WO2023189628A1 - フローセル、および測定方法 - Google Patents

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WO2023189628A1
WO2023189628A1 PCT/JP2023/010196 JP2023010196W WO2023189628A1 WO 2023189628 A1 WO2023189628 A1 WO 2023189628A1 JP 2023010196 W JP2023010196 W JP 2023010196W WO 2023189628 A1 WO2023189628 A1 WO 2023189628A1
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WO
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lens
flow cell
cell according
fluid
measurement light
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Application number
PCT/JP2023/010196
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English (en)
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敬之 西
尚志 山本
昌孝 長谷川
優香 小林
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富士フイルム株式会社
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering

Definitions

  • the technology of the present disclosure relates to a flow cell and a measurement method.
  • Flow cells are known that have a flow path through which fluid flows and are used to measure physical property data of substances present in the fluid.
  • Some flow cells include an optical system that collects light for measuring physical property data and captures return light from a substance irradiated with the measurement light.
  • the fluid is, for example, a cell culture solution containing a cell product such as an antibody as a substance
  • the physical property data is, for example, Raman spectrum data.
  • JP-A No. 2020-511635 discloses a flow cell that includes a ball lens as an optical system.
  • the ball lens is placed in an orifice provided in a wall that forms a flow path.
  • the measurement light output surface of the ball lens is in contact with the fluid flowing through the channel.
  • a ball lens having refractive power on the exit surface is used as an optical system. Therefore, the focal point of the measurement light is away from the exit surface of the ball lens that is in contact with the fluid. In other words, a fluid is present between the exit surface of the ball lens and the focal point of the measurement light. Therefore, the measurement light is attenuated by the fluid, and there is a fear that it will not be possible to obtain enough light to obtain physical property data that can withstand analysis. This problem becomes more pronounced in the case of fluids with relatively high turbidity, such as cell culture fluids.
  • One embodiment of the technology of the present disclosure provides a flow cell and a measurement method that can reduce the possibility that the amount of measurement light cannot be obtained to obtain physical property data that can withstand analysis.
  • the flow cell of the present disclosure includes a main body having a flow path through which a fluid containing a substance whose physical property data is to be measured flows, and an optical system disposed on a part of a wall surface forming the flow path and condensing light for measuring physical property data. and an optical system in which the output surface of the measurement light that comes into contact with the fluid is a flat surface.
  • the optical system includes a lens with positive refractive power and an optical element whose output surface for the measurement light that comes into contact with the fluid is flat.
  • the lens is preferably one of a ball lens, a hemispherical lens, and a cylindrical lens.
  • the cylindrical lens focuses the measurement light in a line parallel or perpendicular to the direction in which the fluid flows.
  • the optical element is a transparent plate in which the measurement light output surface in contact with the fluid is parallel to the measurement light input surface on the opposite side of the measurement light output surface in contact with the fluid.
  • the thickness of the optical element in the optical axis direction is preferably equal to or less than the distance between the point at which the exit surface of the lens intersects with the optical axis and the focal point of the measurement light.
  • the thickness is preferably at least half the distance.
  • the thickness is the same as the distance, and the light condensing position is located on the exit surface of the optical element.
  • the thickness is preferably 0.3 mm or more and 7.5 mm or less.
  • exit surface of the lens and the entrance surface of the optical element have the same curvature. Furthermore, it is preferable that the exit surface of the lens and the entrance surface of the optical element be joined.
  • a connector to which an optical analysis device that outputs physical property data is connected, and which has a lens at its tip, is removably attached to the main body.
  • the optical system includes a lens that has positive refractive power and has a flat surface for emitting measurement light that contacts the fluid.
  • the lens is either a hemispherical lens or a cylindrical lens.
  • the cylindrical lens focuses the measurement light in a line parallel or perpendicular to the direction in which the fluid flows.
  • the wall surface is preferably a smooth surface.
  • the turbidity of the fluid is preferably 250 NTU or more and 1000 NTU or less.
  • the physical property data is Raman spectrum data.
  • the measurement method of the present disclosure measures physical property data using the flow cell described above.
  • the fluid is a cell culture medium.
  • the cell culture medium preferably contains cell products as substances.
  • the cell culture solution is preferably obtained from a culture tank during culture. Moreover, it is preferable that cells are removed from the cell culture solution.
  • FIG. 2 is a diagram showing how Raman spectrum data of substances present in a cell culture solution obtained from a culture tank during cultivation is being measured.
  • FIG. 2 is a perspective view of a flow cell.
  • FIG. 2 is an exploded cross-sectional view of a flow cell. It is an exploded perspective view of a transparent plate, an O-ring, and a plate holder.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a flow cell.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a flow cell. It is a figure which shows another example of the positional relationship of a ball lens and a transparent plate. It is a figure which shows another example of an optical element.
  • FIG. 3 is a diagram showing an optical system including a hemispherical lens and a transparent plate.
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical system including a plano-convex lens and a transparent plate.
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical system including an aspherical plano-convex lens and a transparent plate.
  • FIG. 3 is a diagram showing an optical system including a cylindrical lens and a transparent plate.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which excitation light is focused in a line parallel to the flow direction of a culture supernatant using a cylindrical lens.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which excitation light is focused in a line perpendicular to the flow direction of a culture supernatant using a cylindrical lens. It is a figure which shows the example using only a hemispherical lens.
  • FIG. 3 is a diagram showing an optical system including a plano-convex lens and a transparent plate.
  • FIG. 2 is a diagram showing an optical system including an aspherical plano-convex lens and a transparent plate.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which excitation light is focused in a line parallel to the flow direction of a culture supernatant using a cylindrical lens.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example in which excitation light is focused in a line perpendicular to the flow direction of a culture supernatant using a cylindrical lens.
  • FIG. 11 is a diagram showing an optical system configured only with the plano-convex lens shown in FIG. 10;
  • FIG. 12 is a diagram showing an optical system configured only with the plano-convex lens shown in FIG. 11;
  • 10 is a diagram showing an optical system in which the hemispherical lens shown in FIG. 9 and the transparent plate are integrally formed as one lens.
  • FIG. 1 is a table summarizing conditions and evaluation items for Examples and Comparative Examples.
  • the measurement system 2 includes a flow cell 10 and a Raman spectrometer 11.
  • the measurement system 2 is incorporated into, for example, a cell culture section 12 in a manufacturing system for a biopharmaceutical drug substance.
  • the cell culture section 12 has a culture tank 13 and a cell removal filter 14.
  • a cell culture solution 15 is stored in the culture tank 13 .
  • Antibody producing cells 16 are seeded in the culture tank 13, and the antibody producing cells 16 are cultured in the cell culture medium 15.
  • the antibody-producing cells 16 are, for example, cells established by integrating an antibody gene into a host cell such as a Chinese hamster ovary cell (CHO (Chinese Hamster Ovary) cell).
  • Antibody-producing cells 16 produce immunoglobulins, that is, antibodies 17 during the culture process. Therefore, not only antibody-producing cells 16 but also antibodies 17 are present in the cell culture medium 15.
  • the antibody 17 is, for example, a monoclonal antibody, and serves as an active ingredient of a biopharmaceutical. Note that the antibody 17 is an example of a "substance” and a "cell product" according to the technology of the present disclosure.
  • a first delivery path 18 is connected to the culture tank 13.
  • a cell removal filter 14 is disposed in the first delivery path 18 .
  • the cell removal filter 14 captures the antibody-producing cells 16 in the cell culture solution 15 using a filter membrane (not shown) using, for example, a tangential flow filtration (TFF) method, and removes the antibody-producing cells 16 from the cell culture solution 15. except for. Further, the cell removal filter 14 allows the antibody 17 to pass therethrough. Therefore, the cell culture solution 15 mainly containing the antibody 17 flows downstream of the cell removal filter 14 in the first delivery path 18 .
  • the cell culture fluid 15 from which the antibody-producing cells 16 have been removed by the cell removal filter 14 is called a culture supernatant.
  • the cell culture fluid 15 from which the antibody-producing cells 16 have been removed by the cell removal filter 14 will be referred to as a culture supernatant fluid 15A.
  • the culture supernatant 15A is an example of a "fluid" according to the technology of the present disclosure.
  • the turbidity of the culture supernatant 15A is 250 NTU (Nephelometric Turbidity Unit) or less than 1000 NTU.
  • NTU is a unit of liquid turbidity based on the formazin standard solution.
  • the culture supernatant 15A also contains cell-derived proteins, cell-derived DNA (Deoxyribonucleic acid), contaminants such as aggregates of the antibody 17, or viruses.
  • Contaminants are also examples of “substances” and “cell products” according to the technology of the present disclosure.
  • viruses and the like are also examples of “substances” according to the technology of the present disclosure.
  • the flow cell 10 is connected to the first delivery path 18 on the downstream side of the cell removal filter 14.
  • the culture supernatant 15A from the first delivery path 18 flows into the flow cell 10 as indicated by arrow FD.
  • a delivery pump (not shown) is provided downstream of the cell removal filter 14 in the first delivery path 18 (between the cell removal filter 14 and the flow cell 10).
  • the delivery pump delivers the culture supernatant 15A toward the flow cell 10 at a flow rate of 200 cc/min or more, for example, 300 cc/min.
  • a second delivery path 19 is also connected to the flow cell 10.
  • the culture supernatant 15A flowing into the flow cell 10 from the first delivery path 18 flows out into the second delivery path 19.
  • the second delivery path 19 is connected to a purification unit that purifies the antibody 17 from the culture supernatant 15A using, for example, a chromatography device, and sends the culture supernatant 15A from the flow cell 10 to the purification unit.
  • the first delivery path 18 may be connected to the purification section, and a branch path may be provided downstream of the cell removal filter 14 in the first delivery path 18. Then, the flow cell 10 may be connected to the branch path, and the culture supernatant 15A flowing through the flow cell 10 may be discarded.
  • the second delivery path 19 may be connected to the culture tank 13 and the culture supernatant liquid 15A flowing through the flow cell 10 may be returned to the culture tank 13.
  • the Raman spectrometer 11 is a device that evaluates substances using the characteristics of Raman scattered light, and is an example of an "optical analysis device" according to the technology of the present disclosure.
  • the excitation light EL interacts with the substance to generate Raman scattered light having a wavelength different from that of the excitation light EL.
  • the wavelength difference between the excitation light EL and the Raman scattered light corresponds to the energy of molecular vibration of the substance. Therefore, Raman scattered light with different wave numbers can be obtained between substances with different molecular structures.
  • the excitation light EL is an example of "measurement light” according to the technology of the present disclosure. Note that it is preferable to use a Stokes line among a Stokes line and an anti-Stokes line as the Raman scattered light.
  • the Raman spectrometer 11 is composed of a sensor section 25 and an analyzer 26.
  • the sensor section 25 has its tip connected to the flow cell 10 .
  • the sensor section 25 emits excitation light EL from an exit at its tip.
  • the culture supernatant 15A flowing within the flow cell 10 is irradiated with the excitation light EL.
  • Raman scattered light is generated by the interaction of this excitation light EL with the antibody 17 and the like in the culture supernatant 15A.
  • the sensor unit 25 receives the Raman scattered light and outputs the received Raman scattered light to the analyzer 26 .
  • a laser beam was used as the excitation light EL, the output of the laser beam was 500 mW, the center wavelength was 785 nm, the irradiation time was 1 second, and the number of integrations was 10 times. Further, the diameter of the laser beam was set to 3.50 mm.
  • the analyzer 26 generates Raman spectrum data 27 by decomposing the Raman scattered light into each wave number and deriving the intensity of the Raman scattered light for each wave number.
  • the Raman spectrum data 27 is an example of "physical property data" according to the technology of the present disclosure.
  • the analyzer 26 is connected to an information processing device (not shown) through a computer network such as a LAN (Local Area Network) so as to be able to communicate with it.
  • the analyzer 26 transmits the generated Raman spectrum data 27 to the information processing device.
  • the information processing device is, for example, a personal computer.
  • the information processing device derives the concentration or composition ratio of the antibody 17, etc. in the culture supernatant 15A based on the Raman spectrum data 27 from the analyzer 26, and displays the results on the display.
  • the Raman spectrum data 27 is data in which the intensity of Raman scattered light for each wave number is registered.
  • the Raman spectrum data 27 is data derived from the intensity of scattered light in the wave number range of 500 cm -1 to 3000 cm -1 in steps of 1 cm -1 .
  • the graph G shown at the bottom of the Raman spectrum data 27 is a graph in which the intensity of the Raman spectrum data 27 is plotted for each wave number and connected by a line.
  • the measurement system 2 causes the culture supernatant 15A obtained from the culture tank 13 in which the antibody-producing cells 16 are being cultured to flow into the flow cell 10. Then, by irradiating the culture supernatant 15A flowing through the flow cell 10 with excitation light EL through the sensor section 25, Raman spectrum data 27 of the antibody 17, etc. in the culture supernatant 15A is measured.
  • the flow cell 10 includes a main body 35 and a sensor connector 36.
  • the main body 35 is a cylindrical member having a linear channel 37 with a circular cross section at the center thereof.
  • the main body 35 is made of metal, such as Hastelloy.
  • the main body 35 may be made of resin, such as polyolefin resin.
  • the first connection part 38 has an inlet 40 of the flow path 37
  • the second connection part 39 has an outlet 41 of the flow path 37 .
  • the direction parallel to the channel 37 from the inlet 40 to the outlet 41 is the flow direction FD of the culture supernatant 15A.
  • the direction FD is an example of a "direction in which fluid flows" according to the technology of the present disclosure. Since the flow path 37 has a circular cross-section as described above, the outline of the cross-sectional shape of the flow path 37 when viewed from the direction FD is a curved line (see also FIG. 6). In other words, the flow path 37 when viewed from the direction FD has a shape without corners.
  • the first connecting portion 38 and the second connecting portion 39 are parallel screws.
