KR20170039250A - 입자 촬상 장치 및 입자 촬상 방법 - Google Patents

입자 촬상 장치 및 입자 촬상 방법 Download PDF

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겐지 아카마
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Abstract

[과제] 측정 장치의 처리 속도를 유지하면서 촬상 대상의 입자를 고품질로 촬상할 수 있는 입자 촬상 장치 및 입자 촬상 방법을 제공한다.
[해결 수단] 입자 촬상 장치(10)는 제1 유로부(110), 제1 유로부(110)의 하류측에 접속된 제2 유로부(120) 및 제3 유로부(130)를 구비하고, 입자를 포함하는 측정 시료를 흘리기 위한 유로(100)와, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자를 검출하는 입자 검출부(20)와, 입자 검출부(20)에 의한 검출 결과에 기초하여, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 진행 방향을 적어도 제2 유로부(120) 및 제3 유로부(130)로부터 선택적으로 조정 가능한 입자 선별부(30)와, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자를 촬상하는 입자 촬상부(50)를 구비한다.

Description

입자 촬상 장치 및 입자 촬상 방법{PARTICLE IMAGE-CAPTURING DEVICE AND PARTICLE IMAGE-CAPTURING METHOD}
본 발명은 입자 촬상 장치 및 입자 촬상 방법에 관한 것이다.
플로우 사이토미터(flow cytometer)를 이용한 검체(檢體) 측정 장치로서, 플로우 셀을 흐르는 측정 시료 중의 입자를 검출하는 입자 검출부 및 플로우 셀을 흐르는 측정 시료 중의 입자를 촬상하는 촬상부를 구비하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1에 기재된 검체 측정 장치는, 세포 검출부의 하류측에, 세포를 촬상하기 위한 구성이 배치된다. 검체 측정 장치는 플로우 셀을 흐르는 측정 시료 중의 세포에 레이저광을 조사하고, 세포로부터 발사되는 신호를 트리거로 하여 CCD 카메라에 의해 측정 시료 중의 세포를 촬상한다.
[특허 문헌 1] 일본 특개소 63－94156호 공보
상기의 구성에서는, 입자 화상의 품질을 높이기 위해서 플로우 셀을 흐르는 입자의 속도를 늦게 하면, 예를 들어 수 10만개의 세포 중에 1개라고 하는 측정 시료 중에 매우 적게 포함되는 세포의 화상을 취득하고 싶은 경우에는, 다량의 측정 시료를 측정할 필요가 있기 때문에, 세포 화상의 취득에 걸리는 시간이 매우 길어진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 제1 양태에 따른 입자 촬상 장치는, 제1 유로부, 제1 유로부의 하류측에 접속된 제2 유로부 및 제3 유로부를 구비하고, 입자를 포함하는 측정 시료를 흘리기 위한 유로와, 제1 유로부를 흐르는 입자를 검출하는 입자 검출부와, 입자 검출부에 의한 검출 결과에 기초하여, 제1 유로부를 흐르는 입자의 진행 방향을 적어도 제2 유로부 및 제3 유로부로부터 선택적으로 조정 가능한 입자 선별부와, 제2 유로부를 흐르는 입자를 촬상하는 입자 촬상부를 구비한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 입자 촬상 장치는, 제1 유로부 및 제1 유로부의 하류측에 접속된 제2 유로부를 구비하고, 입자를 포함하는 측정 시료를 흘리기 위한 유로와, 제1 유로부를 흐르는 입자를 검출하는 입자 검출부와, 제1 유로부와 제2 유로부의 사이에 마련되어, 입자 검출부에 의한 검출 결과에 기초하여 촬상 대상의 입자 이외의 입자를 파괴하는 입자 선별부와, 제2 유로부를 흐르는 입자를 촬상하는 입자 촬상부를 구비한다. 유로는 제2 유로부를 흐르는 입자의 속도가 제1 유로부를 흐르는 입자의 속도보다도 저하하도록 구성되어 있다.
본 발명의 제3 양태에 따른 입자 촬상 방법은, 제1 유로부, 제1 유로부의 하류측에 접속된 제2 유로부 및 제3 유로부를 구비하는 유로에 측정 시료를 흘리고, 측정 시료를 제1 속도로 제1 유로부에 흘린 상태에서, 제1 유로부를 흐르는 측정 시료 중의 입자를 검출하고, 입자 검출부에 의한 검출 결과에 기초하여, 제1 유로부를 흐르는 입자의 진행 방향을 제2 유로부 및 제3 유로부로부터 선택적으로 조정하여, 제2 유로부를 흐르는 입자를 촬상한다.
본 발명에 의하면, 세포 화상의 취득에 걸리는 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시 형태 1에 따른 입자 촬상 장치의 구성을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 2(a)~(e)는 각각, 실시 형태 1에 따른 제1 유로부, 제2 유로부, 제3 유로부, 제4 유로부 및 제5 유로부의 단면을 도시하는 모식도, 및 실시 형태 1에 따른 초음파 정재파(定在波)의 형성을 도시하는 모식도이다.
도 3(a)는 실시 형태 1에 따른 입자 검출부를 X축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이고, 도 3(b)는 실시 형태 1에 따른 입자 촬상부를 Y축 양방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 입자 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5(a)~(c)는 실시 형태 1에 따른 입자 촬상 장치가 행하는 처리를 도시하는 순서도이다.
도 6(a)는 실시 형태 1에 따른 입자 촬상 장치가 행하는 표시 처리를 도시하는 순서도이고, 도 6(b), (c)는 실시 형태 1에 따른 출력부에 표시되는 화면을 도시하는 도면이다.
도 7(a)~(c)는 각각, 실시 형태 2~4에 따른 유로의 모식도이다.
도 8(a), (b)는 각각, 실시 형태 5, 6에 따른 유로의 모식도이고, 도 8(c)는 실시 형태 6에 따른 입자 촬상 장치가 행하는 처리를 도시하는 순서도이다.
도 9는 실시 형태 7에 따른 유로의 모식도이다.
도 10(a)는 실시 형태 7에 따른 압전(壓電) 결정 기판상에 장착된 부재에 의해 유로가 형성되는 것을 도시하는 모식도이고, 도 10(b)는 실시 형태 7에 따른 초음파 정재파의 형성을 도시하는 모식도이고, 도 10(c)는 실시 형태 7에 따른 압전 결정 기판, 부재 및 빗형(comb-shaped) 전극을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 11(a)는 실시 형태 7에 따른 입자 검출부를 X축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이고, 도 11(b)는 실시 형태 7에 따른 입자 검출부의 변경예를 도시하는 모식도이다.
도 12(a)는 실시 형태 8에 따른 유로의 모식도이고, 도 12(b)는 실시 형태 8에 따른 입자 촬상 장치가 행하는 처리를 도시하는 순서도이다.
도 13(a), (b)는 실시 형태 9에 따른 제2 유로부의 단면을 도시하는 모식도이고, 도 13(c), (d)는 실시 형태 9의 구성을 일부 변경한 구성예를 도시하는 모식도이다.
도 14(a)는 실시 형태 10에 따른 제2 유로부의 단면을 도시하는 모식도이고, 도 14(b)는 실시 형태 10에 따른 제2 유로부 부근을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다. 도 14(c)는 실시 형태 10의 구성을 일부 변경한 구성예를 도시하는 모식도이고, 도 14(d)는 이 구성예의 제2 유로부 부근을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 15(a), (b)는 실시 형태 11에 따른 제2 유로부의 단면을 도시하는 모식도이고, 도 15(c)는 실시 형태 11에 있어서의 입자 정렬부에 대한 제어를 도시하는 순서도이다.
도 16(a), (b)는 실시 형태 12에 따른 제2 유로부의 단면을 도시하는 모식도이고, 도 16(c)는 실시 형태 12에 있어서의 입자 정렬부에 대한 제어를 도시하는 순서도이다.
도 17(a)는 실시 형태 13에 따른 입자 촬상 장치가 행하는 표시 처리를 도시하는 순서도이고, 도 17(b), (c)는 실시 형태 13에 따른 출력부에 표시되는 화면을 도시하는 도면이다.
도 18(a)는 실시 형태 13에 따른 활성화 상태에 있는 혈관 내피 세포의 핵 및 시그널 분자의 형광을 촬상한 화상의 예를 도시하는 도면이고, 도 18(a)는 실시 형태 13에 따른 활성화 상태에 있지 않은 혈관 내피 세포의 핵 및 시그널 분자의 형광을 촬상한 화상의 예를 도시하는 도면이다.
도 19는 실시 형태 14에 따른 입자 촬상 장치의 구성을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 20은 실시 형태 14의 변경예에 따른 입자 촬상 장치의 구성을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 21은 실시 형태 15에 따른 입자 촬상 장치의 구성을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 22는 실시 형태 15에 따른 입자 촬상 장치에 있어서 각 유로부의 유속을 해석한 시뮬레이션 결과이다.
도 23(a), (b)는 각각, 실시 형태 15에 따른 입자 촬상 장치의 상류측 및 하류측의 분기 부분을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 24는 실시 형태 15의 변경예에 따른 입자 촬상 장치의 구성을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다.
도 25는 실시 형태 15의 다른 변경예에 따른 입자 촬상 장치의 구성을 Z축 음방향으로 보았을 경우의 모식도이다. 다만, 도면은 오로지 설명을 위한 것이며, 이 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
이하에 나타내는 실시 형태 1~12는, 혈액 검체에 포함되는 혈중 순환 종양 세포를 촬상하기 위한 장치에 본 발명을 적용한 것이다. 이하, 혈중 순환 종양 세포를 CTC(Circulating Tumor Cell)라고 칭한다. 진행한 암 세포는 혈액이나 림프액의 흐름을 타고 순환하여, 떨어진 장기에 전이를 한다. 혈액 중의 CTC는, 유방암, 전립선암, 대장암 등의 전이성 암환자에 있어서, 치료 효과의 판정 및 예후 예측 인자로서 유용성이 인정되고 있다. CTC를 측정하는 것은, 치료에 의한 효과의 판정, 무악화 생존률, 전생존률 등, 예후의 예측을 하고 싶은 경우에 유효하다. 혈액 중에 순환하고 있는 CTC는 극미량이며, 혈액 10mL 중에 수개~수십개 정도로 되어 있다. 또한, 본 발명의 촬상 대상은, CTC로 한정하지 않고, 혈액 검체 중에 포함되는 다른 세포여도 된다.
＜실시 형태 1＞
도 1에 도시하는 것처럼 입자 촬상 장치(10)는 유로(100)와, 입자 검출부(20)와, 입자 선별부(30)와, 입자 정렬부(40)와, 입자 촬상부(50)를 구비한다. 편의상, 도 1에는, 서로 직교하는 XYZ 좌표축이 도시되어 있다.
유로(100)는 제1 유로부(110)와, 제2 유로부(120)와, 제3 유로부(130)와, 제4 유로부(140)와, 제5 유로부(150)를 구비한다. 각 유로부는, 투광성을 가지는 유리나 합성 수지에 의해서 구성된다. 유로(100)에는, 입자를 포함하는 측정 시료(12)가 흘려진다. 측정 시료(12)는 도 4를 참조하여 후술하는 것처럼, 혈액 검체(11)에 기초하여 조제된다. 유로(100)에 있어서, X축 음측이 상류측이고, X축 양측이 하류측이다.
제1 유로부(110)와 제2 유로부(120)는, 직선 모양으로 나란하도록 배치되어 있다. 제2 유로부(120)는 제1 유로부(110)의 하류측, 즉, 제1 유로부(110)의 X축 양측에, 제5 유로부(150)를 통해서 접속되어 있다. 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)는, 제1 유로부(110)와 제2 유로부(120)의 사이에 있어서, 제1 유로부(110)로부터 분기하고 있다. 제2 유로부(120)의 하류측과, 제3 유로부(130)의 하류측과, 제4 유로부(140)의 하류측은, 대기(大氣) 개방되어 있고, 도시하지 않은 폐액 수납부에 접속되어 있다.
도 2(a)에 도시하는 것처럼, 제1 유로부(110)는 부재(111)에 의해 주위가 둘러싸인 공간이다. 제1 유로부(110)의 중심축(112)은, X축 방향으로 연장되어 있다. 제1 유로부(110)의 단면 형상은 사각형이고, 제1 유로부(110)의 단면에 있어서, Y축 방향의 폭은, Z축 방향의 폭보다도 크다. 제1 유로부(110)의 단면적은 일정하다.
도 2(b)에 도시하는 것처럼, 제2 유로부(120)는 부재(121)에 의해 주위가 둘러싸인 공간이다. 제2 유로부(120)의 중심축(122)은, X축 방향으로 연장되어 있다. 중심축(122)은 중심축(112)의 연장선상에 위치한다. 제2 유로부(120)의 단면 형상은 사각형이고, 제2 유로부(120)의 단면에 있어서, Y축 방향의 폭은 Z축 방향의 폭보다도 크다. 제2 유로부(120)의 단면의 Z축 방향폭은, 제1 유로부(110)의 단면의 Z축 방향폭과 같다. 제2 유로부(120)의 단면의 Y축 방향폭은, 제1 유로부(110)의 단면의 Y축 방향폭보다도 크다. 제2 유로부(120)의 단면적은 일정하다. 제2 유로부(120)의 단면적은, 제1 유로부(110)의 단면적보다도 크다.
도 2(c)에 도시하는 것처럼, 제3 유로부(130)는 부재(131)에 의해 주위가 둘러싸인 공간이다. 제3 유로부(130)의 중심축(132)은, X－Y평면에 있어서 X축 방향으로부터 기울어 있다. 제3 유로부(130)의 단면 형상은 원형이다. 제3 유로부(130)의 단면적은, 유로(100)의 상류측에서 하류측을 향해, 즉 중심축(132)을 따라서 X축 양방향을 향해, 서서히 커진다.
도 2(d)에 도시하는 것처럼, 제4 유로부(140)는 부재(141)에 의해 주위가 둘러싸인 공간이다. 제4 유로부(140)의 중심축(142)은, X－Y평면에 있어서 X축 방향으로부터 기울어 있다. 제4 유로부(140)의 단면 형상은 원형이다. 제4 유로부(140)의 단면적은, 유로(100)의 상류측에서 하류측을 향해, 즉 중심축(142)을 따라서 X축 양방향을 향해, 서서히 커진다. 도 1에 도시하는 것처럼, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)는, 제1 유로부(110)의 중심축(112)에 대해서 대칭이다.
도 2(e)에 도시하는 것처럼, 제5 유로부(150)는 부재(151)에 의해 주위가 둘러싸인 공간이다. 제5 유로부(150)의 중심축(152)은, X축 방향으로 연장되어 있다. 중심축(152)은 중심축(122)의 연장선상에 위치한다. 제5 유로부(150)의 단면 형상은 사각형이다. 제5 유로부(150)의 단면의 Z축 방향폭은, 제1 유로부(110)의 단면의 Z축 방향폭과 같다. 제5 유로부(150)의 단면적은, 중심축(152)을 따라서 X축 양방향을 향해 서서히 커진다.
도 1로 돌아가, 측정 시료(12)는 시스액에 싸인 상태로, 제1 유로부(110)의 상류측으로부터 흘려진다. 측정 시료(12)에 포함되는 입자는, 일렬로 정렬된 상태로 중심축(112)을 따라서 제1 유로부(110)를 흐른다. 입자 검출부(20)는 제1 유로부(110)의 조사 위치(21)에 광을 조사함과 아울러, 조사 위치(21)의 입자로부터 발생한 광을 수광하여, 이 입자를 검출한다.
도 3(a)에 도시하는 것처럼, 입자 검출부(20)는 광원(201)과, 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(202)와, 집광 렌즈(203)와, 빔 스토퍼(beam stopper)(204)와, 광 검출기(205)와, 집광 렌즈(206)와, 다이크로익 미러(dichroic mirror)(207)와, 광 검출기(208)와, 분광 필터(209)와, 광 검출기(210)를 구비한다.
광원(201)으로부터 출사되는 광은, 적색 파장 대역의 레이저광이다. 콜리메이터 렌즈(202)는, 광원(201)으로부터 출사된 광을 평행광으로 변환한다. 집광 렌즈(203)는 평행광으로 변환된 광을 집광한다. 집광된 광은, 도 1에 도시하는 조사 위치(21)에 위치하게 된 입자에 조사된다. 이것에 의해, 전방(前方) 산란광(散亂光)과, 측방(側方) 산란광과, 형광(螢光)이 생긴다. 전방 산란광은 입자의 크기에 관한 정보를 반영하고, 측방 산란광은 입자의 내부 정보를 반영하고, 형광은 입자의 염색 정도를 반영한다. 조사 위치(21)에 조사된 광 중, 입자에 조사되지 않고 제1 유로부(110)를 투과한 광은, 빔 스토퍼(204)에 의해 차단된다.
