JP7367805B2 - 微小粒子の吸引条件の最適化方法及び微小粒子分取装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、及び
微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、
前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する工程、
を含む、微小粒子の吸引条件の最適化方法を提供する。
本技術の一つの実施態様において、前記方法は、微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間を変更して前記粒子数カウント工程を繰り返す繰り返し工程をさらに含みうる。
本技術の一つの実施態様において、前記方法は、前記吸引力を変更して前記粒子数カウント工程及び前記繰り返し工程を繰り返す第2の繰り返し工程をさらに含みうる。
本技術の一つの実施態様において、前記第2の繰り返し工程において、吸引力は所定の割合で段階的に減少され、且つ、前記第2の繰り返し工程は、前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数がいずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られるまで行われうる。
本技術の一つの実施態様において、前記決定する工程において、いずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られた場合の吸引力から所定の割合で増加させた吸引力が、微小粒子の吸引に適用されるべき吸引力として決定されうる。
本技術の一つの実施態様において、前記粒子数カウント工程において、微小粒子の数のカウントが、前記微小粒子吸引流路内の所定の位置で行われうる。
本技術の一つの実施態様において、前記粒子数カウント工程において、微小粒子の数は、前記微小粒子吸引流路内の所定の位置の通過を検知することによりカウントされうる。
本技術の一つの実施態様において、前記決定する工程において、前記粒子数カウント工程及び前記繰り返し工程においてカウントされた微小粒子の数に基づき微小粒子の前記微小粒子吸引流路への吸引の成功率が算出され、当該成功率に基づき、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間が決定されうる。
本技術の一つの実施態様において、前記最適化方法は、微小粒子を含む液体が通流される主流路と、前記主流路と同軸上にある微小粒子吸引流路と、前記主流路から分岐する分岐流路とを有するマイクロチップにおける微小粒子の吸引条件を最適化するために行われうる。
微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、
を実行する制御部、
及び、
微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、
前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する決定部、
とを備えている微小粒子分取装置も提供する。
また、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、且つ
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントするように構成されており、
前記微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間または距離と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する制御部、
を含む微小粒子分取装置も提供する。
前記微小粒子分取装置は、前記微小粒子に2つの照射位置で光を照射する光照射部を具備しており、
前記制御部は、当該2つの照射位置の間の距離と当該2つの照射位置の間を通過するのに要した時間とに基づき、粒子の流路内の速度を算出しうる。
前記微小粒子分取装置は、前記微小粒子吸引流路による吸引を、微小粒子吸引流路内を負圧にするピエゾ素子を有しうる。
前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記時間T0をより長い及び/又はより短い種々の時間Tnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返しうる。
前記時間Tnは、前記主流路が設けられたマイクロチップのサイズ、所定の吸引力を適用した場合に当該吸引力が及ぶ領域、及び公差のうちの1つ以上に基づき設定されてよい。
前記種々の時間Tnは、前記T0を所定の割合で段階的に増加及び/又は減少させた時間のそれぞれであってよい。
前記所定の割合は、0.1~1%であってよい。
前記T0を増加させる段階の数及び前記T0を減少させる段階の数は同一または異なる数で設定されうる。
前記制御部は、繰り返された前記カウントのうち、カウントされた微小粒子の数が最も多い場合の時間を、前記吸引が行われるべき経過時間として決定しうる。
前記制御部は、前記微小粒子の数が最も多い場合の時間が複数存在する場合において、それら複数の時間のうちから任意の時間を前記吸引が行われるべき経過時間として決定し、又は、それら複数の時間のうちの中央の値を、前記吸引が行われるべき経過時間として決定しうる。