  • a sterile connector 42 provided at one end of the first delivery path 18 is attached to the first connection portion 38 in a fluid-tight manner.
  • a sterile connector 43 provided at one end of the second delivery path 19 is attached to the second connection portion 39 in a liquid-tight manner.
  • the first connecting portion 38 and the second connecting portion 39 may be tapered screws.
  • a mounting portion 44 is formed at the center of the circumferential surface of the main body 35.
  • the attachment part 44 is a hole for detachably attaching the sensor part connector 36 to the main body 35, and has a screw 45 cut in the inner peripheral surface.
  • the attachment portion 44 is provided up to this side of the flow path 37, and accommodates the tip of the sensor connector 36. Note that, hereinafter, the side on which the attachment portion 44 is formed will be referred to as the upper side of the main body 35.
  • the sensor unit connector 36 is a cylindrical member with a ball lens 46 disposed at the tip.
  • a screw 47 is cut on the outer circumferential surface of the tip of the sensor section connector 36 to be screwed into the screw 45 of the mounting section 44 .
  • the tip of the sensor section 25 is detachably connected to the base end of the sensor section connector 36 on the opposite side from the tip (see FIG. 5).
  • the sensor unit connector 36 is an example of a "connector" according to the technology of the present disclosure.
  • the ball lens 46 is literally a spherical lens, and is made of quartz glass, for example.
  • the ball lens 46 collects the excitation light EL from the sensor section 25 and takes into the sensor section 25 Raman scattered light generated by the interaction between the excitation light EL and the antibody 17 etc. in the culture supernatant 15A. .
  • the ball lens 46 is an example of a "lens with positive refractive power" according to the technology of the present disclosure.
  • the ball lens 46 is fitted into and held by a first holding part 55 formed inside the tip of the sensor connector 36 and having a substantially U-shaped cross section.
  • the ball lens 46 is held by the first holding section 55 with the exit surface 56 of the excitation light EL exposed to the outside from the tip of the sensor section connector 36.
  • the main body 35 is composed of an upper main body 35A and a lower main body 35B.
  • the upper main body 35A and the lower main body 35B are obtained by dividing the main body 35 exactly at the center of the flow path 37. Therefore, the main body 35 is manufactured by integrating the upper main body 35A and the lower main body 35B by bonding them with an adhesive or the like.
  • a transparent plate 59 In the upper main body 35A, a transparent plate 59, an O-ring 60, and a plate retainer 61 are attached to four countersunk screws 62 (Fig. (only three are shown).
  • the transparent plate 59 is made of quartz glass and has a transmittance of, for example, 95% or more for the excitation light EL and Raman scattered light, and transmits the excitation light EL from the ball lens 46 and the Raman scattered light from the substances in the culture supernatant 15A. (See Figure 6).
  • the transparent plate 59 constitutes an optical system 63 (see FIG. 5, etc.) together with the ball lens 46.
  • the boundary portion 58 is an example of "a portion of a wall surface forming a flow path" according to the technology of the present disclosure.
  • the transparent plate 59 is an example of an "optical element" according to the technology of the present disclosure.
  • the transparent plate 59 is fitted and held in the second holding part 64, which is a circular recess connected to the lower side of the mounting part 44.
  • a stopper 65 is provided at the boundary between the attachment portion 44 and the second holding portion 64 to abut against the edge of the transparent plate 59 and prevent the transparent plate 59 from entering the attachment portion 44 .
  • the plate retainer 61 is fitted into and held in the third holding part 66, which is a circular recess connected to the lower side of the second holding part 64.
  • the third holding portion 66 is provided with a screw hole 67 into which the countersunk screw 62 is screwed. Note that the plate retainer 61 may be fixed to the third holding portion 66 with an adhesive instead of the countersunk screw 62.
  • the O-ring 60 is inserted between the transparent plate 59 and the plate retainer 61.
  • the O-ring 60 is made of elastic rubber, and is crushed between the transparent plate 59 and the plate holder 61 when the plate holder 61 is fastened and fixed to the third holding part 66 by the countersunk screw 62 (see FIG. 5, etc.). .
  • the O-ring 60 is crushed between the transparent plate 59 and the plate holder 61 to prevent the culture supernatant 15A flowing through the channel 37 from leaking to the attachment portion 44.
  • the transparent plate 59 is a circular plate in which an exit surface 70 of the excitation light EL and an entrance surface 71 of the excitation light EL on the opposite side of the exit surface 70 are parallel.
  • parallel includes not only perfect parallelism but also errors that are generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, and that do not go against the spirit of the technology of the present disclosure. It refers to parallelism in the sense of parallelism.
  • the O-ring 60 is a circular ring having a diameter slightly smaller than the diameter of the transparent plate 59.
  • the plate retainer 61 is an annular thin plate having an opening 72 in the center.
  • the opening 72 has a diameter slightly smaller than the diameter of the O-ring 60.
  • the opening 72 serves as an exit port for the excitation light EL and an entrance port for the Raman scattered light.
  • Insertion holes 73 for countersunk screws 62 are formed in the plate holder 61 at every 90°.
  • a transparent plate 59, an O-ring 60, and a plate retainer 61 are attached to the boundary portion 58 with countersunk screws 62, the upper main body 35A and the lower main body 35B are integrated, and the sensor connector 36 is attached to the mounting portion. 44 is shown attached.
  • the exit surface 56 of the ball lens 46 and the entrance surface 71 of the transparent plate 59 are in contact with each other at the optical axis OA (see FIG. 6).
  • the output surface 70 of the transparent plate 59 comes into contact with the culture supernatant 15A flowing through the channel 37.
  • the output surface 70 of the transparent plate 59 is an example of a "measurement light output surface in contact with a fluid" and a "plane" according to the technology of the present disclosure.
  • the excitation light EL emitted from the exit surface 56 of the ball lens 46 is focused at the focusing position FP.
  • the condensing position FP is determined by the diameter, refractive index, focal length, etc. of the ball lens 46. In this case, the condensing position FP is dot-shaped.
  • Th is the thickness of the transparent plate 59 in the optical axis OA direction
  • d is the distance between the first point P1 that intersects the optical axis OA on the exit surface 56 of the ball lens 46 and the light focusing position FP
  • the thickness Th is equal to the distance d.
  • the condensing position FP coincides with a second point P2 that intersects with the optical axis OA on the output surface 70 of the transparent plate 59. That is, the light condensing position FP is located on the output surface 70 of the transparent plate 59.
  • the thickness Th (and distance d) is 0.3 mm or more and 7.5 mm or less (0.3 mm ⁇ Th ⁇ 7.5 mm).
  • the thickness Th (and distance d) is, for example, 2 mm. Note that the thickness Th and the distance d being "the same” means not only completely the same (zero error) but also an error that is generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs. It refers to the same meaning, including a degree of error that does not contradict the purpose.
  • the error here is preferably ⁇ 10%, more preferably ⁇ 5%.
  • the wall surface 57 forming the flow path 37 is a smooth surface.
  • a smooth surface refers to a surface that is free of irregularities of 1 mm or more, for example.
  • the diameter of the flow path 37 is such that the flow rate of the culture supernatant 15A flowing through the flow path 37 is 200 cc/min or more as shown in FIG. 1, and the viscosity of the culture supernatant 15A is 0.001 Pa.
  • the Reynolds number Re in the flow path 37 is in a range of 2300 or more (Re ⁇ 2300).
  • Re ⁇ 2300 the Reynolds number Re is 2300 or more
  • turbulence occurs in the culture supernatant 15A flowing through the flow path 37. This reduces component bias in the culture supernatant 15A, making it possible to improve the measurement stability of the Raman spectrum data 27.
  • the diameter of the flow path 37 at the boundary portion 58 where the transparent plate 59 etc. are provided is the distance between the second point P2 that intersects with the optical axis OA on the output surface 70 of the transparent plate 59 and the point that intersects with the optical axis OA on the wall surface 57. It is.
  • a measurement system 2 consisting of a flow cell 10 and a Raman spectrometer 11 is incorporated into a cell culture section 12.
  • the first connecting portion 38 is connected to the first sending path 18, the second connecting portion 39 is connected to the second sending path 19, and the sensor portion 25 of the Raman spectrometer 11 is connected to the sensor portion connector 36.
  • Ru A culture supernatant 15A obtained from the culture tank 13 in which the antibody-producing cells 16 are being cultured is flowed through the channel 37 of the flow cell 10.
  • the culture supernatant 15A flowing through the channel 37 is irradiated with excitation light EL via the sensor section 25 and the optical system 63.
  • the excitation light EL is condensed at a condensing position FP on the output surface 70 of the transparent plate 59.
  • Raman scattered light is generated by the interaction between the excitation light EL and the antibody 17, etc. in the culture supernatant 15A.
  • the Raman scattered light is taken into the sensor section 25 by the optical system 63, and is output from the sensor section 25 to the analyzer 26.
  • the Raman scattered light is converted into Raman spectrum data 27 by an analyzer 26.
  • the transparent plate 59 constituting the optical system 63 has its exit surface 70 of the excitation light EL in contact with the culture supernatant 15A flowing through the channel 37.
  • the output surface 70 is a flat surface.
  • the distance d from the exit surface 70 of the excitation light EL to the condensing position FP. can be made shorter (0 in this example). Therefore, it is possible to reduce the possibility that the excitation light EL is attenuated by the culture supernatant 15A.
  • the S/N ratio of the Raman spectrum data 27 generated by the Raman scattered light generated by the interaction between the excitation light EL and the antibody 17 etc. in the culture supernatant 15A can be maintained at a high level.
  • the optical system 63 includes a ball lens 46 with positive refractive power and a transparent plate 59 whose exit surface 70 of the excitation light EL, which comes into contact with the culture supernatant 15A, is a flat surface. Therefore, it is possible to condense the excitation light EL and reduce attenuation of the excitation light EL with a simple configuration.
  • the ball lens 46 has a relatively high refractive power, and can shorten the distance d between the first point P1, which intersects the optical axis OA on the exit surface 56, and the condensing position FP. Therefore, the thickness Th of the transparent plate 59 in the optical axis OA direction can be reduced accordingly, and as a result, it is possible to contribute to miniaturization of the flow cell 10.
  • the transparent plate 59 is a circular plate in which the exit surface 70 of the excitation light EL in contact with the culture supernatant 15A is parallel to the entrance surface 71 of the excitation light EL on the opposite side of the exit surface 70. be. Therefore, the transparent plate 59 can be easily manufactured.
  • the thickness Th of the transparent plate 59 in the optical axis OA direction is the same as the distance d between the first point P1, which intersects the optical axis OA on the exit surface 56 of the ball lens 46, and the light condensing position FP.
  • the light condensing position FP is located on the output surface 70 of the transparent plate 59. Therefore, the possibility that the excitation light EL will be attenuated by the culture supernatant 15A can be reduced to the utmost limit, and the light intensity of the excitation light EL can be greatly increased to obtain Raman spectrum data 27 that can withstand analysis. can.
  • the thickness Th of the transparent plate 59 in the optical axis OA direction is 0.3 mm or more and 7.5 mm or less.
  • the thickness Th is 0.3 mm or more, the effect of reducing the possibility that the excitation light EL is attenuated by the culture supernatant 15A can be exhibited. If the thickness Th is 7.5 mm or less, it can contribute to downsizing of the flow cell 10 and provide good handling properties.
  • the flow cell 10 includes a sensor section connector 36 to which the sensor section 25 of the Raman spectrometer 11 that outputs Raman spectrum data 27 is connected.
  • a ball lens 46 is arranged at the tip of the sensor section connector 36.
  • the sensor section connector 36 can be attached to and detached from the main body 35. Therefore, the sensor section connector 36 can be used for multiple flow cells 10. Since it is not necessary to provide the sensor section connector 36 in all flow cells 10, it is possible to contribute to cost reduction of the flow cell 10.
  • the wall surface 57 forming the flow path 37 is a smooth surface. For this reason, it is possible to reduce the possibility that air bubbles will be generated that will impede the flow of the culture supernatant 15A. The stability of the flow of the culture supernatant 15A can be ensured.
  • the turbidity of the culture supernatant 15A is 250 NTU or more and 1000 NTU or less. In that case, the attenuation of the excitation light EL by the culture supernatant 15A becomes greater, so the effect of making the exit surface 70 of the excitation light EL in contact with the culture supernatant 15A flat can be further exhibited.
  • Raman scattered light easily reflects information derived from the functional groups of amino acids in proteins. Therefore, by using the Raman spectrum data 27 as the physical property data as in this example, physical property values such as the concentration of the antibody 17, which is a protein, can be derived with high precision.
  • Biopharmaceuticals containing antibody 17, a cell product are called antibody drugs and are widely used to treat chronic diseases such as cancer, diabetes, and rheumatoid arthritis, as well as rare diseases such as hemophilia and Crohn's disease. ing. Therefore, according to this example, in which the culture supernatant liquid 15A, which is the source of the antibody drug obtained from the culture tank 13 in which antibody-producing cells 16 are being cultured, is used as the fluid, it is widely used in the treatment of various diseases. It can promote the development of antibody drugs.
  • the culture supernatant 15A obtained from the culture tank 13 during culture is used as the fluid. Therefore, the Raman spectrum data 27 can be measured while continuing to culture the antibody-producing cells 16 in the culture tank 13.
  • the transparent plate 59 is disposed at the boundary portion 58 between the wall surface 57 forming the flow path 37 and the mounting portion 44, but the present invention is not limited thereto.
  • the second holding part 64 that holds the transparent plate 59 and the third holding part 66 that holds the plate holder 61 are made to protrude beyond the boundary part 58 to the center of the flow path 37, so that the emission surface 70 is located in the flow path 37.
  • a transparent plate 59 or the like may be arranged so as to be located at the center.
