JP5074833B2 - 光計測装置及び検体識別分注装置 - Google Patents

Description

本発明は、光計測装置及び検体識別分注装置に関する。特に、流路内を流れるサンプル液中に分散した検体を、実際のフローコンディションを認識しながら整然と流すとともに、流速値によって検体を選別することにより、検体の光情報の測定信頼性を向上させることが可能な光計測装置及び検体識別分注装置に関する。

液体に細胞などの検体（被検微小物）を分散させた液体が毛細管内を流れるようにして、光源からの光がこの液体流に照射されることで、液体流中の検体の光情報（蛍光情報）を測定して検体を識別することが提案されている。検体が識別された後に、検体は分注部において超音波振動を加えて液滴を形成して、例えば数百ボルトの電荷を与える。そして、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。
山下達郎、丹羽真一郎、細胞工学 Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．１０ ｐ１５３２−１５４１，１９９７

上述したような管路内に検体を分散させた液体（サンプル液）を流す場合、シースフロー技術を利用して、シール液の流れ（シース流）に包み込まれるようにサンプル液を流れ（サンプル流）をつくることにより、管路内の中心部にサンプル液を流す。このとき、レギュレータの設定圧力によりサンプル流及びシース流の圧力を制御して、管路断面での検体の流れる位置や、サンプル流の流速を一定条件となるように調整する。また、サンプル流及びシース流の圧力センサにより検出した測定パラメータをフィードバックして、レギュレータによる設定圧力を調整して、サンプル流及びシース流の圧力を制御して、サンプル流の流速を一定条件となるように調整することもある（フィードバック制御）。

しかしながら、従来の方法では、サンプル流及びシース流の流量及び計測パラメータから設定圧力を決定しているために、管路内を検体が流れる状態（フローコンディション）は、計測パラメータからしか判断できなかった。そのため、管路内の実際のフローコンディションを認識することができないという問題点があった。例えば、管路内に詰りや異物付着が発生した場合、同じ条件圧力設定であっても、流速が異なってしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、流路内を流れるサンプル液中に分散した検体を、実際のフローコンディションを認識しながら整然と流すとともに、流速値によって検体を選別することにより、検体の光情報の測定信頼性を向上させることが可能な光計測装置及び検体識別分注装置を提供することを目的とする。

上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。

本発明の第１の態様にかかる光計測装置は、流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体に対して、光を照射して、前記検体の光情報を測定する光計測装置であって、前記検体に光を照射する光照射部と、前記検体に光を照射することにより得られる前記光情報を受光する光受光部とからなる測定部と、前記測定部が複数設置され、前記検体に対して複数の前記測定部によって測定された前記光情報の測定時刻の差と、複数の前記測定部の間隔に基づいて、当該検体の流速値を算出する流速算出部と、前記流速算出部によって算出された前記検体の流速値から、算出された順に並べた時系列の流速グラフ情報を生成するとともに、表示部に生成した前記流速グラフ情報を出力する流速グラフ生成部と、前記流速グラフ情報の中から指定された所望の前記領域範囲内の当該流速グラフ情報に対応する前記検体の流速値を取得する領域指定部を備えていることを特徴とする。

本発明の第２の態様にかかる光計測装置は、本発明の第１の態様にかかる光計測装置において、前記流速算出部によって算出された前記検体の流速値を、前記サンプル液の流れ状態を判定する測定パラメータとすることを特徴とする。

本発明の第３の態様にかかる光計測装置は、本発明の第１または２の態様にかかる光計測装置において、前記流速グラフ情報、または、前記検体の流速値を含む前記測定パラメータに基づいて、前記流路内の前記検体の流れ状態を判定し、判定した結果情報を、表示部を含む出力部に出力する流れ状態判定部を備えていることを特徴とする。

本発明の第４の態様にかかる光計測装置は、本発明の第１から３のいずれか１つの態様にかかる光計測装置において、前記流速グラフ生成部は、前記領域指定部によって取得された前記検体の流速値から、前記流速算出部によって算出された順に並べた時系列の前記流速グラフ情報を生成し、前記表示部に生成した前記流速グラフ情報を出力することを特徴とする。
本発明の第５の態様にかかる光計測装置は、流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体に対して、光を照射して、前記検体の光情報を測定する光計測装置であって、前記検体に光を照射する光照射部と、前記検体に光を照射することにより得られる前記光情報を受光する光受光部とからなる測定部と、前記測定部が複数設置され、前記検体に対して複数の前記測定部によって測定された前記光情報の測定時刻の差と、複数の前記測定部の間隔に基づいて、当該検体の流速値を算出する流速算出部と、前記流速算出部によって算出された前記検体の流速値を、前記サンプル液の流れ状態を判定する測定パラメータとし、前記検体の流速値を含む前記測定パラメータに基づいて、前記流路内の前記検体の流れ状態を判定し、判定した結果情報を、表示部を含む出力部に出力する流れ状態判定部と、を備え、前記流れ状態判定部は、前記検体の流れ状態の異常を判定したときに、当該異常の情報を前記出力部に出力することを特徴とする。

