JP6555363B2 - 液滴形成装置、分注装置、方法 - Google Patents

液滴形成装置、分注装置、方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6555363B2
JP6555363B2 JP2017563787A JP2017563787A JP6555363B2 JP 6555363 B2 JP6555363 B2 JP 6555363B2 JP 2017563787 A JP2017563787 A JP 2017563787A JP 2017563787 A JP2017563787 A JP 2017563787A JP 6555363 B2 JP6555363 B2 JP 6555363B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
droplet
light
fluorescent particles
forming apparatus
light receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017563787A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2017130707A1 (ja
Inventor
貴彦 松本
貴彦 松本
学 瀬尾
学 瀬尾
高木　大輔
大輔 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Publication of JPWO2017130707A1 publication Critical patent/JPWO2017130707A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6555363B2 publication Critical patent/JP6555363B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/04—Investigating sedimentation of particle suspensions
    • G01N15/042—Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G01N15/0612—Optical scan of the deposits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1425—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its control arrangement
    • G01N15/1427—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its control arrangement with the synchronisation of components, a time gate for operation of components, or suppression of particle coincidences
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1456—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1468—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers with spatial resolution of the texture or inner structure of the particle
    • G01N15/1492—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N15/1433—
    • G01N15/149—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/04—Investigating sedimentation of particle suspensions
    • G01N15/042—Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates
    • G01N2015/045—Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates by optical analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1481—Optical analysis of particle in droplet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1486—Counting the particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N2035/1027—General features of the devices
    • G01N2035/1034—Transferring microquantities of liquid