광 검출기(205)는 전방 산란광을 수광한다. 광 검출기(205)는 포토다이오드이며, 수광한 전방 산란광에 따른 전기 신호, 즉 전방 산란광 신호를 출력한다. 집광 렌즈(206)는 측방 산란광과 형광을 집광한다. 다이크로익 미러(207)는 측방 산란광을 반사하고 형광을 투과한다. 광 검출기(208)는 측방 산란광을 수광한다. 광 검출기(208)는 포토다이오드이며, 수광한 측방 산란광에 따른 전기 신호, 즉 측방 산란광 신호를 출력한다. 분광 필터(209)는 형광을 투과한다. 광 검출기(210)는 형광을 수광한다. 광 검출기(210)는 애벌란시 포토다이오드(avalanche photodiode)이며, 수광한 형광에 따른 전기 신호, 즉 형광 신호를 출력한다.
도 3(a)의 구성에 있어서, 광 검출기(205, 208, 210)는, 특허 청구의 범위에 기재된 수광부에 상당한다. 또, 전방 산란광을 수광하는 광 검출기(205)가, 특허 청구의 범위에 기재된 제1 검출기에 상당하고, 형광을 수광하는 광 검출기(210)가, 특허 청구의 범위에 기재된 제2 검출기에 상당한다.
도 1로 돌아가, 입자 선별부(30)는 버블 발생기(31, 32)를 구비한다. 버블 발생기(31, 32)는 열에 의해 버블을 발생시킨다. 입자 선별부(30)는 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 진행 방향을, 입자마다, 제2 유로부(120)와 제3 유로부(130)로부터 선택적으로 조정한다.
구체적으로는, 입자 선별부(30)가 구동되면, 버블 발생기(31, 32)에 의해 발생한 버블이, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자에 닿게 된다. 이것에 의해, 입자 선별부(30)의 위치에 있는 입자의 진행 방향이, X축 양방향으로부터 제3 유로부(130)로 향하는 방향으로 변화하여, 입자는 제3 유로부(130)로 흘려진다. 입자 선별부(30)가 구동되지 않은 경우, 입자 선별부(30)의 위치에 있는 입자의 진행 방향은 X축 양방향으로부터 변화하지 않고, 입자는 제5 유로부(150)로 흘려져, 제2 유로부(120)로 흘려진다.
입자 선별부(30)의 위치에 도달한 입자를, 제3 유로부(130)와 제2 유로부(120) 중 어느 쪽으로 흘릴지는, 입자 검출부(20)에 의한 검출 결과에 기초하여, 제어부(13)가 입자마다 결정한다. 촬상이 필요하다고 판정된 입자는 제2 유로부(120)로 흘려지고, 촬상이 불요하다고 판정된 입자는 제3 유로부(130)로 흘려진다. 이러한 판정에 대해서는, 추후 도 5(a)를 참조하여 설명한다.
이와 같이, 입자 선별부(30)는 입자 촬상부(50)에 의한 촬상 대상으로 판정된 입자에 대해서는, 외력을 부여하지 않고 직진시켜, 제5 유로부(150)를 경유하여 제2 유로부(120)로 안내한다. 입자 선별부(30)는 입자 촬상부(50)에 의한 촬상 대상이 아니라고 판정된 입자에 대해서는, 외력을 부여하여 진행 방향을 변화시켜, 제3 유로부(130)로 안내한다. 이것에 의해, 촬상 대상일 가능성이 높은 입자만을, 안정되게 제2 유로부(120)로 안내할 수 있다.
본 실시 형태는 입자 촬상부(50)에 의한 촬상 대상이 아니라고 판정된 입자를 제3 유로부(130)만으로 흘리고 있지만, 제3 유로부(130)뿐만이 아니라 제4 유로부(140)로 흘려도 된다. 또, 입자 선별부(30)는 버블 발생기(31, 32)를 대신하여, 압전체와 전극을 가지는 피에조 액추에이터(piezo actuator)나, 압전 결정 기판과 빗형 전극을 가지는 초음파 발생부를 구비해도 된다. 이 경우, 피에조 액추에이터나 초음파 발생부에 의해 발생시키는 초음파 정재파의 마디(node)는, 중심축(112)의 Y축 양측 또는 Y축 음측에 위치하게 된다. 이것에 의해, 입자 선별부(30)의 위치에 있는 입자의 진행 방향을, X축 양방향으로부터 변화시킬 수 있다.
제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)는, 제1 유로부(110)와 제2 유로부(120)의 사이에 있어서, 제1 유로부(110)로부터 분기하고 있다. 이것에 의해, 제1 유로부(110)를 흐르는 시스액은, 제3 유로부(130)와, 제4 유로부(140)와, 제5 유로부(150)로 나누어진다. 제3 유로부(130)로 흘려진 시스액과, 제4 유로부(140)로 흘려진 시스액은, 도시하지 않은 폐액 수납부에 수용된다. 제5 유로부(150)로 흘려진 입자는, 중심축(152)을 따라서 제5 유로부(150)를 X축 양방향으로 진행하여, 제2 유로부(120)로 흘려진다.
여기서, 상술한 것처럼, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)가, 제1 유로부(110)의 중심축(112)에 대해서 대칭이 되도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 제1 유로부(110)를 흐르는 시스액이, 대략 균등하게 제3 유로부(130)와 유로부(140)에 흐른다. 이것에 의해, 제5 유로부(150)를 통해서 제2 유로부(120)에 흐르는 입자의 속도가 안정되어, 입자 촬상부(50)가 보다 정밀도가 높은 화상을 촬상할 수 있다.
입자 정렬부(40)는 제2 유로부(120)의 측면에 배치된 피에조 액추에이터(41, 42)를 구비한다. 피에조 액추에이터(41, 42)는 압전체와 전극을 가진다. 압전체는 막(膜)이어도 되고, 벌크(bulk)여도 된다. 압전체의 재료로서는, Pb(Zr, Ti)O3, BaTiO3, (K, Na)NbO3, Pb(Mn, Nb)O3－PbTiO3, ZnO, SiO2 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되지 않는다. 압전체의 진동에는, 세로 모드가 이용되어도 되고, 혹은, 슬라이딩 모드(sliding mode)가 이용되어도 된다.
입자 정렬부(40)는 입자의 위치를 중심축(122)에 맞춰서, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자를 흐름 방향으로 정렬시킨다. 입자 정렬부(40)는 입자 촬상부(50)에 의한 촬상 방향과 입자의 흐름 방향에 수직인 방향에 있어서, 즉, Y축 방향에 있어서, 제2 유로부(120)의 양측으로부터 제2 유로부(120)를 흐르는 입자에 초음파를 부여한다.
구체적으로는, 도 2(f)에 도시하는 것처럼, 입자 정렬부(40)가 구동되면, 피에조 액추에이터(41, 42)에 의해 초음파 정재파가 형성된다. 초음파 정재파의 마디는, 도 2(b)에 도시하는 중심축(122)에 위치하게 된다. 이것에 의해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자는, 중심축(122)을 따라서 흐르게 되기 때문에, 입자는 하류측의 촬상 영역(51)을 통과하게 된다. 따라서 입자 촬상부(50)가 보다 정밀도가 높은 화상을 촬상할 수 있다.
제2 유로부(120)를 구성하는 부재(121)의 소재에는, 강성(剛性)이 높고, 또한 음파의 감쇠(減衰)가 작은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 강성이 높은 재료로서 석영이나 실리콘을 들 수 있다. 부재(121)의 소재로서 음파의 감쇠가 작은 재료를 이용함으로써, 측정 시료 중의 입자에 대해서 효과적으로 음향력을 부여할 수 있다. 입자 선별부(30)로서, 피에조 액추에이터를 이용하는 경우, 제1 유로부(110)를 구성하는 부재(111)의 소재도, 제2 유로부(120)를 구성하는 부재(121)와 마찬가지로, 강성이 높고, 또한 음파의 감쇠가 작은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 입자 선별부(30)로서, 압전 결정 기판과 빗형 전극을 가지는 초음파 발생부를 이용하는 경우, 음파의 감쇠가 작은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 측정 시료 중의 입자에 대해서 효과적으로 음향력을 부여할 수 있다. 제3 유로부(130), 제4 유로부(140) 및 제5 유로부(150)도 제2 유로부(120)와 마찬가지의 재료에 의해 구성되어도 된다.
입자 정렬부(40)는 초음파 정재파를 형성 가능하면 되고, 피에조 액추에이터(41, 42)를 대신하여, 압전 결정 기판과 빗형 전극을 가지는 초음파 발생부여도 된다. 초음파 발생부의 구성에 대해서는, 실시 형태 7을 참조하여 설명한다.
입자 촬상부(50)는 제2 유로부(120)의 촬상 영역(51)에 광을 조사함과 아울러, 촬상 영역(51)으로부터의 광을 수광하여, 촬상 영역(51)을 흐르는 입자를 촬상한다. 촬상 영역(51)은 입자 촬상부(50)에 의한 촬상 범위이다. 촬상 영역(51)의 크기는, 중심축(122)을 따라서 흐르는 입자가 포함되도록 설정된다.
도 3(b)에 도시하는 것처럼, 입자 촬상부(50)는 광원(501)과, 다이크로익 미러(502)와, 대물 렌즈(503)와, 카메라(504, 505)를 구비한다.
광원(501)으로부터 출사되는 광은, 파장이 약 488nm의 레이저광이다. 다이크로익 미러(502)는 광원(501)으로부터 출사된 광을 투과하고 형광을 반사한다. 대물 렌즈(503)는 다이크로익 미러(502)를 투과한 광을 집광한다. 집광된 광은, 도 1에 도시하는 촬상 영역(51)에 조사된다. 이것에 의해, 염색된 입자에 광이 조사되면 입자로부터 형광이 발생한다. 대물 렌즈(503)는 입자로부터 발생한 형광을 집광한다. 다이크로익 미러(502)는 형광을 반사한다.
카메라(504, 505)는 TDI(Time Delay Integration) 카메라이다. 카메라(504)는 상이한 파장의 형광을 수광하여, 형광마다 화상 정보를 출력한다. 예를 들어, 형광의 파장에 따른 반사면을 다이크로익 미러(502)에 복수 개 마련하여, 카메라(504)에 있어서의 결상 영역이 형광의 파장마다 분리되도록, 다이크로익 미러(502)의 각 반사면의 경사각을 조정하는 구성이어도 된다. 이 구성에 의하면, 카메라(504)의 촬상 화상이, 각 형광에 대응한 복수의 영역으로 구분된다. 각 영역의 화상 정보가, 형광마다의 화상 정보가 된다. 카메라(505)는 입자를 투과한 광을 수광하여, 명시야(明視野) 화상 정보를 출력한다.
여기서, 카메라(504, 505)가 입자를 촬상하는 방향은, Z축 방향이다. 제2 유로부(120)의 단면에 있어서, 촬상 방향의 폭, 즉 Z축 방향의 폭보다도, 촬상 방향과 입자의 흐름 방향에 수직인 방향의 폭, 즉 Y축 방향의 폭이 크다. 따라서 입자가 Z축 방향과 겹쳐지기 어렵기 때문에, 입자 촬상부(50)는 입자마다의 화상을 취득할 수 있다.
제2 유로부(120)에 있어서의 시스액 및 측정 시료(12)의 유량은, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)에 의해서, 제1 유로부(110)에 있어서의 시스액 및 측정 시료(12)의 유량으로부터 감소해 있다. 구체적으로는, 제1 유로부(110)에 있어서의 시스액 및 측정 시료(12)의 유량은 100μL/s인데 대해, 제2 유로부(120)에 있어서의 시스액 및 측정 시료(12)의 유량은 30μL/s가 되어 있다. 이 때문에, 제2 유로부(120)에 있어서의 시스액 및 측정 시료(12)의 유량은, 제1 유로부(110)에 있어서의 시스액 및 측정 시료(12)의 유량의 1/3 이하로 되어 있다. 또, 제3 유로부(130) 및 제4 유로부(140)에 있어서의 시스액 및 측정 시료(12)의 유량은, 각각, 35μL/s로 되어 있다. 이것에 의해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도보다도 저하한다.
또, 제2 유로부(120)의 단면적은, 상술한 것처럼, 제1 유로부(110)의 단면적보다도 크다. 이것에 의해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도보다도 추가로 저하한다. 구체적으로는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도는 1.0m/s인데 대해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는 0.1m/s로 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도의 1/10 이하로 되어 있다. 따라서 많은 입자 중에서 촬상 대상이 되는 입자를 추출하기 위해서, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도를 올렸을 경우에도, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는 크게 저하하기 때문에, 입자 촬상부(50)에 의해서 정밀한 입자의 화상을 촬상할 수 있다. 즉 입자 촬상 장치(10)의 처리 속도를 유지하면서 촬상 대상의 입자를 고품질로 촬상할 수 있다.
제5 유로부(150)는 제1 유로부(110)와 제2 유로부(120)를 접속시키고, 제5 유로부(150)의 단면적은, 하류로 나아감에 따라 서서히 크게 되어 있다. 이것에 의해, 제1 유로부(110)로부터 제2 유로부(120)에 이르기까지, 입자의 속도를 서서히 낮출 수 있다. 따라서 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도가 안정되기 때문에, 입자 촬상부(50)에 의해서 정밀한 입자의 화상을 촬상할 수 있다.
제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)는, 상류측에서 하류측을 향해 서서히 단면적이 크게 되어 있다. 이것에 의해, 제1 유로부(110)로부터 제3 유로부(130) 또는 제4 유로부(140)를 향해서 흐르는 측정 시료(12)가, 제5 유로부(150)에 유입되기 어려워진다. 따라서 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도가 안정되기 때문에, 입자 촬상부(50)에 의해서 정밀한 입자의 화상을 촬상할 수 있다.
도 1로 돌아가, 입자 촬상부(50)에 의해 촬상된 입자는, 제2 유로부(120)를 흘러, 도시하지 않은 폐액 수납부에 수용된다. 모든 측정 시료(12)가 유로(100)를 다 흐르면, 측정 시료(12)에 대한 처리가 종료된다.
도 4에 도시하는 것처럼, 입자 촬상 장치(10)는 입자 검출부(20)와, 입자 선별부(30)와, 입자 정렬부(40)와, 입자 촬상부(50)에 더하여, 제어부(13)와, 시료 조제부(14)와, 기억부(15)와, 입력부(16)와, 출력부(17)를 구비한다. 제어부(13)는 CPU 등의 연산 처리 회로를 구비하고, 기억부(15)에 기억된 프로그램에 따라서 입자 촬상 장치(10)의 각 부를 제어한다. 기억부(15)는 ROM, RAM, 하드 디스크 등의 기억 매체를 구비한다.
시료 조제부(14)는, 환자로부터 채취된 말초 혈액(peripheral blood)인 혈액 검체(11)를 접수한다. 시료 조제부(14)에는 시약(14a~14g)을 수용하는 용기가 접속되어 있다. 시약(14a)은 적혈구를 용혈시키는 용혈제를 포함한다. 시약(14b)은 백혈구를 검출하기 위한 CD45의 표지(標識) 항체를 포함한다. 시약(14c)은 17번 염색체상에 결합하는 Ch17 프로브를 포함한다. 시약(14d)은 Her2 유전자상에 결합하는 Her2 프로브를 포함한다. 시약(14e)은 색소명 Alexa488로 표지(標識)된 Ch17 프로브에 결합하는 항체를 포함한다. 시약(14f)은 색소명 PE로 표지된 Her2 프로브에 결합하는 항체를 포함한다. 시약(14g)은 핵을 염색하는 색소 7AAD를 포함한다. 이들 색소는 광원(501)으로부터 출사되는 파장이 약 488nm의 광에 따라서 상이한 파장의 형광이 여기(勵起)된다. 시약(14e)의 색소는, Alexa488를 대신하여 FITC여도 된다. 시약(14f)의 색소는, PE를 대신하여 PE－Cy7여도 된다. 시료 조제부(14)는 혈액 검체(11)와 시약(14a~14g)을 혼합하여 측정 시료(12)를 조제한다. 측정 시료(12)는, 도 1에 도시하는 유로(100)에 흘려진다.