前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記吸引力D0をより大きい及び/又は小さい種々の吸引力Dnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返しうる。
前記吸引力Dnは、前記微小粒子吸引流路に設けられる吸引手段の仕様、前記主流路が設けられたマイクロチップのサイズ、所定の吸引力を適用した場合に当該吸引力が及ぶ領域、及び公差のうちの1つ以上に基づき設定されうる。
前記種々の吸引力Dnは、前記D0を所定の割合で段階的に増加させた又は減少させた吸引力のそれぞれであってよい。
前記所定の割合は1~10%でありうる。
前記D0を増加させる段階の数及び前記D0を減少させる段階の数は、同じであってよく又は異なってよい。
前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記時間T0をより長い及び/又はより短い種々の時間Tnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返し、
さらに、前記吸引力D0をより大きい及び/又は小さい種々の吸引力Dnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返すように構成されており、
前記制御部は、カウントされた微小粒子の数が最も多く且つ吸引力が最も小さい場合の時間T及び吸引力Dを、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定しうる。
前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記時間T0をより長い及び/又はより短い種々の時間Tnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返す、
さらに、前記吸引力D0をより大きい及び/又は小さい種々の吸引力Dnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返すように構成されており、
前記制御部は、所定の数以上微小粒子がカウントされる場合の時間Tn及び吸引力Dnの組合せのうちから、
吸引力が最小となる吸引力Dを、適用されるべき吸引力として決定し、且つ、
当該決定された吸引力において所定の数以上微小粒子がカウントされる複数の経過時間のうちの中央の値を、吸引が行われるべき経過時間として決定しうる。
前記制御部は、所定の数以上微小粒子がカウントされ且つ吸引力が最小となる時間及び吸引力の組合せが2以上ある場合において、これら組合せのうちから任意の時間及び吸引力の組合せを、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定しうる。
前記微小粒子分取装置は、
前記主流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子から発せられた散乱光及び/又は蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたデータに基づいて、前記主流路を通流する微小粒子の進行方向を制御する分取部と
を有してよい。
前記光照射部により照射される光は、波長の異なる2つの光であり、又は、同一の波長の2つの光であってよい。
前記制御部は、前記2つの光の間の距離と当該2つの光の間を微小粒子が通過に要した時間とから、当該微小粒子の流路内での速度を算出しうる。
前記微小粒子分取装置は、分取部を観察するためのカメラ観察系、及び、当該カメラ観察系により観察される視野を照明する透過照明系を有しうる。
前記微小粒子分取装置は、微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間を変更して前記カウントを繰り返し実行しうる。
前記吸引力を変更して前記カウントを繰り返し実行する、請求項22に記載の微小粒子分取装置。
前記微小粒子分取装置は、前記制御部は、前記カウントを繰り返し実行するときに、吸引力を所定の割合で段階的に減少し、そして、前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数がいずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られるまで前記カウントを繰り返し実行しうる。
前記制御部は、いずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られた場合の吸引力から所定の割合で増加させた吸引力を、微小粒子の吸引に適用されるべき吸引力として決定しうる。
前記制御部は、前記カウントを繰り返し実行してカウントされた微小粒子の数に基づき微小粒子の前記微小粒子吸引流路への吸引の成功率を算出し、当該成功率に基づき、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定しうる。
また、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、及び
前記微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間または距離と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する工程、
を含む、微小粒子の吸引条件の最適化方法も提供する。
また、本技術は、
微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、及び
