JPS6021334B2 - 粒子選別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、粒子が測定孔を通過し所定基準に達した時発
生する電流パルスを受ける電極からなる検出手段を含む
、多重検出手段を有するチャンバを通って懸濁液中を流
れる粒子を分離し選別するための粒子選別装置に関する
ものである。

特に本発明は、選別した粒子を含む小滴に静電荷を与え
次いで電解用収集部に入るように（電気的手段、磁気的
主段を含む）適切な方法で変位を与える上記のような型
式の装置に関するものである。

（従来の技術） 粒子をＣｏ山ｔｅｒの原理に従って識別分離するこの種
の粒子選別装置は公知であって、例えば米国特許第３３
８０５８４号、第３７１０９３３号及び各種の専門的文
献たとえばＲｅｖ，Ｓｃｉ，ｌｎｓｔｍｍ．Ｖｏ１４４
．Ｍ．９のＳにｉｎｋａｍｐその他の「微小粒子及び生
物細胞用新型複数パラメータ分離器ハＳｃｉｅｎｃｅ．
Ｖｏｌ１５０，Ｎｏｖ．１１のＦｕｌｗｙｌｅｒの「体
積による生物細胞の電気的分離一等に記載されている。

２つの主要電極間の測定電流回路が種々の原因による見
せかけの妨害パルスを検出することは、従来の粒子選別
装置の根本的欠陥である。時として非常に高価な遮蔽を
行なっても、従来はこれらの見掛け上の妨害を完全に無
くすることができなかった。この問題を克服する試みは
、たとえば米国特許第３７１０９紙号の第７欄第６０−
６３行に述べられている。第３ａ図は公知の粒子選別装
置を示し、オリフィスとして形成される測定孔３を通し
て連結した第１チャンバ１と第２チャンバ２がハウジン
グ日内にある。

第１チャンバ１は導管４を通して電解液を受入れる。第
２チャンバ２が低圧のため、測定孔３を通して第１チャ
ンバ１から第２チヤンバ２に向って電解液の流れが起る
。第１チャンバ１の中に懸濁液供給用の毛細管５が延長
している。毛細管５の末端は測定孔３の直上に位置して
いる。毛細管５は体積及び特性が分析されて、懸濁液の
中に保持されている粒子を与えるために用いられる。こ
の懸濁液は測定孔３の直上で電解液の流れの中に入る。
第１チャンバ１の中には第１電極Ｍ，を設け、第２チャ
ンバ２の中には第２電極地を設ける。電源電圧（図示せ
ず）を受けて、第１電極Ｍ，から電解液を通り測定孔３
を経て第２電極Ｍ２に向って測定電流ｌｍが流れ、第１
電極Ｍ，と接地との間における電圧降下を生じさせる。
測定孔３を粒子が通る時、粒子は電解液を充満させる測
定孔３の断面積を狭くし、測定孔３の中の電気抵抗ＲＭ
を変化させるため、電気抵抗ＲＭの一時的な変化△ＲＭ
が生じる。その結果抵抗ＲＭ全体に大きさが△ＵＭ＝Ｒ
Ｍ×ＩＭの電圧が生じ、その振幅は測定孔３を通過する
粒子の体積に比例する。この電圧パルス△ＵＭは、結合
コンヂンサＣ，を経て増幅器７に送られ、それから信号
を解析する解析器としてのプロセッサ及び制御ユニット
８に送られる。上記ェレメントはすべて公知のものであ
り米国特許第２６５６５０８号に記載のＣｏ山ｔｅｒの
装置による。プロセッサ及び制御ユニット８は、その発
生した電圧パルスにより粒子の分離を行なう所定の基準
に基づき、測定孔３を通過することにより発生する電圧
パルス△ＵＭを、あらかじめ与えられた粒子寸法の等級
に対応させた電圧パルスの高さの等級に類別して、解析
を行なう。

例えば増幅器７の出力信号が所定値以上又は以下になっ
た時、プロセッサ及び制御ユニット８は充電パルスを発
生する。この充電パルスは、選別した粒子を含んだ電解
液の１滴又はそれ以上に静電荷を与えるように作用する
。次に高電界を保持した偏向手段としての電極板９と１
０の間を滴下物が通る時滴下物自身の電荷の大きさに従
って偏向する。このようにして粒子はそれぞれの体積及
び電荷の測定基準に従って分離され、そして種々の容器
１１，１２，１３又は１４の中に集められる。この分離
は第２チャンバ２からノズル○を通して電解液を噴射す
ることによって高められる。ノズルＤから電解液を噴射
するための充分な圧力を得るため、また測定孔３ででき
る限り高い圧力降下が生ずるのを防止させるために、第
２チャンバ２に導管１５から追加の電解液を供ｖ給する
ことができる。噴射ノズルＤは粒子Ｓの流れを噴出しそ
れはノズルを離れると直ちに小滴になる。小滴を形成す
ること、即ち微粒化は超音波発生器（図示せず）によっ
て強めてもよい。粒子の流れ、即ち個々の小摘は次に充
電手段としての円筒形に形成した充電電極Ｌに入る。こ
の充電電極Ｌは電線１６によってプロセッサ及び制御ユ
ニット８の出力側に接続してある。測定孔３を通る粒子
がプロセッサ及び制御ユニット８に入力されている与え
られた条件を満足することをプロセッサ及び制御ユニッ
ト８が測定するたびに、プロセッサ及び制御ユニット８
は充電電極Ｌに時間遅れをもって充電パルスを与える。
この時間遅れは粒子が測定孔３から充電電極Ｌまで行く
に要する平均的な時間に相当する。充電電極Ｌ‘こ与え
た充電パルスＵ（ｔ）は円筒Ｌに入った小滴が静電荷を
得るようにし、それが次いで電極板９と１０の間を通る
間に小滴をを偏向させる。充電機構に関するこの装置の
別のェレメソトは公知であって例えば前記参考文献から
知ることができる。第３ｂ図の等価回路には第１電極Ｍ
，と測定孔３の間の抵抗Ｒ，を示してある。