本発明の第１の態様にかかる検体識別分注装置は、流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体の中から、分取対象となる目的検体を分取する検体識別分注装置であって、本発明の第１から４のいずれか１つの態様にかかる光計測装置と、前記光計測装置によって計測された測定パラメータに基づいて識別された前記検体を、ノズルを介して分注対象部位に分注する分注部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の第２の態様にかかる検体識別分注装置は、本発明の第１の態様にかかる検体識別分注装置において、前記光計測装置の領域指定部によって指定された前記領域範囲内に対応する前記検体を前記目的検体として分取することを特徴とする。

本発明の第３の態様にかかる検体識別分注装置は、本発明の第１または２の態様にかかる検体識別分注装置において、前記光計測装置の領域指定部によって指定された前記領域範囲内に対応する前記検体を前記目的検体として分取することに際し、計測された前記目的検体の流速が変化しても、当該目的検体が計測された流速に関連付けられた関係に基づいて、分注するための時間を算出することによって、当該目的検体を流路のノズル先端から、前記分注対象部位に分注できることを特徴とする。

本発明の第４の態様にかかる検体識別分注装置は、本発明の第３の態様にかかる検体識別分注装置において、被測定対象である前記検体が計測された位置の流速よりも、遅い流速を経過してから、流路のノズル先端から前記分注対象部位に、一個ないし複数個の計測された前記検体を分注できることを特徴とする。 本発明の第５の態様にかかる検体識別分注装置は、本発明の第４の態様にかかる検体識別分注装置において、被測定対象である前記検体が計測・計算された流速に基づいて算出される分注するための時間をもって、流路のノズル先端と前記分注対象部位の位置関係を切り替えることによって、前記検体が、前記分注対象部位に分注されることを特徴とする。
本発明の第６の態様にかかる検体識別分注装置は、流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体の中から、分取対象となる目的検体を分取する検体識別分注装置であって、本発明の第５の態様にかかる光計測装置と、前記光計測装置によって計測された測定パラメータに基づいて識別された前記検体を、ノズルを介して分注対象部位に分注する分注部と、を備えていることを特徴とする。

本発明の光計測装置及び検体識別分注装置によれば、流路内を流れる検体個々の流速を測定パラメータとすることで、実際のフローコンディションを認識することができる。即ち、管路に詰り、異物付着等の異常が発生していないかを確認することができる。例えば、ディスプレイに、検体個々の流速を、計測時刻に対して時系列にグラフで表示したり、その他の計測パラメータを表示したりしてフローコンディションをユーザに認識させることができる。また、異常が発生したときは、異常状態をディスプレイに表示したり、音声出力したりして、ユーザに異常を短時間に認識させるとともに、正常状態への回復作業時間を短縮させることができる。

また、フローコンディションをユーザに認識させることにより流速の安定させることにより、ばらつきのない光情報を測定することができる。従って、精度良く分注作業を実行することができる。

また、流路内の位置によって光の照射密度が異なる為、流速のばらつきのない検体を選別して分注しすることは、分注された対象物のバラツキを抑える他、再度、光情報を測定することにより、ばらつきのない光情報を測定することができる。従って、精度良く分注作業を実行することができるとともに、効率よく分注作業を実行することができる。

この発明の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施態様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと同等なもので置換した実施態様を採用することが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。

図１は、本発明の光計測装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。

図１に示すように、光計測装置１０は、検体の透過光の光情報を測定する２つの測定部１１ａ、１１ｂと、検体の流速を算出する流速算出部１２と、流速グラフ情報を生成する流速グラフ生成部１３と、フローコンディションを判定する流れ状態判定部１４を備えている。検体Ｓ、ＳＲは被検微小物あるいはサンプルともいい、サンプル液３０内に複数の検体Ｓ、ＳＲが分散されている。また、サンプル液３０の流れをサンプル流５０と呼び、サンプル流５０を包み込むような形のシース液３１の流れをシース流５５と呼ぶ。ここで、検体Ｓは、分注する対象となる目的検体であり、検体ＳＲは、廃棄する対象となる非目的検体である。

