JPWO2002059576A1 - 微小物識別装置およびその識別方法 - Google Patents
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Abstract
微小物識別装置およびその識別方法に関し、数種類の微小物を識別する場合に止まらず、数十、数百、数千、数万以上の多種類を容易に、確実にかつ効率良く識別することができる微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せによって標識化された多種類の微小物を多数分散させる分散工程と、２個以上の測定点に前記標識要素の種類を配分して対応付け、各測定点に対応付けられた種類の前記標識要素の有無またはその程度を、分散された前記各微小物について、各測定点間に相対的な時間関係をもって各測定点で測定する測定工程と、各測定点で測定された測定結果を、前記測定点間の前記時間関係および位置関係に基づいて関連付けることによって前記微小物を識別する識別工程とを有するように構成する。
Description
技術分野
本発明は、微小物識別装置およびその識別方法に関する。特に、本発明は、遺伝子、免疫系、タンパク質、アミノ酸、糖等の生体高分子に関する検査、解析、分析が要求される分野、例えば、工学分野、食品、農産、水産加工等の農学分野、薬学分野、衛生、保健、免疫、疾病、遺伝等の医学分野、化学若しくは生物学等の理学分野等、あらゆる分野に関係するものである。
背景技術
従来、蛍光物質等で標識化された目的微小物を識別するには図１８に示すようなフローサイトメータ１６０を用いて行われていた。フローサイトメータ１６０は、目的微小物を含有する流体が内部を流れる流路１５１を有する。その流路１５１は、水流用タンク１５７から、搬送用ポンプ１５８の一部は、透光性の部材で形成された測定流路１５２が設けられている。
測定流路１５２の外部の測定位置で、その測定流路１５２に１種類の励起光を広範囲に照射する光源１５４と、前記照射範囲に存在する目的微小物に設けられた蛍光物質から発した蛍光を受光する受光部１５３が設けられ、受光した光の強度は解析部１５５で解析され、その目的微小物の存在の有無が検出する。流路１５１には、その他、搬送用ポンプ１５８、切換弁１５９、１６１、および廃棄用タンク１６３が設けられている。なお、符号１５６は吸引機構であり、ノズル１６２を通して外部に設けた容器２１から、微小物を含有する液体を流路１５１内に吸引するためのものである。
ところで、従来は、１種類の標識物質で標識化された目的微小物の有無を検出するものであり、前記フローサイトメータを用いることによって、その有無の測定を行うことができた。しかし、近年、ＤＮＡの塩基配列の決定や解析のために、多数種類の目的物質を標識化する必要がますます生じている。
このように多種類の目的物質を標識化するには、各微小物に複数の異なる種類の標識物質を用いただけでは不十分であり、その量比（質量比）をも指定して標識化する必要がある（町田雅之氏等、国際公開ＷＯ００／５３５７）。その際、各微小物ごとにその標識物質からの情報を得るためには、多種類の標識化された微小物からの情報が重なって測定されないように、各微小物ごとに１個ずつ独立に測定を可能とする必要がある。
また、複数種類の標識物質によって標識化されている場合には、同一の微小物から得られた種々の情報を漏れなく測定する必要がある。
しかし、同一微小物に対して、一斉に多種類の励起光を同時に照射し、多種類の光を一斉にもれなく同時で受光するとすれば、多数の光源部および多数の受光部が集中して設けられるので、測定位置において、光学測定機の構造が集中化しかつ複雑化するとともに、種々の光源部からの光の照射の影響で、必要な光の受光が妨げられるおそれがある。そのために１つの微小物がもつことができる標識物質の種類数が自ずと制限されるという問題点をも有していた。
また、複数種類の蛍光物質で標識化された微小物に対して、前記流路の１の測定位置で、複数種類の励起光を比較的広範囲に照射し、比較的広範囲にある微小物からの複数種類の光を受光する装置では、複数種類の標識物質で標識化した多種類の微小物を個々に識別することはできないという問題点を有していた。
そこで、本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、各微小物に着目して微小物ごとにその微小物が有する標識要素を一度に全て測定しようとするのではなく、各微小物が有する標識要素に着目して、微小物の種類に比較すれば少数の種類の標識要素ごとに分解して時間差を設けて測定することによって、各測定点における構造をできるだけ簡単化し、また、照射すべき光の量を少なくて受光への悪影響をできるだけ小さくし、確実にかつ高い信頼性をもって微小物を識別すことができる微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第２の目的は、１つの微小物を２以上の測定点で時間差を設けて測定することによって、１つの微小物について、測定点間での様々な異なる姿勢、方向、または姿態の測定を可能とし、各微小物からの標識情報を漏れなく測定することができる精度の高い微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第３の目的は、多数の微小物を分散させかつ２以上の測定点で相対的な時間関係を設けて測定することによって、微小物の重なりの影響をできるだけ排除して信頼性の高い微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第４の目的は、数種類の微小物を識別する場合に止まらず、数１０、数百、数千、数万以上の多種類を容易に、確実にかつ効率良く識別することができる微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第５の目的は、ＤＮＡ、免疫システム、タンパク質、アミノ酸、糖等の生体高分子の解析、分析、検査に適した微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第６の目的は、処理目的に応じて柔軟に対応することができる柔軟性または多様性のある微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
発明の開示
以上の技術的課題を解決するために、第１の発明は、複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せによって標識化された多種類の微小物を多数分散させる分散工程と、２個以上の測定点に前記標識要素の種類を配分して対応付け、各測定点に対応付けられた種類の前記標識要素の有無またはその程度を、分散された前記各微小物について、各測定点間に相対的な時間関係をもって各測定点で測定する測定工程と、各測定点で測定された測定結果を、前記測定点間の前記時間関係および位置関係に基づいて関連付けることによって前記微小物を識別する識別工程とを有する微小物識別方法である。
ここで、「微小物」は、粒子状の物体であって、例えば、０．１μｍ〜１００μｍのオーダーの大きさをもち、ポリスチレン、発泡性物質、磁性物質等で形成されたものであっても良い。「標識要素の有無もしくは程度」とは、相互に識別可能な要素の有無もしくは程度であって、例えば、微小物自体についてのまたは微小物が有する標識物質についての大きさの程度、その材料の屈折率、反射率、磁化率、電場もしくは磁場の強度、または電磁波（電波、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線等）の波長、電磁波の強度等の性質の有無または程度である。
ここで、電磁波は、微小物自体または微小物が有する標識物質が自己発生させる場合に限られず、微小物または前記標識物質以外からの電磁波の影響を受けて（例えば、反射、透過、遮蔽、吸収等）標識化される場合をも含む。
「各測定点間に相対的な時間関係をもって測定する」とは、各測定点において測定時間が相対的に特定できるようにして測定することをいう。これによって、各測定点での測定を時間差を設けて行うことができるので、一度に測定する場合に比較して各測定点での装置構成を簡単化することができる。
また、１つの微小物に関して２個以上の測定点で時間関係をもって測定することによって、たまたま複数の微小物が重複した状態からの情報を測定する可能性を排除し、また、各測定点における微小物の揺らぎによってまたは各測定点間において微小物がとる姿勢、方向、または姿態の相違によって、各微小物からの標識情報を漏れなく測定することができる。測定点の数は、前記標識要素の内容、前記標識要素の種類数、処理目的、配置状態、微小物の大きさ等によって定まる。
前記「測定点」は、微小物の大きさによって定まる所定微小面積を占めるように構成することによって、各測定点の占める面積を、高々１個の微小物が存在する程度の所定微小面積に限定し、各測定点において複数の微小物を重複して測定しないようにすることができる。
第２の発明は、第１の発明において、前記分散工程は、前記多種類の微小物を多数懸濁する液体を、所定分散領域部内に導入することによって分散させる導入工程を有し、前記測定工程は、前記領域部表面またはその外部に所定移動方向に沿って配置された２個以上の測定点に対してまたは前記微小物に対して前記移動方向に沿った速度を与えることによって、各測定点間で相互に前記時間関係をもって測定する微小物識別方法である。
ここで、「分散領域部」とは、個々の微小物を分離した状態で測定が可能となるように、前記微小物がその領域内にばらけて散らばるように配置される領域をいい、例えば、流路または容器である。「流路」は、内部を液体が流れることが可能な通路であり、「容器」は、内部に液体等を収容するためのものである。これらは、例えば、管状体、溝状、隙間状、凹部状、平面状等の構造である。
前記測定点が設けられている流路部分は必ずしも細径である必要はなく、薄い平面状であっても良い。また、「細径」は、直線状である場合に限られず、曲線状に湾曲している場合を含む。「分散領域部」の大きさは、微小物の大きさ、液体の性質、位置関係、または時間関係等に基づいて最適または適当な大きさが決定される。例えば、前記「細径」の大きさは、前記微小物の大きさの、例えば２倍の径をもつ如くである。
「所定移動方向」とは、測定点に対してまたは微小物に対して速度が与えられる方向であって、例えば，前記分散領域部が細径の流路の場合には、その長手方向が適当である。
「速度」は、前記微小物に対して、測定点に対して、または両者に対して各々与えることができる。また、その速度は、前記微小物の濃度、大きさ、形状、質量、分散領域部の大きさ、長さ、径、形状、液体の粘性、比重等の性質、検査または処理目的、または装置の性能等によって定められるものである。
また、前記「導入工程」において、液体に含有される前記微小物が、標識要素として蛍光物質または燐光物質等の発光に励起光を要する物質を用いた標識物質で標識化されている場合等においては、前記「測定工程」は、前記測定点のうちのいずれかにおいて、前記蛍光物質等を励起させる波長をもつ光等を含む電磁波を照射しまたは電場を及ぼす励起工程を有するようにする。
さらに、前記「導入工程」において、液体に含有される前記微小物が、複数種類の着色で標識化されている場合等には、前記「測定工程」は、複数の前記測定点のうちのいずれかにおいて、少なくとも減法混色の３原色によって各々吸収される波長範囲のスペクトルをもつ３種類の可視光等を照射する照射工程を有するのが好ましい。
第１の発明によれば、微小物を複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せ、例えば、電磁波の複数種類の波長範囲に対応した強度の組み合わせによって識別することができるので、前記微小物を多種類、例えば、数十、数百、数千、数万のオーダーで標識化することが可能である。
また、本発明では、１つの微小物に注目した場合には、それを複数の測定点で相対的な時間関係および位置関係をもって、その微小物が有する各標識要素を測定するようにしている。したがって、１つの微小物に対して、様々な異なる姿勢、方向または姿態の測定を可能とし、各微小物からの標識情報を漏れなく測定することができるので、識別の精度が高い。
さらに、本発明では、多数の微小物を分散させ、かつ２以上の異なる位置にある測定点で、相対的な時間関係として時間差を設けて測定することによって、微小物の重なりの影響をできるだけ排除して信頼性の高い測定を行うことができる。
また、本発明によると、各測定点における構造をできるだけ簡単化し、また、照射すべき光の量を少なくしまた、受光への悪影響をできるだけ小さくして確実にかつ高い信頼性をもって微小物を識別すことができる。
さらに、本発明によれば、ＤＮＡ、免疫システム、タンパク質、アミノ酸、糖等の生体高分子の解析、分析、検査に適し、また、検査目的に応じて、装置等に種々の条件を設定することができるので、柔軟性および多様性のある微小物の識別を行うことができる。
なお、第２の発明において、前記測定工程は、導入した前記微小物に速度を与えて前記分散領域部を通過させながら、前記分散領域部の表面またはその外部の複数の固定された前記測定点で電磁波を受波することによって測定し、前記識別工程は、各測定点ごとに受波された電磁波の強度を前記速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別する微小物識別方法であっても良い。
本発明によれば、固定した測定点で測定することができるので、測定点を移動させる機構を省略して、構造を簡単化することができる。
また、前記速度を前記微小物に対して与え、固定した位置で測定すると、微小物を静止した状態で測定するよりも、同一微小物が各測定点において様々な態勢をとるように動きうるので、微小物の有する標識物質または性質等を漏れなく確実に捉えることができるとともに、複数の微小物間においても、各測定点で様々な態勢をとるように動きうるので、たとえ、ある測定点で重複していても、ある測定点では分離し、個々の微小物を独立に測定する可能性が高い。
または、第２の発明において、前記測定工程は、前記分散領域部に導入された前記微小物を前記分散領域部内で滞留させた状態で、前記分散領域部表面の外部で前記所定移動方向に沿って所定移動速度で移動する複数の前記測定点で電磁波を受波することによって測定し、前記識別工程は、各測定点ごとに、受波された前記電磁波の強度を前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別する微小物識別方法であっても良い。
本発明によれば、測定点の移動速度を機構的に精密に制御することができるので、微小物との対応を確実に行うことができるので信頼性が高い。
さらには、第２の発明において、前記測定工程は、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を通過させながら、前記所定移動方向に沿って所定移動速度で移動する２個以上の前記測定点で電磁波を受波することによって電磁波の強度を測定し、前記識別工程は、各測定点ごとに受波された電磁波の強度を前記所定速度および前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別する微小物識別方法であっても良い。
第２の発明によれば、微小物が多数懸濁する液体を分散領域部内に導入し、測定点または微小物に所定速度を与えることによって、簡単かつ確実に２以上の各測定点で相互に時間差をもって標識要素の有無またはその程度を、高い信頼性で測定することができる。
第３の発明は、前記測定工程において、２個以上の前記測定点は前記所定移動方向に沿って一列または複数列に配列され、その各配列方向は、前記所定移動方向に平行であるとともに、同一の前記列に属する各測定点における測定方向が相互に平行である微小物識別方法である。
本発明によれば、前記測定点の配列方向と前記所定移動方向とが平行であるとともに、同一の列に属する各測定点における測定方向が相互に平行であるため、該測定方向と前記配列方向を含むように張られる各平面と交差する前記分散領域内にある被測定対象である微小物に限定することができるので、データの混在や、誤差（大きさ、強度等）が解消される。また、各測定点が微小物の流れ方向に沿って列状に配置されるために、同一時刻での相互干渉がなく、測定精度と信頼性が向上する。
さらに、後述する照射点についても、その各配列方向と前記所定移動方向とが平行であるとともに、同一の前記列に属する各照射点における照射方向が相互に平行であるようにするのが好ましい。この場合、該照射点の配列方向と前記所定移動方向とを含むように張られる各平面と前記測定点に関する各平面とが前記分散領域部内で交差するのが好ましい。これによって、一層精密で高い信頼性の測定を実現することができる。ここで、「測定方向」または「照射方向」とは、光等の電磁波を受波（光）し、または光等の電磁波を放射（照射）する方向であって、例えば、各測定点または照射点にある各ファイバの先端部の光軸方向に一致する。この光軸は、例えば分散領域部の中心軸に対して垂直となるように設置する。
第４の発明は、前記分散工程は、前記微小物の移動方向に沿った速度をもち、前記速度方向に対する直角方向の周りを、前記分散領域部に対して相対速度をもった微小物を含まない流体に前記微小物を含む流体が囲まれる微小物識別方法である。
本発明によれば、微小物を含む流体がコア流として、微小物を含まない流体によって囲まれるように、分散領域部を流れる。このようなコア流は、例えば、細い管状体、溝状、隙間状、凹部状の流路や注入器を通して、前記微小物を含む流体を、該流路よりも太い、微小物を含まない流体が流れる流路又は容器に導入する。その際、微小物を含む流体が流れる流路又は注入器と、微小物を含まない液体が流れる前記流路又は容器とは、軸を共有するのが好ましい。このコア流注入先端より下流において、その流体の断面が、流れ方向に沿って次第に減少するように設けることによって、前記コア流注入先端より下流にある分散領域部における流れを安定化し、例えば、前記微小物が１個ずつ前記測定点を通過するように、前記流路の細さ、及び太さ、流速等を調節することができる。その際、前記太い流路又は容器は、漸次先細りとなる円錐状の斜面を持つのが好ましい。
第４の発明によれば、分散領域部において、安定した微小物の流れを得ることができるので、前記測定点における微小物の測定を確実に行うことができる。
第５の発明は、第１の発明において、前記測定工程において、各種類の前記標識要素は相互に異なる範囲の波長の電磁波を発するものであり、標識要素の程度はその標識要素が発する電磁波の強度であり、多種類の標識化された前記微小物は、微小物が有する標識要素が発する電磁波の波長範囲の組合せまたはその波長範囲およびその強度比の組合せの相違によって相互に識別される微小物識別方法である。
「各種類の標識要素は相互に異なる範囲の波長の電磁波を発するもの」とは、各種の蛍光を発する蛍光物質等の標識物質である。「標識要素が発する電磁波の強度」は、その標識要素の量によって定まり、量が多いと電磁波の強度は高い。
「強度比」としたのは、各微小物ごとに標識要素の量を定めて設けるよりも、各微小物ごとに標識要素の量比（主として微小物同士の間について）を定めて設ける方が製造上容易だからである。
すなわち、本発明によれば、複数種類の前記標識要素は蛍光物質等の標識物質であって、１種類の微小物に対して相互に所定の量比含まれ、各種類の微小物は、その標識物質の種類と量比を異ならせることによって相互に識別可能とするものである。
また、「電磁波」には、可視光のみならず、種々の波長の電波、赤外線、紫外線、Ｘ線等を含む。可視光等の場合には、所定のファイバにより伝送し、電波の場合には導波管を用いる。
本発明によれば、各微小物は、各測定点において、前記波長範囲毎に、その電磁波の有無および強度の程度が測定される。また、前記測定工程におけるいずれかの測定点において、前記複数種類の標識物質からの電磁波を一度に受波可能としてその有無および程度を測定するようにしても良い。その場合には、各標識物質間の量比を確実に、かつ高い信頼性で測定することができる。
第５の発明によると、前記測定工程における、各種類の前記標識要素は相互に異なる範囲の波長の電磁波を発するものであり、標識要素の程度はその電磁波の強度であり、複数種類の標識化された前記微小物は、微小物が有する標識要素が発する電磁波の波長の組合せまたはその波長およびその強度比の組合せの相違によって相互に識別されるものである。本発明によれば、簡単な装置で、かつ容易な解析で、多種類の微小物を確実に識別することができる。
第６の発明は、前記分散工程は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに分散させ、前記識別工程は、前記基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別する微小物識別方法である。
第６の発明によると、前記微小物として，標識の基準となる基準微小物を目的物質とともに懸濁した液を導入し、識別工程は、その基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別することによって、各測定点、異なる時間、または異なる条件のもとでの測定のばらつきを調整し、高い精度および高い信頼性の目的微小物の識別を行うことができる。
第７の発明は、前記測定工程において、前記微小物が磁性粒子を有するものである場合には、前記分散された微小物に対して磁場を及ぼしまたは除去させることによって微小物を遠隔操作して測定を行う微小物識別方法である。
その場合、前記磁場は、曲線状に沿った流路部分に及ぼすようにしても良い。これによって、前記微小物を流路に整列した状態にさせて各微小物を個々に測定しやすい。
第７の発明によると、微小物に磁場を及ぼしまたは除去することによって、目的微小物を前記分散領域内に滞留させたり、整列させたり、または測定点との間の相対速度を自由に制御させることができるので、確実で正確な測定を行うことが可能となる。
