JPS63228040A - フロ−セル装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は懸濁液中の細胞に光を窯射し、細胞からの散乱
光又は蛍光により細胞分析９分取する装置に係り、特に
全体細胞を一個ずつあるいは定数個ずつ等間隔に流下さ
せたい場合に好適なフローセル装置に関するものである
６ 〔従来の技術〕 従来、細胞を流しながら光測定をし、細胞分析。

分取をする装置、いわゆるフローサイトメータでは細胞
懸濁液（サンプル液）を測定部毛細管に安定に、しかも
目詰りなく流すために第４図に示すように層流状態の急
激な縮流を利用して、細胞懸濁液２を生理食塩水（シー
ス液）１で包み込むように流す方式を採用している。こ
の方式はシースフロ一方式と呼ばれ、細胞分析装置の有
力な手段となっている。

この方式ではノズル３が出てくる細胞６は、毛細部８に
おいて一列に整列し、レーザ光照射点１３へ流下してい
くが、各々の細胞の間隔は不等であり、特にコントロー
ルされていなかった。

尚、フローサイトメータに関するものとしては、特開昭
５８−１０８７５号公報に開示のものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、レーザ照射点へ各細胞を一定間隔で
流下させるという技術的配慮がなされておらず、そのた
め、２つ以上の細胞が近接して流下し、光計測を行う上
で誤差を大きくしたり、あるいはジェットインエア方式
による分取の際にもひとつの液滴に複数個の細胞が入り
正しい分取ができないなどの問題があった。また従来技
術では一定周期ごとに同一ポイントを細胞が通過すると
いう保障がなくパルス光源による流下細胞のａｔｍ。

計測を著しく困難にしていた。

本発明の目的は、光計測点へ各細胞と一定間隔に流下さ
せ、誤差の少ない分析２分散を行うことができるフロー
セル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〕

本発明の第１番目の特徴は、ブローセル装置において、
シース流体の流れの中に周期的な渦を発生せしめる抵抗
物体を設け、サンプル流体放出ノズルをこの抵抗物体の
上流かあるいは抵抗物体の渦発生点近傍に設け、細胞等
を渦発生点近傍へ順次供給して渦中に取り込ませること
にある。

第２番目の特徴は、上記抵抗物体後流かあるいは抵抗物
体にサンプル流体放出ノズルを設け、さらにこのノズル
出口に前記渦によって生じる周期変動流体力で振動しノ
ズルの開閉を周期的に行うように係止された振動体を設
けることにある。

〔作用〕

第１番目の発明によれば、シース流体の流れの中に設け
られた抵抗物体が適当な速度の流れの中にある時、抵抗
物体表面の同一箇所から周期的に渦が発生し後流では規
則正しい渦列となって成長。

流下してゆく。この抵抗物体の上流からサンプル流体を
流すか、あるいはサンプル流体放出ノズルを抵抗物体の
渦発生点近傍に設けて次々に発生する渦に細胞をとり込
ませる。細胞は渦が成長、流下してゆく過程で渦の中心
部へ到達する。したがって各渦の中心部に位置した細胞
は各々一定間隔に保たれて流下してゆく。第２番目の発
明によれば、上記渦が発生している抵抗物体後流かある
いは抵抗物体に設けられたサンプル流体放出ノズルの振
動体は渦によって生じる周期変動流体力で撮動を始める
。振動体は振動することでノズルの開閉を行う。渦発生
に合わせて一定周期で開閉するので毎回一定量の液量を
吐出する。したがってサンプル流体の細胞濃度を適当に
設定すれば細胞は定量側ずつ一定周期間隔で流下させる
ことができる。

また、上記渦が発生している抵抗物体後流かあるいは抵
抗物体に設けられたサンプル流体放出ノズルの放出部圧
力を渦によって生じる抵抗物体後流の周期変動圧力の変
動値内に設定する。その時この変動圧力が放出部圧力よ
り小さくなる度にノズルから一定量のサンプル流体を吐
出する６したがってサンプル流体の細胞濃度を適当に設
定すれば細胞は定量側ずつ一定周期間隔で流下させるこ
とができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面により説明する。

