WO2024071301A1 - マイクロ流路、及び測定装置 - Google Patents

マイクロ流路、及び測定装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2024071301A1
WO2024071301A1 PCT/JP2023/035407 JP2023035407W WO2024071301A1 WO 2024071301 A1 WO2024071301 A1 WO 2024071301A1 JP 2023035407 W JP2023035407 W JP 2023035407W WO 2024071301 A1 WO2024071301 A1 WO 2024071301A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ceiling
section
height
flow path
flow
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/035407
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
踊子 河村
Original Assignee
シンクサイト株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シンクサイト株式会社 filed Critical シンクサイト株式会社
Publication of WO2024071301A1 publication Critical patent/WO2024071301A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G01N15/1409
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00Details not covered by any other group of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a microchannel and a measuring device.
  • Flow cytometry is an optical analytical method for the efficient analysis of samples such as cells or small particles.
  • laser light is used to count, sort, and characterize small particles suspended in a fluid.
  • a flow cytometer is known as a technique for measuring a measurement sample using the flow cytometry method.
  • a measurement sample suspended in a fluid is irradiated with laser light, and the scattered light or fluorescence emitted from the measurement sample is measured. This allows the characteristics of the measurement sample to be analyzed and sorted from the optical information about the measurement sample.
  • hydrofocusing hydrodynamic focusing
  • a sheath liquid is placed outside the sample flow so as to envelop the sample flow containing the measurement samples.
  • the sheath liquid placed outside the sample flow positions the measurement samples in a line at the center of the flow channel. As the sample flow is surrounded by the sheath liquid flow on the outside and moves through the flow channel, it forms a core stream and is maintained at the center of the sheath liquid.
  • hydrofocusing technology is a flow channel structure that focuses the sample flow at the bottom of the channel.
  • the sample flow is forced toward the center of the channel by sheath liquid flowing in from both sides of the channel.
  • the height of the inlet channel for the sheath liquid is higher than the height of the channel through which the sample flow flows, so the measurement sample is pressed against the bottom of the channel, resulting in rectification of the flow.
  • Non-Patent Document 1 there is a known microfluidic device that uses a flow channel that focuses the sample flow onto the ceiling of the flow channel.
  • the flow channel for the sheath liquid is arranged so that the sheath liquid flows in from both sides of the flow channel. Furthermore, in this microfluidic device, the depth of the inflow channel for the sheath liquid is deeper than the depth of the flow channel through which the measurement sample flow flows, so the measurement sample is pressed against the ceiling of the flow channel, resulting in rectification of the flow.
  • Non-Patent Document 2 a microfluidic device that rectifies the sample flow in both the height direction and width direction of the channel.
  • this microfluidic device two inlets through which sheath liquid flows are provided on the side of the channel in the channel direction.
  • the depth of the channel increases each time sheath liquid flows in.
  • the flow channel becomes deeper each time sheath liquid flows in, which results in a larger flow channel size.
  • the flow channel size becomes larger, it may not be possible to maintain focusing performance, and it is difficult to increase the flow rate.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and provides a microchannel and a measurement device that can reduce the variation in the flow rate of multiple measurement samples in hydrofocusing technology without increasing the size of the channel.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention is a microflow path including a sample flow path through which a sample flow containing a measurement sample flows, the sample flow path including a high ceiling section having a higher ceiling height within the flow path than the upstream flow path, a low ceiling section disposed downstream of the high ceiling section and having a lower ceiling height within the flow path than the high ceiling section, and a width direction flow path including a first sheath liquid inlet section disposed downstream of the height direction flow path, having a higher ceiling height within the flow path than the low ceiling section, and through which the first sheath liquid flows in from both side directions of the flow path.
  • the height direction straightening section has a second sheath liquid inlet section into which the second sheath liquid flows in from both side faces of the channel in the high ceiling section.
  • the flow direction of the second sheath liquid inlet section which causes the second sheath liquid to flow into the high ceiling section, is perpendicular to the flow direction of the high ceiling section in the sample channel.
  • the position at which the second sheath liquid inflow section of the second sheath liquid flows into the high ceiling section is located at a position on both sides of the high ceiling section that is closer to the bottom surface that faces the ceiling surface of the channel.
  • the inlet position is located on both sides of the high ceiling at a position that is less than half the height of the high ceiling.
  • the inlet position is located on both sides of the high ceiling section at a position that is less than half the height of the low ceiling section located downstream of the high ceiling section.
  • the inlet position is located on both sides of the high ceiling section, away from the low ceiling section located downstream of the high ceiling section and upstream of the sample channel.
  • the height direction straightening section has multiple pairs of the high ceiling section and the low ceiling section in the flow direction of the sample flow channel.
  • the angle between the flow path direction of the first sheath liquid inlet section, which causes the first sheath liquid to flow into the width direction straightening section, and the flow path direction of the width direction straightening section in the sample channel is 45 degrees or less.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inlet section which causes the first sheath liquid to flow into the width direction straightening section, is formed to match the ceiling height of the width direction straightening section.
  • the ceiling height of the low ceiling section in the microchannel is the same as the ceiling height of the channel upstream of the high ceiling section.
  • the ceiling height of the width direction straightening section and the ceiling height of the high ceiling section are formed to match in the above-mentioned microchannel.
  • the ceiling height of the low ceiling section connected upstream of the width-direction straightening section is formed to be half the ceiling height of the width-direction straightening section.
  • the bottom surface of the sample channel does not change in height in the channel direction of the sample channel.
  • Another aspect of the present invention is a measurement device that includes the above-mentioned microchannel and an optical detection unit downstream of the width direction straightening unit that detects the measurement sample by optical means.
  • the above-mentioned measuring device further includes a sorting unit that separates the measurement samples into individual samples based on the detection results of the optical detection unit.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a plan view of a microchannel chip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an enlarged view of a certain region in a plan view of the micro-channel chip according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a diagram showing an example of the configuration of a cell information acquisition device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a spatial light modulation unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration of a microchannel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of rectification of a sample flow according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a configuration of a microchannel according to a modified example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of rectification of a sample flow according to a modified example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the distribution of velocities for fluorescent beads according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the distribution of velocities for Raji cells according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the distribution of velocities for HeLa cells according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a graph showing the distribution of velocities for MIAPaCa2 cells according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 is a diagram showing an example of a plan view of a micro-channel chip 20 according to this embodiment.
  • Fig. 2 is a diagram showing an example of an enlarged view of a region R1 in the plan view of the micro-channel chip 20 shown in Fig. 1.
  • the microchannel chip 20 of this embodiment is a flow cytometer having a function of separating a target measurement sample from a sample flow containing a plurality of measurement samples.
  • a flow cytometer is a measuring instrument that includes at least a microfluidic device having a flow channel through which the measurement sample can flow together with a fluid, a light source that irradiates the flow channel with illumination light, and a photodetector that detects signal light emitted from the measurement sample when the illumination light is irradiated onto the measurement sample flowing through the flow channel, and the measurement sample flowing together with the fluid through the flow channel is optically measured while moving within the flow channel.
  • the measurement sample is, for example, a cell or a microparticle such as a bead.
  • the measurement sample is, for example, a cell.
  • the target cell which is the target measurement sample, is identified based on data of scattered light or fluorescence obtained by irradiating a cell contained in the sample flow with a laser light. Machine learning can be used to identify (classify) the target cell.
  • a measurement is performed in advance using a sample flow containing learning cells, a discrimination model is created from the obtained teacher information, and the target cell is identified based on the discrimination model.
  • the microchannel chip 20 includes a microchannel 100, a cell information acquisition device 300 (not shown in FIG. 1), and a piezoelectric element (not shown).
  • the microchannel is also referred to as a flow cell.
  • the microchannel 100 is a rectangular plate-like member extending in one direction.
  • the microchannel 100 can be formed of a transparent hard material such as glass or quartz.
  • a flexible polymer material such as PDMS (PolyDiMethylSiloxane) can be used as a material for forming the microchannel 100.
  • other materials such as "polymers” such as thermosetting plastics, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, and thermoplastic plastics such as acrylic resins represented by PMMA (PolyMethylMethAcrylate) can also be used for the microchannel 100.
  • the microchannel 100 can be formed by appropriately combining these materials.
  • the microchannel 100 is formed, for example, by bonding a first member having a rectangular plate shape and a second member having a rectangular plate shape.
  • the first member is formed of a transparent material such as glass.
  • the second member is formed of a transparent and flexible resin material such as PDMS (PolyDiMethylSiloxane).
  • PDMS PolyDiMethylSiloxane
  • the sample flow path 1, the sample fluid supply unit 220, the first sheath flow path 213, the second sheath flow path 212, the second sheath liquid supply unit 214, the first sheath liquid supply unit 215, the flow change fluid storage unit 230, and the separation flow path 216 are covered by the first member.
  • the sample flow channel 1 extends in the longitudinal direction of the microflow channel 100.
  • a sample flow passes through the sample flow channel 1 along the longitudinal direction of the microflow channel 100.
  • One end of the sample flow channel 1 is connected to the sample fluid supply unit 220.
  • the other end of the sample flow channel 1 is connected to the separation flow channel 216.
  • the sample flow is supplied from the sample fluid supply unit 220 and passes from one end of the sample flow channel 1 to the other end.
  • the y-axis direction is the width direction of the sample flow channel 1.
  • the x-axis direction is the length direction of the sample flow channel 1.
  • the length direction of the sample flow channel 1 is also referred to as the flow direction of the sample flow channel 1 or the flow direction of the sample flow.
  • the z-axis direction is perpendicular to the sample flow channel 1 and is the height direction of the sample flow channel 1. In this embodiment, the height of the bottom surface 11 of the sample flow channel 1 does not change in the flow direction of the sample flow channel 1.
  • the flow of liquid in the sample flow channel 1 moves the measurement sample S1 in the +x direction of the x-axis direction.
  • the width direction of the sample flow channel 1 is the direction perpendicular to the flow line of the fluid flowing together with the measurement sample S1.
  • the sample flow path 1 has an upstream end in the flow direction, a throttle flow path extending along the flow direction, a junction provided at the downstream end of the throttle flow path, an alignment flow path extending downstream from the junction along the flow direction, a sorting section 211 provided at the downstream end of the alignment flow path, and a discharge flow path 217 extending downstream from the sorting section 211 along the flow direction.
  • the upstream end is provided with a sample stream.
  • a throttle section is provided at the downstream end of the throttle flow passage. In the throttle flow passage, the section from the upstream end to the throttle section has the same flow passage width.
  • the throttle section has a flow passage width that narrows toward the downstream side.
  • region R1 shown in Figure 1 is a region near the throttle section and the junction.
  • Figure 2 shows an enlarged view of region R1.
  • the junction connects the sample flow path 1 to the first sheath flow path 213 and the second sheath flow path 212.
  • the junction connects the sample flow path 1 to the first sheath flow path 213 via the first sheath liquid inlet path 71 and the first sheath liquid inlet path 72.
  • the junction connects the sample flow path 1 to the second sheath flow path 212 via the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62.
  • the alignment channel aligns cells within the sample stream in a single file along the flow direction.
  • the sorting unit 211 separates target cells to be separated from the cells aligned in a line in the alignment channel. Note that separating is also referred to as sorting or isolating.
  • the sample flow that has passed through the sorting unit 211 flows through the discharge flow path 217.
  • the sample flow that has passed through the discharge flow path 217 is discharged into a test tube (not shown) or the like that is arranged downstream of the downstream end of the discharge flow path 217.
  • the downstream end of the sample fluid supply unit 220 in the direction of flow of the sample flow is connected to the upstream end of the sample flow path 1 in the direction of flow of the sample flow.
  • the sample fluid supply unit 220 supplies the sample flow to the sample flow path 1.
  • the first sheath flow channel 213 is formed alongside the sample flow channel 1.
  • Two first sheath flow channels 213 are formed in Figures 1 and 2.
  • the two first sheath flow channels 213 are formed symmetrically with the sample flow channel 1 in between.
  • a first sheath fluid flows through the first sheath flow channel 213.
  • the first sheath fluid aligns the cells in a row in the alignment flow channel and flows continuously through the alignment flow channel.
  • the first sheath liquid flows through the first sheath flow channel 213 in the same direction as the sample flow, from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the sample flow.
  • the two first sheath flow paths 213 are in communication with each other at their upstream ends and at their downstream ends in the flow direction of the first sheath fluid.
  • the sheath fluid supply unit 13 is in communication with the upstream ends of the two first sheath flow paths 213.
  • the sheath fluid supply unit 13 supplies the first sheath fluid to the two first sheath flow paths 213.
  • the second sheath flow path 212 is formed alongside the sample flow path 1.
  • Two second sheath flow paths 212 are formed in Figures 1 and 2.
  • the two second sheath flow paths 212 are formed symmetrically with the sample flow path 1 in between.
  • a second sheath fluid flows through the second sheath flow path 212.
  • the second sheath fluid aligns the cells in a row in the alignment flow path and flows continuously through the alignment flow path.
  • the second sheath fluid flows through the second sheath flow path 212 in the same direction as the sample flow, from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the sample flow.
  • the two second sheath flow paths 212 are in communication with each other at their upstream ends and at their downstream ends in the flow direction of the second sheath fluid.
  • the sheath fluid supply unit 13 is in communication with the upstream ends of the two second sheath flow paths 212.
  • the sheath fluid supply unit 13 supplies the second sheath fluid to the two second sheath flow paths 212.
  • a pair of flow-changing fluid storage sections 230 are arranged on either side of the sample flow path 1.
  • the flow-changing fluid storage sections 230 are formed symmetrically on either side of the sample flow path 1.
  • the flow-changing fluid storage sections 230 are provided between a first member constituting the microflow path 100 and a second member constituting the microflow path 100.
  • the flow-changing fluid storage section 230 is connected to the sorting section 211 of the sample flow path 1.
  • a flow-changing fluid is stored inside the flow-changing fluid storage section 230.
  • the flow diversion fluid container 230 extends in a direction perpendicular to the flow direction of the sample flow and is connected to the sorting section 211 of the sample flow path 1.
  • the chamber 231 is provided at a position farther away from the sorting section 211 than the flow diversion fluid storage section 230.
  • the chamber 231 penetrates the second member in the thickness direction.
  • the chamber 231 is formed in a circular shape in a plan view.
  • One of the pair of chambers 231 is covered with a piezoelectric element (not shown).
  • the center of the piezoelectric element coincides with the center of the chamber 231.
  • the other of the pair of chambers 231 is covered with, for example, a transparent glass plate (not shown).
  • Piezoelectric elements may be installed in both of the pair of chambers 231.
  • the flow diversion fluid discharge path 232 extends from the chamber 231 toward the upstream side in the flow direction.
  • the flow diversion fluid discharge path 232 has a flow diversion fluid discharge section (not shown) at the end opposite the chamber 231.
  • the flow diversion fluid is discharged from the flow diversion fluid discharge section when the flow diversion fluid is filled into the flow diversion fluid container 230.
  • the flow diversion fluid supplied from the alignment flow path flows through the flow diversion fluid container 230 and passes through the chamber 231, and excess flow diversion fluid is discharged from the flow diversion fluid discharge path 232.
  • the flow diversion fluid flows from the piezoelectric element side toward the sample flow path 1 side, perpendicular to the flow direction of the sample flow.