第８の発明は、前記測定工程において、前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合には、その発光強度とともに、同時にその発光物質を励起する励起光強度を測定するとともに、前記識別工程では、該発光強度の測定値を、同時に得たその励起光の強度の測定値に基づいて修正して前記微小物を識別する微小物識別方法である。
ここで、「標識要素が発光に励起光を要する発光物質」とは、例えば、蛍光物質、燐光物質である。励起光の強度は、該励起光を照射する位置に応じて、透過光、散乱光又は反射光である。本発明によれば、前記分散領域部内の微小物の通過位置の変化や、励起光強度の変化による測定値のばらつきを修正することによって、信頼性の高い測定値を得ることができる。
第８の発明によると、前記分散領域部内の微小物の通過位置のずれや、励起光強度の変動による測定値のばらつきを修正することによって、信頼性の高い測定値を得ることができる。
第９の発明は、複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せによって標識化された多種類の微小物が多数分散する分散領域部と、２個以上の測定点に前記標識要素の種類を配分して対応付け、各測定点に対応付けられた種類の前記標識要素の有無またはその程度を、前記分散領域部内に分散された前記各微小物について、各測定点間に相対的な時間関係をもって各測定点で測定する測定機と、各測定点で測定された測定結果を、前記測定点間の前記時間関係および位置関係に基づいて関連付けることによって前記微小物を識別する識別部とを有する微小物識別装置である。
また、前記識別部は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに懸濁させた液体について、その基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別するようにしても良い。
または第９の発明によれば、第１の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１０の発明は、前記測定機の測定点は、前記分散領域部表面またはその外部に所定移動方向に沿って配置され、前記測定点に対してまたは前記微小物に対して前記所定移動方向に沿った所定速度を与える移動部を有する微小物識別装置である。
また、第１０の発明において、前記移動部は、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を通過させるように移動させる流体機構であっても良い。この場合には、前記識別部は、各測定点ごとに得られた測定結果を前記所定速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別するものである。
さらに、第１０の発明において、前記移動部は、前記分散領域部内の微小物を滞留することが可能な滞留手段と、前記分散領域部表面の外部で所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記測定点を移動させる移動体とを有するものであっても良い。その場合には、前記識別部は、各測定点ごとに得られた測定結果を前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別するものである。
またさらに、前記移動部が、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を通過させるように移動させる流体機構と、前記分散領域部内の微小物を滞留することが可能な滞留手段と、前記分散領域部表面の外部で前記所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記測定点を移動させる移動体とを有するものであっても良い。この場合には、前記識別部は、各測定点ごとに得られた測定結果を前記所定速度および前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって微小物の種類を識別するものである。
第１０の発明によれば、第２の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１１の発明は、前記測定機の２個以上の前記測定点は、前記所定移動方向に沿って一列または複数列に配列され、その各配列方向は、前記所定移動方向に平行であるとともに、同一の前記列に属する各測定点における測定方向が相互に平行である微小物識別装置である。また、各照射点についても、その配列方向と前記所定移動方向とが平行であるとともに、同一の列に属する各照射点における照射方向が相互に平行であるようにするのが好ましい。第１１の発明によれば、第３の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１２の発明は、前記分散領域内においては、各測定点に対して微小物の移動方向に沿った速度をもち、前記速度方向に対する直角方向の周りを、前記分散領域部に対して相対速度をもった微小物を含まない流体によって、前記微小物を含む流体が囲まれる微小物識別装置である。
第１２の発明によると、第３の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１３の発明は、前記標識要素は、その標識要素の標識化に用いる電磁波の波長範囲の組合せまたはその波長範囲および強度比の組合せの相違によって相互に識別可能に標識化され、前記測定機は、前記分散領域部表面またはその外部にある複数の前記測定点で電磁波を受波する複数の受波部と、その受波部の先端を前記各測定点に固定して取り付ける取付具と、各受波部ごとに、受波された電磁波の強度を測定する測定部とを有する微小物識別装置である。
もし、前記測定点が分散領域部表面またはその外部に所定移動方向に固定して配置される場合には、前記受波部も分散領域部表面またはその外部に固定して取り付けられる。
もし、移動部が、前記分散領域部表面の外部で所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記測定点を移動させる移動体である場合には、前記受波部は、移動体に取り付けられ、前記取付具は、前記受波部を前記移動体に固定して取り付けるものである。
さらに、第１０の発明において、前記移動部が、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を移動させる流体機構と、前記分散領域部内の微小物を滞留することが可能な滞留手段と、前記分散領域部表面の外部で所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記受波部を取り付けて移動させる移動体とを有するものであり、前記取付具は、前記受波部を前記移動体に固定して取り付けるものであっても良い。
なお、前記測定機は、各測定点で受波した電磁波の強度を、その測定点の位置、前記微小物または前記測定点の速度、および、所定の閾値に基づいて電気信号に変換し、前記識別部は、その電気信号に基づいて微小物の種類を判別する判別回路を有するようにするのが好ましい。
また、その際、前記測定機は、例えば、各測定点で受光した光の強度をアナログ電気信号に変換する光電変換部と、変換されたアナログ電気信号を、各測定点毎に予め定めた１または２以上の電圧の閾値に応じて、前記微小物または測定点の所定速度に基づいて定められた時間間隔に同期して、所定のデジタル電気信号に変換するＡＤ変換部とを有し、前記識別部は、各測定点でのデジタル電気信号に基づいて微小物の種類を判別する判別回路を有するようにしても良い。
第１３の発明によれば、前記標識要素は、電磁波を用いて相互に標識化され，その電磁波を受波する受波部の先端を、取付具によって各測定点に固定して取り付けるようにしているので、測定点相互の位置関係を確定して、精度の高い識別を行うことができる。
第１４の発明は、前記識別部は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに分散させた場合に、前記基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別する微小物識別装置である。
本発明によれば、第６の発明と同様な効果を奏する。
第１５の発明では、前記測定機は、光学測定機であって、前記受波部は、前記分散領域部の表面またはその外部で所定移動方向に沿った複数の各測定点に１または２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部であって、前記取付具は、前記光学測定機の前記受光用ファイバの先端部を前記分散領域部表面またはその外部またはその外部で前記所定移動方向に沿って移動可能な移動体に固定して取り付ける微小物識別装置である。前記受光用ファイバの先端は前記所定微小面積に相当する面積をもつのが好ましい。
なお、第１５の発明において、前記光学測定機は、前記各測定点において、受光用ファイバを通して前記分散領域部内に光を照射可能であるようにしても良い。本発明によれば、構造を簡素化することができる。
また本発明によれば、その分散領域部は、例えば、内部を液体が通過可能な透光性のある管路とし、その管路には、透光性の保護部材が一体に設けられるようにしても良い。この場合には、分散領域部は、透光性のある保護部材が一体に設けられた透光性のある管路であるため、管路の外部に容易に速定点を移動させる移動体を設けることができる。
第１５の発明において、前記測定機は、光学測定機であって、前記受波部として、受光用ファイバを用いまたは照射部として照射用ファイバを用いている。
したがって、分散領域部内にある個々の微小物の位置を、ピンポイントで精度良く捉えることができる。また、装置全体の構成をコンパクトにすることができる。また、光源として、強力な光を必要とせず、また、光源自体を移動させる必要がないので、機構を簡単化、かつ必要なエネルギーを削減することができる。
第１６の発明は、前記光学測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記取付具は、各照射点に設けられたその照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイバの先端部の光軸が、前記微小物の大きさにより定まる所定誤差の範囲内で一致し、または所定の角度で前記分散領域部内で交差するように前記受光用ファイバおよび照射用ファイバを前記分散領域部に取り付けた微小物識別装置である。
ここで、「前記照射用ファイバ」は、例えば、前記微小物が有する標識物質が蛍光物質等の場合にそれを励起させるために、または、微小物が、複数種類の着色で標識化された場合には、複数の前記照射点のうちのいずれかにおいて、少なくとも減法混色の３原色によって各々吸収される波長範囲のスペクトルをもつ３種類の可視光を各々照射するようにしても良い。
また、「照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイバの先端部の光軸が、前記微小物の大きさにより定まる所定誤差の範囲内で一致し、または所定の角度で前記分散領域部内で交差する」としたのは、蛍光強度のピーク時点が励起光の照射時点に近いので，照射時点と受光時点との間に時間のずれが生じないようにするためと、蛍光強度と微小物による照射光の遮蔽とを同時に測定可能とするためである。
第１６の発明において、前記微小物は、共通の励起光または電場によって励起される複数種類の発光物質で標識化された場合には、前記光学測定機は、２以上の前記測定点のうちのいずれかにおいて、前記励起光を照射することによって、複数種類の発光物質からの光を一度に受光するようにしても良い。
第１６の発明によれば、励起光を必要とする発光物質に対して、第１５の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１７の発明は、前記取付具は、複数の照射用ファイバの先端面がその端面上に位置しまたは端面を貫通するように先端部が配列されて保持された照射側保持部と、複数の受光用ファイバの先端面がその端面上に位置しまたはその端面を貫通するように先端部が配列されて保持された受光側保持部とを有し、前記照射側保持部および前記受光側保持部の両端面との間で分散領域部を形成するようにして前記照射側保持部および前記受光側保持部とを前記分散領域部に固定するとともに、前記分散領域部は、前記照射側保持部と前記受光側保持部の両端面によって表裏から挟まれた薄板に設けられた細長いスリット状孔である微小物識別装置である。
ここで、前記受光側保持部および照射側保持部は、例えば、光ファイバコネクターの両端子を用い、前記分散領域部は、両端子間に隙間を設けることによって形成することも可能である。また、前記照射側保持部および前記受光側保持部は、例えば、樹脂性材または金属製材等によって形成され、各々照射用ファイバの先端部および受光側ファイバの先端部が埋め込まれるように保持されたものであっても良い。
第１７の発明によれば、励起光を必要とする発光物質に対して、第１５の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
また、第１７の発明によれば、分散領域部は、照射側保持部と受光側保持部の両端面によって表裏から挟まれた薄板に設けられた細長スリット状孔であるので、構造が簡単で作成が容易である。
第１８の発明は、前記分散領域部の外部には、前記領域部内に磁場を及ぼしかつ除去することによって前記微小物を遠隔操作することが可能な磁力手段が設けられた微小物識別装置である。
ここで、前記分散領域部が細径の流路の場合には、測定流路の部分で所定曲率をもつ曲線状に曲げて形成し、前記磁力手段は、その測定流路に対して磁極を近接離間するように移動可能に設けられたものであっても良い。その磁極の移動方向は、前記測定流路の上流側の流路方向にその磁場方向が沿っているのが好ましい。これによって、微小物が磁性粒子である場合には、前記磁力手段を制御することによって、前記磁性粒子を測定流路に沿って整列させた状態で通過させることができる。
第１８の発明によると、第７の発明で説明したものと同様の効果を奏する。
第１９の発明は、前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合に、前記測定機は、光学的測定機であって、該光学的測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において発光物質を励起する励起光を照射する照射部と、前記各測定点において、励起された発光および前記励起光を受光する受光部とを有し、前記識別部は、前記発光強度の測定値を同時に得た前記励起光強度の測定値に基づいて修正して、前記微小物を識別する微小物識別装置である。
第１９の発明によると、第８の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第２０の発明は、前記測定機は、光学的測定機であって、前記分離領域部の表面又はその外部所定移動方向に沿った複数の各測定店に１又は２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部と、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、前記照射用ファイバのコア径よりも小さい微小物識別装置である。
ここで、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、例えば、前記照射用ファイバのコア径の約５０〜６５％程度が好ましい。
第２０の発明によれば、前記分散領域部内の前記微小物の通過位置のずれに対して、測定感度を向上させることができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態に係る微小物識別装置および微小物識別方法について、図面に基づいて説明する。本実施の形態の説明は、特に指定のない限り、本発明を制限するものと解釈してはならない。
図１は、第１の実施の形態に係る微小物識別装置１０の全体を示すものである。本微小物識別装置１０は、複数種類の標識要素の有無または程度の組合せによって標識化された多種類の目的微小物が多数含有する液体が内部を流れる、前記分散領域部としての細径の流路１１を有している。
その流路１１の一部は、液体に含有する微小物の測定が行われる測定流路１２である。その測定流路１２の表面には流路方向に沿った所定位置に固定して設けられ、相対的な時間関係をもって、配分された種類の前記標識要素の測定を行う２個以上（この例では、説明の簡単のため、４個とした）の測定点１３が直線上に一列に設けられている。
この微小物識別装置１０は、前記流路１１に導入された液体から、前記標識要素として、その流路１１の側面方向に進む電磁波の強度の流路方向に沿った空間的分布を、各測定点１３に対応付けられた波長範囲の電磁波の強度の時間的変動を各測定点１３において所定時間差を設けて測定する光学測定機１４を有している。
その光学測定機１４は、前記測定点１３に先端が設けられた複数の受光部としての受光用ファイバ１５と、各受光用ファイバ１５ごとに対応付けられた波長範囲について、受光された光の強度を測定する測定部１６とを有している。前記各受光用ファイバ１５の先端部の光軸方向は、相互に平行であって、本例では、前記流路方向に対して垂直方向であって、該流路１１の中心軸に向いている。該ファイバ１５の先端の微小面積は、１個の微小物の全体が含まれるが、２個以上の微小物が含まれないような大きさおよび位置に設定する。
また、該光学測定機１４は、前記標識要素として、前記微小物が有する蛍光物質を採用した場合にはそれを励起して蛍光強度を測定して識別するように、また、標識要素として、微小物の大きさを採用した場合には、前記微小物によって遮蔽された照射光の強度を測定して微小物の大きさを識別するように光を照射可能とする複数の照射点１７を有している。複数の前記照射点１７は、前記測定流路１２の側面に前記各測定点１３に対応して、前記流路方向に沿って、直線状に一列に設けられている。
また、前記光学測定機１４は、複数の照射点１７で励起光を照射可能となるように、その先端が設けられた前記照射部としての照射用ファイバ１８と、前記照射用ファイバ１８に励起光を供給するレーザ光源、キセノンランプやキセノン−水銀ランプ等の光源部１９とを有している。前記照射用ファイバ１８の先端部の照射方向は、相互に平行であり、本例では、前記流路方向に対して垂直方向であって、該流路１１の中心軸に向いている。該ファイバ１８の先端の微小面積については、１個の微小物の全体が含まれるが、２個以上の微小物が含まれないような大きさに設定する。
前記照射点１７と前記測定点１３は、前記測定流路１２を挟んで互いに向き合うように設けられ、前記受光用ファイバ１５と照射用ファイバ１８の各先端部の光軸は、前記微小物の大きさによって定まる誤差範囲内で、一致するように取付具２０によって前記測定流路１２に固定して取り付けられている。
この微小物識別装置１０の前記流路１１は、順に、前記目的微小物を懸濁する液体を希釈化するため水等の液体を収容する水流用タンク２３と、その流路１１内での液体を搬送する搬送用ポンプ２４と、３つの流路の内から選択した２つの流路を接続するように切り換える三方弁２５、２６、２６ａと、前記測定流路１２と、廃棄すべき液を収容する廃棄用タンク２７とを有している。
また、前記流路１１の外部に設けた前記微小物を含む液体を収容する容器２１に挿入可能であって該容器２１から液体を吸引可能な吸引用ノズル２２と、やはり前記流路１１の外部に設けた洗浄液を収容する容器２１ａから洗浄液を吸引可能な洗浄液用ノズル２２ａと、吸引・吐出機構２８とが設けられている。
前記流路１１または測定流路１２の内径、長さ、内部を流れる液体の流速等の物理量は、使用する微小物の径、流路の径、使用する識別物質、濃度、使用する液体の比重、粘性または使用目的等によって定められる。さらに本実施の形態に係る微小物識別装置１０では、前記各三方弁２５、２６、２６ａ、吸引・吐出機構２８、前記搬送用ポンプ２４に対して機構の制御を行う機構制御部３０を設けている。
ここで、前記搬送用ポンプ２４は、前記微小物を所定速度で移動させる前記移動部に相当する。また、前記光学測定機１４および機構制御部３０に関する操作または指示を行うとともに、図示しない表示部および情報処理部を備えた操作／表示装置３１を設けている。
符号３２は、前記光学測定機１４の前記各測定点１３ごとに所定時間差で、得られた電磁波の強度を、前記測定流路１２内の微小物の前記速度に基づいて相互に関連付けることによって微小物の種類を識別する識別部である。
図２（ａ）には、図１に示した前記測定流路１２部分を拡大して概略示すものである。前記流路１１に導入された目的微小物が懸濁する高い濃度の懸濁液を、前記水流用タンク２３からの水と混合して希釈化された液体３３を前記測定流路１２内を通過させるように制御する。
また、その液体３３には、所定の明確な基準の標識化が行われまたは所定の明確な基準となる形状、大きさ、屈折率、反射率、発光波長、発光強度等の性質をもつ基準微小物３５が懸濁している。前記識別部３２は、前記目的微小物３４および前記基準微小物３５の測定結果に基づいて、前記多種類の目的微小物の種類を識別する。これによって、異なる測定機、流路等の装置や、試料等を用いた場合の測定結果についての統一、調整を図り、また測定結果の誤差を防止することができる。
ここで、符号２０ａは、照射側保持部であり、複数の照射用ファイバ１８の先端面がその端面上の各照射点１７に位置するように、その照射用ファイバ１８の先端部が、例えば、列状に配列されて保持されている。符号２０ｂは、受光側保持部であり、複数の受光用ファイバ１５の先端面がその端面上の各測定点１３に位置するように、その受光用ファイバ１５の先端部が、例えば、列状に配列されて保持されている。
前記測定流路１２は、前記受光側保持部２０ｂの端面と照射側保持部２０ａの端面との間に形成される。その際、図２（ａ）に示すように、前記受光側保持部２０ｂと前記照射側保持部２０ａの各ファイバ１５、１８の先端部の光軸は一致するように設けられている。前記照射側保持部２０ａと前記受光側保持部２０ｂとは光ファイバ用コネクタの各端子を形成する。
