JPS62116259A - セルソ−タ液滴偏向角度の補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は細胞等微小粒子の光学特性を分析し、その特性
に応じて細胞を振り分は分離するセルソータに関し、特
に細胞液滴の偏向角度を補正して正確な補集を可能とす
るセルソータ液滴偏向角度の補正方法に関するものであ
る。

従来技術 まずセルソータの構成を、第１図に基き概略的に説明す
る。１はジェットノズルで、サンプル液流入管２とシー
ス液流入管３を備え、内部にシースフロー（鞘流）形成
室４を有する。サンプルとシース液はそれぞれの容器５
，６から６管２，３を介してジェットノズル１内に導か
れ、シースフロー形成室４内でサンプルを中心に周囲を
シース液で取り囲んだ２重の形のシースフローが形成さ
れて、下方のノズル先端から噴出流７として噴出される
。

一方、光源９から出たレーザ光１０は、照射光学系１１
を経て噴出流７へ直角に入射する。

噴出流から生じた散乱光、けい光等の測定は、集光系１
２　、１２’を経て検知器１３　、１３’に入り、そこ
で光信号から電気イビ号に変換される。

検知器１３　、１３’からの電気信号は、増巾器１４　
、１４’で増［１］された後電気処理系１５で処理され
、噴出流に含まれている１個１個の細胞の光学特性が分
析される。尚図中、１８は泡抜き管、２０は泡抜き用の
パルプである。

上記において、ジェットノズル１には微少振動が加えら
れ、噴出流７はレーザ光による照射点を過ぎた後図示の
ごとく液滴に分離する。上述した個々の分析に基き、液
滴形成点に必要な細胞が来た時にのみ分離コン）ｏ−ラ
８から帯電電極２１に電圧を印加し、細胞を含んだ液滴
にプラス又はマイナスの電荷を与える。従って、帯電さ
れた液滴は高電圧（例えば±２０００Ｖ）の偏向板１６
０間を通過することで左又は右に偏向され、所望の細胞
を含む液滴はそれぞれ異なった受は試験管１７に分離さ
れるｅ このようなセルソータは、分析の結果判明した光学特性
に基き高速で細胞を分離採取できるため、細胞の一般分
析、ＤＮＡ測定、染色体測定、細胞融合等細胞に関する
諸研究、細胞診（血球検査）やガン検診等の病状診断、
遺伝子生物学の分野等で巾広く利用されている。

発明が解決しようとする間組点 上記のセルソータでは一般に、液滴を帯電させるため帯
電電極に第２（ａ）図に示すとと（±１１０ｖの矩形波
が９０μｓｅｃの間印加されている。これは液滴３個が
形成される時間に相当し、図示のごとく各３滴が単位と
なって左又は右に偏向される。尚、第２（ｂ）図は実際
に液滴に加わる帯電波形である。ここで問題は、３滴に
かかる電荷が３滴各々の相互作用で正確に１１０ｖにな
らないことである。つまり、３滴の偏向角度が違ってし
まい、偏向した３つの液滴が第２（ｃ）図Ａ、Ｂのよう
に分れて１本の流線にならず、補集しに（い。

この点について、以下更に詳しく説明する。

今連続した３滴に同じ電圧を加え液滴を帯電させると、
最初に帯電した液滴が電場なつ（り第２の液滴形成中に
静電誘導を引き起し、その帯電に大きな影響をおよほす
、さらに、それら２滴は第３滴目処影響しその帯電をよ
り小さくする。

空間に孤立した半径ａの水滴（緩衝液：１滴中および溶
液中に充分外電子が存在するので導体と仮定する）がｖ
ｏで帯電しているとき、その電荷？は ｇ−−４重ｇｏｌ　ｖｏ　　　　（１）である、ただし
ｇ６は真空誘電率。

また、帯電した水滴の中心よりｒの距離にある点Ｐ、で
の電場を考えるとき、点ＰＭでの電位７重は Ｖｌ　＝　−（２） ４πε。ｒ と表る。（２）式はさらに（１）式よりＶ１＝　　　Ｖ
ｌ　　　　　　（３） で表わされる。

今例えば、ノズル孔の直径７．５Ｘ１０ｍ。

流速１０　Ｖｓｅｏ　ｔノズル振動数３３ＫＨｚの場合
を考えると、液滴の間隔ｒ　＝　３．　ＯＸ　１０−’
ｍ　。

液滴の半径ａ　−６，３５Ｘ　１０−５でちる。このと
き、目的の液滴に１１０ｖシラスの電圧を加えると最初
の液滴は１１０ｖシラスに帯電して電場を作る。そして
２番目の液滴はその影響（静電誘導）によって、（３）
式より求められるようにだけ小さい８６．７　Ｖプラス
に帯電することになる。同様に３番目の液滴は、前の２
滴の静電誘導によりさらに小さい８０ｖにしか帯電しな
い。

従って、上記条件の場合連続した３滴の電位の割合はＳ
ＯＶを１としたとき、順に１．３８：１．０８＝１とな
る。この結果３滴それぞれの偏向距離に違いが生じ流線
が１本にならないという問題が生じる。

このため本発明の目的は、帯電した液滴の偏内角度を補
正し、同じ極性を持った複数の液滴の流線を一本にする
方法を提供するものである。

発明の構成 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明の補正方法は、Ｋサンプ
ル懸濁液をシース液で包み込むような形でジェットノズ
ルから噴出し、この噴出流にレーザ元を照射し、サンプ
ルがレーザ元を通過するときに出る散乱光、けい元等を
測定してサンプル中の１個１個の細胞を分析すると共に
、噴出流全体に振動をかけて液滴化し、上記測定分析に
基いて液滴形成点で液滴に電荷を与え、高電圧を印加し
た偏向板によって各液滴を偏向させて分離するセルソー
タにおいて、液滴に電荷を加えるため帯電電極に加える
電圧の波形を、先行する帯電液滴が形成する電場に基く
静電誘導により後続液滴の帯電電位における減少を補償
する電圧差を持った階段状の波形としたことを特徴とす
るものである。