前記微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間または距離と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する工程、
を微小粒子分取装置に実行させるためのプログラムも提供する。
なお、本技術により奏される効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
1.関連技術の説明
2.第1の実施形態(微小粒子の吸引条件の最適化方法)
3.第2の実施形態(微小粒子の吸引条件の最適化方法)
4.第3の実施形態(微小粒子分取装置)
回収されるべきでない粒子が粒子分取流路109へと入ることを防ぐために、ゲート流インレット112が備えられていてもよい。当該ゲート流インレット112からシース液が導入され、粒子分取流路109から主流路105への方向の流れが形成されることで、回収されるべきでない粒子が粒子分取流路109へと入ることが防がれる。
このようにして、微小粒子は、分取部107において分取される。
また、当該調整が手動で行われた場合、作業者の工数を増やすことになる。そこで、作業者の工数を減らす為に、当該調整は自動で行われることが望ましい。
微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、
及び、
微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する工程
を含む。
前記方法は、例えば、微小粒子を含む液体が通流される主流路と、前記主流路と同軸上にある微小粒子吸引流路と、前記主流路から分岐する分岐流路とを有するマイクロチップにおける微小粒子の吸引条件を最適化するために行われうる。当該マイクロチップとして、例えば、上記「1.関連技術の説明」において説明したマイクロチップを挙げることができるが、これに限定されない。
上記方法の実施態様の一例を、以下で図3を参照しながら説明する。図3は、本技術の実施態様に従う吸引条件最適化方法のフローチャートを示す。
例えば、当該時間T0は、前記所定の位置を通過した時点から、吸引力D0にて吸引した場合に微小粒子吸引流路内に微小粒子が吸引される領域内のいずれかの位置に到達した時点までの時間でありうる。又は、前記所定の位置を通過した時点から当該領域に到達する前の時点までの時間であってもよい。
前記生物学的微小粒子には、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ(細胞小器官)などが含まれうる。前記細胞には、動物細胞(血球系細胞など)および植物細胞が含まれうる。前記微生物には、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウイルスなどのウイルス類、イースト菌などの菌類などが含まれうる。さらに、前記生物学的微小粒子には、核酸、タンパク質、これらの複合体などの生物学的高分子も包含されうる。また、前記合成粒子は、例えば有機若しくは無機高分子材料又は金属などからなる粒子でありうる。前記有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、及びポリメチルメタクリレートなどが含まれうる。前記無機高分子材料には、ガラス、シリカ、及び磁性体材料などが含まれうる。前記金属には、金コロイド及びアルミなどが含まれうる。微小粒子の形状は、一般には球形又は略球形であってよく、又は非球形であってもよい。微小粒子の大きさ及び質量は、マイクロチップの流路のサイズによって当業者により適宜選択されうる。マイクロチップの流路のサイズは、微小粒子の大きさ及び質量によって適宜選択されうる。本技術において、微小粒子には、必要に応じて化学的又は生物学的な標識、例えば蛍光色素など、が取り付けられうる。当該標識によって、当該微小粒子の検出がより容易になりうる。取り付けられるべき標識は、当業者により適宜選択されうる。
図6は、微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を行っている場合の流路内の状況を示す模式図である。図6において、微小粒子吸引流路の入り口から照射領域に向かって楕円状に広がっている領域601が、吸引力D0にて吸引した場合に微小粒子吸引流路内に微小粒子が吸引される領域である。図6において、前記所定の位置は、2つの光照射位置のうち、微小粒子吸引流路からより遠いほうのものである。前記所定の位置を通った微小粒子602は、所定の時間T0が経過することで、前記所定の位置から距離Y0だけ進み、図6に示されるとおりの位置にいる。前記所定の位置を通過したときから前記所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行う場合、微小粒子602は、領域601内にいるので、微小粒子吸引流路内に吸い込まれる。
なお、図6に示されるとおり、微小粒子が前記所定の位置を通過後前記所定の時間T0が経過した時点において、当該微小粒子は理論的には領域601内にいる。しかしながら、例えば形成されている層流の状況、粒子の形状、及び/又は実際の吸引力などの要因によって、微小粒子吸引流路内に吸い込まれない場合もある。
また、図6において、時間T0を減少させたTjにおいて吸引を行う場合、微小粒子は例えば位置604にいる。位置604にいる場合に吸引力D0にて吸引を行っても、微小粒子は領域601の外にいるので、微小粒子吸引流路内に吸い込まれない。