시약(14e, 14f, 14g)에 포함되는 색소의 여기 파장이 상이한 경우, 광원(501)은 색소의 여기 파장에 따른 복수의 광을 출사하는 광원으로 변경된다. 이러한 광원으로서, 기판에 복수의 발광 소자가 마운트된 멀티 발광 레이저가 이용될 수 있다. 혹은, 광원(501)이 복수의 반도체 레이저로부터 출사된 레이저광을 다이크로익 미러로 결합하는 구성이어도 된다. 예를 들어, Alexa488과 여기 파장이 상이한 색소로서, Alexa647, HOECHST를 들 수 있다. Alexa647은 Her2 유전자의 표지에 이용되고, HOECHST는 핵의 표지에 이용될 수 있다.
제어부(13)는 입자 검출부(20)의 광 검출기(205, 208, 210)로부터 출력된 신호에 기초하여, 전방 산란광과, 측방 산란광과, 형광에 대응하는 신호 파형을 취득한다. 제어부(13)는 입자마다, 각 광에 대응하는 신호 파형의 피크값을 취득한다. 전방 산란광 신호의 신호 파형의 피크값, 측방 산란광 신호의 신호 파형의 피크값, 형광의 신호 파형의 피크값은, 각각, 전방 산란광 신호의 강도, 측방 산란광 신호의 강도, 형광 신호의 강도에 대응한다.
제어부(13)는 입자마다 취득한 각 광에 대응하는 신호 파형의 피크값을, 기억부(15)에 기억한다. 제어부(13)는 입자 선별부(30)를 구동하여, 입자의 진행 방향을 선택한다. 제어부(13)는 입자 정렬부(40)를 구동하여, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 위치를 중심축(122)에 맞춘다. 제어부(13)는 입자 촬상부(50)의 카메라(504, 505)의 출력 신호에 기초하여 입자의 화상을 생성하고, 생성한 화상을 기억부(15)에 기억한다. 제어부(13)는 촬상한 화상을 해석하여, 입자의 화상을 출력부(17)에 표시한다. 제어부(13)는 입력부(16)를 통해서 오퍼레이터로부터의 지시를 접수하여, 촬상한 입자의 화상 등을 출력부(17)에 표시시킨다. 입력부(16)는 마우스나 키보드이고, 출력부(17)는 액정 패널 등의 디스플레이이다.
다음에 입자 촬상 장치(10)가 행하는 처리에 대해 순서도를 참조하여 설명한다. 오퍼레이터에 의해 개시 지시가 행해지면, 제어부(13)는 입자 촬상 장치(10)를 구동하고, 혈액 검체(11)를 흡인(吸引)하여 시료 조제부(14)에 공급하고, 도 5(a)~(c)에 도시하는 처리를 개시시켜, 각 처리를 병행하여 실행한다.
도 5(a)에 도시하는 것처럼, 스텝 S101에 있어서, 시료 조제부(14)는 혈액 검체(11)와 시약(14a~14g)을 혼합하여 측정 시료(12)를 조제한다. 측정 시료(12)의 조제에 있어서, 시약(14a)의 작용에 의해서 혈액 검체(11) 내의 적혈구가 용혈되어, 시약(14b) 내의 CD45의 표지 항체와, 혈액 검체(11) 내의 백혈구의 표면 항원 CD45가 결합한다. 추가로, 측정 시료(12)의 조제에 있어서, 혈액 검체(11)와 시약(14c~14g)이 혼합된다.
스텝 S102에 있어서, 제어부(13)는 입자 검출부(20)의 광원(201)을 구동하여 제1 유로부(110)의 조사 위치(21)에 광을 조사하고, 제1 유로부(110)의 상류측으로부터 소정의 속도로 측정 시료(12)를 흘린다. 스텝 S103에 있어서, 제어부(13)는 입자 검출부(20)의 광 검출기(205, 208, 210)에 의해, 각각, 전방 산란광 신호와, 측방 산란광 신호와, 형광 신호를 검출하고, 제1 유로부(110)를 흐르는 측정 시료(12) 중의 입자의 검출을 개시한다. CD45의 표지 항체로부터 얻어지는 형광 신호는, 광 검출기(210)에 의해 취득된다. 제어부(13)는 입자마다, 전방 산란광 신호의 강도와, 측방 산란광 신호의 강도와, 형광 신호의 강도를 취득한다.
스텝 S104에 있어서, 제어부(13)는 조사 위치(21)의 입자가 CTC일 가능성이 높은 입자인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 제어부(13)는 형광 신호의 강도가 소정의 임계치 이하이면서, 또한 전방 산란광 신호의 강도가 소정의 임계치 이상인 경우에, 조사 위치(21)의 입자는 CTC일 가능성이 높다고 판정한다. 즉, 형광 신호가 소정의 임계치보다 큰 입자 및 전방 산란광 신호의 강도가 소정의 임계치보다 작은 입자가 촬상 대상으로부터 제외된다. 입자가 CTC인 경우, 입자는 CD45의 표지 항체와 결합하지 않기 때문에, 형광 신호의 강도는 소정치 이하로 된다. 또, 입자가 CTC인 경우, 입자의 사이즈가 커지기 때문에, 전방 산란광 신호의 강도는 소정의 임계치 이상이 된다. 이와 같이, 스텝 S104에서는, 백혈구 이외의 입자인 경우, 또한, 입자의 사이즈가 큰 경우에, 제어부(13)는 입자가 CTC일 가능성이 높다고 판정한다.
시료 조제에 있어서, 적혈구를 용혈하기 위한 시약(14a)이 이용되지 않아도 된다. 이 경우에도, 적혈구는 사이즈가 작고 전방 산란광 신호의 강도는 소정의 임계치 미만으로 되기 때문에, 측정 시료(12) 중의 적혈구는 촬상 대상으로부터 제외되게 된다.
스텝 S104에서 YES로 판정하면, 스텝 S105에 있어서, 제어부(13)는 스텝 S104에 있어서 CTC일 가능성이 높다고 판정한 입자가 조사 위치(21)를 통과한 타이밍을 기억한다. 스텝 S106에 있어서, 제어부(13)는 측정 시료(12)를 제1 유로부(110)로 다 흘려, 모든 입자가 조사 위치(21)를 통과했는지를 판정한다. 제어부(13)는 모든 입자가 조사 위치(21)를 통과할 때까지, 조사 위치(21)에 위치하게 되는 입자마다, 스텝 S104, S105의 처리를 반복한다. 모든 입자가 조사 위치(21)를 통과하면, 처리가 종료된다.
도 5(b)에 도시하는 것처럼, 스텝 S111에 있어서, 제어부(13)는 입자 선별부(30)의 동작을 온으로 한다. 스텝 S112에 있어서, 제어부(13)는 입자 선별부(30)에 위치하게 된 입자가, CTC일 가능성이 높은 입자인지를 판정한다. 구체적으로는, 제어부(13)는 스텝 S105에서 기억한 타이밍으로부터 소정의 시간이 경과해 있는 경우, 도 5(a)의 스텝 S104에서 CTC일 가능성이 높다고 판정된 입자가, 입자 선별부(30)에 위치하게 되었다고 간주한다.
스텝 S112에서 YES로 판정하면, 스텝 S113에 있어서, 제어부(13)는 입자 선별부(30)의 동작을 오프로 한다. 이것에 의해, CTC일 가능성이 높다고 판정된 입자는, 제5 유로부(150)를 경유하여 제2 유로부(120)로 흘려진다. 다른 한편으로, 스텝 S112에서 NO로 판정하면, 제어부(13)는 입자 선별부(30)의 동작을 온인 채 계속한다. 이것에 의해, CTC일 가능성이 낮다고 판정된 입자가, 제3 유로부(130)로 흘려진다. 이와 같이, 제어부(13)는 형광 신호의 강도에 기초하여 입자 선별부(30)를 구동함으로써, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 진행 방향을 조정한다.
스텝 S114에 있어서, 제어부(13)는 측정 시료(12)를 제1 유로부(110)로 다 흘려, 모든 입자가 입자 선별부(30)를 통과했는지를 판정한다. 제어부(13)는 모든 입자가 입자 선별부(30)를 통과할 때까지, 입자 선별부(30)에 위치하게 되는 입자마다, 스텝 S112, S113의 처리를 반복한다. 모든 입자가 입자 선별부(30)를 통과하면, 처리가 종료된다.
도 5(c)에 도시하는 것처럼, 스텝 S121에 있어서, 제어부(13)는 입자 촬상부(50)의 광원(501)을 구동하여, 제2 유로부(120)의 촬상 영역(51)에 광을 조사한다. 스텝 S122에 있어서, 제어부(13)는 입자 촬상부(50)의 카메라(504, 505)를 구동하여, 입자의 촬상을 개시한다. 이와 같이, 제어부(13)는 입자 촬상부(50)를 구동함으로써, CTC일 가능성이 높은 입자를 촬상한다. 제어부(13)는 카메라(504, 505)의 촬상 화상을 감시하여, 일련의 촬상 화상 중 입자를 포함하는 촬상 화상을 입자의 화상으로서 추출하여 기억부(15)에 기억시킨다.
스텝 S123에 있어서, 제어부(13)는 측정 시료(12)를 제1 유로부(110)로 다 흘려, 모든 입자가 입자 촬상부(50)를 통과했는지를 판정한다. 제어부(13)는 모든 입자가 입자 촬상부(50)를 통과할 때까지, 촬상 영역(51)을 통과하는 입자의 촬상을 계속한다. 모든 입자가 촬상 영역(51)을 통과하면, 처리가 종료된다.
오퍼레이터는, 도 5(a)~(c)의 처리가 종료되면, 입력부(16)를 통해서 입자 촬상 장치(10)에 대해서 결과의 표시 지시를 입력한다.
도 6(a)에 도시하는 것처럼, 스텝 S201에 있어서, 제어부(13)는 오퍼레이터에 의해 결과의 표시 지시가 입력되었는지를 판정한다. 스텝 S201에서 YES로 판정하면, 스텝 S202에 있어서, 제어부(13)는 도 5(c)에 도시하는 처리에서 촬상한 모든 입자의 화상에 대해서 화상 해석하여, 핵 내에 17번 염색체에 기초한 휘점(輝點)과 Her2 유전자에 기초한 휘점을 포함하는 세포를 추출한다. 추가로, 스텝 S202에 있어서, 제어부(13)는 추출한 세포의 화상을 해석하여, 세포마다 Her2 유전자의 증폭이 있는 세포인지를 판정하여, Her2 유전자의 증폭이 있는 세포를 CTC로서 추출한다. 여기서, 제어부(13)는 핵 내에 Her2 유전자에 기초한 휘점을 3개 이상 포함하는 세포를, Her2 유전자의 증폭이 있는 세포, 즉 CTC로서 추출한다. 스텝 S203에 있어서, 제어부(13)는 스텝 S202의 추출 결과에 기초하여, 휘점을 포함하는 세포의 수와, Her2 유전자의 증폭이 있는 세포(CTC)의 수를, 출력부(17)에 표시한다. 스텝 S204에 있어서, 제어부(13)는 스텝 S202에서 추출한 휘점을 포함하는 세포의 화상을, 출력부(17)에 표시한다.
도 6(b), (c)에 도시하는 것처럼, 스텝 S203, S204에 있어서, 출력부(17)에는 화면(60)이 표시된다. 화면(60)에는, 휘점을 포함하는 세포의 수와, Her2 유전자의 증폭이 있는 세포(CTC)의 수와, 휘점을 포함하는 세포의 화상이 표시된다. 오퍼레이터는 세포수를 참조함으로써, Her2 유전자의 증폭이 발생해 있는지 여부를 알 수 있기 때문에, 의사 등이 최적인 치료약을 결정하기 위한 유용한 정보를 제공할 수 있다.
가로로 나열되는 5매의 화상은, 같은 1개의 입자에 대한 화상이다. 왼쪽에서부터 차례로 5매의 화상은, 각각, 17번 염색체의 유전자를 표지하는 색소에 의해 발생한 형광의 화상(61)과, Her2 유전자를 표지하는 색소에 의해 발생한 형광의 화상(62)과, 핵을 염색하는 색소에 의해 발생한 형광의 화상(63)과, 화상(61~63)을 머지(merge)한 화상(64)과, 명시야(Bright field)의 화상(65)을 나타내고 있다. 또한, 화상(61~64)은 계조(階調)의 반전을 행한 후, 그레이 스케일로 변환한 것이다.
도 6(b)에 도시하는 입자의 화상은, Her2 유전자의 증폭이 없는 세포의 화상이고, 도 6(c)에 도시하는 입자의 화상은, Her2 유전자의 증폭이 있는 유방암 세포의 화상이다. 휘점을 포함하는 입자의 화상이 복수 개 있는 경우, 오퍼레이터는 화면(60)상에서 입자의 화상을 전환하여 표시할 수 있다. 추가로, Her2 유전자의 증폭이 있는 세포의 화상의 표시와, Her2 유전자의 증폭이 없는 세포의 화상의 표시를 개별로 표시 가능한 버튼 등을, 화면(60)상에 별도 마련해도 된다.
화상(61)의 휘점의 수는, 17번 염색체의 유전자(Ch17)의 수를 나타내고 있다. 화상(62)의 휘점의 수는, Her2 유전자의 수를 나타내고 있다. 화상(63)의 휘점은 핵을 나타내고 있다. 이것에 의해, 오퍼레이터는 실제로 화상을 참조함으로써, 핵 내에, 17번 염색체의 유전자와 Her2 유전자가 존재하는지 여부를 알 수 있다. 또, Her2 유전자의 증폭이 없으면, 도 6(b)에 도시하는 것처럼, 화상(61, 62)의 휘점은 2개가 되고, Her2 유전자의 증폭이 있으면, 도 6(c)에 도시하는 것처럼, 화상(61)의 휘점은 2개가 되고, 화상(62)의 휘점은 2개보다도 많아진다. 이것에 의해, 오퍼레이터는 실제로 화상을 참조함으로써, Her2 유전자의 증폭이 발생해 있는지 여부를 알 수 있다.
＜실시 형태 2＞
실시 형태 1에서는, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)가, 하류로 나아감에 따라 단면적이 커지도록 구성되었지만, 도 7(a)에 도시하는 것처럼 단면적이 일정해도 된다. 실시 형태 2에서는, 실시 형태 1과 비교하여, 도 7(a)에 도시하는 것처럼, 제3 유로부(130)의 형상과 제4 유로부(140)의 형상만이 상이하다. 그 외의 구성과 입자 촬상 장치(10)의 처리는, 실시 형태 1과 같다.
실시 형태 2에 있어서도, 제2 유로부(120)에 있어서의 측정 시료(12)의 유량은, 제1 유로부(110)에 있어서의 측정 시료(12)의 유량으로부터 감소해 있다. 이것에 의해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도보다도 저하되어 있다. 따라서 입자 촬상부(50)에 의해서 정밀한 입자의 화상을 촬상할 수 있다.
＜실시 형태 3＞
실시 형태 2에서는, 제1 유로부(110)의 하류측의 단부가 3분할되어, 각각, 제3 유로부(130)와, 제4 유로부(140)와, 제5 유로부(150)가 접속되었지만, 도 7(b)에 도시하는 것처럼, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)가, 제1 유로부(110)의 측면으로부터 분기되어도 된다. 실시 형태 3에서는, 실시 형태 2와 비교하여, 제3 유로부(130)의 분기 위치와 제4 유로부(140)의 분기 위치만이 상이하다. 그 외의 구성과, 입자 촬상 장치(10)의 처리는, 실시 형태 2와 같다.
실시 형태 3에서는, 제1 유로부(110)의 하류측의 단부에서, 단면적이 증가하고 있기 때문에, 유속이 일단 저하되지만, 제5 유로부(150)의 상류측의 단부에서, 유속이 다시 오른다. 이와 같이, 유속이 비선형인 변화를 하면, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도가 불안정하게 된다. 따라서 실시 형태 2, 3을 비교했을 경우, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)가, 실시 형태 2와 같이 제1 유로부(110)로부터 분기하는 것이 바람직하다.
＜실시 형태 4＞
도 7(c)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 3에 있어서, 제5 유로부(150)의 단면적은, 상류측의 단부 근방에서 일정해도 된다. 실시 형태 4에서는, 실시 형태 3과 비교하여, 제5 유로부(150)의 형상이 상이하고, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)의 단면적이 크게 되어 있다. 그 외의 구성과, 입자 촬상 장치(10)의 처리는, 실시 형태 3과 같다.
