JP5175105B2 - 粒子を水力学的に仕分けするための方法および装置 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は、特定の所定の粒子特徴に基づき、微小粒子、例えば、移動する液体に乗る生物学的細胞を自動的および迅速に仕分け(ソート)するために一般に用いられるタイプの方法および装置における改良に関する。より詳細には、本発明は、目的の粒子が、このような目的の粒子を、乗る液体から選択的に射出するような水力学衝撃を用いることによりそれらが乗る液体から選択的に抽出される粒子仕分け方法および装置に関する。
フローサイトメトリーは、種々のタイプの細胞、および、生物学的流体、例えば、全血を含むその他の「成形された本体」を鑑別するために一般に用いられている。従来のフローサイトメーターは、一般に、通常、石英から作製され、それを通って個々に識別されるべき細胞の流れが流れるようにされる中央チャネルを有する光学的に透明なフローセルを備える。このフローセルチャネルを通る細胞の流れの移動は、この細胞の流れを同心的に取り囲み、そしてこの細胞の流れとともに、それがフローセルチャネルを通過するときに流れる細胞を含まないシース液体によってフローセルチャネルの中央長軸方向軸に水力学的に乗る。各細胞がこのフローセルチャネルの細胞検索ゾーンを通過するとき、それは、(レーザー供給源によって一般に提供されるように)照射の集められたビームで照射される。各細胞に対する衝突の際に、このレーザービームは、細胞の形態、密度、屈折率およびサイズに特徴的なパターンで散乱される。さらに、このレーザービームのスペクトル特徴は、直接また中間ビーズなどを経由していずれかで、細胞のDNAが蛍光色素で先に染色されたとき、または蛍光色素分子が選択されたタイプの細胞と結合されたときの事例であり得るように、選択された細胞と結合した特定の蛍光色素を励起するように作用し得る。光検出器は、光学的フローセルの回りに戦略的に位置決めされ、各細胞によって散乱された光および励起された蛍光色素によって発せられる蛍光を電気信号に変換するために役立ち、この電気信号は、適切に処理されるとき、照射された細胞を識別するために役立つ。各細胞に関してなされた光散乱および蛍光測定に加え、いくつかのフローサイトメーターは、各細胞の特定の物理学的および/または電気的性質を、それがフローセルを通過するときに測定することによって各細胞をさらに特徴付ける。周知のCoulter原理を用い、DCおよび/またはRF電流が、フローセルチャネル中の狭窄アパーチャを、それを通る細胞の移動と同時に通過するようにされる。各細胞の容量は、フローセルアパーチャを通るDC電流のレベルに影響し、そして細胞の電気伝導度は、このようなアパーチャを通るRF電流に影響する。例えば、Carlos M.Rodriguezらの名で発行された同一出願人に譲渡された特許文献1に開示されるフローサイトメーターを参照のこと。
先行する論議を考慮して、本発明の目的は、先行技術技法の上記に記載された技術的問題を克服する、改良された粒子仕分け装置および方法を提供することである。
ここで、図面を参照して、図1は、上記に記載のタイプの従来の粒子仕分けフローサイトメーターを示す。簡単に述べれば、コンテナ11中に貯蔵された遠心分離された血液サンプルの細胞のような、分析されるべき、そして貯蔵された粒子は、供給源12から提供されるシース液体、例えば、生理食塩水の加圧流れ中に注入される。このシース液体は、注入された粒子を同心に取り囲み、そしてこれら粒子が、光学的フローセル14の中央長軸方向軸Aに沿って進行するようにする。分析されるべき粒子は、これら粒子が間隔を置いて離れ、そしてフローセルを通って1つずつ粒子の実質的に直線状のアレイとして通過するような速度でシース流体中に導入される。このフローセルは、光学的に透明な材料、代表的には石英から製作される。各粒子がこのフローセルを通過するとき、それは、それが1つ以上の連続波レーザー17によって一般に提供される照射のビーム16によって照射される場所である尋問ゾーンZを通過する。照射された粒子の各々によって調整されるようなビーム照射、および/または照射された粒子によって発せられる蛍光照射は、光検出器20のアレイによって検出される。いくつかの個々の光検出器は、前方方向および側方方向の光散乱を検出するために役立ち、その他は、蛍光を検出するために役立つ。個々の光検出器は20Aを出力し、そして次に、マイクロプロセッサーで制御されるワークステーション21によって周知の様式で処理され、照射された各粒子のタイプを識別する特徴的なシグナチャーを提供する。粒子タイプを識別して、このワークステーションは、静電仕分けシステム24に制御信号CSを提供し、これは、異なるコンテナ30、31中の異なるタイプの粒子を仕分けるために作動する。