なお、図6に示されるとおり、微小粒子が前期所定の一を通過後前記時間Ti又はTjが経過した時点において、当該微小粒子は理論的には領域601の外にいる。しかしながら、例えば形成されている層流の状況、粒子の形状、及び/又は実際の吸引力などの要因によって、微小粒子吸引流路内に吸い込まれる場合もある。
また、本技術の方法において、前記繰り返し工程において増加及び/又は減少される経過時間の段階を調整することで、微小粒子の吸引条件の最適化がより精度良く行われうる。
本技術の方法により微小粒子の吸引条件が最適化されることで、微小粒子分取装置における試料、例えば生物学的試料などの分取が、より高速に及びより効率的に行われうる。例えば、分取された生物学的試料の純度又は密度が向上されうる。
さらに、本技術の方法によって、微小粒子の吸引条件の最適化の為に従来用いられていた高速度カメラなどの高価な観察システムが不要となり、微小粒子分取装置の小型化及び/又は製造コストの削減が可能となりうる。
なお、これらの効果は、以下の第2及び第3の実施形態によっても奏されうる。
当該本技術の最適化方法が当該第2の繰り返し工程を含む場合のフローチャートの一例を図7に示す。図7において、工程S401及びS402は、上記2.で説明した工程S301及びS302と同じである。そのため、これら工程についての説明は省略する。
あるいは、所定の数以上微小粒子がカウントされる場合の時間Tn及び吸引力Dnの組合せのうちから、吸引力が最小となる吸引力Dが適用されるべき吸引力として決定され、且つ、当該決定された吸引力において所定の数以上微小粒子がカウントされる複数の経過時間のうちの中央の値が、吸引が行われるべき経過時間として決定されてもよい。
あるいは、所定の数以上微小粒子がカウントされ且つ吸引力が最小となる時間及び吸引力の組合せが2以上ある場合は、これら組合せのうちから任意の時間及び吸引力の組合せを、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定してもよい。又は、所定の数以上微小粒子がカウントされ且つ吸引力が最小となる時間及び吸引力の組合せが2以上ある場合において、当該吸引力の最小値が適用されるべき吸引力として決定され、且つ、複数の時間のうち中央の値が、前記吸引が行われるべき経過時間として決定されてもよい。
図6は、上記で説明したとおり、微小粒子分取手順を行っている場合の流路内の状況を示す模式図である。上記でも説明したとおり、前記所定の位置を通過したときから前記所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行う場合、微小粒子602は、領域601内にいるので、微小粒子吸引流路内に吸い込まれる。
図8は、微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0又はT1が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を、吸引力D0よりも小さい吸引力Dnにて行うという条件下で、微小粒子分取手順を行っている場合の流路内の状況を示す模式図である。図8において、微小粒子吸引流路の入り口から照射領域に向かって楕円状に広がっている領域801が、吸引力Dnにて吸引した場合に微小粒子吸引流路内に微小粒子が吸引される領域である。図8において、前記所定の位置は、2つの光照射位置のうち、微小粒子吸引流路からより遠いほうのものである。
また、前記所定の位置を通った微小粒子803は、所定の時間T1が経過することで、前記所定の位置から粒子は距離Y1だけ進み、図8に示されるとおりの位置にいる。前記所定の位置を通過したときから前記所定の時間T1が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力Dnにて行う場合、微小粒子803は、領域801内にいるので、微小粒子吸引流路内に吸い込まれる。
以上のとおり、吸引力が小さければ小さいほど、吸引力が及ぶ領域がより狭くなる。
例えば、当該成功率が最も高く且つ吸引力が最も小さい場合の時間T及び吸引力Dが、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定されうる。
あるいは、所定の率以上の成功率の場合の時間Tn及び吸引力Dnの組合せのうちから、吸引力が最小となる時間T及び吸引力Dを、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定してもよい。
あるいは、所定の率以上の成功率を達成し且つ吸引力が最小となる時間及び吸引力の組合せが2以上ある場合は、これら組合せのうちから任意の時間及び吸引力の組合せを、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定してもよい。又は、所定の率以上の成功率を達成し且つ吸引力が最小となる時間及び吸引力の組合せが2以上ある場合において、当該吸引力の最小が適用されるべき吸引力として決定され、且つ、複数の時間のうち中央の値が、前記吸引が行われるべき経過時間として決定されてもよい。
吸引力を前記吸引力D0から減少させた場合の流路内の状況の変化は、図6及び図8を参照して上記で説明したとおりである。前記所定の割合及び前記減少の段階の数は、上記(1)において説明したとおりである。
微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、
を実行する制御部、
及び、
微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、