Description

本発明は、液滴形成装置、分注装置、方法に関する。
近年、幹細胞技術の進展に伴い、複数の細胞をインクジェットで吐出し組織体を形成する技術の開発が行われている。細胞を代表とする粒子状の物質を含む液滴を吐出する際に、吐出された液滴中にどの程度の粒子が含まれているかを検知することは重要である。
このような機能を備えた装置の一例として、液状体に含まれる粒状体の個数を検知する吐出装置を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。この吐出装置では、吐出装置のキャビティとノズルの間に設けられた検出部を通過する液状体に含まれる粒子の個数を検出することができる。
又、微小粒子を含む液滴に対して励起光を照射することにより微小粒子から発生する蛍光を検出する微小粒子測定装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。この微小粒子測定装置では、飛翔する液滴内の微小粒子が発生する蛍光強度を検出することができる。
しかしながら、特許文献1に記載の液滴形成装置では、飛翔する直前の液状体に含まれる粒子の個数をカウントしており、飛翔する液滴に含有された粒子の個数を直接カウントしていない。飛翔する直前の液状体に含まれる粒子の個数と、飛翔する液滴に含有された粒子の個数とは必ずしも一致しないため、吐出された液滴に含有された粒子の個数の検知精度が低いという問題があった。
又、特許文献２に記載の微小粒子測定装置では、液滴の形状や蛍光強度を測定することはできるが、液滴内の粒子の個数を計測するものではなかった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、吐出された液滴に含有された粒子の個数の検知精度を向上した液滴形成装置を提供することを目的とする。
本液滴形成装置は、蛍光粒子を縣濁した粒子縣濁液を液滴として吐出する液滴吐出手段と、前記液滴吐出手段から吐出された飛翔中の前記液滴に光を照射する光源と、前記液滴に含有された前記蛍光粒子が前記光を励起光として発する蛍光を受光する受光素子と、前記受光素子からの情報に基づいて、前記液滴に含有された前記蛍光粒子の個数を検知する粒子数検知手段と、を有することを要件とする。
開示の技術によれば、吐出された液滴に含有された粒子の個数の検知精度を向上した液滴形成装置を提供できる。
第１の実施の形態に係る液滴形成装置を例示する模式図である。 図１の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。 図１の制御手段の機能ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態に係る液滴形成装置の動作を示すフローチャートの例である。 第１の実施の形態の変形例１に係る液滴形成装置を例示する模式図である。 第１の実施の形態の変形例２に係る液滴形成装置を例示する模式図である。 飛翔する液滴に２個の蛍光粒子が含まれる場合を例示する図（その１）である。 飛翔する液滴に２個の蛍光粒子が含まれる場合を例示する図（その２）である。 粒子同士の重なりが生じない場合の輝度値Ｌｉと、実測される輝度値Ｌｅとの関係を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例３に係る液滴形成装置を例示する模式図である。 第１の実施の形態の変形例４に係る液滴形成装置を例示する模式図である。 第１の実施の形態の変形例５に係る液滴形成装置を例示する模式図である。 第２の実施の形態に係る分注装置を例示する模式図である。 第２の実施の形態に係る分注装置の動作を示すフローチャートの例である。 第２の実施の形態に係る分注装置の動作を示すフローチャートの他の例である。 受光素子で取得される蛍光粒子ではない粒子の画像について説明する図（その１）である。 受光素子で取得される蛍光粒子ではない粒子の画像について説明する図（その２）である。 受光素子で取得される蛍光粒子の画像について説明する図（その１）である。 受光素子で取得される蛍光粒子の画像について説明する図（その２）である。 粒子数検知手段による蛍光粒子の個数の検知の正答率評価の結果を示す図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１の実施の形態〉
［液滴形成装置の構造］
まず、第１の実施の形態に係る液滴形成装置について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る液滴形成装置を例示する模式図である。図１を参照するに、液滴形成装置１は、液滴吐出手段１０と、駆動手段２０と、光源３０と、受光素子６０と、制御手段７０とを有する。
液滴吐出手段としては、特に限定されないが、圧電素子を用いた圧電加圧方式、ヒータを用いたサーマル方式、静電引力によって液を引っ張る静電方式等によるインクジェットヘッド等が挙げられる。この中でも圧電加圧方式は、蛍光粒子３５０に対する熱や電場のダメージが比較的小さい点で好適である。
液滴吐出手段１０は、液室１１と、メンブレン１２と、駆動素子１３とを有しており、蛍光粒子３５０を縣濁した（蛍光粒子３５０が分散された）粒子縣濁液３００を液滴として吐出することができる。
液室１１は、蛍光粒子３５０を縣濁した粒子縣濁液３００を保持する液体保持部であり、下面側には貫通孔であるノズル１１１が形成されている。液室１１は、例えば、金属やシリコン、セラミック等から形成することができる。蛍光粒子３５０としては、蛍光色素によって染色された無機微粒子や有機ポリマー粒子等が挙げられる。
メンブレン１２は、液室１１の上端部に固定された膜状部材である。メンブレン１２の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。
駆動素子１３は、メンブレン１２の上面側に設けられている。駆動素子１３の形状は、メンブレン１２の形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン１２の平面形状が円形である場合には、円形の駆動素子１３を設けることが好ましい。
駆動素子１３に駆動手段２０から駆動信号を供給することにより、メンブレン１２を振動させることができる。メンブレン１２の振動により、蛍光粒子３５０を含有する液滴３１０を、ノズル１１１から吐出させることができる。
駆動素子１３として圧電素子を用いる場合には、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動手段２０から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって紙面横方向に圧縮応力が加わり、メンブレン１２を紙面上下方向に振動させることができる。圧電材料としては、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を用いることができる。この他にも、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、或いはこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたもの等、様々な圧電材料を用いることができる。
光源３０は、飛翔中の液滴３１０に光Ｌを照射する。なお、飛翔中とは、液滴３１０が液滴吐出手段１０から吐出されてから、着滴対象物に着滴するまでの状態を指す。飛翔中の液滴３１０は、光Ｌが照射される位置では略球状となっている。又、光Ｌのビーム形状は略円形状である。
ここで、液滴３１０の直径に対し、光Ｌのビーム直径が１０〜１００倍程度であることが好ましい。これは、液滴３１０の位置ばらつきが存在する場合においても、光源３０からの光Ｌを確実に液滴３１０に照射するためである。
但し、液滴３１０の直径に対し、光Ｌのビーム直径が１００倍を大きく超えることは好ましくない。これは、液滴３１０に照射される光のエネルギー密度が下がるため、光Ｌを励起光として発する蛍光Ｌｆの光量が低下し、受光素子６０で検出し難くなるからである。
光源３０から発せられる光Ｌはパルス光であることが好ましく、例えば、固体レーザ、半導体レーザ、色素レーザ等が好適に用いられる。光Ｌがパルス光である場合のパルス幅は１０μｓ以下が好ましく、１μｓ以下がより好ましい。単位パルス当たりのエネルギーとしては、集光の有無等、光学系に大きく依存するが、概ね０．１μＪ以上が好ましく、１μＪ以上がより好ましい。
受光素子６０は、飛翔中の液滴３１０に蛍光粒子３５０が含有されていた場合に、蛍光粒子３５０が光Ｌを励起光として吸収して発する蛍光Ｌｆを受光する。蛍光Ｌｆは、蛍光粒子３５０から四方八方に発せられるため、受光素子６０は蛍光Ｌｆを受光可能な任意の位置に配置することができる。この際、コントラストを向上するため、光源３０から出射される光Ｌが直接入射しない位置に受光素子６０を配置することが好ましい。
受光素子６０は、蛍光粒子３５０から発せられる蛍光Ｌｆを受光できる素子であれば特に限定はない。受光素子６０としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサ等の１次元素子が挙げられるが、高感度な測定が必要な場合には、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードを用いることが好ましい。受光素子６０として、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ゲートＣＣＤ等の２次元素子を用いてもよい。
なお、光源３０が発する光Ｌと比較して蛍光粒子３５０の発する蛍光Ｌｆが弱いため、受光素子６０の前段（受光面側）に光Ｌの波長域を減衰させるフィルタを設置してもよい。これにより、受光素子６０において、非常にコントラストの高い蛍光粒子３５０の画像を得ることができる。フィルタとしては、例えば、光Ｌの波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタ等を用いることができる。
又、前述のように、光源３０から発せられる光Ｌはパルス光であることが好ましいが、光源３０から発せられる光Ｌを連続発振の光としてもよい。この場合には、連続発振の光が飛翔中の液滴３１０に照射されるタイミングで受光素子６０が光を取り込み可能となるように制御し、受光素子６０に蛍光Ｌｆを受光させることが好ましい。
制御手段７０は、駆動手段２０及び光源３０を制御する機能を有している。又、制御手段７０は、受光素子６０が受光した光量に基づく情報を入手し、液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数（ゼロである場合も含む）を検知する機能を有している。以下、図２〜図４を参照し、制御手段７０の動作を含む液滴形成装置１の動作について説明する。
図２は、図１の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。図３は、図１の制御手段の機能ブロックを例示する図である。図４は、第１の実施の形態に係る液滴形成装置の動作を示すフローチャートの例である。