測定部１１ａは、レーザ（光源）１１３ａと、照射光ファイバ１１２ａと、透過光受光ファイバ１１１ａ、及び光受光素子（ＰＤ）１１４ａとを備えている。測定部１１ｂは、レーザ１１３ｂと、照射光ファイバ１１２ｂと、透過光受光ファイバ１１１ｂ、及び光受光素子（ＰＤ）１１４ｂとを備えている。

測定部１１ａは、レーザ１１３ａから照射された励起光を、照射光ファイバ１１２ａ介して、サンプル流５０の中を通過する検体Ｓ、ＳＲに対して照射して、透過光を受光する受光ファイバ１１１ａを介してＰＤ１１４ａにより受光する。ＰＤ１１４ａで受光した測定時刻情報を流速算出部１２へ送信する。同様に、測定部１１ａと所定間隔Ｈ、流路方向（Ｚ方向）に離れた測定部１１ｂにおいても、サンプル流５０の中を通過する検体Ｓ、ＳＲに対する透過光をＰＤ１１４ｄにより受光し、受光した測定時刻情報を流速算出部１２へ送信する。従って、同一の検体Ｓ、ＳＲに対して測定部１１ａ及び測定部１１ｂにおいて測定した２つの測定時刻情報が、流速算出部１２へ送信される。なお、所定間隔Ｈは特に限定されないが、図１の実施形態では光ファイバの３本分の直径である７５０μｍ程度とした。

サンプル流５０は、レギュレータ４２の設定圧力により制御されるとともに、圧力センサ４４により、圧力が測定される。圧力センサ４４により測定された圧力は、測定パラメータとして、フローコンディションを判定するために使用されたり、サンプル流５０の圧力のフィードバック制御に使用されたりする。

また、シース流５５は、レギュレータ４１の設定圧力により制御されるとともに、圧力センサ４３により、圧力が測定される。圧力センサ４３により測定された圧力は、測定パラメータとして、フローコンディションを判定するために使用されたり、シース流５５の圧力のフィードバック制御に使用されたりする。

また、図１の測定部１１ａは、側方受光ファイバ２６を介して、検体Ｓ、ＳＲの蛍光情報や側方散乱光情報をフォトマル（ＰＭＴ）２５により受光する。また、測定部１１ｂは、側方受光ファイバ２７を介して、検体Ｓ、ＳＲの蛍光情報や側方散乱光情報をＰＭＴ２１，２２，２３，２４により受光する。ＰＭＴ２１，２２，２３，２４，２５において受光した光情報は、検体Ｓ、ＳＲを識別するために利用させる。

図１の流速算出部１２は、同一の検体Ｓ、ＳＲに対して測定部１１ａ及び測定部１１ｂにおいて測定した２つの測定時刻情報と、測定部１１ａと測定部１１ｂとの間隔Ｈとに基づいて、検体Ｓ、ＳＲの流速値を算出する。

図１の流速グラフ生成部１３は、流速算出部１２において算出した検体Ｓ、ＳＲの流速値を、算出した時刻順に並べた流速グラフ情報を生成し、生成した流速グラフ情報を表示部１５へ出力して、流速グラフを表示させる。図２は、流速グラフの一例を示した図である。図２に示すように縦軸に流速を、横軸に検体Ｓ、ＳＲの順番をとり、サンプル流５０の中の検体Ｓ、ＳＲの流速状態を表示部１５に表示して、ユーザに認識させる。

また、流速グラフ生成部１３は、表示部１５に表示された流速グラフの中の所望のグラフ領域範囲をユーザに、入力部（図示せず）を介して指定させ、指定させたグラフ領域範囲の流速値を取得する領域指定部３００を備えており、指定された領域範囲の流速値を算出した時刻順に再度並べた流速グラフ情報を生成し、生成した流速グラフ情報を表示部１５へ出力して、流速グラフを表示させる。

図３は、流速グラフ情報の領域範囲指定の一例を示した図である。図３（ａ）は、流速測定結果を示した図であり、図３（ｂ）は蛍光測定結果を示した図である。図３（ａ）に示すように、図２に示した流速グラフの中のグラフ領域範囲４００を指定した結果、指定された範囲の検体は流速値の安定した流速グラフとなった。即ち、流速の変動係数Ｃｖが６．７％から０．９％に下がった。また、図３（ｂ）に示すように、指定された範囲の検体から測定された蛍光情報のピークの頻度も、３８．２％から３４．０％に変動係数Ｃｖが下がり、ばらつきが低減する結果となった。