前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する決定部、
を有する。
本技術に従う微小粒子分取装置は、本技術の最適化方法を実行する。当該最適化方法は、例えば、微小粒子を含む液体が通流される主流路と、前記主流路と同軸上にある微小粒子吸引流路と、前記主流路から分岐する分岐流路とを有するマイクロチップにおいて行われうる。すなわち、本技術に従う微小粒子分取装置は、当該マイクロチップを備えられているものでありうる。当該マイクロチップとして、例えば、上記「1.関連技術の説明」において説明したマイクロチップを挙げることができるが、これに限定されない。
また、例えば2つの光が照射されることで、当該2つの光の間の距離と当該2つの光の間を微小粒子が通過に要した時間とから、当該微小粒子の流路内での速度が算出されうる。
また、本技術に従う微小粒子分取装置はさらに、分取された微小粒子の検出のための暗視野照明系、及び/又は、分取部を観察するためのカメラ観察系を有しうる。さらに、本技術に従う微小粒子分取装置は、当該カメラ観察系により観察される視野を照明する透過照明系を有しうる。
また、本技術の微小粒子分取装置は、前記第2の光照射部から照射された光により生じた光を検出する為の第2の検出部をさらに含みうる。
前記光照射部は蛍光励起用の光を、マイクロチップ内を通流する微小粒子に照射する。前記第2の光照射部は、微小粒子が微小粒子分取流路内に分取されたことを検出する為の光を照射する。
前記検出部は、前方散乱光検出系及び蛍光検出系を有しうる。これら検出系によって、前記光照射部からの微小粒子への光の照射により生じた光の検出が行われうる。検出された光に基づき、微小粒子が分取されるべきかの判別が、以下で述べる進行方向制御部により行われうる。また、検出された光に基づき、微小粒子の前記所定の位置の通過が、上記制御部によって検出されうる。また、検出された光に基づき、微小粒子の通過速度の算出が、上記制御部によって行われうる。
前記第2の検出部は、前記第2の光照射部から微小粒子への光の照射により生じた光の検出が行われうる。当該光の検出によって、微小粒子が微小粒子吸引流路内に吸引されたことが検出されうる。当該第2の検出部により検出される光は、好ましくは前方散乱光であり、当該前方散乱光は好ましくは蛍光マーカーに依存しないものでありうる。
また、前記光照射部による光の照射により生じた前方散乱光は、対物レンズを通った後に、前方散乱光検出系により検出されうる。当該対物レンズの開口数(NA)は好ましくは0.05~1.0、より好ましくは0.1~0.5でありうる。
また、これら対物レンズの視野内に、前記光照射位置があってよく、好ましくは前記光照射位置及び分岐部分の両方がありうる。
〔1〕微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、及び
微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、
前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する工程、
を含む、微小粒子の吸引条件の最適化方法。
〔2〕微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間を変更して前記粒子数カウント工程を繰り返す繰り返し工程をさらに含む、〔1〕に記載の方法。
〔3〕前記吸引力を変更して前記粒子数カウント工程及び/又は前記繰り返し工程を繰り返す第2の繰り返し工程をさらに含む、〔1〕又は〔2〕に記載の方法。
〔4〕前記第2の繰り返し工程において、吸引力は所定の割合で段階的に減少され、且つ、前記第2の繰り返し工程は、前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数がいずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られるまで行われる、〔3〕に記載の方法。
〔5〕前記決定する工程において、いずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られた場合の吸引力から所定の割合で増加させた吸引力が、微小粒子の吸引に適用されるべき吸引力として決定される、〔4〕に記載の方法。
〔6〕前記粒子数カウント工程において、微小粒子の数のカウントが、前記微小粒子吸引流路内の所定の位置で行われる、〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載の方法。
〔7〕前記粒子数カウント工程において、微小粒子の数は、前記微小粒子吸引流路内の所定の位置の通過を検知することによりカウントされる、〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載の方法。
〔8〕前記決定する工程において、前記粒子数カウント工程及び前記繰り返し工程においてカウントされた微小粒子の数に基づき微小粒子の前記微小粒子吸引流路への吸引の成功率が算出され、当該成功率に基づき、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間が決定される、〔2〕に記載の方法。
〔9〕微小粒子を含む液体が通流される主流路と、前記主流路と同軸上にある微小粒子吸引流路と、前記主流路から分岐する分岐流路とを有するマイクロチップにおける微小粒子の吸引条件を最適化するために行われる、〔1〕~〔8〕のいずれか一つに記載の方法。