  • the exit surface 56 of the ball lens 46 and the entrance surface 71 of the transparent plate 59 may not be in contact with each other. Further, the light condensing position FP does not have to coincide with the second point P2 that intersects with the optical axis OA on the output surface 70 of the transparent plate 59. In other words, the light condensing position FP does not need to be located on the output surface 70 of the transparent plate 59.
  • the thickness Th of the transparent plate 59 in the optical axis OA direction is equal to or more than half of the distance d between the first point P1 that intersects with the optical axis OA on the exit surface 56 of the ball lens 46 and the condensing position FP, and the distance d (d/2 ⁇ Th ⁇ d). If the thickness Th is half or more of the distance d, it is possible to exhibit the effect of reducing the possibility that the excitation light EL is attenuated by the culture supernatant 15A. If the thickness Th is equal to or less than the distance d, the light collection position FP can always be set outside the transparent plate 59 (inside the flow path 37).
  • an optical system 80 of Modification 2 shown in FIG. 8 includes a ball lens 46 and an optical element 81.
  • the optical element 81 has a flat exit surface 82 for the excitation light EL that is in contact with the culture supernatant 15A, and an entrance surface 83 that has a shape that follows the exit surface 56 of the ball lens 46.
  • the exit surface 56 of the ball lens 46 and the entrance surface 83 of the optical element 81 have the same curvature, and the exit surface 56 and the entrance surface 83 are joined.
  • “bonding” may mean that the output surface 56 and the input surface 83 are firmly bonded with adhesive or the like, or the output surface 56 and the input surface 83 may simply be brought together without using adhesive or the like. It may also be held in the same state.
  • the thickness Th of the optical element 81 in the optical axis OA direction is defined by a second point P2 on the output surface 82 of the optical element 81, which intersects with the optical axis OA, and a third point P3, on the entrance surface 83 of the optical element 81, which intersects with the optical axis OA. is the distance.
  • the same curvature refers to an error that is generally allowed in the technical field to which the technology of the present disclosure belongs, in addition to being completely the same, and an error that does not go against the spirit of the technology of the present disclosure.
  • the curvatures being “same” here means that the difference in curvature between the exit surface 56 and the entrance surface 83 is within 10%.
  • n is the larger absolute value
  • the curvatures being "same” preferably means that the difference in curvature between the exit surface 56 and the entrance surface 83 is within 8%, more preferably within 5%, and still more preferably 3. % or less.
  • the curvature can be measured with a device such as an ultra-high precision three-dimensional measuring instrument UA3P manufactured by Panasonic Production Engineering Co., Ltd.
  • the curvature can be derived from the number of Newton rings that emerge when the Newton prototype and the exit surface 56 are superimposed.
  • the optical element is not limited to the disc-shaped transparent plate 59 having the exit surface 70 and the entrance surface 71 that are parallel to each other, but also has a flat exit surface 82 and a shape that follows the exit surface 56 of the ball lens 46.
  • the optical element 81 may have an entrance surface 83.
  • Lenses that can be combined with optical elements such as the optical element 81 having a plane exit surface and an entrance surface shaped like the exit surface of the lens are not limited to the illustrated ball lens 46, but include plano-convex lenses, and A biconvex lens or the like may be used.
  • an optical system 85 of Modification 3 shown in FIG. 9 includes a hemispherical lens 86 and a transparent plate 87.
  • the hemispherical lens 86 is literally a hemispherical lens, and is made of quartz glass, for example.
  • the hemispherical lens 86 has an exit surface 88 for the excitation light EL.
  • the output surface 88 is a flat surface.
  • the hemispherical lens 86 is an example of a "lens with positive refractive power" according to the technology of the present disclosure.
  • the transparent plate 87 is a disk having an exit surface 89 and an incident surface 90 for the excitation light EL that are parallel to each other.
  • the transparent plate 87 is an example of an "optical element" according to the technology of the present disclosure.
  • the exit surface 88 of the hemispherical lens 86 and the entrance surface 90 of the transparent plate 87 have the same curvature (0 in this case), and the exit surface 88 and the entrance surface 90 are joined.
  • the curvature of the entrance surface 90 of the transparent plate 87 can be easily made the same as the curvature of the exit surface 88, compared to the case of FIG. Note that in the following examples as well, when the exit surface of the lens and the entrance surface of the transparent plate are flat, the curvature is assumed to be 0.
  • an optical system 95 of Modified Example 4 shown in FIG. 10 includes a plano-convex lens 96 and a transparent plate 97.
  • the plano-convex lens 96 is a lens whose entrance surface 98 for the excitation light EL is a spherical convex surface and whose exit surface 99 for the excitation light EL is a flat surface, and is made of, for example, quartz glass.
  • the plano-convex lens 96 is an example of a "lens with positive refractive power" according to the technology of the present disclosure.
  • the transparent plate 97 like the transparent plate 59 and the like, is a disk having an exit surface 100 and an incident surface 101 for the excitation light EL that are parallel to each other.
  • the transparent plate 97 is an example of an "optical element" according to the technology of the present disclosure.
  • the exit surface 99 of the plano-convex lens 96 and the entrance surface 101 of the transparent plate 97 have the same curvature (0 in this case), and the exit surface 99 and the entrance surface 101 are joined.
  • the plano-convex lens 96 can easily make the curvature of the entrance surface 101 of the transparent plate 97 the same as the curvature of the exit surface 99, compared to the case of FIG.
  • the plano-convex lens 96 is cheaper than the ball lens 46 and the hemispherical lens 86, it can contribute to reducing the cost of the flow cell 10.
  • an optical system 105 of Modification 5 shown in FIG. 11 includes a plano-convex lens 106 and a transparent plate 107.
  • the plano-convex lens 106 is a lens whose entrance surface 108 for the excitation light EL is an aspherical convex surface and whose exit surface 109 for the excitation light EL is a flat surface, and is made of, for example, quartz glass or resin.
  • the plano-convex lens 106 is an example of a "lens with positive refractive power" according to the technology of the present disclosure.
  • the transparent plate 107 like the transparent plate 59 and the like, is a disk having an exit surface 110 and an incident surface 111 for the excitation light EL that are parallel to each other.
  • the transparent plate 107 is an example of an "optical element" according to the technology of the present disclosure.
  • the exit surface 109 of the plano-convex lens 106 and the entrance surface 111 of the transparent plate 107 have the same curvature (0 in this case), and the exit surface 109 and the entrance surface 111 are joined.
  • the curvature of the entrance surface 111 of the transparent plate 107 can be easily made the same as the curvature of the exit surface 109, as in the case of the hemispherical lens 86 and the like, compared to the case of FIG. Furthermore, since the plano-convex lens 106 has an aspherical entrance surface 108, spherical aberration can be suppressed compared to the plano-convex lens 96 which has a spherical entrance surface 98.
  • an optical system 115 of Modification 6 shown in FIG. 12 includes a cylindrical lens 116 and a transparent plate 117.
  • the cylindrical lens 116 is a lens with a half-moon cross section made by vertically dividing a cylinder, and is made of, for example, quartz glass.
  • the cylindrical lens 116 has an entrance surface 118 for the excitation light EL, which is a spherical convex surface, and an exit surface 119 for the excitation light EL.
  • the output surface 119 is a rectangular plane.
  • the cylindrical lens 116 is an example of a "lens with positive refractive power" according to the technology of the present disclosure. Note that the entrance surface 118 of the cylindrical lens 116 may be an aspherical surface.
  • the transparent plate 117 is a rectangular plate having an exit surface 120 and an entrance surface 121 for the excitation light EL that are parallel to each other.
  • the transparent plate 117 is an example of an "optical element" according to the technology of the present disclosure.
  • the exit surface 119 of the cylindrical lens 116 and the entrance surface 121 of the transparent plate 117 have the same curvature (0 in this case), and the exit surface 119 and the entrance surface 121 are joined.
  • the cylindrical lens 116 can easily make the curvature of the entrance surface 121 of the transparent plate 117 the same as the curvature of the exit surface 119, compared to the case of FIG.
  • FIGS. 13 and 14 show a case where the excitation light EL is focused in a line parallel to the direction FD.
  • FIG. 14 shows a case where the excitation light EL is focused in a line perpendicular to the direction FD.
  • an optical system that combines a lens and an optical element such as the optical system 63 that includes the ball lens 46 and the transparent plate 59, is illustrated, but the present invention is not limited to this.
  • the optical system may be configured with only a hemispherical lens 86.
  • the exit surface 88 of the excitation light EL of the hemispherical lens 86 comes into contact with the culture supernatant 15A flowing through the channel 37.
  • the exit surface 88 is an example of a "measurement light exit surface in contact with a fluid" and a "plane" according to the technology of the present disclosure.
  • the optical system may be configured with only the cylindrical lens 116.
  • the exit surface 119 of the excitation light EL of the cylindrical lens 116 comes into contact with the culture supernatant 15A flowing through the channel 37.
  • the exit surface 119 is an example of a "measurement light exit surface in contact with a fluid" and a "plane" according to the technology of the present disclosure.
  • FIG. 16 shows a case where the excitation light EL is focused in a line parallel to the direction FD.
  • FIG. 17 shows a case where the excitation light EL is focused in a line perpendicular to the direction FD, as in the case of FIG. 14.
  • the optical system includes a lens that has a positive refractive power and has a flat surface for emitting the excitation light EL that contacts the culture supernatant 15A. Therefore, the configuration of the optical system can be simplified compared to the optical system in which the lens and optical element of the first embodiment are combined. Note that, as shown in FIG. 18, the optical system may be configured only with the plano-convex lens 96 shown in FIG. Further, as shown in FIG. 19, the optical system may be configured only with the plano-convex lens 106 shown in FIG. 11.
  • the hemispherical lens 86 and transparent plate 87 shown in FIG. 9, as shown in FIG. 20, are combined into one lens.
  • a lens having a positive refractive power and an optical element may be integrally formed as one lens, such as the optical system 125 formed integrally as a single lens.
  • a phenylalanine solution was used as the fluid for measuring the Raman spectrum data 27.
  • the phenylalanine solution was prepared by dissolving L(-)-phenylalanine manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. in water as a solvent and adjusting the concentration to 10 g/L. Then, a powder medium was added to the prepared phenylalanine solution to change the turbidity.
  • Phenylalanine is one of the typical amino acids contained in cell culture fluid, and was adopted because its peak in Raman spectrum data 27 is relatively easy to distinguish.
  • the powder medium for example, CD OptiCHO TM AGT TM Medium manufactured by Thermo Fisher Scientific can be used. Turbidity was measured using a digital turbidity meter TU-2016 manufactured by Satotech.
  • a hemispherical lens 86 (Examples 1 to 7) or a ball lens 46 (Examples 8 to 10, Comparative Examples 1 to 3) was used.
  • the hemispherical lens 86 and the ball lens 46 have a diameter of 8 mm and are made of quartz glass (S-BSL).
  • the prepared phenylalanine solution was injected into the channel 37 using a syringe.
  • the phenylalanine solution injected into the channel 37 was irradiated with excitation light EL from the Raman spectrometer 11.
  • a laser beam was used as the excitation light EL, and the output of the laser beam was 500 mW, the center wavelength was 785 nm, the irradiation time was 1 second, and the number of integration was 10 times.
  • baseline correction processing is performed on the obtained raw Raman spectrum data 27, and the S/N ratio is evaluated based on the difference from the Raman spectrum data 27 of water, which is a solvent, which has also been subjected to baseline correction processing. This is the final Raman spectrum data 27.
  • the maximum intensity among the intensities at wave numbers 1000 cm -1 to 1011 cm -1 attributed to phenylalanine was taken as the signal value for calculating the S/N ratio.
  • the standard deviation of the intensity at wave numbers 695 cm ⁇ 1 to 721 cm ⁇ 1 not derived from other amino acids including phenylalanine was used as a noise value for calculating the S/N ratio.
  • FIG. 21 shows a table 130 summarizing the conditions and evaluation items of the examples and comparative examples. In addition, in the evaluation, "A" is excellent, “B” is good, “C” is acceptable, and “D” is poor.
  • Example 1 is an example in which the phenylalanine solution has a turbidity of 243 NTU, the lens is a hemispherical lens 86, the distance d is 3.5 mm, the curvature of the exit surface 88 is 0, and there is no optical element (transparent plate 87). That is, Example 1 is the mode shown in FIG. 15.
  • the S/N ratio in Example 1 was 62.3, which was "A”.
  • the S/N ratio was "A" because the exit surface 88 of the excitation light EL of the hemispherical lens 86 in contact with the phenylalanine solution was a flat surface.
  • Example 2 is an example in which, in Example 1, a transparent plate 87 having a thickness Th of 2 mm and an incident surface 90 having a curvature of 0 is joined to an exit surface 88 of a hemispherical lens 86.
  • Example 2 is an example in which the exit surface 88 of the hemispherical lens 86 and the entrance surface 90 of the transparent plate 87 have the same curvature. That is, Example 2 is the mode shown in FIG.
  • the second embodiment is an example in which the thickness Th is smaller than the distance d, and the distance d and the thickness Th do not match.
  • the S/N ratio in Example 2 was 45.6, which was "B". The reason why the S/N ratio was "B", which was worse than in Example 1, was due to the mismatch between the distance d and the thickness Th.
  • Example 3 is an example in which, in Example 1, a transparent plate 87 having a thickness Th of 3.5 mm and an incident surface 90 having a curvature of 0 is bonded to an exit surface 88 of a hemispherical lens 86.
  • the third embodiment is also an example in which the exit surface 88 of the hemispherical lens 86 and the entrance surface 90 of the transparent plate 87 have the same curvature. That is, Example 3 also has the aspect shown in FIG. However, Example 3 is an example in which the distance d and the thickness Th match.
  • the S/N ratio in Example 3 was 65.7, which was "A”. The reason why the S/N ratio was "A", which was better than that in Example 2, was due to the provision of the transparent plate 87 whose distance d and thickness Th matched.