まず、特許請求の範囲第１項記載のフローセル装置の実
施例を図面を用いて説明する。第１図は本発明の特徴を
良く表すフローセル族［９Ａの構成図である。

第１図においてサンプル液２はノズル３より吐出し、生
理食塩水から成るシース液１に包まれて流下してゆく、
シース流路４はノズル付近で最初の縮流部を持つ、シー
スフローが十分に形成される下流に抵抗物体５が設けら
れている。抵抗物体５はくさび状の三角柱で、サンプル
液が丁度そのくさびの先端５−１に当たるように設置さ
れている。抵抗物体５の下流には二番目の縮流部があり
光計測等を行う毛管部８の測定点へつながっている。

シース液］の適当な速度の流れの中に抵抗物体５を設け
ることで抵抗物体の側面端５−２．５−３から渦が発生
する。その渦の中で特に規則正してものにカルマン渦７
がある。カルマン渦７は抵抗物体５の両側面端５−２．
５−３に交互に同一周期で発生し、成長しながら規則正
しい配置を保って流下してゆく。・ノズル３より放出さ
れたサンプル液中の細胞６は、各々不等間隔で順次くさ
びの先端５−１に到達する。くさびの先端５−１では各
細胞は左か右の側面どちらかに分かれ、側面に沿って渦
発生点５−２あるいは５−３まで流れ１でくる。ここで
各細胞は発生したカルマン渦７の一部にとり込まれ、抵
抗物体５を離れて流下してゆく。渦７は流下してゆく途
中で成長してゆくため、その一部に取り込まれた細胞６
はやがて渦７の中心部へ到達する。くさびの先端５−１
に単位時間に到達する細胞６の数を渦の発生周波数の２
倍程度になるようにサンプル液２の濃度を設定すれば、
同じ渦に複数の細胞６がとり込まれることはほとんどな
い。またくさびの先端５−１で各細胞６は不規則に左右
に分かれるが、抵抗物体の後流では２つの渦のどちらか
には必ずとり込まれて流下する。その後、２番目の縮流
部で左右の渦の幅は光計測に支障をきたさない程度まで
縮少される。

カルマン渦の発生周波数はシース液流速を抵抗物体１の
流れに垂直方向の大きさで除したものにストラハル数と
呼ばれる係数を乗じたものに等して、このストラハル数
はレイノルズ数によって変化して、その関数はナカ、レ
ポート１１９１（１９５３年）第８頁から第１１頁（Ｎ
ＡＣ：Ａ　。

ＲＥＰＯＲＴ　１１９１　（１９５３）　ｐｐ８−ｐｐ
ｌ　１）において論じられている。

その結果によれば、レイノルズ数がおよそ２００以下の
流れと３００以上の流れとで異なる。本実施例では安定
したカルマン渦が得られるレイノルズ数２００以下の領
域の流れを利用する。例えば抵抗物体５の大きさを１０
０μｍ、シース流路４の最初の縮流による流速を１．０
（ｒｎ／ｓ）　　に設定するとレイノルズ数は約１００
、従ってストラハル数は０．１６〜０．１７によって渦
発生周波数として１６００　Ｈｚを得る。よって細胞処
理数は１秒間に８００個程程度可能となる。

次に特許請求の範囲第２項記載のフローセル装置９の実
施例を図面を用いて説明する。第２図は本発明の特徴を
良く表すフローセル装置９Ｂである。

第２図においてシース流路４の中に抵抗物体５が設けら
れている。抵抗物体５の後流側には振動体として円柱１
０が設けられており、抵抗物体５の内側とはり１２で固
定されている。抵抗物体５の内側にはサンプル液２が導
入されており円柱１０とのすきま３がサンプル液放出ノ
ズルとなる。

以上のフローセル族ば９において適当な速度のシース液
を上流より流すと抵抗物体５のノズル３付近でカルマン
渦を発生ずる。カルマン渦は抵抗物体５の側面で交互に
発生するので円柱１０は流体力を受けて】〕のように振
動する。その結果左右のノズル３は交互に開閉をくり返
す。渦発生に合わせて一定周期で開閉するので毎回一定
量の液量を吐出する。したがってサンプル液の細胞濃度
を適当に設定すれば、細胞を一個ずつ一定周期間隔で渦
に乗せて流下させることができる。

