JP5306835B2 - Optical measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶液に含有される微粒子を計測して分別する光計測方法に関する。 The present invention relates to an optical measurement method for measuring and sorting fine particles contained in a solution.
近年、計測の対象となる微粒子を所定の液体に分散させた溶液をごく細い流路に流し、これに光を照射して微粒子の形状等の特性情報を取得し、これをもとに微粒子を同定して分別する微粒子計測分別方法および微粒子分別装置が注目を浴びている。 In recent years, a solution in which fine particles to be measured are dispersed in a predetermined liquid is flowed through a very thin channel, and light is irradiated onto this to acquire characteristic information such as the shape of the fine particles. Attention has been focused on a particle measurement and separation method and a particle separation apparatus for identification and separation.
従来の微粒子分別装置の一例を図6に示す。同図に示す微粒子分別装置900では、ガラス基板901に形成された流路902に計測対象の微粒子を含有する微粒子含溶液が流されており、これにレーザ光源903からレンズ904aを介してレーザ光が照射される。微粒子で散乱された光は、照射光軸上のレーザ光源903とレンズ904aに対して反対側に配置された第1の受光部905と、ガラス基板901から照射光軸に略垂直な方向に配置された第2の受光部906とで受光される。受光部905は、照射光を除く前方散乱光を、レンズ904bを介して受光しており、受光部906は、側方散乱光や蛍光を、レンズ904cを介して受光している。
An example of a conventional fine particle sorting apparatus is shown in FIG. In the fine
従来は、受光部905、906で受光された前方散乱光、側方散乱光、蛍光等の情報を分析して微粒子の同定が行われ、その結果に基づいて液滴荷電やメカニカルな方法で微粒子の分別が行われていた。
Conventionally, fine particles are identified by analyzing information such as forward scattered light, side scattered light, and fluorescence received by the
また、特許文献1に記載の図7に示す微粒子分別装置910では、計測した微粒子を分別する別の方法として、基板911の流路912を流れるサンプルの溶液に刺激を加える刺激付与手段が設けられている。刺激付与手段として、ここでは溶液を局所的に加熱するマイクロヒータ913や半導体レーザ等が用いられている。溶液が局所的に加熱されると、加熱された部分がゾル状態からゲル状態に転移するのを利用し、これにより溶液の流れを制御して微粒子を分別している。
Further, in the fine
しかしながら、上記従来の微粒子分別装置を用いた光計測方法では以下のような問題があった。計測対象の微粒子含溶液を流す基板は、装置の一部として微粒子分別装置に固定されている。そのため、別の微粒子含溶液を計測、分別するためには基板の流路等を洗浄する必要があるが、洗浄が十分でない場合には微粒子含溶液が別の微粒子含溶液で汚染されてしまうといった問題があった。特に、溶液に含まれる微粒子が感染症の細胞の場合には、洗浄時に周囲の環境を汚染したり、別の微粒子含溶液を汚染して2次感染したりするおそれもあった。 However, the optical measurement method using the conventional fine particle sorting apparatus has the following problems. A substrate through which a fine particle-containing solution to be measured flows is fixed to a fine particle sorting apparatus as part of the apparatus. Therefore, in order to measure and separate another fine particle-containing solution, it is necessary to clean the flow path of the substrate. However, if the cleaning is not sufficient, the fine particle-containing solution is contaminated with another fine particle-containing solution. There was a problem. In particular, when the fine particles contained in the solution are infectious cells, the surrounding environment may be contaminated during washing, or another fine particle-containing solution may be contaminated to cause secondary infection.
また、従来の微粒子分別装置を用いた光計測方法では、微粒子含溶液を複数の計測点で測定しようとした場合、それぞれの計測点に向けてレンズと受光部をセットにして配置する必要がある。同様に、複数の照射光を微粒子含溶液に照射するためには、それぞれの光源とレンズをセットにして配置する必要がある。微粒子含溶液の流れを制御するために刺激付与手段としてレーザ光を用いる場合にも、レーザ光を照射するためのレンズ等の光学系部材を別に設ける必要がある。このように、従来の微粒子分別装置を用いた光計測方法では、複数のレンズ等の光学系部材を基板の周りに配置する必要があるため、装置が大型化してしまうといった問題もあった。構成部品が多くなって装置が大型になると、クリーン度の高い環境で使用するのが困難になる。 Further, in the conventional optical measurement method using the fine particle sorting apparatus, when the fine particle-containing solution is to be measured at a plurality of measurement points, it is necessary to arrange the lens and the light receiving unit as a set toward each measurement point. . Similarly, in order to irradiate a solution containing fine particles with a plurality of irradiation lights, it is necessary to arrange each light source and lens as a set. Even when laser light is used as the stimulus applying means for controlling the flow of the fine particle-containing solution, it is necessary to separately provide an optical system member such as a lens for irradiating the laser light. As described above, in the optical measurement method using the conventional fine particle sorting apparatus, it is necessary to arrange optical system members such as a plurality of lenses around the substrate. When the number of components increases and the apparatus becomes large, it becomes difficult to use in a clean environment.