＜실시 형태 5＞
도 8(a)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 4에 있어서, 제4 유로부(140)가 생략되어도 된다. 실시 형태 5에서는, 실시 형태 4와 비교하여, 제4 유로부(140)가 생략되어 있다. 그 외의 구성과, 입자 촬상 장치(10)의 처리는, 실시 형태 4와 같다.
＜실시 형태 6＞
도 8(b)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 5에 있어서, 제5 유로부(150)와 제2 유로부(120)가 기울어져 있어도 된다. 실시 형태 6에서는, 실시 형태 5와 비교하여, 제5 유로부(150)와 제2 유로부(120)가 기울어져 있다. 또, 도 8(c)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 6에서는, 도 5(b)에 도시하는 처리에 있어서, 스텝 S113이 삭제되고, 스텝 S301, S302가 추가되어 있다. 그 외의 구성과, 그 외의 입자 촬상 장치(10)의 처리는, 실시 형태 5와 같다.
도 8(c)에 도시하는 것처럼, 제어부(13)는 입자 선별부(30)에 위치하게 된 입자가, CTC일 가능성이 높은 입자라고 판정하면, 스텝 S301에 있어서, 입자를 하방향으로 보내도록 입자 선별부(30)의 버블 발생기(31, 32)를 구동한다. 다른 한편으로, 제어부(13)는 입자 선별부(30)에 위치하게 된 입자가, CTC일 가능성이 높은 입자가 아니라고 판정하면, 스텝 S302에 있어서, 입자를 상방향으로 보내도록 입자 선별부(30)의 버블 발생기(31, 32)를 구동한다.
＜실시 형태 7＞
도 9에 도시하는 것처럼, 실시 형태 4에 있어서, 유로(100)가 투과성을 가지는 압전 결정 기판(101)상에 마련되어도 된다.
압전 결정 기판(101)은 LiNbO3로 이루어진다. 압전 결정 기판(101)상에, PDMS로 이루어지는 부재(102)가 장착된다. 유로(100)의 각 유로부는, 압전 결정 기판(101)상에 PDMS로 이루어지는 부재(102)가 장착됨으로써, 예를 들어, 도 10(a)에 도시하는 것처럼 형성된다. 제1 유로부(110)와, 제2 유로부(120)와, 제5 유로부(150)의 단면 형상은, 각각, 도 2(a), (b), (e)와 같다.
제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)의 단면 형상은, 사각형이다.
유로(100)는 제1 유로부(110)의 상류측에, 추가로, 제6 유로부(161)와, 제7 유로부(162)와, 제8 유로부(163)를 구비한다. 제7 유로부(162)와 제8 유로부(163)는, 제6 유로부(161)의 Y축 양측과 Y축 음측으로부터, 제6 유로부(161)에 합류하고 있다. 이들 유로부도, 압전 결정 기판(101)상에 부재(102)가 장착됨으로써 형성되고, 이들 유로부의 단면 형상도 사각형이다. 제6 유로부(161)의 상류측으로부터 측정 시료(12)가 흘려진다. 측정 시료(12)에 포함되는 입자는, 제7 유로부(162)와 제8 유로부(163)의 상류측으로부터 흘려진 시스액에 싸인 상태로, 제1 유로부(110)를 흐른다.
유로(100)를 제외한 입자 촬상 장치(10)의 각 부는, 실시 형태 1과 같다. 이하, 실시 형태 1과 상이한 점에 대해 설명한다.
도 10(b), (c)에 도시하는 것처럼, 입자 정렬부(40)는 압전 결정 기판(101)의 표면에, 반도체 제조 기술에 의해 형성된 빗형 전극(43, 44)을 구비한다. 입자 정렬부(40)는 빗형 전극(43, 44)에 전류를 흘림으로써, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자에 초음파를 부여한다. 빗형 전극(43, 44)에 전류가 흘려지면, 빗형 전극(43, 44)의 근방의 압전 결정 기판(101)이 진동하여, 초음파 정재파가 형성된다. 즉, 빗형 전극(43, 44)과, 빗형 전극(43, 44)의 근방의 압전 결정 기판(101)이, 합해서 초음파 발생부로서 기능한다. 초음파 정재파의 마디는, 도 10(a)에 도시하는 중심축(122)에 위치하게 된다. 이것에 의해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자는, 중심축(122)을 따라서 흐르게 되기 때문에, 입자는 하류측의 촬상 영역(51)을 통과하게 된다. 따라서 하류측의 입자 촬상부(50)가, 입자를 확실히 촬상할 수 있다.
도 9에 도시하는 것처럼, 입자 선별부(30)는 버블 발생기(31, 32)를 대신하여, 압전 결정 기판(101)의 표면에, 반도체 제조 기술에 의해 형성된 빗형 전극(33, 34)을 구비한다. 이 경우도, 빗형 전극(33, 34)과, 빗형 전극(33, 34)의 근방의 압전 결정 기판(101)이, 합해서 초음파 발생부로서 기능한다. 빗형 전극(33, 34)에 전류가 흘려지면, 빗형 전극(33, 34)의 근방의 압전 결정 기판(101)이 진동하여, 초음파 정재파가 형성된다. 초음파 정재파의 마디는, 중심축(112)의 Y축 양측에 위치하게 된다. 이것에 의해, 입자가 제3 유로부(130)에 보내진다.
제1 유로부(110)의 상류 부근에는, 입자 정렬부(40)와 마찬가지의 입자 정렬부(70)가 설치되어 있다. 입자 정렬부(70)는 빗형 전극(71, 72)을 구비한다. 이것에 의해, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자는, 제1 유로부(110)의 중심축(112)을 따라서 흐르게 된다.
도 11(a)에 도시하는 것처럼, 입자 검출부(20)는 광원(211)과, 다이크로익 미러(212)와, 집광 렌즈(213, 215)와, 광 검출기(214, 216, 217)를 구비한다. 광원(211)은, 도 2(a)의 광원(201)과 같고, 광 검출기(214, 216, 217)는 각각, 도 2(a)의 광 검출기(205, 208, 210)와 같다. 광원(211)으로부터 출사된 광은, 다이크로익 미러(212)를 투과하여, 입자에 조사된다. 이것에 의해, 전방 산란광과, 측방 산란광과, 형광이 발생한다. 전방 산란광과 측방 산란광은, 각각, 집광 렌즈(213, 215)에 의해 집광되고, 형광은 다이크로익 미러(212)에 의해 반사된다. 광 검출기(214, 216, 217)는 각각, 전방 산란광과, 측방 산란광과, 형광을 수광한다.
압전 결정 기판(101)이 투과성을 가지지 않는 경우, 입자 검출부(20)는 도 11(a)에 도시하는 구성를 대신하여, 도 11(b)에 도시하는 구성으로 이루어진다. 도 11(b)에서는, 광원(211)으로부터 출사된 광은, 비스듬한 방향으로부터 입자에 조사된다. 광 검출기(216)는 다이크로익 미러(212)를 투과한 측방 산란광을 수광하고, 광 검출기(217)는 다이크로익 미러(212)에 의해 반사된 형광을 수광한다. 이 경우, 전방 산란광을 수광할 수 없다. 따라서 도 11(b)에 도시하는 구성은, 후단의 처리에서 전방 산란광 강도를 이용하지 않는 경우로 한정하여 이용할 수 있다.
＜실시 형태 8＞
도 12(a)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 8의 입자 선별부(30)는, 실시 형태 1과 비교하여, 버블 발생기(31, 32)를 대신하여, 고출력 레이저광을 출사하는 레이저 광원(35)을 구비하고 있다. 또, 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)가 생략되어 있고, 제2 유로부(120)의 Y축 방향의 폭이 크게 되어 있다. 또, 도 12(b)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 8에서는, 도 5(b)에 도시하는 처리에 있어서, 스텝 S113이 삭제되고, 스텝 S311가 추가되어 있다. 그 외의 구성과, 그 외의 입자 촬상 장치(10)의 처리는, 실시 형태 1과 같다.
도 12(b)에 도시하는 것처럼, 제어부(13)는 입자 선별부(30)에 위치하게 된 입자가, CTC일 가능성이 높은 입자가 아니라고 판정하면, 스텝 S311에 있어서, 제1 유로부(110)에 레이저광을 조사하여, 입자 선별부(30)에 위치하게 된 입자를 파괴한다. 즉, 제어부(13)는 촬상 대상의 입자 이외의 입자를 파괴한다.
실시 형태 8에 있어서도, 촬상 대상의 입자만이 제2 유로부(120)에 보내진다. 또, 제2 유로부(120)의 단면적은, 제1 유로부(110)의 단면적보다도 크기 때문에, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도보다도 저하되어 있다. 따라서 입자 촬상 장치(10)의 처리 속도를 유지하면서 촬상 대상의 입자를 고품질로 촬상할 수 있다.
＜실시 형태 9＞
도 13(a), (b)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 9에서는, 제2 유로부(120)를 형성하는 부재(121)의 두께가, 실시 형태 1에 비해 상위하다. 부재(121)는 피에조 액추에이터(41, 42)가 배치되는 측면 부분에 사각형 모양의 오목부(123, 124)를 구비한다. 오목부(123, 124)에 의해, 부재(121)는 피에조 액추에이터(41, 42)가 배치되는 측면 부분의 두께가 다른 부분보다도 작게 되어 있다.
이와 같이 부재(121)에 오목부(123, 124)를 마련하여 부재(121)의 두께를 작게 함으로써, 피에조 액추에이터(41, 42)로부터 발생하는 초음파가 부재(121)를 전반(傳搬)할 때의 감쇠를 억제할 수 있다. 따라서 고정밀도의 초음파 정재파를 제2 유로부(120)에 발생시킬 수 있다. 이것에 의해, 입자를 중심축(122) 부근에 보다 정밀도 좋게 정렬시킬 수 있다.
또한, 도 13(c)에 도시하는 것처럼, 피에조 액추에이터(42)를 대신하여 음향을 반사하는 반사판(45)이 오목부(124)에 설치되어도 된다. 이 구성에서는, 피에조 액추에이터(42)가 제2 유로부(120)에 인가하는 초음파와, 이 초음파가 반사판(45)에 의해 반사된 반사파에 의해서, 제2 유로부(120)에 초음파 정재파가 발생한다. 제2 유로부(120)의 Y축 방향의 폭이나, 피에조 액추에이터(42)가 제2 유로부(120)에 인가하는 초음파의 진폭 및 주파수를 조정함으로써, 제2 유로부(120)에 초음파 정재파를 발생시킬 수 있다. 도 13(c)의 구성에서는, 피에조 액추에이터(42)를 생략할 수 있기 때문에, 구성의 간소화와 코스트의 저감을 도모할 수 있다.
도 2(f)에 도시하는 실시 형태 1의 구성에 있어서도, 마찬가지로 피에조 액추에이터(42)를 대신하여 음향을 반사하는 반사판(45)이 설치되어도 된다. 제2 유로부(120)를 Y축 방향을 사이에 두는 2개의 피에조 액추에이터(41, 42) 중 일방이, 반사판(45)으로 치환되어도 된다.
도 13(c)의 구성에 있어서, 부재(121)의 음향 임피던스가 제2 유로부(120)를 흐르는 시스액 및 측정 시료(12)의 음향 임피던스보다도 큰 경우, 피에조 액추에이터(41)로부터 제2 유로부(120) 내로 출력된 초음파는, 제2 유로부(120)의 Y축 음측의 내측면에 의해서 반사된다. 따라서 부재(121)의 음향 임피던스가 제2 유로부(120)를 흐르는 시스액 및 측정 시료(12)의 음향 임피던스보다도 큰 경우는, 반사판(45)을 생략 가능하다. 도 2(f)의 구성에 있어서도, 마찬가지로 부재(121)의 음향 임피던스가 제2 유로부(120)를 흐르는 시스액 및 측정 시료(12)의 음향 임피던스보다도 큰 경우는, 피에조 액추에이터(41, 42) 중 일방을 생략 가능하다.
음장(音場)을 확장하기 위해, 피에조 액추에이터(41)를 X축 방향으로 복수 개 배치해도 된다. 피에조 액추에이터(41)에 대해서 반사판(45)을 대향 배치하는 경우는, 피에조 액추에이터(41)와 반사판(45)의 세트를 X축 방향으로 복수 개 배치해도 된다. 피에조 액추에이터(41, 42)를 대향 배치하는 경우도, 피에조 액추에이터(41, 42)의 세트를 X축 방향으로 복수 개 배치해도 된다. 이러한 구성은, 도 2(f)의 구성의 경우도, 마찬가지로 이용될 수 있다.
도 13(d)에 도시하는 것처럼, 피에조 액추에이터(41, 42)가 음향 결합제(46)를 통해서 제2 유로부(120)를 구성하는 부재(121)의 측면에 눌려져 설치되어도 된다. 음향 결합제(46)는 제2 유로부(120)를 구성하는 부재(121)와 음향 임피던스가 동일한 정도인 것이 바람직하다.
도 13(d)의 구성에서는, 제2 유로부(120)에 대한 피에조 액추에이터(41, 42)의 음향 결합성이 높아지기 때문에, 피에조 액추에이터(41, 42)로부터 발생한 초음파가 제2 유로부(120)에 전반하기 쉬워진다. 따라서 고정밀도의 초음파 정재파를 제2 유로부(120)에 발생시킬 수 있다. 이것에 의해, 입자를 중심축(122) 부근에 보다 정밀도 좋게 정렬시킬 수 있다.
도 2(f)에 도시하는 실시 형태 1의 구성에 있어서도, 마찬가지로 피에조 액추에이터(41, 42)와 부재(121)의 측면의 사이에, 음향 결합제(46)를 개재(介在)시켜도 된다. 또, 도 13(c)의 구성에서는, 피에조 액추에이터(41)와 부재(121)의 측면의 사이와 함께, 반사판(45)과 부재(121)의 측면의 사이에도, 음향 결합제(46)를 개재시켜도 된다. 음향 결합제(46)를 이용하지 않는 경우, 초음파의 전반성(傳搬性)을 높이기 위해, 피에조 액추에이터(41, 42) 및 반사판(45)은, 제2 유로부(120)를 구성하는 부재(121)의 측면에 밀착시키는 것이 바람직하다.
제2 유로부(120)를 구성하는 부재(121)는, 반드시, 피에조 액추에이터(41, 42)가 각각, 배치되는 부분의 두께가 서로 동일하지 않아도 된다. 부재(121)에 있어서, 피에조 액추에이터(41, 42)가 각각, 배치되는 부분의 두께를 서로 상위시킴으로써, 피에조 액추에이터(41, 42)로부터 출력되는 음파가 부재(121)를 전반하는 속도를 서로 상위하게 한다. 이것에 의해, 제2 유로부(120)에 발생하는 초음파 정재파의 마디의 위치를 중심축(122)으로부터 Y축 방향으로 변화시킬 수 있다. 이 방법에 의해, 입자의 정렬 위치를 제어할 수 있다. 도 13(d)의 구성과 같이 음향 결합제(46)를 이용하는 경우는, 마찬가지의 목적으로부터, 음향 결합제(46)의 두께나 음향 임피던스가 조정되어도 되고, 혹은, 일방의 음향 결합제(46)가 생략되어도 된다.
＜실시 형태 10＞
도 14(a), (b)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 10에서는, 피에조 액추에이터(41, 42)와 함께, 피에조 액추에이터(47, 48)가 배치된다. 피에조 액추에이터(47, 48)는 각각, 제2 유로부(120)를 구성하는 부재(121)의 Z축 양음 방향의 각 측면에 설치된다. 피에조 액추에이터(47, 48)는 제2 유로부(120)에 초음파를 부여하여 제2 유로부(120)에 Z축 방향의 초음파 정재파를 발생시킨다. 이 초음파 정재파에 의해서, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자가, Z축 방향에 있어서도, 중심축(122)에 가까워지도록 정렬한다. Y축 방향으로 배치된 2개의 피에조 액추에이터(41, 42)는 입자에 Y축 방향의 음향력을 부여하여 입자를 중심축 부근에 정렬시킨다. Z축 방향으로 배치된 2개의 피에조 액추에이터(47, 48)는, 입자에 Z축 방향의 음향력을 부여하여 입자를 중심축 부근에 정렬시킨다.