図２を参照するに、制御手段７０は、ＣＰＵ７１と、ＲＯＭ７２と、ＲＡＭ７３と、Ｉ／Ｆ７４と、バスライン７５とを有している。ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、及びＩ／Ｆ７４は、バスライン７５を介して相互に接続されている。
ＣＰＵ７１は、制御手段７０の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ７２は、ＣＰＵ７１が制御手段７０の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ７３は、ＣＰＵ７１のワークエリア等として使用される。又、ＲＡＭ７３は、所定の情報を一時的に記憶することができる。Ｉ／Ｆ７４は、液滴形成装置１を他の機器等と接続するためのインターフェイスである。液滴形成装置１は、Ｉ／Ｆ７４を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。
図３を参照するに、制御手段７０は、機能ブロックとして、吐出制御手段７０１と、光源制御手段７０２と、粒子数検知手段７０３とを有している。
図３及び図４を参照しながら、液滴形成装置１の粒子数検知について説明する。まず、ステップＳ１１において、制御手段７０の吐出制御手段７０１は、駆動手段２０に吐出の指令を出す。吐出制御手段７０１から吐出の指令を受けた駆動手段２０は、駆動素子１３に駆動信号を供給してメンブレン１２を振動させる。メンブレン１２の振動により、蛍光粒子３５０を含有する液滴３１０が、ノズル１１１から吐出される。
次に、ステップＳ１２において、制御手段７０の光源制御手段７０２は、液滴３１０の吐出に同期して（駆動手段２０から液滴吐出手段１０に供給される駆動信号に同期して）光源３０に点灯の指令を出す。これにより、光源３０が点灯し、飛翔中の液滴３１０に光Ｌを照射する。
なお、ここで、同期するとは、液滴吐出手段１０による液滴３１０の吐出と同時に（駆動手段２０が液滴吐出手段１０に駆動信号を供給するのと同時に）発光することではなく、液滴３１０が飛翔して所定位置に達したときに液滴３１０に光Ｌが照射されるタイミングで、光源３０が発光することを意味する。つまり、光源制御手段７０２は、液滴吐出手段１０による液滴３１０の吐出（駆動手段２０から液滴吐出手段１０に供給される駆動信号）に対して、所定時間だけ遅延して発光するように光源３０を制御する。
例えば、液滴吐出手段１０に駆動信号を供給した際に吐出する液滴３１０の速度ｖを予め測定しておく。そして、測定した速度ｖに基づいて液滴３１０が吐出されてから所定位置まで到達する時間ｔを算出し、液滴吐出手段１０に駆動信号を供給するタイミングに対して、光源３０が光を照射するタイミングをｔだけ遅延させる。これにより、良好な発光制御が可能となり、光源３０からの光を確実に液滴３１０に照射することができる。
次に、ステップＳ１３において、制御手段７０の粒子数検知手段７０３は、受光素子６０からの情報に基づいて、液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数（ゼロである場合も含む）を検知する。ここで、受光素子６０からの情報とは、蛍光粒子３５０の輝度値（光量）や面積値である。
粒子数検知手段７０３は、例えば、受光素子６０が受光した光量と予め設定された閾値とを比較して、蛍光粒子３５０の個数を検知することができる。この場合には、受光素子６０として１次元素子を用いても２次元素子を用いても構わない。
受光素子６０として２次元素子を用いる場合は、粒子数検知手段７０３は、受光素子６０から得られた２次元画像に基づいて、蛍光粒子３５０の輝度値或いは面積を算出するための画像処理を行う手法を用いてもよい。この場合、粒子数検知手段７０３は、画像処理により蛍光粒子３５０の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光粒子３５０の個数を検知することができる。
なお、蛍光粒子３５０は、細胞や染色細胞であってもよい。染色細胞とは、蛍光色素によって染色された細胞、又は、蛍光タンパク質を発現可能な細胞である。蛍光粒子３５０が細胞である場合には、細胞の自家蛍光を受光素子６０が受光し、粒子数検知手段７０３が液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数を検知する。
染色細胞において、蛍光色素としては、例えば、セルトラッカーオレンジやセルトラッカーレッド等を挙げることができる。蛍光タンパク質としては、例えば、緑色蛍光タンパク質（GFP；green fluorescent protein）、赤色蛍光タンパク質（RFP；Red Fluorescent Protein）、黄色蛍光タンパク質（YFP；Yellow Fluorescent Protein）等を挙げることができる。
このように、液滴形成装置１では、蛍光粒子３５０を縣濁した粒子縣濁液３００を保持する液滴吐出手段１０に、駆動手段２０から駆動信号を供給して、蛍光粒子３５０を含有する液滴３１０を吐出させ、飛翔中の液滴３１０に光源３０から光Ｌを照射する。そして、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０が光Ｌを励起光として蛍光Ｌｆを発し、蛍光Ｌｆを受光素子６０が受光する。更に、受光素子６０からの情報に基づいて、粒子数検知手段７０３が、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数を検知（カウント）する。
つまり、液滴形成装置１では、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数を実際にその場で観察するため、蛍光粒子３５０の個数の検知精度を従来よりも向上することが可能となる。又、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０に光Ｌを照射して蛍光Ｌｆを発光させて蛍光Ｌｆを受光素子６０で受光するため、高いコントラストで蛍光粒子３５０の画像を得ることが可能となり、蛍光粒子３５０の個数の誤検知の発生頻度を低減できる。
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、蛍光粒子３５０が発する蛍光を検出する部分の構成を変形した液滴形成装置の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図５は、第１の実施の形態の変形例１に係る液滴形成装置を例示する模式図である。図５を参照するに、液滴形成装置１Ａは、受光素子６０の前段にミラー４０を配置した点が、液滴形成装置１（図１参照）と相違する。
このように、液滴形成装置１Ａでは、受光素子６０の前段にミラー４０を配置したことにより、受光素子６０のレイアウトの自由度を向上することができる。
例えば、ノズル１１１と着滴対象物を近づけた際に、図１のレイアウトでは着滴対象物と液滴形成装置１の光学系（特に受光素子６０）との干渉が発生するおそれがあるが、図５のレイアウトにすることで、干渉の発生を回避することができる。
すなわち、図５のように受光素子６０のレイアウトを変更することで、液滴３１０が着滴する着滴対象物とノズル１１１との距離（ギャップ）を縮めることが可能となり、着滴位置のばらつきを抑制することができる。その結果、分注の精度を向上することが可能となる。
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、蛍光粒子３５０が発する蛍光を検出する部分の構成を変形した液滴形成装置の他の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図６は、第１の実施の形態の変形例２に係る液滴形成装置を例示する模式図である。図６を参照するに、液滴形成装置１Ｂは、蛍光粒子３５０から発せられる蛍光Ｌｆ１を受光する受光素子６０に加え、蛍光粒子３５０から発せられる蛍光Ｌｆ２を受光する受光素子６１を設けた点が、液滴形成装置１（図１参照）と相違する。
ここで、蛍光Ｌｆ１及びＬｆ２は、蛍光粒子３５０から四方八方に発せられる蛍光の一部を示している。受光素子６０及び６１は、蛍光粒子３５０から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる任意の位置に配置することができる。なお、蛍光粒子３５０から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる位置に３つ以上の受光素子を配置してもよい。又、各受光素子は同一仕様としてもよいし、異なる仕様としてもよい。
受光素子が１つであると、飛翔する液滴３１０に複数個の蛍光粒子３５０が含まれる場合に、蛍光粒子３５０同士が重なることに起因して、粒子数検知手段７０３が液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数を誤検知する（カウントエラーが発生する）おそれがある。
図７及び図８は、飛翔する液滴に２個の蛍光粒子が含まれる場合を例示する図である。例えば、図７に示すように、蛍光粒子３５０１と３５０２とに重なりが発生する場合や、図８に示すように、蛍光粒子３５０１と３５０２とに重なりが発生しない場合があり得る。受光素子を２つ以上設けることで、蛍光粒子が重なる影響を低減することが可能である。
前述のように、粒子数検知手段７０３は、画像処理により蛍光粒子の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光粒子の個数を検知することができる。
受光素子を２つ以上設置する場合，それぞれの受光素子から得られる輝度値或いは面積値のうち、最大値を示すデータを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能である。これに関して、図９を参照して、より詳しく説明する。
図９は、粒子同士の重なりが生じない場合の輝度値Ｌｉと、実測される輝度値Ｌｅとの関係を例示する図である。図９に示すように、液滴内の粒子同士の重なりがない場合には、Ｌｅ＝Ｌｉとなる。例えば、粒子１個の輝度値をＬとすると、粒子数／滴=１個の場合はＬｅ＝Ｌであり、粒子数／滴＝ｎ個の場合はＬｅ＝ｎＬである（ｎ：自然数）。
しかし、実際には、ｎが２以上の場合には粒子同士の重なりが発生し得るため、実測される輝度値はＬ≦Ｌｅ≦ｎＬ（図９の網掛部分）となる。そこで、粒子数／滴＝ｎ個の場合、例えば閾値を（ｎＬ−Ｌ／２）≦閾値＜（ｎＬ＋Ｌ／２）と設定することができる。そして、複数の受光素子を設置する場合、それぞれの受光素子から得られたデータのうち最大値を示すものを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能となる。なお、輝度値に代えて面積値を用いてもよい。
又、受光素子を複数設置する場合、得られる複数の形状データを基に、粒子数を推定するアルゴリズムにより粒子数を決定づけてもよい。
このように、液滴形成装置１Ｂでは、蛍光粒子３５０が異なる方向に発した蛍光を受光する複数の受光素子を有しているため、蛍光粒子３５０の個数の誤検知の発生頻度を更に低減できる。
〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、蛍光粒子３５０が発する蛍光を検出する部分の構成を変形した液滴形成装置の更に他の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１０は、第１の実施の形態の変形例３に係る液滴形成装置を例示する模式図であり、液滴形成装置の一部を液滴形成手段の上部から見たものである。図１０を参照するに、液滴形成装置１Ｃは、蛍光粒子３５０から発せられる蛍光Ｌｆをレンズ５０を介して受光素子６２で受光する点が、液滴形成装置１（図１参照）と相違する。
受光素子６２は、複数の受光素子がアレイ状に形成された構造を有している。蛍光粒子３５０からの蛍光Ｌｆは、レンズ５０によって、受光素子６２を構成する各受光素子に導かれる。
レンズ５０としては、開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）の高いレンズを用いることが好ましく、特に対物レンズやｆθレンズは、受光素子６２に垂直に光を入射させることが可能であり、素子の場所による依存性が出にくいため、好適である。ここで、対物レンズとは、収差の少ない拡大像を得ることが可能なレンズである。又、ｆθレンズとは、像高をｙ、焦点距離をｆ、レンズへの光入射角度をθとしたときに、ｙ＝ｆθが成立するレンズである。受光素子６２としては、例えば、ＣＣＤアレイやＣＭＯＳアレイ、フォトダイオードアレイ等を用いることが可能である。感度や時間応答性の観点でフォトダイオードアレイを用いることが最も好ましい。
液滴形成装置１Ｃにおいて、液滴３１０とレンズ５０と受光素子６２を適切に配置することにより、受光素子６２を構成する各受光素子が、蛍光粒子３５０が異なる方向に発する蛍光を受光することが可能となる。これにより、液滴形成装置１Ｃをより小型化することができる。
〈第１の実施の形態の変形例４〉
第１の実施の形態の変形例４では、蛍光粒子３５０が発する蛍光を検出する部分の構成を変形した液滴形成装置の更に他の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例４において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１１は、第１の実施の形態の変形例４に係る液滴形成装置を例示する模式図であり、液滴形成装置の一部を液滴形成手段の上部から見たものである。図１１を参照するに、液滴形成装置１Ｄは、蛍光粒子３５０から発せられる蛍光を複数のミラー４１及び４２と複数のレンズ５１〜５３を介して受光素子６０で受光する点が、液滴形成装置１（図１参照）と相違する。
液滴形成装置１Ｄにおいて、蛍光粒子３５０が発する蛍光Ｌｆ１は、ミラー４１で反射されてレンズ５１に入射し、更にレンズ５３に入射して受光素子６０上に結像される。又、蛍光粒子３５０が蛍光Ｌｆ１とは異なる方向に発する蛍光Ｌｆ２は、ミラー４２で反射されてレンズ５２に入射し、更にレンズ５３に入射して受光素子６０上に結像される。受光素子６０としては、２次元アレイ状の受光素子を用いることができる。
このように、複数のミラー４１及び４２と複数のレンズ５１〜５３を蛍光粒子３５０が異なる方向に発する蛍光を入射できる位置に配置し、受光素子６０として２次元アレイ状の受光素子を用いることで、図１１中右側半分は右から見たときの蛍光粒子３５０の像を撮像し、左側半分は左から見たときの蛍光粒子３５０の像が撮像可能となる。
これにより、複数方向からの像を１つの受光素子６０上に結像することが可能となり、安価な構成で、粒子数検知手段７０３による蛍光粒子３５０の個数の誤検知の発生頻度を低減できる。
〈第１の実施の形態の変形例５〉
第１の実施の形態の変形例５では、液滴吐出手段の構成を変形した液滴形成装置の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例５において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１２は、第１の実施の形態の変形例５に係る液滴形成装置を例示する模式図である。図１２を参照するに、液滴形成装置１Ｅは、液滴吐出手段１０が液滴吐出手段１０Ｅに置換された点が、液滴形成装置１（図１参照）と相違する。
液滴吐出手段１０Ｅは、液室１１Ｅと、メンブレン１２Ｅと、駆動素子１３Ｅとを有している。液室１１Ｅは、液室１１Ｅ内を大気に開放する大気開放部１１５を上部に有しており、粒子縣濁液３００中に混入した気泡を大気開放部１１５から排出可能に構成されている。
メンブレン１２Ｅは、液室１１Ｅの下端部に固定された膜状部材である。メンブレン１２Ｅの略中心には貫通孔であるノズル１２１が形成されており、液室１１Ｅに保持された粒子縣濁液３００はメンブレン１２Ｅの振動によりノズル１２１から液滴３１０として吐出される。メンブレン１２Ｅの振動の慣性により液滴３１０を形成するため、高表面張力（高粘度）の粒子縣濁液３００でも吐出が可能である。メンブレン１２Ｅの平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。
メンブレン１２Ｅの材質としては特に限定はないが、柔らか過ぎるとメンブレン１２Ｅが簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さがある材質を用いることが好ましい。メンブレン１２Ｅの材質としては、例えば、金属材料やセラミック材料、ある程度硬さのある高分子材料等を用いることができる。
特に、蛍光粒子３５０として細胞を用いる際には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料であることが好ましい。細胞の付着性は一般的に材質の水との接触角に依存性があると言われており、材質の親水性が高い又は疎水性が高いときには細胞の付着性が低い。親水性の高い材料としては各種金属材料やセラミック（金属酸化物）を用いることが可能であり、疎水性が高い材料としてはフッ素樹脂等を用いることが可能である。
このような材料の他の例としては、ステンレス鋼やニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等を挙げることができる。これ以外にも、材料表面をコーティングすることで細胞接着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることや、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマー（例えば日油株式会社製、Lipidure）によってコーティングすることが可能である。
ノズル１２１は、メンブレン１２Ｅの略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル１２１の径としては特に限定はないが、蛍光粒子３５０がノズル１２１に詰まることを避けるため、蛍光粒子３５０の大きさの２倍以上とすることが好ましい。蛍光粒子３５０が例えば動物細胞、特にヒトの細胞である場合、ヒトの細胞の大きさは一般的に５μｍ〜５０μｍ程度であるため、ノズル１２１の径を、使用する細胞に合わせて１０μｍ〜１００μｍ以上とすることが好ましい。
一方で、液滴が大きくなり過ぎると微小液滴を形成するという目的の達成が困難となるため、ノズル１２１の径は２００μｍ以下であることが好ましい。つまり、液滴吐出手段１０Ｅにおいては、ノズル１２１の径は、典型的には１０μｍ〜２００μｍの範囲となる。
駆動素子１３Ｅは、メンブレン１２Ｅの下面側に形成されている。駆動素子１３Ｅの形状は、メンブレン１２Ｅの形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン１２Ｅの平面形状が円形である場合には、ノズル１２１の周囲に平面形状が円環状（リング状）の駆動素子１３Ｅを形成することが好ましい。駆動素子１３Ｅの駆動方式は、駆動素子１３と同様とすることができる。
駆動手段２０は、メンブレン１２Ｅを振動させて液滴３１０を形成する吐出波形と、液滴３１０を形成しない範囲でメンブレン１２Ｅを振動させる撹拌波形とを駆動素子１３Ｅに選択的に（例えば、交互に）付与することができる。
例えば、吐出波形及び撹拌波形を何れも矩形波とし、吐出波形の駆動電圧よりも撹拌波形の駆動電圧を低くすることで、撹拌波形の印加により液滴３１０が形成されないようにすることができる。つまり、駆動電圧の高低により、メンブレン１２Ｅの振動状態（振動の程度）を制御することができる。
液滴吐出手段１０Ｅでは、駆動素子１３Ｅがメンブレン１２Ｅの下面側に形成されているため、駆動素子１３Ｅによりメンブレン１２が振動すると、液室１１Ｅの下部方向から上部方向への流れを生じさせることが可能である。
この時、蛍光粒子３５０の動きは下から上への運動となり、液室１１Ｅ内で対流が発生して蛍光粒子３５０を含有する粒子縣濁液３００の撹拌が起きる。液室１１Ｅの下部方向から上部方向への流れにより、沈降、凝集した蛍光粒子３５０が液室１１Ｅの内部に均一に分散する。
つまり、駆動手段２０は、吐出波形を駆動素子１３Ｅに加え、メンブレン１２Ｅの振動状態を制御することにより、液室１１Ｅに保持された粒子縣濁液３００をノズル１２１から液滴３１０として吐出させることができる。又、駆動手段２０は、撹拌波形を駆動素子１３Ｅに加え、メンブレン１２Ｅの振動状態を制御することにより、液室１１Ｅに保持された粒子縣濁液３００を撹拌することができる。なお、撹拌時には、ノズル１２１から液滴３１０は吐出されない。
このように、液滴３１０を形成していない間に粒子縣濁液３００を撹拌することにより、蛍光粒子３５０がメンブレン１２Ｅ上に沈降、凝集することを防ぐと共に、蛍光粒子３５０を粒子縣濁液３００中にムラなく分散させることができる。これにより、ノズル１２１の詰まり、及び吐出する液滴３１０中の蛍光粒子３５０の個数のばらつきを抑えることが可能となる。その結果、蛍光粒子３５０を含有する粒子縣濁液３００を、長時間連続して安定的に液滴３１０として吐出することができる。
又、液滴形成装置１Ｅにおいて、液室１１Ｅ内の粒子縣濁液３００中に気泡が混入する場合がある。この場合でも、液滴形成装置１Ｅでは、液室１１Ｅの上部に大気開放部１１５が設けられているため、粒子縣濁液３００中に混入した気泡を大気開放部１１５を通じて外気に排出できる。これによって、気泡排出のために大量の液を捨てることなく、連続して安定的に液滴３１０を形成することが可能となる。
すなわち、ノズル１２１の近傍に気泡が混入した場合や、メンブレン１２Ｅ上に多数の気泡が混入した場合には吐出状態に影響を及ぼすため、長い時間安定的に液滴の形成を行うためには、混入した気泡を排出する必要がある。通常、メンブレン１２Ｅ上に混入した気泡は、自然に若しくはメンブレン１２Ｅの振動によって上方に移動するが、液室１１Ｅには大気開放部１１５が設けられているため、混入した気泡を大気開放部１１５から排出可能となる。そのため、液室１１Ｅに気泡が混入しても不吐出が発生することを防止可能となり、連続して安定的に液滴３１０を形成することができる。