そこで、本発明は上記のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、配置する光学系部材を減らして小型化が実現できる光計測方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an optical measurement method capable of realizing downsizing by reducing the number of optical system members to be arranged.
この発明にかかる光計測方法の第1の態様は、2以上の位置に機能点を有するように2以上の光経路を形成する光経路形成部に、被照射物に作用する機能光を入射し、前記光経路のいずれかを経由して前記機能点のいずれかに前記機能光を出射し、前記光経路のいずれかから所定の受光部に前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を導光して前記被照射物を測定し、前記光経路のいずれかを経由して前記被照射物に前記機能光とは別の機能光を照射することを特徴とする。 In a first aspect of the optical measurement method according to the present invention, functional light acting on an object to be irradiated is incident on an optical path forming unit that forms two or more optical paths so as to have functional points at two or more positions. The function light is emitted to any one of the functional points via any one of the light paths, and the measurement light is emitted from the measurement point by irradiating the predetermined light receiving unit from any one of the light paths. The irradiated object is measured by guiding light, and the irradiated object is irradiated with functional light different from the functional light via any one of the optical paths.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記被照射物に前記別の機能光を照射することで、前記被照射物に含まれる所定の含有物を分別することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the predetermined inclusions included in the irradiated object are separated by irradiating the irradiated object with the different functional light.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路の少なくとも1つに、蛍光波長を含んだ2以上の計測光が導光されることを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that two or more measurement lights including a fluorescence wavelength are guided to at least one of the optical paths.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記被照射物および前記光経路形成部から分離された位置で前記機能光の出射および前記計測光の測定を行うことを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the functional light is emitted and the measurement light is measured at a position separated from the irradiated object and the optical path forming unit.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路形成部では、1つのレンズ系で前記2以上の光経路を形成することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the optical path forming unit forms the two or more optical paths with a single lens system.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路形成部では、レンズを介さずに1以上のファイバを配置して前記2以上の光経路を形成することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the optical path forming unit forms one or more optical paths by arranging one or more fibers without using a lens.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路の前記被照射物とはレンズを介した反対側で、前記被照射物に前記機能光を照射する位置と共役な位置に光入出射点を配置することを特徴とする。 In another aspect of the optical measurement method according to the present invention, a light is incident on a position conjugate to a position where the functional light is irradiated to the irradiated object on a side opposite to the irradiated object of the optical path through a lens. An emission point is arranged.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記計測光として、前記機能光が前記被照射物で散乱された散乱光または前記機能光により励起されて放出される蛍光を測定することを特徴とする。 In another aspect of the optical measurement method according to the present invention, as the measurement light, the functional light is scattered light scattered by the irradiated object or fluorescence emitted by being excited by the functional light is measured. And
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光と同軸方向に散乱される後方散乱光であることを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the scattered light is backscattered light that is scattered coaxially with the functional light.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光の照射方向に対し略垂直方向に散乱される側方散乱光であることを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the scattered light is side scattered light scattered in a direction substantially perpendicular to the irradiation direction of the functional light.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、波長の異なる前記蛍光を測定する場合には、長波長側の蛍光を先に計測することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that when measuring the fluorescence having different wavelengths, the fluorescence on the long wavelength side is measured first.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記被照射物は、微粒子を含有する微粒子含溶液をシース溶液でシースした被照射溶液であり、前記被照射溶液を所定の基板内に設けられた流路に流して前記微粒子の同定及び分別を行うことを特徴とする。 In another aspect of the optical measurement method according to the present invention, the irradiated object is an irradiated solution in which a solution containing fine particles containing fine particles is sheathed with a sheath solution, and the irradiated solution is provided in a predetermined substrate. The fine particles are identified and separated by flowing in a flow path.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも1つに刺激感応物質が添加され、前記別の機能光で前記刺激感応物質に所定の刺激を加えることにより前記被照射溶液の流れを制御することを特徴とする。 In another aspect of the optical measurement method according to the present invention, a stimulus-sensitive substance is added to at least one of the fine particle-containing solution or the sheath solution, and a predetermined stimulus is applied to the stimulus-sensitive substance with the other functional light. To control the flow of the irradiated solution.