図２（ｂ）には、第１の実施の形態に係る光学測定機の他の例を示すものである。この例では、前記受光用ファイバ１５の先端部の光軸と照射用ファイバ１８の先端部の光軸とが前記測定流路１２内において所定角度で交差するように、測定点１３、照射点１７および受光用ファイバ１５、照射用ファイバ１８を設定する。符号２９は、前記受光用ファイバ１５および照射用ファイバ１８を測定流路１２に取り付けるための取付具である。
図３は、前記取付具２０をさらに詳細に示すものである。本実施の形態に係る取付具２０は、図３（ａ）に示すように、前記照射用ファイバ１８が設けられた前記照射側保持部２０ａと、前記受光用ファイバ１５が設けられた前記受光側保持部２０ｂと、その両保持部２０ａ，２０ｂの端面間に挟まれるように設けられた金属箔等の薄板２０ｃとを有するものである。符号２０ｅは、前記照射側保持部２０ａ、前記受光側保持部２０ｂおよび前記薄板２０ｃとを固定して取り付けるためのネジである。また、前記流路１１は、前記薄板２０ｃの面に対して垂直になるように、前記受光側保持部２０ｂを貫通して前記薄板２０ｃにまで達している。
図３（ｂ）には、図３（ａ）に示した取付具２０を分解して示す分解図である。前記薄板２０ｃの略中央には、所定幅のスリット状の長孔２０ｄが設けられ、その長孔２０ｄが前記測定流路１２に相当し、その長孔２０ｄの両端部２０ｆ，２０ｇにおいて、前記流路１１と連通し、その長孔２０ｄはその表側および裏側から、前記各保持部２０ａ，２０ｂでその開口部が塞がれる。
その際、前記各保持部２０ａ，２０ｂに各先端部が配列された前記各ファイバの先端列が、前記長孔２０ｄの長手方向に沿って配置されるように、薄板２０ｃおよび各保持部２０ａ，２０ｂが取り付けられる。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡＡ線視断面図である。図３（ｄ）は、前記取付具２０のある測定点１３および照射点１７の近傍を拡大して示した断面図であり、
前記長孔２０ｄの長さは、例えば約１０ｍｍ程度のオーダーであり、その幅は例えば約０．０１ｍｍ程度に形成される。各光ファイバの伝達コア径は例えば約０．０１ｍｍのオーダー程度である。
また、前記照射側保持部２０ａと受光側保持部２０ｂは、各ファイバ１５、１８の光軸が、前記微小物の大きさから定まる所定誤差範囲内（この場合には、±０．０００５ｍｍの範囲）で一致するように、約０．０１ｍｍ程度の厚さをもった薄板２０ｃを左右から挟むように設けられているので、前記測定流路１２の断面は縦横約０．０１ｍｍ程度の正方形または矩形状をしていることになる。なお、前記各保持部２０ａ，２０ｂ自体の厚さは、例えば、約１０ｍｍである。
本例によれば、前記受光用ファイバ１５および照射用ファイバ１８の各先端は、前記測定流路１２内の液体と直接接触することが可能であり、その測定流路１２内からの光を直接受光し、また、流路内に光を直接照射することができる。これによって、光学ノイズを防いで、高い精度の測定を行うことができる。
なお、前記流路１１は、前記測定流路１２に相当するスリット状孔２５ｄと略直角をなすように屈曲して連通または接続している場合に限られず、前記流路１１が、前記スリット状孔２５ｄに対して屈曲することなく直線状（ストレート）に連通または接続する場合であっても良い。この場合には、流路内を通る液体に、流路による無理な力が加わらないので、速度または位置制御が、確実で容易である。
図４は、本実施の形態の光学測定機の他の例に係る取付具１２０を詳細に示すものである。
本例に係る取付具１２０は、前記例と異なり、測定流路１２１が透光性材で形成された管状の場合に適したものである。図４（ａ）に示すように、本取付具１２０は前記照射用ファイバ１８が保持された前記照射側保持部１２０ａと、前記受光用ファイバ１５が保持された前記受光側保持部１２０ｂと、透光性材で形成された管状の測定流路１２１が埋め込まれた薄板状の測定流路保護部１２０ｃとを有する。
この測定流路保護部１２０ｃは、管状の前記測定流路１２１を延ばし加工した後、その測定流路１２１と屈折率の同じ樹脂で一体化モールド加工を施したものである。前記照射側保持部１２０ａと受光側保持部１２０ｂとは光ファイバ用のコネクタを形成する。
図４（ｂ）は、前記取付具１２０を分解して示す分解図である。ここで、符号１２２は、前記測定流路１２１の透光性材と同一またはその屈折率が同一の材料で、測定流路１２１と一体に形成された薄膜状の保護モールド部である。
符号１２３は前記照射側保持部１２０ａと前記受光側保持部１２０ｂの先端部を表裏から嵌合して固定する嵌合部である。その嵌合部１２３の厚さ方向の略中央には、前記保護モールド部１２２が前記嵌合部１２３を表裏に仕切るように張られている。前記照射側保持部１２０ａと前記受光側保持部１２０ｂの各端部が表裏から挿入されて前記嵌合部１２２と嵌合して固定され、その端面が前記略モールド部１２２と接触する。
図４（ｄ）は、前記取付具１２０のある測定点１３および照射点１７の近傍を拡大して示した断面図である。また、前記測定流路保護部１２０ｃの長手方向の長さは例えば約２０ｍｍであり、その厚さは例えば、約２ｍｍである。前記保護モールド部１２２の厚さは、例えば、約０．１ｍｍであり、測定流路１２１の内径は例えば、約０．０１ｍｍであり、その外径は約０．０３ｍｍであり、受光用ファイバ１５および照射用ファイバ１８の径は例えば、約０．０１ｍｍである。なお、測定感度を高めるために、前記照射用ファイバ１８の先端部の径を前記受光用ファイバ１５の先端部の径よりも大きくして、比較的広い範囲に光を照射するようにしても良い。
本例では、前記受光用ファイバ１５および前記照射用ファイバ１８の先端面は、前記測定流路１２１側面に直接設けられるのではなく、前記測定流路１２１の厚みと前記保護モールド部１２２の厚みを介して前記測定流路１２１内の液体からの光を受光し、また、光を照射することになる。
図５には、本実施の形態に係る微小物識別装置１０によって識別しようとする複数種類の目的微小物３４の例を詳細に示すものである。
図５（ａ）は、標識要素として目的微小物３４を大中小の３種類の大きさによって識別する目的物質を担持可能な担体としての微小物３４ａ，３４ｂ，３４ｃの例を示す。この径の大きさは、例えば、８μｍ，５μｍ，２μｍである。この場合には、照射光を遮蔽することによって、または、照射光を反射することによって識別される。または、各微小物３４ａ，３４ｂ，３４ｃ自体が適当な発光物質であったり、または、各微小物の表面に前記３種類の大きさに応じた量の適当な発光物質で被覆したものであっても良い。ここでは、前記発光物質は１種類のある波長領域の光を発するものであるとする。
図５（ｂ）は、例えば、図５（ａ）で示した中径の大きさの担体としての微小物３４ｂに、１種類の励起光で励起可能な３種類の異なる波長領域をもつ前記標識要素としての蛍光物質Ａ１，Ａ２．Ａ３を目的物質が結合しまたは結合可能な１本鎖のＤＮＡ物質等の保持体３４ｄを用いて担体としての微小物３４ｂに結合したものである。この図では、１個の標識要素の量（質量）が等しいとすれば（現実には、この量は、各標識要素ごとに異なるが、説明の簡単のために仮定した）、該微小物３４ｅに関するＡ１，Ａ２，Ａ３の量比は、１：１：１である。
図５（ｃ）は他の種類の励起光で励起可能な３種類の異なる波長領域をもつ標識要素としての蛍光物質Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を他１本鎖のＤＮＡ物質等の前記保持体３４ｄを介して担体としての微小物３４ｂに結合することによって標識化したものを示す。１個の標識要素の量が等しいとすれば、該微小物３４ｆに関するＢ１，Ｂ２，Ｂ３の量比は、やはり１：１：１である。
図５（ｄ）は、図５（ａ）の大径のサイズの担体としての微小物３４ａの表面に、やはり１種類の励起光で励起可能な３種類の異なる波長領域をもつ標識要素としての蛍光物質Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３で標識化した物質を示す。各１個の量が等しいとすれば、該微小物３４ｇに関する量比は、やはり１：１：１である。
図５（ｅ）は、これらを任意に組み合わせることによって標識化した他種類の微小物３４ｈの例を示す。ここでは、各標識要素の量が等しいとすると、微小物３４ｈに関する各標識要素の量比は、Ａ１：Ａ２；Ａ３＝１：２：１，Ｂ１：Ｂ２：Ｂ３＝１：１：２，Ｃ１：Ｃ２：Ｃ３＝２：１：１となる。
図５に示す以上の４種類の標識要素について、大きさの標識要素が３種類であり、標識要素としての蛍光物質Ａ１，２，３，Ｂ１，２，３，Ｃ１，２，３の量比を各々４種類（０，１、２または３の量）ずつとることができるとすると、微小物の種類としては、３×４３×４３×４３＝７８６４３２種類存在しうることになる。
図６は、図５に例示した微小物を識別する場合に必要な光学測定機１４の測定部１６を詳細に示したものである。
前記測定部１６は、４つの測定点１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに固定して設けられた受光用ファイバ１５から直接に、または分岐点３６ｂ，３６ｃ，３６ｄおよび各種フィルタ３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを介して、例えば、４本の光ファイバによって光を取り入れて、その光の強度に応じた高さの電圧値をもつアナログ電気信号に変換する光電変換部３８と、そのアナログ電気信号を電圧値に応じたデジタル信号に変換するＡＤ変換部３９とを有している。
図６の、第１番目の測定点１３ａにおいては、図５の（ａ）の粒子の大きさを判別するものであり、１種類の前記発光物質の波長領域を受光することができる。第２番目の測定点１３ｂにおいては、Ａ１，Ａ２，Ａ３の３種類に識別物質の有無およびその程度を測定するものであり、共通の１種類の励起光を照射する照射点１７に対向する位置に設けられている。
また、受光用ファイバ１５は、分岐点３６ｂをもち、前記Ａ１，Ａ２，Ａ３の３種類の異なる波長領域を抽出するためのフィルタ３７ｂが設けられている。また、共通の１種類の励起光を照射する照射点１７に対向する位置に測定点１３が設けられている。第３番目の測定点１３ｃでは、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の３種類の識別物質の有無およびその程度を測定するものであり、受光用ファイバ１５は分岐点３６ｃをもち、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の３種類の異なる波長領域を抽出するためのフィルタ３７ｃをもっている。
第４番目の測定点１３ｄではＣ１，Ｃ２，Ｃ３の有無およびその程度を測定するものである。その受光用ファイバ１５も、分岐点３６ｄをもち、前記Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の３種類の異なる波長領域を抽出するためのフィルタ３７ｄが設けられている。また、共通の１種類の励起光を照射する照射点１７に対向する位置に測定点１３が設けられている。
ＡＤ変換部３９は、各測定点毎に受光した光の強度に応じたデジタル信号を、前記相対速度、すなわち、本例では流速に基づいて定められた所定の時間間隔に同期して出力する。前記識別部３２は、各測定点の位置座標、各測定点から出力されるデジタル電気信号の時間間隔に基づいて、各測定点のデジタル信号を相互に関連付けることによって前記目的微小物の種類を識別する。その測定結果または識別結果は、操作／表示装置３１に送付されてディスプレイ装置等に表示される。
なお、ＡＤ変換部を設ける代わりに、光電変換された電気信号の波形をそのまま記録して、各測定点における受光された光の強度の時間的変動の波形を、前記相対速度に基づいて相互に結び付けることによって前記目的微小物の種類を識別するようにしても良い。
本実施の形態に係る微小物識別装置および方法によって、微小物の識別を行うには、操作者は前記操作／表示装置３１に操作指示を与えると、前記機構制御部３０により前記三方弁２６ａ、２５、２６が、吸引用ノズル２２が液体を吸引可能となるように、流路１１が切り換えられる。前記吸引・吐出機構２８によって、前記容器２１に収容された目的微小物および基準微小物が懸濁した比較的少量の液体を前記吸引用ノズル２２より吸引し、三方弁２６より吸引・吐出機構２８側にまで運ぶ。次に、三方弁２５および三方弁２６を切り換え、前記水流用タンク２３に収容されている水を搬送用ポンプ２４によって汲みだし、該水と前記目的微小物が懸濁している液体と混合するとともに、前記搬送用ポンプ２４によって該混合水を測定流路１２を通過させる。
その際、前記光源部１９から所定の波長をもつ励起光が前記照射用ファイバ１８を介して各照射点１７において照射され、通過する前記微小物からの光を前記測定点１３に設けられた受光用ファイバ１５が受光し、受光された光は、前記測定部１６で測定され、識別部３２で、各微小物３４が識別されることになる。通過した前記混合水は、前記測定流路１２通過後、廃棄用タンク２７に廃棄される。
次に、前記三方弁２６ａ、２６、２５を切り換えることによって、洗浄液を容器２１ａから吸引し、前述したようにして、洗浄液と水との混合水を前記測定流路１２を通過させることによって、流路１１内から微小物を完全に除去し、また、三方弁２６ａを切り換えて、混合水を前記吸引用ノズル２２から吐出させることによって、吸引用ノズル２２内の微小物を完全に除去し、次の測定に備える。
図７は、第２の実施の形態に係る微小物識別装置５０の全体を示すものである。なお、図１で説明した第１の実施の形態に係る微小物識別装置１０と同一の符号は同一のものを示すので、その説明を省略する。
本微小物識別装置５０は、第１の実施の形態に係る前記光学測定機１４に換えて、前記測定流路１２１内に滞留させた液体に対して、測定点および照射点の方を移動することによって測定を行う光学測定機５４を設けたものである。
本光学測定機５４は、前記測定流路１２１に沿って設けられた直線状の２本のレール５２に案内されて、前記測定流路１２１に沿って移動可能なキャリッジ５１が設けられている。そのキャリッジ５１には、移動方向に沿って配置された複数の（この例では、４個）測定点５３に先端部が取付具（図示せず）によって取り付けられた受光部としての複数本の受光用ファイバ５５と、各測定点５３に前記測定流路１２１を挟んで対向して、やはり前記キャリッジ５１の移動方向に沿って配置された複数の（この例では、４個）照射点５７において励起光を照射可能となるように、その先端部が取付具（図示せず）によって取り付けられた照射部としての照射用ファイバ５８を有する。
ここで、取付具としては、例えば、図４に示すように、前記受光用ファイバを保持する受光側保持部と、前記測定流路１２１を挟んで、前記照射用ファイバを保持する照射側保持部とを固定してキャリッジ５１に取り付けるものである。
前記受光用ファイバ５５と照射用ファイバ５８は、前記キャリッジ５１が前記測定流路１２１に沿って移動する際に、移動を妨げないような可撓性または柔軟性をもつように形成されることが必要である。
また、本実施の形態に係る微小物識別装置５０では、前記搬送用ポンプ２４、前記三方弁２５、２６、前記吸引・吐出機構２８、および光学測定機５４に対する制御を行う機構制御部５６を設けている。そのキャリッジ５１は前記移動部に相当する。また、本実施の形態に係る微小物識別装置５０の前記識別部３２にあっては、前記所定相対速度は、前記キャリッジ５１の移動速度ということになる。
図８（ａ）は、図７に示した第２の実施の形態に係る光学測定機５４の前記測定流路１２１を拡大して示すものである。
前記流路１１に前記容器２１から導入された液体６２は、前記水流用タンク２３から供給されたバッファ液６３と交互に測定流路１２１内を流れるように制御し、測定流路１２１内にそれらを滞留させた状態で、前記キャリッジ５１を前記測定流路１２１に沿って移動させることによって測定を行うものである。
図８（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学測定機５４の前記測定流路１２１の他の例を示すものである。この例では、前記受光用ファイバ５５の先端部の光軸と、前記照射用ファイバ５８の先端部の光軸とが前記測定流路１２１内の中心軸において所定角度で交差するように、測定点５３、照射点５７および受光用ファイバ５５、照射用ファイバ５８を設定した状態でキャリッジ６１に取付具（図示せず）により固定して取り付けている。その複数の（本例では４個）測定点５３および照射点５７は、前記キャリッジ６１の移動方向に沿って配列されている。
また、測定感度を高めるために、前記照射用ファイバ５８の先端部の径を前記受光用ファイバ５５の先端部の径よりも大きく形成して、比較的広い範囲に光を照射するようにしても良い。
本例では、前記測定流路１２１に導入された目的微小物が懸濁する高い濃度の懸濁液を、前記水流用タンク２３からの水と混合して希釈化された液体３３を前記測定流路１２内で、前記搬送用ポンプ２４および前記吸引・吐出機構２８を操作することによって滞留させた状態で、前記キャリッジ６１をその細管状の測定流路１２１に沿って所定移動速度で移動させることによって測定を行う。
続いて、図９に基づいて第３の実施の形態に係る微小物識別装置７０を説明する。なお、図１と同一の符号は同一のものを示すので、その説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置７０は、第１の実施の形態に係る前記流路１１に換えて、微小物が懸濁する懸濁液を導入する際に、直ちに水流用タンク８２からの液体と混合するのではなく、前記流路７１内に液体導入装置７３を用いて、懸濁液を導入するようにしたものである。
一旦、貯溜させて、指示に応じた量をその水流に吐出するようにして混合するための前記液体導入装置７３を設けた流路７１を用いるものである。その流路７１の一部は、前記測定流路７２を構成している。
本実施の形態では、前記液体導入装置７３は、前記微小物を含む液体を収容する容器２１に収容されている液体を吸引するための吸引用ノズル７８と、吸引された液体を貯溜する貯溜部７５と、前記流路７１内に先端が設けられ、前記貯溜部７５に貯溜されている液体を吐出する吐出用ノズル７４と、前記容器２１に収容されている液体を前記吸引用ノズル７８から吸引し、前記吐出用ノズル７４から吐出するための吸引・吐出機構７７と、前記吸引用ノズル７８と吐出用ノズル７４を切り換えるための逆止方向の切換可能な切換弁７６ａ，７６ｂとが設けられている。この液体導入装置７３は、前記流路７１に対して着脱自在に設けるようにするのが好ましい。
なお、前記吐出用ノズル７４は、前記流路７１の略中央に同軸に設けられ、前記流路７１からの水流により、前記吐出用ノズル７４から吐出した液体が水流内でコア流を形成するように流すことも可能である。その際、前記吐出用ノズル７４の径は、前記流路７１に比較して十分に細くなるように形成する。該吐出用ノズル７４からの流体（コア流）には、前記容器２１から吸引した前記微小物が含まれ、前記流路７１には前記該微小物が含まれない流体（シース流）が流れる。前記測定流路７２は、前記吐出用ノズル７４のコア流注入先端より下流側にくるように設けられている。そのコア流注入先端以下のある点で、その流路７１の断面積が、図９又は図１０に示すように、前記流体の流れ方向に沿って次第に減少するような円錐状の斜面を持つのが好ましい（ネックダウン領域）。この領域で最も避けたいことは、乱流を生ずるような形状である。断面積が減少すると、流速は増大し、シース流の断面積に対するコア流の断面積の比率は、シース流とコア流との相対的な体積流率に応じて変化する。これによって、前記測定流路７２における流れを安定化し、例えば、前記微小物が１個ずつ前記測定点を通過するように調節することができる。
さらに、本実施の形態に係る微小物識別装置７０では、前記切換弁７６ａ，７６ｂ、および前記吸引・吐出機構７７、搬送用ポンプ８３に対する制御を行う機構制御部８０を設けている。また、前記光学測定機１４および機構制御部８０に対する操作または指示および表示を行う操作／表示装置８１を設けている。
なお、本実施の形態では、吐出用ノズル７４から吐出された微小物３４、３５が懸濁する液体と、前記水流用タンク８２からのバッファ液領域とが交互になるように所定流速で通過させ、または、吐出用ノズル７４から吐出された微小物３４、３５が懸濁する液体が前記水流用タンク８２からの液体に一様に混合するように制御して所定流速で通過する際に、前記測定流路１２で各微小物３４、３５の測定を行うものである。
図１０は、第４の実施の形態に係る微小物識別装置９０を説明する。なお、前述した図と同一の符号は同一のものを示すので、その説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置９０は、第３の実施の形態に係る微小物識別装置７０で用いた光学測定機１４の代わりに光学測定機５４を用いたものである。また本装置９０では、機構制御部９２を設けて、前記吸引・吐出機構７７、前記搬送用ポンプ８３とともに、光学測定機５４に対する機構の制御を行う。その機構制御部９２は、操作／表示装置９１からの操作指示によって駆動する。
図１１は、第５の実施の形態に係る微小物識別装置１００を説明する。なお、前述した図に表された符号と同一の符号は同一のものを表すので説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置１００は、目的微小物が懸濁する液体が収容され、外部に設けた容器２１に挿入されるノズル先端部１０１と、吸引した液体を貯溜する貯溜部１０２と、前記ノズル先端部１０１と前記貯溜部１０２との間に形成され、ノズル先端部１０１の上部にあって、微小物の測定が行われる測定流路１０６と、前記貯溜部１０２と連通し液体の吸引および吐出を行う吸引・吐出機構１０３とを有する。
前記測定流路１２の側面には流路方向に沿って固定して配置された複数（この例では４つの）の測定点１３が配置されている。光学測定機１４については既に説明したので、ここでは説明を省略する。また、機構制御部１０５は、操作／表示装置１０４からの指示に基づいて前記吸引・吐出機構１０３に対する制御を行う。