なお、液滴を形成しないタイミングで、液滴を形成しない範囲でメンブレン１２Ｅを振動させ、積極的に気泡を液室１１Ｅの上方に移動させてもよい。
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、液滴形成装置１を、ウェル中に蛍光粒子を分注する装置に用いる例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１３は、第２の実施の形態に係る分注装置を例示する模式図である。図１３を参照するに、分注装置２は、液滴形成装置１と、基材７００と、ステージ８００と、制御装置９００とを有している。
分注装置２において、基材７００は、移動可能に構成されたステージ８００上に配置されている。基材７００には液滴形成装置１の液滴吐出手段１０（図１参照）から吐出された液滴３１０が着滴する複数のウェル７１０（凹部）が形成されている。制御装置９００は、ステージ８００を移動させ、液滴形成装置１の液滴吐出手段１０（図１参照）と夫々のウェル７１０との相対的な位置関係を制御する。これにより、液滴形成装置１の液滴吐出手段１０（図１参照）から夫々のウェル７１０中に順次蛍光粒子３５０を含む液滴３１０を吐出することができる。
制御装置９００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、制御装置９００の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、制御装置９００の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御装置９００は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。
図１４は、第２の実施の形態に係る分注装置の動作を示すフローチャートの例である。まず、ステップＳ１０１では、液滴形成装置１の液滴吐出手段１０（図１参照）は、所定のウェル７１０に向けて液滴３１０を吐出する。
次に、ステップＳ１０２では、液滴形成装置１の粒子数検知手段７０３（図１参照）は、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数を検知し、検知結果を制御装置９００に送る。粒子数検知手段７０３の検知結果が『１個以上』でない場合（ゼロ個の場合）には、ステップＳ１０１の動作を繰り返す。
ステップＳ１０２で粒子数検知手段７０３の検知結果が『１個以上』である場合には、ステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０３では、制御装置９００はステージ８００を制御し、液滴形成装置１の液滴吐出手段１０（図１参照）と次のウェル７１０とが対向する位置になるように基材７００を移動する。その後、ステップＳ１０１に移行して同様の動作を繰り返す。
これにより、ウェル７１０に向けて飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数がゼロ個である場合には同じウェル７１０に向けて液滴３１０を再度吐出するため、複数のウェル７１０中に確実に蛍光粒子３５０を分注することが可能となる。
又、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の有無ではなく、図１５に示すように飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数を検知することも可能である。図１５は、第２の実施の形態に係る分注装置の動作を示すフローチャートの他の例である。
図１５では、まず、図１４と同様のステップＳ１０１を実施後、ステップＳ２０２において、液滴形成装置１の粒子数検知手段７０３（図１参照）は、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数を検知し、検知結果を制御装置９００に送る。粒子数検知手段７０３の検知結果が『３個以上』となるまで、ステップＳ１０１の動作を繰り返す。
なお、液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数が増えると粒子数検知手段７０３の検知精度が低下するおそれがあるため、必ずしも１回に吐出する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数が３個以上になるように設定する必要はない。例えば、１回に吐出する液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数が０個か１個になるように設定してもよい。この場合、液滴３１０に含有された蛍光粒子３５０の個数の合計が３個以上となるまで、ステップＳ１０１の動作を繰り返す。
ステップＳ２０２で粒子数検知手段７０３の検知結果が『３個以上』である場合には、ステップＳ１０３に移行し、図１４と同様のステップＳ１０３を実施する。その後、ステップＳ１０１に移行して同様の動作を繰り返す。これにより、各ウェル７１０内の蛍光粒子３５０の個数が３個以上となるように分注することが可能になる。
なお、図１４及び図１５の処理において、ステージ８００に沿って液滴形成装置１を所定の位置に移動させる機能は、例えば、制御装置９００にプログラムとして組み込むことができる。又、液滴形成装置１に代えて、液滴形成装置１Ａ〜１Ｅの何れかを用いてもよい。
〈実施例１〉
実施例１では、蛍光粒子ではない粒子３９０を含有する液滴３１０に光Ｌを照射した場合（比較例）と、蛍光粒子３５０を含有する液滴３１０に光Ｌを照射した場合（実施例）について、受光素子６０で取得される蛍光粒子３５０の画像を比較した。結果を図１６〜図１９に示す。なお、図１６及び図１８は液滴３１０に光Ｌを照射したときの様子を模式的に示しており、図１７及び図１９は受光素子６０で取得された画像を示している。
図１６及び図１７に示すように、蛍光粒子ではない粒子３９０を用いると、飛翔する液滴３１０は中央部位を除いて影になるため、粒子３９０が液滴３１０の影に隠れてしまう。そのため、粒子数検知手段７０３による粒子３９０の数の検知は極めて困難である。
これに対して、図１８及び図１９に示すように、蛍光粒子３５０を用いた場合、蛍光粒子３５０自体が蛍光を発する発光体となるため、蛍光粒子３５０が液滴３１０の影に隠れて認識されなくなる不具合が生じない。そのため、粒子数検知手段７０３による蛍光粒子３５０の個数を精度よく検知することが可能である。
なお、図１８及び図１９の例では、レーザ等の光Ｌと比較して蛍光粒子３５０の蛍光Ｌｆが弱いため、受光素子６０の前段に光Ｌを減衰させるフィルタ８０を設置している。これにより、非常にコントラストの高い蛍光粒子３５０の画像を得ることができる。フィルタ８０としては、例えば、光Ｌの波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタ等を用いることができる。
〈実施例２〉
実施例２では、粒子数検知手段７０３による蛍光粒子の個数の検知（カウント）の正答率評価を行った。具体的には、飛翔する液滴中の蛍光粒子の個数を粒子数検知手段７０３によって算出した結果と、着滴後の蛍光粒子の個数（真の蛍光粒子の個数）を目視で確認した結果とがイコールである割合をカウント正答率と定義して評価を行った。
評価結果を図２０に示す。図２０において、Ａは、図６に示す液滴形成装置１Ｂを用いて評価を行った結果を示している。又、Ｂ、Ｃ、及びＤは、図１に示す液滴形成装置１を用いて評価を行った結果を示している。何れの場合も、受光素子６０としては高感度カメラ（東京インスツルメンツ製、sCMOS pco.edge）を用い、光源３０としてはYAGレーザ（スペクトラ・フィジックス製，Explorer ONE-532-200-KE）、粒子数検知手段７０３としては画像処理ソフトウェアである『ImageJ』を用いた。
又、Ａ及びＢでは、蛍光粒子３５０として、『ベイ バイオサイエンス製、SPHERO Fluorescent Nile Red particles、１% w/v、１０〜１４μｍ』を用いた。又、Ｃでは、蛍光粒子３５０として、蛍光色素によって染色された細胞（濃度５×１０６cell/mL、セルトラッカーオレンジで染色）を用いた。又、Ｄでは、蛍光粒子３５０として、蛍光色素によって染色されていない細胞を用いた。
図２０に示すように、液滴３１０中に蛍光粒子が含まれていない場合は、Ａ〜Ｄの何れにおいても９０％以上の高い正答率が得られた。つまり、Ａ〜Ｄの何れにおいても、飛翔する液滴３１０に含まれる蛍光粒子３５０の有無については、高い精度で検知できると言える。
又、液滴３１０中に蛍光粒子が１個以上含まれている場合は、液滴３１０中に含まれる蛍光粒子の数が増えるにつれて正答率が低下する傾向にあるが、Ａの場合には、９０％以上の高い正答率を維持している。
特に、Ａについて、液滴３１０中に蛍光粒子が２個含まれている場合でも正答率が高いのは、液滴形成装置１Ｂでは、蛍光粒子３５０が異なる方向に発した蛍光を受光する複数の受光素子を有しているため、蛍光粒子３５０同士が重なることに起因する誤検知を低減できているためと考えられる。なお、５０％以上の正答率があれば実用可能である。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、変形していないときのメンブレン１２又は１２Ｅの平面内にＸＹ方向をとり、メンブレン１２又は１２Ｅの法線方向をＺ方向とした際に、液滴形成装置１等をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に独立に移動できる機構を設けてもよい。これにより、ＸＹ平面内での蛍光粒子のパターニングや、Ｚ方向への蛍光粒子の積層を容易に行うことができる。
本国際出願は２０１６年１月２６日に出願した日本国特許出願２０１６−０１２２６０号、及び２０１６年９月９日に出願した日本国特許出願２０１６−１７６８１２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１６−０１２２６０号及び日本国特許出願２０１６−１７６８１２号の全内容を本国際出願に援用する。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 液滴形成装置
２ 分注装置
１０、１０Ｅ 液滴吐出手段
１１、１１Ｅ 液室
１２、１２Ｅ メンブレン
１３、１３Ｅ 駆動素子
２０ 駆動手段
３０ 光源
４０、４１、４２ ミラー
５０、５１、５２、５３ レンズ
６０、６１、６２ 受光素子
７０ 制御手段
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
７３ ＲＡＭ
７４ Ｉ／Ｆ
７５ バスライン
８０ フィルタ
１１１、１２１ ノズル
１１５ 大気開放部
３００ 粒子縣濁液
３１０ 液滴
３５０ 蛍光粒子
７００ 基材
７０１ 吐出制御手段
７０２ 光源制御手段
７０３ 粒子数検知手段
７１０ ウェル
８００ ステージ
９００ 制御装置
特許第５７１６２１３号 特開２０１４−０２０９１８号公報