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記基板として、ディスポーザブルなものを用いることを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that a disposable substrate is used as the substrate.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記基板及び前記光経路形成部を、クリーンベンチ内に収納することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the substrate and the optical path forming unit are housed in a clean bench.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光入出射点に光ファイバを接続して前記計測光の入射および前記機能光の出射を行うことを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that an optical fiber is connected to the light incident / exit point and the measurement light is incident and the functional light is emitted.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光入出射点に2本以上の光ファイバを平行に配列することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that two or more optical fibers are arranged in parallel at the light incident / exit point.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記機能光の照射により前記機能点から出射された前記計測光を、前記機能光が導光したものと同一の前記光ファイバに導光させることを特徴とする。 In another aspect of the optical measurement method according to the present invention, the measurement light emitted from the functional point by irradiation of the functional light is guided to the same optical fiber as that guided by the functional light. It is characterized by.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記2本以上の光ファイバを、光コネクタを用いて前記光経路形成部に接続することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the two or more optical fibers are connected to the optical path forming unit using an optical connector.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記2以上の機能点を前記被照射溶液の流れ方向に設け、前記各機能点から入射した2以上の計測光から前記被照射溶液の流速を推定することを特徴とする。 In another aspect of the optical measurement method according to the present invention, the two or more functional points are provided in the flow direction of the irradiated solution, and the flow rate of the irradiated solution is determined from the two or more measurement lights incident from the functional points. It is characterized by estimating.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記後方散乱光を前記2以上の機能点で受光して前記被照射溶液の流速を推定することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the backscattered light is received at the two or more functional points to estimate the flow rate of the irradiated solution.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記側方散乱光を前記2以上の機能点で受光して前記被照射溶液の流速を求めることを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the side scattered light is received at the two or more functional points to determine the flow rate of the irradiated solution.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記微粒子含溶液に含有されている前記微粒子の流速を個別に求め、該流速からタイミングを都度算出して前記微粒子の分別を行うことを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the flow rate of the fine particles contained in the fine particle-containing solution is individually obtained, and the fine particles are classified by calculating the timing from the flow rate each time. To do.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記刺激感応物質を添加した前記微粒子含溶液または前記シース溶液に対し所定の機能光を照射させて加熱することにより、流速抵抗を変化させて前記微粒子間の間隔を調整する、または前記流路から分岐された別の流路に前記微粒子を選択的に流すことを特徴とする。 In another aspect of the optical measurement method according to the present invention, the fine particle-containing solution or the sheath solution to which the stimulus-sensitive substance is added is irradiated with a predetermined functional light to be heated, thereby changing the flow velocity resistance and The distance between the fine particles is adjusted, or the fine particles are selectively flowed to another flow path branched from the flow path.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記機能光として赤外光を用いることを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that infrared light is used as the functional light.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記2以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置を前記赤外光で加熱することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that a position apart from a straight line connecting the two or more measurement points is heated with the infrared light.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記2以上の計測点を結ぶ直線上の位置を前記赤外光で加熱することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that a position on a straight line connecting the two or more measurement points is heated with the infrared light.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記計測点より下流側を前記赤外光で加熱することを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the downstream side of the measurement point is heated with the infrared light.
この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記微粒子は、細胞であることを特徴とする。 Another aspect of the optical measurement method according to the present invention is characterized in that the fine particles are cells.
本発明によれば、被照射物の異なる2以上の位置に機能点を有するように2以上の光経路を形成する光経路形成部を用いることで、配置する光学系部材を減らして小型化が実現できる光計測方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, by using an optical path forming unit that forms two or more optical paths so as to have functional points at two or more different positions of the irradiated object, the number of optical system members to be arranged can be reduced and miniaturization can be achieved. An optical measurement method that can be realized can be provided.