図１２は、第６の実施の形態に係る微小物識別装置１１０を説明する。なお、前述した図に表された符号と同一の符号は同一のものを表すので説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置１１０は、前述した第５の実施の形態に係る微小物識別装置１００の前記光学測定機１４に換えて、前記測定流路１１２内に滞留させた液体に対して測定点５３を移動することができる光学測定機５４を設けたものである。前記光学測定機５４、については既に説明したのでここでは説明を省略する。
続いて、図１３に基づいて、第７の実施の形態に係る磁力装置１２５について説明する。
本実施の形態に係る磁力装置１２５は、前記第２の実施の形態に係る微小物識別装置５０の前記測定流路１２１に対して近接離間可能に設けられた磁石１２６と、その磁石１２６を前記測定流路１２１に対して近接し離間させるための磁石移動機構１２７とを有する。この磁石移動機構１２７は、前記機構制御部５６によって制御される。
前記磁石１２６は、前記光学測定機５４のキャリッジ５１の移動を妨害しないように、前記受光用ファイバ５５と照射用ファイバ５８の光軸に対して直角となる方向に移動するように設けられる。
なお、前記磁石１２６および前記磁石移動機構１２７に代えて、電磁石と、電磁石に電流を供給しかつ遮断する電流供給装置を設けるようにしても良い。
図１４は、図９および図１０で用いた液体導入装置７３の他の例に係る液体導入装置１３０を示すものである。本例に係る液体導入装置１３０は、六方弁１３１と、四方弁１３２と、三方弁１３３、１３４とを用いることによって、目的微小物が懸濁する液体および洗浄液を本実施の形態に係る微小物識別装置の流路７１に導入するものである。
また、この液体導入装置１３０は、さらに、導入しようとする液体を容器２１から吸引するための吸引用ノズル１３６、洗浄液を収容する容器２１ａから洗浄液を吸引するための洗浄液用ノズル１３６ａと、微小物識別装置の流路７１に液体を導入するための吐出用ノズル１３５と、吸引した液体を貯溜する貯溜部１３８と、廃液を吐出するための廃液用ノズル１４４と、液量を測定するためのサンプルループ部１３９と、液体の吸引および吐出を行うための吸引・吐出機構１３７とを有している。これらの各要素は、各々管路１４０、１４１、１４２、１４３、１４５によって液体を移動可能に接続されている。
図１５は、図１４に示した液体導入装置１３０の動作説明図である。
液体を微小物識別装置の流路７１に導入するには、三方弁１３４を切り換えて管路１４２と管路１４３とを接続させ、吸引・吐出機構１３７としてのシリンジポンプよりエアーの余剰を吸引する。
前記吸引・吐出機構１３７により容器２１から前記液体からなるサンプルを吸引用ノズル１３６から吸引する。定量（１０μリットルまで）吸引した後、吸引用ノズル１３６の先端がサンプルから出る高さまで図示しない上昇機構により上昇させる。前記吸引・吐出機構１３７で更にエアーを前記吸引用ノズル１３６から吸引し、サンプルを貯溜部１３８にまで移動させる。このエアーの存在によって、前記吸引・吐出機構１３７のシリンジ内にはサンプルが入らないので、シリンジのサンプルによる汚染が防止される。
前記四方弁１３２を切り換えて、前記貯溜部１３８と管路１４１を接続し、前記吸引・吐出機構１３７によって、前記サンプルを、サンプルループ部１３９内に満たして、さらに詳細なサンプルの定量を行う。次に、六方弁１３１と四方弁１３２を切り換えて、管路１４２と廃液用ノズル１４４とを接続し、管路１４１および管路１４２の配管内の余分なサンプルを廃棄槽内に吐出する。
次に、四方弁１３２を切り換え、貯留部１３８と管路１４０とを接続し、前記吸引・吐出機構１３７で吐出して、前記サンプルループ部１３９内のサンプルを吐出用ノズル１３５を介して、前記微小物識別装置の流路７１内に導入する。
次に、前記液体導入装置１３０の洗浄を行う場合について説明する。この場合には、すでに、エアーがシリンジを満たした状態であるので、前記三方弁１３３を切り換えて、洗浄液用ノズル１３６ａと管路１４５とを接続し、前記吸引・吐出機構１３７を用いて容器２１ａ内の洗浄液を直ちに吸引する。四方弁１３２を切り換えて、貯溜部１３８と管路１４０とを接続し、前記吸引・吐出機構１３７で吐出して、前記サンプルループ部１３９内を洗浄する。この三方弁１３３の切換えからサンプルループ部１３９内の洗浄を数回繰り返す。
つづいて、三方弁１３３を切り換えて、洗浄液用ノズル１３６ａと管路１４５とを接続させ、四方弁１３２を切り換えて、管路１４５と貯溜部１３８に切換え、前記吸引・吐出機構１３７で洗浄液を吸引する。次に、四方弁１３２を切り換えて、貯溜部１３８と管路１４１とを接続し、三方弁１３４を切り換えて管路１４２と廃液用ノズル１４４とを接続し、さらに六方弁１３１を切り換える。吸引・吐出機構１３７で吐出して、管路１４１と、管路１４２の配管内を洗浄する。この三方弁１３３の切換えから管路１４１と管路１４２の配管内の洗浄を数回繰り返す。
図１６は、第８の実施の形態に係る流路１４６を示すものである。該流路１４６のうち、測定が行われる測定流路１４６ａが、曲線状に湾曲して形成されている。その測定流路１４６ａのうち曲率中心がない側に、２以上の測定点１４９が設けられ、その各測定点１４９に先端が設けられた受光部としての受光用ファイバ１４８が設けられている。この受光用ファイバ１４８の先端部は前記測定流路１４６ａに沿う曲線状に形成された取付具１４７によって、前記測定流路１４６ａの外部に固定して設けられている。
また、前記測定流路１４６ａの上流側の流路方向に沿った方向に磁場方向をもち、その上流側の流路方向に沿って、前記測定流路１４６ａに対して近接・離間するように移動可能に設けられた磁力手段１５０としての永久磁石（電磁石でも良い）が設けられている。その磁力手段１５０が前記測定流路１４６ａに近接した場合には、その測定流路１４６ａ内に所定強度の磁場を及ぼして測定流路１４６ａを通過する磁性粒子を測定流路１４６ａに沿って整列させるように通過させ、離間した場合には、その測定流路１４６ａ内に、所定強度の磁場が及ばず、前記磁性粒子に影響を与えないように設けられている。
本実施の形態によれば、前記測定流路１４６ａを通過する磁性粒子を、測定点１４９寄りに整列させることによって、各微小物を確実に測定することができる。
図１７には、第１の実施の形態に係る識別部３２による目的微小物の測定結果の一例を示すものである。
図１７は、図５に示した目的微小物を識別する場合を例にして説明する。
例えば、第１番目が図５（ａ）の小径の微小物３４ａ、第２番目が図５（ａ）の中径の微小物３４ｂ、第３番目が図５（ａ）の大径の微小物３４ｃ、第４番目が図５（ｂ）の微小物３４ｅ、第５番目が図５（ｃ）の微小物３４ｆ、第６番目が図５（ｄ）の微小物３４ｇ、第７番目が図５（ｅ）の微小物３４ｈの順に流路を通過し、または、相対的に移動することによって、前記測定部で捉えられたとした場合の例を示すものである。
例えば、第１番目の微小物は、形状の欄の枡目のみが３分の１だけ塗られているだけなので、強度したがって径が３種類の中で最も小さい粒子であって他に標識物質が結合していないことが識別される。第２番目の微小物は、形状の欄の枡目のみが３分の２だけ塗られているだけなので、強度、したがって径が３種類の中で真ん中の微小物であって他に標識物質が結合していないことが識別される。第３番目の微小物は、形状の欄の枡目のみが全部塗られているだけなので、強度、したがって、径が３種類の中で最も大きい粒子であることが識別される。
第４番目の微小物は、形状の欄の枡目が３分の２だけ塗られており、その４５°に隣接する枡目で、Ａ１，Ａ２，Ａ３の各欄が同じ強度をもっているので、中間径をもつ微小物であって標識要素としての蛍光物質Ａ１，Ａ２，Ａ３の量比が同一であることが識別される。
同様にして、第７番目の微小物は、形状の欄が全部塗りつぶされており、Ａの欄の枡目では、Ａ１：Ａ２：Ａ３の量比が１：２：１であり、Ｂの欄の枡目では、Ｂ１：Ｂ２：Ｂ３の比が１：１：２であり、Ｃ１：Ｃ２：Ｃ３の比が２：１：１の量比をもつように標識化されていることが識別される。なお、図１４の各欄の光の波長の強度は、各微小物ごとにその量比が測定されれば良いので適当に規格化されている。
以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解させるために具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。また、以上の各構成要素、部品、装置等、例えば、流路、測定流路、測定点、光学測定機、受光用ファイバー、照射点、照射用ファイバ、標識要素等は、適当に変形しながら任意に組み合わせることができる。また、以上の説明では、電磁波として可視光を用いた場合のみを説明したが、可視光以外の赤外線、紫外線、Ｘ線、電波等の他の電磁波の波長範囲を用いても良い。また、電場の測定等によって測定する場合であっても良い。また、標識要素として、蛍光物質を用いた場合についてのみ説明したが、他の発光物質、例えば、励起光を必要としない発光物質等であっても良い。
また、各測定点と、各照射点との位置関係も種々組み合わせることが可能である。また、以上の実施の形態では、励起光等の光を照射する必要がある場合のみについて説明したが、必ずしも光を照射する必要がある場合に限られるものではない。
さらに、微小物の大きさや、標識要素の種類、測定点や照射点の位置および個数、流路の配置および大きさ、その機構、ファイバの大きさ，等は、以上の例に限られるものではない。また、前記ファイバには、フィルタ，分岐路，コネクタ、レンズ等の種々の光学系を設けることも可能である。
また、前記磁力装置は、磁性微小物を測定流路に静止状態で滞留させた状態で、測定点を移動させて測定する場合のみに用いる例を説明したが、この例に限られず、例えば、流路内を磁性微小物を含有する液体を通過させる際に、測定流路内で前記磁性微小物を減速させ、整列させ、または測定流路内での通過時間を長引かせる場合に用いることもできる。
以上の実施の形態では、分散領域部として細径の流路の場合についてのみ説明したが、平面状の流路や容器であっても良い。
また、以上の説明では、各測定点間の時間関係として時間差が有限の場合についてのみ説明したが、時間差は０であっても良い。例えば、細径の流路を取り囲むように配列した８個の測定点（照射点でもある）のセットが、流路に沿って、例えば、１０セット並ぶようにし、各セットにおいては１つの微小物に対して照射および測定を行う８本の光ファイバを放射状に設けて時間差が０となるように測定を行い、各セット間においては相対的に時間差が有限となるようにして測定を行うものであっても良い。この場合、１本の光ファイバは受光用ファイバでありかつ照射用ファイバである。
また、以上の説明において、前記測定機の各測定点、該各測定点に対応する前記分散領域部および該分散領域部の外部近傍において、前記測定機について、例えば、受波部、取付具、受光用ファイバ、照射用ファイバ、照射側保持部、受光側保持部、光ファイバコネクタ等の形態および空間的配置は相互に略同一であるのが好ましい。これによって、測定ずれを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第２図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物識別装置の測定流路近傍の拡大図であり、第３図は、本発明の第１の実施の形態に係る取付部の詳細図であり、第４図は、本発明の第１の実施の形態に係る取付部の他例の詳細図であり、第５図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物の例を示す図であり、第６図は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定機の測定部およびその周辺を示す図であり、第７図は、本発明の第２の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第８図は、本発明の第２の実施の形態に係る微小物識別装置の測定流路の拡大図であり、第９図は、本発明の第３の実施の形態に係る微小物識別装置の微小物測定装置の全体概念図であり、第１０図は、本発明の第４の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第１１図は、本発明の第５の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第１２図は、本発明の第６の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第１３図は、本発明の第７の実施の形態に係る磁力装置を示す概念図であり、第１４図は、本発明の第３又は第４の実施の形態に係る微小物識別装置の液体導入装置の他の例を示す配管図であり、第１５図は、第１４図に示す液体導入装置の動作説明図であり、第１６図は、本発明の第８の実施の形態に係る測定流路を示す図であり、第１７図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物識別装置の測定結果を示す図であり、第１８図は、従来例に係るフローサイトメータを示す図である。
１１…流路
１２…測定流路
１３…測定点
１４…光学測定機
１５…受光用ファイバ
１６…測定部
１８…照射用ファイバ
本発明は、微小物識別装置およびその識別方法に関する。特に、本発明は、遺伝子、免疫系、タンパク質、アミノ酸、糖等の生体高分子に関する検査、解析、分析が要求される分野、例えば、工学分野、食品、農産、水産加工等の農学分野、薬学分野、衛生、保健、免疫、疾病、遺伝等の医学分野、化学若しくは生物学等の理学分野等、あらゆる分野に関係するものである。
背景技術
従来、蛍光物質等で標識化された目的微小物を識別するには図１８に示すようなフローサイトメータ１６０を用いて行われていた。フローサイトメータ１６０は、目的微小物を含有する流体が内部を流れる流路１５１を有する。その流路１５１は、水流用タンク１５７から、搬送用ポンプ１５８の一部は、透光性の部材で形成された測定流路１５２が設けられている。
測定流路１５２の外部の測定位置で、その測定流路１５２に１種類の励起光を広範囲に照射する光源１５４と、前記照射範囲に存在する目的微小物に設けられた蛍光物質から発した蛍光を受光する受光部１５３が設けられ、受光した光の強度は解析部１５５で解析され、その目的微小物の存在の有無が検出する。流路１５１には、その他、搬送用ポンプ１５８、切換弁１５９、１６１、および廃棄用タンク１６３が設けられている。なお、符号１５６は吸引機構であり、ノズル１６２を通して外部に設けた容器２１から、微小物を含有する液体を流路１５１内に吸引するためのものである。
ところで、従来は、１種類の標識物質で標識化された目的微小物の有無を検出するものであり、前記フローサイトメータを用いることによって、その有無の測定を行うことができた。しかし、近年、ＤＮＡの塩基配列の決定や解析のために、多数種類の目的物質を標識化する必要がますます生じている。
このように多種類の目的物質を標識化するには、各微小物に複数の異なる種類の標識物質を用いただけでは不十分であり、その量比（質量比）をも指定して標識化する必要がある（町田雅之氏等、国際公開ＷＯ００／５３５７）。その際、各微小物ごとにその標識物質からの情報を得るためには、多種類の標識化された微小物からの情報が重なって測定されないように、各微小物ごとに１個ずつ独立に測定を可能とする必要がある。
また、複数種類の標識物質によって標識化されている場合には、同一の微小物から得られた種々の情報を漏れなく測定する必要がある。
しかし、同一微小物に対して、一斉に多種類の励起光を同時に照射し、多種類の光を一斉にもれなく同時で受光するとすれば、多数の光源部および多数の受光部が集中して設けられるので、測定位置において、光学測定機の構造が集中化しかつ複雑化するとともに、種々の光源部からの光の照射の影響で、必要な光の受光が妨げられるおそれがある。そのために１つの微小物がもつことができる標識物質の種類数が自ずと制限されるという問題点をも有していた。
また、複数種類の蛍光物質で標識化された微小物に対して、前記流路の１の測定位置で、複数種類の励起光を比較的広範囲に照射し、比較的広範囲にある微小物からの複数種類の光を受光する装置では、複数種類の標識物質で標識化した多種類の微小物を個々に識別することはできないという問題点を有していた。
そこで、本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、その第１の目的は、各微小物に着目して微小物ごとにその微小物が有する標識要素を一度に全て測定しようとするのではなく、各微小物が有する標識要素に着目して、微小物の種類に比較すれば少数の種類の標識要素ごとに分解して時間差を設けて測定することによって、各測定点における構造をできるだけ簡単化し、また、照射すべき光の量を少なくて受光への悪影響をできるだけ小さくし、確実にかつ高い信頼性をもって微小物を識別すことができる微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第２の目的は、１つの微小物を２以上の測定点で時間差を設けて測定することによって、１つの微小物について、測定点間での様々な異なる姿勢、方向、または姿態の測定を可能とし、各微小物からの標識情報を漏れなく測定することができる精度の高い微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第３の目的は、多数の微小物を分散させかつ２以上の測定点で相対的な時間関係を設けて測定することによって、微小物の重なりの影響をできるだけ排除して信頼性の高い微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第４の目的は、数種類の微小物を識別する場合に止まらず、数１０、数百、数千、数万以上の多種類を容易に、確実にかつ効率良く識別することができる微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第５の目的は、ＤＮＡ、免疫システム、タンパク質、アミノ酸、糖等の生体高分子の解析、分析、検査に適した微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
第６の目的は、処理目的に応じて柔軟に対応することができる柔軟性または多様性のある微小物識別装置およびその識別方法を提供することである。
発明の開示
以上の技術的課題を解決するために、第１の発明は、複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せによって標識化された多種類の微小物を多数分散させる分散工程と、２個以上の測定点に前記標識要素の種類を配分して対応付け、各測定点に対応付けられた種類の前記標識要素の有無またはその程度を、分散された前記各微小物について、各測定点間に相対的な時間関係をもって各測定点で測定する測定工程と、各測定点で測定された測定結果を、前記測定点間の前記時間関係および位置関係に基づいて関連付けることによって前記微小物を識別する識別工程とを有する微小物識別方法である。
ここで、「微小物」は、粒子状の物体であって、例えば、０．１μｍ〜１００μｍのオーダーの大きさをもち、ポリスチレン、発泡性物質、磁性物質等で形成されたものであっても良い。「標識要素の有無もしくは程度」とは、相互に識別可能な要素の有無もしくは程度であって、例えば、微小物自体についてのまたは微小物が有する標識物質についての大きさの程度、その材料の屈折率、反射率、磁化率、電場もしくは磁場の強度、または電磁波（電波、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線等）の波長、電磁波の強度等の性質の有無または程度である。
ここで、電磁波は、微小物自体または微小物が有する標識物質が自己発生させる場合に限られず、微小物または前記標識物質以外からの電磁波の影響を受けて（例えば、反射、透過、遮蔽、吸収等）標識化される場合をも含む。
「各測定点間に相対的な時間関係をもって測定する」とは、各測定点において測定時間が相対的に特定できるようにして測定することをいう。これによって、各測定点での測定を時間差を設けて行うことができるので、一度に測定する場合に比較して各測定点での装置構成を簡単化することができる。
また、１つの微小物に関して２個以上の測定点で時間関係をもって測定することによって、たまたま複数の微小物が重複した状態からの情報を測定する可能性を排除し、また、各測定点における微小物の揺らぎによってまたは各測定点間において微小物がとる姿勢、方向、または姿態の相違によって、各微小物からの標識情報を漏れなく測定することができる。測定点の数は、前記標識要素の内容、前記標識要素の種類数、処理目的、配置状態、微小物の大きさ等によって定まる。
前記「測定点」は、微小物の大きさによって定まる所定微小面積を占めるように構成することによって、各測定点の占める面積を、高々１個の微小物が存在する程度の所定微小面積に限定し、各測定点において複数の微小物を重複して測定しないようにすることができる。
第２の発明は、第１の発明において、前記分散工程は、前記多種類の微小物を多数懸濁する液体を、所定分散領域部内に導入することによって分散させる導入工程を有し、前記測定工程は、前記領域部表面またはその外部に所定移動方向に沿って配置された２個以上の測定点に対してまたは前記微小物に対して前記移動方向に沿った速度を与えることによって、各測定点間で相互に前記時間関係をもって測定する微小物識別方法である。
ここで、「分散領域部」とは、個々の微小物を分離した状態で測定が可能となるように、前記微小物がその領域内にばらけて散らばるように配置される領域をいい、例えば、流路または容器である。「流路」は、内部を液体が流れることが可能な通路であり、「容器」は、内部に液体等を収容するためのものである。これらは、例えば、管状体、溝状、隙間状、凹部状、平面状等の構造である。