抵抗ＲＭ‘ナ測定孔３の抵抗であり、抵抗Ｒ２は測定孔
３と鞍地した第２電極地間の抵抗である。抵抗Ｒ３はノ
ズルＤと第２電極Ｍ２間の全抵抗のうちの測定電流の流
れない部分として示してある。充電電極ＬとノズルＤは
実効容量Ｃ２を介して結合したことを示し、この容量Ｃ
２はノズルＤに対して動的に接続している粒子の流れＳ
に対する充電電極Ｌの容量と等価である。（発明が解決
しようとする問題点） 伴しながら、上記のような公知の装置は、充電電極Ｌに
与える充電パルスのため、各電極Ｍ，，池間の測定回路
のパルスが乱れを生ずるという明らかな欠点をもつ。

充電電極Ｌ‘こ充電パル諏Ｕ（ｔ）が与えられるとＩＬ
＝Ｃ２・ｄＵ（ｔ）／ｄｔの充電電流が抵抗Ｒ３及びＲ
２を流れることが判る。

この充電パルスは測定電流ｌｗに車畳して２つの電極Ｍ
，とＭ２の間に流れ、それは見掛け上の妨害となる。換
言すれば妨害パルスＩＬＲ２が測定パルス△ＵＮに重畳
する。更に、抵抗Ｒ２とＲ３の充電電流で生じた電圧則
ちＵＬ＝（Ｒ２十Ｒ３）・ＩＬが、第３ｂ図の点線で示
した見掛け上の容量を介して第１チャンバに容量結合し
、実際の測定パルスの謀指示且つ（又は）変形をするこ
とになる。これら諸々の障害が、非常に多数のサンプル
のルーチン分析に使用する従来公知の装置を実際に使用
することを不可能にしていた。本発明の目的は、測定回
路が見掛け上の分離パルスを受けない上記型式の粒子選
別装置を提供することにある。（問題点を解決するため
の手段）本発明は、粒子選別装置の第２チャンバに第３
電極となる副電極を備え、それが第２チャンバ内の主電
極即ち第２電極と同一電位にあるような装置にしたこと
である。

（作 用）本発明は上記構成によって、噴射ノズルと、
測定電流の戻り電極となる第２チャンバ内の主電極との
間の電流経路は実質的に短絡される。

これにより、妨害原因の詳細な分析により明らかにされ
た、粒子の流れを帯電するため充電電極から発生するパ
ルス、及びこれら充電パルスが装置の第２チセンバにあ
る電極を経て主測定回路に結合されることに起因する妨
害パルスの発生を防止できるようになる。

（発明の効果） 従って、従来測定回路によって検出された妨害パルスは
完全になくなり、見掛け上の妨害がない測定が可能にな
った。

（実施例） 本発明は以下図面を参照して行なう２つの典型的実施例
の詳細な説明から、他の目的と共に一層よく理解され、
その長所が一層明らかになるであろう。

公知の装置における妨害の原因に対する上記の分析に塞
いて、本発明は第ｌａ図に示すような典型的実施例を提
供するもので、それは第２チャンバ２のノズルＤのすぐ
傍に比較的大きい表面積の副電極Ｅを設けたものである
。