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態にかかる光計測方法について説明する。本発明の第1の実施の形態で用いる微粒子分別装置を、図1および図2を用いて説明する。図1は、本実施形態で用いる微粒子分別装置を示す概略構成図である。本実施形態で用いる微粒子分別装置100は、基板110、基板110を固定するための基板固定部120、光経路形成部130、計測制御部140、および空圧制御部150を備えている。
An optical measurement method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The fine particle sorting apparatus used in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fine particle sorting apparatus used in the present embodiment. The fine
基板110は、微粒子含溶液11とシース溶液12とを内蔵しており、微粒子含溶液11をシース溶液12でシースした被照射溶液13を流路111に所定の流速で流す構造を有している。基板110は、基板固定部120に高精度に位置決めして固定されている。また、被照射溶液13の流速を制御するために、空圧制御部150が中空管151を介して基板110に接続されている。基板110は、シリコーン樹脂(例えば、PDMS)とガラスを用いて形成することができ、シリコーン樹脂117に流路111を形成し、流路111が形成された面のシリコーン樹脂117をカバーガラス116で覆うことで形成できる。シリコーン樹脂117を覆うカバーガラス116には、計測分別制御部140から出射される機能光が透過できるものを用いる。
The
流路111の詳細を図2に示す。流路11には、機能点として異なる位置に2つの計測点111a、111bと1つの加熱点111cが設定されている。流路111の下流側はシース溶液排出部115に接続されているが、加熱点111cの上流側には流路111から分岐された別の流路が設けられており、別の流路は微粒子回収部114に接続されている。本実施例では、流路111に2つの計測点が設定されているが、これに限らず2つ以上の計測点を設けるのがよい。
Details of the
光経路形成部130は、流路111の異なる位置に設定された2つの計測点111a、111bと1つの加熱点111cに焦点を形成するように、レンズ131を用いて3つの光経路132a、132b、132cを形成している。本実施例では、計測点を2つとしているが、これに限らずさらに多くの計測点が設けられている場合でも、光経路形成部130でそれぞれの計測点に対応する光経路を形成することができる。また、レンズ131に代えて、光ファイバを用いて光経路132a、132b、132cを形成することも可能である。
The optical
光経路形成部130の基板110と反対側の面には、光入出力点133a、133b、133cが設けられており、各光入出力点に入射された光がそれぞれ光経路132a、132b、132cを経由して計測点111a、111bおよび加熱点111cで焦点を形成するように形成されている。また、計測点111a、111bから出射された光は、それぞれ光経路132a、132bを経由して光入出力点133a、133bで焦点を形成する。
Light input /
光入出力点133a、133b、133cには、光コネクタ134を用いてそれぞれ第1〜3光ファイバ135a、135b、135cが接続されている。さらに、第1〜3光ファイバ135a、135b、135cに接続された接続用光ファイバ141を介して計測制御部140が接続されている。接続用光ファイバ141は、第1〜3光ファイバ135a、135b、135cを束ねて形成することができる。
First to third
上記のように、本実施形態の光経路形成部130は、基板110と反対側の面に複数の光ファイバを配置して複数の光入出力点を形成することで、内部のレンズ131を共用して複数の光経路を形成する構成となっている。このような構成とすることにより、複数の計測点で計測する場合でも、各計測点に対応して別々に光経路形成部(レンズ、光ファイバ等)を配置する必要がなくなり、微粒子分別装置100を小型化することができる。
As described above, the optical
計測制御部140は、光源142、受光部143、測定手段144、および刺激付与手段145を有している。光源142から出射された照射光が接続用光ファイバ141および光経路形成部130を介して基板110内の微粒子含溶液に照射される一方、微粒子からの散乱光等(計測光)が逆の経路を辿って受光部143に入射され、受光部143からの信号をもとに測定手段144で微粒子の分析が行われる。さらに、測定手段144による分析結果に基づき、刺激付与手段145が微粒子含溶液に所定の刺激を与えて微粒子の分別を行う。
The
空圧制御部150は、中空管151を介して基板110に接続されている。基板内110の流路111を流れる被照射溶液の流速等を制御するために、中空管151を流路111の上流側と下流側に接続し、それぞれに加える圧力を調整している。
The
本実施形態では、基板110、基板固定部120、光経路形成部130、光コネクタ134、及び第1〜3光ファイバ135a、135b、135cが、閉鎖空間を形成するクリーンベンチ101内に収納されている。計測制御部140および空圧制御部150はクリーンベンチ101の外に配置され、計測制御部140は接続用光ファイバ141を介して第1〜3光ファイバ135a、135b、135cに接続され、空圧制御部150は中空管151を介して基板110に接続される。また、本実施形態の基板110は、基板固定部120に着脱可能に形成されており、内蔵する微粒子を外部に漏洩させないディスポーザブルな構造を有している。
In the present embodiment, the
本実施形態で用いる微粒子分別装置100を上記のような構成とすることで、微粒子含溶液11に含有されている微粒子の測定及び分別を、クリーンベンチ101の外から制御して行うことができ、分別作業中微粒子で周囲の環境等が汚染されるおそれはない。また、計測・分別が終了した基板110を別のものに取り換える場合も、微粒子を密閉した基板110ごと取り換えることが可能なことから、基板110の取り換え時も微粒子に汚染されるおそれはない。本実施形態によれば、微粒子による汚染を防止したコンタミフリーな光計測方法を提供することができる。