〔10〕微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、
を実行する制御部、
及び、
微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、
前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する決定部、
とを備えている微小粒子分取装置。
101 サンプル液インレット
102 サンプル液流路
103 シース液インレット
104 シース液流路
105 主流路
106 検出領域
107 分取部
108 分岐流路(廃棄流路)
109 粒子分取流路
110 分岐流路末端
111 分取流路末端
112 ゲート流インレット
201 オリフィス部
202 カウント領域
601 吸引力D0にて吸引した場合に微小粒子吸引流路内に微小粒子が吸引される領域
602 微小粒子
801 吸引力Dnにて吸引した場合に微小粒子吸引流路内に微小粒子が吸引される領域
802 微小粒子
901 吸引力Dzにて吸引した場合に微小粒子吸引流路内に微小粒子が吸引される領域
Claims (29)
- 微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントするように構成されており、且つ、
前記微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間または距離と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する制御部、
を含む微小粒子分取装置。 - 前記微小粒子分取装置は、前記微小粒子に2つの照射位置で光を照射する光照射部を具備しており、
前記制御部は、当該2つの照射位置の間の距離と当該2つの照射位置の間を通過するのに要した時間とに基づき、粒子の流路内の速度を算出する、
請求項1に記載の微小粒子分取装置。 - 前記微小粒子分取装置は、前記微小粒子吸引流路による吸引を、微小粒子吸引流路内を負圧にすることによって行うピエゾ素子を有する、請求項1又は2に記載の微小粒子分取装置。
- 前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記時間T0をより長い及び/又はより短い種々の時間Tnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返す、
請求項1~3のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。 - 前記時間Tnは、前記主流路が設けられたマイクロチップのサイズ、所定の吸引力を適用した場合に当該吸引力が及ぶ領域、及び公差のうちの1つ以上に基づき設定される、請求項4に記載の微小粒子分取装置。
- 前記種々の時間Tnは、前記T0を所定の割合で段階的に増加及び/又は減少させた時間のそれぞれである、請求項4又は5に記載の微小粒子分取装置。
- 前記所定の割合は、0.1~1%である、請求項6に記載の微小粒子分取装置。
- 前記T0を増加させる段階の数及び前記T0を減少させる段階の数は同一または異なる数で設定される、請求項6又は7に記載の微小粒子分取装置。
- 前記制御部は、繰り返された前記カウントのうち、カウントされた微小粒子の数が最も多い場合の時間を、前記吸引が行われるべき経過時間として決定する、請求項4~8のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。
- 前記制御部は、前記微小粒子の数が最も多い場合の時間が複数存在する場合において、それら複数の時間のうちから任意の時間を前記吸引が行われるべき経過時間として決定し、又は、それら複数の時間のうちの中央の値を、前記吸引が行われるべき経過時間として決定する、請求項9に記載の微小粒子分取装置。
- 前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記吸引力D0をより大きい及び/又は小さい種々の吸引力Dnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返す、
請求項1~10のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。 - 前記吸引力Dnは、前記微小粒子吸引流路に設けられる吸引手段の仕様、前記主流路が設けられたマイクロチップのサイズ、所定の吸引力を適用した場合に当該吸引力が及ぶ領域、及び公差のうちの1つ以上に基づき設定される、請求項11に記載の微小粒子分取装置。
- 前記種々の吸引力Dnは、前記D0を所定の割合で段階的に増加させた又は減少させた吸引力のそれぞれである、請求項11又は12に記載の微小粒子分取装置。
- 前記所定の割合は1~10%である、請求項13に記載の微小粒子分取装置。
- 前記D0を増加させる段階の数及び前記D0を減少させる段階の数は、同じである又は異なる、請求項13又は14に記載の微小粒子分取装置。
- 前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記時間T0をより長い及び/又はより短い種々の時間Tnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返し、
さらに、前記吸引力D0をより大きい及び/又は小さい種々の吸引力Dnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返すように構成されており、