이와 같이 Z축 방향에도 피에조 액추에이터(47, 48)를 배치하여 입자를 정렬시킴으로써, 입자가, Y축 방향과 Z축 방향의 양방에 있어서 중심축(122) 부근에 모아진다. 이것에 의해, 입자는, 하류측의 촬상 영역(51)을 통과할 때, Z축 방향의 대략 같은 위치에 모여, 입자 촬상부(50)의 포커스 위치에 위치시키기 쉬워진다. 따라서 입자의 촬상 화상의 화질을 높일 수 있다.
또한, 피에조 액추에이터(41, 42)에 의해 초음파 정재파를 Y축 방향으로 발생시킴으로써, 측정 시료 중에 포함되는 편평(扁平)한 세포를 Z－X평면에 평행하게 배향시키는 것이 가능하다. 이와 같이 편평한 세포를 배향시킴으로써, 하류측의 촬상 영역(51)에 있어서, 편평한 세포의 상면이 입자 촬상부(50)에 대향하기 쉬워진다. 따라서 편평한 세포를 적정하게 촬상할 수 있다.
도 14(a), (b)의 구성에 있어서도, 피에조 액추에이터(47, 48)의 세트를 X축 방향으로 복수 개 배치해도 된다. 또, 피에조 액추에이터(47, 48)의 사이에 음향 결합제를 개재시켜도 된다. 피에조 액추에이터(47, 48)의 일방을 반사판으로 치환해도 된다. 부재(121)의 음향 임피던스가 제2 유로부(120)를 흐르는 시스액 및 측정 시료(12)의 음향 임피던스보다도 큰 경우, 피에조 액추에이터(47, 48)의 일방을 생략해도 된다.
도 14(a), (b)에 있어서, 피에조 액추에이터(47, 48)를 생략하고, 피에조 액추에이터(41, 42)만에 의해서, Y축 방향의 초음파 정재파와 함께 Z축 방향의 초음파 정재파를 제2 유로부(120)에 발생시키는 것도 가능하다. 이 경우, 피에조 액추에이터(41, 42)에는, 예를 들어, Y축 방향의 초음파 정재파를 발생시키기 위한 신호 성분과 Z축 방향의 초음파 정재파를 발생시키기 위한 신호 성분이 중첩된 입력 신호가 인가된다. 이것을 대신하여, 피에조 액추에이터(41, 42)에 단일의 신호 성분만으로 이루어지는 정현파 신호를 인가하여, Y축 방향의 초음파 정재파와 Z축 방향의 초음파 정재파를 제2 유로부(120)에 발생시키는 것도 가능하다. 어느 경우도, 부재(121)의 음향 임피던스나 제2 유로부(120)의 Y축 방향의 길이 및 Z축 방향의 길이 등을 고려하여, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 신호의 특성이 결정된다.
도 14(c), (d)에 도시하는 것처럼, Z축 방향으로 배치된 피에조 액추에이터(47, 48)에 의해서, Y축 방향에 있어서 입자를 중심축(122) 부근에 모으는 음향력을 발생시키는 것도 가능하다. 이 경우, 도 14(c), (d)와 같이, Y축 방향으로 배치되는 피에조 액추에이터(41, 42)를 생략 가능하다. 입자를 중심축(122) 부근에 모으는 Y축 방향의 음향력을 높이기 위해서, 피에조 액추에이터(47, 48)와 함께, 추가로 Y축 방향으로 피에조 액추에이터(41, 42)를 배치해도 된다.
＜실시 형태 11＞
도 15(a), (b)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 11에서는, 제2 유로부(120)에 발생하는 초음파 정재파(200)의 진폭이 변경 가능하게 되어 있다. 초음파 정재파(200)의 진폭은, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 입력 신호의 진폭을 조정함으로써 변경될 수 있다. 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 입력 신호의 진폭을 크게 하면, 초음파 정재파(200)의 진폭이 커지고, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 입력 신호의 진폭을 작게 하면, 초음파 정재파(200)의 진폭이 작아진다.
도 15(a)는 초음파 정재파(200)의 진폭이 작은 경우를 도시하고, 도 15(b)는 초음파 정재파(200)의 진폭이 큰 경우를 도시하고 있다. 초음파 정재파(200)의 진폭이 클수록, 입자를 중심축(122) 부근에 모으기 쉬워진다. 예를 들어, 입자 촬상부(50)의 촬상 배율을 높여 하나의 입자를 고정밀도로 촬상하는 경우, 도 15(b)에 도시하는 것처럼, 촬상 영역(51)은 촬상 배율의 상승에 따라서 작아진다. 이 경우, 초음파 정재파(200)의 진폭을 높여, 보다 고정밀도로 입자를 중심축에 정렬시키도록 한다. 이것에 의해, 입자가 확실히 촬상 영역(51)을 통과하여, 촬상 누락을 억제할 수 있다. 다른 한편으로, 도 15(a)와 같이, 촬상 배율을 저하시켜 보다 광범위를 촬상하는 경우는, 촬상 영역(51)이 넓기 때문에, 입자를 고정밀도로 중심축(122) 부근에 모을 필요가 없다. 이 경우는, 초음파 정재파(200)의 진폭을 저하시켜, 입자를 중심축 부근에 정렬시키면 된다.
초음파 정재파(200)의 진폭을 변화시킴으로써, 제2 유로부(120)를 흐르는 측정 시료의 속도를 변화시킬 수 있다. 초음파 정재파(200)의 진폭이 클수록, 제2 유로부(120)를 흐르는 측정 시료의 속도가 저하한다. 따라서 도 15(b)의 경우는, 도 15(a)의 경우에 비해, 측정 시료의 속도를 늦게 할 수 있다. 따라서 도 15(b)의 경우는, 보다 정밀도 좋게, 입자를 촬상할 수 있다.
제어부(13)는, 예를 들어, 도 15(c)에 도시하는 처리를 실행한다. 제어부(13)는 입자를 정렬시키는 제어의 전(前) 공정으로서, 스텝 S401, S402의 처리를 실행한다. 스텝 S401에 있어서, 제어부(13)는 피에조 액추에이터(41, 42)에 펄스파의 입력 신호를 인가한다. 펄스파에 의해 발생하는 음향력에 의해서, 측정 시료 및 시스액의 도입시에 제2 유로부(120)의 내벽에 부착된 기포 등이 제2 유로부(120)의 내벽으로부터 떼어져 하류로 흘려진다. 제어부(13)는 스텝 S402에 있어서 소정 시간의 경과가 판정될 때까지, 피에조 액추에이터(41, 42)에 펄스파의 입력 신호를 계속 인가한다. 이렇게 하여 기포 등이 제거됨으로써, 스텝 S403 이행의 처리에 있어서, 초음파 정재파를 제2 유로부(120)에 안정적으로 발생시킬 수 있다.
스텝 S402의 판정이 YES가 되면, 제어부(13)는 스텝 S403에 있어서, 입자 촬상 장치(10)에 설정된 정렬 모드가 제1 정렬 모드인지 여부를 판정한다. 실시 형태 11에서는, 정렬 모드로서, 제1 정렬 모드와 제2 정렬 모드를 선택적으로 설정 가능하다. 제1 정렬 모드는 입자를 통상의 정밀도로 중심축 부근에 정렬시키는 모드이고, 제2 정렬 모드는 제1 정렬 모드보다도 고정밀도로 입자를 중심축 부근에 정렬시키는 모드이다. 유저는 도 4의 입력부(16)를 통해서 정렬 모드를 설정한다.
스텝 S403의 판정이 YES인 경우, 제어부(13)는 스텝 S404에 있어서, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 정현파의 입력 신호의 진폭 A를 진폭 A1로 설정한다. 스텝 S403의 판정이 NO인 경우, 제어부(13)는 스텝 S405에 있어서, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 정현파의 입력 신호의 진폭 A를 진폭 A2로 설정한다. 진폭 A2는 제2 정렬 모드에 대응하는 진폭이며, 제1 정렬 모드에 대응하는 진폭 A1보다도 크다. 제어부(13)는 스텝 S406에 있어서, 진폭 A의 정현파의 입력 신호를 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가한다.
진폭 A가 진폭 A1인 경우, 예를 들어, 도 15(a)에 도시하는 것처럼, 초음파 정재파(200)의 진폭은 작다. 이 경우, Y축 방향에 있어서의 입자의 수렴 정밀도는 낮다. 진폭 A가 진폭 A2인 경우, 예를 들어, 도 15(b)에 도시하는 것처럼, 초음파 정재파(200)의 진폭은 크다. 이 경우, Y축 방향에 있어서의 입자의 수렴 정밀도는 높다.
그 후, 제어부(13)는 스텝 S407에 있어서, 모든 입자가 제2 유로부(120)를 통과했는지 여부를 판정한다. 스텝 S407의 판정이 YES가 되면, 제어부(13)는 피에조 액추에이터(41, 42)에 대한 입력 신호의 인가를 중지하고, 처리를 종료한다.
실시 형태 11에서는, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가하는 입력 신호의 진폭 A를 전환함으로써, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 정렬 정밀도를 변경할 수 있다. 실시 형태 11에서는, 입력 신호의 진폭 A를 2종류로 전환했지만, 3종류 이상으로 전환하여, 입자의 정렬 정밀도를 3종류 이상으로 설정 가능하게 해도 된다. 또, 도 15(c)의 순서도에 있어서, 스텝 S407의 판정이 NO인 경우, 처리를 스텝 S403으로 되돌려, 재차, 정렬 모드의 판정을 행해도 된다. 이렇게 하면, 하나의 측정 시료에 대한 처리의 도중에 유저가 정렬 모드를 변경하는 것에 대응 가능해진다.
피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 신호는, 펄스파 및 정현파 외, 적당히 구형파(矩形波)나 복수의 주파수 성분을 가지는 합성파로 될 수 있다. 스텝 S401, S402의 처리가, 도 5(c)의 스텝 S121 또는 스텝 S122의 전단(前段)에 추가되어도 된다.
＜실시 형태 12＞
도 16(a), (b)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 12에서는, 제2 유로부(120)에 발생하는 초음파 정재파(200)의 마디의 수가 변경 가능하게 되어 있다. 초음파 정재파(200)의 마디의 수는, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 입력 신호의 주파수를 조정함으로써 변경될 수 있다. 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 입력 신호의 주파수를 높임으로써, 초음파 정재파(200)의 마디의 수를 증가시키는 것이 가능하다.
도 16(a)는 초음파 정재파(200)의 마디의 수가 하나인 경우를 도시하고, 도 15(b)는 초음파 정재파(200)의 마디의 수가 2개인 경우를 도시하고 있다. 초음파 정재파(200)의 마디의 수가 하나인 경우, 도 16(a)에 도시하는 것처럼, 입자는 중심축(122) 부근에 정렬한다. 이 경우, 입자가 서로 접근한 상태에서 제2 유로부(120)에 유입하면, 입자가 서로 중첩되어 촬상되는 일이 일어날 수 있다. 도 16(b)에 도시하는 것처럼, 초음파 정재파(200)의 마디의 수를 2개로 설정하여 입자의 흐름을 2개로 분산시키면, 입자가 서로 접근한 상태에서 제2 유로부(120)에 유입했을 경우도, 각 입자를 2개의 진행 경로로 배분하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 입자가 서로 중첩되어 촬상되는 것을 억제할 수 있다.
초음파 정재파의 마디의 수가 2개인 경우, 도 16(b)에 도시하는 것처럼, 촬상 영역(51)을 넓힐 필요가 있다. 촬상 영역(51)을 넓히는 방법을 대신하여, 초음파 정재파(200)의 2개의 마디에 의해 발생하는 2개의 진행 경로에 대해서, 각각, 촬상 영역을 설정하는 방법을 이용해도 된다.
제어부(13)는, 예를 들어, 도 16(c)에 도시하는 처리를 실행한다. 제어부(13)는 입자를 정렬시키는 제어의 전(前) 공정으로서, 스텝 S411, S412의 처리를 실행한다. 스텝 S411, S412의 처리는, 도 15(c)의 스텝 S401, S402의 처리와 같다. 스텝 S411, S412의 처리에 의해, 제2 유로부(120)의 내벽에 부착된 기포 등이 제거된다.
그 후, 제어부(13)는 스텝 S413에 있어서, 입자 촬상 장치(10)에 설정된 정렬 모드가 제3 정렬 모드인지 여부를 판정한다. 실시 형태 12에서는, 정렬 모드로서, 제3 정렬 모드와 제4 정렬 모드를 선택적으로 설정 가능하다. 제3 정렬 모드는 도 16(a)와 같이 입자를 중심축 부근에 정렬시키는 모드이고, 제2 정렬 모드는 도 16(b)과 같이 입자를 2개의 진행 경로로 배분하여 정렬시키는 모드이다. 유저는 도 4의 입력부(16)를 통해서 정렬 모드를 설정한다.
스텝 S413의 판정이 YES인 경우, 제어부(13)는 스텝 S414에 있어서, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 정현파의 입력 신호의 주파수 F를 주파수 F1로 설정한다. 스텝 S413의 판정이 NO인 경우, 제어부(13)는 스텝 S415에 있어서, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가되는 정현파의 입력 신호의 주파수 F를 주파수 F2로 설정한다. 주파수 F2는 제4 정렬 모드에 대응하는 주파수이며, 제3 정렬 모드에 대응하는 주파수 F1보다도 높다. 제어부(13)는 스텝 S416에 있어서, 주파수 F의 정현파의 입력 신호를 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가한다.
주파수 F가 주파수 F1인 경우, 예를 들어, 도 16(a)에 도시하는 것처럼, 초음파 정재파(200)의 마디의 수는 1개이다. 이 경우, Y축 방향에 있어서의 입자의 정렬 위치는 중심축 부근이 된다. 주파수 F가 주파수 F2인 경우, 예를 들어, 도 16(b)에 도시하는 것처럼, 초음파 정재파(200)의 마디의 수는 2개이다. 이 경우, Y축 방향에 있어서의 입자의 정렬 위치는 2개의 마디의 위치로부터 각각, X축 방향으로 연장되는 2개의 진행 경로 부근이 된다.
그 후, 제어부(13)는 스텝 S417에 있어서, 모든 입자가 제2 유로부(120)를 통과했는지 여부를 판정한다. 스텝 S417의 판정이 YES가 되면, 제어부(13)는 피에조 액추에이터(41, 42)에 대한 입력 신호의 인가를 중지하고, 처리를 종료한다.
실시 형태 12에서는, 피에조 액추에이터(41, 42)에 인가하는 입력 신호의 주파수 F를 전환함으로써, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 정렬수를 변경할 수 있다. 실시 형태 12에서는, 입력 신호의 주파수 F를 2종류로 전환했지만, 3종류 이상으로 전환하여, 입자의 정렬수를 3개 이상으로 설정 가능하게 해도 된다. 또, 도 16(c)의 순서도에 있어서, 스텝 S417의 판정이 NO인 경우, 처리를 스텝 S413으로 되돌려, 재차, 정렬 모드의 판정을 행해도 된다. 이렇게 하면, 하나의 측정 시료에 대한 처리의 도중에 유저가 정렬 모드를 변경하는 것에 대응 가능해진다.
＜실시 형태 13＞
검출 대상의 입자는 CTC로 한정되지 않는다. 병상(病狀)의 판정 및 투약의 확인에 있어서는, 예를 들어, 혈관 내피 세포(CEC：Circulating Endothelial Cell), 혈관 내피 전구 세포(EPC：Endothelial Progenitor Cell), 간엽계 간세포(MSC：Mesenchymal Stem Cell), 조혈 간세포(HSC：Hematopoietic Stem Cell), 또는 항원 특이적 T세포 등을 촬상 및 검출하는 것도 유효하다. 이들 세포는, 이들 세포에 발현하는 표면 항원에 대해서 형광 표지된 항체를 특이적으로 결합시킴으로써 검출될 수 있다. 검출 대상의 세포는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 입자 촬상부(50)에서 촬상된 촬상 화상을 해석함으로써 검출된다.
실시 형태 13에서는, 추가로, 검출 대상 세포에 포함되는 시그널 분자의 세포 내의 위치를 확인함으로써, 검출 대상 세포의 활성화 상태가 판정된다. 시그널 분자는, 그 거동(擧動)에 의해 검출 대상 세포의 기능성을 평가 가능한 분자가 될 수 있다. 형광 표지된 항체를 시그널 분자에 특이적으로 결합시킴으로써, 시그널 분자가 검출된다. 검출된 시그널 분자의 위치를 확인함으로써, 검출 대상 세포의 활성화 상태 등이 판정된다. 시그널 분자의 검출 및 활성화 상태 등의 판정은, 입자 촬상부(50)에서 촬상된 촬상 화상을 해석함으로써 행해진다.