図１の流れ状態判定部１４は、流速グラフ生成部１３によって生成された流速グラフ情報、測定パラメータ（流速算出部１２によって算出された流速値、圧力センサ４３，４４により測定されたサンプル流５０及びシース流５５の圧力等）、各種設定値等を解析して、フローコンディションを判定し、判定した結果を表示部１５へ出力して、ユーザにフローコンディションを認識させる。

上述した本発明の実施形態の光計測装置１０では、検体Ｓ、ＳＲの流速を算出し、算出した流速を測定パラメータとすることで、実際のフローコンディションを、ユーザが認識することができる。例えば、ディスプレイに、検体個々の流速を、計測時刻に対して時系列にグラフで表示したり、その他の計測パラメータを表示したりしてフローコンディションをユーザに認識させることができる。また、異常が発生したときは、異常状態をディスプレイに表示したり、音声出力したりして、ユーザに異常を短時間に認識させるとともに、正常状態への回復作業時間を短縮させることができる。

次に、光計測装置１０を使用した検体識別分注装置の一例を説明する。図４は、光計測装置１０を使用した、本発明の検体識別分注装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。

図４に示すように、検体識別分注装置１０００は、光計測装置１０と、検体の分注部８０とを備えている。上述したように光計測装置１０においては、検体Ｓ、ＳＲの光情報を測定して、検体Ｓ、ＳＲを識別するとともに、検体Ｓ、ＳＲの流速値を算出し、フローコンディションを判定する。

分注部８０は、光計測装置１０によって識別された複数の検体Ｓを、培養プレート（以下、プレートという）８２の任意の分注対象位置にあるウェル（容器の一例）Ｗに対して、ノズル７０を介して注入したり、廃棄する検体ＳＲを廃液槽８４へ、ノズル７０を介して廃棄したりする。ここで、プレート２００は、複数のウェルＷを有しており、複数のウェルＷはＸ軸方向とＹ軸方向に沿って、所定のピッチでマトリックス状に配列されている。このピッチ間隔は、ノズル７０の先端形状に依存するもので、ノズル７０の先端がウェルＷに挿入された際、ウェルＷ内からあふれたサンプル液が隣のウェルＷに入らない程度であれば良い。つまり、ウェルＷが深ければ、ピッチ間隔は狭くても良いが、ウェルＷが浅ければ、ピッチ間隔を出来るだけ広くする。なお、ウェルＷの直径は、ノズル先端７０の外径の約２倍程度とすることにより、ノズル７０の先端を挿入しやすいという利点がある。

また、光計測装置１０において算出した流速値に基づいて、ノズル７０の先端部までに検体Ｓ、ＳＲが到達する時間（到達時間）を算出し、算出した到達時間に基づいて、分注部８０及びノズル７０の動作制御をして、分注処理を実行する。

これにより、フローコンディションをユーザに認識させることにより流速の安定させることにより、ばらつきのない光情報を測定することができる。従って、精度良く分注作業を実行することができる。

また、光計測装置１０の領域指定部３００によって選別された、流速の安定した検体Ｓ、ＳＲを分注し、再度、光計測装置１０にて光情報を測定することにより、ばらつきのない光情報を測定することができる。従って、精度良く分注作業を実行することができるとともに、効率よく分注作業を実行することができる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。

例えば、図１において、音声出力部やランプ等を更に備えることにより、フローコンディションの異常を判定したとき、ユーザに異常を素早く認識させることができる。また、異常状態の回復作業を、ユーザに実行させることができる。

また、フローコンディションをユーザに認識させることにより、重大な異常の発生を回避することもできる。

また、分注部８０は、プレートであるが、プレートに限らず、チューブ、ディッシュ等であっても良い。

本発明では、励起光は測定光あるいは照射光とも言うことができる。

本発明の光計測装置は、遺伝子、免疫系、タンパク質、アミノ酸、糖類の生体高分子に関する検査、解析、分析が要求される分野、例えば工学分野、食品、農産、水産加工等の農学全般、薬学分野、衛生、保健、免疫、疫病、遺伝等の医学分野、化学もしくは生物学等の理学分野等、あらゆる分野に適用できる。

本発明の光計測装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。 流速グラフの一例を示した図である。 流速グラフ情報の領域範囲指定の一例を示した図である。 光計測装置１０を使用した、本発明の検体識別分注装置の好ましい実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 光計測装置
１１ａ、１１ｂ 測定部
１２ 流速算出部
１３ 流速グラフ生成部
１４ 流れ状態判定部
１５ 表示部
７０ ノズル
８０ 分注部
３００ 領域指定部
１０００ 検体識別分注装置
Ｓ 検体（サンプル）
Ｗ ウェル

