力制御手段７により吐出力を調整することにより制御される。吸引・吐出の繰返し回数と引張力１３を調整することにより、検体は、短時間で、余計な負荷がかからない最適な条件で、任意の凝集状態に分離されることになる。過大な負荷は、検体９の損傷の原因となるからである。
上記の検体の観察は、図１に示した光ファイバ３を通してモニタ光を検体に照射することにより得られる検体からの光情報を測定するものである。
光情報とは、主に識別要素の有無もしくは程度のことであり、例えば、検体自体についての、又は検体が有する識別物質についての大きさの程度、その材料の屈折率、反射率、磁化率、電場もしくは磁場の強度、又は電磁波（電波、紫外線、Ｘ線等）もしくは蛍光の波長、電磁波の強度等の性質の有無又は程度のことを示すものである。また、光情報は、検体にモニタ光を照射することにより得られるもの、もしくは検体自体が自然発光するものを含み、例えば、透過光、散乱光（前方散乱光、側方散乱光、後方散乱光）、吸収、電磁波、波長範囲、蛍光等の性質の有無又は程度のことも含まれる。
電磁波とは、検体自体又は検体が有する識別物質から自己発生される場合に限らず、検体又は前記標識物質以外からの電磁波の影響を受けて（例えば、反射、透過、遮蔽、吸収等）標識化される場合を含むものである。
検体の観察に使用されるモニタ光４は、レーザ光源、キセノンランプやキセノン水銀ランプ等の光源を用いることが望ましい。モニタ光４の照射面および受光面（測定点）は後述の検体識別装置での説明と同様にノズル１の内壁面に露出する状態で取り付けられている。これは、検体のより近くでモニタ光の照射および受光を行うためである。また、一対の光ファイバ３の各端面である照射面と受光面は検体流路を挟んで対向配置され、モニタ光の光路は、照射面からノズル１の中心を通って受光面に至ることが望ましい。ただし、検体がノズル（流路）１の中心を流れない場合はこれに限らず、モニタ光の光路は、検体が流れる場所を通るように設定させれば良い。つまり、検体の流れる場所に応じて、ノズル１内のモニタ光の光路が決定され、この光路により照射面および受光面の形成位置が決定されることになる。なお、図示しないが、この照射面および受光面は、必要に応じて流路方向に多段で壁面に設けられていても良い。この構造にすると、同一波長で測定すれば２重、３重の測定になるため信頼性が向上し、多くの情報量が得られる。また、異なる波長で測定すれば波長に応じた情報が得られ、また多くの情報を得られる。
ノズル１により吸引され、その後に吐出された凝集状態の検体９がその吐出力により容器１１の底面に衝突すると、検体９は底面から衝突力１５が与えられることになる。この場合、凝集状態の検体９の分離に必要な力以上の余分な負荷が検体９にかからないようにするため、検体９の凝集の大きさ（凝集状態）に応じて、吐出力の調整とともに、ノズル１の先端から容器１１の底面までの距離１７を制御する。つまり、検体９の損傷を最低限に抑えながら凝集状態を分離させる場合は、吸引・吐出の繰返し回数と、引張力１３の他に衝突力１５を調整する必要がある。いずれの場合も、距離１７と吐出力吸引・吐出力制御手段により吐出力を制御すれば良い。なお、予め最適条件を把握し、距離１７と、吐出力と、繰返し回数を自動制御させても良い。
さらに、上記ノズル１から吐出された検体９は、容器１１の底面に衝突してさらにノズル１に吸引される間に、検体９の周囲の液体１２からせん断応力１９を受ける。この液体１２から受けるせん断応力１９は、凝集状態の検体９を分離させる。つまり、この検体分離装置では、検体が容器１１の底面に衝突する際に発生する衝突力および引張力１３だけでなく、検体をノズル１から吐出・吸引する際に周囲の液体１２から受けるせん断応力により分離されることになる。そのせん断応力は、液体１２の圧力によって相違するので、ノズル１と容器１１の底面との距離１７の最適な条件を選択する必要がある。そして、凝集状態の検体９は、任意の凝集状態、例えば単一状態の検体２１に分離されるまで、ノズル１に吸引、ノズル１から吐出、容器１１の底面へ衝突の各工程が繰返される。
なお、ノズル１の形状は、特に限定されるものではなく、内側に液体を流すための流路が形成されたパイプ状のもので、その側面から光ファイバ３の照射面および受光面が露出することができれば良い。例えば、ノズル１の横断面形状は、円筒形、正方形、矩形等、特に限定されるものではない。また、ノズル１の内壁面は、図２では平滑なものを示したが、これに限定されず、より吸引・吐出の際の検体分離効率を上げるために、凹凸、波型、もしくは突起部等を形成させてもよい。
次に、図３を参照して、検体分離装置の後段であって検体識別装置の前段に、必要に応じて配置される検体の攪拌作業について説明する。まず、図３（ａ）に示したように、ノズル１の先端を容器１１内の溶液に浸漬させ、ノズル１の内部に検体２１を含ませる。次いで、ノズル動作手段５によりノズル１を上昇させながら、検体２１を容器１１内に吐出２３させる。
次いで、図３（ｂ）に示すように、ノズル１をノズル動作手段５により下降させながら検体２１を吸引２５する。次いで、ノズル１を上昇させながら検体２１を吐出し、またノズル１を下降させながら検体２１を吸引することにより行う。この操作を数回繰返すことにより、容器１１内の検体２１が攪拌される。本方法によれば容器１１内に検体２１を均一に分散させることができる。
以上の条件は検体の種類、例えば細胞の種類によって異なるので、図１に示すように、検体分離制御回路８は検体毎に分離条件を予め実験により求めてデータとしてメモリ１０に蓄積し、そのデータに基づいて検体分離制御回路８は吸引・吐出力制御手段７、ノズル動作手段５を制御する。
（検体識別）
次に、図４を参照し、本発明の検体識別装置について説明する。検体識別は、大きく別けて、識別工程および搬送工程で構成される。
まず、検体識別装置について説明する。
図４（ａ）に示す検体識別装置は、容器１１の開口端を覆う蓋体２８と、蓋体２８の一部に設けられるガス導入口２９と、蓋体２８を貫通して容器１１内の液状の試料４９に一端が差し込まれる検体導入ノズル４５と、検体導入ノズル４５の他端がテーパー部に差し込まれる層流孔４０と、層流孔４０の内側の壁面５２から露出する検出光照射用の光ファイバ３１ａ及び検出光受光用の光ファイバ３１ｂとを有している。その層流孔４０は、管又はブロックの中に形成された孔であって、内径が０．１ｍｍ程度の測定部と、測定部から下方に広がるテーパー部とを有していて、テーパー部の下方からシース流形成用液体、例えば水が上に向けて導入される。また、そのテーバー部には検体導入ノズル４５の他端が差し込まれる。層流孔４０と検体導入ノズル４５は例えばステンレスから構成される。
検出光照射用の光ファイバ３１ａの照射端面と検出光受光用の光ファイバ３１ｂの受光端面は、それぞれ、図４（ｂ）に示すように、層流孔４０内を流れる微細流路５１に接する状態で取り付けられている。
次に、搬送工程について説明する。図４（ａ）に示すように、加圧空気４７を用いて容器１１内を加圧すると、容器１１内で検体２１を含む液状の試料４９は検体導入ノズル４５の吸入口５３から流入して検体導入ノズル４５内を上昇する。すると、層流孔４０のテーパー部においてシース流４１と出合って試料流３９を形成して上昇４８し、識別部に向けて搬送される。層流孔４０の識別部では、検体２１を含む試料流３９がシース流４１に囲まれた状態で流れて微細流路５１となる。
次に、識別工程について説明する。識別工程は、搬送工程から搬送された検体を識別（観察）する工程である。検体２１が含まれた試料４９は、層流孔４０の測定部内の微細流路５１を流れる際に、検出光照射用の光ファイバ３１ａからモニタ光３３が照射される。この際、検体２１から発生する蛍光もしくは透過光を検出光受光用の光ファイバ３１ｂで受光することにより、検体２１の識別を行うことができる。なお、モニタ光３３は、検体２１が測定部に到達した時点で照射するか、もしくは常時照射していても良い。また、検体２１がモニタ光３３を照射させなくても自然発光する場合は、モニタ光３３を照射させなくてもよい。