  • the flow direction of the flow diversion fluid is the width direction (y-axis direction) of the sample flow path 1.
  • the piezoelectric element changes the liquid pressure inside the flow transformation fluid container 230, and causes the flow transformation fluid to flow in a direction (y-axis direction) intersecting the flow direction of the sample flow.
  • the piezoelectric element is electrically connected to the cell information acquisition device 300.
  • a voltage is applied to the piezoelectric element from the cell information acquisition device 300, for example in a pulse form.
  • the piezoelectric element deforms in response to the applied voltage.
  • the liquid pressure in the flow transformation fluid container 230 and the chamber 231 changes due to the deformation of the piezoelectric element 3.
  • the flow transformation fluid is caused to flow in the flow direction of the flow transformation fluid by the change in liquid pressure in the flow transformation fluid container 230 and the chamber 231 caused by the piezoelectric element.
  • the cell information acquisition device 300 is connected to the alignment flow path of the sample flow path 1.
  • the cell information acquisition device 300 includes, for example, a laser light source, a detector, a control unit, and the like.
  • the cell information acquisition device 300 irradiates cells contained in the sample flow with laser light.
  • the cell information acquisition device 300 detects scattered light and fluorescence generated from the cells by irradiation with laser light using a detector, and acquires information on the internal structure of the cells, such as the morphology, nucleus, and granules of the cells.
  • the cell information acquisition device 300 uses a control unit to determine the target cell to be separated from the multiple cells contained in the sample flow based on the acquired information.
  • the cell information acquisition device 300 has a function of learning the characteristics of the target cell by machine learning, but is not limited to this.
  • the cell information acquisition device 300 may be, for example, one that can acquire information individually about the cells flowing through the alignment flow path. VisionSort (registered trademark) (manufactured by ThinkCyte Co., Ltd.) or the like can be used as such a cell information acquisition device 300.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the cell information acquisition device 300 according to this embodiment.
  • the cell information acquisition device 300 includes a light source 301, a spatial light modulation unit 302, a light detection optical system 303, a light detector 304, a DAQ (Data Acquisition) device 305, and a personal computer (PC: Personal Computer) 306.
  • a light source 301 includes a light source 301, a spatial light modulation unit 302, a light detection optical system 303, a light detector 304, a DAQ (Data Acquisition) device 305, and a personal computer (PC: Personal Computer) 306.
  • PC Personal Computer
  • the microchannel 100 is provided with a sample channel 1 through which cells C can flow together with the fluid.
  • the flow rate of the fluid flowing through the sample channel 1 is constant regardless of the type of cells C flowing through it or their individual differences.
  • the microchannel 100 sequentially flows multiple cells through the sample channel 1, but only one cell passes through the illumination light irradiation position of the sample channel 1 at a time.
  • the light source 301 and the spatial light modulation unit 302 function as a structured illumination unit that irradiates the sample flow channel 1 with structured illumination light SLE, as described below.
  • the illumination light LE emitted from the light source 301 is converted into structured illumination light SLE through the spatial light modulation unit 302 and is irradiated at an irradiation position of the sample flow channel 1.
  • the illumination light LE emitted from the light source 301 by the spatial light modulation unit 302 may be coherent light or incoherent light.
  • the illumination light LE emitted by the light source 301 is, for example, coherent light.
  • the spatial light modulation unit 302 is disposed on the optical path between the light source 301 and the photodetector 304. In this embodiment, the spatial light modulation unit 302 is disposed on the optical path between the light source 301 and the sample flow path 1.
  • This arrangement is also referred to as a structured illumination configuration.
  • the illumination light LE emitted from the light source 301 is structured by the spatial light modulation unit 302, and the structured illumination light SLE is emitted to the sample flow path 1.
  • the structured illumination forms an image of the structured illumination light SLE as a structured illumination pattern P1 at the irradiation position of the sample flow path 1.
  • the focal plane on which the structured illumination pattern P1 imaged at the irradiation position is disposed is shown as the focal plane FP1.
  • the structured illumination pattern P1 is a pattern that is irradiated to the sample flow path 1 to generate optical information IC indicating morphological information of the cell C, which is the measurement sample.
  • the morphological information of the cell C is any one or more of the shape, morphology, and structure of the cell C.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the spatial light modulation unit 302 according to this embodiment.
  • the spatial light modulation unit 302 includes a spatial light modulator 40, a first lens 41, a spatial filter 42, a second lens 43, and an objective lens 44.
  • the spatial light modulator 40, the first lens 41, the spatial filter 42, the second lens 43, and the objective lens 44 are arranged on the optical path between the light source 301 and the photodetector 304 in this order from the side closest to the light source 301.
  • the spatial light modulator 40 structures the incident light. Structuring the incident light means changing the optical characteristics of the incident light for each of the multiple regions included in the incident surface of the incident light.
  • the spatial light modulator 40 structures the illumination light LE and converts it into structured illumination light SLE.
  • the spatial light modulator 40 is an optical element that changes the spatial distribution of the incident light and changes the optical characteristics of the incident light, making it possible to control the light irradiation pattern and irradiate light.
  • the surface on which the light of the spatial light modulator 40 is incident has multiple regions, and the optical characteristics of the illumination light LE are individually converted in each of the multiple regions through which it passes.
  • the optical characteristics of the transmitted light change differently in multiple regions compared to the optical characteristics of the incident light.
  • the optical characteristics of the incident light are, for example, characteristics related to one or more of intensity, wavelength, phase, and polarization state. Note that the optical characteristics are not limited to these.
  • the spatial light modulator 40 may be, for example, a diffractive optical element (DOE), a spatial light modulator (SLM), a digital mirror device (DMD), or a film on which multiple areas with different optical characteristics are printed. Note that when the illumination light LE emitted by the light source 301 is incoherent light, the spatial light modulator 40 is a DMD.
  • the spatial light modulator 40 is, as an example, a DOE, which is an optical element that controls the diffraction phenomenon of light by forming a fine shape.
  • the light is the illumination light LE.
  • the area of the spatial light modulator 40 that transmits light is referred to as a transmissive area.
  • the position in the sample flow path 1 where the structured illumination light SLE is irradiated is also referred to as the irradiation position.
  • the irradiation position corresponds to the transmission area of the spatial light modulator 40.
  • the shape and size of the transmission area of the spatial light modulator 40 are common to all transmission areas of the spatial light modulator 40.
  • the shape of the transmission area is, for example, a square. This square has one side of equal length in the transmission area of the spatial light modulator 40.
  • the cell C that passes through the irradiation position emits light as the fluorescent molecules are excited by the structured illumination light SLE.
  • the fluorescence caused by this emission is an example of the signal light LS emitted from the cell C when the cell C flowing through the sample flow path 1 is irradiated with the structured illumination light SLE.
  • Other examples of the signal light LS include transmitted light that is transmitted through the cell C by the structured illumination light SLE, scattered light that is scattered by the cell C by the structured illumination light SLE, and interference light between the structured illumination light SLE and other light.
  • the shape and size of the transmission area of the spatial light modulator 40 is not limited to a square, and the size can be freely changed as long as it is consistent within the transmission area.
  • the shape of the transmission area may be, for example, another polygon or a circle.
  • the first lens 41 focuses the structured illumination light SLE transmitted through the spatial light modulator 40 onto the spatial filter 42 .
  • the spatial filter 42 removes components corresponding to spatially varying noise from the structured illumination light SLE collected by the first lens 41, thereby making the intensity distribution of the structured illumination light SLE closer to a Gaussian distribution.
  • the second lens 43 converts the structured illumination light SLE, from which noise has been removed by the spatial filter 42, into parallel light.
  • the objective lens 44 collects the structured illumination light SLE collimated by the second lens 43 and focuses it onto the irradiation position of the sample flow channel 1 .
  • the objective lens 44 may be a dry objective lens or an immersion objective lens, such as an oil immersion lens or a water immersion lens.
  • the light detection optical system 303 is an optical mechanism for focusing the signal light LS from the cell C on the photodetector 304, and includes an imaging lens 50 (not shown).
  • the signal light LS from the cell C is fluorescence, transmitted light, scattered light, or interference light.
  • the imaging lens 50 focuses the signal light LS from the cell C at the position of the photodetector 304.
  • the imaging lens 50 does not need to form an image as long as it focuses the signal light LS from the cell C at the position of the photodetector 304, but it is more preferable to place the imaging lens 50 at a position where the signal light LS is focused at the position of the photodetector 304.
  • the light detection optical system 303 may further include a dichroic mirror or a wavelength-selective filter.
  • the photodetector 304 detects the signal light LS collected by the imaging lens 50.
  • the photodetector 304 detects the signal light LS and converts it into an electrical signal.
  • One example of the photodetector 304 is a photomultiplier tube (PMT).
  • the photodetector 304 detects the intensity of the signal light LS collected by the imaging lens 50 in a time series. As described above, the signal light LS is emitted from the cell C when the structured illumination light SLE is irradiated onto the cell C flowing through the sample flow path 1.
  • the photodetector 304 detects the intensity of the signal light LS emitted from the cell C when the structured illumination light SLE is irradiated onto the cell C flowing through the sample flow path 1 in a time series.
  • the photodetector 304 may be a single sensor composed of a single light receiving element, or may be a multi-sensor composed of multiple light receiving elements.
  • the DAQ device 305 converts the electrical signal pulses output by the photodetector 304 into electronic data for each pulse.
  • the electronic data includes a pair of time and the intensity of the electrical signal pulse.
  • One example of the DAQ device 305 is an oscilloscope.
  • the PC 306 generates optical information IC relating to the morphology of the cell C based on the electronic data output from the DAQ device 305.
  • the optical information IC is optical information that indicates morphological information of the cell.
  • the PC 306 further stores the generated optical information IC.
  • the cell C passing through the sample flow path 1 is irradiated with a structured illumination configuration, and the signal light LS from the cell C is detected by the photodetector 304.
  • the optical information IC is information that indicates the time series change in the intensity of the signal light LS from the cell C as a waveform. This waveform corresponds to the morphology of the cell C, and the optical information IC can be used to identify the cell C.
  • the optical information IC is used, for example, in machine learning, as training data for learning the relationship between the morphology of the cell C and the waveform signal, and the cell C is identified from the waveform signal measured during inference using the obtained inference model.
  • a structuring process is performed by the spatial light modulation unit 302 installed between the light source 301 and the microchannel 100 using a structured illumination configuration to convert the illumination light into structured illumination.
  • the structured illumination is irradiated onto the sample channel 1 included in the microchannel 100, and the signal light LS emitted by the measurement sample (cell C) is detected by the photodetector 304 to obtain optical information IC that identifies the cell C.
  • the acquisition of optical information that identifies the cell C through the structuring of light by the spatial light modulation unit as described above will also be described as optical information being acquired or generated through structuring process by the spatial light modulation unit.
  • the structuring process by the spatial light modulation unit 302 is performed as a process of converting the illumination light LE into structured illumination light SLE using a structured illumination configuration.
  • Optical information may be acquired by a structured detection configuration.
  • a structured detection configuration is a configuration in which a spatial light modulation unit is arranged on the optical path between the flow path and the photodetector.
  • optical information regarding the morphological information of the measurement sample can be acquired by signal light detected through a light transmission region arranged in a mask constituting the spatial light modulation unit.
  • structuring processing of the signal light is performed by the structured detection configuration, and the cell information acquisition device 300 acquires optical information using the signal light structured through the structuring processing.
  • the signal light that is subjected to structuring processing by a spatial light modulation unit arranged on the optical path between the flow path and the photodetector is also referred to as structured signal light.
  • the microchannel chip 20 is an example of a part of a measuring device, and includes a microchannel 100, an optical detection unit, and a sorting unit 211.
  • the optical detection unit is provided downstream of a width direction straightening unit described below, and detects the measurement sample by optical means.
  • the optical detection unit includes a light source 301, a spatial light modulation unit 302, a light detection optical system 303, and a photodetector 304.
  • the sorting unit 211 isolates the measurement sample for each sample based on the detection results of the optical detection unit.
  • the sorting unit may be omitted from the configuration of the measuring device.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a microchannel 100 according to this embodiment.
  • FIG. 5(A) is a side view of the microchannel 100.
  • FIG. 5(B) is a top view of the microchannel 100.
  • the microchannel 100 is a channel through which a sample flow F1 containing a measurement sample flows.
  • the microchannel 100 is composed of a sample channel 1 and multiple sheath liquid inlet channels.
  • the multiple sheath liquid inlet channels are the second sheath liquid inlet channel 61, the second sheath liquid inlet channel 62, the first sheath liquid inlet channel 71, and the first sheath liquid inlet channel 72.
  • the microchannel 100 rectifies the sample flow F1 based on hydrofocusing technology.
  • the microchannel 100 focuses the sample flow F1 to the center of the sample flow channel 1 based on hydrofocusing technology.
  • the microchannel 100 includes a height direction rectification section 2 and a width direction rectification section 3 as functions for rectifying the sample flow F1.
  • the height direction straightening section 2 straightens the height of the sample flow path 1.
  • the height direction straightening section 2 has a high ceiling section 4, a low ceiling section 5, and a second sheath liquid inlet section 6.
  • the high ceiling section 4 and the low ceiling section 5 are part of the sample flow path 1.
  • the height of the high ceiling 131 which is the ceiling of the high ceiling section 4 is higher than the height of the low ceiling 121, which is the ceiling of the flow path upstream of the high ceiling section 4.
  • the ceiling height of the high ceiling section 4 is higher within the flow path than the upstream flow path.
  • the low ceiling section 5 is disposed downstream of the high ceiling section 4.
  • the height of the low ceiling 122, which is the ceiling of the low ceiling section 5 is lower than the height of the high ceiling 131, which is the ceiling of the high ceiling section 4.
  • the low ceiling section 5 has a lower ceiling height in the flow path than the high ceiling section 4.
  • the second sheath liquid inlet section 6 receives the second sheath liquid SF2 from both side surfaces of the flow path in the high ceiling section 4.
  • the second sheath liquid inlet section 6 is composed of a second sheath liquid inlet path 61 and a second sheath liquid inlet path 62.
  • the second sheath liquid inlet path 61 allows the second sheath liquid SF2 to flow into the sample flow path 1 from the side surface 141 of the sample flow path 1.
  • the second sheath liquid inlet path 62 allows the second sheath liquid SF2 to flow into the sample flow path 1 from the side surface 142 of the sample flow path 1.
  • the flow direction of the second sheath liquid inlet channel 61 is perpendicular to the flow direction of the sample flow channel 1.
  • the flow direction of the second sheath liquid inlet section 6, which allows the second sheath liquid SF2 to flow into the high ceiling section 4 is perpendicular to the flow direction of the high ceiling section 4 in the sample flow channel 1.
  • the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet section 6 into the high ceiling section 4 is located at a position on both sides of the high ceiling section 4 that is closer to the bottom surface 11 that faces the ceiling surface of the sample flow path 1.
  • the second sheath liquid inlet path 61 is located at a position on both sides of the high ceiling section 4 that is closer to the bottom surface 11.
  • the second sheath liquid inlet path 62 is located at a position on both sides of the high ceiling section 4 that is closer to the bottom surface 11.