Claims (12)

  1. 蛍光粒子を縣濁した粒子縣濁液を液滴として吐出する液滴吐出手段と、
    前記液滴吐出手段から吐出された飛翔中の前記液滴に光を照射する光源と、
    前記液滴に含有された前記蛍光粒子が前記光を励起光として発する蛍光を受光する受光素子と、
    前記受光素子からの情報に基づいて、前記液滴に含有された前記蛍光粒子の個数を検知する粒子数検知手段と、を有する液滴形成装置。
  2. 前記情報は、光量である請求項１に記載の液滴形成装置。
  3. 複数の前記受光素子を有し、
    夫々の前記受光素子は、前記蛍光粒子が異なる方向に発した前記蛍光を受光する請求項１に記載の液滴形成装置。
  4. 前記蛍光粒子は細胞である請求項１に記載の液滴形成装置。
  5. 前記蛍光粒子は、蛍光色素によって染色された細胞、又は、蛍光タンパク質を発現可能な細胞である請求項４に記載の液滴形成装置。
  6. 前記液滴吐出手段は、
    前記粒子縣濁液を保持する液体保持部と、
    ノズルが形成され、前記液体保持部に保持された前記粒子縣濁液を振動により前記ノズルから前記液滴として吐出する膜状部材と、を有する請求項１に記載の液滴形成装置。
  7. 前記光は、前記液滴の吐出に同期して前記光源から発せられるパルス光である請求項１に記載の液滴形成装置。
  8. 前記受光素子は、前記光が直接入射しない位置に配置されている請求項１に記載の液滴形成装置。
  9. 前記受光素子の受光面側に、前記光の波長域を減衰するフィルタを設けた請求項１に記載の液滴形成装置。
  10. 請求項１に記載の液滴形成装置と、
    前記液滴吐出手段から吐出された前記液滴が着滴する複数の凹部が形成された基材と、
    前記液滴吐出手段と夫々の前記凹部との相対的な位置関係を制御する制御装置と、を有する分注装置。
  11. 前記凹部に向けて吐出された前記液滴に含有された前記蛍光粒子の個数がゼロである場合には、同じ凹部に向けて前記液滴を再度吐出する請求項１０に記載の分注装置。
  12. 蛍光色素を含んだ細胞を懸濁した懸濁液を液滴として吐出し、
    吐出された飛翔中の前記液滴に光を照射し、
    前記液滴に含有された前記蛍光色素を含んだ細胞からの光を受光し、
    受光した結果に基づいて、前記液滴に含有された前記蛍光色素を含んだ細胞の個数を検知して吐出された前記液滴を複数の凹部が形成された基材に着滴させて前記複数の凹部に対し予め設定された個数の細胞をそれぞれ含んだ基材とすることを特徴とする方法。
JP2017563787A 2016-01-26 2017-01-12 液滴形成装置、分注装置、方法 Active JP6555363B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016012260 2016-01-26
JP2016012260 2016-01-26
JP2016176812 2016-09-09
JP2016176812 2016-09-09
PCT/JP2017/000735 WO2017130707A1 (ja) 2016-01-26 2017-01-12 液滴形成装置、分注装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017130707A1 JPWO2017130707A1 (ja) 2018-12-27
JP6555363B2 true JP6555363B2 (ja) 2019-08-07