前記測定点が設けられている流路部分は必ずしも細径である必要はなく、薄い平面状であっても良い。また、「細径」は、直線状である場合に限られず、曲線状に湾曲している場合を含む。「分散領域部」の大きさは、微小物の大きさ、液体の性質、位置関係、または時間関係等に基づいて最適または適当な大きさが決定される。例えば、前記「細径」の大きさは、前記微小物の大きさの、例えば２倍の径をもつ如くである。
「所定移動方向」とは、測定点に対してまたは微小物に対して速度が与えられる方向であって、例えば，前記分散領域部が細径の流路の場合には、その長手方向が適当である。
「速度」は、前記微小物に対して、測定点に対して、または両者に対して各々与えることができる。また、その速度は、前記微小物の濃度、大きさ、形状、質量、分散領域部の大きさ、長さ、径、形状、液体の粘性、比重等の性質、検査または処理目的、または装置の性能等によって定められるものである。
また、前記「導入工程」において、液体に含有される前記微小物が、標識要素として蛍光物質または燐光物質等の発光に励起光を要する物質を用いた標識物質で標識化されている場合等においては、前記「測定工程」は、前記測定点のうちのいずれかにおいて、前記蛍光物質等を励起させる波長をもつ光等を含む電磁波を照射しまたは電場を及ぼす励起工程を有するようにする。
さらに、前記「導入工程」において、液体に含有される前記微小物が、複数種類の着色で標識化されている場合等には、前記「測定工程」は、複数の前記測定点のうちのいずれかにおいて、少なくとも減法混色の３原色によって各々吸収される波長範囲のスペクトルをもつ３種類の可視光等を照射する照射工程を有するのが好ましい。
第１の発明によれば、微小物を複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せ、例えば、電磁波の複数種類の波長範囲に対応した強度の組み合わせによって識別することができるので、前記微小物を多種類、例えば、数十、数百、数千、数万のオーダーで標識化することが可能である。
また、本発明では、１つの微小物に注目した場合には、それを複数の測定点で相対的な時間関係および位置関係をもって、その微小物が有する各標識要素を測定するようにしている。したがって、１つの微小物に対して、様々な異なる姿勢、方向または姿態の測定を可能とし、各微小物からの標識情報を漏れなく測定することができるので、識別の精度が高い。
さらに、本発明では、多数の微小物を分散させ、かつ２以上の異なる位置にある測定点で、相対的な時間関係として時間差を設けて測定することによって、微小物の重なりの影響をできるだけ排除して信頼性の高い測定を行うことができる。
また、本発明によると、各測定点における構造をできるだけ簡単化し、また、照射すべき光の量を少なくしまた、受光への悪影響をできるだけ小さくして確実にかつ高い信頼性をもって微小物を識別すことができる。
さらに、本発明によれば、ＤＮＡ、免疫システム、タンパク質、アミノ酸、糖等の生体高分子の解析、分析、検査に適し、また、検査目的に応じて、装置等に種々の条件を設定することができるので、柔軟性および多様性のある微小物の識別を行うことができる。
なお、第２の発明において、前記測定工程は、導入した前記微小物に速度を与えて前記分散領域部を通過させながら、前記分散領域部の表面またはその外部の複数の固定された前記測定点で電磁波を受波することによって測定し、前記識別工程は、各測定点ごとに受波された電磁波の強度を前記速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別する微小物識別方法であっても良い。
本発明によれば、固定した測定点で測定することができるので、測定点を移動させる機構を省略して、構造を簡単化することができる。
また、前記速度を前記微小物に対して与え、固定した位置で測定すると、微小物を静止した状態で測定するよりも、同一微小物が各測定点において様々な態勢をとるように動きうるので、微小物の有する標識物質または性質等を漏れなく確実に捉えることができるとともに、複数の微小物間においても、各測定点で様々な態勢をとるように動きうるので、たとえ、ある測定点で重複していても、ある測定点では分離し、個々の微小物を独立に測定する可能性が高い。
または、第２の発明において、前記測定工程は、前記分散領域部に導入された前記微小物を前記分散領域部内で滞留させた状態で、前記分散領域部表面の外部で前記所定移動方向に沿って所定移動速度で移動する複数の前記測定点で電磁波を受波することによって測定し、前記識別工程は、各測定点ごとに、受波された前記電磁波の強度を前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別する微小物識別方法であっても良い。
本発明によれば、測定点の移動速度を機構的に精密に制御することができるので、微小物との対応を確実に行うことができるので信頼性が高い。
さらには、第２の発明において、前記測定工程は、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を通過させながら、前記所定移動方向に沿って所定移動速度で移動する２個以上の前記測定点で電磁波を受波することによって電磁波の強度を測定し、前記識別工程は、各測定点ごとに受波された電磁波の強度を前記所定速度および前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別する微小物識別方法であっても良い。
第２の発明によれば、微小物が多数懸濁する液体を分散領域部内に導入し、測定点または微小物に所定速度を与えることによって、簡単かつ確実に２以上の各測定点で相互に時間差をもって標識要素の有無またはその程度を、高い信頼性で測定することができる。
第３の発明は、前記測定工程において、２個以上の前記測定点は前記所定移動方向に沿って一列または複数列に配列され、その各配列方向は、前記所定移動方向に平行であるとともに、同一の前記列に属する各測定点における測定方向が相互に平行である微小物識別方法である。
本発明によれば、前記測定点の配列方向と前記所定移動方向とが平行であるとともに、同一の列に属する各測定点における測定方向が相互に平行であるため、該測定方向と前記配列方向を含むように張られる各平面と交差する前記分散領域内にある被測定対象である微小物に限定することができるので、データの混在や、誤差（大きさ、強度等）が解消される。また、各測定点が微小物の流れ方向に沿って列状に配置されるために、同一時刻での相互干渉がなく、測定精度と信頼性が向上する。
さらに、後述する照射点についても、その各配列方向と前記所定移動方向とが平行であるとともに、同一の前記列に属する各照射点における照射方向が相互に平行であるようにするのが好ましい。この場合、該照射点の配列方向と前記所定移動方向とを含むように張られる各平面と前記測定点に関する各平面とが前記分散領域部内で交差するのが好ましい。これによって、一層精密で高い信頼性の測定を実現することができる。ここで、「測定方向」または「照射方向」とは、光等の電磁波を受波（光）し、または光等の電磁波を放射（照射）する方向であって、例えば、各測定点または照射点にある各ファイバの先端部の光軸方向に一致する。この光軸は、例えば分散領域部の中心軸に対して垂直となるように設置する。
第４の発明は、前記分散工程は、前記微小物の移動方向に沿った速度をもち、前記速度方向に対する直角方向の周りを、前記分散領域部に対して相対速度をもった微小物を含まない流体に前記微小物を含む流体が囲まれる微小物識別方法である。
本発明によれば、微小物を含む流体がコア流として、微小物を含まない流体によって囲まれるように、分散領域部を流れる。このようなコア流は、例えば、細い管状体、溝状、隙間状、凹部状の流路や注入器を通して、前記微小物を含む流体を、該流路よりも太い、微小物を含まない流体が流れる流路又は容器に導入する。その際、微小物を含む流体が流れる流路又は注入器と、微小物を含まない液体が流れる前記流路又は容器とは、軸を共有するのが好ましい。このコア流注入先端より下流において、その流体の断面が、流れ方向に沿って次第に減少するように設けることによって、前記コア流注入先端より下流にある分散領域部における流れを安定化し、例えば、前記微小物が１個ずつ前記測定点を通過するように、前記流路の細さ、及び太さ、流速等を調節することができる。その際、前記太い流路又は容器は、漸次先細りとなる円錐状の斜面を持つのが好ましい。
第４の発明によれば、分散領域部において、安定した微小物の流れを得ることができるので、前記測定点における微小物の測定を確実に行うことができる。
第５の発明は、第１の発明において、前記測定工程において、各種類の前記標識要素は相互に異なる範囲の波長の電磁波を発するものであり、標識要素の程度はその標識要素が発する電磁波の強度であり、多種類の標識化された前記微小物は、微小物が有する標識要素が発する電磁波の波長範囲の組合せまたはその波長範囲およびその強度比の組合せの相違によって相互に識別される微小物識別方法である。
「各種類の標識要素は相互に異なる範囲の波長の電磁波を発するもの」とは、各種の蛍光を発する蛍光物質等の標識物質である。「標識要素が発する電磁波の強度」は、その標識要素の量によって定まり、量が多いと電磁波の強度は高い。
「強度比」としたのは、各微小物ごとに標識要素の量を定めて設けるよりも、各微小物ごとに標識要素の量比（主として微小物同士の間について）を定めて設ける方が製造上容易だからである。
すなわち、本発明によれば、複数種類の前記標識要素は蛍光物質等の標識物質であって、１種類の微小物に対して相互に所定の量比含まれ、各種類の微小物は、その標識物質の種類と量比を異ならせることによって相互に識別可能とするものである。
また、「電磁波」には、可視光のみならず、種々の波長の電波、赤外線、紫外線、Ｘ線等を含む。可視光等の場合には、所定のファイバにより伝送し、電波の場合には導波管を用いる。
本発明によれば、各微小物は、各測定点において、前記波長範囲毎に、その電磁波の有無および強度の程度が測定される。また、前記測定工程におけるいずれかの測定点において、前記複数種類の標識物質からの電磁波を一度に受波可能としてその有無および程度を測定するようにしても良い。その場合には、各標識物質間の量比を確実に、かつ高い信頼性で測定することができる。
第５の発明によると、前記測定工程における、各種類の前記標識要素は相互に異なる範囲の波長の電磁波を発するものであり、標識要素の程度はその電磁波の強度であり、複数種類の標識化された前記微小物は、微小物が有する標識要素が発する電磁波の波長の組合せまたはその波長およびその強度比の組合せの相違によって相互に識別されるものである。本発明によれば、簡単な装置で、かつ容易な解析で、多種類の微小物を確実に識別することができる。
第６の発明は、前記分散工程は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに分散させ、前記識別工程は、前記基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別する微小物識別方法である。
第６の発明によると、前記微小物として，標識の基準となる基準微小物を目的物質とともに懸濁した液を導入し、識別工程は、その基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別することによって、各測定点、異なる時間、または異なる条件のもとでの測定のばらつきを調整し、高い精度および高い信頼性の目的微小物の識別を行うことができる。
第７の発明は、前記測定工程において、前記微小物が磁性粒子を有するものである場合には、前記分散された微小物に対して磁場を及ぼしまたは除去させることによって微小物を遠隔操作して測定を行う微小物識別方法である。
その場合、前記磁場は、曲線状に沿った流路部分に及ぼすようにしても良い。これによって、前記微小物を流路に整列した状態にさせて各微小物を個々に測定しやすい。
第７の発明によると、微小物に磁場を及ぼしまたは除去することによって、目的微小物を前記分散領域内に滞留させたり、整列させたり、または測定点との間の相対速度を自由に制御させることができるので、確実で正確な測定を行うことが可能となる。
第８の発明は、前記測定工程において、前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合には、その発光強度とともに、同時にその発光物質を励起する励起光強度を測定するとともに、前記識別工程では、該発光強度の測定値を、同時に得たその励起光の強度の測定値に基づいて修正して前記微小物を識別する微小物識別方法である。
ここで、「標識要素が発光に励起光を要する発光物質」とは、例えば、蛍光物質、燐光物質である。励起光の強度は、該励起光を照射する位置に応じて、透過光、散乱光又は反射光である。本発明によれば、前記分散領域部内の微小物の通過位置の変化や、励起光強度の変化による測定値のばらつきを修正することによって、信頼性の高い測定値を得ることができる。
第８の発明によると、前記分散領域部内の微小物の通過位置のずれや、励起光強度の変動による測定値のばらつきを修正することによって、信頼性の高い測定値を得ることができる。
第９の発明は、複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せによって標識化された多種類の微小物が多数分散する分散領域部と、２個以上の測定点に前記標識要素の種類を配分して対応付け、各測定点に対応付けられた種類の前記標識要素の有無またはその程度を、前記分散領域部内に分散された前記各微小物について、各測定点間に相対的な時間関係をもって各測定点で測定する測定機と、各測定点で測定された測定結果を、前記測定点間の前記時間関係および位置関係に基づいて関連付けることによって前記微小物を識別する識別部とを有する微小物識別装置である。
また、前記識別部は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに懸濁させた液体について、その基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別するようにしても良い。
または第９の発明によれば、第１の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１０の発明は、前記測定機の測定点は、前記分散領域部表面またはその外部に所定移動方向に沿って配置され、前記測定点に対してまたは前記微小物に対して前記所定移動方向に沿った所定速度を与える移動部を有する微小物識別装置である。
また、第１０の発明において、前記移動部は、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を通過させるように移動させる流体機構であっても良い。この場合には、前記識別部は、各測定点ごとに得られた測定結果を前記所定速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別するものである。
さらに、第１０の発明において、前記移動部は、前記分散領域部内の微小物を滞留することが可能な滞留手段と、前記分散領域部表面の外部で所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記測定点を移動させる移動体とを有するものであっても良い。その場合には、前記識別部は、各測定点ごとに得られた測定結果を前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって前記微小物の種類を識別するものである。
またさらに、前記移動部が、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を通過させるように移動させる流体機構と、前記分散領域部内の微小物を滞留することが可能な滞留手段と、前記分散領域部表面の外部で前記所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記測定点を移動させる移動体とを有するものであっても良い。この場合には、前記識別部は、各測定点ごとに得られた測定結果を前記所定速度および前記所定移動速度に基づいて相互に関連付けることによって微小物の種類を識別するものである。
第１０の発明によれば、第２の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１１の発明は、前記測定機の２個以上の前記測定点は、前記所定移動方向に沿って一列または複数列に配列され、その各配列方向は、前記所定移動方向に平行であるとともに、同一の前記列に属する各測定点における測定方向が相互に平行である微小物識別装置である。また、各照射点についても、その配列方向と前記所定移動方向とが平行であるとともに、同一の列に属する各照射点における照射方向が相互に平行であるようにするのが好ましい。第１１の発明によれば、第３の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１２の発明は、前記分散領域内においては、各測定点に対して微小物の移動方向に沿った速度をもち、前記速度方向に対する直角方向の周りを、前記分散領域部に対して相対速度をもった微小物を含まない流体によって、前記微小物を含む流体が囲まれる微小物識別装置である。
第１２の発明によると、第３の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１３の発明は、前記標識要素は、その標識要素の標識化に用いる電磁波の波長範囲の組合せまたはその波長範囲および強度比の組合せの相違によって相互に識別可能に標識化され、前記測定機は、前記分散領域部表面またはその外部にある複数の前記測定点で電磁波を受波する複数の受波部と、その受波部の先端を前記各測定点に固定して取り付ける取付具と、各受波部ごとに、受波された電磁波の強度を測定する測定部とを有する微小物識別装置である。
もし、前記測定点が分散領域部表面またはその外部に所定移動方向に固定して配置される場合には、前記受波部も分散領域部表面またはその外部に固定して取り付けられる。
もし、移動部が、前記分散領域部表面の外部で所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記測定点を移動させる移動体である場合には、前記受波部は、移動体に取り付けられ、前記取付具は、前記受波部を前記移動体に固定して取り付けるものである。
さらに、第１０の発明において、前記移動部が、前記微小物を所定速度で前記分散領域部を移動させる流体機構と、前記分散領域部内の微小物を滞留することが可能な滞留手段と、前記分散領域部表面の外部で所定移動方向に沿って所定移動速度で複数の前記受波部を取り付けて移動させる移動体とを有するものであり、前記取付具は、前記受波部を前記移動体に固定して取り付けるものであっても良い。
なお、前記測定機は、各測定点で受波した電磁波の強度を、その測定点の位置、前記微小物または前記測定点の速度、および、所定の閾値に基づいて電気信号に変換し、前記識別部は、その電気信号に基づいて微小物の種類を判別する判別回路を有するようにするのが好ましい。
また、その際、前記測定機は、例えば、各測定点で受光した光の強度をアナログ電気信号に変換する光電変換部と、変換されたアナログ電気信号を、各測定点毎に予め定めた１または２以上の電圧の閾値に応じて、前記微小物または測定点の所定速度に基づいて定められた時間間隔に同期して、所定のデジタル電気信号に変換するＡＤ変換部とを有し、前記識別部は、各測定点でのデジタル電気信号に基づいて微小物の種類を判別する判別回路を有するようにしても良い。
第１３の発明によれば、前記標識要素は、電磁波を用いて相互に標識化され，その電磁波を受波する受波部の先端を、取付具によって各測定点に固定して取り付けるようにしているので、測定点相互の位置関係を確定して、精度の高い識別を行うことができる。
第１４の発明は、前記識別部は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに分散させた場合に、前記基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別する微小物識別装置である。
本発明によれば、第６の発明と同様な効果を奏する。
第１５の発明では、前記測定機は、光学測定機であって、前記受波部は、前記分散領域部の表面またはその外部で所定移動方向に沿った複数の各測定点に１または２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部であって、前記取付具は、前記光学測定機の前記受光用ファイバの先端部を前記分散領域部表面またはその外部またはその外部で前記所定移動方向に沿って移動可能な移動体に固定して取り付ける微小物識別装置である。前記受光用ファイバの先端は前記所定微小面積に相当する面積をもつのが好ましい。
なお、第１５の発明において、前記光学測定機は、前記各測定点において、受光用ファイバを通して前記分散領域部内に光を照射可能であるようにしても良い。本発明によれば、構造を簡素化することができる。
また本発明によれば、その分散領域部は、例えば、内部を液体が通過可能な透光性のある管路とし、その管路には、透光性の保護部材が一体に設けられるようにしても良い。この場合には、分散領域部は、透光性のある保護部材が一体に設けられた透光性のある管路であるため、管路の外部に容易に速定点を移動させる移動体を設けることができる。
第１５の発明において、前記測定機は、光学測定機であって、前記受波部として、受光用ファイバを用いまたは照射部として照射用ファイバを用いている。
したがって、分散領域部内にある個々の微小物の位置を、ピンポイントで精度良く捉えることができる。また、装置全体の構成をコンパクトにすることができる。また、光源として、強力な光を必要とせず、また、光源自体を移動させる必要がないので、機構を簡単化、かつ必要なエネルギーを削減することができる。