  • the height of the bottom surface of the second sheath liquid inlet path 61 is the same as the height of the bottom surface 11.
  • the height of the bottom surface of the second sheath liquid inlet path 62 is the same as the height of the bottom surface 11.
  • the position where the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 flows into the high ceiling section 4 is a predetermined distance away from the position of the low ceiling section 5 on the upstream side of the sample flow path 1 on both sides of the high ceiling section 4.
  • the position where the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 flows into the high ceiling section 4 is located at a position on both sides of the high ceiling section 4 away from the low ceiling section 5 on the upstream side of the sample flow path 1.
  • the low ceiling section 5 is located downstream of the high ceiling section 4.
  • the high ceiling section and the low ceiling section are connected by a plane perpendicular to the length direction of the sample flow path 1, but this is not limited to the above.
  • the high ceiling section and the low ceiling section may be connected by an inclined surface that is inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the length direction of the sample flow path 1.
  • the high ceiling section 4 and the low ceiling section 5 may be connected by an inclined surface that is inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the length direction of the sample flow path 1.
  • the low ceiling section 5 and the downstream high ceiling section 31 may be connected by an inclined surface that is inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the length direction of the sample flow path 1.
  • the first sheath liquid inlet section 7 receives the first sheath liquid SF1 from both side faces of the flow path.
  • the first sheath liquid inlet section 7 is composed of a first sheath liquid inlet path 71 and a first sheath liquid inlet path 72.
  • the first sheath liquid inlet path 71 allows the first sheath liquid SF1 to flow into the sample flow path 1 from the side face 141 of the sample flow path 1.
  • the first sheath liquid inlet path 72 allows the first sheath liquid SF1 to flow into the sample flow path 1 from the side face 142 of the sample flow path 1.
  • the angle between the flow direction of the first sheath liquid inlet channel 71 and the flow direction of the sample flow channel 1 is equal to the angle between the flow direction of the first sheath liquid inlet channel 72 and the flow direction of the sample flow channel 1. This angle is 45 degrees. Note that this angle may be any angle as long as it is 45 degrees or less. Therefore, the angle between the flow direction of the first sheath liquid inlet section 7, which causes the first sheath liquid SF1 to flow into the width direction straightening section 3, and the flow direction of the width direction straightening section 3 in the sample flow channel 1 is 45 degrees or less.
  • the height of each of the high ceilings 131 and 132 is equal to the high ceiling height 13.
  • the high ceiling height 13 is a predetermined height from the bottom surface 11.
  • the high ceiling height 13 is 60 ⁇ m.
  • the height of each of the low ceilings 121 and 122 is equal to the low ceiling height 12.
  • the low ceiling height 12 is a predetermined height from the bottom surface 11 and is lower than the high ceiling height 13.
  • the low ceiling height 12 is 30 ⁇ m. Note that the low ceiling height 12 and the high ceiling height 13 are only examples and are not limited to the values described above.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inflow section 7, which allows the first sheath liquid SF1 to flow into the width direction straightening section 3, is formed to match with the ceiling height of the width direction straightening section 3.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inflow path 71 matches with the ceiling height (high ceiling 132) of the downstream high ceiling section 31.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inflow path 72 matches with the ceiling height (high ceiling 132) of the downstream high ceiling section 31. Therefore, the height of each of the first sheath liquid inlet path 71 and the first sheath liquid inlet path 72 is, for example, 60 ⁇ m, similar to the high ceiling 132.
  • each of the first sheath liquid inlet path 71 and the first sheath liquid inlet path 722 is not limited to the above-mentioned value.
  • the height of the portion of the first sheath flow path 213 (see FIGS. 1 and 2 ) from the first sheath liquid supply unit 215 to the first sheath liquid inlet path 71 and the first sheath liquid inlet path 72 is, for example, 140 ⁇ m. Note that the height of this portion is not limited to the above-mentioned value.
  • the ceiling height of the low ceiling section 5 is formed to match the ceiling height of the flow path upstream of the high ceiling section 4.
  • the ceiling height of the width direction straightening section 3 is formed to match the ceiling height of the high ceiling section 4.
  • the low ceiling height 12 is half the height of the high ceiling height 13. Therefore, the ceiling height of the low ceiling section 5 connected upstream of the width direction straightening section 3 is formed to be half the height of the ceiling height of the width direction straightening section 3.
  • the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 into the high ceiling section 4 is arranged at a position on both sides of the high ceiling section 4 that is less than half the height of the high ceiling section 4 (high ceiling height 13). Furthermore, the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 into the high ceiling section 4 is arranged at a position on both sides of the high ceiling section 4 that is less than half the height of the low ceiling section 5 arranged downstream of the high ceiling section 4 (low ceiling height 12). In this embodiment, the second sheath liquid inlet path 61 is arranged at a position less than half the low ceiling height 12.
  • the second sheath liquid inlet path 62 is arranged at a position less than half the low ceiling height 12.
  • the heights of the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62 are, for example, 15 ⁇ m. Note that the heights of the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62 are not limited to the values described above.
  • the height of the portion of the second sheath flow path 212 (see FIG. 1 and FIG. 2) from the second sheath liquid supply unit 214 to the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62 is, for example, 140 ⁇ m. Note that the height of this portion is not limited to the above value.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the rectification of the sample flow F1 according to this embodiment.
  • FIG. 6(A) is a side view of the microflow channel 100.
  • FIG. 6(B) is a top view of the microflow channel 100.
  • FIG. 6(C) is a cross-sectional view of the microflow channel 100.
  • the rectification of the sample flow F1 will be described for each of multiple cross sections that are located at different positions in the longitudinal direction of the sample flow channel 1.
  • the multiple cross sections are cross sections A1, B1, C1, and D1.
  • Cross section A1 is a cross section of the flow path upstream of the high ceiling section 4.
  • the multiple measurement samples S1 are not yet aligned with each other in the height and width directions.
  • the high ceiling section 4 has a higher ceiling height within the flow path than the upstream flow path. Therefore, when the multiple measurement samples S1 contained in the sample flow F1 flow into the high ceiling section 4, they move in the height direction toward the high ceiling 131 compared to their height in the flow path upstream of the high ceiling section 4.
  • the second sheath liquid SF2 flows into the sample flow path 1 from the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62, which are arranged on both sides of the sample flow path 1.
  • the second sheath liquid SF2 flowing in from the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62 lifts the sample flow F1 upward (+z direction) in the height direction of the sample flow path 1.
  • the second sheath liquid SF2 flowing in from the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62 straightens the sample flow F1 in the height direction of the sample flow path 1.
  • the height of the flow path increases in the high ceiling section 4 and the second sheath liquid SF2 flows into the sample flow path 1, almost all of the multiple measurement samples S1 move toward the high ceiling 131.
  • the second sheath liquid inlet channel 61 and the second sheath liquid inlet channel 62 are provided at a position as low as possible along the bottom surface 11.
  • the height of the bottom surface of the second sheath liquid inlet channel 61 matches the height of the bottom surface 11, and the second sheath liquid inlet channel 61 is positioned at a position less than half the low ceiling height 12.
  • the height of the bottom surface of the second sheath liquid inlet channel 62 matches the height of the bottom surface 11, and the second sheath liquid inlet channel 62 is positioned at a position less than half the low ceiling height 12.
  • Cross section C1 is a cross section of the low ceiling portion 5.
  • the height positions of the multiple measurement samples S1 are aligned near the low ceiling 122 of the low ceiling portion 5. That is, in cross section C1, the height positions of the multiple measurement samples S1 are aligned on the upper surface of the sample flow path 1.
  • the multiple measurement samples S1 flow from the low ceiling section 5 to the downstream high ceiling section 31.
  • the height of the high ceiling 132 of the downstream high ceiling section 31 is the high ceiling height 13, which is equal to the height of the high ceiling 131 of the high ceiling section 4.
  • the height of the sample flow path 1 increases again from the height of the low ceiling 122 of the low ceiling section 5 to the height of the high ceiling 132 of the downstream high ceiling section 31.
  • the multiple measurement samples S1 are focused to the center of the sample flow path 1 in the height direction.
  • the first sheath liquid SF1 flows into the sample flow path 1 from the first sheath liquid inlet path 71 and the first sheath liquid inlet path 72. That is, the first sheath liquid SF1 flows into the sample flow path 1 from the side surfaces 141 and 142, which are the side surfaces on both sides of the sample flow path 1.
  • the first sheath liquid inlet path 71 and the first sheath liquid inlet path 72 are disposed on both sides of the sample flow path 1.
  • the ceiling height of the second sheath liquid inlet path 61 and the ceiling height of the downstream high ceiling section 31 are the same.
  • the ceiling height of the second sheath liquid inlet path 62 and the ceiling height of the downstream high ceiling section 31 are the same.
  • the first sheath liquid SF1 flowing in from both side surfaces of the sample flow path 1 positions the multiple measurement samples S1 at approximately the center in the width direction of the sample flow path 1. Therefore, the first sheath liquid SF1 flowing in from each of the first sheath liquid inlet paths 71 and 72 straightens the sample flow F1 in the width direction of the sample flow path 1. Note that in this embodiment, the first sheath liquid SF1 flowing in from each of the both side surfaces of the sample flow path 1 does not have much effect on the height direction position of the multiple measurement samples S1 in the sample flow path 1.
  • the sample flow F1 has already been rectified in the height direction of the sample flow channel 1 by the height direction rectification section 2 upstream of the downstream high ceiling section 31. Therefore, the sample flow F1 is rectified in both the height direction and the width direction of the sample flow channel 1.
  • Cross section D1 is a cross section of the flow path downstream of the first sheath liquid inlet section 7 in the downstream high ceiling section 31.
  • the multiple measurement samples S1 are located at the center of the sample flow path 1 in the height and width directions. Therefore, the height direction straightening section 2 and width direction straightening section 3 focus the sample flow F1 to a position approximately at the center of the sample flow path 1.
  • the height direction straightening unit 2 includes the second sheath liquid inlet portion 6
  • the height direction straightening unit 2 does not have to include the second sheath liquid inlet portion 6.
  • the height direction straightening unit 2 lifts the sample flow F1 upward in the high ceiling portion 4 by the high ceiling portion 4 and the low ceiling portion 5 without inflowing the sheath liquid, and then causes the sample flow F1 to flow into the low ceiling portion 5, thereby aligning the positions of the multiple measurement samples S1 in the height direction.
  • the flow path direction of the second sheath liquid inlet 6 that causes the second sheath liquid SF2 to flow into the high ceiling portion 4 is perpendicular to the flow path direction of the high ceiling portion 4 in the sample flow path 1, but this is not limited to the above.
  • the flow path direction of the second sheath liquid inlet 6 that causes the second sheath liquid SF2 to flow into the high ceiling portion 4 is not perpendicular to the flow path direction of the high ceiling portion 4 in the sample flow path 1, and the angle between the flow path direction of the second sheath liquid inlet 6 and the flow path direction of the high ceiling portion 4 in the sample flow path 1 may be a predetermined angle greater than 90 degrees or a predetermined angle less than 90 degrees.
  • the second sheath liquid inlet 6 is provided to lift the sample flow F1 upward (+z direction) in the height direction of the sample flow path 1 at a predetermined position where the second sheath liquid inlet path 61 and the second sheath liquid inlet path 62 are provided in the length direction of the sample flow path 1. Therefore, in order to lift the sample flow F1 upward (+z direction) in the height direction of the sample flow path 1 at the predetermined position, it is preferable that the flow path direction of the second sheath liquid inlet 6, which flows the second sheath liquid SF2 into the high ceiling portion 4, and the flow path direction of the high ceiling portion 4 in the sample flow path 1 are perpendicular to each other.
  • the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 into the high ceiling section 4 is located closer to the bottom surface 11 facing the ceiling surface of the sample flow path 1, but this is not limited to the above.
  • the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 into the high ceiling section 4 may be located higher than half the height of the low ceiling section 5 (low ceiling height 12).
  • the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 into the high ceiling section 4 may be located higher than half the height of the high ceiling section 4 (high ceiling height 13).
  • the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 into the high ceiling section 4 does not have to be located closer to the bottom surface 11 facing the ceiling surface of the sample flow path 1.
  • the position where the second sheath liquid SF2 of the second sheath liquid inlet 6 flows into the high ceiling section 4 is preferable for the position where the second sheath liquid SF2 of the second sheath liquid inlet 6 flows into the high ceiling section 4 to be located closer to the bottom surface 11 that faces the ceiling surface of the sample flow path 1 in order to lift the sample flow F1 upward (in the +z direction) in the height direction of the sample flow path 1.
  • the inflow position of the second sheath fluid SF2 from the second sheath fluid inflow section 6 into the high ceiling section 4 is located at a position on both side surfaces of the high ceiling section 4 away from the low ceiling section 5 located downstream of the high ceiling section 4 on the upstream side of the sample flow path 1, but this is not limited to the above.
  • the inflow position of the second sheath fluid SF2 from the second sheath fluid inflow section 6 into the high ceiling section 4 may be located at a position not far from the low ceiling section 5 on the upstream side of the sample flow path 1 from the low ceiling section 5.
  • the position where the second sheath fluid SF2 of the second sheath fluid inlet 6 flows into the high ceiling section 4 may be located on the upstream side of the sample flow path 1 and close to the low ceiling section 5.
  • the position where the second sheath fluid SF2 of the second sheath fluid inlet 6 flows into the high ceiling section 4 may be located adjacent to the low ceiling section 5 on the upstream side of the sample flow path 1.
  • the inflow position of the second sheath liquid SF2 from the second sheath liquid inlet 6 into the high ceiling section 4 be located at a predetermined distance upstream of the sample flow channel 1 from the low ceiling section 5 located downstream of the high ceiling section 4 on either side of the high ceiling section 4.
  • the angle between the flow path direction of the first sheath liquid inlet 7 that causes the first sheath liquid SF1 to flow into the width direction straightening section 3 and the flow path direction of the width direction straightening section 3 in the sample flow path 1 is 45 degrees or less, but this is not limited to the above.
  • the angle between the flow path direction of the first sheath liquid inlet 7 that causes the first sheath liquid SF1 to flow into the width direction straightening section 3 and the flow path direction of the width direction straightening section 3 in the sample flow path 1 may be greater than 45 degrees.
  • the angle between the flow path direction of the first sheath liquid inlet 7 that causes the first sheath liquid SF1 to flow into the width direction straightening section 3 and the flow path direction of the width direction straightening section 3 in the sample flow path 1 is 45 degrees or less.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inlet section 7, which allows the first sheath liquid SF1 to flow into the width direction straightening section 3, is formed to match the ceiling height of the width direction straightening section 3, but this is not limited to the above.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inlet section 7 and the ceiling height of the width direction straightening section 3 do not have to match.
  • the first sheath liquid inlet section 7 is provided for width direction straightening, it is preferable that the ceiling height of the first sheath liquid inlet section 7 and the ceiling height of the width direction straightening section 3 match in order to reduce the effect of the first sheath liquid SF1 on the sample flow F1 in the height direction.
  • ceiling height of the low ceiling section 5 and the ceiling height of the flow path upstream of the high ceiling section 4 are formed to match, but this is not limited to this.
  • the ceiling height of the low ceiling section 5 and the ceiling height of the flow path upstream of the high ceiling section 4 (low ceiling height 12) do not have to match.
