JPH0526799A - 微粒子の分離方法 - Google Patents
微粒子の分離方法Info
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- JPH0526799A JPH0526799A JP3203230A JP20323091A JPH0526799A JP H0526799 A JPH0526799 A JP H0526799A JP 3203230 A JP3203230 A JP 3203230A JP 20323091 A JP20323091 A JP 20323091A JP H0526799 A JPH0526799 A JP H0526799A
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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
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 異なる微粒子あるいは細胞等を含む流れ系に
おいて、集光されたレーザビームを用いて粒径判別と分
離を非接触にて行う。 【構成】 微粒子３はレーザビーム４と集光レンズ５に
よってレーザビーム４の光軸上に一列に並べられ、移動
する。ビームウエスト３ｂで散乱光強度を計測すること
により粒径を判別し、所望の粒径の場合には、下流の位
置３ｃあるいは３ｄに流れてきたときにレーザビーム７
もしくはレーザビーム９をどちらかを点灯し、光の圧力
によって微粒子３の流れの方向を変え、分離容器Ａの方
向１１あるいは分離容器Ｂの方向１２へ微粒子３を振り
分け、分離する。さらに、所望の粒径でない場合にはレ
ーザビーム７あるいは９の光出力を上げて照射し、微粒
子３を破壊する分離方法。
おいて、集光されたレーザビームを用いて粒径判別と分
離を非接触にて行う。 【構成】 微粒子３はレーザビーム４と集光レンズ５に
よってレーザビーム４の光軸上に一列に並べられ、移動
する。ビームウエスト３ｂで散乱光強度を計測すること
により粒径を判別し、所望の粒径の場合には、下流の位
置３ｃあるいは３ｄに流れてきたときにレーザビーム７
もしくはレーザビーム９をどちらかを点灯し、光の圧力
によって微粒子３の流れの方向を変え、分離容器Ａの方
向１１あるいは分離容器Ｂの方向１２へ微粒子３を振り
分け、分離する。さらに、所望の粒径でない場合にはレ
ーザビーム７あるいは９の光出力を上げて照射し、微粒
子３を破壊する分離方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触で細胞、高分子
等の微粒子を分離、選別する方法に関するものである。
等の微粒子を分離、選別する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の微粒子の分離においては、フロー
サイトメトリーによる方法がある。この方法は、微粒子
を含む溶液をノズルから振動させながら押し出すことに
よって液滴を飛ばし、この液滴にレーザ光を照射し液滴
の蛍光、散乱光強度を計測することによって微粒子の大
きさあるいは種類を判別し、この情報をもとに必要とす
る微粒子を含む液滴には帯電させ、分離容器前の高電圧
の印加された電極板間を通過するとき液滴の飛ぶ方向が
変わり、所定の分離容器に入り、分離するものである。
サイトメトリーによる方法がある。この方法は、微粒子
を含む溶液をノズルから振動させながら押し出すことに
よって液滴を飛ばし、この液滴にレーザ光を照射し液滴
の蛍光、散乱光強度を計測することによって微粒子の大
きさあるいは種類を判別し、この情報をもとに必要とす
る微粒子を含む液滴には帯電させ、分離容器前の高電圧
の印加された電極板間を通過するとき液滴の飛ぶ方向が
変わり、所定の分離容器に入り、分離するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記、従来の方法に述
べたようなフローサイトメトリーによる微粒子の分離に
おいては、微粒子を含む液滴が、ノズルから高速に押し
出され、高速で分離容器にはいるため、壊れ易い微粒子
（たとえば、植物細胞のプロトプラスト等）の場合は、
損傷を受ける可能性がある（文献：鷲津ら、応用物理、
第５８巻 第３号Ｐ３８３（１９８９））。また前記手
法では、微粒子が含まれる液滴が外気にふれるため完全
な非接触で微粒子を分離することはできない。それゆ
え、微粒子を壊さずに、非接触で分離する方法が望まれ
ていた。
べたようなフローサイトメトリーによる微粒子の分離に
おいては、微粒子を含む液滴が、ノズルから高速に押し
出され、高速で分離容器にはいるため、壊れ易い微粒子
（たとえば、植物細胞のプロトプラスト等）の場合は、
損傷を受ける可能性がある（文献：鷲津ら、応用物理、
第５８巻 第３号Ｐ３８３（１９８９））。また前記手
法では、微粒子が含まれる液滴が外気にふれるため完全
な非接触で微粒子を分離することはできない。それゆ
え、微粒子を壊さずに、非接触で分離する方法が望まれ
ていた。
【０００４】また、非接触で分離するためには、ガラス