Claims (11)

1. 流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体に対して、光を照射して、前記検体の光情報を測定する光計測装置であって、
   前記検体に光を照射する光照射部と、前記検体に光を照射することにより得られる前記光情報を受光する光受光部とからなる測定部と、
   前記測定部が複数設置され、前記検体に対して複数の前記測定部によって測定された前記光情報の測定時刻の差と、複数の前記測定部の間隔に基づいて、当該検体の流速値を算出する流速算出部と、
   前記流速算出部によって算出された前記検体の流速値から、算出された順に並べた時系列の流速グラフ情報を生成するとともに、表示部に生成した前記流速グラフ情報を出力する流速グラフ生成部と、
   前記流速グラフ情報の中から指定された所望の前記領域範囲内の当該流速グラフ情報に対応する前記検体の流速値を取得する領域指定部を備えていることを特徴とする光計測装置。
2. 前記流速算出部によって算出された前記検体の流速値を、前記サンプル液の流れ状態を判定する測定パラメータとすることを特徴とする請求項１に記載の光計測装置。
3. 前記流速グラフ情報、または、前記検体の流速値を含む前記測定パラメータに基づいて、前記流路内の前記検体の流れ状態を判定し、判定した結果情報を、表示部を含む出力部に出力する流れ状態判定部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光計測装置。
4. 前記流速グラフ生成部は、前記領域指定部によって取得された前記検体の流速値から、前記流速算出部によって算出された順に並べた時系列の前記流速グラフ情報を生成し、前記表示部に生成した前記流速グラフ情報を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光計測装置。
5. 流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体の中から、分取対象となる目的検体を分取する検体識別分注装置であって、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の光計測装置と、
   前記光計測装置によって計測された測定パラメータに基づいて識別された前記検体を、ノズルを介して分注対象部位に分注する分注部と、
   を備えていることを特徴とする検体識別分注装置。
6. 前記光計測装置の領域指定部によって指定された前記領域範囲内に対応する前記検体を前記目的検体として分取することを特徴とする請求項５に記載の検体識別分注装置。
7. 前記光計測装置の領域指定部によって指定された前記領域範囲内に対応する前記検体を前記目的検体として分取することに際し、計測された前記目的検体の流速が変化しても、当該目的検体が計測された流速に関連付けられた関係に基づいて、分注するための時間を算出することによって、当該目的検体を流路のノズル先端から、前記分注対象部位に分注できることを特徴とする請求項５または６に記載の検体識別分注装置。
8. 被測定対象である前記検体が計測された位置の流速よりも、遅い流速を経過してから、流路のノズル先端から前記分注対象部位に、一個ないし複数個の計測された前記検体を分注できることを特徴とする請求項７に記載の検体識別分注装置。
9. 被測定対象である前記検体が計測・計算された流速に基づいて算出される分注するための時間をもって、流路のノズル先端と前記分注対象部位の位置関係を切り替えることによって、前記検体が、前記分注対象部位に分注されることを特徴とする請求項８に記載の検体識別分注装置。
10. 流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体に対して、光を照射して、前記検体の光情報を測定する光計測装置であって、
    前記検体に光を照射する光照射部と、前記検体に光を照射することにより得られる前記光情報を受光する光受光部とからなる測定部と、
    前記測定部が複数設置され、前記検体に対して複数の前記測定部によって測定された前記光情報の測定時刻の差と、複数の前記測定部の間隔に基づいて、当該検体の流速値を算出する流速算出部と、
    前記流速算出部によって算出された前記検体の流速値を、前記サンプル液の流れ状態を判定する測定パラメータとし、前記検体の流速値を含む前記測定パラメータに基づいて、
    前記流路内の前記検体の流れ状態を判定し、判定した結果情報を、表示部を含む出力部に出力する流れ状態判定部と、を備え、
    前記流れ状態判定部は、前記検体の流れ状態の異常を判定したときに、当該異常の情報を前記出力部に出力することを特徴とする光計測装置。
11. 流路内を流れるサンプル液に分散させた被測定対象である検体の中から、分取対象となる目的検体を分取する検体識別分注装置であって、
    請求項１０に記載の光計測装置と、
    前記光計測装置によって計測された測定パラメータに基づいて識別された前記検体を、ノズルを介して分注対象部位に分注する分注部と、
    を備えていることを特徴とする検体識別分注装置。

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