本発明では試料流３９を挟んで対向配置された２本の光ファイバ３１ａ，３１ｂを１組として一つの測定部とする。この測定部を構成する光ファイバ３１ａ，３１ｂは、その先端が、図４（ｂ）に示すように微細流路５１に接して設置されている。微細流路５１が接する壁面５２に光ファイバ３１１，３１ｂを設置することにより、モニタ光３３は図４（ａ）に示すように空気層、透明部材を伝搬せずに璧面５２から検体２１に直接照射され、そして透過光３５や蛍光３７も、モニタ光３３と同様に空気層を伝搬せずに受光されることになる。このため、このような構造にすると、モニタ光の照射効率、そして蛍光・透過光の受光効率を向上させることが可能となる。
なお、図４（ｂ）では、光ファイバ３１ａ、３１ｂを層流孔４０に直接取り付けた状態を示しているが、光ファイバ３１ａ、３１ｂがブロックに取り付けられている場合には、ブロックが層流孔４０内に取り付けられる。
試料流３９内を流れる検体２１の形状測定を行う場合は、上述の測定と同様に、検体２１に対し壁面５２からモニタ光４を照射させ、図５に示すように、検体２１からの透過光３５もしくは散乱光（前方散乱光、後方散乱光、側方散乱光）を用いればよい。この場合、モニタ光３３の光ファイバ３１ａ，３１ｂの照射部と受光部（図５では透過光および前方散乱光の受光部）の光軸を一致させて両者を配置させ、照射部と受光部の光軸上に位置する検体流路を検体２１の測定点とする。検体２１がこの測定点を通過すると、受光部での受光量が変動（受光量が増減）することになり、この受光量の変動を検出することにより、検体の形状測定を行うことができる。例えば、検体２１が非透過性の物質であれば、検体２１が測定点を通過すると、受光量の損失が見られることになる。また別の例として、図６のような透過光信号が検出された場合、その信号の変化時間をΔt、ピーク値をΔＰ、また波形そのものの形状（変動パターン）からその形状、大きさを識別することも可能である。なお、受光部では、検体からの前方散乱光、もしくは透過光を受光するが、透過光を利用した方が、表面状態の影響を受けにくいため、より精度良く形状の測定を行うことが出来る。
また、上述では、モニタ光の前方散乱光もしくは透過光の一方の受光量変動を測定したが、両者の受光量の変動を測定することにより検体の形状測定を行っても良い。両者の受光量の変動を測定することにより、検体の形状に関するより多くの情報が得られるので、より精確な形状測定を行うことができる。
さらに、図５に示すように、モニタ光４を検体２１に照射し、透過光３５の受光量変動を測定するとともに、検体２１からの後方散乱光の受光量変動を測定しても良い。なお、後方散乱光は、モニタ光４の照射側（モニタ光３３の光源側）に非相反光デバイスを介して受光部を設置し、モニタ光３３が伝搬される光ファイバ３１ａ内を伝搬させて受光部にて受光量の変動を測定する。この場合、光ファイバ３１ａとは別の光ファイバ、もしくは光導波路手段を用いて後方散乱光を受光部まで伝搬させてもよい。なお、非相反光デバイスは一方の方向の光を通し、逆方向の光を通過させないものである。
上述のように、透過光と後方散乱光の受光量変動を測定すると、後方散乱光の受光量の変動測定結果を用いて、透過光の受光量の変動測定結果を補正することが出来るので、より精度の良い検体の測定ができる。例えば、図７（ａ）、（ｂ）のグラフは、大きさが同一である２つの検体Ａ，Ｂの透過光の受光パワー変動を測定した結果を示している。
このグラフからわかるように、検体Ａ，Ｂの大きさが同一だとしても、透過光の受光パワー変動は異なる場合がある。例えば、図７（ａ）に示すサンプルＡの透過光は５０％の損失で、図７（ｂ）に示すサンプルＢの透過光は２０％の損失である。これは、透過光の受光パワー変動は、検体の状態（透過率、吸収等）により影響を受けるからである。このため、検体の状態を検出（認識）するために、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、サンプルＡ，Ｂにより生じた後方散乱光の受光パワー変動を測定する。言い換えると、後方散乱光の受光パワー変動の測定結果から、検体の状態（透過率、吸収等）を検出（認識）することが可能である。後方散乱光の受光量変動の測定結果を利用して、透過光の受光量変動の測定結果を補正することにより、より精確な検体の形状測定が可能となる。
サンプルＡとサンプルＢのそれぞれの識別要素は、図７、図８によれば、後方散乱光の分布は透過光の分布を補う形状となっている。そこで、その相関関係を予め測定したデータの蓄積によって求めることにより、サンプルＡとサンプルＢがほぼ同じ大きさと計算することができる。
なお、上述した検体の測定において、受光量が変動する時間と度合いは、検体の大きさ、形状や状態によって異なる。つまり、この受光量の変動している時間と度合いを測定することにより、検体の大きさ、形状等を精確に測定することが可能となる。この測定では、透過光を用いると、検体が蛍光等で標識されていなくても測定が可能である。このため、検体の蛍光等による標識の手間を省くことが出来るので、コスト等の削減にもつながる。また、標識できない検体の形状測定も可能となる。
さらに、モニタ光の受光量の変動により検体の大きさ、形状や状態を識別する際は、予め大きさ、形状や状態が既知のものを測定し、受光量の変動する時間と度合いを測定しておく。つまり、大きさ、形状や状態が異なる数種の検体の受光量変動を測定することにより、検体の測定による受光量の変動度合いを把握しておく。こうすることにより、大きさ、形状および状態が未知のものを測定しても、精度良く検体の大きさ、形状および様態を測定することが出来る。
また、本発明の検体識別装置では、測定部以外が遮光性の部材、例えばステンレス鋼を用いて構成させても良い。これは、光ファイバ３１ａ，３１ｂの先端が微細流路の内壁面に設置されているので、モニタ光３３は検体を含んだ試料流３９内のみ伝搬することになる。このため、測定部以外が遮光性の部材で形成されると、外乱の影響をなくすことができるので好都合である。なお、検体識別装置は、測定部を含む微細流路全体が透過性に優れた材質、例えば、ガラスや樹脂等で形成されても良い。この場合、検体識別装置全体を、必要に応じて遮光性を有する部材で覆うと、外乱の影響を無くすことができるので好ましい。
本発明の検体識別装置は、検体を吸引するための円筒形状のノズルと、シース流および試料流を流すための微細流路を形成し、かつ、検体の識別要素の有無もしくは程度を検出するためのモニタ光を照射又は受光する光ファイバを備えた測定部を設置するための壁面とで一体構造となるように形成されている。即ち、図４（ａ）に示したように、検体２１を含む試料４９に一端を接触させて該試料４９を他端へ導入する検体導入ノズル４５と、検体導入ノズル４５の他端が一部に差し込まれ、且つその他端から供給された試料４９の流れを検体２１の識別要素の識別に適した形状にする流路と、検体２１の識別要素を光により検出するための受光用の光ファイバ３１ａが流路の周囲の一部に設置される識別部とによって構成される。この場合の流路は、図４（ａ）では層流路４０に該当し、管又はブ
ロックの中に形成された孔であって、内径が例えば０．１ｍｍ程度の測定部とそこから下方に広がるテーパー部とから構成される。そのテーパー部には検体導入ノズル４５の他端が差し込まれる。
一体構造となるように形成することで、ノズル４５と測定部との距離４３を短くすることができる。この結果、試料４９を吸引した直後に識別の判定をすることが可能となり、微量試料、例えば試料量が数拾μｌ（マイクロリットル）オーダーでも識別の測定が可能となる。その試料４９は、特に容器１１に入れられている必要はなく、皿の上に僅かに載っている状態でもよい。
また、本発明の検体識別装置では、モニタ光４の照射部（照射用光ファイバ）を設置しないか、もしくは一箇所設置するのに対して、検体からの前方散乱光、後方散乱光、側方散乱光もしくは透過光等の受光部（受光用光ファイバ）を、検体の進行方向に向かって、所定の間隔を設けて多段に設置させてもよい。この際、検体自身が発光する場合は照射部を設置しなくても光情報を入手することが可能であるため、照射部を設置しなくても良い構成となる。