第１６の発明は、前記光学測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記取付具は、各照射点に設けられたその照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイバの先端部の光軸が、前記微小物の大きさにより定まる所定誤差の範囲内で一致し、または所定の角度で前記分散領域部内で交差するように前記受光用ファイバおよび照射用ファイバを前記分散領域部に取り付けた微小物識別装置である。
ここで、「前記照射用ファイバ」は、例えば、前記微小物が有する標識物質が蛍光物質等の場合にそれを励起させるために、または、微小物が、複数種類の着色で標識化された場合には、複数の前記照射点のうちのいずれかにおいて、少なくとも減法混色の３原色によって各々吸収される波長範囲のスペクトルをもつ３種類の可視光を各々照射するようにしても良い。
また、「照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイバの先端部の光軸が、前記微小物の大きさにより定まる所定誤差の範囲内で一致し、または所定の角度で前記分散領域部内で交差する」としたのは、蛍光強度のピーク時点が励起光の照射時点に近いので，照射時点と受光時点との間に時間のずれが生じないようにするためと、蛍光強度と微小物による照射光の遮蔽とを同時に測定可能とするためである。
第１６の発明において、前記微小物は、共通の励起光または電場によって励起される複数種類の発光物質で標識化された場合には、前記光学測定機は、２以上の前記測定点のうちのいずれかにおいて、前記励起光を照射することによって、複数種類の発光物質からの光を一度に受光するようにしても良い。
第１６の発明によれば、励起光を必要とする発光物質に対して、第１５の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第１７の発明は、前記取付具は、複数の照射用ファイバの先端面がその端面上に位置しまたは端面を貫通するように先端部が配列されて保持された照射側保持部と、複数の受光用ファイバの先端面がその端面上に位置しまたはその端面を貫通するように先端部が配列されて保持された受光側保持部とを有し、前記照射側保持部および前記受光側保持部の両端面との間で分散領域部を形成するようにして前記照射側保持部および前記受光側保持部とを前記分散領域部に固定するとともに、前記分散領域部は、前記照射側保持部と前記受光側保持部の両端面によって表裏から挟まれた薄板に設けられた細長いスリット状孔である微小物識別装置である。
ここで、前記受光側保持部および照射側保持部は、例えば、光ファイバコネクターの両端子を用い、前記分散領域部は、両端子間に隙間を設けることによって形成することも可能である。また、前記照射側保持部および前記受光側保持部は、例えば、樹脂性材または金属製材等によって形成され、各々照射用ファイバの先端部および受光側ファイバの先端部が埋め込まれるように保持されたものであっても良い。
第１７の発明によれば、励起光を必要とする発光物質に対して、第１５の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
また、第１７の発明によれば、分散領域部は、照射側保持部と受光側保持部の両端面によって表裏から挟まれた薄板に設けられた細長スリット状孔であるので、構造が簡単で作成が容易である。
第１８の発明は、前記分散領域部の外部には、前記領域部内に磁場を及ぼしかつ除去することによって前記微小物を遠隔操作することが可能な磁力手段が設けられた微小物識別装置である。
ここで、前記分散領域部が細径の流路の場合には、測定流路の部分で所定曲率をもつ曲線状に曲げて形成し、前記磁力手段は、その測定流路に対して磁極を近接離間するように移動可能に設けられたものであっても良い。その磁極の移動方向は、前記測定流路の上流側の流路方向にその磁場方向が沿っているのが好ましい。これによって、微小物が磁性粒子である場合には、前記磁力手段を制御することによって、前記磁性粒子を測定流路に沿って整列させた状態で通過させることができる。
第１８の発明によると、第７の発明で説明したものと同様の効果を奏する。
第１９の発明は、前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合に、前記測定機は、光学的測定機であって、該光学的測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において発光物質を励起する励起光を照射する照射部と、前記各測定点において、励起された発光および前記励起光を受光する受光部とを有し、前記識別部は、前記発光強度の測定値を同時に得た前記励起光強度の測定値に基づいて修正して、前記微小物を識別する微小物識別装置である。
第１９の発明によると、第８の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第２０の発明は、前記測定機は、光学的測定機であって、前記分離領域部の表面又はその外部所定移動方向に沿った複数の各測定店に１又は２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部と、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、前記照射用ファイバのコア径よりも小さい微小物識別装置である。
ここで、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、例えば、前記照射用ファイバのコア径の約５０〜６５％程度が好ましい。
第２０の発明によれば、前記分散領域部内の前記微小物の通過位置のずれに対して、測定感度を向上させることができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態に係る微小物識別装置および微小物識別方法について、図面に基づいて説明する。本実施の形態の説明は、特に指定のない限り、本発明を制限するものと解釈してはならない。
図１は、第１の実施の形態に係る微小物識別装置１０の全体を示すものである。本微小物識別装置１０は、複数種類の標識要素の有無または程度の組合せによって標識化された多種類の目的微小物が多数含有する液体が内部を流れる、前記分散領域部としての細径の流路１１を有している。
その流路１１の一部は、液体に含有する微小物の測定が行われる測定流路１２である。その測定流路１２の表面には流路方向に沿った所定位置に固定して設けられ、相対的な時間関係をもって、配分された種類の前記標識要素の測定を行う２個以上（この例では、説明の簡単のため、４個とした）の測定点１３が直線上に一列に設けられている。
この微小物識別装置１０は、前記流路１１に導入された液体から、前記標識要素として、その流路１１の側面方向に進む電磁波の強度の流路方向に沿った空間的分布を、各測定点１３に対応付けられた波長範囲の電磁波の強度の時間的変動を各測定点１３において所定時間差を設けて測定する光学測定機１４を有している。
その光学測定機１４は、前記測定点１３に先端が設けられた複数の受光部としての受光用ファイバ１５と、各受光用ファイバ１５ごとに対応付けられた波長範囲について、受光された光の強度を測定する測定部１６とを有している。前記各受光用ファイバ１５の先端部の光軸方向は、相互に平行であって、本例では、前記流路方向に対して垂直方向であって、該流路１１の中心軸に向いている。該ファイバ１５の先端の微小面積は、１個の微小物の全体が含まれるが、２個以上の微小物が含まれないような大きさおよび位置に設定する。
また、該光学測定機１４は、前記標識要素として、前記微小物が有する蛍光物質を採用した場合にはそれを励起して蛍光強度を測定して識別するように、また、標識要素として、微小物の大きさを採用した場合には、前記微小物によって遮蔽された照射光の強度を測定して微小物の大きさを識別するように光を照射可能とする複数の照射点１７を有している。複数の前記照射点１７は、前記測定流路１２の側面に前記各測定点１３に対応して、前記流路方向に沿って、直線状に一列に設けられている。
また、前記光学測定機１４は、複数の照射点１７で励起光を照射可能となるように、その先端が設けられた前記照射部としての照射用ファイバ１８と、前記照射用ファイバ１８に励起光を供給するレーザ光源、キセノンランプやキセノン−水銀ランプ等の光源部１９とを有している。前記照射用ファイバ１８の先端部の照射方向は、相互に平行であり、本例では、前記流路方向に対して垂直方向であって、該流路１１の中心軸に向いている。該ファイバ１８の先端の微小面積については、１個の微小物の全体が含まれるが、２個以上の微小物が含まれないような大きさに設定する。
前記照射点１７と前記測定点１３は、前記測定流路１２を挟んで互いに向き合うように設けられ、前記受光用ファイバ１５と照射用ファイバ１８の各先端部の光軸は、前記微小物の大きさによって定まる誤差範囲内で、一致するように取付具２０によって前記測定流路１２に固定して取り付けられている。
この微小物識別装置１０の前記流路１１は、順に、前記目的微小物を懸濁する液体を希釈化するため水等の液体を収容する水流用タンク２３と、その流路１１内での液体を搬送する搬送用ポンプ２４と、３つの流路の内から選択した２つの流路を接続するように切り換える三方弁２５、２６、２６ａと、前記測定流路１２と、廃棄すべき液を収容する廃棄用タンク２７とを有している。
また、前記流路１１の外部に設けた前記微小物を含む液体を収容する容器２１に挿入可能であって該容器２１から液体を吸引可能な吸引用ノズル２２と、やはり前記流路１１の外部に設けた洗浄液を収容する容器２１ａから洗浄液を吸引可能な洗浄液用ノズル２２ａと、吸引・吐出機構２８とが設けられている。
前記流路１１または測定流路１２の内径、長さ、内部を流れる液体の流速等の物理量は、使用する微小物の径、流路の径、使用する識別物質、濃度、使用する液体の比重、粘性または使用目的等によって定められる。さらに本実施の形態に係る微小物識別装置１０では、前記各三方弁２５、２６、２６ａ、吸引・吐出機構２８、前記搬送用ポンプ２４に対して機構の制御を行う機構制御部３０を設けている。
ここで、前記搬送用ポンプ２４は、前記微小物を所定速度で移動させる前記移動部に相当する。また、前記光学測定機１４および機構制御部３０に関する操作または指示を行うとともに、図示しない表示部および情報処理部を備えた操作／表示装置３１を設けている。
符号３２は、前記光学測定機１４の前記各測定点１３ごとに所定時間差で、得られた電磁波の強度を、前記測定流路１２内の微小物の前記速度に基づいて相互に関連付けることによって微小物の種類を識別する識別部である。
図２（ａ）には、図１に示した前記測定流路１２部分を拡大して概略示すものである。前記流路１１に導入された目的微小物が懸濁する高い濃度の懸濁液を、前記水流用タンク２３からの水と混合して希釈化された液体３３を前記測定流路１２内を通過させるように制御する。
また、その液体３３には、所定の明確な基準の標識化が行われまたは所定の明確な基準となる形状、大きさ、屈折率、反射率、発光波長、発光強度等の性質をもつ基準微小物３５が懸濁している。前記識別部３２は、前記目的微小物３４および前記基準微小物３５の測定結果に基づいて、前記多種類の目的微小物の種類を識別する。これによって、異なる測定機、流路等の装置や、試料等を用いた場合の測定結果についての統一、調整を図り、また測定結果の誤差を防止することができる。
ここで、符号２０ａは、照射側保持部であり、複数の照射用ファイバ１８の先端面がその端面上の各照射点１７に位置するように、その照射用ファイバ１８の先端部が、例えば、列状に配列されて保持されている。符号２０ｂは、受光側保持部であり、複数の受光用ファイバ１５の先端面がその端面上の各測定点１３に位置するように、その受光用ファイバ１５の先端部が、例えば、列状に配列されて保持されている。
前記測定流路１２は、前記受光側保持部２０ｂの端面と照射側保持部２０ａの端面との間に形成される。その際、図２（ａ）に示すように、前記受光側保持部２０ｂと前記照射側保持部２０ａの各ファイバ１５、１８の先端部の光軸は一致するように設けられている。前記照射側保持部２０ａと前記受光側保持部２０ｂとは光ファイバ用コネクタの各端子を形成する。
図２（ｂ）には、第１の実施の形態に係る光学測定機の他の例を示すものである。この例では、前記受光用ファイバ１５の先端部の光軸と照射用ファイバ１８の先端部の光軸とが前記測定流路１２内において所定角度で交差するように、測定点１３、照射点１７および受光用ファイバ１５、照射用ファイバ１８を設定する。符号２９は、前記受光用ファイバ１５および照射用ファイバ１８を測定流路１２に取り付けるための取付具である。
図３は、前記取付具２０をさらに詳細に示すものである。本実施の形態に係る取付具２０は、図３（ａ）に示すように、前記照射用ファイバ１８が設けられた前記照射側保持部２０ａと、前記受光用ファイバ１５が設けられた前記受光側保持部２０ｂと、その両保持部２０ａ，２０ｂの端面間に挟まれるように設けられた金属箔等の薄板２０ｃとを有するものである。符号２０ｅは、前記照射側保持部２０ａ、前記受光側保持部２０ｂおよび前記薄板２０ｃとを固定して取り付けるためのネジである。また、前記流路１１は、前記薄板２０ｃの面に対して垂直になるように、前記受光側保持部２０ｂを貫通して前記薄板２０ｃにまで達している。
図３（ｂ）には、図３（ａ）に示した取付具２０を分解して示す分解図である。前記薄板２０ｃの略中央には、所定幅のスリット状の長孔２０ｄが設けられ、その長孔２０ｄが前記測定流路１２に相当し、その長孔２０ｄの両端部２０ｆ，２０ｇにおいて、前記流路１１と連通し、その長孔２０ｄはその表側および裏側から、前記各保持部２０ａ，２０ｂでその開口部が塞がれる。
その際、前記各保持部２０ａ，２０ｂに各先端部が配列された前記各ファイバの先端列が、前記長孔２０ｄの長手方向に沿って配置されるように、薄板２０ｃおよび各保持部２０ａ，２０ｂが取り付けられる。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡＡ線視断面図である。図３（ｄ）は、前記取付具２０のある測定点１３および照射点１７の近傍を拡大して示した断面図であり、
前記長孔２０ｄの長さは、例えば約１０ｍｍ程度のオーダーであり、その幅は例えば約０．０１ｍｍ程度に形成される。各光ファイバの伝達コア径は例えば約０．０１ｍｍのオーダー程度である。
また、前記照射側保持部２０ａと受光側保持部２０ｂは、各ファイバ１５、１８の光軸が、前記微小物の大きさから定まる所定誤差範囲内（この場合には、±０．０００５ｍｍの範囲）で一致するように、約０．０１ｍｍ程度の厚さをもった薄板２０ｃを左右から挟むように設けられているので、前記測定流路１２の断面は縦横約０．０１ｍｍ程度の正方形または矩形状をしていることになる。なお、前記各保持部２０ａ，２０ｂ自体の厚さは、例えば、約１０ｍｍである。
本例によれば、前記受光用ファイバ１５および照射用ファイバ１８の各先端は、前記測定流路１２内の液体と直接接触することが可能であり、その測定流路１２内からの光を直接受光し、また、流路内に光を直接照射することができる。これによって、光学ノイズを防いで、高い精度の測定を行うことができる。
なお、前記流路１１は、前記測定流路１２に相当するスリット状孔２５ｄと略直角をなすように屈曲して連通または接続している場合に限られず、前記流路１１が、前記スリット状孔２５ｄに対して屈曲することなく直線状（ストレート）に連通または接続する場合であっても良い。この場合には、流路内を通る液体に、流路による無理な力が加わらないので、速度または位置制御が、確実で容易である。
図４は、本実施の形態の光学測定機の他の例に係る取付具１２０を詳細に示すものである。
本例に係る取付具１２０は、前記例と異なり、測定流路１２１が透光性材で形成された管状の場合に適したものである。図４（ａ）に示すように、本取付具１２０は前記照射用ファイバ１８が保持された前記照射側保持部１２０ａと、前記受光用ファイバ１５が保持された前記受光側保持部１２０ｂと、透光性材で形成された管状の測定流路１２１が埋め込まれた薄板状の測定流路保護部１２０ｃとを有する。
この測定流路保護部１２０ｃは、管状の前記測定流路１２１を延ばし加工した後、その測定流路１２１と屈折率の同じ樹脂で一体化モールド加工を施したものである。前記照射側保持部１２０ａと受光側保持部１２０ｂとは光ファイバ用のコネクタを形成する。
図４（ｂ）は、前記取付具１２０を分解して示す分解図である。ここで、符号１２２は、前記測定流路１２１の透光性材と同一またはその屈折率が同一の材料で、測定流路１２１と一体に形成された薄膜状の保護モールド部である。
符号１２３は前記照射側保持部１２０ａと前記受光側保持部１２０ｂの先端部を表裏から嵌合して固定する嵌合部である。その嵌合部１２３の厚さ方向の略中央には、前記保護モールド部１２２が前記嵌合部１２３を表裏に仕切るように張られている。前記照射側保持部１２０ａと前記受光側保持部１２０ｂの各端部が表裏から挿入されて前記嵌合部１２２と嵌合して固定され、その端面が前記略モールド部１２２と接触する。
図４（ｄ）は、前記取付具１２０のある測定点１３および照射点１７の近傍を拡大して示した断面図である。また、前記測定流路保護部１２０ｃの長手方向の長さは例えば約２０ｍｍであり、その厚さは例えば、約２ｍｍである。前記保護モールド部１２２の厚さは、例えば、約０．１ｍｍであり、測定流路１２１の内径は例えば、約０．０１ｍｍであり、その外径は約０．０３ｍｍであり、受光用ファイバ１５および照射用ファイバ１８の径は例えば、約０．０１ｍｍである。なお、測定感度を高めるために、前記照射用ファイバ１８の先端部の径を前記受光用ファイバ１５の先端部の径よりも大きくして、比較的広い範囲に光を照射するようにしても良い。
本例では、前記受光用ファイバ１５および前記照射用ファイバ１８の先端面は、前記測定流路１２１側面に直接設けられるのではなく、前記測定流路１２１の厚みと前記保護モールド部１２２の厚みを介して前記測定流路１２１内の液体からの光を受光し、また、光を照射することになる。
図５には、本実施の形態に係る微小物識別装置１０によって識別しようとする複数種類の目的微小物３４の例を詳細に示すものである。
図５（ａ）は、標識要素として目的微小物３４を大中小の３種類の大きさによって識別する目的物質を担持可能な担体としての微小物３４ａ，３４ｂ，３４ｃの例を示す。この径の大きさは、例えば、８μｍ，５μｍ，２μｍである。この場合には、照射光を遮蔽することによって、または、照射光を反射することによって識別される。または、各微小物３４ａ，３４ｂ，３４ｃ自体が適当な発光物質であったり、または、各微小物の表面に前記３種類の大きさに応じた量の適当な発光物質で被覆したものであっても良い。ここでは、前記発光物質は１種類のある波長領域の光を発するものであるとする。
図５（ｂ）は、例えば、図５（ａ）で示した中径の大きさの担体としての微小物３４ｂに、１種類の励起光で励起可能な３種類の異なる波長領域をもつ前記標識要素としての蛍光物質Ａ１，Ａ２．Ａ３を目的物質が結合しまたは結合可能な１本鎖のＤＮＡ物質等の保持体３４ｄを用いて担体としての微小物３４ｂに結合したものである。この図では、１個の標識要素の量（質量）が等しいとすれば（現実には、この量は、各標識要素ごとに異なるが、説明の簡単のために仮定した）、該微小物３４ｅに関するＡ１，Ａ２，Ａ３の量比は、１：１：１である。
図５（ｃ）は他の種類の励起光で励起可能な３種類の異なる波長領域をもつ標識要素としての蛍光物質Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を他１本鎖のＤＮＡ物質等の前記保持体３４ｄを介して担体としての微小物３４ｂに結合することによって標識化したものを示す。１個の標識要素の量が等しいとすれば、該微小物３４ｆに関するＢ１，Ｂ２，Ｂ３の量比は、やはり１：１：１である。
図５（ｄ）は、図５（ａ）の大径のサイズの担体としての微小物３４ａの表面に、やはり１種類の励起光で励起可能な３種類の異なる波長領域をもつ標識要素としての蛍光物質Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３で標識化した物質を示す。各１個の量が等しいとすれば、該微小物３４ｇに関する量比は、やはり１：１：１である。
図５（ｅ）は、これらを任意に組み合わせることによって標識化した他種類の微小物３４ｈの例を示す。ここでは、各標識要素の量が等しいとすると、微小物３４ｈに関する各標識要素の量比は、Ａ１：Ａ２；Ａ３＝１：２：１，Ｂ１：Ｂ２：Ｂ３＝１：１：２，Ｃ１：Ｃ２：Ｃ３＝２：１：１となる。
図５に示す以上の４種類の標識要素について、大きさの標識要素が３種類であり、標識要素としての蛍光物質Ａ１，２，３，Ｂ１，２，３，Ｃ１，２，３の量比を各々４種類（０，１、２または３の量）ずつとることができるとすると、微小物の種類としては、３×４３×４３×４３＝７８６４３２種類存在しうることになる。
図６は、図５に例示した微小物を識別する場合に必要な光学測定機１４の測定部１６を詳細に示したものである。
前記測定部１６は、４つの測定点１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに固定して設けられた受光用ファイバ１５から直接に、または分岐点３６ｂ，３６ｃ，３６ｄおよび各種フィルタ３７ｂ，３７ｃ，３７ｄを介して、例えば、４本の光ファイバによって光を取り入れて、その光の強度に応じた高さの電圧値をもつアナログ電気信号に変換する光電変換部３８と、そのアナログ電気信号を電圧値に応じたデジタル信号に変換するＡＤ変換部３９とを有している。
図６の、第１番目の測定点１３ａにおいては、図５の（ａ）の粒子の大きさを判別するものであり、１種類の前記発光物質の波長領域を受光することができる。第２番目の測定点１３ｂにおいては、Ａ１，Ａ２，Ａ３の３種類に識別物質の有無およびその程度を測定するものであり、共通の１種類の励起光を照射する照射点１７に対向する位置に設けられている。