  • Example 4 is the same as Example 1 except that the turbidity of the phenylalanine solution was 370 NTU.
  • the S/N ratio in Example 4 was 56.2, which was "B”.
  • Example 5 is the same as Example 3 except that the turbidity of the phenylalanine solution was 370 NTU.
  • the S/N ratio in Example 5 was 66.4, which was "A”.
  • Example 6 is the same as Examples 1 and 4 except that the turbidity of the phenylalanine solution was 441 NTU.
  • the S/N ratio in Example 6 was 38.6, which was "C”.
  • Example 7 is the same as Examples 3 and 5 except that the turbidity of the phenylalanine solution was 441 NTU.
  • the S/N ratio in Example 7 was 62.1, which was "A”.
  • Example 8 is a transparent plate in which the phenylalanine solution has a turbidity of 441 NTU, the lens is a ball lens 46, the distance d is 2 mm, the exit surface 56 has a curvature of 0.25, the thickness Th is 1 mm, and the entrance surface 71 has a curvature of 0.
  • 59 is provided.
  • Example 8 is an example in which the thickness Th is smaller than the distance d, and the distance d and the thickness Th do not match.
  • the eighth embodiment is an example in which the exit surface 56 of the ball lens 46 and the entrance surface 71 of the transparent plate 59 have different curvatures.
  • the S/N ratio in Example 8 was 31.4, which was "C”.
  • the S/N ratio was "C" because the distance d and the thickness Th did not match, and the curvatures of the exit surface 56 of the ball lens 46 and the entrance surface 71 of the transparent plate 59 were different. by.
  • Example 9 an optical element 81 with a thickness Th of 1 mm and an entrance surface 83 with a curvature of 0.25 is used as a ball instead of the transparent plate 59 with a thickness Th of 1 mm and an entrance surface 71 with a curvature of 0 in Example 8.
  • Example 9 has the aspect shown in FIG.
  • the ninth embodiment is the same as the eighth embodiment in that the thickness Th is smaller than the distance d, and the distance d and the thickness Th do not match. This differs from Example 8 in that the curvature is the same.
  • the S/N ratio in Example 9 was 52.3, which was "B".
  • the reason why the S/N ratio is "B", which is better than that in Example 8, is that the exit surface 56 of the ball lens 46 and the entrance surface 83 of the optical element 81 have the same curvature.
  • Example 10 is an example in which an optical element 81 having a thickness Th of 2 mm and an incident surface 83 having a curvature of 0.25 is bonded to the exit surface 56 of the ball lens 46. Similarly to Example 9, Example 10 is also an example in which the exit surface 56 of the ball lens 46 and the entrance surface 83 of the optical element 81 have the same curvature. That is, Example 10 also has the aspect shown in FIG. However, Example 10 is an example in which the distance d and the thickness Th match. The S/N ratio in Example 10 was 61.8, which was "A”. The reason why the S/N ratio was "A”, which was better than that in Example 9, was due to the provision of the optical element 81 in which the distance d and the thickness Th matched.
  • Comparative Example 1 is an example in which the phenylalanine solution has a turbidity of 243 NTU, the lens is a ball lens 46, the distance d is 2 mm, the curvature of the exit surface 56 is 0.25, and there is no optical element (transparent plate 59 or 81). That is, Comparative Example 1 is an embodiment described in Japanese Patent Application Publication No. 2020-511635. The S/N ratio in Comparative Example 1 was 51.2, which was "B".
  • Comparative Example 2 is the same as Comparative Example 1 except that the turbidity of the phenylalanine solution was 370 NTU.
  • the S/N ratio in Comparative Example 2 was 39.4, which was "C”.
  • Comparative Example 3 is the same as Comparative Example 1 except that the turbidity of the phenylalanine solution was 441 NTU.
  • the S/N ratio in Comparative Example 3 was 46.9, which was "B”. The reason why the S/N ratio was "B", which was better than that of Comparative Example 2, is unknown.
  • Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 which have in common that the phenylalanine solution has a turbidity of 243 NTU, the S/N ratio of Examples 1 and 3 is higher than that of Comparative Example 1.
  • Examples 4 and 5 and Comparative Example 2 which have the same turbidity of phenylalanine solution as 370 NTU, the S/N ratio of Examples 4 and 5 is higher than that of Comparative Example 2.
  • Examples 6 to 10 and Comparative Example 3 which have a common phenylalanine solution turbidity of 441 NTU, the S/N ratios of Examples 7, 9, and 10 are lower than the S/N ratio of Comparative Example 3. It's also expensive. Therefore, it was confirmed that the amount of excitation light EL for obtaining Raman spectrum data 27 that can withstand analysis can be increased more than before.
  • the lenses are not limited to the illustrated ball lens 46, hemispherical lens 86, plano-convex lenses 96 and 106, or cylindrical lens 116. It may be a biconvex lens in which the entrance and exit surfaces of the excitation light EL are convex, or it may be a fly's eye lens in which a plurality of lenses are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the sensor part connector 36 may be attached to the main body 35 in a non-removable manner.
  • the first connecting portion 38 and the second connecting portion 39 may be arranged below the main body 35, and the flow path 37 may be formed in a U-shape.
  • the shape of the main body 35 is not limited to a cylindrical shape, but may be a rectangular tube shape.
  • the cross-sectional shape of the flow path 37 is not limited to a circular shape, but may be an elliptical shape or a rectangular shape.
  • the main body 35 and the like may be formed of a composite material such as polyolefin resin or carbon fiber reinforced resin.
  • the target substance for which the Raman spectrum data 27 is measured is not limited to the antibody 17, etc. Proteins other than antibody 17, peptides, nucleic acids (DNA, RNA (ribonucleic acid)), lipids, viruses, virus subunits, virus-like particles, etc. may be used.
  • Cell products are not limited to antibody 17, etc.
  • Cytokines interferon, interleukin, etc. or hormones (insulin, glucagon, follicle stimulating hormone, erythropoietin, etc.), growth factors (IGF (Insulin-Like Growth Factor)-1, bFGF (Basic Fibroblast Growth Factor), etc.), blood coagulation Factors (factor 7, factor 8, factor 9, etc.), enzymes (lysosomal enzymes, DNA (Deoxyribonucleic acid) degrading enzymes, etc.), Fc (Fragment Crystallizable) fusion proteins, receptors, albumin, protein vaccines may be used.
  • the antibodies 17 include bispecific antibodies, antibody-drug conjugates, low-molecular antibodies, sugar chain-engineered antibodies, and the like.
  • the physical property data is not limited to the Raman spectrum data 27. It may be infrared absorption spectrum data, nuclear magnetic resonance spectrum data, ultraviolet visible absorption spectroscopy (UV-Vis) spectrum data, or fluorescence spectrum data. Therefore, the optical analysis device is not limited to the Raman spectrometer 11.
  • the fluid is not limited to the culture supernatant liquid 15A.
  • the cell culture solution 15 before cell removal using the cell removal filter 14 may be used.