  • the ceiling height of the portion corresponding to the low ceiling section 5 is higher than the low ceiling height 12
  • the ceiling height of the width direction straightening section 3 becomes higher than the ceiling height of the width direction straightening section 3 according to this embodiment ( FIG. 5 ).
  • the size of the sample flow path 1 becomes larger in the height direction downstream of the width direction straightening section 3.
  • the size of the sample flow path 1 will be larger than the size of the flow path (flow cell) used in a typical flow cytometer. If the size of the flow path becomes larger, it may not be possible to maintain the focusing performance. Furthermore, if the size of the flow path becomes larger, it will be necessary to change the optical system used for measurement and the amount of sheath fluid. For example, increasing the amount of sheath fluid will result in dilution of the sample flow F1.
  • the ceiling height of the low ceiling section 5 is lower than the low ceiling height 12, when the sample flow F1 flows from the low ceiling section 5 into the width direction straightening section 3, if the height direction positions of the multiple measurement samples S1 are aligned to the center of the sample flow path 1, the ceiling height of the width direction straightening section 3 will be lower than the ceiling height of the width direction straightening section 3 according to this embodiment ( Figure 5).
  • the size of the sample flow path 1 will be smaller in the height direction downstream of the width direction straightening section 3. In that case, a problem occurs in that the size of the sample flow path 1 will be smaller than the size of a flow path (flow cell) used in a typical flow cytometer.
  • the ceiling height of the width direction straightening section 3 and the ceiling height of the high ceiling section 4 are formed to match, but this is not limited to this.
  • the ceiling height of the width direction straightening section 3 and the ceiling height of the high ceiling section 4 do not have to match.
  • the ceiling height of the low ceiling section 5 connected upstream of the width direction straightening section 3 is formed to be half the ceiling height of the width direction straightening section 3, but this is not limited to this.
  • the ceiling height of the low ceiling section 5 does not have to be half the ceiling height of the width direction straightening section 3.
  • the heightwise positions of the multiple measurement samples S1 are aligned on the upper surface of the sample flow path 1.
  • the ceiling height of the low ceiling section 5 is formed to be half the ceiling height of the width direction straightening section 3.
  • the bottom surface 11 of the sample flow channel 1 does not change in height in the flow channel direction of the sample flow channel 1, but this is not limited to the above.
  • the bottom surface 11 of the sample flow channel 1 may change in height in the flow channel direction of the sample flow channel 1.
  • microchannel 100a As a modification of the above-described embodiment, a case will be described in which the microchannel does not include a second sheath liquid inlet, and multiple pairs of high and low ceilings are provided in the flow direction of the sample flow channel.
  • the microchannel according to this modification will be referred to as microchannel 100a.
  • the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the same components and operations may be omitted.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a microchannel 100a according to this modified example.
  • FIG. 7(A) is a side view of the microchannel 100a.
  • FIG. 7(B) is a top view of the microchannel 100a.
  • the microchannel 100a is composed of a sample channel 1a and multiple sheath liquid inlet channels.
  • the multiple sheath liquid inlet channels are the first sheath liquid inlet channel 71a and the first sheath liquid inlet channel 72a.
  • the microchannel 100a includes a height direction straightening section 2a and a width direction straightening section 3a.
  • the height direction straightening section 2a straightens the height of the sample flow path 1a.
  • the height direction straightening section 2a has multiple pairs of high ceiling sections and low ceiling sections in the flow path direction of the sample flow path 1a.
  • the high ceiling sections and low ceiling sections are alternately provided in the flow path direction of the sample flow path 1a in the order of high ceiling section and low ceiling section from the upstream side.
  • the flow path direction length of the high ceiling section and the flow path direction length of the low ceiling section are equal between the pairs of high ceiling section and low ceiling section provided in the height direction straightening section 2a.
  • the height direction straightening section 2a has a set of a first high ceiling section 41a and a first low ceiling section 51a, and a set of a second high ceiling section 42a and a second low ceiling section 52a.
  • the height direction straightening section 2a has two sets of a high ceiling section and a low ceiling section.
  • the first high ceiling section 41a has a higher ceiling height within the flow path than the upstream flow path.
  • the height of the high ceiling 131a, which is the ceiling of the first high ceiling section 41a, is higher than the height of the low ceiling 121a, which is the ceiling of the flow path upstream of the first high ceiling section 41a.
  • the first low ceiling section 51a is disposed downstream of the first high ceiling section 41a.
  • the first low ceiling section 51a has a lower ceiling height in the flow path than the first high ceiling section 41a.
  • the height of the low ceiling 122a, which is the ceiling of the first low ceiling section 51a, is lower than the height of the high ceiling 131a, which is the ceiling of the first high ceiling section 41a.
  • the second high ceiling section 42a is disposed downstream of the first low ceiling section 51a.
  • the second high ceiling section 42a has a higher ceiling height in the flow path than the first low ceiling section 51a.
  • the height of the high ceiling 132a, which is the ceiling of the second high ceiling section 42a, is higher than the height of the low ceiling 122a, which is the ceiling of the first low ceiling section 51a.
  • the second low ceiling section 52a is disposed downstream of the second high ceiling section 42a.
  • the second low ceiling section 52a has a lower ceiling height in the flow path than the second low ceiling section 52a.
  • the height of the low ceiling 123a, which is the ceiling of the second low ceiling section 52a, is lower than the height of the high ceiling 132a, which is the ceiling of the second high ceiling section 42a.
  • the width direction straightening section 3a straightens the sample flow path 1a in the width direction.
  • the width direction straightening section 3a is disposed downstream of the height direction straightening section 2a.
  • the width direction straightening section 3a has a downstream high ceiling section 31a and a first sheath liquid inlet section 7a.
  • the downstream high ceiling section 31a is part of the sample flow path 1a.
  • the downstream high ceiling section 31a has a higher ceiling height in the flow path than the second low ceiling section 52a.
  • the height of the high ceiling 133a, which is the ceiling of the downstream high ceiling section 31a is higher than the height of the low ceiling 123a, which is the ceiling of the second low ceiling section 52a.
  • the first sheath liquid inlet section 7a receives the first sheath liquid SF1 from both sides of the flow path.
  • the first sheath liquid inlet section 7a is composed of a first sheath liquid inlet path 71a and a first sheath liquid inlet path 72a.
  • the first sheath liquid inlet section 7a ( Figure 7) is different from the first sheath liquid inlet section 7 ( Figure 5) in that the widths of the first sheath liquid inlet path 71a and the first sheath liquid inlet path 72a are narrower than the widths of the first sheath liquid inlet path 71 and the first sheath liquid inlet path 72.
  • the angle between the flow direction of the first sheath liquid inlet channel 71a and the flow direction of the sample flow channel 1a is equal to the angle between the flow direction of the first sheath liquid inlet channel 72a and the flow direction of the sample flow channel 1a. This angle is 45 degrees. Note that this angle may be any angle less than 45 degrees.
  • the heights of the high ceiling 131a, high ceiling 132a, and high ceiling 133a are equal to the high ceiling height 13.
  • the heights of the low ceiling 121a, low ceiling 122a, and low ceiling 123a are equal to the low ceiling height 12. Therefore, the ceiling height of the first sheath liquid inlet section 7a, which allows the first sheath liquid SF1 to flow into the width direction straightening section 3a, is formed to match the ceiling height of the width direction straightening section 3a.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inlet path 71a matches the ceiling height (high ceiling 133a) of the downstream high ceiling section 31a.
  • the ceiling height of the first sheath liquid inlet path 72 matches the ceiling height (high ceiling 133a) of the downstream high ceiling section 31.
  • the ceiling height of each of the first low ceiling section 51a and the second low ceiling section 52a is formed to match the ceiling height of the flow path upstream of the first high ceiling section 41a.
  • the ceiling height of the width direction straightening section 3a is formed to match the ceiling height of the high ceiling section 4a.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the rectification of the sample flow F1 according to this modified example.
  • FIG. 8(A) is a side view of the microflow channel 100a.
  • FIG. 8(B) is a top view of the microflow channel 100a.
  • FIG. 8(C) is a cross-sectional view of the microflow channel 100a.
  • the rectification of the sample flow F1 will be described for each of multiple cross sections located at different positions in the longitudinal direction of the sample flow channel 1a.
  • the multiple cross sections are cross sections A1a, B1a, C1a, and D1a.
  • Cross section A1a is a cross section of the flow path upstream of the first high ceiling section 41a.
  • the state of straightening of the sample flow F1 at cross section A1a is similar to the state of straightening of the sample flow F1 at cross section A1 ( Figure 6), so a description thereof will be omitted.
  • the height direction straightening section 2a has multiple pairs of high ceiling sections and low ceiling sections in the flow path direction of the sample flow path 1a.
  • the multiple measurement samples S1 contained in the sample flow F1 flow into the high ceiling section, they move in the height direction toward the high ceiling side compared to the height in the flow path upstream of the high ceiling section.
  • the sample flow F1 flows into the low ceiling section, where the ceiling height in the flow path is lower than the high ceiling section.
  • the height direction positions of the multiple measurement samples S1 are aligned near the low ceiling of the low ceiling section.
  • the sample flow F1 moves through the high ceiling section and then the low ceiling section, and this is repeated for multiple pairs of high ceiling section and low ceiling section.
  • Cross section B1a is a cross section of the first high ceiling section 41a.
  • the multiple measurement samples S1 are distributed at an upper position in the height direction.
  • the multiple measurement samples S1 are distributed at a position above the low ceiling 121a in the height direction. Note that in cross section B1a, the multiple measurement samples S1 are not yet aligned with each other in the width direction.
  • the multiple measurement samples S1 are lifted upward in the first high ceiling section 41a and then flow into the first low ceiling section 51a.
  • the heightwise positions of the multiple measurement samples S1 are aligned near the low ceiling 122a of the first low ceiling section 51a.
  • the multiple measurement samples S1 flow into the second high ceiling section 42a.
  • the multiple measurement samples S1 are lifted upward in the second high ceiling section 42a and then flow into the second low ceiling section 52a.
  • Cross section C1a is a cross section of the second low ceiling section 52a.
  • the heightwise positions of the multiple measurement samples S1 are aligned near the low ceiling 123a of the second low ceiling section 52a.
  • the heightwise positions of the multiple measurement samples S1 are aligned on the top surface of the sample flow path 1a. Note that in cross section C1a, the positions of the multiple measurement samples S1 are not yet aligned with each other in the width direction.
  • the multiple measurement samples S1 flow from the second low ceiling section 52a to the downstream high ceiling section 31a.
  • the height of the high ceiling 133a of the downstream high ceiling section 31a is the high ceiling height 13, which is equal to the height of the high ceiling 131a of the first high ceiling section 41a and the height of the high ceiling 132a of the second high ceiling section 42a.
  • the height of the sample flow path 1a increases again from the height of the low ceiling 123a of the second low ceiling section 52a to the height of the high ceiling 133a of the downstream high ceiling section 31a.
  • the multiple measurement samples S1 are focused to the center of the sample flow path 1 in the height direction.
  • the first sheath liquid SF1 flows into the sample flow path 1a from the first sheath liquid inlet path 71a and the first sheath liquid inlet path 72a.
  • the first sheath liquid SF1 flowing in from both side surfaces of the sample flow path 1a positions the multiple measurement samples S1 at the center position in the width direction of the sample flow path 1a.
  • Cross section D1a is a cross section of the flow path downstream of the first sheath liquid inlet section 7a in the downstream high ceiling section 31a.
  • the multiple measurement samples S1 are located at the center of the sample flow path 1a in the height and width directions. Therefore, the width direction straightening section 3a and the high ceiling section 4a focus the sample flow F1 to the center of the sample flow path 1a.
  • the height direction straightening section 2a has two pairs of high ceiling sections and low ceiling sections in the flow direction of the sample flow path 1a, but this is not limited to this.
  • the height direction straightening section 2a may have one pair of high ceiling sections and low ceiling sections in the flow direction of the sample flow path 1a, or three or more pairs.
  • the number of pairs of high ceiling sections and low ceiling sections provided in the height direction straightening section 2a may be determined according to the flow direction length of the height direction straightening section 2a and the flow direction lengths of the high ceiling section and the low ceiling section. Note that the flow direction length of the high ceiling section and the flow direction length of the low ceiling section may differ between the pairs of high ceiling sections and low ceiling sections provided in the height direction straightening section 2a.
  • Example 5 the results of measuring the speed of a measurement sample passing through an optical detection unit provided downstream of a microchannel in the above-mentioned measurement device, relative to a plurality of measurement samples, will be described.
  • the microchannel in this example is the microchannel 100 (FIG. 5) according to the embodiment.
  • the fluorescent beads used were "Fluorescent Sky Blue Particles 0.2% w/v, 10.0-14.0 ⁇ m (Cat. No.: FP-10070-2)" manufactured by Bay Biosciences.
  • FIGS. 9 to 12 show graphs illustrating the distribution of speeds of a number of measurement samples, where the number of measurement samples for each speed is shown.
  • the velocity distribution for the fluorescent beads is shown in Figure 9.
  • the average velocity was 13.0 m/sec.
  • the CV value was 0.57%.
  • the distribution of velocities for Raji cells is shown in Figure 10.
  • Raji cells the average velocity was 12.9 m/sec.
  • Raji cells the CV value was 0.61%.
  • the distribution of the velocity for Hela cells is shown in Figure 11.
  • the average velocity for Hela cells was 13.8 m/sec.
  • the CV value for Hela cells was 0.59%.
  • the distribution of velocities for MIAPaCa2 cells is shown in Figure 12.
  • MIAPaCa2 cells the average velocity was 13.8 m/sec.
  • MIAPaCa2 cells the CV value was 0.59%.
  • the comparison subject is a microchannel that focuses the sample flow at the bottom surface of the channel.
  • the microchannel 100 includes the height direction straightening section 2 and the width direction straightening section 3 in the sample channel 1 through which the sample flow F1 containing the measurement sample S1 flows.
  • the height direction straightening section 2 has a high ceiling section 4 and a low ceiling section 5.
  • the high ceiling section 4 has a higher ceiling height in the flow passage than the upstream flow passage.
  • the low ceiling section 5 is disposed downstream of the high ceiling section 4 and has a lower ceiling height in the flow passage than the high ceiling section 4.
  • the width direction flow straightening unit 3 is disposed downstream of the height direction flow straightening unit 2, has a ceiling height in the flow channel higher than that of the low ceiling unit 5, and has a first sheath fluid inlet unit 7. In the first sheath fluid inlet unit 7, the first sheath fluid SF1 flows in from both side surfaces of the flow channel.
  • the high ceiling section 4 and the low ceiling section 5 perform rectification in the height direction of the channel, and the first sheath liquid SF1 performs rectification in the width direction. Therefore, in the hydrofocusing technique, the variation in the flow rate of the measurement samples among multiple measurement samples can be reduced without increasing the size of the channel.