また、受光用ファイバ１５は、分岐点３６ｂをもち、前記Ａ１，Ａ２，Ａ３の３種類の異なる波長領域を抽出するためのフィルタ３７ｂが設けられている。また、共通の１種類の励起光を照射する照射点１７に対向する位置に測定点１３が設けられている。第３番目の測定点１３ｃでは、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の３種類の識別物質の有無およびその程度を測定するものであり、受光用ファイバ１５は分岐点３６ｃをもち、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の３種類の異なる波長領域を抽出するためのフィルタ３７ｃをもっている。
第４番目の測定点１３ｄではＣ１，Ｃ２，Ｃ３の有無およびその程度を測定するものである。その受光用ファイバ１５も、分岐点３６ｄをもち、前記Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の３種類の異なる波長領域を抽出するためのフィルタ３７ｄが設けられている。また、共通の１種類の励起光を照射する照射点１７に対向する位置に測定点１３が設けられている。
ＡＤ変換部３９は、各測定点毎に受光した光の強度に応じたデジタル信号を、前記相対速度、すなわち、本例では流速に基づいて定められた所定の時間間隔に同期して出力する。前記識別部３２は、各測定点の位置座標、各測定点から出力されるデジタル電気信号の時間間隔に基づいて、各測定点のデジタル信号を相互に関連付けることによって前記目的微小物の種類を識別する。その測定結果または識別結果は、操作／表示装置３１に送付されてディスプレイ装置等に表示される。
なお、ＡＤ変換部を設ける代わりに、光電変換された電気信号の波形をそのまま記録して、各測定点における受光された光の強度の時間的変動の波形を、前記相対速度に基づいて相互に結び付けることによって前記目的微小物の種類を識別するようにしても良い。
本実施の形態に係る微小物識別装置および方法によって、微小物の識別を行うには、操作者は前記操作／表示装置３１に操作指示を与えると、前記機構制御部３０により前記三方弁２６ａ、２５、２６が、吸引用ノズル２２が液体を吸引可能となるように、流路１１が切り換えられる。前記吸引・吐出機構２８によって、前記容器２１に収容された目的微小物および基準微小物が懸濁した比較的少量の液体を前記吸引用ノズル２２より吸引し、三方弁２６より吸引・吐出機構２８側にまで運ぶ。次に、三方弁２５および三方弁２６を切り換え、前記水流用タンク２３に収容されている水を搬送用ポンプ２４によって汲みだし、該水と前記目的微小物が懸濁している液体と混合するとともに、前記搬送用ポンプ２４によって該混合水を測定流路１２を通過させる。
その際、前記光源部１９から所定の波長をもつ励起光が前記照射用ファイバ１８を介して各照射点１７において照射され、通過する前記微小物からの光を前記測定点１３に設けられた受光用ファイバ１５が受光し、受光された光は、前記測定部１６で測定され、識別部３２で、各微小物３４が識別されることになる。通過した前記混合水は、前記測定流路１２通過後、廃棄用タンク２７に廃棄される。
次に、前記三方弁２６ａ、２６、２５を切り換えることによって、洗浄液を容器２１ａから吸引し、前述したようにして、洗浄液と水との混合水を前記測定流路１２を通過させることによって、流路１１内から微小物を完全に除去し、また、三方弁２６ａを切り換えて、混合水を前記吸引用ノズル２２から吐出させることによって、吸引用ノズル２２内の微小物を完全に除去し、次の測定に備える。
図７は、第２の実施の形態に係る微小物識別装置５０の全体を示すものである。なお、図１で説明した第１の実施の形態に係る微小物識別装置１０と同一の符号は同一のものを示すので、その説明を省略する。
本微小物識別装置５０は、第１の実施の形態に係る前記光学測定機１４に換えて、前記測定流路１２１内に滞留させた液体に対して、測定点および照射点の方を移動することによって測定を行う光学測定機５４を設けたものである。
本光学測定機５４は、前記測定流路１２１に沿って設けられた直線状の２本のレール５２に案内されて、前記測定流路１２１に沿って移動可能なキャリッジ５１が設けられている。そのキャリッジ５１には、移動方向に沿って配置された複数の（この例では、４個）測定点５３に先端部が取付具（図示せず）によって取り付けられた受光部としての複数本の受光用ファイバ５５と、各測定点５３に前記測定流路１２１を挟んで対向して、やはり前記キャリッジ５１の移動方向に沿って配置された複数の（この例では、４個）照射点５７において励起光を照射可能となるように、その先端部が取付具（図示せず）によって取り付けられた照射部としての照射用ファイバ５８を有する。
ここで、取付具としては、例えば、図４に示すように、前記受光用ファイバを保持する受光側保持部と、前記測定流路１２１を挟んで、前記照射用ファイバを保持する照射側保持部とを固定してキャリッジ５１に取り付けるものである。
前記受光用ファイバ５５と照射用ファイバ５８は、前記キャリッジ５１が前記測定流路１２１に沿って移動する際に、移動を妨げないような可撓性または柔軟性をもつように形成されることが必要である。
また、本実施の形態に係る微小物識別装置５０では、前記搬送用ポンプ２４、前記三方弁２５、２６、前記吸引・吐出機構２８、および光学測定機５４に対する制御を行う機構制御部５６を設けている。そのキャリッジ５１は前記移動部に相当する。また、本実施の形態に係る微小物識別装置５０の前記識別部３２にあっては、前記所定相対速度は、前記キャリッジ５１の移動速度ということになる。
図８（ａ）は、図７に示した第２の実施の形態に係る光学測定機５４の前記測定流路１２１を拡大して示すものである。
前記流路１１に前記容器２１から導入された液体６２は、前記水流用タンク２３から供給されたバッファ液６３と交互に測定流路１２１内を流れるように制御し、測定流路１２１内にそれらを滞留させた状態で、前記キャリッジ５１を前記測定流路１２１に沿って移動させることによって測定を行うものである。
図８（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学測定機５４の前記測定流路１２１の他の例を示すものである。この例では、前記受光用ファイバ５５の先端部の光軸と、前記照射用ファイバ５８の先端部の光軸とが前記測定流路１２１内の中心軸において所定角度で交差するように、測定点５３、照射点５７および受光用ファイバ５５、照射用ファイバ５８を設定した状態でキャリッジ６１に取付具（図示せず）により固定して取り付けている。その複数の（本例では４個）測定点５３および照射点５７は、前記キャリッジ６１の移動方向に沿って配列されている。
また、測定感度を高めるために、前記照射用ファイバ５８の先端部の径を前記受光用ファイバ５５の先端部の径よりも大きく形成して、比較的広い範囲に光を照射するようにしても良い。
本例では、前記測定流路１２１に導入された目的微小物が懸濁する高い濃度の懸濁液を、前記水流用タンク２３からの水と混合して希釈化された液体３３を前記測定流路１２内で、前記搬送用ポンプ２４および前記吸引・吐出機構２８を操作することによって滞留させた状態で、前記キャリッジ６１をその細管状の測定流路１２１に沿って所定移動速度で移動させることによって測定を行う。
続いて、図９に基づいて第３の実施の形態に係る微小物識別装置７０を説明する。なお、図１と同一の符号は同一のものを示すので、その説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置７０は、第１の実施の形態に係る前記流路１１に換えて、微小物が懸濁する懸濁液を導入する際に、直ちに水流用タンク８２からの液体と混合するのではなく、前記流路７１内に液体導入装置７３を用いて、懸濁液を導入するようにしたものである。
一旦、貯溜させて、指示に応じた量をその水流に吐出するようにして混合するための前記液体導入装置７３を設けた流路７１を用いるものである。その流路７１の一部は、前記測定流路７２を構成している。
本実施の形態では、前記液体導入装置７３は、前記微小物を含む液体を収容する容器２１に収容されている液体を吸引するための吸引用ノズル７８と、吸引された液体を貯溜する貯溜部７５と、前記流路７１内に先端が設けられ、前記貯溜部７５に貯溜されている液体を吐出する吐出用ノズル７４と、前記容器２１に収容されている液体を前記吸引用ノズル７８から吸引し、前記吐出用ノズル７４から吐出するための吸引・吐出機構７７と、前記吸引用ノズル７８と吐出用ノズル７４を切り換えるための逆止方向の切換可能な切換弁７６ａ，７６ｂとが設けられている。この液体導入装置７３は、前記流路７１に対して着脱自在に設けるようにするのが好ましい。
なお、前記吐出用ノズル７４は、前記流路７１の略中央に同軸に設けられ、前記流路７１からの水流により、前記吐出用ノズル７４から吐出した液体が水流内でコア流を形成するように流すことも可能である。その際、前記吐出用ノズル７４の径は、前記流路７１に比較して十分に細くなるように形成する。該吐出用ノズル７４からの流体（コア流）には、前記容器２１から吸引した前記微小物が含まれ、前記流路７１には前記該微小物が含まれない流体（シース流）が流れる。前記測定流路７２は、前記吐出用ノズル７４のコア流注入先端より下流側にくるように設けられている。そのコア流注入先端以下のある点で、その流路７１の断面積が、図９又は図１０に示すように、前記流体の流れ方向に沿って次第に減少するような円錐状の斜面を持つのが好ましい（ネックダウン領域）。この領域で最も避けたいことは、乱流を生ずるような形状である。断面積が減少すると、流速は増大し、シース流の断面積に対するコア流の断面積の比率は、シース流とコア流との相対的な体積流率に応じて変化する。これによって、前記測定流路７２における流れを安定化し、例えば、前記微小物が１個ずつ前記測定点を通過するように調節することができる。
さらに、本実施の形態に係る微小物識別装置７０では、前記切換弁７６ａ，７６ｂ、および前記吸引・吐出機構７７、搬送用ポンプ８３に対する制御を行う機構制御部８０を設けている。また、前記光学測定機１４および機構制御部８０に対する操作または指示および表示を行う操作／表示装置８１を設けている。
なお、本実施の形態では、吐出用ノズル７４から吐出された微小物３４、３５が懸濁する液体と、前記水流用タンク８２からのバッファ液領域とが交互になるように所定流速で通過させ、または、吐出用ノズル７４から吐出された微小物３４、３５が懸濁する液体が前記水流用タンク８２からの液体に一様に混合するように制御して所定流速で通過する際に、前記測定流路１２で各微小物３４、３５の測定を行うものである。
図１０は、第４の実施の形態に係る微小物識別装置９０を説明する。なお、前述した図と同一の符号は同一のものを示すので、その説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置９０は、第３の実施の形態に係る微小物識別装置７０で用いた光学測定機１４の代わりに光学測定機５４を用いたものである。また本装置９０では、機構制御部９２を設けて、前記吸引・吐出機構７７、前記搬送用ポンプ８３とともに、光学測定機５４に対する機構の制御を行う。その機構制御部９２は、操作／表示装置９１からの操作指示によって駆動する。
図１１は、第５の実施の形態に係る微小物識別装置１００を説明する。なお、前述した図に表された符号と同一の符号は同一のものを表すので説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置１００は、目的微小物が懸濁する液体が収容され、外部に設けた容器２１に挿入されるノズル先端部１０１と、吸引した液体を貯溜する貯溜部１０２と、前記ノズル先端部１０１と前記貯溜部１０２との間に形成され、ノズル先端部１０１の上部にあって、微小物の測定が行われる測定流路１０６と、前記貯溜部１０２と連通し液体の吸引および吐出を行う吸引・吐出機構１０３とを有する。
前記測定流路１２の側面には流路方向に沿って固定して配置された複数（この例では４つの）の測定点１３が配置されている。光学測定機１４については既に説明したので、ここでは説明を省略する。また、機構制御部１０５は、操作／表示装置１０４からの指示に基づいて前記吸引・吐出機構１０３に対する制御を行う。
図１２は、第６の実施の形態に係る微小物識別装置１１０を説明する。なお、前述した図に表された符号と同一の符号は同一のものを表すので説明を省略する。
本実施の形態に係る微小物識別装置１１０は、前述した第５の実施の形態に係る微小物識別装置１００の前記光学測定機１４に換えて、前記測定流路１１２内に滞留させた液体に対して測定点５３を移動することができる光学測定機５４を設けたものである。前記光学測定機５４、については既に説明したのでここでは説明を省略する。
続いて、図１３に基づいて、第７の実施の形態に係る磁力装置１２５について説明する。
本実施の形態に係る磁力装置１２５は、前記第２の実施の形態に係る微小物識別装置５０の前記測定流路１２１に対して近接離間可能に設けられた磁石１２６と、その磁石１２６を前記測定流路１２１に対して近接し離間させるための磁石移動機構１２７とを有する。この磁石移動機構１２７は、前記機構制御部５６によって制御される。
前記磁石１２６は、前記光学測定機５４のキャリッジ５１の移動を妨害しないように、前記受光用ファイバ５５と照射用ファイバ５８の光軸に対して直角となる方向に移動するように設けられる。
なお、前記磁石１２６および前記磁石移動機構１２７に代えて、電磁石と、電磁石に電流を供給しかつ遮断する電流供給装置を設けるようにしても良い。
図１４は、図９および図１０で用いた液体導入装置７３の他の例に係る液体導入装置１３０を示すものである。本例に係る液体導入装置１３０は、六方弁１３１と、四方弁１３２と、三方弁１３３、１３４とを用いることによって、目的微小物が懸濁する液体および洗浄液を本実施の形態に係る微小物識別装置の流路７１に導入するものである。
また、この液体導入装置１３０は、さらに、導入しようとする液体を容器２１から吸引するための吸引用ノズル１３６、洗浄液を収容する容器２１ａから洗浄液を吸引するための洗浄液用ノズル１３６ａと、微小物識別装置の流路７１に液体を導入するための吐出用ノズル１３５と、吸引した液体を貯溜する貯溜部１３８と、廃液を吐出するための廃液用ノズル１４４と、液量を測定するためのサンプルループ部１３９と、液体の吸引および吐出を行うための吸引・吐出機構１３７とを有している。これらの各要素は、各々管路１４０、１４１、１４２、１４３、１４５によって液体を移動可能に接続されている。
図１５は、図１４に示した液体導入装置１３０の動作説明図である。
液体を微小物識別装置の流路７１に導入するには、三方弁１３４を切り換えて管路１４２と管路１４３とを接続させ、吸引・吐出機構１３７としてのシリンジポンプよりエアーの余剰を吸引する。
前記吸引・吐出機構１３７により容器２１から前記液体からなるサンプルを吸引用ノズル１３６から吸引する。定量（１０μリットルまで）吸引した後、吸引用ノズル１３６の先端がサンプルから出る高さまで図示しない上昇機構により上昇させる。前記吸引・吐出機構１３７で更にエアーを前記吸引用ノズル１３６から吸引し、サンプルを貯溜部１３８にまで移動させる。このエアーの存在によって、前記吸引・吐出機構１３７のシリンジ内にはサンプルが入らないので、シリンジのサンプルによる汚染が防止される。
前記四方弁１３２を切り換えて、前記貯溜部１３８と管路１４１を接続し、前記吸引・吐出機構１３７によって、前記サンプルを、サンプルループ部１３９内に満たして、さらに詳細なサンプルの定量を行う。次に、六方弁１３１と四方弁１３２を切り換えて、管路１４２と廃液用ノズル１４４とを接続し、管路１４１および管路１４２の配管内の余分なサンプルを廃棄槽内に吐出する。
次に、四方弁１３２を切り換え、貯留部１３８と管路１４０とを接続し、前記吸引・吐出機構１３７で吐出して、前記サンプルループ部１３９内のサンプルを吐出用ノズル１３５を介して、前記微小物識別装置の流路７１内に導入する。
次に、前記液体導入装置１３０の洗浄を行う場合について説明する。この場合には、すでに、エアーがシリンジを満たした状態であるので、前記三方弁１３３を切り換えて、洗浄液用ノズル１３６ａと管路１４５とを接続し、前記吸引・吐出機構１３７を用いて容器２１ａ内の洗浄液を直ちに吸引する。四方弁１３２を切り換えて、貯溜部１３８と管路１４０とを接続し、前記吸引・吐出機構１３７で吐出して、前記サンプルループ部１３９内を洗浄する。この三方弁１３３の切換えからサンプルループ部１３９内の洗浄を数回繰り返す。
つづいて、三方弁１３３を切り換えて、洗浄液用ノズル１３６ａと管路１４５とを接続させ、四方弁１３２を切り換えて、管路１４５と貯溜部１３８に切換え、前記吸引・吐出機構１３７で洗浄液を吸引する。次に、四方弁１３２を切り換えて、貯溜部１３８と管路１４１とを接続し、三方弁１３４を切り換えて管路１４２と廃液用ノズル１４４とを接続し、さらに六方弁１３１を切り換える。吸引・吐出機構１３７で吐出して、管路１４１と、管路１４２の配管内を洗浄する。この三方弁１３３の切換えから管路１４１と管路１４２の配管内の洗浄を数回繰り返す。
図１６は、第８の実施の形態に係る流路１４６を示すものである。該流路１４６のうち、測定が行われる測定流路１４６ａが、曲線状に湾曲して形成されている。その測定流路１４６ａのうち曲率中心がない側に、２以上の測定点１４９が設けられ、その各測定点１４９に先端が設けられた受光部としての受光用ファイバ１４８が設けられている。この受光用ファイバ１４８の先端部は前記測定流路１４６ａに沿う曲線状に形成された取付具１４７によって、前記測定流路１４６ａの外部に固定して設けられている。
また、前記測定流路１４６ａの上流側の流路方向に沿った方向に磁場方向をもち、その上流側の流路方向に沿って、前記測定流路１４６ａに対して近接・離間するように移動可能に設けられた磁力手段１５０としての永久磁石（電磁石でも良い）が設けられている。その磁力手段１５０が前記測定流路１４６ａに近接した場合には、その測定流路１４６ａ内に所定強度の磁場を及ぼして測定流路１４６ａを通過する磁性粒子を測定流路１４６ａに沿って整列させるように通過させ、離間した場合には、その測定流路１４６ａ内に、所定強度の磁場が及ばず、前記磁性粒子に影響を与えないように設けられている。
本実施の形態によれば、前記測定流路１４６ａを通過する磁性粒子を、測定点１４９寄りに整列させることによって、各微小物を確実に測定することができる。
図１７には、第１の実施の形態に係る識別部３２による目的微小物の測定結果の一例を示すものである。
図１７は、図５に示した目的微小物を識別する場合を例にして説明する。
例えば、第１番目が図５（ａ）の小径の微小物３４ａ、第２番目が図５（ａ）の中径の微小物３４ｂ、第３番目が図５（ａ）の大径の微小物３４ｃ、第４番目が図５（ｂ）の微小物３４ｅ、第５番目が図５（ｃ）の微小物３４ｆ、第６番目が図５（ｄ）の微小物３４ｇ、第７番目が図５（ｅ）の微小物３４ｈの順に流路を通過し、または、相対的に移動することによって、前記測定部で捉えられたとした場合の例を示すものである。
例えば、第１番目の微小物は、形状の欄の枡目のみが３分の１だけ塗られているだけなので、強度したがって径が３種類の中で最も小さい粒子であって他に標識物質が結合していないことが識別される。第２番目の微小物は、形状の欄の枡目のみが３分の２だけ塗られているだけなので、強度、したがって径が３種類の中で真ん中の微小物であって他に標識物質が結合していないことが識別される。第３番目の微小物は、形状の欄の枡目のみが全部塗られているだけなので、強度、したがって、径が３種類の中で最も大きい粒子であることが識別される。
第４番目の微小物は、形状の欄の枡目が３分の２だけ塗られており、その４５°に隣接する枡目で、Ａ１，Ａ２，Ａ３の各欄が同じ強度をもっているので、中間径をもつ微小物であって標識要素としての蛍光物質Ａ１，Ａ２，Ａ３の量比が同一であることが識別される。
同様にして、第７番目の微小物は、形状の欄が全部塗りつぶされており、Ａの欄の枡目では、Ａ１：Ａ２：Ａ３の量比が１：２：１であり、Ｂの欄の枡目では、Ｂ１：Ｂ２：Ｂ３の比が１：１：２であり、Ｃ１：Ｃ２：Ｃ３の比が２：１：１の量比をもつように標識化されていることが識別される。なお、図１４の各欄の光の波長の強度は、各微小物ごとにその量比が測定されれば良いので適当に規格化されている。
以上説明した各実施の形態は、本発明をより良く理解させるために具体的に説明したものであって、別形態を制限するものではない。したがって、発明の主旨を変更しない範囲で変更可能である。また、以上の各構成要素、部品、装置等、例えば、流路、測定流路、測定点、光学測定機、受光用ファイバー、照射点、照射用ファイバ、標識要素等は、適当に変形しながら任意に組み合わせることができる。また、以上の説明では、電磁波として可視光を用いた場合のみを説明したが、可視光以外の赤外線、紫外線、Ｘ線、電波等の他の電磁波の波長範囲を用いても良い。また、電場の測定等によって測定する場合であっても良い。また、標識要素として、蛍光物質を用いた場合についてのみ説明したが、他の発光物質、例えば、励起光を必要としない発光物質等であっても良い。
また、各測定点と、各照射点との位置関係も種々組み合わせることが可能である。また、以上の実施の形態では、励起光等の光を照射する必要がある場合のみについて説明したが、必ずしも光を照射する必要がある場合に限られるものではない。
さらに、微小物の大きさや、標識要素の種類、測定点や照射点の位置および個数、流路の配置および大きさ、その機構、ファイバの大きさ，等は、以上の例に限られるものではない。また、前記ファイバには、フィルタ，分岐路，コネクタ、レンズ等の種々の光学系を設けることも可能である。
また、前記磁力装置は、磁性微小物を測定流路に静止状態で滞留させた状態で、測定点を移動させて測定する場合のみに用いる例を説明したが、この例に限られず、例えば、流路内を磁性微小物を含有する液体を通過させる際に、測定流路内で前記磁性微小物を減速させ、整列させ、または測定流路内での通過時間を長引かせる場合に用いることもできる。
以上の実施の形態では、分散領域部として細径の流路の場合についてのみ説明したが、平面状の流路や容器であっても良い。