  • a cell culture solution (so-called medium) that does not contain cell products before being supplied to the culture tank 13 may be used. It may be a purified liquid obtained by purifying the culture supernatant liquid 15A using a chromatography device in the purification section.
  • the fluid is not limited to the cell culture solution 15, but may be, for example, river water collected to investigate water pollution.
  • It may be a raw material (for example, polystyryllithium and an aqueous methanol solution, etc.) and/or a product in the continuous production of a product such as a monomer or a polymer (for example, polystyrene, etc.) by flow synthesis.
  • the fluid is not limited to liquid, and may be gas.
  • a main body having a flow path through which a fluid containing a substance whose physical property data is to be measured flows; an optical system that is disposed on a part of a wall surface forming the flow path and that collects measurement light for the physical property data, the optical system having a plane from which the measurement light comes into contact with the fluid; Equipped with flow cell.
  • the optical system includes a lens having a positive refractive power and an optical element whose output surface of the measurement light that comes into contact with the fluid is a flat surface.
  • the thickness of the optical element in the optical axis direction is less than or equal to the distance between the point at which the exit surface of the lens intersects with the optical axis and the convergence position of the measurement light, according to any one of Supplementary Notes 2 to 5.
  • Flow cell as described.
  • [Additional note 7] 6 The flow cell according to appendix 6, wherein the thickness is at least half the distance.
  • the thickness is the same as the distance; 7.
  • the flow cell according to appendix 6 or 7, wherein the light condensing position is located at the exit surface of the optical element.
  • the lens is either a hemispherical lens or a cylindrical lens.
  • the cylindrical lens focuses the measurement light in a line parallel or perpendicular to the direction in which the fluid flows.
  • the wall surface is a smooth surface.
  • a and/or B has the same meaning as “at least one of A and B.” That is, “A and/or B” means that it may be only A, only B, or a combination of A and B. Furthermore, in this specification, even when three or more items are expressed in conjunction with “and/or”, the same concept as “A and/or B" is applied.

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Abstract

物性データを測定する対象の物質を含む流体が流れる流路を有する本体と、流路を形成する壁面の一部に配され、物性データの測定光を集光する光学系であって、流体と接する測定光の出射面が平面である光学系と、を備える、フローセル。

Description

フローセル、および測定方法
　本開示の技術は、フローセル、および測定方法に関する。
　流体が流れる流路を有し、流体内に存在する物質の物性データの測定に用いられるフローセルが知られている。フローセルには、物性データの測定光を集光し、測定光が照射された物質からの戻り光を取り込む光学系を有するものがある。なお、流体は、例えば抗体等の細胞生産物を物質として含む細胞培養液であり、物性データは、例えばラマンスペクトルデータである。
　特表２０２０－５１１６３５号公報には、光学系としてボールレンズを含むフローセルが開示されている。ボールレンズは、流路を形成する壁面に設けられたオリフィスに配されている。ボールレンズの測定光の出射面は、流路を流れる流体と接している。
　特表２０２０－５１１６３５号公報では、前述のように、光学系として出射面に屈折力を持つボールレンズを用いている。このため、測定光の集光位置は、流体と接するボールレンズの出射面から離れる。つまり、ボールレンズの出射面と測定光の集光位置との間には流体が介在することになる。したがって、測定光が流体で減衰してしまい、分析に耐え得る物性データを得るための光量を稼ぐことができないおそれがあった。この問題は、細胞培養液等の濁度が比較的高い流体の場合により顕著となる。
　本開示の技術に係る１つの実施形態は、分析に耐え得る物性データを得るための測定光の光量を稼ぐことができないおそれを低減することが可能なフローセル、および測定方法を提供する。
　本開示のフローセルは、物性データを測定する対象の物質を含む流体が流れる流路を有する本体と、流路を形成する壁面の一部に配され、物性データの測定光を集光する光学系であって、流体と接する測定光の出射面が平面である光学系と、を備える。
　光学系は、正の屈折力を持つレンズと、流体と接する測定光の出射面が平面である光学素子とを含むことが好ましい。
　レンズは、ボールレンズ、半球レンズ、およびシリンドリカルレンズのうちのいずれかであることが好ましい。
　レンズがシリンドリカルレンズである場合、シリンドリカルレンズは、流体の流れる方向に平行または垂直な線状に測定光を集光することが好ましい。
　光学素子は、流体と接する測定光の出射面と、流体と接する測定光の出射面の反対側の測定光の入射面とが平行な透明板であることが好ましい。
　光学素子の光軸方向の厚みは、レンズの出射面において光軸と交わる点と、測定光の集光位置との距離以下であることが好ましい。
　厚みは距離の半分以上であることが好ましい。
　厚みは距離と同じであり、集光位置は光学素子の出射面に位置することが好ましい。
　厚みは０．３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であることが好ましい。
　レンズの出射面と光学素子の入射面の曲率は同一であることが好ましい。また、レンズの出射面と光学素子の入射面は接合されることが好ましい。
　物性データを出力する光分析装置が接続されるコネクタであって、レンズが先端に配されたコネクタが、本体に着脱可能に設けられていることが好ましい。
　光学系は、正の屈折力を持ち、流体と接する測定光の出射面が平面であるレンズを含むことが好ましい。
　レンズは、半球レンズ、およびシリンドリカルレンズのうちのいずれかであることが好ましい。
　レンズがシリンドリカルレンズである場合、シリンドリカルレンズは、流体の流れる方向に平行または垂直な線状に測定光を集光することが好ましい。
　壁面は平滑面であることが好ましい。
　流体の濁度は２５０ＮＴＵ以上１０００ＮＴＵ以下であることが好ましい。
　物性データはラマンスペクトルデータであることが好ましい。
　本開示の測定方法は、上に記載のフローセルを用いて、物性データを測定する。
　流体は細胞培養液であることが好ましい。この場合、細胞培養液は、細胞生産物を物質として含むことが好ましい。
　細胞培養液は、培養中の培養槽から得られたものであることが好ましい。また、細胞培養液は、細胞を除かれたものであることが好ましい。
　本開示の技術によれば、分析に耐え得る物性データを得るための測定光の光量を稼ぐことができないおそれを低減することが可能なフローセル、および測定方法を提供することができる。
培養中の培養槽から得られた細胞培養液内に存在する物質のラマンスペクトルデータを測定している様子を示す図である。 フローセルの斜視図である。 フローセルの分解断面図である。 透明板、Ｏリング、および板押さえの分解斜視図である。 フローセルの断面図である。 フローセルの断面図である。 ボールレンズと透明板の位置関係の別の例を示す図である。 光学素子の別の例を示す図である。 半球レンズと透明板とを含む光学系を示す図である。 平凸レンズと透明板とを含む光学系を示す図である。 非球面の平凸レンズと透明板とを含む光学系を示す図である。 シリンドリカルレンズと透明板とを含む光学系を示す図である。 シリンドリカルレンズによって、培養上清液の流れる方向と平行な線状に励起光を集光する例を示す図である。 シリンドリカルレンズによって、培養上清液の流れる方向と垂直な線状に励起光を集光する例を示す図である。 半球レンズのみを用いた例を示す図である。 シリンドリカルレンズによって、培養上清液の流れる方向と平行な線状に励起光を集光する例を示す図である。 シリンドリカルレンズによって、培養上清液の流れる方向と垂直な線状に励起光を集光する例を示す図である。 図１０で示した平凸レンズのみで構成された光学系を示す図である。 図１１で示した平凸レンズのみで構成された光学系を示す図である。 図９で示した半球レンズと透明板とが１つのレンズとして一体的に形成された光学系を示す図である。 実施例および比較例の条件と評価の諸項目をまとめた表である。
　［第１実施形態］
　一例として図１に示すように、測定システム２は、フローセル１０とラマン分光計１１とを備える。測定システム２は、例えば、バイオ医薬品の原薬の製造システムにおける細胞培養部１２に組み込まれている。細胞培養部１２は、培養槽１３および除細胞フィルタ１４を有する。培養槽１３には細胞培養液１５が貯留されている。
　培養槽１３には抗体生産細胞１６が播種され、抗体生産細胞１６は細胞培養液１５内において培養される。抗体生産細胞１６は、例えば、チャイニーズハムスター卵巣細胞（ＣＨＯ（Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｈａｍｓｔｅｒ　Ｏｖａｒｙ）細胞）といった宿主細胞に抗体遺伝子を組み込むことで樹立された細胞である。抗体生産細胞１６は、免疫グロブリン、すなわち抗体１７を培養の過程で生産する。このため細胞培養液１５中には抗体生産細胞１６だけでなく抗体１７も存在している。抗体１７は例えばモノクロナール抗体であり、バイオ医薬品の有効成分となる。なお、抗体１７は、本開示の技術に係る「物質」および「細胞生産物」の一例である。
　培養槽１３には第１送出路１８が接続されている。第１送出路１８には除細胞フィルタ１４が配されている。除細胞フィルタ１４は、例えばタンジェンシャルフロー濾過（ＴＦＦ：Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ　Ｆｌｏｗ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）方式により、図示省略したフィルタ膜で細胞培養液１５中の抗体生産細胞１６を捕捉し、細胞培養液１５から抗体生産細胞１６を除く。また、除細胞フィルタ１４は抗体１７を透過する。このため、第１送出路１８の除細胞フィルタ１４の下流には、主として抗体１７を含む細胞培養液１５が流れる。こうして除細胞フィルタ１４により抗体生産細胞１６を除かれた細胞培養液１５は、培養上清液と呼ばれる。以下、除細胞フィルタ１４により抗体生産細胞１６を除かれた細胞培養液１５を、培養上清液１５Ａと表記する。培養上清液１５Ａは、本開示の技術に係る「流体」の一例である。
　培養上清液１５Ａの濁度は、２５０ＮＴＵ（Ｎｅｐｈｅｌｏｍｅｔｒｉｃ　Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ　Ｕｎｉｔ）１０００ＮＴＵ以下である。ＮＴＵは、ホルマジン標準液に基づく液体の濁度の単位である。
　なお、培養上清液１５Ａには、抗体１７の他に、細胞由来タンパク質・細胞由来ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ）、および抗体１７の凝集物といった夾雑物、あるいはウイルス等も含まれる。夾雑物も、本開示の技術に係る「物質」および「細胞生産物」の一例である。また、ウイルス等も、本開示の技術に係る「物質」の一例である。
　フローセル１０は、除細胞フィルタ１４の下流側において第１送出路１８に接続されている。フローセル１０には、矢印ＦＤで示すように第１送出路１８からの培養上清液１５Ａが流れる。第１送出路１８の除細胞フィルタ１４の下流（除細胞フィルタ１４とフローセル１０の間）には、図示省略した送出ポンプが設けられている。送出ポンプは、２００ｃｃ／ｍｉｎ以上、例えば３００ｃｃ/ｍｉｎの流量で培養上清液１５Ａをフローセル１０に向けて送り出す。
　フローセル１０には第２送出路１９も接続されている。第１送出路１８からフローセル１０に流入した培養上清液１５Ａは、第２送出路１９に流出する。第２送出路１９は、例えば、クロマトグラフィー装置を用いて培養上清液１５Ａから抗体１７を精製する精製部に接続されており、フローセル１０からの培養上清液１５Ａを精製部に送り出す。なお、第１送出路１８を精製部に接続し、第１送出路１８の除細胞フィルタ１４の下流に分岐路を設けてもよい。そして、分岐路にフローセル１０を接続し、フローセル１０を流れた培養上清液１５Ａは廃棄してもよい。あるいは、第２送出路１９を培養槽１３に接続し、フローセル１０を流れた培養上清液１５Ａを培養槽１３に戻してもよい。
　ラマン分光計１１は、ラマン散乱光の特性を利用して物質の評価を行う機器であり、本開示の技術に係る「光分析装置」の一例である。励起光ＥＬ（図６参照）を物質に照射すると、励起光ＥＬが物質と相互作用することで励起光ＥＬと異なる波長をもつラマン散乱光が発生する。励起光ＥＬとラマン散乱光の波長差は、物質がもつ分子振動のエネルギー分に相当する。このため、分子構造の異なる物質間で、異なる波数をもったラマン散乱光を得ることができる。励起光ＥＬは、本開示の技術に係る「測定光」の一例である。なお、ラマン散乱光は、ストークス線および反ストークス線のうち、ストークス線を用いることが好ましい。
　ラマン分光計１１は、センサ部２５とアナライザ２６とで構成される。センサ部２５は、その先端がフローセル１０に接続される。センサ部２５は、先端の出射口から励起光ＥＬを出射する。励起光ＥＬは、フローセル１０内を流れる培養上清液１５Ａに照射される。この励起光ＥＬと培養上清液１５Ａ内の抗体１７等との相互作用によりラマン散乱光が生じる。センサ部２５はラマン散乱光を受光し、受光したラマン散乱光をアナライザ２６に出力する。なお、本実施形態においては、励起光ＥＬとしてレーザー光を用い、レーザー光の出力を５００ｍＷ、中心波長を７８５ｎｍ、照射時間を１秒、積算回数を１０回とした。また、レーザー光の径を３．５０ｍｍとした。