  • 20...Microchannel chip 100...Microchannel, 1...Sample channel, 2...Height direction straightening section, 3...Width direction straightening section, 4...High ceiling section, 5...Low ceiling section, 7...First sheath liquid inlet section, S1...Measurement sample, F1...Sample flow, SF1...First sheath liquid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

マイクロ流路は、測定サンプルを含むサンプル流が流れるサンプル流路において、上流の流路よりも流路内の天井高が高い高天井部と、高天井部の下流に配置され、高天井部よりも流路内の天井高が低い低天井部と、を有する高さ方向整流部と、高さ方向整流部の下流に配置され、低天井部よりも流路内の天井高が高く、流路の両側面方向から第1シース液が流入する第1シース液流入部を有する幅方向整流部と、を備える。

Description

マイクロ流路、及び測定装置
 本発明は、マイクロ流路、及び測定装置に関する。
 本願は、2022年9月29日に出願された米国仮出願第63/411,119に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 フローサイトメトリー法は、細胞、または微小粒子などの測定サンプルを高効率で分析するための光学的分析方法である。フローサイトメトリー法では、流体中に懸濁させた微小粒子についてレーザー光を利用して計数、選別、および特性解析が行われる。
 フローサイトメトリー法により測定サンプルの測定を行う技術として、フローサイトメータが知られている。フローサイトメータでは、流体中に懸濁させた測定サンプルにレーザー光を照射し、測定サンプルから発生する散乱光、または蛍光を測光する。これによって、測定サンプルに関する光学的情報から測定サンプルの特性解析、及び選別などが行われる。
 フローサイトメータにおいて精度の高い計測を行うためには、流動する流体中に懸濁した測定サンプルを適度な間隔で一列にしてレーザー光が照射される領域を通過させることが必要になる。そのために用いられる技術として、流路内を測定サンプルが通過する流線を流体力学的に絞り込むハイドロフォーカシング技術(ハイドロダイナミックフォーカシング)が知られている。ハイドロフォーカシング技術では、測定サンプルを含むサンプル流を包み込むようにシース液をサンプル流の外側に配置する。サンプル流の外側に配置されたシース液によって、測定サンプルは流路の中心部に一列に配置される。サンプル流は、外側をシース液の流れに囲まれ流路を移動することで、コアストリームを形成しシース液の中心に維持される。
 ハイドロフォーカシング技術として、例えば、サンプル流を流路の底面にフォーカスさせる流路の構造が知られている。この流路の構造では、流路の両側面から流入するシース液によって、サンプル流を流路の中央に寄せる。さらにこの流路の構造では、シース液の流入路の高さがサンプル流の流れる流路の高さより高いため、測定サンプルが流路の底面に押し付けられ整流が得られる。
 一方、サンプル流を流路の天井にフォーカスさせる流路を用いたマイクロ流体デバイスが知られている(非特許文献1)。当該マイクロ流体デバイスでは、流路の両側面からシース液が流入するようにシース液の流路が配置される。さらに当該マイクロ流体デバイスでは、シース液の流入路の深さが測定サンプル流の流れる流路の深さより深いため、流路の天井部に測定サンプルが押し付けられ整流が得られる。
 また、サンプル流を流路の高さ方向、及び幅方向それぞれについて整流するマイクロ流体デバイスが知られている(非特許文献2)。当該マイクロ流体デバイスでは、流路の側面にシース液が流入する流入口が流路方向に2か所に設けられている。当該マイクロ流体デバイスでは、シース液が流入する度に流路の深さが深くなる。
「Microsystem Technologies」、2012年5月16日、18巻、p.1991-2001 「Lab on a Chip」、2016年9月20日、16巻、p.4133-4141
 上述したようなサンプル流を流路の底面にフォーカスさせる流路、または非特許文献1に記載のマイクロ流体デバイスでは、硬い粒子(ポリスチレンビーズなど)、または接着系細胞が流路壁に付着することで流路を詰まらせる可能性がある。当該流路、または非特許文献1に記載のマイクロ流体デバイスでは、細胞のサイズのばらつきに依存した細胞の流速の細胞間ばらつきが大きく、流速を上げた場合に、フォーカス部の下流で行うソーティングにおいてソーティング性能が低下する可能性がある。
 一方、非特許文献2に記載のマイクロ流体デバイスでは、シース液が流入する度に流路の深さが深くなるため、流路のサイズが大きくなってしまう。流路のサイズが大きくなると、フォーカス性能が維持できない場合があり、流速を上げることが難しい。
 ハイドロフォーカシング技術において、流路のサイズを大型化させることなく、複数の測定サンプル相互間での測定サンプルの流速のばらつきを小さくすることが求められている。
 本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ハイドロフォーカシング技術において、流路のサイズを大型化させることなく、複数の測定サンプル相互間での測定サンプルの流速のばらつきを小さくできるマイクロ流路、及び測定装置を提供する。
 本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、測定サンプルを含むサンプル流が流れるサンプル流路において、上流の流路よりも流路内の天井高が高い高天井部と、前記高天井部の下流に配置され、前記高天井部よりも流路内の天井高が低い低天井部と、を有する高さ方向整流部と、前記高さ方向整流部の下流に配置され、前記低天井部よりも流路内の天井高が高く、流路の両側面方向から第1シース液が流入する第1シース液流入部を有する幅方向整流部と、を備えるマイクロ流路である。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記高さ方向整流部は、前記高天井部の流路の両側面方向から第2シース液が流入する第2シース液流入部を有する。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記第2シース液を前記高天井部に流入させる第2シース液流入部の流路方向と、前記サンプル流路における前記高天井部の流路方向とが、直交する。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記第2シース液流入部の前記第2シース液の前記高天井部への流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記流路の天井面に対向する底面により近い位置に配置される。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記高天井部の高さの半分以下の位置に配置される。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記高天井部の下流に配置された前記低天井部の高さの半分以下の位置に配置される。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記高天井部の下流に配置された前記低天井部から前記サンプル流路の上流側に離れた位置に配置される。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記高さ方向整流部は、前記高天井部と前記低天井部との組を、前記サンプル流路の流路方向に複数備える。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記第1シース液を前記幅方向整流部に流入させる第1シース液流入部の流路方向と、前記サンプル流路における前記幅方向整流部の流路方向とのなす角度が、45度以下である。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記第1シース液を前記幅方向整流部に流入させる第1シース液流入部の天井高と、前記幅方向整流部の天井高とを一致させて形成されている。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記低天井部の天井高と、前記高天井部よりも上流の流路の天井高とを一致させて形成されている。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記幅方向整流部の天井高と、前記高天井部の天井高とを一致させて形成されている。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記幅方向整流部の上流に接続される前記低天井部の天井高が、前記幅方向整流部の天井高の半分の高さに形成されている。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路において、前記サンプル流路の底面は、前記サンプル流路の流路方向の高さに変化がない。
 また、本発明の一態様は、上記のマイクロ流路と、前記幅方向整流部の下流に、前記測定サンプルを光学的手段で検出する光学的検出部と、を備える測定装置である。
 また、本発明の一態様は、上記の測定装置において、前記光学的検出部の検出結果に基づいて、前記測定サンプルをサンプル毎に単離するソーティング部をさらに備える。
 本発明によれば、ハイドロフォーカシング技術において、流路のサイズを大型化させることなく、複数の測定サンプル相互間での測定サンプルの流速のばらつきを小さくできる。
本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップの平面図の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るマイクロ流路チップの平面図のうちある領域の拡大図の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る細胞情報取得装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る空間光変調部の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るマイクロ流路の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るサンプル流の整流の様子の一例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係るマイクロ流路の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態の変形例に係るサンプル流の整流の様子の一例を示す図である。 本発明の実施例に係る蛍光ビーズについての速度の分布を示すグラフを示す図である。 本発明の実施例に係るRaji細胞についての速度の分布を示すグラフを示す図である。 本発明の実施例に係るHela細胞についての速度の分布を示すグラフを示す図である。 本発明の実施例に係るMIAPaCa2細胞についての速度の分布を示すグラフを示す図である。
(実施形態)
(マイクロ流路チップ)
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は、本実施形態に係るマイクロ流路チップ20の平面図の一例を示す図である。図2は、図1に示したマイクロ流路チップ20の平面図のうち領域R1の拡大図の一例を示す図である。
 本実施形態のマイクロ流路チップ20は、複数の測定サンプルを含むサンプル流から目的の測定サンプルを分取する機能を有するフローサイトメータである。フローサイトメータとは、測定サンプルが流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、流路に照明光を照射する光源と、流路を流れる測定サンプルに照明光が照射されて測定サンプルから発せられる信号光を検出する光検出器とを少なくとも備える測定機器であり、流路を流体とともに流れる測定サンプルは流路内を移動しながら光学的に測定される。
 測定サンプルとは、例えば、細胞、または、ビーズ等の微小粒子である。本実施形態では、測定サンプルは、一例として、細胞である。目的の測定サンプルである目的細胞は、例えば、サンプル流に含まれる細胞にレーザー光を照射して得られる散乱光や蛍光のデータを元に判別される。目的細胞の判別(分類)には機械学習を用いることができ、その場合、学習用細胞を含有させたサンプル流を用いて事前に測定を行い、得られた教師情報から判別モデルを作成し、その判別モデルを元に目的細胞の判別が行われる。
 マイクロ流路チップ20は、マイクロ流路100と、細胞情報取得装置300(図1において不図示)と、圧電素子(不図示)と、を備えている。なお、マイクロ流路を、フローセルとも記載する。
(マイクロ流路)
 マイクロ流路100は、一方向に延びる矩形板状の部材である。マイクロ流路100は、例えばガラスや石英等の透明な硬質材料により形成することができる。マイクロ流路100を形成する材料として、PDMS(PolyDiMethylSiloxane)のような柔軟な高分子素材を用いることができる。また、マイクロ流路100には、それ以外の材料として、熱硬化性のプラスティック、ポリカーボネート、ポリ4フッ化エチレン、および、PMMA(PolyMethyl MethAcrylate)を代表とするアクリル樹脂のような熱可塑性プラスティック等の「ポリマー」を用いることもできる。マイクロ流路100は、それらの素材を適宜組み合わせて使用できる。
 マイクロ流路100は、例えば矩形板状の第1部材と矩形板状の第2部材とを張り合わせて形成されている。
 第1部材は、例えばガラス等の透明な材料によって形成されている。
 第2部材は、例えばPDMS(PolyDiMethylSiloxane)等の透明で柔軟な樹脂材料によって形成されている。第2部材における第1部材側には、サンプル流路1と、サンプル流体供給部220と、第1シース流路213と、第2シース流路212と、第2シース液供給部214と、第1シース液供給部215と、変流用流体収容部230と、分取用流路216とが形成されている。サンプル流路1と、サンプル流体供給部220と、第1シース流路213と、第2シース流路212と、第2シース液供給部214と、第1シース液供給部215と、変流用流体収容部230と、分取用流路216とは、第1部材によって覆われている。
 サンプル流路1は、マイクロ流路100の長手方向に延びている。サンプル流路1には、サンプル流がマイクロ流路100の長手方向に沿って流通する。サンプル流路1の一端部はサンプル流体供給部220と連通している。サンプル流路1の他端部は分取用流路216と連通している。サンプル流は、サンプル流体供給部220から供給されてサンプル流路1の一端部から他端部に向かって流通する。
 ここで図1、及び図2、並びに後述する図3、図4、図5、図6、図7、及び図8には、3次元直交座標系として、xyz座標系を示す。本実施形態において、y軸方向は、サンプル流路1の幅方向である。また、x軸方向は、サンプル流路1の長さ方向である。サンプル流路1の長さ方向を、サンプル流路1の流路方向、またはサンプル流の流通方向などとも記載する。z軸方向は、サンプル流路1と直交する方向であって、サンプル流路1の高さ方向である。本実施形態では、サンプル流路1の底面11は、サンプル流路1の流路方向の高さに変化がない。サンプル流路1内の液体の流れは、x軸方向の+x方向に測定サンプルS1を移動させる。サンプル流路1の幅方向とは、換言すれば、測定サンプルS1と共に流れる流体の流線と垂直な方向である。
 サンプル流路1は、流通方向における上流端と、流通方向に沿って延びる絞り流路と、絞り流路の下流端に設けられた合流部と、合流部から流通方向に沿って下流側に延びる整列流路と、整列流路の下流端に設けられたソーティング部211と、ソーティング部211から流通方向に沿って下流側に延びる排出流路217と、を有している。
 上流端には、サンプル流が供給される。
 絞り流路の下流側端部には、絞り部が設けられている。絞り流路において、上流端から絞り部までの区間は流路幅が同じである。絞り部は、下流側に向かうにつれて流路幅が狭くなっている。なお、図1に示す領域R1は、絞り部、及び合流部の付近の領域である。図2では、領域R1の拡大図が示されている。
 合流部は、サンプル流路1と第1シース流路213、及び第2シース流路212とをそれぞれ連通させている。合流部は、サンプル流路1と第1シース流路213とを、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72を介して連通させている。合流部は、サンプル流路1と第2シース流路212とを、第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62を介して連通させている。
 整列流路は、サンプル流内の細胞を流通方向に沿って1列に整列させる。
 ソーティング部211は、整列流路で1列に整列された細胞のうち、分取したい目的細胞を分取する。なお、分取することを、ソーティングする、または単離するとも記載する。
 排出流路217は、ソーティング部211を通過したサンプル流が流通する。排出流路217を通過したサンプル流は、排出流路217の下流端よりも下流側に配置された試験管(不図示)等に排出される。
 サンプル流体供給部220のサンプル流の流通方向の下流端は、サンプル流路1におけるサンプル流の流通方向の上流端に連通している。サンプル流体供給部220は、サンプル流路1にサンプル流を供給する。