By configuring the fine
図1、2を用いて、基板110の構造をさらに詳細に説明する。流路111の上流側には微粒子含溶液注入部112およびシース溶液注入部113が設けられ、流路111の下流側には微粒子回収部114と被照射溶液排出部115が設けられている。微粒子含溶液注入部112とシース溶液注入部113からそれぞれ微粒子含溶液11とシース溶液12を流路111に注入し、微粒子含溶液11をシース溶液12でシールしたシースフロー状態の被照射溶液13を形成して流路111を下流側に流している。
The structure of the
流路111はカバーガラス116で覆われており、流路111の所定の位置に計測点111a、111bと加熱点111cが設けられている。計測点111a、111bを通過する被照射溶液13に対し、計測制御部140から所定の光経路を経由してきた照射光がカバーガラス116を透過して照射される。また、計測点111a、111bから出射される計測光は、所定の光経路を経由して計測制御部140に伝送され、ここで微粒子10の計測結果に基づいて分別の制御が行われる。分別された微粒子は微粒子回収部114に回収され、それ以外の被照射溶液13は被照射溶液排出部115に排出される。
The
本実施形態では、微粒子含溶液11またはシース溶液12として、所定の温度でゾル-ゲル転移を行う溶液を用いている。このような溶液を用いた場合、刺激付与手段145として赤外光を加熱点111cに照射すると、加熱点111cが加熱されてゾル状態からゲル状態に転移する。ゲル状態に転移すると、溶液の粘度が高くなって加熱点111cの流速が低下したり停止したりしてしまう。これに対し、赤外光照射を停止させると、温度が低下して再びゾル状態に戻り、被照射溶液13が加熱点111cをもとの流速で流れるようになる。
In this embodiment, a solution that undergoes sol-gel transition at a predetermined temperature is used as the fine particle-containing
本実施形態では、上記のような特性を有する溶液を微粒子含溶液11またはシース溶液12に用いることで、刺激付与手段145による赤外光の照射を制御して被照射溶液13の流速を調整し、これにより所定の微粒子のみを微粒子回収部114に回収し、それ以外の被照射溶液13をシース溶液排出部115に排出して分別することが可能となっている。
In the present embodiment, the solution having the characteristics as described above is used for the fine particle-containing
基板110は基板固定部120に着脱可能な構造となっているが、基板110上の計測点111a、111b及び加熱点111cが光経路形成部130に対し高精度に位置決めされて基板固定部120に固定されるようになっている。図1に示す実施例では、位置決め手段として基板固定部120に位置決めピン121が設けられており、基板110には位置決めピン121を挿入するための挿入孔が形成されている。挿入孔を位置決めピン121に挿入することで、基板110が基板固定部120に高精度に位置決めされる。基板固定部120と光経路形成部130との位置関係は固定されており、基板110が基板固定部120に高精度に位置決めされると、光経路形成部130に対しても高精度に位置決めされる。
The
流路111を流れる被照射溶液13の流速および微粒子の回収を制御するために、微粒子含溶液注入部112およびシース溶液注入部113と、被照射溶液排出部115のそれぞれに中空管151の一端が接続され、他端はともに空圧制御部150に接続されている。被照射溶液13の流速は、微粒子含溶液注入部112側に加えられる空気圧と被照射溶液排出部113側に加えられる空気圧との差によって調整される。空圧制御部150は、微粒子含溶液注入部112側および被照射溶液排出部113側に加える空気圧を制御している。空圧制御部150はクリーンベンチ101の外部に設置されており、被照射溶液13の流速を制御している間に微粒子10で汚染されるといったおそれはない。
In order to control the flow rate of the irradiated
次に、光経路形成部130の構造について、さらに詳細に説明する。光経路形成部130は、内部するレンズ131を用いて光入出力点133a、133b、133cから入射した光がそれぞれ光経路132a、132b、132cを経由して流路111上の計測点111a、111b及び加熱点111cに焦点を形成するように構成されている。光入出力点133a、133b、133cと計測点111a、111b及び加熱点111cとが、共用のレンズ131を介して相互に共役な位置関係となるように構成されている。
Next, the structure of the optical
光経路形成部130と計測制御部140との間は、光ファイバを用いて接続している。光経路形成部130の光入出力点133a、133b、133cには、光コネクタ134を用いてそれぞれに第1〜第3光ファイバ135a、135b、135cが平行に配列されている。それぞれの光ファイバ135a、135b、135cは、光源142から出射される照射光と計測点111a、111bから出射される計測光の両方を伝送させる。光ファイバ135a、135b、135cのそれぞれが、接続用光ファイバ141に接続されて計測制御部140との間で光伝送を行うように構成されている。
The optical
次に、計測制御部140の詳細な構造を以下に説明する。計測制御部140は、所定の照射光を出射する光源142と、計測点111a、111bから出射された計測光を受光する受光部143と、受光部143からの信号をもとに所定の測定を行う測定手段144と、被照射溶液13に所定の刺激を付与する刺激付与手段145とを有している。測定手段144は、所定のタイミングで光源142から所定の照射光を出力させて計測点111aまたは111bに位置する被照射溶液13を照射するように制御する。これにより、計測点111aまたは111bの被照射溶液13から計測光が出射され、これが受光部142で受光されて所定の信号処理が行われる。
Next, the detailed structure of the