　アナライザ２６は、ラマン散乱光を波数毎に分解し、波数毎のラマン散乱光の強度を導出することで、ラマンスペクトルデータ２７を生成する。ラマンスペクトルデータ２７は、本開示の技術に係る「物性データ」の一例である。アナライザ２６は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）といったコンピュータネットワークを通じて、図示省略した情報処理装置と相互通信可能に接続されている。アナライザ２６は、生成したラマンスペクトルデータ２７を情報処理装置に送信する。情報処理装置は例えばパーソナルコンピュータである。情報処理装置は、アナライザ２６からのラマンスペクトルデータ２７に基づいて、培養上清液１５Ａ内の抗体１７等の濃度あるいは組成比を導出し、その結果をディスプレイに表示する。
　ラマンスペクトルデータ２７は、各波数に対するラマン散乱光の強度が登録されたデータである。図１においては、ラマンスペクトルデータ２７は、波数５００ｃｍ－１～３０００ｃｍ－１までの範囲の散乱光の強度を、１ｃｍ－１刻みで導出したデータである。なお、ラマンスペクトルデータ２７の下部に示すグラフＧは、ラマンスペクトルデータ２７の強度を波数毎にプロットして線で繋いだものである。
　このように、測定システム２は、抗体生産細胞１６を培養中の培養槽１３から得られた培養上清液１５Ａをフローセル１０に流す。そして、このフローセル１０に流れる培養上清液１５Ａにセンサ部２５を通じて励起光ＥＬを照射することで、培養上清液１５Ａ内の抗体１７等のラマンスペクトルデータ２７を測定する。
　一例として図２に示すように、フローセル１０は、本体３５およびセンサ部コネクタ３６を含む。本体３５は、内部中心に直線状かつ断面円形状の流路３７を有する円筒状の部材である。本体３５は金属、例えばハステロイ等により形成されている。あるいは、本体３５は樹脂、例えばポリオレフィン系樹脂等により形成されていてもよい。
　本体３５の両端面の中心には、円筒ボス状の第１接続部３８および第２接続部３９が設けられている。第１接続部３８には流路３７の流入口４０があり、第２接続部３９には流路３７の流出口４１がある。この流入口４０から流出口４１に向かう流路３７に平行な方向が、培養上清液１５Ａの流れる方向ＦＤである。方向ＦＤは、本開示の技術に係る「流体の流れる方向」の一例である。流路３７は、前述のように断面円形状であるため、方向ＦＤから見た流路３７の断面形状の輪郭は曲線である（図６も参照）。言い換えれば、方向ＦＤから見た流路３７は角がない形状である。
　第１接続部３８および第２接続部３９は平行ネジである。第１接続部３８には、第１送出路１８の一端に設けられた無菌コネクタ４２が液密に取り付けられる。また、第２接続部３９には、第２送出路１９の一端に設けられた無菌コネクタ４３が液密に取り付けられる。なお、第１接続部３８および第２接続部３９はテーパネジであってもよい。
　本体３５の周面の中心には、取付部４４が形成されている。取付部４４は、本体３５にセンサ部コネクタ３６を着脱可能に取り付けるための穴であり、内周面にネジ４５が切られている。取付部４４は流路３７の手前まで設けられており、センサ部コネクタ３６の先端部が収容される。なお、以下では、取付部４４が形成された側を本体３５の上側とする。
　センサ部コネクタ３６は、ボールレンズ４６が先端に配された円筒状の部材である。センサ部コネクタ３６の先端部の外周面には、取付部４４のネジ４５と螺合するネジ４７が切られている。先端と反対側のセンサ部コネクタ３６の基端には、センサ部２５の先端が着脱可能に接続される（図５参照）。センサ部コネクタ３６は、本開示の技術に係る「コネクタ」の一例である。
　ボールレンズ４６は文字通り球体のレンズであり、例えば石英ガラス製である。ボールレンズ４６は、センサ部２５からの励起光ＥＬを集光するとともに、励起光ＥＬと培養上清液１５Ａ内の抗体１７等との相互作用により生じたラマン散乱光をセンサ部２５内に取り込む。ボールレンズ４６は、本開示の技術に係る「正の屈折力を持つレンズ」の一例である。
　一例として図３に示すように、ボールレンズ４６は、センサ部コネクタ３６の先端内部に形成された断面略Ｕ字状の第１保持部５５に嵌め込まれて保持される。ボールレンズ４６は、その励起光ＥＬの出射面５６がセンサ部コネクタ３６の先端から外部に露呈した状態で、第１保持部５５に保持される。
　本体３５は上側本体３５Ａと下側本体３５Ｂとで構成される。上側本体３５Ａと下側本体３５Ｂは、丁度流路３７の中心で本体３５を割ったものである。このため、これら上側本体３５Ａと下側本体３５Ｂとを接着剤により接着する等して一体化することで、本体３５が作製される。
　上側本体３５Ａにおいて、取付部４４の下側の流路３７を形成する壁面５７との境界部分５８には、透明板５９、Ｏリング６０、および板押さえ６１が４本の皿ネジ６２（図３では３本のみ図示）によって取り付けられる。透明板５９は、励起光ＥＬおよびラマン散乱光の透過率が例えば９５％以上の石英ガラス製であり、ボールレンズ４６からの励起光ＥＬ、および培養上清液１５Ａ内の物質からのラマン散乱光を透過する（図６参照）。透明板５９は、ボールレンズ４６とともに光学系６３（図５等参照）を構成する。境界部分５８は、本開示の技術に係る「流路を形成する壁面の一部」の一例である。透明板５９は、本開示の技術に係る「光学素子」の一例である。
　透明板５９は、取付部４４の下側に連設された円形状の凹みである第２保持部６４に嵌め込まれて保持される。取付部４４と第２保持部６４との境界には、透明板５９の縁と当接して透明板５９の取付部４４への進入を阻止するストッパー６５が設けられている。
　板押さえ６１は、第２保持部６４の下側に連設された円形状の凹みである第３保持部６６に嵌め込まれて保持される。第３保持部６６には、皿ネジ６２が螺合するネジ穴６７が設けられている。なお、皿ネジ６２ではなく、接着剤によって板押さえ６１を第３保持部６６に固着してもよい。
　Ｏリング６０は透明板５９と板押さえ６１との間に介挿される。Ｏリング６０は弾性を有するゴムであり、皿ネジ６２による第３保持部６６への板押さえ６１の締結固定により、透明板５９と板押さえ６１との間で押し潰される（図５等参照）。Ｏリング６０は、透明板５９と板押さえ６１との間で押し潰されることで、流路３７を流れる培養上清液１５Ａの取付部４４への漏出を防止する。
　一例として図４に示すように、透明板５９は、励起光ＥＬの出射面７０と、出射面７０の反対側の励起光ＥＬの入射面７１とが平行な円板である。ここで、「平行」とは、完全な平行の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨に反しない程度の誤差を含めた意味合いでの平行を指す。
　Ｏリング６０は、透明板５９の径よりも若干小さい径を有する円環である。板押さえ６１は、開口７２を中心部に有する円環状の薄板である。開口７２は、Ｏリング６０の径よりも若干小さい径を有する。開口７２は、励起光ＥＬの出射口およびラマン散乱光の入射口となる。板押さえ６１には、９０°毎に皿ネジ６２の挿通穴７３が形成されている。
　図５および図６は、透明板５９、Ｏリング６０、および板押さえ６１を皿ネジ６２により境界部分５８に取り付け、上側本体３５Ａと下側本体３５Ｂを一体化して、センサ部コネクタ３６を取付部４４に取り付けた状態を示す。この状態において、ボールレンズ４６の出射面５６と透明板５９の入射面７１とは、光軸ＯＡ（図６参照）において接する。そして、透明板５９の出射面７０は、流路３７を流れる培養上清液１５Ａと接する。透明板５９の出射面７０は、本開示の技術に係る「流体と接する測定光の出射面」および「平面」の一例である。
　図６において、ボールレンズ４６の出射面５６を出射した励起光ＥＬは、集光位置ＦＰに集光される。集光位置ＦＰは、ボールレンズ４６の径、屈折率、および焦点距離等によって定まる。この場合の集光位置ＦＰは点状である。
　透明板５９の光軸ＯＡ方向の厚みをＴｈ、ボールレンズ４６の出射面５６において光軸ＯＡと交わる第１点Ｐ１と集光位置ＦＰとの距離をｄとした場合、厚みＴｈは距離ｄと同じ、つまりＴｈ＝ｄである。この場合、集光位置ＦＰは透明板５９の出射面７０において光軸ＯＡと交わる第２点Ｐ２と一致する。つまり、集光位置ＦＰは透明板５９の出射面７０に位置する。厚みＴｈ（および距離ｄ）は０．３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下（０．３ｍｍ≦Ｔｈ≦７．５ｍｍ）である。厚みＴｈ（および距離ｄ）は、例えば２ｍｍである。なお、厚みＴｈと距離ｄが「同じ」とは、完全な同じ（誤差０）の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨に反しない程度の誤差を含めた意味合いでの同じを指す。ここでいう誤差は、好ましくは±１０％、より好ましくは±５％である。
　流路３７を形成する壁面５７は平滑面である。平滑面とは、例えば１ｍｍ以上の凹凸がない面のことをいう。
　なお、流路３７の径は、流路３７に流れる培養上清液１５Ａの流量が図１で示したように２００ｃｃ／ｍｉｎ以上で、培養上清液１５Ａの粘度が水と同じ０．００１Ｐａ・ｓあるという条件下において、流路３７におけるレイノルズ数Ｒｅが２３００以上（Ｒｅ≧２３００）となる範囲である。レイノルズ数Ｒｅが２３００以上であると、流路３７を流れる培養上清液１５Ａには乱流が発生する。これにより、培養上清液１５Ａに成分の偏りが少なくなり、ラマンスペクトルデータ２７の測定安定性を高めることができる。透明板５９等が設けられた境界部分５８における流路３７の径は、透明板５９の出射面７０において光軸ＯＡと交わる第２点Ｐ２と、壁面５７において光軸ＯＡと交わる点との距離である。
　次に、上記構成による作用について説明する。フローセル１０およびラマン分光計１１からなる測定システム２は、細胞培養部１２に組み込まれる。フローセル１０は、第１接続部３８が第１送出路１８に、第２接続部３９が第２送出路１９にそれぞれ接続され、センサ部コネクタ３６にはラマン分光計１１のセンサ部２５が接続される。フローセル１０の流路３７には、抗体生産細胞１６を培養中の培養槽１３から得られた培養上清液１５Ａが流される。流路３７を流れる培養上清液１５Ａには、センサ部２５および光学系６３を介して励起光ＥＬが照射される。励起光ＥＬは、透明板５９の出射面７０にある集光位置ＦＰに集光される。
　励起光ＥＬと培養上清液１５Ａ内の抗体１７等との相互作用によりラマン散乱光が生じる。ラマン散乱光は光学系６３によってセンサ部２５に取り込まれ、センサ部２５からアナライザ２６に出力される。ラマン散乱光はアナライザ２６によりラマンスペクトルデータ２７に変換される。
　光学系６３を構成する透明板５９は、その励起光ＥＬの出射面７０が流路３７を流れる培養上清液１５Ａと接する。そして出射面７０は平面である。正の屈折力を持つボールレンズ４６の出射面５６が培養上清液１５Ａと接する特表２０２０－５１１６３５号公報の場合と比べて、励起光ＥＬの出射面７０から集光位置ＦＰまでの距離ｄを短くする（本例においては０にする）ことができる。このため、励起光ＥＬが培養上清液１５Ａで減衰するおそれを低減することができる。したがって、分析に耐え得るラマンスペクトルデータ２７を得るための励起光ＥＬの光量を稼ぐことができないおそれを低減することが可能となる。これにより、励起光ＥＬと培養上清液１５Ａ内の抗体１７等との相互作用により生じたラマン散乱光によるラマンスペクトルデータ２７のＳ／Ｎ比を高いレベルに保つことができる。
　光学系６３は、正の屈折力を持つボールレンズ４６と、培養上清液１５Ａと接する励起光ＥＬの出射面７０が平面である透明板５９とを含む。このため、簡単な構成で励起光ＥＬの集光と励起光ＥＬの減衰の低減とを実現することができる。
　ボールレンズ４６は、比較的屈折力が高く、出射面５６において光軸ＯＡと交わる第１点Ｐ１と集光位置ＦＰとの距離ｄを短くすることができる。このため、透明板５９の光軸ＯＡ方向の厚みＴｈをその分薄くすることができ、結果としてフローセル１０の小型化に寄与することができる。
　図４で示したように、透明板５９は、培養上清液１５Ａと接する励起光ＥＬの出射面７０と、出射面７０の反対側の励起光ＥＬの入射面７１とが平行な円板である。このため、透明板５９を容易に製造することができる。
　図６で示したように、透明板５９の光軸ＯＡ方向の厚みＴｈは、ボールレンズ４６の出射面５６において光軸ＯＡと交わる第１点Ｐ１と集光位置ＦＰとの距離ｄと同じであり、集光位置ＦＰは透明板５９の出射面７０に位置する。このため、励起光ＥＬが培養上清液１５Ａで減衰してしまうおそれを極限まで低減することができ、分析に耐え得るラマンスペクトルデータ２７を得るための励起光ＥＬの光量を大幅に稼ぐことができる。
　また、図６で示したように、透明板５９の光軸ＯＡ方向の厚みＴｈは０．３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下である。厚みＴｈが０．３ｍｍ以上であれば、励起光ＥＬが培養上清液１５Ａで減衰するおそれを低減する効果を発揮することができる。厚みＴｈが７．５ｍｍ以下であれば、フローセル１０の小型化に寄与することができ、良好なハンドリング性を得ることができる。
　図２等で示したように、フローセル１０は、ラマンスペクトルデータ２７を出力するラマン分光計１１のセンサ部２５が接続されるセンサ部コネクタ３６を備える。センサ部コネクタ３６の先端にはボールレンズ４６が配されている。センサ部コネクタ３６は本体３５に着脱可能である。このため、センサ部コネクタ３６を複数のフローセル１０で使い回すことができる。全てのフローセル１０にセンサ部コネクタ３６を設けずに済むので、フローセル１０のコストダウンに寄与することができる。
　図６で示したように、流路３７を形成する壁面５７は平滑面である。このため、培養上清液１５Ａの流れの妨げとなる気泡が発生するおそれを低減することができる。培養上清液１５Ａの流れの安定性を確保することができる。
　図１で示したように、培養上清液１５Ａの濁度は２５０ＮＴＵ以上１０００ＮＴＵ以下である。その場合、培養上清液１５Ａによる励起光ＥＬの減衰がより大きくなるので、培養上清液１５Ａと接する励起光ＥＬの出射面７０を平面とすることによる効果をさらに発揮することができる。
　ラマン散乱光は、タンパク質のアミノ酸の官能基由来の情報を反映しやすい。このため、本例のように物性データをラマンスペクトルデータ２７とすることで、タンパク質である抗体１７の濃度といった物性値を高精度に導出することができる。
　細胞生産物である抗体１７を含むバイオ医薬品は、抗体医薬品と呼ばれ、癌、糖尿病、関節リウマチといった慢性疾患の治療をはじめとして、血友病、クローン病といった希少疾患の治療にも幅広く用いられている。このため、抗体生産細胞１６を培養中の培養槽１３から得られた抗体医薬品の元となる培養上清液１５Ａを流体とした本例によれば、色々な疾患の治療に幅広く用いられている抗体医薬品の開発を促進することができる。
　本例においては、培養中の培養槽１３から得られた培養上清液１５Ａを流体としている。このため、培養槽１３において抗体生産細胞１６の培養を継続しつつ、ラマンスペクトルデータ２７を測定することができる。
　なお、本例においては、流路３７を形成する壁面５７と取付部４４との境界部分５８に透明板５９を配置したが、これに限らない。透明板５９を保持する第２保持部６４、および板押さえ６１を保持する第３保持部６６を、境界部分５８よりも流路３７の中心部分に張り出させ、出射面７０が流路３７の中心部分にくるように透明板５９等を配置してもよい。
　（変形例１）
　一例として図７に示すように、ボールレンズ４６の出射面５６と透明板５９の入射面７１とは接していなくてもよい。また、集光位置ＦＰは、透明板５９の出射面７０において光軸ＯＡと交わる第２点Ｐ２と一致していなくてもよい。つまり集光位置ＦＰは透明板５９の出射面７０に位置していなくてもよい。
　ただしこの場合、透明板５９の光軸ＯＡ方向の厚みＴｈは、ボールレンズ４６の出射面５６において光軸ＯＡと交わる第１点Ｐ１と集光位置ＦＰとの距離ｄの半分以上、かつ距離ｄ以下（ｄ／２≦Ｔｈ≦ｄ）である。厚みＴｈが距離ｄの半分以上であれば、励起光ＥＬが培養上清液１５Ａで減衰するおそれを低減する効果を発揮することができる。厚みＴｈが距離ｄ以下であれば、集光位置ＦＰを必ず透明板５９外（流路３７内）とすることができる。
　（変形例２）
　一例として図８に示す変形例２の光学系８０は、ボールレンズ４６と光学素子８１とを含む。光学素子８１は、平面である培養上清液１５Ａと接する励起光ＥＬの出射面８２と、ボールレンズ４６の出射面５６に倣う形状の入射面８３とを有する。ボールレンズ４６の出射面５６と光学素子８１の入射面８３の曲率は同一であり、出射面５６と入射面８３は接合される。ここで「接合」とは、出射面５６と入射面８３とが接着剤等により固着接合された状態でもよいし、出射面５６と入射面８３とが接着剤等によらず単に面同士が合わさった状態で保持されていてもよい。