例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、モニタ光４の照射部となる光ファイバ３２を一箇所設置するのに対して、受光部となる光ファイバ３４、３６ａ，３６ｂを１箇所又は２箇所以上設置してもよい。図９（ａ）では、照射用の光ファイバ３２の上に受光部となる光ファイバ３４が配置され、その受光面が微細流路５１に接している。また、図９（ｂ）では、照射用の光ファイバ３２の光軸の延長上とそれらの上方で、３本の受光用の光ファイバ３４，３６ａ、３６ｂが配置されている。受光用の光ファイバ３４，３４６ａ，３６ｂの受光面は細流路５１に接して配置される。これらの場合、照射用の光ファイバ３２より上に配置された光ファイバ３４，３６ｂは、検体２１の蛍光及び前方散乱を受光する受光部となる。
このような構成の検体識別装置では、微細流路５１内に検体２１を流すと、光ファイバ３４，３６ａ，３６ｂの各段の測定点でのモニタ光の変動が時差を持って検出されることになる。このモニタ光の変動の時差と、測定点の間隔から、検体２１の流速を測定することが可能となる。なお、照射部と受光部の設置数は特に限定されず、必要に応じた数を設置すればよい。また、設置場所も透過光、散乱光、蛍光を受光出来る位置であれば特に限定されない。
さらに、複数箇所設けられた受光部同志が近傍である場合は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、検体２１からの光情報を同時に複数箇所で受光させることが可能となる。この場合、図１０に示すように、微細流路５１内を検体２１が流れるに従い、下段の光ファイバ３６ａの受光量が減るとともに、上段の光ファイバ３４，３６ｂの受光量が増大し、任意の時間で、時間差をもってお互い受光強度のピーク値を得ることができる。この上段・下段の光ファイバ３４，３６ａ，３６ｂの受光強度のピーク値の時間差と上段・下段の光ファイバ３４，３６ａ，３６ｂの間隔とから検体２１の流速を測定することができる。
さらに、モニタ光の照射用もしくは受光用に複数の光ファイバを用いる場合は、図１１に示すように、層流孔４０の側面に多心光コネクタ構造１８を取り付けてもよい。この場合、数μｍ以下の精度で照射用若しくは受光用の光ファイバ２２ａ，２２ｂを検体２１の進行方向に設置することが可能である。さらに８心の光コネクタを使用した場合には１μｍ以下の精度で設置することが可能である。
以上のように精度良くモニタ光の照射用もしくは受光用の光ファイバを設置すると、より精確な検体の流速を測定することが可能となる。なお、精確に流速の測定が出来ると、この測定結果をフィードバック制御することより、安定した流速の制御を行うことが可能となり、次工程の分注の信頼性向上につながる。
ところで、透過光３５の受光素子として使用される光ファイバ３１ｂのコア３１ｃのうち試料流３９に面する端面は、図１２の断面図に示すような円形であるよりも、図１３の断面図に示すような四角形であることが好ましい。この場合、四角のコア３１ｃの端面のうち互いに対向する一組の２辺が試料流３９の進行方向に対して直交する方向であり、残りの一組の２辺が試料流３９の進行方向に対して平行となる方向となるように配置される。そのの四角形のうち横方向に延びる２つの辺の長さは、試料流３９の幅が３０μｍの場合には例えば５０μｍである。また、試料流３９の幅が３０μｍの場合に、断面が円形のコア３１ｃの直径は５０μｍである。
光ファイバ３１ｂのコア３１ｃの端面が図１２に示すような円形の場合には、その円の中心部を通る検体２１の通過時間と中心部から外れた経路を通る検体２１の通過時間に違いが生じる。従って、光ファイバ３１ｂの受光面において検体２１の流れる経路の違いが光ファイバ３１ｂによる受光量の違いとなって現れるので、検体測定精度が低下する原因となる。
これに対して、光ファイバ３１ｂのコア３１ｃの断面が四角であって図１３に示すような状態に配置される場合には、受光領域においてその中心部を通る検体の通過時間とその側部を通る検体２１の通過時間が実質的に等しくなる。従って、受光領域において検体２１の流れる経路に違いがあっても光ファイバ３１ｂによる受光量が実質的に同じになるので、検体測定精度が向上する。
そのような四角のコア３１ｃは、試料流３９の進行方向に垂直な辺が試料流３９の横幅よりも広い方が好ましい。これは、試料流３９から横方向にはみ出した透過光、散乱光又は蛍光を受光するためであり、これにより測定精度が高くなる。なお、上記したように複数の光ファイバを試料流３９の進行方向に隣接して配置することにより、試料流３９の進行方向の測定精度をさらに高くできる。
また、光ファイバ３１ｂのコア３１ｃの断面を横幅の大きな四角形とする場合には、試料流３９の進行方向に垂直な２辺の長さが、進行方向に平行な２辺の長さの２倍以上になることが好ましい。
なお、四角のコア３１ａを有する光ファイバ３１は、光照射用として使用してもよいし、後述する側方散乱受光用として使用してもよい。
次に、図１４を参照して、本発明の別の検体識別装置について説明する。図１４では、一つの測定部の微細流路５１の測定点の周囲において、対向配置される２本一組の光ファイバ３１が同一平面状に二組設置されている構成となっている。つまり、一つの測定部において、４本の光ファイバ３１が、周方向に９０°間隔で設置されていることになる。なお、図１４では、４つの測定部が検体２１の流れる方向に向かって、図面の下から順に４段構成で設けられている。この測定部の数は、特に４つに限定されるものではなく、必要に応じて設置数を決定すればよい。
また、図１４では、一つの測定部において、４本の光ファイバ３１が周方向に９０°間隔で設置されているが、これに限定されず、必要に応じて光ファイバ３１の本数および設置間隔を決定すればよい。この際、２本の光ファイバ３１を一組として対向配置させると、照射および受光を行う際の照射効率又は受光効率が低下しないため、好ましい構成となる。
上述のような構成の場合、一つの測定部において複数の方向から識別（観察）を行うことができる。この結果、検体の大きさ、形状を２次元的に測定することが可能となり、より多くの情報を取得することができる。また、複数の測定部を多段に設けることにより、２次元的な測定の機会が増え、各段の測定部において同一波長を用いて識別測定（観察）することにより、信頼性が向上し、さらに多くの情報を得ることができるとともに、精度良く検体の形状測定を行うことができる。
さらに、上述のような構成で、検体の透過光を測定するとともに、検体からの後方散乱光を測定しても良い。この場合、上述のように２本の光ファイバ３１を一組として対向配置させる。一方の光ファイバ３１はモニタ光と後方散乱光の伝搬用であり、対向配置されているもう一方の光ファイバ３１は透過光伝搬用となる。図１４では、対向配置された２組の光ファイバ３１が配置されているので、合計４本の光ファイバ３１が配置されている。図１４では、紙面手前側の２本の光ファイバからモニタ光が伝搬され、モニタ光として検体に照射されると、透過光は紙面奥側の２本の光ファイバで伝搬され、後方散乱光は紙面手前側の２本の光ファイバで伝搬される。このように、一つの検体に関し、２方向から透過光、後方散乱光を測定すると、検体の形状を多角的に測定することができ、二次元的
な形状の情報をより多く得ることが出来る。この結果、検体の形状をより精確に測定することができる。
次に、図１５を参照し、本発明のさらに別の識別方法について説明する。図１５に示す検体識別装置は、検体導入ノズル４５の配置場所に特徴がある。これに対して、図４及び図１４では、検体導入ノズル４５が微細流路５１の横断面ほぼ中央に設置されている。しかしながら、図１５に示す実施例の検体導入ノズル４５は、微細流路５１の中央と測定点を結ぶ仮想線上からずらした位置に配置されている。このように、検体導入ノズル４５を偏心させて配置させることにより、試料流３９を蛍光３７の検出部に近い場所で流すことができる。なお、検体導入ノズル４５配置場所の中心からのずらす度合いは、検体の形状・状態・種類、試料流の流速等により決定される。言い換えると、検体の識別（観察）をより詳細に、もしくはより精度良く行いたい、もしくはシース流の液体の透過率が低い場