等で覆われたセル内を分離する微粒子を含んだ溶液を流
している状態で微粒子の粒径や質量等を識別し、分離で
きることが望ましい。
等で覆われたセル内を分離する微粒子を含んだ溶液を流
している状態で微粒子の粒径や質量等を識別し、分離で
きることが望ましい。
【０００５】ガラスで覆われたセル内を流れている微粒
子を分離するためには、微粒子を押して微粒子の流れの
方向を変えて分けることが考えられ、押す手段として
は、水流あるいは空気圧や光の圧力が上げられる。光の
圧力によって微粒子を押す現象については、文献：Ａ，
Ａｓｈｋｉｎ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，，２４，
１５６（１９７０）に報告されており、光が微粒子内を
屈折して通過する際の運動量変化によって生ずるもので
ある。微粒子を押す手段として、水流の場合には渦の発
生による流れの乱れの問題があり、また空気圧の場合に
は、泡の発生及びその混入の影響があるため、光を用い
て分離することが望ましい。
子を分離するためには、微粒子を押して微粒子の流れの
方向を変えて分けることが考えられ、押す手段として
は、水流あるいは空気圧や光の圧力が上げられる。光の
圧力によって微粒子を押す現象については、文献：Ａ，
Ａｓｈｋｉｎ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ，，２４，
１５６（１９７０）に報告されており、光が微粒子内を
屈折して通過する際の運動量変化によって生ずるもので
ある。微粒子を押す手段として、水流の場合には渦の発
生による流れの乱れの問題があり、また空気圧の場合に
は、泡の発生及びその混入の影響があるため、光を用い
て分離することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、一定流量で流れている流れ系において、集光
したレーザビームを照射し、微粒子をレーザの出射方向
の光軸上へ一列に並ぶように移動させ、ビームウエスト
付近で散乱光強度を計測することにより、流れてきた個
々の微粒子の流径の違いを判別し、その結果、所望の粒
系をもった微粒子である場合には、前記微粒子が分離容
器近くに流れてきた時に、別の集光されたレーザビーム
を前記微粒子に照射することにより、前記微粒子を特定
の分離容器の方向に流れ込ませ、一方、所望の粒系でな
い場合にはさらに別の集光されたレーザビームを照射
し、微粒子を破壊・分解し、異なる微粒子から同種ある
いは必要とする微粒子を分離する方法を提供する。
するため、一定流量で流れている流れ系において、集光
したレーザビームを照射し、微粒子をレーザの出射方向
の光軸上へ一列に並ぶように移動させ、ビームウエスト
付近で散乱光強度を計測することにより、流れてきた個
々の微粒子の流径の違いを判別し、その結果、所望の粒
系をもった微粒子である場合には、前記微粒子が分離容
器近くに流れてきた時に、別の集光されたレーザビーム
を前記微粒子に照射することにより、前記微粒子を特定
の分離容器の方向に流れ込ませ、一方、所望の粒系でな
い場合にはさらに別の集光されたレーザビームを照射
し、微粒子を破壊・分解し、異なる微粒子から同種ある
いは必要とする微粒子を分離する方法を提供する。
【０００７】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。本実施例の分離方法では、図１に示すような上
下面及び側面すべてガラス製の流路形状をもったセル１
に対し、入口２より粒径等の異なる微粒子３を一定流量
あるいは一定流速で流し込み、微粒子が位置３ａに来た
時、左側からレーザビーム４がレンズ５で集光され、セ
ル１のガラス側面より微粒子３に照射され、レーザビー
ム４の光軸Ｌ方向でかつビームウエスト３ｂ方向へ、一
定流量の流速に集光されたレーザビームによる光の圧力
によって微粒子３は、光軸Ｌ上に引き寄せられて一列状
になってビームウエスト方向へ移動する。
明する。本実施例の分離方法では、図１に示すような上
下面及び側面すべてガラス製の流路形状をもったセル１
に対し、入口２より粒径等の異なる微粒子３を一定流量
あるいは一定流速で流し込み、微粒子が位置３ａに来た
時、左側からレーザビーム４がレンズ５で集光され、セ
ル１のガラス側面より微粒子３に照射され、レーザビー
ム４の光軸Ｌ方向でかつビームウエスト３ｂ方向へ、一
定流量の流速に集光されたレーザビームによる光の圧力
によって微粒子３は、光軸Ｌ上に引き寄せられて一列状
になってビームウエスト方向へ移動する。
【０００８】また、ビームウエスト３ｂ付近では、微粒
子３はミー散乱を生じ、ミー散乱光強度は、微粒子３の
粒径等できまるものであるため、レーザビーム４の光軸
Ｌに垂直な方向に設置したフォトダイオード等で、前記
ミー散乱光強度を計測し、微粒子３の粒径の情報を得
る。必要とする粒径を持った微粒子の場合には、微粒子
３がビームウエスト３ｂ位置より下流のレーザビーム４
の光軸上にある位置３ｃへ流れて来たときに、別のレー
ザビーム７を集光レンズ６で集光したビームを流れの方
向と垂直な方向より照射する。前記、集光されたレーザ
ビームによる光の圧力によって微粒子３の流れる方向は