　光学素子８１の光軸ＯＡ方向の厚みＴｈは、光学素子８１の出射面８２において光軸ＯＡと交わる第２点Ｐ２と、光学素子８１の入射面８３において光軸ＯＡと交わる第３点Ｐ３との距離である。
　出射面５６と入射面８３の曲率が同一であるため、接合された出射面５６と入射面８３との間には隙間は生じない。このため、出射面５６と入射面８３との間の隙間による励起光ＥＬおよびラマン散乱光の減衰を抑制することができる。
　ここで、曲率が「同一」とは、完全な同一の他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差であって、本開示の技術の趣旨に反しない程度の誤差を含めた意味合いでの同一を指す。より具体的には、曲率が「同一」とは、ここでは出射面５６と入射面８３との曲率差が１０％以内である場合をいう。このことを式で表すと、出射面５６の曲率と入射面８３の曲率のうち、絶対値が小さいほうをｍ、絶対値が大きいほうをｎとした場合、０．９×｜ｎ｜≦｜ｍ｜である。この曲率が「同一」の定義は、以降の図９～図１２においても適用される。なお、曲率が「同一」とは、好ましくは、出射面５６と入射面８３との曲率差が８％以内である場合をいい、より好ましくは５％以内である場合をいい、さらに好ましくは３％以内である場合をいう。曲率は、パナソニックプロダクションエンジニアリング株式会社製の超高精度三次元測定器ＵＡ３Ｐといった機器により測定することができる。出射面５６については、ニュートン原器と出射面５６とを重ね合わせた際に浮かび上がるニュートン環の本数から曲率を導出することができる。
　このように、光学素子は、互いに平行な出射面７０および入射面７１を有する円板状の透明板５９に限らず、平面である出射面８２と、ボールレンズ４６の出射面５６に倣う形状の入射面８３とを有する光学素子８１であってもよい。また、こうした光学素子８１のような、平面である出射面とレンズの出射面に倣う形状の入射面とを有する光学素子と組み合わせるレンズとしては、例示のボールレンズ４６に限らず、平凸レンズ、および両凸レンズ等でもよい。
　（変形例３）
　一例として図９に示す変形例３の光学系８５は、半球レンズ８６と透明板８７とを含む。半球レンズ８６は、文字通り半球状のレンズであり、例えば石英ガラス製である。半球レンズ８６は励起光ＥＬの出射面８８を有する。出射面８８は平面である。半球レンズ８６は、本開示の技術に係る「正の屈折力を持つレンズ」の一例である。
　透明板８７は、透明板５９と同じく、互いに平行な励起光ＥＬの出射面８９および入射面９０を有する円板である。透明板８７は、本開示の技術に係る「光学素子」の一例である。半球レンズ８６の出射面８８と透明板８７の入射面９０の曲率は同一（この場合は０）であり、出射面８８と入射面９０は接合される。半球レンズ８６によれば、出射面８８が平面であるため、図８の場合と比べて、透明板８７の入射面９０の曲率を、容易に出射面８８の曲率と同一にすることができる。なお、以降の例においても、レンズの出射面と透明板の入射面は、平面である場合、曲率は０とする。
　（変形例４）
　一例として図１０に示す変形例４の光学系９５は、平凸レンズ９６と透明板９７とを含む。平凸レンズ９６は、励起光ＥＬの入射面９８が球面状の凸面で、励起光ＥＬの出射面９９が平面のレンズであり、例えば石英ガラス製である。平凸レンズ９６は、本開示の技術に係る「正の屈折力を持つレンズ」の一例である。
　透明板９７は、透明板５９等と同じく、互いに平行な励起光ＥＬの出射面１００および入射面１０１を有する円板である。透明板９７は、本開示の技術に係る「光学素子」の一例である。平凸レンズ９６の出射面９９と透明板９７の入射面１０１の曲率は同一（この場合は０）であり、出射面９９と入射面１０１は接合される。平凸レンズ９６によっても、半球レンズ８６の場合と同様に、図８の場合と比べて、透明板９７の入射面１０１の曲率を、容易に出射面９９の曲率と同一にすることができる。また、平凸レンズ９６は、ボールレンズ４６および半球レンズ８６と比べて安価であるため、フローセル１０のコストダウンに寄与することができる。
　（変形例５）
　一例として図１１に示す変形例５の光学系１０５は、平凸レンズ１０６と透明板１０７とを含む。平凸レンズ１０６は、励起光ＥＬの入射面１０８が非球面状の凸面で、励起光ＥＬの出射面１０９が平面のレンズであり、例えば石英ガラス製または樹脂製である。平凸レンズ１０６は、本開示の技術に係る「正の屈折力を持つレンズ」の一例である。
　透明板１０７は、透明板５９等と同じく、互いに平行な励起光ＥＬの出射面１１０および入射面１１１を有する円板である。透明板１０７は、本開示の技術に係る「光学素子」の一例である。平凸レンズ１０６の出射面１０９と透明板１０７の入射面１１１の曲率は同一（この場合は０）であり、出射面１０９と入射面１１１は接合される。平凸レンズ１０６によっても、半球レンズ８６等の場合と同様に、図８の場合と比べて、透明板１０７の入射面１１１の曲率を、容易に出射面１０９の曲率と同一にすることができる。また、平凸レンズ１０６は入射面１０８が非球面状であるため、球面状の入射面９８を有する平凸レンズ９６と比べて、球面収差を抑えることができる。
　（変形例６）
　一例として図１２に示す変形例６の光学系１１５は、シリンドリカルレンズ１１６と透明板１１７とを含む。シリンドリカルレンズ１１６は、円柱を縦割りにした断面半月状のレンズであり、例えば石英ガラス製である。シリンドリカルレンズ１１６は、球面状の凸面である励起光ＥＬの入射面１１８と、励起光ＥＬの出射面１１９とを有する。出射面１１９は矩形状の平面である。シリンドリカルレンズ１１６は、本開示の技術に係る「正の屈折力を持つレンズ」の一例である。なお、シリンドリカルレンズ１１６の入射面１１８は非球面であってもよい。
　透明板１１７は、互いに平行な励起光ＥＬの出射面１２０および入射面１２１を有する矩形板である。透明板１１７は、本開示の技術に係る「光学素子」の一例である。シリンドリカルレンズ１１６の出射面１１９と透明板１１７の入射面１２１の曲率は同一（この場合は０）であり、出射面１１９と入射面１２１は接合される。シリンドリカルレンズ１１６によっても、半球レンズ８６等の場合と同様に、図８の場合と比べて、透明板１１７の入射面１２１の曲率を、容易に出射面１１９の曲率と同一にすることができる。
　ボールレンズ４６、半球レンズ８６、平凸レンズ９６および１０６は、点状に励起光ＥＬを集光するが、シリンドリカルレンズ１１６は、一例として図１３および図１４に示すように、線状に励起光ＥＬを集光する。図１３は、方向ＦＤに平行な線状に励起光ＥＬを集光した場合を示す。一方、図１４は、方向ＦＤに垂直な線状に励起光ＥＬを集光した場合を示す。
　図１３のように方向ＦＤに平行な線状に励起光ＥＬを集光した場合、流路３７を流れる培養上清液１５Ａの時間的な変化をラマンスペクトルデータ２７に反映させることができる。一方、図１４のように方向ＦＤに垂直な線状に励起光ＥＬを集光した場合、流路３７を流れる培養上清液１５Ａの空間的な変化をラマンスペクトルデータ２７に反映させることができる。いずれの場合も、点状に励起光ＥＬを集光する場合と比べて、ラマンスペクトルデータ２７の測定安定性を高めることができる。
　なお、変形例２～６においては、レンズの出射面と光学素子の入射面の曲率を同一とし、かつ、レンズの出射面と光学素子の入射面を接合しているが、これに限らない。レンズの出射面と光学素子の入射面の曲率は同一とするが、レンズの出射面と光学素子の入射面は接合しない態様も、本開示の技術に含まれる。なお、「接合しない」とは、図７で示した変形例１において、「ボールレンズ４６の出射面５６と透明板５９の入射面７１とは接していなくてもよい。」と説明した場合の「接していない」と同義である。
　［第２実施形態］
　上記第１実施形態では、ボールレンズ４６と透明板５９とを含む光学系６３等、レンズと光学素子とを組み合わせた光学系を例示したが、これに限らない。一例として図１５に示すように、半球レンズ８６のみで光学系を構成してもよい。この場合、半球レンズ８６の励起光ＥＬの出射面８８が、流路３７を流れる培養上清液１５Ａと接することになる。出射面８８は、本開示の技術に係る「流体と接する測定光の出射面」および「平面」の一例である。
　また、一例として図１６および図１７に示すように、シリンドリカルレンズ１１６のみで光学系を構成してもよい。この場合、シリンドリカルレンズ１１６の励起光ＥＬの出射面１１９が、流路３７を流れる培養上清液１５Ａと接することになる。出射面１１９は、本開示の技術に係る「流体と接する測定光の出射面」および「平面」の一例である。なお、図１６は、図１３の場合と同じく、方向ＦＤに平行な線状に励起光ＥＬを集光した場合を示す。一方、図１７は、図１４の場合と同じく、方向ＦＤに垂直な線状に励起光ＥＬを集光した場合を示す。
　このように、第２実施形態では、光学系は、正の屈折力を持ち、培養上清液１５Ａと接する励起光ＥＬの出射面が平面であるレンズを含む。このため、上記第１実施形態のレンズと光学素子とを組み合わせた光学系と比べて、光学系の構成をシンプルにすることができる。なお、図１８に示すように、図１０で示した平凸レンズ９６のみで光学系を構成してもよい。また、図１９に示すように、図１１で示した平凸レンズ１０６のみで光学系を構成してもよい。
　それぞれ別体の正の屈折力を持つレンズと光学素子とで光学系を構成するのではなく、一例として図２０に示す、図９で示した半球レンズ８６と透明板８７とを、１つのレンズとして一体的に形成した光学系１２５等、正の屈折力を持つレンズと光学素子とを、１つのレンズとして一体的に形成してもよい。
　［実施例］
　以下、本開示の技術の実施例および比較例を記載する。
　本実施例においては、ラマンスペクトルデータ２７を測定する流体として、フェニルアラニン溶液を用いた。フェニルアラニン溶液は、富士フイルム和光純薬株式会社製のＬ（－）－フェニルアラニンを溶媒である水に溶解し、濃度１０ｇ／Ｌとなるよう調製することで作製した。そして、作製したフェニルアラニン溶液に粉体培地を投入し、濁度を変化させた。フェニルアラニンは、細胞培養液に含まれる代表的なアミノ酸の１つであり、ラマンスペクトルデータ２７におけるピークが比較的判別しやすいため採用した。粉体培地としては、例えば、Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＣＤ　ＯｐｔｉＣＨＯＴＭ　ＡＧＴＴＭ　Ｍｅｄｉｕｍを用いることができる。濁度は、サトテック製のデジタル濁度計ＴＵ－２０１６により測定した。
　レンズは、半球レンズ８６（実施例１～７）またはボールレンズ４６（実施例８～１０、比較例１～３）を用いた。半球レンズ８６およびボールレンズ４６の直径は８ｍｍで、石英ガラス製（Ｓ－ＢＳＬ）である。
　作製したフェニルアラニン溶液を、シリンジを用いて流路３７に注入した。流路３７に注入されたフェニルアラニン溶液に対して、ラマン分光計１１からの励起光ＥＬを照射した。励起光ＥＬにはレーザー光を用い、レーザー光の出力を５００ｍＷ、中心波長を７８５ｎｍ、照射時間を１秒、積算回数を１０回とした。そして、得られた生のラマンスペクトルデータ２７に対してベースライン補正処理を施し、同様にベースライン補正処理を施した溶媒である水のラマンスペクトルデータ２７との差を、Ｓ／Ｎ比を評価する最終的なラマンスペクトルデータ２７とした。
　ラマンスペクトルデータ２７においてフェニルアラニンに帰属する波数１０００ｃｍ－１～１０１１ｃｍ－１の強度のうちの最大の強度を、Ｓ／Ｎ比を算出するためのシグナル値とした。また、ラマンスペクトルデータ２７において、フェニルアラニンをはじめとしたその他のアミノ酸由来ではない波数６９５ｃｍ－１～７２１ｃｍ－１の強度の標準偏差を、Ｓ／Ｎ比を算出するためのノイズ値とした。
　濁度を変化させたり、光学素子（透明板）の光軸ＯＡ方向の厚みＴｈを変化させたりして、それぞれの例について評価を行った。上述のＳ／Ｎ比に加えて、流体の流れの安定性、および濁度変化へのロバスト性についても評価した。実施例および比較例の条件および評価の諸項目をまとめた表１３０を図２１に示す。なお、評価は「Ａ」が優で、「Ｂ」が良、「Ｃ」が可、「Ｄ」が不可である。
　実施例１は、フェニルアラニン溶液の濁度が２４３ＮＴＵ、レンズが半球レンズ８６、距離ｄが３．５ｍｍ、出射面８８の曲率が０で、光学素子（透明板８７）がない例である。すなわち、実施例１は図１５で示した態様である。実施例１におけるＳ／Ｎ比は６２．３で「Ａ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ａ」であったのは、フェニルアラニン溶液と接する半球レンズ８６の励起光ＥＬの出射面８８が平面であることによる。
　実施例２は、実施例１において、厚みＴｈが２ｍｍで入射面９０の曲率が０の透明板８７を、半球レンズ８６の出射面８８に接合した例である。実施例２は、半球レンズ８６の出射面８８と透明板８７の入射面９０の曲率が同一である例である。すなわち、実施例２は図９で示した態様である。また、実施例２は、厚みＴｈが距離ｄよりも小さく、距離ｄと厚みＴｈが不一致である例である。実施例２におけるＳ／Ｎ比は４５．６で「Ｂ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ｂ」と実施例１よりも悪化したのは、距離ｄと厚みＴｈが不一致であることによる。
　実施例３は、実施例１において、厚みＴｈが３．５ｍｍで入射面９０の曲率が０の透明板８７を、半球レンズ８６の出射面８８に接合した例である。実施例３も実施例２と同じく、半球レンズ８６の出射面８８と透明板８７の入射面９０の曲率が同一である例である。すなわち、実施例３も図９で示した態様である。ただし、実施例３は、距離ｄと厚みＴｈが一致している例である。実施例３におけるＳ／Ｎ比は６５．７で「Ａ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ａ」と実施例２よりも良化したのは、距離ｄと厚みＴｈが一致した透明板８７を設けたことによる。
　実施例４は、フェニルアラニン溶液の濁度を３７０ＮＴＵとした他は、実施例１と同じである。実施例４におけるＳ／Ｎ比は５６．２で「Ｂ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ｂ」と実施例１よりも悪化したのは、フェニルアラニン溶液の濁度が高くなったことによる。
　実施例５は、フェニルアラニン溶液の濁度を３７０ＮＴＵとした他は、実施例３と同じである。実施例５におけるＳ／Ｎ比は６６．４で「Ａ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ａ」と実施例４よりも良化したのは、距離ｄと厚みＴｈが一致した透明板８７を設けたことによる。
　実施例６は、フェニルアラニン溶液の濁度を４４１ＮＴＵとした他は、実施例１および４と同じである。実施例６におけるＳ／Ｎ比は３８．６で「Ｃ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ｃ」と実施例１および４よりも悪化したのは、フェニルアラニン溶液の濁度が高くなったことによる。
　実施例７は、フェニルアラニン溶液の濁度を４４１ＮＴＵとした他は、実施例３および５と同じである。実施例７におけるＳ／Ｎ比は６２．１で「Ａ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ａ」と実施例６よりも良化したのは、距離ｄと厚みＴｈが一致した透明板８７を設けたことによる。
　半球レンズ８６のみ、または半球レンズ８６と透明板８７を用いた実施例１～７においては、流れの安定性が「Ｂ」、濁度変化へのロバスト性が「Ｃ」であった。
　実施例８は、フェニルアラニン溶液の濁度が４４１ＮＴＵ、レンズがボールレンズ４６、距離ｄが２ｍｍ、出射面５６の曲率が０．２５で、厚みＴｈが１ｍｍ、入射面７１の曲率が０の透明板５９を設けた例である。実施例８は、厚みＴｈが距離ｄよりも小さく、距離ｄと厚みＴｈが不一致である例である。また、実施例８は、ボールレンズ４６の出射面５６と透明板５９の入射面７１の曲率が相違している例である。実施例８におけるＳ／Ｎ比は３１．４で「Ｃ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ｃ」であったのは、距離ｄと厚みＴｈが不一致であること、および、ボールレンズ４６の出射面５６と透明板５９の入射面７１の曲率が相違していることによる。