合等は、試料流３９が蛍光３７の検出部により近づくようにノズルを配置させれば良い。
さらに、検体をより受光部側に近づけて流すことにより、受光部での検体通過時の受光量のピーク変化を大きくすることが出来る。そのため、より精度良く、検体の大きさ、形状および状態の測定を行うことができる。
上記内容を、図１６を参照して説明する。図１６（ａ）は、識別装置の縦断面図であり、ノズルの配置場所を中心からずらすことにより、試料流３９を微細流路５１の中心より照射面又は受光面に近づけた構造を示すものである。１６（ａ）乃至（ｃ）に記載された斜線部分が、その偏心領域となる。この偏心領域は、例えば、微細流路が円形の場合は図１６（ｂ）の斜線部分となり、四角形の場合は図１６（ｃ）の斜線部分となる。なお、照射用・受光用の光ファイバの位置は光軸が一致していれば微細流路のどこに設置されていても良い。
次に、図１７を参照して、本発明のさらに別の識別方法について説明する。本発明は、試料流中で検体２１を回転させながら微細流路５１を流し、この回転している状態を測定部において識別（観察）することを特徴とする。
このように、単一検体２１が回転することで、例えば、通常一方向でしか得られない検体の特性が、ある円周上の情報も得られることになる。しかも、検体の回転速度を速めることにより、短時間で円周上の情報も得られることになる。さらに、非球形の検体を２次元的に測定することも可能となり、より多くの情報を取得することができる。
次に検体を回転させる方法について説明する。本発明では、照射面・受光面が設置されている壁面方向に向かって検体を回転させることを特徴とする。例えば、図１７において、検体２１は図の垂直軸を中心として、時計周りに回転している。この回転を有することにより、検体の円周を測定することができる。
この状態を、図１８を参照して説明する。図１８（ａ）に示すように、微細流路５１内の速度勾配４２は微細流路中心ほど速い。図１８（ｂ）に示すように、シース流４１を形成した場合、試料流３９内に検体２１を流した場合、検体２１の左右の速度差は変わらない。図１８（ｃ）のように、偏心させた場合、検体２１の左右で矢印で示した流速差が生じ、結果検体に回転運動が生じる。
次に、図１９、図２０を参照して、本発明のさらに別の検体識別装置の一実施例について説明する。本装置は特に検体の蛍光測定に利用するものである。
図１９に示す検体識別装置は、モニタ光４の照射用の光ファイバ４００とは異なる光ファイバ４０２で蛍光の受光を行っている。これは、検体から発せられる蛍光が微弱な場合でも、感度良く測定を行うためである。例えば、モニタ光４の照射用の光ファイバ４００で検体からの蛍光を受光させる場合、検体を流すための流路内の液体や流路内壁面にモニタ光４が照射されると、その照射部分で反射光が発生してしまう。この反射光は、蛍光とともにモニタ光４の照射用の光ファイバ４００を介して受光部に伝搬してしまう。つまり、受光部では、反射光と蛍光の合計の光強度を測定することになってしまう。このため、特に、蛍光が微弱な場合でも感度良く測定を行う場合は、モニタ光４の照射用光ファイバ４００とは異なる光ファイバ４０２で検体の蛍光を受光させると、モニタ光４の反射光による影響を抑制することが可能となり、蛍光の受光感度を向上させることができる。
図１９に示す検体識別装置は、モニタ光４を照射する光ファイバ４００と、透過光３５もしくは前方散乱光を受光する光ファイバ４０４とが同一の光軸となるように設置され、さらに蛍光受光用の光ファイバ４０２が、光ファイバ４００とは光軸がずらされた位置に設置されている。詳述すると、蛍光受光用の光ファイバ４０２は、モニタ光４の照射用光ファイバ４００から検体の進行方向（図面では上方）に光軸がずらされて設置されている。
このように、モニタ光４の照射用光ファイバ４００と、蛍光受光用の光ファイバ４０２との光軸をずらして設置させると、測定時におけるモニタ光４の照射時と蛍光の受光時の時間軸をずらすことができる。この結果、蛍光受光用の光ファイバ４０２を、特にその光軸をモニタ光４の照射用光ファイバ４００より検体の進行方向にずらして設置させると、モニタ光４が照射され検体から発せられる蛍光をモニタ光の反射の影響を受けずに測定する事が出来る。特に、ライフタイムの長い蛍光を測定においては高感度測定が可能である。
なお、図１９では、蛍光受光用の光ファイバ４０２を、その光軸がモニタ光４の照射用光ファイバ４００より検体の進行方向にずらして設置させたが、図２０に示すように、さらに、蛍光受光用の第二の光ファイバ４０６を、その光軸がモニタ光４の照射用光ファイバ４００より検体の進行方向とは逆方向にずらして設置させてもよい。つまり、図２０に示す検体識別装置では、モニタ光４の照射用光ファイバ４００の検体の進行方向に向かって、前段と後段で検体から発せられる蛍光を受光することになる。図２０のような構成では、図１９の特徴に加え、複数の光ファイバで蛍光を受光することが出来るので、蛍光の受光量が増え、感度向上につながる。
さらに、図１９、図２０で説明した蛍光受光用の光ファイバ４０２の設置位置としては、図２１の斜線領域Ｒに示すようなモニタ光４を照射することにより検体から発生される蛍光を受光することが可能な領域であり、少なくとも１本以上の光ファイバを設置させればよい。
図２１に示す斜線領域Ｒには、蛍光受光用の光ファイバが、必要に応じた位置に、必要に応じた本数だけ設置されるが、その設置位置は検体進行方向と垂直なｘ軸上には設置されないことを特徴としている。これは、移動している検体の蛍光を励起させて受光する場合、検体を励起した瞬間には、検体はその測定部を通過しているか、もしくは通過しつつある状態なので、図２１に示すように、モニタ光の同一光軸平面上より進行方向にずらした位置に受光部を設置した方が、受光部でモニタ光の反射の影響を受けずに測定する事が出来の感度向上につながるからである。
つまり、図２１（ａ）を参照して説明すると、検体がｚ軸のプラス方向に進行する場合は、斜線領域ＲのＫ、Ｌ領域に蛍光受光用の光ファイバを設置することが望ましく、検体がｚ軸のマイナス方向に移動する場合には、斜線領域ＲのＭ、Ｎ領域に蛍光受光用の光ファイバを設置することが望ましい。なお、受光部は、図２１（ｂ）および図２１（ｃ）に示すように、斜線領域Ｒ内でも、特に受光部の光軸を含む検体進行方向と垂直な平面の流路の中央を中心として検体進行方向に対し±４５°以上の領域に位置する流路内壁に設置されることがより望ましい。
なお、図２１（ａ）〜（ｃ）に示す領域に受光側の光ファイバ３１ｂを設置すれば感度の良い測定が出来るが、モニタ光４の照射側の光ファイバとのさらに好ましい設置位置関係を、図２２に示す。図２２において、試料流３９の幅をＬ、モニタ光照射部の半径をｒ、蛍光受光部領域の半径をαとした場合に、モニタ光照射部を中心とした半径αがｒ＜α＜Ｌ/２となる領域内に蛍光受光部の中心が設置されることが望ましい。
なお、上述した図１９、図２０および図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の実施例では、照射側の光ファイバは一本のみ設置し、受光側の光ファイバを少なくとも１本以上設置させたが、逆の構成としても良い。すなわち、照射側の光ファイバを複数設置させ、蛍光受光側の光ファイバを一本のみ設置させる構成としてもよい。また、光ファイバを複数設置させる場合、バンドルファイバもしくは光コネクタ等を利用すると、設置の際の位置決め等が容易となる。