次に特許請求の範囲第３項記載のフローセル装置９Ｃの
実施例を第３図を用いて説明する。

第３図においてシ・〜ス流路４の中にくさび状の抵抗物
体５が設けられている。抵抗物体５の内側にはサンプル
液２が導入されており、抵抗物体５の後流側の面にはサ
ンプル液放出ノズル１２が設けである。以上のフローセ
ル装Ｒ９において適当な速度のシース液を上流より流す
と抵抗物体５の後端５−４．５−２よりカルマン渦を発
生する。

カルマン渦は抵抗物体５の後端で周期的に発生するので
抵抗物体５の後流では周期的な圧力変動が生じる。この
変動値内にノズル１２の放出部圧力を設定すると、変動
圧力が放出部圧力より小さくなる度にノズル１２から一
定量のサンプル液２が吐出する。サンプル液の細胞濃度
を適当に設定すれば細胞はひとつずつ一定周期間隔で流
下する。

以上で述べた実施例によって複数の細胞が近接して流下
することはなくなり、光計測する上での誤差を久しく縮
少することができる。またパルス光源の周波数を渦の発
生周波数に同期させることで、この光源を用いた観察、
測定が可能になる。

さらにジェットインエア方式等で細胞分取する際もひと
つの液滴に複数個の細胞が入ることを防止することがで
きる。

また渦にとり込まれた細胞は、渦の回転軸に細胞の慣性
主軸が合致して流れる為、細胞の姿勢制御も可能となる
。

［発明の効果〕 以上詳述したように本発明によれば、光計測点へ各細胞
を一定間隔で流下させることができ、複数の細胞が近接
して流下することはなくなり、光計測する上での誤差を
著しく縮少することができる。またジェットインエア方
式等による細胞分取の際もひとつの液滴に複数個の細胞
が入ることはなくなり１分取を確実に行うことができる
ようになる。さらにパルス光源を用いた観察、計測が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１Ｉ図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の一実施例
を表す構成図、第４図は従来技術の説明図である。 １・・・シース液、２・・・サンプル液、３・・・サン
プル液放出ノズル、４・・・シース液流路、Ｓ・・・抵
抗物体、６・・・細胞、７・・・カルマン渦、９Ａ、９
Ｂ、９Ｇ・・・７Ｏ−ｔｌ、！置、□。、１．振動体。 　　　　　　　パフ１１′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微粒子や細胞などの被測定体を浮遊させたサンプル
   流体を供給する入口、この入口に連通してサンプル流体
   を受け入れる流路、この流路の終端でサンプル流体を放
   出するノズル、シース流体を供給する入口、この入口に
   連通してシース流体を受け入れる流路、この流路の中に
   設けられた前記ノズルの後流側に設けられた縮流部、こ
   れに続く毛管部、この毛管部の終端に排出口を有するフ
   ローセル装置において、シース流体の流れの中に周期的
   な渦を発生させる抵抗物体と、この抵抗物体の渦発生点
   近傍に被測定体を順次供給し前記渦中に定数個ずつとり
   込ませるようにサンプル流体放出ノズルを前記抵抗物体
   の渦発生点近傍に設けたことを特徴とするフローセル装
   置。 ２、微粒子や細胞などの被測定体を浮遊させたサンプル
   流体を供給する入口、この入口に連通してサンプル流体
   を受け入れる流路と、この流路の終端側でサンプル流体
   を放出するノズル、シース流体を供給する入口と、この
   入口に連通してシース流体を受け入れる流路と、この流
   路の中に設けられた前記ノズルの後流側に設けられた縮
   流部と、この縮流部に続く毛管部およびこの毛管部の終
   端に設けられた排出口を有するフローセル装置において
   、シース流体の流れの中に周期的な渦を発生させる抵抗
   物体と、サンプル流体放出ノズルと、このノズル出口に
   前記抵抗物体による渦によつて生じる周期変動流体力が
   振動しノズルの開閉を周期的に行うように係止された振
   動体を設け、被測定体を少なくとも１つ周期的に排出す
   るようにしたフローセル装置。 ３、特許請求範囲第２項記載のフローセル装置において
   、シース流体の流れの中に周期的な渦を発生させる抵抗
   物体と、サンプル流体放出ノズルと、ノズル出口の放出
   部圧力を前記抵抗物体による渦によつて生じる抵抗物体
   後流の周期変動圧力の変動値内に設定することにより被
   測定体を定数個ずつ周期的に流れ出すようにしたフロー
   セル装置。