 第1シース流路213は、サンプル流路1に並んで形成されている。第1シース流路213は、図1、図2では、2本形成されている。2本の第1シース流路213は、サンプル流路1を挟んで対称に形成されている。第1シース流路213には、第1シース液が流通する。第1シース液は、整列流路で細胞を1列に整列させて連続的に流通させる。
 第1シース液は、サンプル流の流通方向の上流側から下流側に向かって、サンプル流と同じ方向に第1シース流路213を流通する。
 2本の第1シース流路213は、第1シース液の流通方向における上流端同士および下流端同士で連通している。
 2本の第1シース流路213の下流端は、サンプル流路1の合流部に連通している。
 シース液供給部13は、図1、図2では、2本の第1シース流路213の上流端に設けられている。シース液供給部13は、2本の第1シース流路213の上流端に連通している。シース液供給部13は、2本の第1シース流路213に第1シース液を供給する。
 第2シース流路212は、サンプル流路1に並んで形成されている。第2シース流路212は、図1、図2では、2本形成されている。2本の第2シース流路212は、サンプル流路1を挟んで対称に形成されている。第2シース流路212には、第2シース液が流通する。第2シース液は、整列流路で細胞を1列に整列させて連続的に流通させる。
 第2シース液は、サンプル流の流通方向の上流側から下流側に向かって、サンプル流と同じ方向に第2シース流路212を流通する。
 2本の第2シース流路212は、第2シース液の流通方向における上流端同士および下流端同士で連通している。
 2本の第2シース流路212の下流端は、サンプル流路1の合流部に連通している。
 シース液供給部13は、図1、図2では、2本の第2シース流路212の上流端に設けられている。シース液供給部13は、2本の第2シース流路212の上流端に連通している。シース液供給部13は、2本の第2シース流路212に第2シース液を供給する。
 変流用流体収容部230は、図1、図2では、サンプル流路1を挟んで一対配置されている。変流用流体収容部230は、サンプル流路1を挟んで対称に形成されている。変流用流体収容部230は、マイクロ流路100を構成する第1部材と、マイクロ流路100を構成する第2部材との間に設けられている。変流用流体収容部230は、サンプル流路1のソーティング部211に連通している。変流用流体収容部230の内部には、変流用流体が収容されている。
 変流用流体収容部230は、サンプル流の流通方向に直交する方向に延びている。変流用流体収容部230は、サンプル流路1のソーティング部211に連通している。
 チャンバー231は、変流用流体収容部230よりもソーティング部211から離間した位置に設けられている。チャンバー231は、第2部材を厚さ方向に貫通している。チャンバー231は、平面視で円形状に形成されている。一対のチャンバー231のうち一方のチャンバー231には、圧電素子(不図示)によって蓋をされている。圧電素子の中心は、チャンバー231の中心と一致している。一対のチャンバー231のうち他方のチャンバー231は、例えば透明なガラス板(不図示)によって蓋をされている。一対のチャンバー231の両方に圧電素子が設置されていてもよい。
 変流用流体排泄路232は、チャンバー231から流通方向の上流側に向かって延びている。変流用流体排泄路232は、チャンバー231とは反対側の端部に変流用流体排泄部(不図示)を有している。変流用流体は、変流用流体収容部230に変流用流体を充填する際に、変流用流体排泄部から排泄される。整列流路から供給された変流用流体は、変流用流体収容部230を流通してチャンバー231を通過し、過剰な変流用流体は、変流用流体排泄路232から排泄される。変流用流体は、変流用流体収容部230において、圧電素子側からサンプル流路1側に向かって、サンプル流の流通方向に直交するように流通する。変流用流体の流通方向は、サンプル流路1の幅方向(y軸方向)である。
 分取用流路216は、変流用流体収容部230よりも、サンプル流の流通方向における下流側に配置されている。分取用流路216は、サンプル流路1のソーティング部211に連通している。分取用流路216は、サンプル流路1を挟んで設けられる。分取用流路216は、サンプル流路1の排出流路217に沿って、流通方向に延びている。分取用流路216の下流端よりも下流側には、分取された目的細胞を収集するための試験管(不図示)等が配置されている。
(圧電素子)
 圧電素子は、変流用流体収容部230の内部の液圧を変化させ、サンプル流の流通方向と交差する方向(y軸方向)に変流用流体を流通させる。圧電素子は、細胞情報取得装置300と電気的に接続している。圧電素子には、細胞情報取得装置300から例えばパルス状に電圧が印加される。圧電素子は、印加された電圧に応じて変形する。変流用流体収容部230およびチャンバー231内の液圧は、圧電素子の3の変形によって変化する。変流用流体は、圧電素子による変流用流体収容部230およびチャンバー231内の液圧の変化によって、変流用流体の流通方向に流通される。
(細胞情報取得装置)
 細胞情報取得装置300は、サンプル流路1の整列流路に接続されている。細胞情報取得装置300は、例えばレーザー光源や検出器、制御部等を備えている。細胞情報取得装置300は、サンプル流に含まれる細胞にレーザー光を照射する。細胞情報取得装置300は、レーザー光の照射によって細胞から生じた散乱光や蛍光を検出器により検出して、例えば、細胞の形態や核、顆粒等の細胞内部構造に関する情報を取得する。細胞情報取得装置300は、取得した情報に基づき、サンプル流に含まれる複数の細胞から分取したい目的細胞を制御部で判別する。なお、本実施形態に係る細胞情報取得装置300は、機械学習によって目的の細胞の特徴を学習する機能を有しているものがより望ましいが、これに限られない。細胞情報取得装置300は、例えば、整列流路を流通する細胞について個別に情報を取得できるものであればよい。このような細胞情報取得装置300として、VisionSort(登録商標)(シンクサイト株式会社製)等を用いることができる。
 ここで図3、及び図4を参照し、細胞情報取得装置300のより具体的な構成について説明する。図3は、本実施形態に係る細胞情報取得装置300の構成の一例を示す図である。細胞情報取得装置300は、光源301と、空間光変調部302と、光検出用光学系303と、光検出器304、DAQ(Data Acquisition)デバイス305と、パーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)306とを備える。
 マイクロ流路100には、細胞Cが流体と共に流れ得るサンプル流路1を備える。サンプル流路1を流れる流体の流速は、流す細胞Cの種類や個体差によらず一定の流速である。また、マイクロ流路100は、サンプル流路1に複数の細胞を逐次流すが、サンプル流路1の照明光の照射位置を一度に通過する細胞の個数は1個である。
 光源301、及び空間光変調部302は、構造化照明として機能する。この構造化照明は、以下で説明するようにサンプル流路1に対して構造化照明光SLEを照射する。
 光源301から発せられた照明光LEは、空間光変調部302を通じて構造化された構造化照明光SLEに変換され、サンプル流路1の照射位置に照射される。照明光LEは空間光変調部302により光源301が発する照明光LEは、コヒーレント光であっても、インコヒーレント光であってもよい。本実施形態では、光源301が発する照明光LEは、一例として、コヒーレント光である。
 空間光変調部302は、光源301と、光検出器304との間の光路上に配置される。本実施形態では、空間光変調部302は、光源301とサンプル流路1との間の光路上に配置される。この配置の構成を、構造化照明の構成とも記載する。光源301から照射される照明光LEは空間光変調部302によって構造化され、構造化照明光SLEがサンプル流路1に照射される。ここで構造化照明は、サンプル流路1の照射位置において、構造化照明光SLEを構造照明パターンP1として結像させる。図3では、照射位置に結像する構造照明パターンP1が配置される焦点面が焦点面FP1として示されている。構造照明パターンP1は、測定サンプルである細胞Cの形態情報を示す光学情報ICを生成するためサンプル流路1に照射されるパターンである。細胞Cの形態情報とは、細胞Cの形状、形態、または構造のうちいずれか1以上である。
 ここで図4を参照し、空間光変調部302について説明する。図4は、本実施形態に係る空間光変調部302の一例を示す図である。空間光変調部302は、空間光変調器40と、第1レンズ41と、空間フィルター42と、第2レンズ43と、対物レンズ44とを備える。空間光変調部302において、空間光変調器40と、第1レンズ41と、空間フィルター42と、第2レンズ43と、対物レンズ44とは、光源301に近い側からこの順に光源301と光検出器304との間の光路上に配置される。
 空間光変調器40は、入射光を構造化する。入射光を構造化するとは、入射光の入射面に含まれる複数の領域ごとに入射光の光特性を変化させることである。空間光変調器40は、照明光LEを構造化し、構造化照明光SLEに変換する。空間光変調器40は、入射される光の空間的な分布を変化させ入射光の光特性を変化させる光学素子で、光照射のパターンを制御して光を照射することを可能にする。空間光変調器40の光が入射する面は、複数の領域を有しており、照明光LEの光特性は通過する複数の領域でそれぞれ個別に変換される。すなわち、空間光変調器40を透過した光では、入射光の光特性に対して、透過光の光特性が複数の領域で互いに異なるように変化している。入射光の光特性とは、例えば、強度、波長、位相、及び偏光状態のいずれか1つ以上に関する特性である。なお、光特性は、これらに限定されない。空間光変調器40は、例えば、回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element)、空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)、デジタルミラーデバイス(DMD:Digital Micromirror Device)や、光特性が異なる複数の領域が表面に印刷されるフィルムなどが含まれる。なお、光源301が発する照明光LEがインコヒーレント光である場合、空間光変調器40は、DMDである。
 本実施形態では、空間光変調器40は、一例として、形成された微細形状によって光の回折現象を制御する光学素子であるDOEである。ここで光とは、照明光LEである。以下の説明では、空間光変調器40の光を透過させる領域を透過領域と記載する。
 以下の説明では、サンプル流路1における構造化照明光SLEが照射される位置のことを、照射位置とも記載する。本実施形態では、照射位置は、空間光変調器40の透過領域に対応する。この空間光変調器40の透過領域の形状及び大きさは、空間光変調器40が有する透過領域について共通である。透過領域の形状は、一例として、正方形である。この正方形は、空間光変調器40が有する透過領域では等しい長さの1辺をもつ。照射位置を通過した細胞Cは、構造化照明光SLEによって蛍光分子が励起されることにより発光する。この発光による蛍光は、サンプル流路1を流れる細胞Cに構造化照明光SLEが照射されて細胞Cから発せられる信号光LSの一例である。信号光LSの別の例には、構造化照明光SLEが細胞Cを透過した透過光、構造化照明光SLEが細胞Cによって散乱された散乱光、構造化照明光SLEと他の光との干渉光が含まれる。
 なお、空間光変調器40の透過領域の形状及び大きさは、透過領域内で統一されていれば形状は正方形に限らず、大きさも自由に変えられる。透過領域の形状は、例えば他の多角形や円などであってもよい。
 第1レンズ41は、空間光変調器40を透過した構造化照明光SLEを空間フィルター42に集光する。
 空間フィルター42は、第1レンズ41によって集光された構造化照明光SLEを、空間的に変化する雑音に相当する成分を除去することによって、構造化照明光SLEの強度分布をガウス分布に近づける。
 第2レンズ43は、空間フィルター42によって雑音が除去された構造化照明光SLEを平行光にする。
 対物レンズ44は、第2レンズ43によって平行光にされた構造化照明光SLEを集光し、サンプル流路1の照射位置に合焦させる。
 なお、対物レンズ44は、ドライ対物レンズあっても、液浸対物レンズであってもよい。液浸対物レンズとは、油浸レンズや、水浸レンズなどである。
 図3に戻って細胞情報取得装置300の構成の説明を続ける。
 光検出用光学系303は、細胞Cからの信号光LSを光検出器304に集光させるための光学的な仕組みであり、結像レンズ50(不図示)を構成に含む。細胞Cからの信号光LSは、蛍光や、透過光、散乱光、干渉光である。結像レンズ50は細胞Cからの信号光LSを光検出器304の位置に集光する。なお、結像レンズ50は、細胞Cからの信号光LSを光検出器304の位置に集光しさえすれば結像させなくてもよいが、信号光LSを光検出器304の位置に結像させる位置に配置されるのがより好ましい。また、光検出用光学系303は、さらにダイクロイックミラーや波長選択的なフィルターを備えてもよい。
 光検出器304は、結像レンズ50によって集光された信号光LSを検出する。ここで光検出器304は、信号光LSを検出して電気信号に変換する。光検出器304は、一例として、光電子増倍管(PMT:Photomultiplier Tube)である。光検出器304は、結像レンズ50によって集光された信号光LSの強度を時系列に検出する。上述したように信号光LSは、サンプル流路1を流れる細胞Cに構造化照明光SLEが照射されて細胞Cから発せられる。つまり、光検出器304は、サンプル流路1を流れる細胞Cに構造化照明光SLEが照射されて細胞Cから発せられる信号光LSの強度を時系列に検出する。光検出器304は、単一の受光素子で構成されるシングルセンサーであってもよいし、複数の受光素子で構成されるマルチセンサーであってもよい。
 DAQデバイス305は、光検出器304が出力する電気信号パルスを、パルス毎に電子データに変換する。電子データには、時間と、電気信号パルスの強度との組が含まれる。DAQデバイス305は、一例として、オシロスコープである。
 PC306は、DAQデバイス305から出力される電子データに基づいて、細胞Cの形態に関する光学情報ICを生成する。光学情報ICは細胞の形態情報を示す光学情報である。PC306は、さらに、生成した光学情報ICを記憶する。
 本実施形態では構造化照明の構成によりサンプル流路1を通過する細胞Cが照射され、細胞Cからの信号光LSが光検出器304により検出される。光学情報ICは、本実施形態では、この細胞Cからの信号光LSの強度の時系列変化を波形として示す情報である。この波形と細胞Cの形態とは対応しており、光学情報ICは細胞Cを識別するために用いることができる。光学情報ICは、例えば機械学習において、細胞Cの形態と波形信号との関係を学習するための教師データとして用いられ、得られた推論モデルを用いて推論時に測定した波形信号から細胞Cの識別が行われる。
 本実施形態では、構造化照明の構成により光源301とマイクロ流路100との間に設置される空間光変調部302により照明光を構造化照明に変換する構造化処理が施されている。構造化照明はマイクロ流路100に含まれるサンプル流路1に照射され、測定サンプル(細胞C)が発する信号光LSを光検出器304で検出し細胞Cを識別する光学情報ICが取得される。前記のように空間光変調部による光の構造化を経て細胞Cを識別する光学情報を取得することを、以降の説明では空間光変調部による構造化処理を経て光学情報が取得されるあるいは生成されるとも記載する。本実施形態は、空間光変調部302による構造化処理が構造化照明の構成により照明光LEを構造化照明光SLEに変換する処理として施されている。
 なお、本実施形態では、構造化照明の構成によって光学情報が取得される場合の一例について説明したが、これに限られない。構造化検出の構成によって光学情報が取得されてもよい。構造化検出の構成とは、空間光変調部が流路と光検出器との間の光路上に配置される配置の構成である。構造化検出の構成では、空間光変調部を構成するマスクに配置される光透過領域を介して検出される信号光により測定サンプルの形態情報に関する光学情報を取得することができる。即ち、信号光の構造化処理が構造化検出の構成により施され、細胞情報取得装置300は構造化処理を経て構造化された信号光を用いて光学情報を取得する。流路と光検出器との間の光路上に配置される空間光変調部により構造化処理を施される信号光を構造化された信号光とも記載する。
 なお、マイクロ流路チップ20は、測定装置の一部の一例であり、マイクロ流路100と、光学的検出部と、ソーティング部211とを備える。光学的検出部は、後述する幅方向整流部の下流に備えられ、測定サンプルを光学的手段で検出する。光学的検出部は、光源301、空間光変調部302、光検出用光学系303、及び光検出器304を含む。ソーティング部211は、光学的検出部の検出結果に基づいて、測定サンプルをサンプル毎に単離する。なお、測定装置の構成からソーティング部は省略されてもよい。
 図5は、本実施形態に係るマイクロ流路100の構成の一例を示す図である。図5(A)は、マイクロ流路100の側面図である。図5(B)は、マイクロ流路100の上面図である。マイクロ流路100は、測定サンプルを含むサンプル流F1が流れる流路である。
 マイクロ流路100は、サンプル流路1と、複数のシース液流入路とから構成される。複数のシース液流入路は、第2シース液流入路61、第2シース液流入路62、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72である。
 マイクロ流路100は、ハイドロフォーカシング技術に基づいてサンプル流F1を整流する。マイクロ流路100は、ハイドロフォーカシング技術に基づいてサンプル流F1をサンプル流路1の中心にフォーカスさせる。マイクロ流路100は、サンプル流F1を整流する機能として、高さ方向整流部2と、幅方向整流部3とを備える。