ところで、図２３に示すように、照射用の光ファイバ３１ａの光軸と微細流路５１の中心軸の交点を基準点とした場合に、蛍光又は散乱光受光用の光ファイバは、照射用の光ファイバ３１ａの光軸に対して基準点から微細流路５１の進行方向に角度θ0 の方向に受光面が存在するように配置することが好ましい。その角度θ0 は、微細流路５１の直径が０．１ｍｍで且つ光ファイバ３１ａ、３１ｂのコア径が５０〜１００μｍの場合に、例えば８°である。又は、その角度θ0 として、受光用の光ファイバ３１ｂの光軸を照射用の光ファイバ３１ａの受光面の中心から例えば１００μｍ程度離す角度を選択することが好ましい。このように光進行方向に対して斜めに受光用の光ファイバ３１ｂを配置すると、受光効率を高くすることができる。なお、光ファイバ３１ｂが微細経路５１に突出することを防止するために、光ファイバ３１の先端を斜めに切断することが好ましい。
また、図２４に示すように、照射用の光ファイバ３１ａから直進する光が照射される領域から外れた領域に、受光用の光ファイバ３１ｂの受光面を配置するようにしてもよい。或いは、図２５に示すように、受光用の光ファイバ３１ｂのうち、照射用の光ファイバ３１ａの端面から出射される光の直進方向の領域の少なくとも一部を遮光体Ｂで覆ってもよい。例えば、照射用の光ファイバ３１ａのコア径が５０μｍであって受光用の光ファイバ３１ｂのコア径が１００μｍの場合に、受光用の光ファイバ３１ｂのコアの中央を直径５０μｍの遮光体Ｂで覆う。遮光体Ｂとしては、例えば金属膜、多層構造誘電体膜がある。
いずれにしても、照射用の光ファイバ３１ａから直進する直接光と散乱光又は蛍光とが交差しない位置に光ファイバ３１ｂの受光面を配置することにより、散乱光又は蛍光の受光効率が良好になる。
次に、検体２１から生じた側方散乱光を受光する光ファイバの配置について説明する。
側方散乱光を受光する光ファイバの位置は、前方散乱光との混合を防止する必要がある。図２６は、側方散乱光を受光する光ファイバ３８の配置を示している。なお、図２６において微細流路５１の進行方向は紙面に垂直な方向である。
図２６に示す照射用の光ファイバ３１ａの光軸の延長線において、微細流路５１の中心軸と光ファイバ３１ａの光軸の交点を原点として光進行方向に対して４５〜１３５°、２２４５〜３１５°の角度の範囲内に、側方散乱光受光用の光ファイバ３８の受光面を配置する。これにより、受光用の光ファイバ３８により側方散乱光が効率良く受光される。
以上説明したように、検体２１に光を照射する光ファイバ３１ａと、検体２１を透過した光を受光する光ファイバ３１ｂと、検体２１の蛍光を受光する光ファイバ３４と、側方散乱を受光する光ファイバ３８の配置を図２７に示す。また、図２７において符号３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、側方散乱光受光用の光ファイバ３８にダイクロイックミラー３８ｘ、３８ｙ、３８ｚを介して分岐される分光用の光ファイバ、符号３０ａ〜３０ｄは、側方散乱受光用の光ファイバ３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃの端部に接続される光電子増倍管（ＰＭＴ）を示している。ダイクロイックミラー３８ｘ、３８ｙ、３８ｚは、微細流路５１から離れる順に例えばＦＩＴＣ（fluorescein isothio-cyanate）及びＧＦＰ（green fluorescent protein）、ＰＩ（propidium iodide）及びＰＥ（R-phycoerythrin）、ＰｅｒＣＰを分析する蛍光を分光する。また、符号４０ａは、透過光用の光ファイバ３１ｂを通る光を受光するフォトダイオード、符号４０ｂは、照射用の光ファイバ３１ａ、３２を通る後方散乱光を選択的に分光する非相反光デバイス、符号４０ｃは、非相反光デバイス４０ｂにより分光された後方散乱光を受光するフォトダイオードを示している。
次に、図４、図１４、図１５を参照して検体へのモニタ光の照射手法および検体へのモニタ光の照射状態について説明する。図４、図１４、図１５に示すように、モニタ光３３の照射用光ファイバの先端は、集光手段が設けられずに、壁面５２の内面に設置されている。つまり、モニタ光３３は、図４、図１４、図１５に示すように、光ファイバの先端から集光されずに、非集光の状態で検体に照射されることになる。
このように、検体に照射させるモニタ光を非集光にすると、検体が流路のどの位置を流れても、照射されるモニタ光のエネルギー分布の偏りが少ない。これに対し、集光させたモニタ光を検体に照射させると、集光位置に検体を流して測定を行うため、検体の流れる位置が集光中心位置からずれると、検体に対するモニタ光のエネルギー分布の偏りが大きくなってしまう。このため、例えば透過光測定ばらつきが大きくなり、測定精度が悪くなってしまう。
一方、本実施形態では、光ファイバから出射された光をそのまま微細流路５１に直接照射しているので、検体が試料流路３９内で中心だけでなくどの位置を流れても、検体によるモニタ光の遮光のばらつきが少ないので、測定精度が向上するという効果が得られる。
（検体搬送装置）
次に、図２８を参照して、本発明の検体識別装置の前段に設置される搬送装置について説明する。なお、この搬送装置は必要に応じて設置すればよい。検体導入ノズル４５の下端は複数の試料供給ノズル８９，９１，９３，９５に分岐され、複数の試料８１，８３，８５，８７を吸引できる構造になっている。即ち、複数の試料供給ノズル８９，９１，９３，９５は、その下流側の端部で最終的に検体導入ノズル４５に合流できる構造を有している。図２８のような構造をとることにより、検体識別装置を駆動させることなく、圧力９７，９９，１０１，１０３を制御することにより、複数の試料，８３，８５，８７を流出することが可能である。
例えば、試料８１を測定する場合、圧力９７は圧力９９，１０１，１０３より高くする必要があるが、その際、試料８１が試料８３，８５，８７に逆流しないように、圧力９９，１０１，１０３を制御する。
また、流路８９を予め液体で満たしておき、圧力９７，９９，１０１，１０３を制御して、試料８１，８３，８５，８７をパルス状に微量に流すことで、非常に微量な試料、例えば数ｎｌ（ナノリットル）程度の測定が可能である。
図２９を参照して、上記のパルス状に微量流す方法の一例を説明する。まず、圧力９７を圧力９９よりも高く設定し、流路８９、検体導入ノズル４５をダミーの試料８１で満たす。圧力９９はダミーの試料８１が流路９１に流れ込まず、かつ微量の試料９０が流路８９に流れ込まない程度の圧力に設定されている。このため、ダミーの試料８１と微量の試料９１は図２９（ａ）のような状態で釣合っている。次に、瞬時的に、圧力９７を圧力９９よりも低く調整して微量の試料９０を検体導入ノズル４５に流し込む。さらに、次の瞬間に、圧力９７を圧力９９より高く調整して、微量の試料９０をダミー試料８１で挟み込んだ状態で微量の試料９０を検体導入ノズル４５に搬送する。すると、図２９（ｂ）のように、検体導入ノズル４５中に微量の試料９０が形成される。このため、パルス状に流す
方の検体は微量で済む。なお、チャンネルの切り替えは弁、加圧はレギュレータ等使用してもよい。
次に、図３０を参照して、さらに別の搬送装置の一実施形態について説明する。図２８に示した、分岐させたノズルを用いて検体が懸濁する液体を、例えば検体を流すための液体又は検体が懸濁する液体と混合する際、液体を合流させると、層流となって液体が流れる場合が多い。この層流状態の液体を混合するには、合流した時点で乱流を生ぜしめる必要がある。そこで、合流地点の近傍に凹部又は凸部を設ける。すなわち、一方の分岐ノズル１５３を用いて検体が懸濁する液体１５５を吸引し、他方の分岐ノズル１５７を用いて検体が懸濁する液体１５９を吸引して合流部１５１で合流させる際に、乱流１６３が生じるように凹部１６１を設けた例である。
（検体分注）
次に、本発明の検体分注装置について説明する。分注は、検体識別装置の測定部において測定された検体の流速および識別判定を基に、検体が排出されるまでの時間を計算し、必要な検体のみ回収し、不要な検体は廃棄するものである。
図３１を参照して、本発明の検体分注装置を説明する。例えば、図４に示した、シース流４１の圧力や加圧４７による試料搬送圧力により、分注ノズル７５の先端に、目的検体６５を含む液滴６７または液流を形成する。なお、この液滴６７または液流は、識別要素の有無もしくは程度により識別した非目的検体６３を含む場合もある。