変わり、位置３ｅの方向へ流れる。セル１においては仕
切り板１０があるため、微粒子３は、分離容器Ａ，１１
の方向に流れ込む。また、前記計測して得た粒径情報か
ら必要とする微粒子でない場合には、レーザビーム７と
集光レンズ６による集光ビームを照射させずに、位置３
ｃよりも下流のレーザビーム４の光軸上にある位置３ｄ
に微粒子３が達したとき、レーザビーム７と集光レンズ
６による集光ビームよりも光出力の大きいレーザビーム
９と集光レンズ８による集光ビームを照射して微粒子３
を、破壊することができる。細胞等の場合には焼き殺さ
れた状態となる。
子３はミー散乱を生じ、ミー散乱光強度は、微粒子３の
粒径等できまるものであるため、レーザビーム４の光軸
Ｌに垂直な方向に設置したフォトダイオード等で、前記
ミー散乱光強度を計測し、微粒子３の粒径の情報を得
る。必要とする粒径を持った微粒子の場合には、微粒子
３がビームウエスト３ｂ位置より下流のレーザビーム４
の光軸上にある位置３ｃへ流れて来たときに、別のレー
ザビーム７を集光レンズ６で集光したビームを流れの方
向と垂直な方向より照射する。前記、集光されたレーザ
ビームによる光の圧力によって微粒子３の流れる方向は
変わり、位置３ｅの方向へ流れる。セル１においては仕
切り板１０があるため、微粒子３は、分離容器Ａ，１１
の方向に流れ込む。また、前記計測して得た粒径情報か
ら必要とする微粒子でない場合には、レーザビーム７と
集光レンズ６による集光ビームを照射させずに、位置３
ｃよりも下流のレーザビーム４の光軸上にある位置３ｄ
に微粒子３が達したとき、レーザビーム７と集光レンズ
６による集光ビームよりも光出力の大きいレーザビーム
９と集光レンズ８による集光ビームを照射して微粒子３
を、破壊することができる。細胞等の場合には焼き殺さ
れた状態となる。
【０００９】以上のように本方法ではレーザビームの光
出力によって、微粒子の流れの方向を変えたり、微粒子
を粉々に破壊分解することが可能であり、レーザビーム
７とレーザビーム９がともに光出力が可変であれば、位
置３ｃにおいても微粒子３を破壊することができる。
出力によって、微粒子の流れの方向を変えたり、微粒子
を粉々に破壊分解することが可能であり、レーザビーム
７とレーザビーム９がともに光出力が可変であれば、位
置３ｃにおいても微粒子３を破壊することができる。
【００１０】また、レーザビーム９と集光レンズ８で微
粒子３を位置３ｄから位置３ｆ方向に流し、分離容器
Ｂ，１２方向へ流れ込ませ分離することができる。この
ようにセル１の場合には、不要な微粒子は破壊できるた
め、必要な２種類の粒径の微粒子に分けることができ
る。図１では、分離容器Ａ、Ｂの２方向に流路が分かれ
たが、流路は分けずに一方向とし、レーザビーム７と集
光レンズ６あるいはレーザビーム９と集光レンズ８のど
ちらか一方からなる系にて、所望の粒径の場合には、レ
ーザビームを照射せずに、微粒子を流し、所望の粒径の
場合には、レーザビームと集光レンズにより、集光させ
たレーザビームで微粒子を破壊する分離方法も考えられ
る。
粒子３を位置３ｄから位置３ｆ方向に流し、分離容器
Ｂ，１２方向へ流れ込ませ分離することができる。この
ようにセル１の場合には、不要な微粒子は破壊できるた
め、必要な２種類の粒径の微粒子に分けることができ
る。図１では、分離容器Ａ、Ｂの２方向に流路が分かれ
たが、流路は分けずに一方向とし、レーザビーム７と集
光レンズ６あるいはレーザビーム９と集光レンズ８のど
ちらか一方からなる系にて、所望の粒径の場合には、レ
ーザビームを照射せずに、微粒子を流し、所望の粒径の
場合には、レーザビームと集光レンズにより、集光させ
たレーザビームで微粒子を破壊する分離方法も考えられ
る。
【００１１】このような流れ系において集光された光の
圧力を用いた分離方法は、微粒子３が浮遊した状態で分
離するため壊れ易い細胞等でも、損傷なく分離すること
ができる。
圧力を用いた分離方法は、微粒子３が浮遊した状態で分
離するため壊れ易い細胞等でも、損傷なく分離すること
ができる。
【００１２】細胞を光の圧力で押す際の光出力は、細胞
の光の波長に対する吸収特性を考慮し細胞を死滅させな
い範囲の出力を与える必要があり、約数ｍＷ〜数十Ｗで
ある。この場合にはレーザビームには、高効率、長寿
命、安定である半導体レーザを用いてもかまわない。波
長７９０ｎｍ，光出力２２ｍＷの半導体レーザを用いた
場合では、レンズ５，６，８は、ＮＡ（開口数）＝０．
４程度以上で集光すれば、粒径数μサイズの細胞あるい
はポリスチレンラテックス粒子を光軸上に並ばせること
ができ、かつ光の圧力で押し、本方法で分離することが
できた。また、粒径数μサイズの細胞あるいはポリスチ
レンラテックス粒子では、数百ｍＷの光出力を前記ＮＡ
＝０．４程度以上のレンズで集光、照射することによっ
て死滅し、分子、原子のオーダーまで破壊できる。
の光の波長に対する吸収特性を考慮し細胞を死滅させな
い範囲の出力を与える必要があり、約数ｍＷ〜数十Ｗで
ある。この場合にはレーザビームには、高効率、長寿
命、安定である半導体レーザを用いてもかまわない。波
長７９０ｎｍ，光出力２２ｍＷの半導体レーザを用いた
場合では、レンズ５，６，８は、ＮＡ（開口数）＝０．