計測点111a、111bに位置する被照射溶液13から出射される計測光として、例えば照射光が微粒子含溶液11に含まれる微粒子で散乱された後方散乱光がある。また、照射光により励起されて発光する所定の蛍光を計測光とすることができる。波長の異なる蛍光を計測光とする場合には、長波長側の蛍光を先に計測するのが好ましい。これにより、微粒子の蛍光劣化を防止することができる。
As measurement light emitted from the irradiated
図1に示す実施例では、計測点111a、111bで後方散乱光を計測しており、これにより微粒子10の寸法、形状、内部構造等の特性情報を得ることができる。また、計測点111bでは蛍光の計測も行っており、後方散乱光と蛍光の情報を合わせて微粒子の識別を行うことができる。測定手段144は、識別された微粒子が目的のものか否かによって微粒子を分別するように刺激付与手段145を制御している。
In the embodiment shown in FIG. 1, the backscattered light is measured at the
本実施形態では、被照射溶液13の流れ方向に2つ以上の計測点を設けており、それぞれから出射される計測光を用いて被照射溶液の流速を測定できるようにしている。図1では2つの計測点111a、111bを設けており、それぞれから出射された後方散乱光をもとに、測定手段144で被照射溶液13の流速を算出している。測定手段144で算出された流速は、空圧制御部150で被照射溶液13の流速を制御するのに用いることができる。
In the present embodiment, two or more measurement points are provided in the flow direction of the solution to be irradiated 13, and the flow rate of the solution to be irradiated can be measured using measurement light emitted from each. In FIG. 1, two
測定手段144で算出された被照射溶液13の流速は、微粒子を分別するタイミングを決定するのに用いることもできる。すなわち、測定手段144において、被照射溶液13の流速から微粒子10を分別するタイミングを決定し、これに基づいて刺激付与手段145あるいは空圧制御部150を制御して微粒子10の分別を行わせることができる。
The flow rate of the irradiated
刺激付与手段145は、測定手段144で計測光が処理された結果に基づき、被照射溶液13の流速抵抗または流れ方向を制御するものである。本実施例では、測定手段144で所定の微粒子10が検出されると、刺激付与手段145は光源142から赤外光を出射させて加熱部111cを照射させる。これにより被照射溶液13が加熱されてシース溶液排出部115側への流れが減速または停止し、所定の微粒子10が微粒子回収部側114側に流されて分別される。
The stimulus imparting means 145 controls the flow velocity resistance or the flow direction of the solution to be irradiated 13 based on the result of processing the measurement light by the measuring means 144. In this embodiment, when the predetermined fine particles 10 are detected by the measuring
微粒子含溶液11として、赤外光で加熱されると粘度が高くなる溶液を用いることができ、粘度の変化により溶液の流れ方向や流速抵抗を変化させることができる。あるいは、シース溶液12にこのような溶液を用いることもできる。このような溶液として、所定の温度でゾルーゲル転移を行う溶液を用いることができる。
As the fine particle-containing
加熱点111cの設定位置を、計測点111aと111bとを結ぶ直線上とすることができる。この場合、加熱点111cに所定の照射光が照射されて加熱されると、被照射溶液13の粘度が高められて流速が低下または停止する。これにより目的の微粒子を含有する液滴を分離することができ、所定の分別方法で分別回収することができる。
The set position of the
あるいは、加熱点111cの設定位置を、計測点111a、111bを結ぶ線上から離れた位置に設けることができる。この場合には、被照射溶液13の流れ方向を2次元的に変化させることが可能となる。本実施例では、加熱点111cの手前で流路111を分岐する別の流路を設けており、加熱点111cが加熱されて粘度が高められると、被照射溶液13が別の流路の方に流れて微粒子回収部114に回収されるように構成されている。
Alternatively, the setting position of the
刺激付与手段145による被照射溶液13の制御は、測定手段144による結果に基づいて行うように構成されている。すなわち、受光部143で受光された計測光が測定手段144で処理され、そこで判定された結果に基づいて刺激付与手段145が被照射溶液13の流れを制御している。このように、測定結果に基づいて被照射溶液13の流れを制御するために、本実施形態では加熱点111cの配置を計測点111a、111bより下流側に設定している。
The
上記説明のように、本実施形態で用いる微粒子分別装置100は、基板110及び光経路形成部130等が閉鎖空間のクリーンベンチ101内に収納されており、その外部に設けられた計測制御部140および空圧制御部150を用いて基板110内の微粒子含溶液11を計測制御するように構成されている。また、基板110を基板固定部120に着脱可能に構成し、内蔵する微粒子10の分別を基板110内で行うことで外部に漏洩させないディスポーザブルな構造としている。本実施形態で用いる微粒子分別装置100をこのような構成とすることにより、微粒子10による汚染を防止した汚染の無い光計測方法を提供することができる。
As described above, in the fine
微粒子10を例えば所定の細胞とすることができる。本実施形態では、微粒子含溶液11として細胞を含有する溶液を基板110に内蔵させ、これをクリーンベンチ101内に固定して測定・分別を行うことが可能なことから、細胞がクリーンベンチ101の外部に漏出するおそれはなく、細胞による感染のおそれはなくなる。また、測定・分別を終了した後は、基板110ごと処分できることから、やはり細胞による感染のおそれはない。