검출 대상 세포 및 시그널 분자의 형광 표지에 이용하는 색소는, 실시 형태 1에 예시된 색소를 이용해도 되고, 다른 색소를 이용해도 된다. 형광 표지에 이용하는 항체 및 색소에 따라서, 시료 조제부(14)에서 이용하는 시약(14a~14g)이 변경된다. 또, 이들 색소를 여기하는 광의 파장은, 실시 형태 1과 같이 단일의 파장이어도 되고, 혹은, 상이한 파장이어도 된다. 각 색소에 형광을 여기시키는 파장이 서로 상이한 경우, 예를 들어, 도 3(b)에 도시하는 광원(501)은 멀티 발광 레이저로 된다.
실시 형태 13에 있어서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 우선은, 도 5(a), (b)의 순서도에 의해 검출 대상 세포의 선별이 행해진다.
검출 대상 세포가, 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포 또는 간엽계 간세포인 경우, 도 5(a)의 스텝 S101에 있어서, 시료 조제부(14)는 소정의 시약을 혈액 검체(11)에 혼화(混和)한다. 여기서 혼화되는 시약은, 적혈구를 용혈하는 시약과, 백혈구를 검출하기 위한 CD45의 표지 항체를 포함하는 시약과, 검출 대상 세포에 발현하는 표면 항원에 특이적으로 결합하여 색소로 형광 표지된 항체를 포함하는 시약과, 시그널 분자에 특이적으로 결합하여 색소로 형광 표지된 항체를 포함하는 시약과, 핵을 염색하는 시약이다. 실시 형태 1과 마찬가지로, 적혈구를 용혈하는 시약은 생략되어도 된다.
도 5(a)의 스텝 S104에 있어서, 제어부(13)는, 상기 실시 형태 1과 마찬가지의 처리를 실행한다. 제어부(13)는 형광 신호의 강도가 소정의 임계치 이하이면서, 또한 전방 산란광 신호의 강도가 소정의 임계치 이상인 경우에, 조사 위치(21)의 입자는 검출 대상 세포, 즉 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포 또는 간엽계 간세포일 가능성이 높다고 판정한다. 입자가 검출 대상 세포인 경우, 입자는 CD45의 표지 항체와 결합하지 않기 때문에, 형광 신호의 강도는 소정치 이하로 된다. 스텝 S104에 있어서, 제어부(13)는 백혈구 이외의 입자이면서, 또한 입자의 사이즈가 큰 경우에, 입자가 검출 대상 세포, 즉 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포 또는 간엽계 간세포일 가능성이 높다고 판정한다.
검출 대상 세포가, 조혈 간세포인 경우, 도 5(a)의 스텝 S101에 있어서, 시료 조제부(14)는 적혈구를 용혈하는 시약과, 조혈 간세포로부터 분화(分化)하는 모든 혈구를 검출하기 위한 표지 항체를 포함하는 시약과, 조혈 간세포에 발현하는 표면 항원에 특이적으로 결합하여 색소로 형광 표지된 항체를 포함하는 시약과, 조혈 간세포 중의 시그널 분자에 특이적으로 결합하여 색소로 형광 표지된 항체를 포함하는 시약과, 핵을 염색하는 시약을 혈액 검체(11)에 혼화한다. 조혈 간세포로부터 분화하는 모든 혈구를 검출하기 위한 표지 항체를 포함하는 시약은, 일반적으로, 리니지(Lineage) 마커로 불리고 있다. 여기에서는, 리니지 마커의 각 항체가 동일한 색소로 표지된다. 실시 형태 1과 마찬가지로, 적혈구를 용혈하는 시약은 생략되어도 된다.
도 5(a)의 스텝 S104에 있어서, 제어부(13)는 형광 신호의 강도가 소정의 임계치 이하이면서, 또한 전방 산란광 신호의 강도가 소정의 임계치 이상인 경우에, 조사 위치(21)의 입자는 검출 대상 세포, 즉 조혈 간세포일 가능성이 높다고 판정한다. 도 3(a)의 다이크로익 미러(207) 및 분광 필터(209)는, 리니지 마커에 기초한 형광을 광 검출기(210)로 안내하도록 조정된다. 입자가 검출 대상 세포인 경우, 입자는 리니지 마커와 결합하지 않기 때문에, 형광 신호의 강도는 소정치 이하로 된다. 또, 조혈 간세포는 조혈 간세포로부터 분화한 다른 모든 혈구보다도 크다. 따라서 스텝 S104에 있어서, 형광 신호의 강도가 소정의 임계치 이하이면서, 또한 전방 산란광 신호의 강도가 소정의 임계치 이상인 경우, 조사 위치(21)의 입자는 조혈 간세포일 가능성이 높다.
검출 대상 세포가, 항원 특이적 T세포인 경우, 도 5(a)의 스텝 S101에 있어서, 시료 조제부(14)는 적혈구를 용혈하는 시약과, 리니지 마커로부터 CD2, CD3의 항체를 제외한 시약과, T세포에 발현하는 표면 항원에 특이적으로 결합하는 CD3의 표지 항체를 포함하는 시약과, T세포 중 항원 특이적 T세포에 발현하는 표면 항원에 특이적으로 결합하여 색소로 표지된 MHC 테트라마(tetramer)를 포함하는 시약과, 항원 특이적 T세포 중의 시그널 분자에 특이적으로 결합하여 색소로 형광 표지된 항체를 포함하는 시약과, 핵을 염색하는 시약을 혈액 검체(11)에 혼화한다. 여기에서는, 리니지 마커로부터 CD2, CD3를 제외한 항체는 동일한 색소로 표지된다. 실시 형태 1과 마찬가지로, 적혈구를 용혈하는 시약은 생략되어도 된다.
도 5(a)의 스텝 S104에 있어서, 제어부(13)는 형광 신호의 강도가 소정의 임계치 이하인 경우에, 조사 위치(21)의 입자는 T세포일 가능성이 높다고 판정한다. 도 3(a)의 다이크로익 미러(207) 및 분광 필터(209)는, 조혈 간세포를 검출하는 경우와 마찬가지로, 리니지 마커에 기초한 형광을 광 검출기(210)로 안내하도록 조정된다. 입자가 T세포인 경우, 입자는 리니지 마커와 결합하지 않기 때문에, 형광 신호의 강도는 소정치 이하로 된다. 따라서 스텝 S104에 있어서, 형광 신호의 강도가 소정의 임계치 이하인 경우, 조사 위치(21)의 입자는, T세포일 가능성이 높다.
이렇게 하여, 검출 대상 세포일 가능성이 높은지 여부에 대한 판정을 행한 입자에 대해, 제어부(13)는 도 5(b)의 처리를 실행한다. 도 5(b)의 스텝 S112에 있어서, 제어부(13)는 입자 선별부(30)에 위치하게 된 입자가, 검출 대상 세포일 가능성이 높은 입자인지 여부를 판정한다. 제어부(13)는 검출 대상 세포일 가능성이 높다고 판정한 입자를, 제5 유로부(150)를 통해서 제2 유로부(120)로 흘린다. 제어부(13)는, 도 5(c)의 처리를 실행하여, 검출 대상 세포일 가능성이 높은 입자를 차례로 촬상한다.
이상의 처리에 의해, 제어부(13)는 검출 대상 세포, 즉, 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포, 간엽계 간세포, 조혈 간세포 또는 항원 특이적 T세포일 가능성이 높은 입자의 화상을 기억부(15)에 기억한다. 기억부(15)에 기억되는 화상에는, 검출 대상 세포에 발현하는 표면 항원에 특이적으로 결합하는 표지 항체의 형광의 화상과, 검출 대상 세포 중의 시그널 분자에 특이적으로 결합하는 표지 항체의 형광의 화상과, 입자의 명시야 화상이 포함된다. 촬상 시, 도 3(b)의 광원(501)은 각 표지 항체의 색소에 형광을 여기시키는 광을 촬상 영역(51)에 조사한다. 카메라(504)는 각 표지 항체로부터 발생하는 상이한 파장의 형광을 수광하여, 형광마다 화상 정보를 출력한다. 카메라(505)는 입자를 투과한 광을 수광하여, 명시야의 화상 정보를 출력한다. 기억부(15)에는 카메라(504, 505)로부터의 화상 정보가 기억된다.
촬상 처리가 종료되면, 오퍼레이터는 입력부(16)를 통해서 입자 촬상 장치(10)에 대해서 결과의 표시 지시를 입력한다.
도 17(a)에 도시하는 것처럼, 스텝 S211에 있어서, 제어부(13)는 오퍼레이터에 의해 결과의 표시 지시가 입력되었는지를 판정한다. 스텝 S211에서 YES로 판정하면, 스텝 S212에 있어서, 제어부(13)는 촬상한 모든 입자의 화상을 화상 해석하여, 검출 대상 세포를 추출한다.
검출 대상 세포가 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포, 간엽계 간세포 또는 조혈 간세포인 경우, 제어부(13)는 스텝 S212에 있어서, 검출 대상 세포에 발현하는 항체와 특이적으로 결합하는 표지 색소의 화상을 입자마다 참조하여, 이 화상에 소정 강도를 넘는 형광의 영역이 포함되어 있는지 여부를 판정한다. 화상에 형광의 영역이 포함되어 있는 경우, 제어부(13)는 판정 대상의 입자가 검출 대상 세포라고 판정한다. 화상에 형광의 영역이 포함되어 있지 않은 경우, 제어부(13)는 판정 대상의 입자가 검출 대상 세포가 아니라고 판정한다.
검출 대상 세포가 항원 특이적 T세포인 경우, 제어부(13)는 스텝 S212에 있어서, 우선, T세포에 발현하는 항체와 특이적으로 결합하는 CD3의 표지 색소의 화상을 입자마다 참조하여, 이 화상에 소정 강도를 넘는 형광의 영역이 포함되어 있는지 여부를 판정한다. 화상에 형광의 영역이 포함되어 있는 경우, 제어부(13)는 판정 대상의 입자가 T세포라고 판정한다. 화상에 형광의 영역이 포함되어 있지 않은 경우, 제어부(13)는 판정 대상의 입자가 T세포가 아니라고 판정한다. 추가로, 제어부(13)는 항원 특이적 T세포에 발현하는 표면 항원에 결합하는 MHC 테트라마의 표지 색소의 화상을, T세포라고 판정한 입자마다 참조하여, 이 화상에 소정 강도를 넘는 형광의 영역이 포함되어 있는지 여부를 판정한다. 화상에 형광의 영역이 포함되어 있는 경우, 제어부(13)는 판정 대상의 입자가 항원 특이적 T세포라고 판정한다. 화상에 형광의 영역이 포함되어 있지 않은 경우, 제어부(13)는 판정 대상의 입자가 항원 특이적 T세포가 아니라고 판정한다.
추가로, 스텝 S213에 있어서, 제어부(13)는 추출한 검출 대상 세포의 화상을 해석하여, 세포마다 활성화의 유무를 판정하고, 활성화한 검출 대상 세포를 추출한다. 여기서, 제어부(13)는 시그널 분자에 특이적으로 결합하는 표지 색소의 화상을 참조하여, 세포 내에 있어서의 시그널 분자의 상태를 검출한다. 제어부(13)는 검출한 시그널 분자의 상태에 기초하여, 검출 대상 세포의 활성화의 유무를 판정한다.
예를 들어, 검출 대상 세포가 혈관 내피 세포(CEC)인 경우, 시그널 분자는 NFκB로 될 수 있다. 스텝 S213에 있어서, 제어부(13)는 시그널 분자인 NFκB가 핵 내에 편재하고 있는지 여부에 따라, 혈관 내피 세포의 활성화의 유무를 판정한다. 혈관 내피 세포는 혈관의 내벽으로부터 박리되어 혈액 중에 유입된다. 혈관 내피 세포의 박리는, 염증에 의한 자극 외, 압박 등에 의한 압력의 변화에 의해도 발생한다. 제어부(13)는 이들 박리 원인 중 염증에 의한 자극에 의해서 생긴 박리를, 시그널 분자인 NFκB가 핵 내에 편재하고 있는지 여부에 의해서 판정한다. 제어부(13)는 염증에 의한 자극에 의해서 박리된 혈관 내피 세포를 활성화된 혈관 내피 세포로서 추출한다.
도 18(a)에 도시하는 것처럼, 염증에 의한 자극에 의해서 박리된 혈관 내피 세포에서는, NFκB가 핵 내에 편재하는 경향이 있다. 도 18(a)의 좌측 도면에는, 핵의 형광 화상이 도시되어 있다. 도 18(a)의 좌측 도면에서는, 편의상, 핵의 윤곽을 도시하는 파선이 부기되어 있다. 도 18(a)의 우측 도면에는, 시그널 분자인 NFκB의 형광 화상이 도시되고, 추가로 좌측 도면의 핵에 대응하는 영역이 파선으로 도시되어 있다. 도 18(a)의 좌측 도면 및 우측 도면에서는, 각각, 흑(黑)에 가까워질수록 핵으로부터의 형광 및 NFκB로부터의 형광의 강도가 높게 되어 있다. 도 18(a)의 예에서는, 시그널 분자인 NFκB가 핵 내에 편재하고 있는 것을 알 수 있다.
도 18(b)의 예에서는, 시그널 분자인 NFκB가 핵 내에는 편재하고 있지 않다. 도 18(b)의 우측 도면에서는, 파선의 영역이 핵의 영역이다. 이와 같이, 염증에 의한 자극 이외의 자극에 의해서 박리된 혈관 내피 세포에서는, NFκB가 핵 내에 편재하지 않는 경향이 있다. 제어부(13)는 시그널 분자의 형광의 화상을 해석하여, 시그널 분자인 NFκB가 핵 내에 편재하고 있는지 여부에 의해서, 혈관 내피 세포의 활성화의 유무를 판정한다. 검출 대상 세포가 혈관 내피 전구 세포, 간엽계 간세포, 조혈 간세포 또는 항원 특이적 T세포인 경우도, 마찬가지로 제어부(13)는 시그널 분자의 편재 위치에 기초하여, 이들 세포의 기능성을 평가하여, 상해 등의 요인에 의해 증가한 세포를 활성화된 세포로서 추출한다. 예를 들어, 검출 대상 세포가 혈관 내피 전구 세포 또는 간엽계 간세포인 경우, 제어부(13)는 시그널 분자의 편재 위치에 기초하여, 이들 세포의 수복능(修復能)을 평가하여, 수복능이 높은 세포를 활성화된 세포로서 추출한다.
또한, 검출 대상 세포의 기능성의 평가는, 시그널 분자의 편재 위치에 한정하지 않고, 다른 요소에 의해 행해져도 된다. 기능성의 평가에 이용하는 요소에 따라서, 시그널 분자의 종류도 적당히 변경될 수 있다.
스텝 S213에 있어서, 제어부(13)는 스텝 S212에 있어서 추출한 검출 대상 세포의 수와, 활성화된 검출 대상 세포의 수를 출력부(17)에 표시시키고, 추가로, 스텝 S214에 있어서, 검출 대상 세포의 화상을 출력부(17)에 표시시킨다. 예를 들어, 검출 대상 세포가 혈관 내피 세포(CEC)인 경우, 스텝 S213, S214에 있어서, 출력부(17)에 도 17(b), (c)에 도시하는 화면(60)이 표시된다.
화면(60)에는, 혈관 내피 세포(CEC)의 수와, 활성화된 혈관 내피 세포(CEC)의 수와, 혈관 내피 세포(CEC)의 화상이 표시된다. 오퍼레이터는 혈관 내피 세포(CEC)의 수를 참조함으로써, 혈액 중에서 혈관 내피 세포가 증가해 있는지 여부를 알 수 있다. 또, 활성화된 혈관 내피 세포(CEC)의 수를 참조함으로써, 활성화 상태에 있는 혈관 내피 세포의 비율을 파악할 수 있다. 이들 정보는 의사 등의 치료의 지침을 결정하기 위한 유용한 정보가 될 수 있다.
가로로 나열되는 2매의 화상은, 같은 1개의 입자에 대한 화상이다. 화상(66)은 핵에 특이적으로 결합하는 표지 항체에 의해 발생한 형광의 화상이고, 화상(67)은 시그널 분자에 특이적으로 결합하는 표지 항체에 의해 발생한 형광의 화상이다. 상기와 같이, 시그널 분자는 혈관 내피 세포에 포함되는 단백질인 NFκB이다. 혈관 내피 세포의 검출에는, 혈관 내피 세포에 발현하는 항원에 특이적으로 결합하는 CD146의 표지 항체가 이용된다. 또한, 화상(66, 67)은 계조의 반전을 행한 후, 그레이 스케일로 변환한 것이다. 화상(66, 67)과 함께, 명시야의 화상이 추가로 화면(60)에 포함되어도 된다.