また、以上の説明では、各測定点間の時間関係として時間差が有限の場合についてのみ説明したが、時間差は０であっても良い。例えば、細径の流路を取り囲むように配列した８個の測定点（照射点でもある）のセットが、流路に沿って、例えば、１０セット並ぶようにし、各セットにおいては１つの微小物に対して照射および測定を行う８本の光ファイバを放射状に設けて時間差が０となるように測定を行い、各セット間においては相対的に時間差が有限となるようにして測定を行うものであっても良い。この場合、１本の光ファイバは受光用ファイバでありかつ照射用ファイバである。
また、以上の説明において、前記測定機の各測定点、該各測定点に対応する前記分散領域部および該分散領域部の外部近傍において、前記測定機について、例えば、受波部、取付具、受光用ファイバ、照射用ファイバ、照射側保持部、受光側保持部、光ファイバコネクタ等の形態および空間的配置は相互に略同一であるのが好ましい。これによって、測定ずれを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第２図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物識別装置の測定流路近傍の拡大図であり、第３図は、本発明の第１の実施の形態に係る取付部の詳細図であり、第４図は、本発明の第１の実施の形態に係る取付部の他例の詳細図であり、第５図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物の例を示す図であり、第６図は、本発明の第１の実施の形態に係る光学測定機の測定部およびその周辺を示す図であり、第７図は、本発明の第２の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第８図は、本発明の第２の実施の形態に係る微小物識別装置の測定流路の拡大図であり、第９図は、本発明の第３の実施の形態に係る微小物識別装置の微小物測定装置の全体概念図であり、第１０図は、本発明の第４の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第１１図は、本発明の第５の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第１２図は、本発明の第６の実施の形態に係る微小物識別装置の全体概念図であり、第１３図は、本発明の第７の実施の形態に係る磁力装置を示す概念図であり、第１４図は、本発明の第３又は第４の実施の形態に係る微小物識別装置の液体導入装置の他の例を示す配管図であり、第１５図は、第１４図に示す液体導入装置の動作説明図であり、第１６図は、本発明の第８の実施の形態に係る測定流路を示す図であり、第１７図は、本発明の第１の実施の形態に係る微小物識別装置の測定結果を示す図であり、第１８図は、従来例に係るフローサイトメータを示す図である。
１１…流路
１２…測定流路
１３…測定点
１４…光学測定機
１５…受光用ファイバ
１６…測定部
１８…照射用ファイバ
【００１４】
前記受光用ファイバの先端は前記所定微小面積に相当する面積をもつのが好ましい。
なお、第１５の発明において、前記光学測定機は、前記各測定点において、受光用ファイバを通して前記分散領域部内に光を照射可能であるようにしても良い。本発明によれば、構造を簡素化することができる。
また本発明によれば、その分散領域部は、例えば、内部を液体が通過可能な透光性のある管路とし、その管路には、透光性の保護部材が一体に設けられるようにしても良い。この場合には、分散領域部は、透光性のある保護部材が一体に設けられた透光性のある管路であるため、管路の外部に容易に測定点を移動させる移動体を設けることができる。
第１５の発明において、前記測定機は、光学測定機であって、前記受波部として、受光用ファイバを用いまたは照射部として照射用ファイバを用いている。
したがって、分散領域部内にある個々の微小物の位置を、ピンポイントで精度良く捉えることができる。また、装置全体の構成をコンパクトにすることができる。また、光源として、強力な光を必要とせず、また、光源自体を移動させる必要がないので、機構を簡単化、かつ必要なエネルギーを削減することができる。
第１６の発明は、前記光学測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記取付具は、各照射点に設けられたその照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイバの先端部の光軸が、前記微小物の大きさにより定まる所定誤差の範囲内で一致し、または所定の角度で前記分散領域部内で交差するように前記受光用ファイバおよび照射用ファイバを前記分散領域部に取り付けた微小物識別装置である。
ここで、「前記照射用ファイバ」は、例えば、前記微小物が有する標識物質が蛍光物質等の場合にそれを励起させるために、または、微小物が、複数種類の着色で標識化された場合には、複数の前記照射点のうちのいずれかにおいて、少なくとも減法混色の３原色によって各々吸収される波長範囲のスペクトルをもつ３種類の可視光を各々照射するようにしても良い。
また、「照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイ
前記受光用ファイバの先端は前記所定微小面積に相当する面積をもつのが好ましい。
なお、第１５の発明において、前記光学測定機は、前記各測定点において、受光用ファイバを通して前記分散領域部内に光を照射可能であるようにしても良い。本発明によれば、構造を簡素化することができる。
また本発明によれば、その分散領域部は、例えば、内部を液体が通過可能な透光性のある管路とし、その管路には、透光性の保護部材が一体に設けられるようにしても良い。この場合には、分散領域部は、透光性のある保護部材が一体に設けられた透光性のある管路であるため、管路の外部に容易に測定点を移動させる移動体を設けることができる。
第１５の発明において、前記測定機は、光学測定機であって、前記受波部として、受光用ファイバを用いまたは照射部として照射用ファイバを用いている。
したがって、分散領域部内にある個々の微小物の位置を、ピンポイントで精度良く捉えることができる。また、装置全体の構成をコンパクトにすることができる。また、光源として、強力な光を必要とせず、また、光源自体を移動させる必要がないので、機構を簡単化、かつ必要なエネルギーを削減することができる。
第１６の発明は、前記光学測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記取付具は、各照射点に設けられたその照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイバの先端部の光軸が、前記微小物の大きさにより定まる所定誤差の範囲内で一致し、または所定の角度で前記分散領域部内で交差するように前記受光用ファイバおよび照射用ファイバを前記分散領域部に取り付けた微小物識別装置である。
ここで、「前記照射用ファイバ」は、例えば、前記微小物が有する標識物質が蛍光物質等の場合にそれを励起させるために、または、微小物が、複数種類の着色で標識化された場合には、複数の前記照射点のうちのいずれかにおいて、少なくとも減法混色の３原色によって各々吸収される波長範囲のスペクトルをもつ３種類の可視光を各々照射するようにしても良い。
また、「照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイ
【００１６】
両端面によって表裏から挟まれた薄板に設けられた細長スリット状孔であるので、構造が簡単で作成が容易である。
第１８の発明は、前記分散領域部の外部には、前記領域部内に磁場を及ぼしかつ除去することによって前記微小物を遠隔操作することが可能な磁力手段が設けられた微小物識別装置である。
ここで、前記分散領域部が細径の流路の場合には、測定流路の部分で所定曲率をもつ曲線状に曲げて形成し、前記磁力手段は、その測定流路に対して磁極を近接離間するように移動可能に設けられたものであっても良い。その磁極の移動方向は、前記測定流路の上流側の流路方向にその磁場方向が沿っているのが好ましい。これによって、微小物が磁性粒子である場合には、前記磁力手段を制御することによって、前記磁性粒子を測定流路に沿って整列させた状態で通過させることができる。
第１８の発明によると、第７の発明で説明したものと同様の効果を奏する。
第１９の発明は、前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合に、前記測定機は、光学的測定機であって、該光学的測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において発光物質を励起する励起光を照射する照射部と、前記各測定点において、励起された発光および前記励起光を受光する受光部とを有し、前記識別部は、前記発光強度の測定値を同時に得た前記励起光強度の測定値に基づいて修正して、前記微小物を識別する微小物識別装置である。
第１９の発明によると、第８の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第２０の発明は、前記測定機は、光学的測定機であって、前記分離領域部の表面又はその外部所定移動方向に沿った複数の各測定点に１又は２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部と、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、前記照射用ファイバのコア径よりも小さい微小物識別装置である。
ここで、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、例えば、前記照射用ファイバのコア径の約５０〜６５％程度が好ましい。
第２０の発明によれば、前記分散領域部内の前記微小物の通過位置のずれに対
両端面によって表裏から挟まれた薄板に設けられた細長スリット状孔であるので、構造が簡単で作成が容易である。
第１８の発明は、前記分散領域部の外部には、前記領域部内に磁場を及ぼしかつ除去することによって前記微小物を遠隔操作することが可能な磁力手段が設けられた微小物識別装置である。
ここで、前記分散領域部が細径の流路の場合には、測定流路の部分で所定曲率をもつ曲線状に曲げて形成し、前記磁力手段は、その測定流路に対して磁極を近接離間するように移動可能に設けられたものであっても良い。その磁極の移動方向は、前記測定流路の上流側の流路方向にその磁場方向が沿っているのが好ましい。これによって、微小物が磁性粒子である場合には、前記磁力手段を制御することによって、前記磁性粒子を測定流路に沿って整列させた状態で通過させることができる。
第１８の発明によると、第７の発明で説明したものと同様の効果を奏する。
第１９の発明は、前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合に、前記測定機は、光学的測定機であって、該光学的測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において発光物質を励起する励起光を照射する照射部と、前記各測定点において、励起された発光および前記励起光を受光する受光部とを有し、前記識別部は、前記発光強度の測定値を同時に得た前記励起光強度の測定値に基づいて修正して、前記微小物を識別する微小物識別装置である。
第１９の発明によると、第８の発明で説明したものと同様な効果を奏する。
第２０の発明は、前記測定機は、光学的測定機であって、前記分離領域部の表面又はその外部所定移動方向に沿った複数の各測定点に１又は２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部と、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、前記照射用ファイバのコア径よりも小さい微小物識別装置である。
ここで、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、例えば、前記照射用ファイバのコア径の約５０〜６５％程度が好ましい。
第２０の発明によれば、前記分散領域部内の前記微小物の通過位置のずれに対
【第１２図】
Claims (20)
- 複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せによって標識化された多種類の微小物を多数分散させる分散工程と、２個以上の測定点に前記標識要素の種類を配分して対応付け、各測定点に対応付けられた種類の前記標識要素の有無またはその程度を、分散された前記各微小物について、各測定点間に相対的な時間関係をもって各測定点で測定する測定工程と、各測定点で測定された測定結果を、前記測定点間の前記時間関係および位置関係に基づいて関連付けることによって前記微小物を識別する識別工程とを有することを特徴とする微小物識別方法。
- 前記分散工程は、前記多種類の微小物を多数懸濁する液体を、所定分散領域部内に導入することによって分散させる導入工程を有し、前記測定工程は、前記分散領域部表面またはその外部に所定移動方向に沿って配置された２個以上の測定点に対してまたは前記微小物に対して前記移動方向に沿った速度を与えることによって、各測定点間で相対的に前記時間関係をもって測定することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微小物識別方法。
- 前記測定工程において、２個以上の前記測定点は前記所定移動方向に沿って一列または複数列に配列され、その各配列方向は、前記所定移動方向に平行であるとともに、同一の前記列に属する各測定点における測定方向が相互に平行であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の微小物識別方法。
- 前記分散工程は、前記微小物の移動方向に沿った速度をもち、前記速度方向に対する直角方向の周りを、前記分散領域部に対して相対速度をもった微小物を含まない流体に前記微小物を含む流体が囲まれることを特徴とする請求の範囲第２項および第３項に記載の微小物識別方法。
- 前記測定工程において、各種類の前記標識要素は相互に異なる範囲の波長の電磁波に基づいて標識化されるものであり、標識要素の程度はその電磁波の強度であり、多種類の標識化された前記微小物は、微小物が有する標識要素の前記電磁波の波長範囲の組合せまたはその波長範囲およびその強度比の組合せの相違によって相互に識別されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微小物識別方法。
- 前記分散工程は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに分散させ、前記識別工程は、前記基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微小物識別方法。
- 前記測定工程において、前記微小物が磁性粒子を有するものである場合には、前記分散された微小物に対して磁場を及ぼしまたは除去させることによって微小物を遠隔操作して測定を行うことを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第６項のいずれかに記載の微小物識別方法。
- 前記測定工程において、前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合には、その発光強度とともに、同時にその発光物質を励起する励起光強度を測定するとともに、前記識別工程では、該発光強度の測定値を、同時に得たその励起光波長の強度の測定値に基づいて、修正して前記微小物を識別することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微小物識別方法。
- 複数種類の標識要素の有無もしくは程度の組合せによって標識化された多種類の微小物が多数分散する分散領域部と、２個以上の測定点に前記標識要素の種類を配分して対応付け、各測定点に対応付けられた種類の前記標識要素の有無またはその程度を、前記分散領域部内に分散された前記各微小物について、各測定点間に相対的な時間関係をもって各測定点で測定する測定機と、各測定点で測定された測定結果を、前記測定点間の前記時間関係および位置関係に基づいて関連付けることによって前記微小物を識別する識別部とを有する微小物識別装置。
- 前記測定機の測定点は、前記分散領域部表面またはその外部に所定移動方向に沿って配置され、前記測定点に対してまたは前記微小物に対して前記移動方向に沿った所定速度を与える移動部を有することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の微小物識別装置。
- 前記測定機の２個以上の前記測定点は、前記所定移動方向に沿って一列または複数列に配列され、その各配列方向は、前記所定移動方向に平行であるとともに、同一の前記列に属する各測定点における測定方向が相互に平行であることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の微小物識別装置。
- 前記分散領域内においては、各測定点に対して微小物の移動方向に沿った速度をもち、前記速度方向に対する直角方向の周りを、前記分散領域部に対して相対速度をもった微小物を含まない流体によって、前記微小物を含む流体が囲まれることを特徴とする請求の範囲第９項または第１０項のいずれかに記載の微小物識別装置。
- 前記標識要素は、その標識要素の標識化に用いる電磁波の波長範囲の組合せまたはその波長範囲および強度比の組合せの相違によって相互に識別可能に標識化され、前記測定機は、前記分散領域部表面またはその外部にある複数の前記測定点で電磁波を受波する複数の受波部と、その受波部の先端を前記各測定点に固定して取り付ける取付具と、各受波部ごとに、受波された電磁波の強度を測定する測定部とを有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の微小物識別装置。
- 前記識別部は、前記微小物として、明確な基準となる標識をもつ基準微小物を前記目的微小物とともに分散させた場合には、前記基準微小物の測定結果を取り込んで、前記目的微小物の種類を識別することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の微小物識別装置。
- 前記測定機は、光学測定機であって、前記受波部は、前記分散領域部の表面またはその外部で所定移動方向に沿った複数の各測定点に１または２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部であって、前記取付具は、前記光学測定機の前記受光用ファイバの先端部を前記分散領域部表面またはその外部またはその外部で所定移動方向に沿って移動可能な移動体に固定して取り付けるものであることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の微小物識別装置。
- 前記光学測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記取付具は、各照射点に設けられたその照射用ファイバの先端部と前記各測定点に設けられた各受光用ファイバの先端部の光軸が、前記微小物の大きさにより定まる所定誤差の範囲内で一致し、または所定の角度で前記分散領域内で交差するように前記受光用ファイバおよび照射用ファイバを前記分散領域部に取り付けたことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の微小物識別装置。
- 前記取付具は、複数の照射用ファイバの先端面がその端面上に位置しまたは端面を貫通するように先端部が配列されて保持された照射側保持部と、複数の受光用ファイバの先端面がその端面上に位置しまたはその端面を貫通するように先端部が配列されて保持された受光側保持部とを有し、前記照射側保持部および前記受光側保持部の両端面との間で前記分散領域部を形成するようにして前記照射側保持部および前記受光側保持部とを前記分散領域部に固定するとともに、前記分散領域部は、前記照射側保持部と前記受光側保持部の両端面によって表裏から挟まれた薄板に設けられた細長いスリット状孔であることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の微小物識別装置。
- 前記分散領域部の外部には、前記分散領域部内に磁場を及ぼしかつ除去することによって前記微小物を遠隔操作することが可能な磁力手段が設けられたことを特徴とする請求の範囲第９項ないし請求の範囲第１７項のいずれかに記載の微小物識別装置。
- 前記標識要素が発光に励起光を要する発光物質である場合に、前記測定機は、光学的測定機であって、該光学的測定機は、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において前記発光物質を励起する励起光を照射する照射部と、前記各測定点において、励起された発光および前記励起光を受光する受光部とを有し、前記識別部は、前記発光強度の測定値を同時に得た前記励起光強度の測定値に基づいて修正して、前記微小物を識別する請求の範囲第９項ないし請求の範囲第１５項のいずれかに記載の微小物識別装置。
- 前記測定機は、光学的測定機であって、前記分離領域部の表面又はその外部所定移動方向に沿った複数の各測定点に１又は２以上の先端部が設けられ分散領域部内からの光を受光する複数の受光用ファイバを有する受光部と、２個以上の前記各測定点に対応する照射点において１または２以上の先端部が設けられた複数の照射用ファイバを有し、前記受光用ファイバの先端部のコア径は、前記照射用ファイバのコア径よりも小さいことを特徴とする請求の範囲第１６項のいずれかに記載の微小物識別装置。
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