 高さ方向整流部2は、サンプル流路1の高さ方向について整流を行う。高さ方向整流部2は、高天井部4と、低天井部5と、第2シース液流入部6とを有する。高天井部4、及び低天井部5は、サンプル流路1の一部である。
 高天井部4の天井である高天井131の高さは、高天井部4の上流の流路の天井である低天井121の高さよりも高い。つまり、高天井部4は、上流の流路よりも流路内の天井高が高い。
 低天井部5は、高天井部4の下流に配置される。低天井部5の天井である低天井122の高さは、高天井部4の天井である高天井131の高さよりも低い。つまり、低天井部5は、高天井部4よりも流路内の天井高が低い。
 第2シース液流入部6は高天井部4の流路の両側面方向から第2シース液SF2が流入する。第2シース液流入部6は、第2シース液流入路61と、第2シース液流入路62とから構成される。第2シース液流入路61は、サンプル流路1の側面141から第2シース液SF2をサンプル流路1に流入させる。第2シース液流入路62は、サンプル流路1の側面142から第2シース液SF2をサンプル流路1に流入させる。
 本実施形態では、第2シース液流入路61の流路方向と、サンプル流路1の流路方向とが、直交する。つまり、第2シース液SF2を高天井部4に流入させる第2シース液流入部6の流路方向と、サンプル流路1における高天井部4の流路方向とが、直交する。
 第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、高天井部4の両側面のうち、サンプル流路1の天井面に対向する底面11により近い位置に配置される。つまり、第2シース液流入路61は、高天井部4の両側面のうち底面11により近い位置に配置される。第2シース液流入路62は、高天井部4の両側面のうち底面11により近い位置に配置される。本実施形態では、第2シース液流入路61の底面の高さは、底面11の高さと一致している。第2シース液流入路62の底面の高さは、底面11の高さと一致している。
 第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、高天井部4の両側面において、サンプル流路1の上流側に低天井部5の位置から所定の距離だけ離れている。つまり、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、高天井部4の両側面のうち、低天井部5からサンプル流路1の上流側に離れた位置に配置される。なお、上述したように低天井部5は、高天井部4の下流に配置されている。
 幅方向整流部3は、サンプル流路1の幅方向について整流を行う。幅方向整流部3は、高さ方向整流部2の下流に配置される。幅方向整流部3は、下流側高天井部31と、第1シース液流入部7とを有する。下流側高天井部31は、サンプル流路1の一部である。下流側高天井部31の天井である高天井132の高さは、低天井部5の天井である低天井122の高さよりも高い。つまり、下流側高天井部31は、低天井部5よりも流路内の天井高が高い。
 なお、本実施形態では、高天井部と低天井部とはサンプル流路1の長さ方向に垂直な面で連結されているが、これに限らない。高天井部と低天井部とは、サンプル流路1の長さ方向に垂直な面から所定の角度だけ傾いた傾斜面で連結されてもよい。例えば、高天井部4と低天井部5とは、サンプル流路1の長さ方向に垂直な面から所定の角度だけ傾いた傾斜面で連結されてもよい。また、低天井部5と下流側高天井部31とは、サンプル流路1の長さ方向に垂直な面から所定の角度だけ傾いた傾斜面で連結されてもよい。
 第1シース液流入部7は、流路の両側面方向から第1シース液SF1が流入する。第1シース液流入部7は、第1シース液流入路71と、第1シース液流入路72とから構成される。第1シース液流入路71は、サンプル流路1の側面141から第1シース液SF1をサンプル流路1に流入させる。第1シース液流入路72は、サンプル流路1の側面142から第1シース液SF1をサンプル流路1に流入させる。
 第1シース液流入路71の流路方向とサンプル流路1の流路方向とのなす角度と、第1シース液流入路72の流路方向とサンプル流路1の流路方向とのなす角度とは等しい。当該角度、45度である。なお、当該角度は、45度以下であればよい。したがって、第1シース液SF1を幅方向整流部3に流入させる第1シース液流入部7の流路方向と、サンプル流路1における幅方向整流部3の流路方向とのなす角度が、45度以下である。
 本実施形態では、高天井131、及び高天井132それぞれの高さは、高天井高さ13と等しい。高天井高さ13は、底面11からの所定の高さである。高天井高さ13は、一例として、60μmである。低天井121、及び低天井122それぞれの高さは、低天井高さ12と等しい。低天井高さ12は、底面11からの所定の高さであって、高天井高さ13よりも低い高さである。低天井高さ12は、一例として、30μmである。なお、低天井高さ12、及び高天井高さ13は一例であって、上記した値に限らない。
 したがって、第1シース液SF1を幅方向整流部3に流入させる第1シース液流入部7の天井高と、幅方向整流部3の天井高とを一致させて形成されている。つまり、第1シース液流入路71の天井高と、下流側高天井部31の天井高(高天井132)とは一致している。第1シース液流入路72の天井高と、下流側高天井部31の天井高(高天井132)とは一致している。
 したがって、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72それぞれの高さは、高天井132と同様に、一例として、60μmである。なお、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路722それぞれの高さは、上記した値に限らない。また、第1シース流路213(図1、及び図2を参照)の部分のうち第1シース液供給部215から第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72までの部分の高さは、一例として、140μmである。なお、当該部分の高さは、上記した値に限らない。
 また、サンプル流路1では、低天井部5の天井高と、高天井部4よりも上流の流路の天井高とを一致させて形成されている。また、サンプル流路1では、幅方向整流部3の天井高と、高天井部4の天井高とを一致させて形成されている。
 ここで、低天井高さ12は、高天井高さ13の半分の高さである。したがって、幅方向整流部3の上流に接続される低天井部5の天井高が、幅方向整流部3の天井高の半分の高さに形成されている。
 第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置が、高天井部4の両側面のうち、高天井部4の高さ(高天井高さ13)の半分以下の位置に配置される。さらに、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置が、高天井部4の両側面のうち、高天井部4の下流に配置された低天井部5の高さ(低天井高さ12)の半分以下の位置に配置される。本実施形態では、第2シース液流入路61は、低天井高さ12の半分以下の位置に配置される。第2シース液流入路62は、低天井高さ12の半分以下の位置に配置される。第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62それぞれの高さは、一例として、15μmである。なお、第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62それぞれの高さは、上記した値に限らない。また、第2シース流路212(図1、及び図2を参照)の部分のうち第2シース液供給部214から第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62までの部分の高さは、一例として、140μmである。なお、当該部分の高さは、上記した値に限らない。
 次に、サンプル流路1におけるサンプル流F1の整流について説明する。図6は、本実施形態に係るサンプル流F1の整流の様子の一例を示す図である。図6(A)は、マイクロ流路100の側面図である。図6(B)は、マイクロ流路100の上面図である。図6(C)は、マイクロ流路100の断面図である。図6では、サンプル流F1の整流の様子を、サンプル流路1の長さ方向について互いに位置が異なる複数の断面毎に説明する。複数の断面とは、断面A1、断面B1、断面C1、及び断面D1である。
 断面A1は、高天井部4の上流の流路の断面である。断面A1において、複数の測定サンプルS1は、高さ方向、及び幅方向それぞれについて互いに位置がまだ揃えられていない。
 高天井部4は、流路内の天井高が上流の流路よりも高い。そのため、サンプル流F1に含まれる複数の測定サンプルS1は、高天井部4へと流入すると、高さ方向について高天井部4の上流の流路における高さに比べて高天井131の側へと移動する。
 さらに、高天井部4において、サンプル流路1の両側に配置された第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62それぞれから第2シース液SF2がサンプル流路1に流入する。
 第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62それぞれから流入した第2シース液SF2は、サンプル流F1をサンプル流路1の高さ方向について上向き(+z方向)に持ち上げる。これによって、第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62それぞれから流入した第2シース液SF2は、サンプル流F1をサンプル流路1の高さ方向について整流する。高天井部4において流路の高さが高くなることとともに、第2シース液SF2がサンプル流路1に流入することによって、複数の測定サンプルS1のうちほぼ全てが高天井131の側へと移動する。
 ここで複数の測定サンプルS1を高天井131の側へと移動させる効果を高めるためには、第2シース液流入路61、及び第2シース液流入路62は、底面11に沿ったなるべく低い位置に備えられることが好ましい。上述したように、本実施形態では、第2シース液流入路61の底面の高さは、底面11の高さと一致しており、第2シース液流入路61は、低天井高さ12の半分以下の位置に配置される。また、第2シース液流入路62の底面の高さは、底面11の高さと一致しており、第2シース液流入路62は、低天井高さ12の半分以下の位置に配置される。
 断面B1は、高天井部4のうち第2シース液流入部6よりも下流の流路の断面である。断面B1において、複数の測定サンプルS1は、高さ方向について上側の位置に分布している。断面B1において、複数の測定サンプルS1は、高さ方向について低天井高さ12よりも上側の位置に分布している。なお、断面B1において、複数の測定サンプルS1は、幅方向については互いに位置がまだ揃えられていない。
 サンプル流F1は、高天井部4において上向きに持ち上げられた後、高天井部4よりも流路内の天井高が低い低天井部5へと流入する。
 断面C1は、低天井部5の断面である。断面C1において、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置は、低天井部5の低天井122の付近の位置に揃っている。つまり、断面C1において、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置は、サンプル流路1の上面に揃えられている。
 複数の測定サンプルS1は低天井部5から下流側高天井部31へと流入する。下流側高天井部31の高天井132の高さは、高天井部4の高天井131の高さと等しい高天井高さ13である。つまり、サンプル流路1の高さは、低天井部5の低天井122の高さから下流側高天井部31の高天井132の高さへと再び高くなる。サンプル流路1の高さが高くなることによって、複数の測定サンプルS1は、高さ方向についてサンプル流路1の中心にフォーカスされる。
 さらに、下流側高天井部31において、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72それぞれから第1シース液SF1がサンプル流路1に流入する。つまり、第1シース液SF1は、サンプル流路1の両側の側面である側面141、及び側面142それぞれから流入する。ここで上述したように、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72はそれぞれサンプル流路1の両側に配置される。第2シース液流入路61の天井高と、下流側高天井部31の天井高とは一致している。第2シース液流入路62の天井高と、下流側高天井部31の天井高とは一致している。
 サンプル流路1の両側の側面それぞれから流入した第1シース液SF1によって、複数の測定サンプルS1はサンプル流路1の幅方向についてほぼ中心の位置に配置される。したがって、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72それぞれから流入した第1シース液SF1は、サンプル流F1をサンプル流路1の幅方向について整流する。なお、本実施形態では、サンプル流路1の両側の側面それぞれから流入した第1シース液SF1は、複数の測定サンプルS1のサンプル流路1の高さ方向の位置にあまり影響がないようにしている。
 サンプル流F1は、下流側高天井部31よりも上流側において高さ方向整流部2によって、サンプル流路1の高さ方向について既に整流されている。そのため、サンプル流F1は、サンプル流路1の高さ方向、及び幅方向それぞれについて整流される。
 断面D1は、下流側高天井部31のうち第1シース液流入部7よりも下流の流路の断面である。断面D1において、複数の測定サンプルS1は、高さ方向、及び幅方向についてサンプル流路1の中心に位置している。したがって、高さ方向整流部2、及び幅方向整流部3によって、サンプル流F1のサンプル流路1のほぼ中心の位置へのフォーカスが実行される。
 なお、本実施形態では、高さ方向整流部2が第2シース液流入部6を備える場合の一例について説明したが、これに限られない。高さ方向整流部2は第2シース液流入部6を備えなくてもよい。その場合、高さ方向整流部2は、シース液を流入させることなく、高天井部4と低天井部5とによって、高天井部4においてサンプル流F1を上向きに持ち上げた後、サンプル流F1を低天井部5へと流入させ、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置を揃える。
 ただし、複数の測定サンプルS1をサンプル流路1の天井(高天井131)の位置に揃えるためには、高さ方向整流部2が第2シース液流入部6を備えていた方が効果的である。
 なお、本実施形態では、第2シース液SF2を高天井部4に流入させる第2シース液流入部6の流路方向と、サンプル流路1における高天井部4の流路方向とが、直交する場合の一例について説明したが、これに限られない。第2シース液SF2を高天井部4に流入させる第2シース液流入部6の流路方向と、サンプル流路1における高天井部4の流路方向とは直交せず、第2シース液流入部6の流路方向と、サンプル流路1における高天井部4の流路方向とのなす角度は、90度より大きい所定の角度、または90度より小さい所定の角度であってもよい。
 ただし、第2シース液流入部6は、サンプル流F1を、サンプル流路1の長さ方向の位置について第2シース液流入路61及び第2シース液流入路62が設けられている所定の位置において、サンプル流路1の高さ方向について上向き(+z方向)に持ち上げるために備えらえている。そのため、当該所定の位置において、サンプル流路1の高さ方向について上向き(+z方向)に持ち上げるためには、第2シース液SF2を高天井部4に流入させる第2シース液流入部6の流路方向と、サンプル流路1における高天井部4の流路方向とが、直交していた方が好ましい。
 なお、本実施形態では、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、サンプル流路1の天井面に対向する底面11により近い位置に配置されている場合の一例について説明したが、これに限られない。第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、低天井部5の高さ(低天井高さ12)の半分より高い位置に配置されてもよい。また、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、高天井部4の高さ(高天井高さ13)の半分より高い位置に配置されてもよい。また、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、サンプル流路1の天井面に対向する底面11により近い位置に配置されていなくてもよい。
 例えば、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、サンプル流路1の天井面に対向する底面11により近い位置に配置された方が、サンプル流F1をサンプル流路1の高さ方向について上向き(+z方向)に持ち上げるためには好ましい。
 なお、本実施形態では、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置が、高天井部4の両側面のうち、高天井部4の下流に配置された低天井部5からサンプル流路1の上流側に離れた位置に配置される場合の一例について説明したが、これに限られない。第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、低天井部5からサンプル流路1の上流側に低天井部5から離れていない位置に配置されてもよい。
 例えば、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、サンプル流路1の上流側に低天井部5に近い側に配置されてもよい。例えば、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置は、サンプル流路1の上流側に低天井部5と隣り合う位置であってもよい。