도 17(b)에 도시하는 입자의 화상은, 활성화된 혈관 내피 세포의 화상이고, 도 17(c)에 도시하는 입자의 화상은, 활성화가 없는 혈관 내피 세포의 화상이다. 혈관 내피 세포의 입자의 화상이 복수 개 있는 경우, 오퍼레이터는 화면(60)상에서 입자의 화상을 전환하여 표시할 수 있다. 추가로, 활성화된 혈관 내피 세포의 화상의 표시와, 활성화가 없는 혈관 내피 세포의 화상의 표시를 개별로 표시 가능한 버튼 등을, 화면(60)상에 별도 마련해도 된다.
실시 형태 13에서는, CTC 외, 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포, 간엽계 간세포, 조혈 간세포 또는 항원 특이적 T세포 등의, 병상의 판정 및 투약의 확인에 있어서 유용한 세포의 화상이 취득되고, 이들 세포의 화상이, 추출된 세포의 수와 함께, 오퍼레이터의 요구에 따라 표시된다. 의사 등은 표시된 정보를, 치료의 지침의 결정에 유용하게 쓸 수 있다.
예를 들어, 심근경색이나 뇌경색을 앓는 환자는, 정상인에 비해 혈관 내피 세포의 수가 증가한다. 또, 조직에 손상이 있으면, 정상인에 비해 혈관 내피 전구 세포 및 간엽계 간세포의 수가 증가한다. 따라서 의사 등은, 이들 세포의 수를 파악함으로써, 환자가 심근경색 등의 질환을 앓고 있을 가능성이나 환자의 조직에 손상이 발생해 있을 가능성을 파악할 수 있다.
추가로, 실시 형태 13에서는, 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포, 간엽계 간세포, 조혈 간세포 또는 항원 특이적 T세포의 활성화 상태가, 시그널 분자의 거동에 기초하여 검출되어 표시된다. 이와 같이, 검출 대상 세포의 활성화 상태가 추가로 표시됨으로써, 검출 대상 세포의 검출 결과의 특이성을 더욱 높일 수 있다. 예를 들어, 검출 대상 세포가 혈관 내피 세포인 경우, 도 17(b), (c)에 도시하는 것처럼, 혈관 내피 세포(CEC)의 수와 함께 활성화된 혈관 내피 세포(CEC)의 수가 표시된다. 이것에 의해, 의사 등은, 염증에 의한 자극에 의해서 박리된 혈관 내피 세포의 수를 정확하게 파악할 수 있어, 환자가 심근경색 등의 질환을 앓고 있을 가능성을 보다 적확하게 파악할 수 있다. 또, 최근에는, 특정의 항원에 응답하는 T세포가 면역 요법에 이용되고 있다. 예를 들어, 암 세포에 특이적으로 응답할 수 있는 T세포를 혈중으로 되돌리고, 그 효능을 모니터링하는 것이 치료법으로서 시행되고 있다. 실시 형태 13에서는, 이 모니터링에 있어서, 항원 특이적 T세포의 활성화 상태를 그 세포수 및 화상에 의해, 의사 등에게 제시할 수 있다. 이것에 의해, 의사 등은, 이 면역 치료의 효과를 확인할 수 있다.
＜실시 형태 14＞
도 19에 도시하는 것처럼, 제1 유로부(110)와 제2 유로부(120)를 접속하는 중간 유로부가, 제5 유로부(150) 외에, 추가로, 제9 유로부(171) 및 제10 유로부(172)를 구비해도 된다. 제10 유로부(172)는 제5 유로부(150)와 마찬가지로, 하류를 향함에 따라서 단면적이 증가하는 확장 유로부로 되어 있다. 제1 유로부(110)로부터 제2 유로부(120)로 향하는 입자의 흐름은, 제5 유로부(150)에 의해서 감속되고, 추가로, 제10 유로부(172)에 의해서 감속된다.
제9 유로부(171)의 단면 형상은, 도 2(b)와 마찬가지의 사각형이다. 제9 유로부(171)의 단면적은 일정하다. 제10 유로부(172)의 단면 형상은 사각형이다. 제10 유로부(172)의 단면의 Z축 방향의 폭은, 제9 유로부(171)의 단면의 Z축 방향폭과 같다. 제10 유로부(172)의 단면 형상은, 중심축을 따라 X축 양방향으로 서서히 커진다. 제9 유로부(171)의 중심축과 제10 유로부(172)의 중심축은, 각각, X축 방향으로 연장되고, 또한 제5 유로부(150)의 중심축과 제2 유로부(120)의 중심축과 일치한다.
제10 유로부(172)의 단면 형상이 X축 양방향으로 서서히 크게 되어 있기 때문에, 제2 유로부(120)의 단면적은, 도 2(b)의 경우에 비해 크게 되어 있다. 제2 유로부(120)의 단면 형상은, 도 2(b)에 비해 Y축 방향의 폭이 확장되어 있다. 제2 유로부(120)의 Z축 방향의 폭은, 도 2(b)의 경우와 같다.
실시 형태 14에서는, 상술한 것처럼, 제10 유로부(172)에 의해 제2 유로부(120)의 단면적이 추가로 넓어지기 때문에, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도를, 추가로 저하시킬 수 있다. 구체적으로는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도는 1.0m/s 인데 대해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도를 0.01m/s 정도까지 감속시킬 수 있다. 이 경우, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도의 1/100 정도가 된다. 따라서 많은 입자 중에서 촬상 대상이 되는 입자를 추출하기 위해서, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도를 올렸을 경우에도, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는 현저하게 저하되기 때문에, 입자 촬상부(50)에 의해서, 보다 정밀한 입자의 화상을 촬상할 수 있다. 즉 입자 촬상 장치(10)의 처리 속도를 유지하면서 촬상 대상의 입자를 보다 고품질로 촬상할 수 있다.
실시 형태 14에서는, 제2 유로부(120)의 Y축 방향의 폭이 넓어지기 때문에, 도 19와 같이 입자 정렬부(40)에 의해서 입자를 정렬시키는 경우에는, 입자 정렬부(40)로부터 출력되는 음향력을 높일 필요가 있다.
제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도를 0.01m/s 정도까지 감속시키기 위해서, 도 20에 도시하는 것처럼, 제1 유로부(110)와 제2 유로부(120)를 접속하는 중간 유로부가, 제9 유로부(171a, 171b)와, 제10 유로부(172a, 172b)를 구비해도 된다. 이 경우, 하류측에 배치된 2단째의 제9 유로부(171b)의 Y축 방향의 폭은, 제2 유로부(120)보다도 작다. 이 때문에, 도 20에 도시하는 것처럼, 2단째의 제9 유로부(171b)에 입자 정렬부(40)를 배치함으로써, 음향력을 현저하게 높이지 않아도, 입자를 정렬시킬 수 있다. 이것에 의해, 제2 유로부(120)에 의한 입자의 흐름의 난류를 억제할 수 있다.
도 19와 같이 제2 유로부(120)에 입자 정렬부(40)를 배치하는 형태 외, 제9 유로부(171)에 입자 정렬부(40)를 배치하는 형태여도 된다. 제9 유로부(171)에 입자 정렬부(40)를 배치하는 형태에서는, 제9 유로부(171)의 Y축 방향의 폭이 제2 유로부(120)보다도 작기 때문에, 입자 정렬부(40)로부터 출력되는 음향력을 현저하게 높이지 않아도, 입자를 정렬시킬 수 있다. 제9 유로부(171)에 입자 정렬부(40)를 배치하는 경우는, 가능한 한 하류측에 입자 정렬부(40)를 배치하는 것이 바람직하다. 제2 유로부(120)와 제9 유로부(171)의 양방에 입자 정렬부(40)를 마련해도 된다. 도 20의 구성에서는, 추가로, 제2 유로부(120)와 제9 유로부(171a, 171b)의 모두, 혹은 어느 1개 또는 2개에 입자 정렬부(40)를 마련해도 된다.
도 19 및 도 20의 구성에 있어서, 제9 유로부(171, 171a, 171b)의 길이나 폭은 적당히 조정 가능하고, 제10 유로부(172, 172a, 172b)의 넓어지는 상태도 적당히 조정 가능하다. 제9 유로부(171, 171a, 171b)를 상당히 짧게 설정하거나, 혹은, 제9 유로부(171, 171a, 171b)를 생략해도 된다.
＜실시 형태 15＞
도 21에 도시하는 것처럼, 제1 유로부(110)와 제2 유로부(120)를 접속하는 중간 유로부가, 제5 유로부(150) 외에, 추가로, 제11 유로부(181), 제12 유로부(182) 및 제15 유로부(185)를 구비하고, 추가로, 유로(100)가 제3 유로부(130) 보다도 하류측에, 중간 유로부로부터 분기하는 분기 유로부로서, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)를 구비해도 된다. 제15 유로부(185)는 제5 유로부(150)와 마찬가지로, 하류를 향함에 따라서 단면적이 증가하는 확장 유로부로 되어 있다. 제1 유로부(110)로부터 제2 유로부(120)로 향하는 입자의 흐름은, 제5 유로부(150)에 의해서 감속된 후, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)에 의해 유량이 감소되고, 추가로, 제10 유로부(172)에 의해서 감속된다.
제11 유로부(181)의 단면 형상은, 도 2(b)와 같다. 제12 유로부(182)의 단면 형상은 사각형이고, 도 2(b)의 단면 형상을 Y축 방향으로 대략 3분할한 형상이다. 제12 유로부(182)의 단면의 Z축 방향의 폭은, 제11 유로부(181)의 Z축 방향의 폭과 같다. 제12 유로부(182)는 X축 방향으로 평행한 직선 모양으로 연장되어 있다. 제12 유로부(182)의 단면 형상은, 제12 유로부(182)의 전체 길이에 걸쳐 일정하다.
제12 유로부(182)의 후단에 연결되는 제15 유로부(185)의 단면 형상도, 사각형이다. 제15 유로부(185)의 단면의 Z축 방향의 폭은, 제12 유로부(182)의 단면의 Z축 방향폭과 같다. 제15 유로부(185)의 단면 형상은, X축 양방향을 향함에 따라서 Y축 방향으로 서서히 커진다. 제11 유로부(181), 제12 유로부(182) 및 제15 유로부(185)의 중심축은, 각각, X축 방향으로 연장되고, 또한 제5 유로부(150)의 중심축과 제2 유로부(120)의 중심축과 일치한다.
제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)는, 제12 유로부(182)의 중심축에 대해 대칭이 되도록 마련되어 있다. 제13 유로부(183)의 단면 형상과 제14 유로부(184)의 단면 형상은, 각각, 사각형이다. 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 전단의 단면 형상은, 제12 유로부(182)와 마찬가지로, 도 2(b)의 단면 형상을 Y축 방향으로 대략 3분할한 형상이다. 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 단면 형상은, 분기 위치로부터 범위 L1에 있어서 일정하다. 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)는, 범위 L1에 있어서 직선 모양으로 연장되어 있다. 범위 L1를 넘으면, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 단면 형상은, 범위 L2에 있어서 X－Y평면에 평행한 방향으로만 넓어지고, 그 후, 다시 일정하게 된다. 범위 L2에 있어서, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 단면 형상은, 제12 유로부(182) 및 제15 유로부(185)로부터 멀어지는 외측 방향으로만 넓어져 있다.
도 21의 구성에서는, 범위 L1의 흐름 방향의 길이는, 제12 유로부(182)의 흐름 방향의 길이보다도 짧다. 이것을 대신하여, 범위 L1의 흐름 방향의 길이가, 제12 유로부(182)의 흐름 방향의 길이와 같아도 되고, 혹은, 제12 유로부(182)의 흐름 방향의 길이보다 길어도 된다. 또, 도 21의 구성에서는, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 범위 L2보다도 하류측 부분의 폭 W2가, 제2 유로부(120)의 폭 W1보다도 작게 되어 있다. 이것을 대신하여, 폭 W2가, 폭 W1과 같아도 되고, 혹은, 폭 W1보다 넓어도 된다. 이 외, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 분기 각도는 적당히 조정 가능하고, 또, 범위 L2에 있어서의 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 넓어지는 상태도 적당히 조정 가능하다. 제15 유로부(185)의 넓어지는 상태도 다양하게 조정 가능하다. 제11 유로부(181)를 상당히 짧게 설정하거나, 혹은, 제11 유로부(181)를 생략해도 된다.
제11 유로부(181)를 흐르는 시스액의 일부는, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)로 분류한다. 이것에 의해, 제12 유로부(182)의 유량이 감소한다. 또, 제15 유로부(185)의 단면적이 하류를 향해 서시히 커짐으로써, 제15 유로부(185)를 흐르는 시스액 및 측정 시료(12)의 유속이 서서히 저하한다.
도 21의 구성에서는, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)에 의해 제12 유로부(182)의 유량이 감소된 후, 제15 유로부(185)에 의해 시스액 및 측정 시료(12)의 유속이 저하된다. 이 때문에, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도를, 추가로 저하시킬 수 있다.
구체적으로는, 도 21의 구성에 의해, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도가 1.0m/s인데 대해, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도를 0.01m/s 정도까지 감속시키는 것이 가능하다. 이 경우, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도의 1/100 정도가 된다. 따라서 많은 입자 중에서 촬상 대상이 되는 입자를 추출하기 위해서, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도를 올렸을 경우에도, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도는 현저하게 저하되기 때문에, 입자 촬상부(50)에 의해서, 보다 정밀한 입자의 화상을 촬상할 수 있다. 즉 입자 촬상 장치(10)의 처리 속도를 유지하면서 촬상 대상의 입자를 보다 고품질로 촬상할 수 있다.
도 22는 도 21의 구성에 있어서, 제1 유로부(110)로부터 제2 유로부(120)로 흐르는 측정 시료(12)의 유속을 본원 발명자 등이 해석한 시뮬레이션 결과이다. 도 22의 시뮬레이션 결과는, 도 21과 마찬가지의 형상의 유로(100)에 대해 해석한 것이다. 또한, 도 22의 시뮬레이션에서는, 제3 유로부(130) 및 제4 유로부(140)의 단면 형상이, 하류로 나아감에 따라 X－Y평면 방향으로만 넓어지는 사각형으로 설정되어 있다. 제3 유로부(130)와 제4 유로부(140)는, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)와 같이 하류측의 폭이 균일하게 되는 일 없이, 폐액 수용부에 접속되어 있다.
도 22에 있어서, 약 0.2m/s, 약 0.015m/s 및 약 0.002m/s는, 각각, 측정 시료(12)의 유속을 나타내고 있다. 약 0.2m/s가 첨부된 양(兩)화살표의 범위는, 제1 유로부(110)의 범위이다. 약 0.015m/s가 첨부된 양화살표의 범위는, 제11 유로부(181)의 범위이다. 약 0.002m/s가 첨부된 양화살표의 범위는, 제2 유로부(120)의 범위이다. 도시와 같이, 이 시뮬레이션 결과로부터, 제1 유로부(110)에서 약 0.2m/s였던 측정 시료(12)의 유속을, 그 1/100의 약 0.002m/s까지 저하시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 약 0.015m/s가 첨부된 양화살표의 범위의 직후에 유속이 약간 저하되어 있는 것은, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)에 의해 시스액 및 측정 시료(12)가 분류한 것에 의하는 것이다.
또, 도 21의 구성에서는, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)가, 제11 유로부(181)의 중심축에 대해 대칭이 되도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 제11 유로부(181)를 흐르는 시스액이, 대략 균등하게 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)로 유입된다. 이것에 의해, 제12 유로부(182)로부터 제15 유로부(185)를 통해서 제2 유로부(120)에 흐르는 입자의 흐름이 안정되어, 입자 촬상부(50)가 보다 정밀도가 높은 화상을 촬상할 수 있다.
또, 도 21의 구성에서는, 제2 유로부(120)의 Y축 방향의 폭 W1을 도 20 및 도 21의 구성에 비해 작게 할 수 있다. 이 때문에, 입자 정렬부(40)로부터의 음향력을 효과적으로 입자에 적용할 수 있어, 입자를 원활히 정렬시킬 수 있다. 제11 유로부(181)에도 입자 정렬부(40)를 마련해도 된다. 또, 제2 유로부(120)의 Y축 방향의 폭 W1이 작기 때문에, 제2 유로부(120)에 있어서 입자가 중심축으로부터 어긋나기 어렵다. 따라서 촬상에 지장이 없는 경우는, 적당히 입자 정렬부(40)를 생략해도 된다.