それと同時に主電極である第２電極Ｍ２は測定孔３ので
きるだけ近くに移した。副電極Ｅは第２電極Ｍ２と同様
接地する。即ち副電極Ｅと第２電極地は同じ電位となる
。副電極Ｅと第２電極Ｍ２との間の電気的結合は第２チ
ャンバ２の外側で電線１７によって行なう。ノズルＤの
すぐ傍に副電極Ｅがあることは前記の抵抗Ｒ３で形成さ
れていたようなノズルＤと第２電極Ｍ２との間の電流通
路を短絡し、充電パルスの測定電流回路への結合をこれ
によって防止する。よって前記妨害パルス電流及び電圧
は完全に除去される。充電電極Ｌに充電する電流は今度
は電線１７を経て流れ、第１電極Ｍ，と第２電極Ｍ２と
の間の測定回路は、充電電極ＬからノズルＤに向って延
び、且つ、充電電極Ｌから直接に副電極Ｅに向って延び
る充電電流回路と結合分離する。本発明の典型的な第１
実施例に関する等価回路図は第ｌｂ図に示してある。副
電極Ｅの最も好ましい位置はできる限りノズルＤに近い
所である。第２図に示す本発明の第２の典型的実施例に
おいては、副電極Ｂは中心孔を有する金属リング１８に
よって形成されており、この金属リング１８の中心孔は
ノズルＤを形成している。その他の点では第２図の第２
実施例と第ｌａ図のそれとは同じである。双方の実施例
で副電極Ｅは第２電極地と同様接地されたことを示して
いる。これら２つの電極は電線１７によって接続され、
その抵抗値はできる限り低くなくてはならない。即ち電
線は、極めて僅かな電圧降下しか生じないようにするた
めに特に良質の導電体から形成しなければならない。一
方的見地からは、ノズルＤに接近した副電極Ｅは第２電
極Ｍ２と同・一電位に維持せねばならず、これら２電極
間の接続は、この２電極間の電解液の抵抗に比べて小さ
い抵抗の電線を通して行なわね‘まならない。典型的な
第ｌａ図の第１実施例においては、第２電極地は測定孔
３を通る軸線Ａの右側にあり、また副電極Ｅは鞠線Ａの
左側にあることを示している。この配置は両軍極ができ
る限り測定孔３及びノズルＤに近く、しかもできるだけ
互に遠い距離離れることにより、第ｌｂ図に示す等価距
離の抵抗Ｒ３を大きくし、よって副電極Ｅによる短絡を
最も効果的にするものである。上記のものは本発明の典
型的実施例に関するものであるが、他の例や変化形も本
発明の精神及び適用範囲において可能なことは明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第ｌａ図は本発明の典型的な第１実施例を示す概略図、
第ｌｂ図は第ｌａ図に示す装置の等価回路図、第２図は
本発明による装置の典型的な第２実施例の概略図、第３
ａ図は当技術分野で公知の粒子選別装置の概略図、第３
ｂ図は第３ａ図に示す粒子選別装置の等価回路図である
。 １……第１チャンバ、２……第２チャンバ、３…・・・
測定孔、５・・・・・・毛細管、７・・・・・・増幅器
、８・・・・・・プロセッサ及び制御ユニット、９，１
０・・・・・・電極板（偏向手段）、Ｍ．・・・…第１
電極、Ｍ２・・・・・・第２電極、Ｅ……副電極（第３
電極）、Ｄ……ノズル、Ｌ・・・・・・充電電極、Ｃ．
・・・・・・結合コンデンサ。 打・９．１ｂＦ′９．３ｂ （タｌａ ‘＆．２ Ｆね．．３ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定孔を通して連結された第１及び第２のチヤンバ
   を有し、電解液を供給された前記第１チヤンバから前記
   測定孔を通して前記第２チヤンバに前記電解液が流れる
   ことになるハウジングと、選別、解析用に粒子を前記電
   解液へ導入するための前記第１チヤンバに配置した手段
   と、前記第１チヤンバに配置した第１電極と、前記第２
   チヤンバの前記測定孔に隣接した位置に配置した第２電
   極と、前記電解液に電流を流すために前記第１及び第２
   の電極に電位を与える手段と、前記測定孔を通過する粒
   子の移動に伴なう前記電流の変化を検出し、解析するプ
   ロセツサ及び制御ユニツトと、前記第２チヤンバの器壁
   に配置され、前記電解液を器壁より流出させる通路とな
   るノズル手段と、前記ノズルから流出する前記電解液の
   小滴に電荷を与える充電電極と、前記小滴の電荷によつ
   て前記粒子を偏向させ選別するための偏向手段と、前記
   第２チヤンバ内で前記ノズル手段の近傍に配置し、且つ
   前記第２電極と同電位に保持した第３電極より成る粒子
   選別装置。 ２ 第２及び第３の電極が粒子選別装置の電気的接地部
   に接続された、特許請求の範囲第１項記載の粒子選別装
   置。 ３ 電気抵抗が第２及び第３の電極間の電解液の有効抵
   抗に比し小さい導体によつて前記第２及び第３の電極が
   接続された、特許請求の範囲第１項記載の粒子選別装置
   。 ４ 第３電極が比較的大きい有効表面を有する、特許請
   求の範囲第１項記載の粒子選別装置。 ５ 第３電極が第２チヤンバの器壁内に配置され、且つ
   電解液を流通させるノズル手段を構成する貫通孔を有す
   る、特許請求の範囲第１項記載の粒子選別装置。 ６ ノズル手段の通路が測定孔の軸線と一致し、第２電
   極が前記軸線の一方の側に配置され、第３電極が前記軸
   線の他方の側に配置され、且つ前記第２及び第３の電極
   が前記第２チヤンバの対向壁に配置され、この対向位置
   はそれぞれ前記電解液の上流と下流にあるように定めた
   、特許請求の範囲第１項記載の粒子選別装置。