Family

ID=59397928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017563787A Active JP6555363B2 (ja) 2016-01-26 2017-01-12 液滴形成装置、分注装置、方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10732087B2 (ja)
EP (1) EP3409377A4 (ja)
JP (1) JP6555363B2 (ja)
CN (1) CN108472678B (ja)
AU (2) AU2017212067A1 (ja)
WO (1) WO2017130707A1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017054070A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Institut National D'optique System and method for individual particle sizing using light scattering techniques
JP7013804B2 (ja) 2016-12-15 2022-02-01 株式会社リコー 容器及び校正用標準プレート
EP3415608B1 (en) 2017-06-14 2022-05-11 Ricoh Company, Ltd. Method for producing cell containing base
EP3486330A1 (en) 2017-11-21 2019-05-22 Ricoh Company, Ltd. Device for measuring ranges of copy numbers
JP7073745B2 (ja) * 2018-01-29 2022-05-24 株式会社リコー 液滴吐出手段、液滴形成装置、及び撹拌装置
JP7102806B2 (ja) * 2018-03-15 2022-07-20 株式会社リコー 液滴吐出手段、液滴形成装置、撹拌装置、及び分注装置
US10807372B2 (en) 2018-01-29 2020-10-20 Ricoh Company, Ltd. Liquid droplet discharging unit, liquid droplet forming device, and stirring device
JP7059712B2 (ja) * 2018-03-14 2022-04-26 株式会社リコー プレートの生成方法、プレートの生成装置、及びオリフィスの径可変プログラム
US10780706B2 (en) 2018-03-16 2020-09-22 Ricoh Company, Ltd. Discharging device and discharging method
JP7077693B2 (ja) * 2018-03-19 2022-05-31 株式会社リコー プレートの製造方法、製造装置、及び製造プログラム、並びに製造されたプレート
EP3647058A1 (en) 2018-11-05 2020-05-06 Ricoh Company, Ltd. Liquid discharging head and liquid discharging apparatus
JP7183742B2 (ja) * 2018-11-29 2022-12-06 株式会社リコー 液吐出ヘッド、液吐出装置、及び液吐出方法
CN111378557B (zh) * 2018-12-26 2023-06-06 财团法人工业技术研究院 用于产生液珠的管状结构及液珠产生方法
CN109701801A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 天津中新药业集团股份有限公司第六中药厂 消除液体通过喷管滴落过程中伴随液滴的方法
JP7305955B2 (ja) 2018-12-28 2023-07-11 株式会社リコー 液吐出ヘッド、液吐出装置、分注装置、及び液吐出方法
CN109752291A (zh) * 2019-02-28 2019-05-14 西北工业大学 一种用于监控微小液滴掉落过程的触发装置
US20210215591A1 (en) * 2020-01-13 2021-07-15 Fluent Biosciences Inc. Devices for generating monodisperse droplets from a bulk liquid
CN111707507B (zh) * 2020-06-23 2023-02-28 合肥安为康医学检验有限公司 一种血液样品生化定量检测装置
NL2026722B1 (en) * 2020-10-21 2022-06-16 Deem Consulting B V A droplet separation device, a particle detection device, and a method for separating droplets and detecting particles