４程度以上で集光すれば、粒径数μサイズの細胞あるい
はポリスチレンラテックス粒子を光軸上に並ばせること
ができ、かつ光の圧力で押し、本方法で分離することが
できた。また、粒径数μサイズの細胞あるいはポリスチ
レンラテックス粒子では、数百ｍＷの光出力を前記ＮＡ
＝０．４程度以上のレンズで集光、照射することによっ
て死滅し、分子、原子のオーダーまで破壊できる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、壊
れ易い微粒子等でも溶液に浮遊した状態で分離するため
壊れにくい。また、微粒子を含んだ流れ系はガラス越し
の集光されたレーザビームを用いて分離するため、完全
な非接触で微粒子を分離することが可能である。さらに
不要な微粒子を完全に分子、原子のオーダーまで破壊で
きる。
れ易い微粒子等でも溶液に浮遊した状態で分離するため
壊れにくい。また、微粒子を含んだ流れ系はガラス越し
の集光されたレーザビームを用いて分離するため、完全
な非接触で微粒子を分離することが可能である。さらに
不要な微粒子を完全に分子、原子のオーダーまで破壊で
きる。
【図１】微粒子を分離するための模式図である。
１ 微粒子を分離するためのセル ２ セルの入口 ３ 微粒子 ４，７，９ レーザビーム ５，６，８ 集光レンズ １０ 仕切り板 １１ 分離容器Ａへの流れの方向を示す矢印 １２ 分離容器Ｂへの流れの方向を示す矢印
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 異なる微粒子あるいは細胞（以下、細胞
等も含めて微粒子と称す。）を含む溶液が一定流量で流
れている流れ系において、集光したレーザビームを照射
し、微粒子をレーザの出射方向の光軸上へ一列に並ぶよ
うに移動させ、ビームウエスト付近で散乱光強度を計測
することにより、流れてきた個々の微粒子の粒径の違い
を判別し、その結果、所望の粒径をもった微粒子である
場合には、前記微粒子が分離容器近くに流れてきた時
に、別の集光されたレーザビームを前記微粒子に照射す
ることにより、前記微粒子を特定の分離容器の方向に流
れ込ませ、一方、所望の粒径でない場合にはさらに別の
集光されたレーザビームを照射し、微粒子を破壊・分解
し、異なる微粒子から同種のあるいは必要とする微粒子
を分離することを特徴とする微粒子の分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203230A JPH0526799A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 微粒子の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203230A JPH0526799A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 微粒子の分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526799A true JPH0526799A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16470607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3203230A Withdrawn JPH0526799A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 微粒子の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526799A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2005092489A1 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Hamamatsu Photonics K.K. | 微粒子化条件の決定方法、決定装置、及び微粒子の製造方法、製造装置 |
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| WO2008035083A3 (en) * | 2006-09-21 | 2008-06-26 | Univ St Andrews | Sorting of small particles by means of an acousto-optic device |
| JP2012073268A (ja) * | 2003-09-04 | 2012-04-12 | Arryx Inc | レーザ操縦を用いた多層流に基づく粒子及び細胞の分離 |
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-
1991
- 1991-07-19 JP JP3203230A patent/JPH0526799A/ja not_active Withdrawn
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