또한, 도 21의 구성에서는, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)가 범위 L2에 있어서 넓어지고, 범위 L2 보다도 하류측에서 폭 W2가 균일하게 되어 있다. 이것에 의해, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)에 시스액을 효과적으로 안내할 수 있어, 제12 유로부(182)에 있어서의 유속이 높아지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)가, 범위 L2에 있어서 넓어지지 않고서, 범위 L1의 폭이 유지되었을 경우, 제12 유로부(182)의 하류측이 제15 유로부(185)에 의해서 넓어져 있기 때문에, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)보다도 제12 유로부(182)의 쪽이 흐르기 쉬워진다. 그 결과, 제12 유로부(182)를 흐르는 측정 시료(12)의 유속이, 제11 유로부(181)를 흐르는 측정 시료(12)의 유속보다도 빨라져, 제2 유로부(120)에 있어서, 측정 시료(12)의 유속을 효과적으로 저하시키기 어려워진다. 도 21의 구성에서는, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)를 범위 L2에 있어서 넓힌 후, 폭 W2를 균일하게 함으로써, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)의 흐르기 쉬움이 제12 유로부(182)의 흐르기 쉬움과 동일한 정도가 된다. 이것에 의해, 도 22에서 검증했던 대로, 제2 유로부(120)를 흐르는 측정 시료(12)의 유속을, 효과적으로 저하시킬 수 있다.
도 23(a), (b)에 도시하는 것처럼, 실시 형태 15에서는, 제12 유로부(182), 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 분기 형태가, 제3 유로부(130), 제4 유로부(140) 및 제5 유로부(150)의 분기 형태와 상이하다. 제12 유로부(182), 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)에서는, 분기한 후, 단면 형상이 일정한 유로부가 이어서 있다. 도 23(a), (b)에 있어서, 파선은, 측정 시료(12)가 흐르는 영역을 나타내고 있다.
이와 같이 제12 유로부(182), 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)를 분기시킴으로써, 유체 설계의 단계에 있어서, 제12 유로부(182)의 길이와, 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 범위 L1의 길이를 변경함으로써, 제12 유로부(182)와 제13 유로부(183) 및 제14 유로부(184)의 범위 L1의 유로부의 상대적인 저항의 비를 조정 및 변경하기 쉬워, 결과적으로 제12 유로부(182)의 유속을 적절한 값으로 조정을 하기 쉽다고 하는 이점이 있다.
중간 유로부로부터 분기하는 분기 유로부를, X축 방향으로 복수 단(段) 마련해도 된다. 예를 들어, 도 24에 도시하는 것처럼, 제11 유로부(181)의 전측(前側)에, 중간 유로부로서 제16 유로부(186), 제17 유로부(187) 및 제20 유로부(190)를 추가하고, 분기 유로부로서 제18 유로부(188) 및 제19 유로부(189)를 추가해도 된다.
도 24에 있어서, 제16 유로부(186), 제17 유로부(187), 제18 유로부(188), 제19 유로부(189) 및 제20 유로부(190)는, 각각, 제11 유로부(181), 제12 유로부(182), 제13 유로부(183), 제14 유로부(184) 및 제15 유로부(185)와 마찬가지의 구성을 가진다. 제16 유로부(186), 제17 유로부(187), 제18 유로부(188), 제19 유로부(189) 및 제20 유로부(190)의 길이, 폭, 넓어지는 상태는, 적당히 조정될 수 있다. 제16 유로부(186)를 상당히 짧게 설정하거나, 혹은 제16 유로부(186)를 생략해도 된다.
도 24의 구성에 의하면, 제16 유로부(186), 제17 유로부(187), 제18 유로부(188), 제19 유로부(189) 및 제20 유로부(190)에 의해, 추가로, 제2 유로부(120)에 있어서의 유속을 저하시킬 수 있다. 따라서 많은 입자 중에서 촬상 대상이 되는 입자를 보다 신속히 추출하기 위해서, 제1 유로부(110)를 흐르는 입자의 속도를 추가로 높였을 경우에도, 제2 유로부(120)를 흐르는 입자의 속도가 현저하게 저하되기 때문에, 입자 촬상부(50)에 의해서, 정밀한 입자의 화상을 촬상할 수 있다.
이와 같이, 분기 유로부를 X축 방향으로 복수 단 마련하는 경우는, 도 25에 도시하는 것처럼, 제12 유로부(182) 및 제15 유로부(185)를 생략하고, 제11 유로부(181)에 직접, 제2 유로부(120)를 접속해도 된다. 이 경우, 제2 유로부(120)의 폭은, 도 23의 경우에 비해 좁아진다. 이 구성에서는, 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)의 하류측의 폭이 넓어져 있기 때문에, 제2 유로부(120)에 비해 제13 유로부(183)와 제14 유로부(184)가 흐르기 쉬워진다. 이 때문에, 제2 유로부(120)에 흐르는 유량이 감소하여, 제2 유로부(120)의 유속을 제11 유로부(181)의 유속보다도 저하시킬 수 있다.
도 25의 구성에 의하면, 제2 유로부(120)의 폭 W1을 현저하게 작게 할 수 있기 때문에, 제2 유로부(120)에 있어서 입자가 촬상 범위로부터 어긋나기 어려워진다. 따라서 도 25에 도시하는 것처럼, 입자 정렬부(40)를 생략 가능하다. 촬상 범위로부터 입자가 어긋나는 경우에는, 제2 유로부(120)에 적당히 입자 정렬부(40)를 마련하면 된다. 이 경우, 제2 유로부(120)의 폭 W1이 좁기 때문에, 보다 한층 효과적으로, 입자 정렬부(40)의 음향력을 입자에 적용할 수 있다.
도 24 및 도 25의 구성에 있어서도, 제11 유로부(181) 및 제16 유로부(186)의 양방 또는 어느 일방에, 입자 정렬부(40)를 마련해도 된다.
10 … 입자 분석 장치
13 … 제어부
17 … 출력부
20 … 입자 검출부
30 … 입자 선별부
31, 32 … 버블 발생기
33, 34 … 빗형 전극
35 … 레이저 광원
40 … 입자 정렬부
41, 42 … 피에조 액추에이터
43, 44 … 빗형 전극
46 … 음향 결합제
47, 48 … 피에조 액추에이터
50 … 입자 촬상부
100 … 유로
101 … 압전 결정 기판
110 … 제1 유로부
112 … 중심축
120 … 제2 유로부
130 … 제3 유로부
140 … 제4 유로부
200 … 초음파 정재파
504, 505 … 카메라

Claims (32)

  1. 제1 유로부, 상기 제1 유로부의 하류측에 접속된 제2 유로부 및 제3 유로부를 구비하고, 입자를 포함하는 측정 시료를 흘리기 위한 유로와,
    상기 제1 유로부를 흐르는 입자를 검출하는 입자 검출부와,
    상기 입자 검출부에 의한 검출 결과에 기초하여, 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 진행 방향을 적어도 상기 제2 유로부 및 상기 제3 유로부로부터 선택적으로 조정 가능한 입자 선별부와,
    상기 제2 유로부를 흐르는 입자를 촬상하는 입자 촬상부를 구비하는 입자 촬상 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입자 검출부는, 상기 측정 시료 중에 포함되는 혈중 순환 종양 세포, 혈관 내피 세포, 혈관 내피 전구 세포, 간엽계 간세포, 조혈 간세포, 및 항원 특이적 T세포로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1개의 세포를 상기 입자 촬상부에 의한 촬상 대상으로서 검출하는 입자 촬상 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 유로는, 상기 제2 유로부를 흐르는 입자의 속도가 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 속도보다도 저하하도록 구성되어 있는 입자 촬상 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는, 상기 제2 유로부에 있어서의 유량이 상기 제1 유로부에 있어서의 유량의 1/3 이하가 되도록 구성되어 있는 입자 촬상 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는, 상기 제2 유로부를 흐르는 입자의 속도가 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 속도의 1/10 이하가 되도록 구성되어 있는 입자 촬상 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유로부 및 상기 제2 유로부가 직선 모양으로 나란하도록 배치되는 입자 촬상 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 선별부는 촬상 대상의 입자는 외력을 부여하지 않고 직진시켜 상기 제2 유로부로 안내하고, 촬상 대상의 입자 이외의 입자는 외력을 부여하여 진행 방향을 변화시켜 상기 제3 유로부로 안내하는 입자 촬상 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는, 상기 제1 유로부와 상기 제2 유로부의 사이에 있어서 상기 제1 유로부로부터 분기하는 제4 유로부를 추가로 구비하고,
    상기 제3 유로부 및 상기 제4 유로부가, 상기 제1 유로부의 중심축에 대해 대칭이 되도록 마련되어 있는 입자 촬상 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 유로부는 유로의 상류측에서 하류측을 향해 서서히 단면적이 커지도록 구성되어 있는 입자 촬상 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 제3 유로부에 의해서 상기 제2 유로부에 있어서의 유량을 상기 제1 유로부에 있어서의 유량으로부터 감소시킴으로써, 상기 제2 유로부를 흐르는 입자의 속도가 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 속도보다도 저하하도록 구성되어 있는 입자 촬상 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 제2 유로부의 단면적을 상기 제1 유로부의 단면적보다도 크게 함으로써, 상기 제2 유로부를 흐르는 입자의 속도가 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 속도보다도 저하하도록 구성되어 있는 입자 촬상 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 제1 유로부와 상기 제2 유로부를 접속시키는 중간 유로부와, 상기 중간 유로부로부터 분기하는 분기 유로부를 추가로 구비하는 입자 촬상 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유로는 상기 분기 유로부를 복수 개 구비하고,
    복수의 상기 분기 유로부가, 상기 중간 유로부의 중심축에 대해 대칭이 되도록 마련되어 있는 입자 촬상 장치.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 중간 유로부는, 상기 분기 유로부가 분기하는 위치로부터 하류측에, 하류를 향함에 따라서 단면적이 증가하는 유로부를 구비하고,
    상기 분기 유로부는, 하류를 향함에 따라서 단면적이 증가하는 유로부를 구비하는 입자 촬상 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 제1 유로부와 상기 제2 유로부를 접속시키는 중간 유로부를 구비하고,
    상기 중간 유로부는 하류를 향함에 따라서 단면적이 증가하는 확장 유로부를 복수 개 구비하고, 복수의 상기 확장 유로부의 사이에 단면적이 일정한 유로부를 구비하는 입자 촬상 장치.
  16. 청구항 12 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 유로부에, 흐름 방향으로 입자를 정렬시키기 위한 입자 정렬부가 마련되어 있는 입자 촬상 장치.
  17. 청구항 12 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 제2 유로부를 흐르는 입자의 속도가 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 속도의 1/100 이하가 되도록 구성되어 있는 입자 촬상 장치.
  18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상부에 의한 촬상 위치에 있어서의 상기 제2 유로부의 단면에 있어서, 촬상 방향의 폭보다 상기 촬상 방향과 상기 입자의 흐름 방향에 수직인 방향의 폭이 큰 입자 촬상 장치.
  19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유로부를 흐르는 입자를, 흐름 방향으로 정렬시키기 위한 입자 정렬부를 추가로 구비하는 입자 촬상 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 입자 정렬부는, 상기 촬상 방향과 상기 입자의 흐름 방향에 수직인 방향에 있어서 상기 제2 유로부를 흐르는 입자에 음향력을 부여하는 입자 촬상 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 입자 정렬부는 추가로 상기 촬상 방향에 있어서 상기 제2 유로부를 흐르는 입자에 음향력을 부여하는 입자 촬상 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 입자 정렬부는 상기 제2 유로부의 측면에 배치된 피에조 액추에이터를 이용하여 상기 제2 유로부를 흐르는 입자에 음향력을 부여하고,
    상기 제2 유로부는 상기 피에조 액추에이터가 배치되는 측면 부분의 두께가 다른 부분보다 작게 되어 있는 입자 촬상 장치.
  23. 청구항 19 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 정렬부는 펄스파의 입력 신호를 상기 피에조 액추에이터에 부여하여 상기 제2 유로부의 내부에 포함되는 기포를 제거한 후, 정현파의 입력 신호를 상기 피에조 액추에이터에 부여하여 상기 입자를 정렬시키는 입자 촬상 장치.
  24. 청구항 19 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유로부는 압전 결정 기판상에 마련되고,
    상기 입자 정렬부는 상기 압전 결정 기판의 표면에 형성된 빗형 전극에 전류를 흘림으로써 상기 제2 유로부를 흐르는 입자에 음향력을 부여하는 입자 촬상 장치.
  25. 청구항 19 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 정렬부는 상기 제2 유로부를 흐르는 상기 측정 시료에 초음파를 부여함으로써 상기 측정 시료에 정재파(定在波)를 발생시켜, 상기 입자를 상기 측정 시료의 흐름 방향으로 정렬시키고,
    상기 입자 정렬부는 상기 정재파의 진폭을 조정함으로써 상기 입자의 수렴 정밀도를 변화시키는 입자 촬상 장치.
  26. 청구항 1 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 검출부는 소정 파장의 광을 상기 입자에 조사하고, 상기 광의 조사에 의해 상기 입자로부터 발생하는 광을 수광하는 수광부를 구비하고,
    상기 촬상부는 상기 제2 유로부의 촬상 영역에 광을 조사함과 아울러 상기 촬상 영역으로부터의 광을 수광하여 상기 촬상 영역을 흐르는 상기 입자를 촬상하고,
    상기 입자 선별부는 상기 입자 검출부에 의해 검출한 입자의 분석 결과에 기초하여 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 진행 방향을 선택적으로 조정하는 입자 촬상 장치.
  27. 청구항 1 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 촬상부는 TDI 카메라인 입자 촬상 장치.
  28. 청구항 1 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 검출부는 소정 파장의 광을 상기 입자에 조사하는 광원과, 상기 광의 조사에 의해 상기 입자로부터 발생하는 광을 수광하는 수광부를 구비하고,
    상기 입자 선별부는 상기 광의 강도에 기초하여 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 진행 방향을 조정하는 입자 촬상 장치.
  29. 청구항 1 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    혈액 검체, 및 촬상 대상의 세포 이외의 세포에 특이적으로 반응하는 표지 항체를 혼합하여 상기 측정 시료를 조제하는 시료 조제부를 추가로 구비하고
    상기 수광부는 상기 광의 조사에 의해 상기 입자로부터 발생하는 산란광을 수광하는 제1 검출기 및 상기 광의 조사에 의해 상기 입자로부터 발생하는 형광을 수광하는 제2 검출기를 구비하고,
    상기 제2 검출기는 상기 표지 항체로부터 얻어지는 형광 신호를 검출하고,
    상기 입자 선별부는 상기 형광 신호의 강도에 기초하여 상기 제1 유로부를 흐르는 입자의 진행 방향을 조정하는 입자 촬상 장치.
  30. 청구항 1 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    출력부와,
    상기 촬상부가 촬상한 입자 화상을 해석하여, 측정 시료에 포함되는 상기 촬상 대상의 세포의 수를 상기 출력부에 출력시키는 제어부를 추가로 구비하고
    상기 제어부는 상기 해석에 의해 취득된 상기 촬상 대상의 세포의 화상을 상기 출력부에 출력시키는 입자 촬상 장치.
  31. 제1 유로부 및 상기 제1 유로부의 하류측에 접속된 제2 유로부를 구비하고, 입자를 포함하는 측정 시료를 흘리기 위한 유로와,
    상기 제1 유로부를 흐르는 입자를 검출하는 입자 검출부와,
    상기 제1 유로부와 상기 제2 유로부의 사이에 마련되어, 상기 입자 검출부에 의한 검출 결과에 기초하여 촬상 대상의 입자 이외의 입자를 파괴하는 입자 선별부와,
    상기 제2 유로부를 흐르는 입자를 촬상하는 입자 촬상부를 구비하는 입자 촬상 장치.
  32. 제1 속도로 흐르는 측정 시료 중의 입자를 검출하고,
    검출 결과에 기초하여 상기 측정 시료 중의 입자의 진행 방향을 변경하고,
    상기 제1 속도보다 늦은 제2 속도로 흐르는 상기 측정 시료 중의 입자를 촬상하는 입자 촬상 방법.
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