　実施例９は、実施例８の厚みＴｈが１ｍｍ、入射面７１の曲率が０の透明板５９に代えて、厚みＴｈが１ｍｍ、入射面８３の曲率が０．２５の光学素子８１を、ボールレンズ４６の出射面５６に接合した例である。すなわち、実施例９は図８で示した態様である。実施例９は、厚みＴｈが距離ｄよりも小さく、距離ｄと厚みＴｈが不一致であるのは実施例８と同じであるが、ボールレンズ４６の出射面５６と光学素子８１の入射面８３の曲率が同一である点で実施例８と異なる。実施例９におけるＳ／Ｎ比は５２．３で「Ｂ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ｂ」と実施例８よりも良化したのは、ボールレンズ４６の出射面５６と光学素子８１の入射面８３の曲率が同一であることによる。
　実施例１０は、厚みＴｈが２ｍｍ、入射面８３の曲率が０．２５の光学素子８１を、ボールレンズ４６の出射面５６に接合した例である。実施例１０も実施例９と同じく、ボールレンズ４６の出射面５６と光学素子８１の入射面８３の曲率が同一である例である。すなわち、実施例１０も図８で示した態様である。ただし、実施例１０は、距離ｄと厚みＴｈが一致している例である。実施例１０におけるＳ／Ｎ比は６１．８で「Ａ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ａ」と実施例９よりも良化したのは、距離ｄと厚みＴｈが一致した光学素子８１を設けたことによる。
　ボールレンズ４６と透明板５９または８１を用いた実施例８～１０においては、流れの安定性が「Ｂ」、濁度変化へのロバスト性が「Ｂ」であった。濁度変化へのロバスト性が「Ｂ」と、半球レンズ８６を用いた実施例１～７よりも良化したのは、距離ｄが半球レンズ８６よりも短いボールレンズ４６を用いたことによる。
　比較例１は、フェニルアラニン溶液の濁度が２４３ＮＴＵ、レンズがボールレンズ４６、距離ｄが２ｍｍ、出射面５６の曲率が０．２５で、光学素子（透明板５９または８１）がない例である。すなわち、比較例１は特表２０２０－５１１６３５号公報に記載の態様である。比較例１におけるＳ／Ｎ比は５１．２で「Ｂ」であった。
　比較例２は、フェニルアラニン溶液の濁度を３７０ＮＴＵとした他は、比較例１と同じである。比較例２におけるＳ／Ｎ比は３９．４で「Ｃ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ｃ」と比較例１よりも悪化したのは、フェニルアラニン溶液の濁度が高くなったことによる。
　比較例３は、フェニルアラニン溶液の濁度を４４１ＮＴＵとした他は、比較例１と同じである。比較例３におけるＳ／Ｎ比は４６．９で「Ｂ」であった。Ｓ／Ｎ比が「Ｂ」と比較例２よりも良化した原因は不明である。
　ボールレンズ４６のみを用いた比較例１～３においては、流れの安定性が「Ｄ」、濁度変化へのロバスト性が「Ｂ」であった。流れの安定性が「Ｄ」であったのは、流路３７と接する面がボールレンズ４６の出射面５６で、平面でないことによる。
　本開示の技術を適用した実施例１～１０におけるＳ／Ｎ比は、全て「Ａ」～「Ｃ」に収まっている。したがって、分析に耐え得るラマンスペクトルデータ２７を得るための励起光ＥＬの光量を稼ぐことができないおそれを低減することが可能、という本開示の技術の効果が確かめられた。
　フェニルアラニン溶液の濁度が２４３ＮＴＵであることで共通する実施例１～３と比較例１において、実施例１および３のＳ／Ｎ比は、比較例１のＳ／Ｎ比よりも高い。また、フェニルアラニン溶液の濁度が３７０ＮＴＵであることで共通する実施例４および５と比較例２において、実施例４および５のＳ／Ｎ比は、比較例２のＳ／Ｎ比よりも高い。さらに、フェニルアラニン溶液の濁度が４４１ＮＴＵであることで共通する実施例６～１０と比較例３において、実施例７、９、および１０のＳ／Ｎ比は、比較例３のＳ／Ｎ比よりも高い。したがって、分析に耐え得るラマンスペクトルデータ２７を得るための励起光ＥＬの光量を従来よりも稼ぐことが可能、という効果が確かめられた。
　レンズは、例示したボールレンズ４６、半球レンズ８６、平凸レンズ９６および１０６、あるいはシリンドリカルレンズ１１６に限らない。励起光ＥＬの入射面および出射面が凸面の両凸レンズでもよいし、複数のレンズを二次元マトリックス状に配列したフライアイレンズでもよい。
　センサ部コネクタ３６を本体３５に着脱不能に取り付けてもよい。第１接続部３８および第２接続部３９を本体３５の下側に配置し、流路３７をＵ字状としてもよい。本体３５の形状は円筒状に限らず、角筒状でもよい。流路３７の断面形状も円形状に限らず、楕円形状でもよいし、矩形状でもよい。また、ポリオレフィン系樹脂、あるいは炭素繊維強化樹脂等の複合材料により本体３５等を形成してもよい。
　ラマンスペクトルデータ２７を測定する対象の物質は抗体１７等に限らない。抗体１７以外のタンパク質、ペプチド、核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ（Ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ））、脂質、ウイルス、ウイルスサブユニット、およびウイルス様粒子等でもよい。
　細胞生産物は抗体１７等に限らない。サイトカイン（インターフェロン、インターロイキン等）、あるいはホルモン（インスリン、グルカゴン、卵胞刺激ホルモン、エリスロポエチン等）、成長因子（ＩＧＦ（Ｉｎｓｕｌｉｎ－Ｌｉｋｅ　Ｇｒｏｗｔｈ　Ｆａｃｔｏｒ）－１、ｂＦＧＦ（Ｂａｓｉｃ　Ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ　Ｇｒｏｗｔｈ　Ｆａｃｔｏｒ）等）、血液凝固因子（第７因子、第８因子、第９因子等）、酵素（リソソーム酵素、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄ）分解酵素等）、Ｆｃ（Ｆｒａｇｍｅｎｔ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｂｌｅ）融合タンパク質、受容体、アルブミン、タンパク質ワクチンでもよい。また、抗体１７としては、バイスペシフィック抗体、抗体薬物複合体（Ａｎｔｉｂｏｄｙ－ｄｒｕｇ　ｃｏｎｊｕｇａｔｅ）、低分子抗体、糖鎖改変抗体等も含まれる。
　物性データはラマンスペクトルデータ２７に限らない。赤外吸収スペクトルデータ、核磁気共鳴スペクトルデータ、紫外可視分光（ＵＶ－Ｖｉｓ：Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｖｉｓｉｂｌｅ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）スペクトルデータ、あるいは蛍光スペクトルデータでもよい。このため光分析装置もラマン分光計１１に限らない。
　流体は培養上清液１５Ａに限らない。除細胞フィルタ１４により除細胞する前の細胞培養液１５でもよい。培養槽１３に供給する前の、細胞生産物を含まない細胞培養液（いわゆる培地）でもよい。精製部にてクロマトグラフィー装置で培養上清液１５Ａを精製した精製液でもよい。流体は細胞培養液１５に限らず、例えば水質汚染を調べるために採取した河川の水等でもよい。フロー合成によりモノマーあるいは重合体（例えばポリスチレン等）といった生成物を連続生成する際の原料（例えばポリスチリルリチウムおよびメタノール水溶液等）および／または生成物であってもよい。また、流体は液体に限らず気体でもよい。
　以上の記載から、下記の付記項に記載の技術を把握することができる。
　［付記項１］
　物性データを測定する対象の物質を含む流体が流れる流路を有する本体と、
　前記流路を形成する壁面の一部に配され、前記物性データの測定光を集光する光学系であって、前記流体と接する前記測定光の出射面が平面である光学系と、
を備える、
フローセル。
　［付記項２］
　前記光学系は、正の屈折力を持つレンズと、前記流体と接する前記測定光の出射面が平面である光学素子とを含む付記項１に記載のフローセル。
　［付記項３］
　前記レンズは、ボールレンズ、半球レンズ、およびシリンドリカルレンズのうちのいずれかである付記項２に記載のフローセル。
　［付記項４］
　前記レンズが前記シリンドリカルレンズである場合、
　前記シリンドリカルレンズは、前記流体の流れる方向に平行または垂直な線状に前記測定光を集光する付記項３に記載のフローセル。
　［付記項５］
　前記光学素子は、前記流体と接する前記測定光の出射面と、前記流体と接する前記測定光の出射面の反対側の前記測定光の入射面とが平行な透明板である付記項２から付記項４のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項６］
　前記光学素子の光軸方向の厚みは、前記レンズの出射面において光軸と交わる点と、前記測定光の集光位置との距離以下である付記項２から付記項５のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項７］
　前記厚みは前記距離の半分以上である付記項６に記載のフローセル。
　［付記項８］
　前記厚みは前記距離と同じであり、
　前記集光位置は前記光学素子の前記出射面に位置する付記項６または付記項７に記載のフローセル。
　［付記項９］
　前記厚みは０．３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下である付記項６から付記項８のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項１０］
　前記レンズの出射面と前記光学素子の入射面の曲率は同一である付記項２から付記項９のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項１１］
　前記レンズの出射面と前記光学素子の入射面は接合される付記項１０に記載のフローセル。
　［付記項１２］
　前記物性データを出力する光分析装置が接続されるコネクタであって、前記レンズが先端に配されたコネクタが、前記本体に着脱可能に設けられている付記項２から付記項１１のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項１３］
　前記光学系は、正の屈折力を持ち、前記流体と接する前記測定光の出射面が平面であるレンズを含む付記項１に記載のフローセル。
　［付記項１４］
　前記レンズは、半球レンズ、およびシリンドリカルレンズのうちのいずれかである付記項１３に記載のフローセル。
　［付記項１５］
　前記レンズが前記シリンドリカルレンズである場合、
　前記シリンドリカルレンズは、前記流体の流れる方向に平行または垂直な線状に前記測定光を集光する付記項１４に記載のフローセル。
　［付記項１６］
　前記壁面は平滑面である付記項１から付記項１５のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項１７］
　前記流体の濁度は２５０ＮＴＵ以上１０００ＮＴＵ以下である付記項１から付記項１６のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項１８］
　前記物性データはラマンスペクトルデータである付記項１から付記項１７のいずれか１項に記載のフローセル。
　［付記項１９］
　付記項１から付記項１８のいずれか１項に記載のフローセルを用いて、前記物性データを測定する測定方法。
　［付記項２０］
　前記流体は細胞培養液である付記項１９に記載の測定方法。
　［付記項２１］
　前記細胞培養液は、細胞生産物を前記物質として含む付記項２０に記載の測定方法。
　［付記項２２］
　前記細胞培養液は、培養中の培養槽から得られたものである付記項２０または付記項２１に記載の測定方法。
　［付記項２３］
　前記細胞培養液は、細胞を除かれたものである付記項２０から付記項２２のいずれか１項に記載の測定方法。
　本開示の技術は、上述の種々の実施形態および／または種々の変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、上記各実施形態に限らず、要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。
　以上に示した記載内容および図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、および効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、および効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容および図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことはいうまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容および図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。
　本明細書において、「Ａおよび／またはＢ」は、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」と同義である。つまり、「Ａおよび／またはＢ」は、Ａだけであってもよいし、Ｂだけであってもよいし、ＡおよびＢの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、３つ以上の事柄を「および／または」で結び付けて表現する場合も、「Ａおよび／またはＢ」と同様の考え方が適用される。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (23)

  1. 　物性データを測定する対象の物質を含む流体が流れる流路を有する本体と、
    　前記流路を形成する壁面の一部に配され、前記物性データの測定光を集光する光学系であって、前記流体と接する前記測定光の出射面が平面である光学系と、
    を備える、
    フローセル。
  2. 　前記光学系は、正の屈折力を持つレンズと、前記流体と接する前記測定光の出射面が平面である光学素子とを含む請求項１に記載のフローセル。
  3. 　前記レンズは、ボールレンズ、半球レンズ、およびシリンドリカルレンズのうちのいずれかである請求項２に記載のフローセル。
  4. 　前記レンズが前記シリンドリカルレンズである場合、
    　前記シリンドリカルレンズは、前記流体の流れる方向に平行または垂直な線状に前記測定光を集光する請求項３に記載のフローセル。
  5. 　前記光学素子は、前記流体と接する前記測定光の出射面と、前記流体と接する前記測定光の出射面の反対側の前記測定光の入射面とが平行な透明板である請求項２に記載のフローセル。
  6. 　前記光学素子の光軸方向の厚みは、前記レンズの出射面において光軸と交わる点と、前記測定光の集光位置との距離以下である請求項２に記載のフローセル。
  7. 　前記厚みは前記距離の半分以上である請求項６に記載のフローセル。
  8. 　前記厚みは前記距離と同じであり、
    　前記集光位置は前記光学素子の前記出射面に位置する請求項６に記載のフローセル。
  9. 　前記厚みは０．３ｍｍ以上７．５ｍｍ以下である請求項６に記載のフローセル。
  10. 　前記レンズの出射面と前記光学素子の入射面の曲率は同一である請求項２に記載のフローセル。
  11. 　前記レンズの出射面と前記光学素子の入射面は接合される請求項１０に記載のフローセル。
  12. 　前記物性データを出力する光分析装置が接続されるコネクタであって、前記レンズが先端に配されたコネクタが、前記本体に着脱可能に設けられている請求項２に記載のフローセル。
  13. 　前記光学系は、正の屈折力を持ち、前記流体と接する前記測定光の出射面が平面であるレンズを含む請求項１に記載のフローセル。
  14. 　前記レンズは、半球レンズ、およびシリンドリカルレンズのうちのいずれかである請求項１３に記載のフローセル。
  15. 　前記レンズが前記シリンドリカルレンズである場合、
    　前記シリンドリカルレンズは、前記流体の流れる方向に平行または垂直な線状に前記測定光を集光する請求項１４に記載のフローセル。
  16. 　前記壁面は平滑面である請求項１に記載のフローセル。
  17. 　前記流体の濁度は２５０ＮＴＵ以上１０００ＮＴＵ以下である請求項１に記載のフローセル。
  18. 　前記物性データはラマンスペクトルデータである請求項１に記載のフローセル。
  19. 　請求項１に記載のフローセルを用いて、前記物性データを測定する測定方法。
  20. 　前記流体は細胞培養液である請求項１９に記載の測定方法。
  21. 　前記細胞培養液は、細胞生産物を前記物質として含む請求項２０に記載の測定方法。
  22. 　前記細胞培養液は、培養中の培養槽から得られたものである請求項２０に記載の測定方法。
  23. 　前記細胞培養液は、細胞を除かれたものである請求項２０に記載の測定方法。
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