この液滴６７または液流は、非目的検体６３を含んでいると、排液槽６９へ自由落下させて排出されるが、目的検体６５を含んでいると、排液槽６９がスライド方向７１に移動し、ノズル移動手段６１により分注ノズル７５を液体が張られた容器７３に挿入して目的検体６５の分注を行うことができる。本検体分注装置を用いると、検体に対し、従来手法である超音波、高電圧を用いて液滴を形成させずに、余計な負荷を与えずに分注できるため、例えば、生細胞を対象とした場合、分注後の高生存率が期待される。なお、検体は分注終了まで液体、又は液滴で保護・保管される。
また、目的検体６５の回収および非目的検体の排出の別方法について、図３２、図３３および図３４を参照して説明する。まず、分注ノズル７５が定常の状態では、分注ノズル７５から流れる液流が途切れなく排液槽６９の液面（図３４では液内）に直接に当接して連続的に流れるように、分注ノズル７５と排液槽６９との相対位置関係を調整する。
この場合の液滴６７は、容器７３内の溶液７２に入るまでに、分注ノズル７５の先端から離れずに全体が空気（ガス）に囲まれないようにする。例えば、目的検体６５を含む液滴６７が、分注ノズル７５から落下する前に、図３２（ａ）、（ｂ）に示すように、分注ノズル７５から溶液７２に移動するようにノズル移動手段６１によって制御する。
続いて、分注しようとする目的検体が感知された分注状態では、図３４に示すように、分注ノズル７５と排液槽６９との相対位置関係を変え、分注ノズル７５から流れる液流または液滴を排液槽６９の液と分離した後、目的検体を含む液流または液滴を回収容器７３に分注するように分注ノズル７５と回収容器７３との相対位置関係を変化させる。目的検体を回収容器７３に分注した後は、分注ノズル７５を前述した定常の状態の位置に戻しておく。なお、前述した分注の際、分注ノズルの先端を、排液槽６９、回収容器７３の液面もしくは液面より液内側に位置させて排液もしくは分注を行うのが好ましい。このように分注ノズルの先端位置を制御すると、液滴が形成されるまで待たずに分注を行うことができるため、従来手法である超音波、高電圧を用いて液滴を形成させずに、検体（細胞）に負荷をかけることなく、高速に分注を行うことができる。
また、分注ノズル７５と、排液槽６９および回収容器７３との相対位置関係を調整する際、図３４に示すように、分注ノズル７５の少なくとも先端を排液槽６９と回収容器７３との間で、任意の点を中心として曲線運動で移動させる方が好ましい。このように分注ノズル７５を曲線運動で移動させると、分注を行う際に稼動する軸が１軸となるため、高速に分注を行うことが可能となり、１秒以内に単一細胞の分注を行うことができる。なお、前述した分注の際、分注ノズルの先端は、図３３で説明したように排液槽６９、回収容器７３の液面もしくは液内に接触させても、させなくてもよく、適宜選択される。
次に、図３５を参照して、本発明の別の検体分注装置について説明する。非目的検体６３が流れてきた場合には、ノズル７５の先端を排液槽６９に挿入して排液し、目的検体６５が流れてきたタイミングで排液槽６９をスライド方向７１に退避させ、ノズル７５の先端を回収容器７３に挿入して検体の吐出（分注）を行う。この検体分注装置を用いると、図３１に示す分注装置を用いた方法に比べ、液滴が自重で落ちるのを待たすに検体分注を行うため、速い分注が可能となる。また、余計な負荷を与えずに分注ができる。
次に、図３６を参照して、本発明のさらに別の検体分注装置について説明する。ノズル１１３の先端横側より常時空気圧１１１を印加して液滴６７を形成し、容器１１５、１１７を駆動させることにより、目的検体６５、非目的検体６３を分注する。なお、容器は２個以上あっても良い。本分注装置を用いると、図３５と同様に、より速い分注が行える。
なお、この分注速度をより速くするためには、容器１１５、１１７の駆動１１９の速度を速くすれば良い。また、余計な負荷を与えずに分注できる効果も奏する。
次に図３７を参照して、本発明のさらに別の検体分注装置および方法について説明する。ノズル７５の先端に設けられた部品１２１を部品１２３でたたくことにより所定の振動を発生させて液滴６７を形成し、容器１１５、１１７を駆動１１９させることにより目的検体、非目的検体の分注を行う。なお、この分注速度を速くするためには、容器１１５、１１７の駆動１１９の速度を速くすれば良い。また、本分注装置を用いると、図３１、図３５、図３６と同様に、余計な負荷を与えずに分注することができる。
次に、図３８を参照して、本発明のさらに別の検体分注装置について説明する。ノズル７５を振って部品１３１に衝突させて、その振動により液滴６７を形成し、容器１３３、１３５、１３７、１３９を駆動１４１、１４３させて目的検体６５、非目的検体６３の分注を行う。容器は４つ以上あっても良い。本分注装置を用いると、図３７に示した分注装置を用いる方法に比べ、倍の速度で検体の分注が行える。なお、この分注速度を速くするためには、容器１３３〜１３９の駆動速度１４１、１４３を速くすれば良い。また、本分注装置を用いると、図３１、図３５、図３６及び図３７に示す装置と同様に、余計な負荷を与えずに分注できる。
さらに、図３１、図３５、図３６、図３７及び図３８の検体分注装置では、検体が蛍光標識化されていなくても、形状、大きさ、もしくは状態により分注することが可能である。これは、上述した検体識別装置において、蛍光標識化されていない検体の形状、大きさもしくは状態を測定することが出来るからである。つまり、検体識別装置での検体の形状、大きさ、もしくは状態と、検体の流速を、分注装置の制御としてフィードフォワードすると、必要に応じて検体を分取することが出来る。
上述した検体分離装置と、検体識別装置と、検体分注装置とを組合せた解析装置によれば、例えば、図３９に示すように、幹細胞の細胞塊から単一細胞を採取する場合、検体分離装置、検体識別装置、検体分注装置の順に検体を流すことにより、分離・識別・分注を行うことができる。この結果、検体にダメージを与えることなく細胞塊から単一細胞を取得することが可能となる。この場合、検体分離装置、検体識別装置、検体分注装置を制御手段により連動制御することにより、細胞塊から単一細胞を採取するまでを、全自動で行う。つまり、各装置の動作環境を制御手段に入力し、制御手段から各装置に動作環境条件を入力させることにより、分離・識別・分注までの一連の工程を全自動で行う。
さらに上述した分離・識別・分注の各装置および組合わされた装置の滅菌手段について説明する。まず、測定前の滅菌手段について説明する。
滅菌手段の一手法としては、測定前の各装置にＵＶ（紫外線）を照射させる方法がある。これはＵＶを各装置に照射させることにより、ＵＶの滅菌効果を利用するものである。なお、この際、各装置の構造により、ＵＶが照射されない、もしくはできない部位が存在する可能性がある。この際は、ＵＶにより滅菌ができない部位に、アルコールを噴霧させることにより滅菌することが可能となる。
また滅菌手段の他の手法としては、装置毎、もしくは各装置が組合わされた装置全体をチャンバーに収納し、通気孔にフィルタを取り付け、必要に応じて換気を行う構成としても良い。言い換えると、小型のクリーンルーム内に、装置毎、もしくは各装置が組合わされた装置全体を収納する構成にしてもよい。この際、通気孔に光触媒を有する空気循環機構を設置し、滅菌された空気をチャンバー内に送り込むと、より滅菌された測定環境が得られる。
また、滅菌手段の他の手法としては、装置毎、もしくは各装置が組合わされた装置全体をチャンバーに収納し、酸化エチレン等の滅菌ガスで充満させても良い。ガスで滅菌させることにより、各装置の細かい部分もしくは部品まで、滅菌が可能となる。この際、ＵＶランプをチャンバー内に設置し、オゾン等の滅菌ガスを発生させてチャンバー内に充満させ、各装置の滅菌を行ってもよい。