The fine particles 10 can be, for example, predetermined cells. In the present embodiment, since the solution containing cells as the fine particle-containing
本発明の第2の実施の形態に係る光計測方法を、図3を用いて説明する。本実施形態で用いる微粒子分別装置200では、第1の実施形態の光経路形成部130に加えて、第2光経路形成部230を備えている。光経路形成部130は、第1の実施形態と同様に流路111の流れ方向に対し垂直な方向に配置され、計測光を入射して計測制御部240に伝送するように構成されている。
An optical measurement method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fine
本実施形態で追加された第2光経路形成部230は、流路111の流れ方向の一方(図3では上流側)に配置されている。計測制御部240内の光源142から出射される照射光は、接続用光ファイバ241および第4光ファイバ235を介して第2光経路形成部230に入射され、ここでレンズ231を用いて被照射溶液13の所定の位置に焦点を形成するように光経路232が形成される。
The second optical
本実施形態で用いる微粒子分別装置200では、第1の実施形態で用いた微粒子分別装置100で測定可能な後方散乱光及び蛍光に加えて、側方散乱光を測定することが可能となっている。一例として、後方散乱光用照射光が第1光経路形成部130側から被照射溶液13に入射されると、後方散乱光が所定の計測点から光経路形成部130に入射される。また、側方散乱光用照射光が第2光経路形成部230側から被照射溶液13に入射されると、側方散乱光が所定の計測点から光経路形成部130に入射される。さらに、蛍光用照射光が第1光経路形成部130側から被照射溶液13に入射されると、蛍光が所定の計測点から光経路形成部130に入射される。本実施形態では、さらに側方散乱光の測定が可能となっており、これにより高感度な測定を実現することができる。
In the fine
被照射溶液13の流れを制御するために計測制御装置240から出射される加熱用赤外光は、第1の実施形態と同様に、光経路形成部130から被照射溶液13の所定の加熱点に照射される。本実施形態では、後方散乱光および蛍光に加えて側方散乱光も測定することで、より高精度に微粒子の同定を行うことが可能となり、同定された所定の微粒子を刺激付与手段145を用いて分別することができる。
The heating infrared light emitted from the
本発明の第3の実施の形態に係る光計測方法を、図4を用いて説明する。本実施形態で用いる微粒子分別装置300は、第1の実施形態で用いた光経路形成部130に代えて、レンズを用いないで光ファイバ135(135a、135b、135c)のみで光経路を形成した光経路形成部330を備えている。
An optical measurement method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
本実施形態で用いる微粒子分別装置300では、被照射溶液13への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。
In the fine
本発明の第4の実施の形態に係る光計測方法を、図5を用いて説明する。本実施形態で用いる微粒子分別装置400は、第2の実施形態で用いた光経路形成部130に代えて、第3の実施形態と同様に、レンズを用いないで光ファイバ135(135a、135b、135c)のみで光経路を形成した光経路形成部330を備えている。また、第2の実施形態で用いた第2光経路形成部230に代えて、レンズを用いないで第4光ファイバ235のみで光経路を形成している。
An optical measurement method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fine
本実施形態で用いる微粒子分別装置400でも、被照射溶液13への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。
Even in the fine
本発明の光計測方法では、上記の実施形態に限定されず、例えば下記のようにすることも可能である。
被照射物等を内蔵する基板を基板固定部に着脱可能に構成することができ、また基板および基板固定部を相互に接合することで高精度に位置決めできる位置決め手段を設けてもよい。基板として、ディスポーザブルなものを用いることができる。基板及び光経路形成部を、クリーンベンチ内に収納してもよい。さらに、基板および光経路形成部から分離された位置で計測光より測定結果を取得したり、機能光の出射を行うようにしてもよい。
The optical measurement method of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following is also possible.
A substrate containing an object to be irradiated can be configured to be detachable from the substrate fixing portion, and positioning means capable of positioning with high accuracy by bonding the substrate and the substrate fixing portion to each other may be provided. A disposable substrate can be used. The substrate and the optical path forming unit may be housed in a clean bench. Furthermore, the measurement result may be acquired from the measurement light at a position separated from the substrate and the optical path forming unit, or the functional light may be emitted.