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5454435A (en) 1977-10-08 1979-04-28 Toto Ltd Device of washing toilet stool
JPS6080764A (ja) 1983-10-12 1985-05-08 Agency Of Ind Science & Technol 微小粒子を識別する方法及びその装置
JP2618395B2 (ja) 1987-06-24 1997-06-11 日本電信電話株式会社 カートリッジハンドリング機構
DE69025256T2 (de) * 1989-10-11 1996-06-27 Canon Kk Gerät und Verfahren zur Trennung von Teilchen aus flüssigkeitssuspendierten Teilchen in Zusammenhang mit deren Eigenschaften
US5700692A (en) * 1994-09-27 1997-12-23 Becton Dickinson And Company Flow sorter with video-regulated droplet spacing
US6149867A (en) * 1997-12-31 2000-11-21 Xy, Inc. Sheath fluids and collection systems for sex-specific cytometer sorting of sperm
US6248590B1 (en) * 1998-02-27 2001-06-19 Cytomation, Inc. Method and apparatus for flow cytometry
US6372506B1 (en) * 1999-07-02 2002-04-16 Becton, Dickinson And Company Apparatus and method for verifying drop delay in a flow cytometer
US7024316B1 (en) * 1999-10-21 2006-04-04 Dakocytomation Colorado, Inc. Transiently dynamic flow cytometer analysis system
WO2002092247A1 (en) * 2001-05-17 2002-11-21 Cytomation, Inc. Flow cytometer with active automated optical alignment system
US20030211009A1 (en) * 2001-05-18 2003-11-13 Buchanan Kris S. Rapid multi-material sample input system
JP4357138B2 (ja) * 2001-06-13 2009-11-04 トヨタ自動車株式会社 粒子測定方法及びその装置
AUPR846501A0 (en) * 2001-10-26 2001-11-15 Btf Pty Ltd A cytometer
US7855078B2 (en) * 2002-08-15 2010-12-21 Xy, Llc High resolution flow cytometer
EP2308416B1 (en) * 2003-03-28 2015-01-07 Inguran, LLC Apparatus and methods for providing sex-sorted animal sperm
JP4533382B2 (ja) * 2003-08-28 2010-09-01 セルラ・インコーポレイテッド マイクロ流体分析およびソーティング用の一体化された構造物
JP4013869B2 (ja) 2003-09-12 2007-11-28 株式会社島津製作所 液体分注装置
JP4304120B2 (ja) * 2004-04-30 2009-07-29 ベイバイオサイエンス株式会社 生物学的粒子をソーティングする装置及び方法
EP1901067A3 (en) * 2004-08-03 2009-05-13 On-Chip Cellomics Consortium Cellomics system
JP4834981B2 (ja) * 2004-12-03 2011-12-14 大日本印刷株式会社 パターン形成体の製造方法
US7392908B2 (en) * 2005-01-12 2008-07-01 Beckman Coulter, Inc. Methods and apparatus for sorting particles hydraulically
JP2009150649A (ja) * 2005-03-29 2009-07-09 Osaka Univ 空間情報検出装置
WO2007012000A2 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Steven Clyde Hill Classifier for particles in a liquid using a large-orifice droplet ejector
JP4129692B2 (ja) * 2005-08-30 2008-08-06 セイコーエプソン株式会社 バイオチップ製造方法及びバイオチップ製造装置
EP2100127B1 (en) 2006-11-20 2016-11-02 NanoTemper Technologies GmbH Fast thermo-optical particle characterisation
WO2008063135A1 (en) * 2006-11-24 2008-05-29 Agency For Science, Technology And Research Apparatus for processing a sample in a liquid droplet and method of using the same
US8691164B2 (en) 2007-04-20 2014-04-08 Celula, Inc. Cell sorting system and methods
US9797010B2 (en) 2007-12-21 2017-10-24 President And Fellows Of Harvard College Systems and methods for nucleic acid sequencing
JP5201065B2 (ja) 2008-11-18 2013-06-05 株式会社リコー 定着液、定着方法、画像形成方法、定着装置及び画像形成装置
JP5054071B2 (ja) 2009-02-13 2012-10-24 株式会社リコー 定着装置、画像形成装置及び定着液保存容器
ES2733548T3 (es) * 2010-02-09 2019-11-29 Cytena Gmbh Dispositivo de descarga de material líquido que contiene partículas
US9470617B2 (en) * 2010-04-07 2016-10-18 Sony Corporation Flow cytometry apparatus
WO2011154042A1 (en) * 2010-06-10 2011-12-15 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Apparatus and method for dispensing cells or particles confined in a free flying droplet
JP2012228867A (ja) 2011-04-15 2012-11-22 Ricoh Co Ltd 画像形成装置、画像形成方法
JP2013060574A (ja) 2011-08-22 2013-04-04 Ricoh Co Ltd 水性インク組成物及び画像形成装置
JP2013129184A (ja) 2011-11-21 2013-07-04 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
WO2013147114A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 公益財団法人神奈川科学技術アカデミー イメージングセルソーター
JP5935540B2 (ja) * 2012-06-28 2016-06-15 株式会社リコー 高密度液体吐出ヘッド及び画像形成装置
JP2014020918A (ja) * 2012-07-18 2014-02-03 Sony Corp 微小粒子測定装置及び微小粒子分析方法
JP6268766B2 (ja) 2012-09-12 2018-01-31 株式会社リコー 画像形成装置および画像形成方法
CA2959978A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 The Regents Of The University Of California Encapsulated sensors and sensing systems for bioassays and diagnostics and methods for making and using them
JP5768945B1 (ja) 2014-07-11 2015-08-26 コニカミノルタ株式会社 生体物質定量方法、画像処理装置、病理診断支援システム及びプログラム
CN104830664B (zh) * 2015-05-07 2018-08-28 清华大学 一种基于外置压电陶瓷驱动的微流体细胞分选系统
US9919533B2 (en) * 2015-10-30 2018-03-20 Ricoh Company, Ltd. Liquid droplet forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20180340880A1 (en) 2018-11-29
EP3409377A1 (en) 2018-12-05
JPWO2017130707A1 (ja) 2018-12-27
WO2017130707A1 (ja) 2017-08-03
EP3409377A4 (en) 2019-06-26
AU2020202476B2 (en) 2021-05-06
AU2017212067A1 (en) 2018-08-02
CN108472678A (zh) 2018-08-31
AU2020202476A1 (en) 2020-05-07
US10732087B2 (en) 2020-08-04
CN108472678B (zh) 2021-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6555363B2 (ja) 液滴形成装置、分注装置、方法
JP6915240B2 (ja) 粒子計数装置及び粒子計数方法、並びに液滴形成装置、及び分注装置
US9517622B2 (en) Liquid droplet forming apparatus
JP6919181B2 (ja) 液滴分注装置、液滴分注方法、及び被着対象物の製造方法
JP6954979B2 (ja) 音響場を用いて整列された自由飛行液滴中の粒子を分配するための装置および方法
JP6888289B2 (ja) 液滴形成装置、液滴形成方法、及び分注装置
JP2017083439A (ja) 液滴形成装置
US9919533B2 (en) Liquid droplet forming apparatus
JP6589547B2 (ja) 液滴形成装置
JP6885052B2 (ja) 粒子計数装置及び粒子計数方法
EP3517301A1 (en) Liquid droplet discharging unit, liquid droplet forming device, and stirring device
JP7073745B2 (ja) 液滴吐出手段、液滴形成装置、及び撹拌装置
JP7187786B2 (ja) 液滴吐出手段、液滴形成装置、撹拌装置、及び分注装置
JP2019129714A (ja) 液滴吐出手段、液滴形成装置、及び撹拌装置
US20200023328A1 (en) Droplet forming device, droplet forming method, and dispensing apparatus
JP6973199B2 (ja) 液滴吐出手段、液滴形成装置及び分注装置
JP2008018659A (ja) 液滴速度測定装置
JP7268392B2 (ja) 液滴形成装置、液滴形成方法、及び分注装置
JP7031396B2 (ja) 液滴吐出手段、液滴形成装置、撹拌装置、及び分注装置
JP7102806B2 (ja) 液滴吐出手段、液滴形成装置、撹拌装置、及び分注装置
JP7069881B2 (ja) 液滴吐出手段、液滴形成装置、撹拌装置、及び分注装置
JP2020151939A (ja) 液滴吐出装置
JP2007107933A (ja) 液滴量測定方法、及び液滴量測定装置
JP2019164123A (ja) 吐出装置および吐出方法

Legal Events

Date Code Title Description
A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20180711

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180711

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180726

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190611

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190624

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6555363

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151