なお、各装置で検体が流れる流路の滅菌は特に重要となるが、この流路の滅菌方法を以下に説明する。まず、測定前の滅菌方法であるが、約７０％濃度のエタノールを流路に流せばよい。流量、流速、流す回数等は、流路の汚れ度合いに応じて決定すればよい。次に測定後の滅菌方法であるが、まず約７０％濃度のエタノールを流路に流し、次いで約１００％濃度のエタノールを流路に流せばよい。測定後の滅菌方法は、測定前の滅菌方法と同様で、流量、流速、流す回数等は、流路の汚れ度合いに応じて決定すればよい。なお、上述した滅菌効果を有するガスを流路に充満させても滅菌を行うことができる。
次に、図４０を参照して、本発明の実施形態に係る解析装置を説明する。本発明に係る分離・識別・分注を行う解析装置３０１は、凝集状態の検体を分離するための分離部３１１と、分離部３１１から搬送された検体の識別を行う識別部３５１と、目的検体を容器３９１に分注する分注部３７１を中心として構成されている。
分離部３１１は、検体を吸引・吐出するためのノズル３１５、ノズル内に吸引した検体をノズル外に吐出する際の吐出力を制御するための吸引・吐出力制御手段、ノズルを上下左右に動かすためのノズル動作手段、及び必要に応じて壁面に設けられる対向配置される光ファイバ等で構成されている。分離部３１１として上記の検体分離の装置が用いられる。
また、識別部３５１は、吸引された試料液とシース液の試料流が通過する流路と、試料流を挟んで対向配置された１組の光ファイバ等で構成されている。識別部３５１として上記の検体識別の装置が用いられる。
また、分注部３７１は、分注ノズル３７５、分注ノズルを昇降させるノズル移動手段３７３、非目的検体を受ける排液槽３７７、排液槽３７７をスライドさせるスライド手段３７９等により構成されている。分注部３７１として上記の検体分注の装置が用いられる。
そのような構成を有する解析装置３０１は以下のようなステップで操作される。
（１）まず回転台３３１に凝集検体を入れた容器３３３をセットする。このとき、容器３３３内の試料液量は５００μｌ程度である。
（２）回転手段３３５により回転可能に設けられた回転台３３１を回転させ、容器３３３の位置を分離部３１１のノズル３１５の位置に合うように移動させる。
（３）分離部３１１を、ノズル動作手段３１３により移動させて、ノズル３１５の先端を容器３３３の底面より、例えば３ｍｍの高さまで下降させる。
（４）分離部３１１を用い、ノズル制御手段３１３により容器３３３内の試料液量の１５０μｌ（マイクロリットル）程度について、ノズル３１５を用いて数回〜数十回吸引吐出を繰り返し、凝集検体の分離を行う。
（５）検体の大きさは、分離部３１１と連結される図示していない識別部、あるいは分離部３１１に連結された識別部３５１により測定される。
（６）分離された検体を含む溶液１００μｌを、分離部３１１のノズル３１５で吸引する。
（７）ついで、例えば、移動手段３３７により移動可能に設けられた、例えば、口径１００μｍの金属製等のフィルタ３３９を用いて溶液をろ過し、分離不十分な検体を除去する。
（８）フィルタ３３９を通してろ過した検体を含む溶液は、回転台３３１の回転により別の容器３３４に注入される。
（９）ろ過した検体を含む溶液には、希釈液が追加される。希釈量は検体量が１個／μｌ程度になるように調整される。
（１０）ろ過した検体を含む溶液は、溶液中に検体が均一に分散するように、分離部３１１を用いた吸引吐出により攪拌される。
（１１）希釈した検体を含む溶液の入った容器３３４を、回転台３３１及び回転手段３３５により回転させて識別部３５１の下の位置まで搬送する。
（１２）識別部３５１を移動手段３５３により下降して、識別部３５１の先端に設けられる吸引ノズル３５９を容器３３４に挿入する。
（１３）識別部３５１の下端と容器３３４の上端とで容器の開口上端をシールし、容器３３４内に外部から加圧エアを加え、容器３３４内の検体を含む溶液をノズル３５９を通して識別部３５１に流し込む。このときの、溶液の流量は例えば０．７μｌ／ｓであり、流速は例えば１ｍ／ｓである。同時に、識別部３５１に設けられた他の穴からシース液を識別部３５１の流路に流し込む。
なお、吸引ノズル３５９の形状は、例えば、内径が０．３ｍｍ、長さが３５ｍｍであり、検体の流れる試料流３９の粒径は０．０３ｍｍである。ノズルの吸引・吐出口から測定部までの距離４３は約５０ｍｍであり、結果として測定部までの容量は２．５μｌであった。測定部でのシース流の直径は例えば０．１ｍｍである。
（１４）検体は、シースフローを形成して識別部３５１に搬送される。このとき、試料流は検体の形に合わせて、検体がひとつづつ測定点を流れる径に絞ったり、広げたりする（１０〜１００μｍ程度）。検体は数秒に１個ずつ、１００μｍ間隔の測定点を通過する。
（１５）検体は、識別部３５１のシースフローの側部に設けられた投光ファイバ３５５、受光ファイバ３５７を備えた測定点にて測定される。ここでは、蛍光の有無、強度、検体の形状等を測定する。また測定点は多段に設けてあり、この多段の測定点で検体の流速を測定する。
（１６）蛍光を発光検体のみ収集したい場合、まず、蛍光を発した検体の測定点で測定した流速と、測定点から分注部３７１の分注ノズル３７５先端までの距離から、分注ノズル３７５先端までの到達時間を算出する。その分注ノズル３７５の内径は例えば１ｍｍである。
（１７）ついで、分注ノズル３７５先端に検体が到達する時間に合わせて、分注する。
（１８）分注ノズル３７５の先端に、目的検体を含む液滴が形成される。非目的検体は排液槽３７７へ自由落下させる。目的検体がくると、排液槽３７７がスライド手段３７９により移動する。ついで、ノズル移動手段３７３により分注ノズル３７５を容器３９１のウエル３９３に挿入して分注する。
（１９）容器３９１の、ウェル３９３には、一つから任意数の細胞を分注する。また、他のウェル３９３にも容器３９１を移動手段３９７を用いて前後左右等に移動させて分注する。
再生医療、細胞研究等用の検体の測定等に用いることができる。

Claims (18)

  1. 検体を識別する検体識別装置と、前記検体識別装置の動作を制御する制御手段と、前記検体識別装置によって識別された前記検体を目的検体と非目的検体とに分注する検体分注装置と、を備える検体の解析装置であって、
    前記検体識別装置は、
    前記検体を供給する検体供給源と、
    前記検体供給源に存在する前記検体を含む試料に一端を接触させて該試料を他端へ導入する検体導入ノズルと、
    前記検体導入ノズルの前記他端が一部に差し込まれ、且つ前記他端から供給された前記試料の流れを前記検体の識別要素の識別に適した形状にする流路と、
    前記検体の前記識別要素を光情報として検出する受光部が、前記検体の進行方向に対して少なくとも２箇所以上の異なる位置となるように前記流路の周囲の一部に設置され、前記受光部で得られた前記光情報に基づいて前記検体が目的検体であるか非目的検体であるかを識別するとともに、それぞれの前記受光部で得られた前記光情報の測定時差とそれぞれの前記受光部の間隔とから前記検体の流速を測定する識別部と、
    を有し、
    前記検体分注装置は、
    前記検体を含む液滴もしくは液流を先端に形成する分注ノズルと、
    前記液滴もしくは液流の中から前記目的検体を含む液滴もしくは液流を流して回収する回収容器と、
    前記液滴もしくは液流の中から前記非目的検体を含む液滴もしくは液流を流して回収する排液槽と、
    前記液滴もしくは液流の形成とともに前記回収容器、前記排液槽もしくは前記分注ノズルの少なくとも一つを移動させる移動手段と、
    を有し、
    前記検体分注装置は、前記検体識別装置の前記識別部によって測定された前記検体の流速と前記識別部から前記分注ノズル先端までの距離とに基づいて前記識別部から前記分注ノズル先端までの到達時間を算出し、算出した前記到達時間と前記検体の識別結果に基づいて、前記分注ノズルから前記回収容器もしくは前記排液槽の液面に、前記検体を含む液滴もしくは液流が連続的に流れるようにして、前記目的検体を前記回収容器に、前記非目的検体を前記排液槽に分注することを特徴とする検体の解析装置。
  2. 前記受光部は、前記流路を形成する壁面よりも当該流路内に該受光部の一部が露出すように設置され、前記流路を形成する材料層を介さずに前記光情報を直接検出することを特徴とする請求項１に記載の検体の解析装置。