また、微粒子含溶液またはシース溶液の少なくとも1つに刺激感応物質を添加し、別の機能光で上記の刺激感応物質に所定の刺激を加えることにより被照射溶液の流れを制御するようにしてもよい。刺激感応物質を添加した微粒子含溶液またはシース溶液に対し所定の機能光を照射させて加熱することにより、流速抵抗を変化させて微粒子間の間隔を調整する、または流路から分岐された別の流路に微粒子を選択的に流すようにすることができる。機能光として、赤外光を用いることができる。さらに、2以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置を赤外光で加熱する、または2以上の計測点を結ぶ直線上の位置を赤外光で加熱する、または計測点より下流側を赤外光で加熱する、等の方法を用いてもよい。 Further, the flow of the irradiated solution may be controlled by adding a stimulus-sensitive substance to at least one of the fine particle-containing solution or the sheath solution and applying a predetermined stimulus to the stimulus-sensitive substance with another functional light. Good. By irradiating a predetermined functional light to a solution containing fine particles or a sheath solution to which a stimulus-sensitive substance is added and heating it, the flow resistance is changed to adjust the interval between the fine particles, or another branched from the flow path The fine particles can be selectively passed through the flow path. Infrared light can be used as the functional light. Furthermore, the position away from the straight line connecting two or more measurement points is heated with infrared light, or the position on the straight line connecting two or more measurement points is heated with infrared light, or the downstream side from the measurement point A method such as heating with infrared light may be used.
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る光計測方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における光計測方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the description in this Embodiment shows an example of the optical measurement method based on this invention, and is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the optical measurement method in the present embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
11 微粒子含溶液
12 シース溶液
13 被照射溶液
100、200、900、910 微粒子分別装置
101 クリーンベンチ
110、901、911 基板
111、902、912 流路
111a、111b 計測点
111c 加熱点
112 微粒子含溶液注入部
113 シース溶液注入部
114 微粒子回収部
115 シース溶液排出部
116 カバーガラス
117 シリコーン樹脂
120 基板固定部
121 位置決めピン
130、230 光経路形成部
131、231 レンズ
132a、132b、132c、232 光経路
133a、133b、133c 光入出射点
134 光コネクタ
135a、135b、135c、235 第1〜4光ファイバ
140,240 計測制御部
141、241 接続用光ファイバ
142 光源
143 受光部
144 測定手段
145 刺激付与手段
150 空圧制御部
151 中空管
11
Claims (31)
前記光経路のいずれかを経由して前記機能点のいずれかに前記機能光を出射し、
前記光経路のいずれかから所定の受光部に前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を導光して前記被照射物を測定し、
前記光経路のいずれかを経由して前記被照射物に前記機能光とは別の機能光を照射する光計測方法であって、
前記被照射物は、微粒子を含有する微粒子含溶液をシース溶液でシースした被照射溶液であり、前記被照射溶液を、基板内に設けられた流路に流して前記微粒子の同定及び分別を行い、
前記基板は、ディスポーザブルなものであって、基板固定部に載置され、該基板の表面に前記流路が形成され、該流路がカバーガラスで覆われてなり、前記カバーガラスが前記基板固定部の上面に対向するように載置されることを特徴とする光計測方法。 Functional light acting on the object to be irradiated is incident on an optical path forming unit that forms two or more optical paths so as to have functional points at two or more positions.
Emitting the functional light to any of the functional points via any of the light paths;
Measuring the irradiated object by guiding measurement light emitted from a measurement point by irradiation of the functional light to a predetermined light receiving unit from any of the optical paths,
An optical measurement method of irradiating the irradiated object with functional light different from the functional light via any of the optical paths ,
The irradiated object is an irradiated solution in which a fine particle-containing solution containing fine particles is sheathed with a sheath solution, and the irradiated solution is passed through a channel provided in a substrate to identify and separate the fine particles. ,
The substrate is disposable, and is placed on a substrate fixing portion. The channel is formed on the surface of the substrate, the channel is covered with a cover glass, and the cover glass is fixed to the substrate. An optical measurement method characterized by being placed so as to face the upper surface of the part .
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光計測方法。 In the light path forming unit, optical measurement method according to any one of claims 1 to 8, characterized by forming the two or more light paths in one lens system.
ことを特徴とする請求項22乃至24のいずれか1項に記載の光計測方法。 Determined individually the flow rate of the fine particles contained in the said fine particles free solution, according to any one of claims 22 to 24, characterized in that to each time calculated timing from flow velocity performing fractionation of the particulates Light measurement method.
ことを特徴とする請求項27に記載の光計測方法。 28. The optical measurement method according to claim 27 , wherein a position away from a straight line connecting the two or more measurement points is heated with the infrared light.
ことを特徴とする請求項27に記載の光計測方法。 28. The optical measurement method according to claim 27 , wherein a position on a straight line connecting the two or more measurement points is heated with the infrared light.
ことを特徴とする請求項27乃至29のいずれか1項に記載の光計測方法。 Optical measurement method according to any one of claims 27 to 29, characterized in that heating the downstream side in the infrared light from the measuring point.
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