作用 前述の従来例のように、液滴を帯電させるのに±ｌｌ０
Ｖの電圧を９０ｐｓｅｃ間帯電電極に印加すると３つの
液滴に同じ１１０ｖが加わり、先行液滴の電荷に基く電
場内で後続の液滴が形成されるため静電誘導を引き起し
、その影響の結果後続液滴の帯電電位が印加電圧より減
少する。

そして、各液滴の実際の帯電電位が異なってくる。この
影響は、特に第１液滴と第２液滴の間で大きい電位差を
生じる。

本発明は上記の点圧着目して谷液滴の実際の帯電電位を
できるだけ等しくし、液滴の偏向ラインを一本化しよう
とするものである。又この目的を達成するには、第１液
滴と第２液滴間の電位差を補正するのが最も効果的であ
る。

そこで本発明では、先行液滴と後続液滴の帯電電位差を
補償できる電圧差を持った階段状の波形の電圧を帯電電
極に印加する。−′）まり、先行液滴が形成する電場の
静電誘導に基く後続液滴の帯電電位の減少分を、印加電
圧に差をつけることによって補償する。この際、階段状
波形の形状は、第１液滴の形成に寄与する時間域。

９０　ｐｌｅａで３滴形成の場合は最初の３０ｐｓｅｃ
の間、の電圧を残りの時間域より低くすることによって
、最も大きい差の生じる第１液滴と第２液滴間の電位差
を減少させることができる。

実施例 以下第３（ａ）〜（ｅ）図を参照して、本発明の方法を
実施するための一例を説明する。

前述した従来例の場合と同様、帯電電極への印加電圧は
９０　ｐｌｅａ間かけ、３つの液滴を形成するものとす
る。但し、従来法では第２（ａ）図のような矩形波を印
加していたのに対し、本発明では第３（ａ）図のよ・う
な段階波をかける。この段階波は電圧継続時間の初めの
１７３％すなわち３０μｓｅａの間は１０３ｖで、それ
以後６０　ｐｌｅａ間の電圧は１３０Ｖである。３つの
液滴に加わる実際の帯電波形は第３（ｂ）図のようにな
り、第１液滴に加わる電圧は約１０３Ｖ、！２２滴に加
わる電圧は約１３０Ｖ、第３液滴に加わる電圧は１３０
Ｖである。

従って、第１液滴の帯電電位は最初の３０ｐｓｅｃ間の
電圧に対応した約１０３ｖとなる。第２液滴の帯電電位
は、前記第（３）式より であるから、（１３０−２２）−１０８Ｖとなる。

更に、第３液滴の帯電電位は先行する２滴の影響を受け
るので、同様の計算から９６Ｖとなる。

従って連続した３滴の電位は、１０３Ｖ、１０８Ｖ。

９６Ｖで、９６Ｖを１としたときの比率は１゜０８：１
．１２：１となり、従来例における各液滴の電位差と比
べ著しく改善されていることが分る。

この結果、３滴が描く流線は第３（ｃ）図中Ｃのように
ほぼ１本となって安定化する。

上記の実施例では３滴形成の場合について説明したが１
滴数は３滴に限られず、それ以外の滴数な形成する場合
にも本発明を適用して、各液滴の流線の１本化を図るこ
ともできる。父上記の実施例では、最も差の大きい第１
，２液滴間の電位差を特に縮めるため、最初の１／３の
電圧継続時間を他よりも低くＬ１段階の波形としたが、
２段階等の波形にしてもっと各滴量の電位差をキメ細か
く縮めることも可能である。さらに、電圧値等の各数値
は勿論各々の設計仕様によって任意の所望値に設定し得
る。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、セルソータにおいて
細胞を含んだ液滴に電荷を与えるために印加する電圧を
初期の電圧値の方が低い段階波形とすることによって、
各液滴間の電位差を減じるようＫしたため、谷液滴の流
線をはは１本に安定化させ偏向される液滴の分離捕集を
容易とし、従って測定精度もそれだけ向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はセルソータの概略構成を示すブロック図、第２
（ａ）〜（ａ）図はそれぞれ従来法における印加電圧の
波形、実際の帯電電圧の波形及び液滴の流線を模式的に
示した図、及び第３（ａ）〜（ａ）図はそれぞれ本発明
における印加電圧の波形。 実際の帯電電圧の波形及び液滴の流線を模式的に示した
図である。 １・・・ジェットノズル、２・・・サンプル液流入管、
３・・・シース液流入管、７・・・噴出流、１０・・・
Ｖ　−デ光、１６・・・偏向板、１７・・・受は試験管
、２１・・・帯電電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サンプル懸濁液をシース液で包み込むような形でジェッ
   トノズルから噴出し、この噴出流にレーザ光を照射し、
   サンプルがレーザ光を通過するときに出る散乱光、けい
   光等を測定してサンプル中の１個１個の細胞を分析する
   と共に、噴出流全体に振動をかけて液滴化し、上記測定
   分析に基いて液滴形成点で液滴に電荷を与え、高電圧を
   印加した偏向板によって各液滴を偏向させて分離するセ
   ルソータにおいて、液滴に電荷を加えるため帯電電極に
   加える電圧の波形を、先行する帯電液滴が形成する電場
   に基く静電誘導により後続液滴の帯電電位における減少
   を補償する電圧差を持った階段状の波形とすることを特
   徴とするセルソータ液滴偏向角度の補正方法。