前記制御部は、カウントされた微小粒子の数が最も多く且つ吸引力が最も小さい場合の時間T及び吸引力Dを、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。 - 前記微小粒子分取装置は、
微小粒子が前記主流路上の所定の位置を通過したときから所定の時間T0が経過した時点において前記微小粒子吸引流路による吸引を所定の吸引力D0にて行うという条件下で、微小粒子分取手順を実行して、当該分取手順を実行した結果前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントし、
さらに、前記時間T0をより長い及び/又はより短い種々の時間Tnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返す、
さらに、前記吸引力D0をより大きい及び/又は小さい種々の吸引力Dnに変更したこと以外は同じようにして、前記カウントを繰り返すように構成されており、
前記制御部は、所定の数以上微小粒子がカウントされる場合の時間Tn及び吸引力Dnの組合せのうちから、
吸引力が最小となる吸引力Dを、適用されるべき吸引力として決定し、且つ、
当該決定された吸引力において所定の数以上微小粒子がカウントされる複数の経過時間のうちの中央の値を、吸引が行われるべき経過時間として決定する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。 - 前記制御部は、所定の数以上微小粒子がカウントされ且つ吸引力が最小となる時間及び吸引力の組合せが2以上ある場合において、これら組合せのうちから任意の時間及び吸引力の組合せを、前記吸引が行われるべき経過時間及び適用されるべき吸引力として決定する、請求項17に記載の微小粒子分取装置。
- 前記微小粒子分取装置は、
前記主流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子から発せられた散乱光及び/又は蛍光を検出する検出部と、
前記検出部で検出されたデータに基づいて、前記主流路を通流する微小粒子の進行方向を制御する分取部と
を有している、請求項1~18のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。 - 前記光照射部により照射される光は、波長の異なる2つの光であり、又は、同一の波長の2つの光である、請求項19に記載の微小粒子分取装置。
- 前記制御部は、前記2つの光の間の距離と当該2つの光の間を微小粒子が通過に要した時間とから、当該微小粒子の流路内での速度を算出する、請求項20に記載の微小粒子分取装置。
- 前記微小粒子分取装置は、分取部を観察するためのカメラ観察系、及び、当該カメラ観察系により観察される視野を照明する透過照明系を有する、請求項1~21のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。
- 微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間を変更して前記カウントを繰り返し実行する、請求項1~22のいずれか一項に記載の微小粒子分取装置。
- 前記吸引力を変更して前記カウントを繰り返し実行する、請求項23に記載の微小粒子分取装置。
- 前記制御部は、前記カウントを繰り返し実行するときに、吸引力を所定の割合で段階的に減少し、そして、前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数がいずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られるまで前記カウントを繰り返し実行する、請求項24に記載の微小粒子分取装置。
- 前記制御部は、いずれの経過時間の場合においても0となる結果が得られた場合の吸引力から所定の割合で増加させた吸引力を、微小粒子の吸引に適用されるべき吸引力として決定する、請求項25に記載の微小粒子分取装置。
- 前記制御部は、前記カウントを繰り返し実行してカウントされた微小粒子の数に基づき微小粒子の前記微小粒子吸引流路への吸引の成功率を算出し、当該成功率に基づき、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する、請求項22~25のいずれか一項に記載の方法。
- 微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、及び
前記微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間または距離と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する工程、
を含む、微小粒子の吸引条件の最適化方法。 - 微小粒子を含む液体が通流される主流路の所定の位置で、微小粒子が通過する時点を検知し、
微小粒子吸引流路により所定の吸引力で微小粒子を前記主流路から前記微小粒子吸引流路内に吸引し、
前記微小粒子吸引流路内に吸引された微小粒子の数をカウントする粒子数カウント工程、及び
前記微小粒子が前記主流路の所定の位置を通過した時点から前記吸引が行われるまでの時間または距離と前記カウントした微小粒子の数とに基づいて、前記微小粒子吸引流路による吸引が行われるべき、前記所定の位置を通過したときからの経過時間を決定する工程、
を微小粒子分取装置に実行させるためのプログラム。
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