Claims (8)
- 目的の特定タイプの個々の粒子を、該目的の特定タイプの粒子を含む、異なるタイプの複数の粒子から、選択的に仕分けするための方法であって:
(a)フローサイトメーターの光学的フローセルを通り、かつ該光学的フローセルを超えて延びる直線状経路に沿って該複数の粒子を1つずつ進行するように供されるシース液体の連続的流れに該複数の粒子を乗せる工程であって、該光学的フローセルにおいて該目的の特定タイプの個々の粒子が該複数の粒子中のその他の粒子から鑑別され、そして該光学的フローセルにおいて該目的の特定タイプの個々の粒子の各々の鑑別に対応する別個の制御信号が、該粒子が仕分けされるべき該光学的フローセルの下流の仕分け位置に生成される、工程と;
(b)該制御信号の各々の生成に時限の関係で、その鑑別が対応する制御信号の生成を生じた移動する流れ内の特定粒子に対して付与される集められた水力を選択的に生成する工程であって、該集められた水力が該仕分け位置で該液体の流れに付与され、該集められた水力が該液体の移動する流れから、該目的の特定タイプの粒子のみを射出するように適合され、該目的の特定タイプの粒子がこのような粒子を液適として取り囲む容量のシース液体とともに射出される、工程と、
(c)別個のコンテナ中に該複数の粒子から射出された個々の粒子を収集する工程と、を包含する、方法。 - 前記複数の粒子が、生物学的液体サンプルの種々の異なる細胞を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生物学的液体サンプルが血液サンプルを含み、そして前記複数の粒子が該血液サンプル内の異なるタイプの血液細胞を含む、請求項2に記載の方法。
- 前記方法が、フローサイトメトリー器具によって実行される請求項1に記載の方法。
- 目的の特定タイプの個々の粒子を、該目的の特定タイプの粒子を含む異なるタイプの複数の粒子から選択的に仕分けするためのフローサイトメトリー装置であって:
(a)該目的の特定タイプの個々の粒子を該複数の粒子内のその他のタイプの粒子から鑑別するため、および目的の特定の粒子を鑑別したことに応答して制御信号を生成するための、粒子を特徴付ける構成要素であって、光学的フローセルを備え、該光学的フローセルを通って、該複数の粒子が光学的フローセルを通り、かつ該光学的フローセルを超えて延びる直線状経路に沿って液体の移動する流れ中を、シース液体の移動する連続的流れに乗って流れ得る、構成要素;
(b)該光学的フローセルの下流に位置決めされた衝撃発生器であって、該粒子を特徴付ける構成要素に作動可能に連結され、そして該制御信号に応答して、該目的の特定の粒子が、該直線状経路に沿って、このような粒子を取り囲み該特定タイプの目的の粒子を含む液的を形成する容量のシース液体とともに流れる、該異なるタイプの複数の粒子から該目的の特定の粒子が射出される該光学的フローセルの下流の仕分け位置で、該シース液体の連続的流れから該目的の特定タイプを射出するように適合された集められた水力を生成する、衝撃発生器;および
(c)該複数の粒子が射出された特定の粒子を収集するためのコンテナ、を備える、装置。 - 前記衝撃発生器が、前記液体の移動する流れに乗せられる特定粒子に対して集められた水力衝撃を提供するように作動し、該衝撃が該液体の移動する流れから液体の液滴を射出するための時間が決まり、該液滴が目的の特定粒子を含む、圧電駆動されるデバイスである、請求項5に記載の装置。
- 前記衝撃発生器が、前記液体の移動する流れに隣接して位置決めされる液体含有圧力チャンバー、および該チャンバー内に前記粒子流れ内の特定細胞に向かって集められる水力衝撃を生成するように適合されたアセンブリを備える、請求項5に記載の装置。
- 前記圧力チャンバが、前記液体の移動する流れに隣接して位置決めされる、1つの端部に相対的に小さな開口部、およびその対向する端部にある相対的に大きな開口部を有する円錐形形状であり、そして前記アセンブリが、該大きな開口部を覆う可撓性のダイヤフラム、および該ダイヤフラムを選択的に変形するように位置決めされた圧電ビームを備え、それによって、集められた水力が該相対的に小さな開口部で生成される、請求項7に記載の装置。
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