  3. 前記検体識別装置の前記検体供給源は、試料容器および試料供給ノズルを複数備え、複数の前記試料容器のうち少なくとも一つの前記試料容器には前記検体が収容され、その他の前記試料容器には液体が収容され、前記複数の試料供給ノズルは互いに接続されて下流側で前記検体導入ノズルの前記一端に繋げられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検体の解析装置。
  4. 前記検体識別装置の前記検体供給源は、少なくとも１つに前記検体を含む液体が流される複数の試料供給ノズルを備え、複数の前記試料供給ノズルの各々を流れる液体の合流位置又はその近傍には乱流発生用の凹部又は凸部のうち少なくとも一方が設けられてその下流側で前記検体導入ノズルの前記一端に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検体の解析装置。
  5. 前記検体分注装置の前記分注ノズルは、その先端が前記回収容器もしくは前記排液槽の液に接触するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検体の解析装置。
  6. 前記検体分注装置の前記分注ノズルは、その先端が前記回収容器もしくは前記排液槽の容器壁面に接触するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検体の解析装置。
  7. 前記検体供給源内の検体塊を、より小さい検体塊または前記検体に分離する検体塊分離装置を、更に備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検体の解析装置。
  8. 前記検体塊分離装置は、
    前記検体と前記検体塊を含んだ液体が収容されている容器と、
    前記容器から前記検体と前記検体塊を吸引、吐出するためのノズルと、
    前記ノズルを上下左右に動かすためのノズル動作手段と、
    前記ノズルの吸引力、吐出力を制御するためのノズル制御手段と、
    を備え、
    前記ノズルの位置から前記容器の内壁面までの距離及び前記検体塊の大きさを含む各種データに基づいて、前記ノズルの位置及び前記ノズルの吸引力、吐出力を、前記ノズル動作手段及び前記ノズル制御手段によって調整しながら、前記ノズルによる前記検体と前記検体塊の前記容器からの吸引と、吸引した前記検体と前記検体塊の前記ノズルから前記容器への吐出と、前記容器の内壁面と前記検体塊との衝突とを繰返して、前記検体塊にせん断応力及び前記容器の内壁面に前記検体塊を衝突させることによる引張り応力を発生させて、前記検体塊を分離させることを特徴とする請求項７に記載の検体の解析装置。
  9. 前記検体塊分離装置は、
    前記ノズル内を流れる前記検体と前記検体塊の識別要素の有無もしくは光に対する反応を識別するためのモニタ光照射部および受光部を備え、
    前記モニタ光照射部によってモニタ光を前記検体と前記検体塊に照射して、前記受光部によって前記検体と前記検体塊による該モニタ光の変化を計測しながら得た光情報を、前記各種データの一部として利用して、前記検体塊を分離させることを特徴とする請求項８に記載の検体の解析装置。
  10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の検体の解析装置を用いて、前記検体の識別及び分注を行う検体の解析方法であって、
    （ａ）測定対象の少なくとも１つ以上の前記検体を含む試料を、検体供給源から取り出して流路内に流す工程と、
    （ｂ）受光部によって前記流路内を流れている前記検体の識別要素を光情報として検出し、前記受光部で得られた前記光情報に基づいて前記検体が目的検体であるか非目的検体であるかを識別するとともに、それぞれの前記受光部で得られた前記光情報の測定時差とそれぞれの前記受光部の間隔とから前記検体の流速を測定する工程と、
    （ｃ）前記工程（ｂ）によって測定された前記検体の流速と識別部から分注ノズル先端までの距離とに基づいて前記識別部から前記分注ノズル先端までの到達時間を算出し、算出した前記到達時間と前記検体の識別結果に基づいて、前記分注ノズルから前記回収容器もしくは前記排液槽の液面に、前記検体を含む液滴もしくは液流が連続的に流れるようにして、前記目的検体を回収容器に、前記非目的検体を排液槽に分注する工程と、
    を備えていることを特徴とする検体の解析方法。
  11. 前記工程（ｃ）において、前記工程（ｂ）により得られた前記検体の流速、前記検体の識別結果および前記識別部から分注ノズル先端までの到達時間に基づいて、検体の搬送圧力により、前記分注ノズル先端から目的検体を含む液滴または液流が回収容器に分注され、非目的検体を含む液滴または液流が排液槽に分注されるように、移動手段により前記回収容器と前記排液槽に対する前記分注ノズルの相対位置を変えることを特徴とする請求項１０に記載の検体の解析方法。
  12. 前記分注ノズルが定常の状態では、前記分注ノズルから流れる液流が途切れなく前記排液槽の液に直接に当接して流れるように、前記分注ノズルと前記排液槽との相対位置関係を調整し、分注しようとする前記目的検体が感知された分注状態では、前記分注ノズルと前記排液槽との相対位置関係を変え、前記分注ノズルから流れる液流または液滴を前記排液槽の液と分離した後、前記目的検体を含む液流または液滴を前記回収容器に分注するように前記分注ノズルと前記回収容器との相対位置関係を変化させ、前記目的検体を前記回収容器に分注した後、前記分注ノズルを前記定常の状態の位置に戻すことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の検体の解析方法。
  13. 前記分注ノズルは、少なくともその先端を前記排液槽と前記回収容器との間で、曲線の往復運動をさせて排液もしくは分注を行うことを特徴とする請求項１２に記載の検体の解析方法。
  14. 前記分注ノズルの先端を、前記排液槽の液内もしくは前記回収容器の液内に位置させて排液もしくは分注を行うことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の検体の解析方法。
  15. （ｄ）前記工程（ａ）の前に、前記検体供給源の中の検体塊を、より小さい検体塊または前記検体に分離する工程を更に備えていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれか１項に記載の検体の解析方法。
  16. 前記工程（ｄ）は、
    （ｄ１）前記検体と前記検体塊を含んだ液体が収容されている容器から吸引力を、ノズルの先端から前記容器の内壁面までの距離及び前記検体塊の大きさを含む各種データに基づいて調整しながら前記ノズルで前記検体と前記検体塊を吸引する工程と、
    （ｄ２）吸引した前記検体と前記検体塊を前記ノズルから吐出力をデータに基づいて調整して前記容器に吐出する工程と、
    （ｄ３）前記容器の内壁面に衝突させて前記検体塊を分離する工程と、
    を備え、
    各工程（ｄ１）乃至（ｄ３）を繰返して前記検体塊にせん断応力及び前記容器の内壁面に前記検体塊を衝突させることによる引張り応力を発生させて、前記検体塊を分離させることを特徴とする請求項１５に記載の検体の解析方法。
  17. 前記検体と前記検体塊にモニタ光を照射し、前記検体と前記検体塊による該モニタ光の変化を計測しながら前記検体塊を分離させることを特徴とする請求項１６に記載の検体の解析方法。
  18. 請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の前記検体塊分離装置、前記検体識別装置及び前記検体分注装置を自動制御し、検体の分離・識別・分注を全自動で行うことを特徴とする検体の解析方法。
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