 ただし、第2シース液流入部6の第2シース液SF2の高天井部4への流入位置が、高天井部4の両側面のうち、高天井部4の下流に配置された低天井部5からサンプル流路1の上流側に所定の距離だけ離れた位置に配置された方が、サンプル流F1をサンプル流路1の高さ方向について上向き(+z方向)に持ち上げるためには好ましい。
 なお、本実施形態では、第1シース液SF1を幅方向整流部3に流入させる第1シース液流入部7の流路方向と、サンプル流路1における幅方向整流部3の流路方向とのなす角度が、45度以下である場合の一例について説明したが、これに限られない。第1シース液SF1を幅方向整流部3に流入させる第1シース液流入部7の流路方向と、サンプル流路1における幅方向整流部3の流路方向とのなす角度は、45度より大きくてもよい。ただし、幅方向整流部3における幅方向の整流において、第1シース液SF1によってサンプル流F1の流れを妨げないためには、第1シース液SF1を幅方向整流部3に流入させる第1シース液流入部7の流路方向と、サンプル流路1における幅方向整流部3の流路方向とのなす角度が、45度以下であることが好ましい。
 なお、本実施形態では、第1シース液SF1を幅方向整流部3に流入させる第1シース液流入部7の天井高と、幅方向整流部3の天井高とを一致させて形成されている場合の一例について説明したが、これに限られない。第1シース液流入部7の天井高と、幅方向整流部3の天井高とは一致していなくてもよい。ただし、第1シース液流入部7は幅方向の整流のために備えられているため、第1シース液SF1のサンプル流F1に対する高さ方向の影響を小さくするためには、第1シース液流入部7の天井高と、幅方向整流部3の天井高とは一致していることが好ましい。
 なお、本実施形態では、低天井部5の天井高と、高天井部4よりも上流の流路の天井高(低天井高さ12)とを一致させて形成されている場合の一例について説明したが、これに限られない。低天井部5の天井高と、高天井部4よりも上流の流路の天井高(低天井高さ12)とは一致していなくてもよい。
 例えば、低天井部5に相当する部分の天井高が低天井高さ12よりも高い場合、低天井部5から幅方向整流部3へとサンプル流F1が流入する際に、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置をサンプル流路1の中心に揃える場合、幅方向整流部3の天井高は、本実施形態に係る幅方向整流部3の天井高(図5)の場合に比べて高くなってしまう。つまり、サンプル流路1のサイズが幅方向整流部3より下流側で高さ方向に大きくなってしまう。
 低天井部5に相当する部分の天井高が低天井高さ12よりも高い場合(つまり、低天井部5を設けない場合)、測定サンプルS1が一般的なサイズの細胞であるとすると、サンプル流路1のサイズが一般的なフローサイトメータで用いられる流路(フローセル)のサイズより大きくなってしまう。流路のサイズが大きくなると、フォーカス性能が維持できない場合がある。また、流路のサイズが大きくなると、測定に用いられる光学系、及びシース液の量の変更が必要となる。例えば、シース液の量を増大させると、サンプル流F1の希釈化をもたらしてしまう。
 また、低天井部5の天井高が低天井高さ12よりも低い場合、低天井部5から幅方向整流部3へとサンプル流F1が流入する際に、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置をサンプル流路1の中心に揃える場合、幅方向整流部3の天井高は、本実施形態に係る幅方向整流部3の天井高(図5)の場合に比べて低くなってしまう。つまり、サンプル流路1のサイズが幅方向整流部3より下流側で高さ方向に小さくなってしまう。その場合、サンプル流路1のサイズが一般的なフローサイトメータで用いられる流路(フローセル)のサイズより小さくなる問題が生じる。
 なお、本実施形態では、幅方向整流部3の天井高と、高天井部4の天井高とを一致させて形成されている場合の一例について説明したが、これに限られない。幅方向整流部3の天井高と、高天井部4の天井高とは一致していなくてもよい。ただし、幅方向整流部3の天井高と、高天井部4の天井高とは一致していた方が、高天井部4の天井高をせいぜい幅方向整流部3の天井高とできるため、流路のサイズが大きくなってしまうことを防ぐためには好ましい。
 なお、本実施形態では、幅方向整流部3の上流に接続される低天井部5の天井高が、幅方向整流部3の天井高の半分の高さに形成されている場合の一例について説明したが、これに限られない。低天井部5の天井高は幅方向整流部3の天井高の半分の高さに形成されていなくてもよい。ただし、上述したように低天井部5において、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置は、サンプル流路1の上面に揃えられている。複数の測定サンプルS1が幅方向整流部3に流入した際には、複数の測定サンプルS1高さ方向に位置は殆ど変更されない。そのため、複数の測定サンプルS1が幅方向整流部3に流入した際に、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置をサンプル流路1の中心とするためには、低天井部5の天井高は幅方向整流部3の天井高の半分の高さに形成されていることが好ましい。
 なお、本実施形態では、サンプル流路1の底面11は、サンプル流路1の流路方向の高さに変化がない場合の一例について説明したが、これに限られない。サンプル流路1の底面11は、サンプル流路1の流路方向の高さに変化があってもよい。ただし、サンプル流路1の底面11は、サンプル流路1の流路方向の高さに変化がない方が、ハイドロフォーカシング技術による流速への影響を小さくするためには好ましい。
(変形例)
 上述した実施形態の変形例として、マイクロ流路に第2シース液流入部が備えられず、高天井部と低天井部との組がサンプル流路の流路方向に複数備えられる場合について説明する。本変形例に係るマイクロ流路をマイクロ流路100aと記載する。
 なお、上述した実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、同一の構成及び動作についてはその説明を省略する場合がある。
 図7は、本変形例に係るマイクロ流路100aの構成の一例を示す図である。図7(A)は、マイクロ流路100aの側面図である。図7(B)は、マイクロ流路100aの上面図である。
 マイクロ流路100aは、サンプル流路1aと、複数のシース液流入路とから構成される。複数のシース液流入路は、第1シース液流入路71a、及び第1シース液流入路72aである。
 マイクロ流路100aは、高さ方向整流部2aと、幅方向整流部3aとを備える。
 高さ方向整流部2aは、サンプル流路1aの高さ方向について整流を行う。高さ方向整流部2aは、高天井部と低天井部との組を、サンプル流路1aの流路方向に複数備える。なお、高天井部と低天井部とは、上流側から高天井部、低天井部の順にサンプル流路1aの流路方向に交互に備えられる。本変形例では、高さ方向整流部2aに備えられる高天井部と低天井部との組相互間において、高天井部の流路方向の長さ、及び低天井部の流路方向の長さは等しい。
 本変形例では、高さ方向整流部2aは、第1高天井部41aと、第1低天井部51aとの組と、第2高天井部42aと、第2低天井部52aとの組を備える。つまり、本変形例では、高さ方向整流部2aは、高天井部と低天井部との組を2組備える。
 第1高天井部41aは、上流の流路よりも流路内の天井高が高い。第1高天井部41aの天井である高天井131aの高さは、第1高天井部41aの上流の流路の天井である低天井121aの高さよりも高い。
 第1低天井部51aは、第1高天井部41aの下流に配置される。第1低天井部51aは、第1高天井部41aよりも流路内の天井高が低い。第1低天井部51aの天井である低天井122aの高さは、第1高天井部41aの天井である高天井131aの高さよりも低い。
 第2高天井部42aは、第1低天井部51aの下流に配置される。第2高天井部42aは、第1低天井部51aよりも流路内の天井高が高い。第2高天井部42aの天井である高天井132aの高さは、第1低天井部51aの天井である低天井122aの高さよりも高い。
 第2低天井部52aは、第2高天井部42aの下流に配置される。第2低天井部52aは、第2低天井部52aよりも流路内の天井高が低い。第2低天井部52aの天井である低天井123aの高さは、第2高天井部42aの天井である高天井132aの高さよりも低い。
 幅方向整流部3aは、サンプル流路1aの幅方向について整流を行う。幅方向整流部3aは、高さ方向整流部2aの下流に配置される。幅方向整流部3aは、下流側高天井部31aと、第1シース液流入部7aとを有する。下流側高天井部31aは、サンプル流路1aの一部である。下流側高天井部31aは、第2低天井部52aよりも流路内の天井高が高い。下流側高天井部31aの天井である高天井133aの高さは、第2低天井部52aの天井である低天井123aの高さよりも高い。
 第1シース液流入部7aは、流路の両側面方向から第1シース液SF1が流入する。第1シース液流入部7aは、第1シース液流入路71aと、第1シース液流入路72aとから構成される。第1シース液流入部7a(図7)と、第1シース液流入部7(図5)と比較すると、第1シース液流入路71a、及び第1シース液流入路72aそれぞれの幅が、第1シース液流入路71、及び第1シース液流入路72それぞれの幅よりも狭い点が異なる。
 第1シース液流入路71aの流路方向とサンプル流路1aの流路方向とのなす角度と、第1シース液流入路72aの流路方向とサンプル流路1aの流路方向とのなす角度とは等しい。当該角度、45度である。なお、当該角度は、45度以下であればよい。
 本変形例では、高天井131a、高天井132a、及び高天井133aそれぞれの高さは、高天井高さ13と等しい。低天井121a、低天井122a、及び低天井123aそれぞれの高さは、低天井高さ12と等しい。したがって、第1シース液SF1を幅方向整流部3aに流入させる第1シース液流入部7aの天井高と、幅方向整流部3aの天井高とを一致させて形成されている。つまり、第1シース液流入路71aの天井高と、下流側高天井部31aの天井高(高天井133a)とは一致している。第1シース液流入路72の天井高と、下流側高天井部31の天井高(高天井133a)とは一致している。
 つまり、サンプル流路1aでは、第1低天井部51a、及び第2低天井部52aそれぞれの天井高と、第1高天井部41aよりも上流の流路の天井高とを一致させて形成されている。また、サンプル流路1aでは、幅方向整流部3aの天井高と、高天井部4aの天井高とを一致させて形成されている。
 次に、サンプル流路1aにおけるサンプル流F1の整流について説明する。図8は、本変形例に係るサンプル流F1の整流の様子の一例を示す図である。図8(A)は、マイクロ流路100aの側面図である。図8(B)は、マイクロ流路100aの上面図である。図8(C)は、マイクロ流路100aの断面図である。図8では、サンプル流F1の整流の様子を、サンプル流路1aの長さ方向について互いに位置が異なる複数の断面毎に説明する。複数の断面とは、断面A1a、断面B1a、断面C1a、及び断面D1aである。
 断面A1aは、第1高天井部41aの上流の流路の断面である。断面A1aにおけるサンプル流F1の整流の様子は、断面A1におけるサンプル流F1の整流の様子(図6)と同様であるため、説明を省略する。
 上述したように高さ方向整流部2aでは、高天井部と低天井部との組がサンプル流路1aの流路方向に複数備えられる。サンプル流F1に含まれる複数の測定サンプルS1は、高天井部へと流入すると、高さ方向について高天井部の上流の流路における高さに比べて高天井の側へと移動する。サンプル流F1は、高天井部において上向きに持ち上げられた後、高天井部よりも流路内の天井高が低い低天井部へと流入する。低天井部において、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置は、低天井部の低天井の付近の位置に揃う。
 サンプル流F1が高天井部、低天井部の順に移動することを、高天井部と低天井部との複数の組について繰り返される。サンプル流F1が高天井部、低天井部の順に移動することが繰り返されることによって、サンプル流F1に含まれる複数の測定サンプルS1がサンプル流路1aの天井の付近の位置に揃う効果を高めることができる。
 本実施形態では、複数の測定サンプルS1は、第1高天井部41aに流入する。断面B1aは、第1高天井部41aの断面である。断面B1aにおいて、複数の測定サンプルS1は、高さ方向について上側の位置に分布している。複数の測定サンプルS1は、高さ方向について低天井121aよりも上側の位置に分布している。なお、断面B1aにおいて、複数の測定サンプルS1は、幅方向については互いに位置がまだ揃えられていない。
 複数の測定サンプルS1は、第1高天井部41aにおいて上向きに持ち上げられた後、第1低天井部51aへと流入する。第1低天井部51aにおいて、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置は、第1低天井部51aの低天井122aの付近の位置に揃っている。
 複数の測定サンプルS1は、第2高天井部42aに流入する。複数の測定サンプルS1は、第2高天井部42aにおいて上向きに持ち上げられた後、第2低天井部52aへと流入する。
 断面C1aは、第2低天井部52aの断面である。断面C1aにおいて、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置は、第2低天井部52aの低天井123aの付近の位置に揃っている。つまり、断面C1aにおいて、複数の測定サンプルS1の高さ方向の位置は、サンプル流路1aの上面に揃えられている。なお、断面C1aにおいて、複数の測定サンプルS1は、幅方向については互いに位置がまだ揃えられていない。
 複数の測定サンプルS1は第2低天井部52aから下流側高天井部31aへと流入する。下流側高天井部31aの高天井133aの高さは、第1高天井部41aの高天井131aの高さ、及び第2高天井部42aの高天井132aの高さと等しい高天井高さ13である。つまり、サンプル流路1aの高さは、第2低天井部52aの低天井123aの高さから下流側高天井部31aの高天井133aの高さへと再び高くなる。サンプル流路1aの高さが高くなることによって、複数の測定サンプルS1は、高さ方向についてサンプル流路1の中心にフォーカスされる。
 さらに下流側高天井部31aにおいて、第1シース液流入路71a、及び第1シース液流入路72aそれぞれから第1シース液SF1がサンプル流路1aに流入する。サンプル流路1aの両側の側面それぞれから流入した第1シース液SF1によって、複数の測定サンプルS1はサンプル流路1aの幅方向について中心の位置に配置される。
 断面D1aは、下流側高天井部31aのうち第1シース液流入部7aよりも下流の流路の断面である。断面D1aにおいて、複数の測定サンプルS1は、高さ方向、及び幅方向についてサンプル流路1aの中心に位置している。したがって、幅方向整流部3a、及び高天井部4aによって、サンプル流F1のサンプル流路1aの中心へのフォーカスが実行される。
 なお、本変形例では、高さ方向整流部2aは、高天井部と低天井部との組を、サンプル流路1aの流路方向に2組備える場合の一例について説明したが、これに限られない。高さ方向整流部2aは、高天井部と低天井部との組を、サンプル流路1aの流路方向に1組、または3組以上備えてもよい。高さ方向整流部2aに備えられる高天井部と低天井部との組の数は、高さ方向整流部2aの流路方向の長さと、高天井部、及び低天井部それぞれの流路方向の長さとに応じて決定されればよい。なお、高さ方向整流部2aに備えられる高天井部と低天井部との組相互間において、高天井部の流路方向の長さ、及び低天井部の流路方向の長さは異なっていてもよい。
(実施例)
 次に、実施例として、上述した測定装置において、マイクロ流路の下流に備えらえる光学的検出部を通過する測定サンプルの速度を、複数の測定サンプル相互間において測定した結果について説明する。本実施例に係るマイクロ流路は、実施形態に係るマイクロ流路100(図5)である。
 本実施例では、測定サンプルとして、蛍光ビーズ、Raji細胞、Hela細胞、及びMIAPaCa2細胞の4種類を扱った。これら4種類の測定サンプルそれぞれについて、複数の測定サンプルの速度の分布を測定した。また、4種類の測定サンプルそれぞれについて変動係数(CV値)を測定した。なお、蛍光ビーズとしては、ベイバイオサイエンス社製の「Fluorescent Sky Blue Particles 0.2% w/v、10.0-14.0μm(Cat.No.:FP-10070-2)」が用いられた。
 図9から図12に示すグラフは、複数の測定サンプルの速度の分布を示す。これらのグラフでは、速度毎に測定サンプルの個数が示されている。
 図9に、蛍光ビーズについての速度の分布を示す。蛍光ビーズについて、平均速度は13.0m/secであった。蛍光ビーズについて、CV値は0.57%であった。
 図10に、Raji細胞についての速度の分布を示す。Raji細胞について、平均速度は12.9m/secであった。Raji細胞について、CV値は0.61%であった。
 図11に、Hela細胞についての速度の分布を示す。Hela細胞について、平均速度は13.8m/secであった。Hela細胞について、CV値は0.59%であった。
 図12に、MIAPaCa2細胞についての速度の分布を示す。MIAPaCa2細胞について、平均速度は13.8m/secであった。MIAPaCa2細胞について、CV値は0.59%であった。
 実施形態に係るマイクロ流路100を用いることによって、いずれの種類の測定サンプルについても、複数の測定サンプル相互間における速度のばらつきが小さくなった。比較対象は、サンプル流を流路の底面にフォーカスさせるマイクロ流路である。
 以上に説明したように、本実施形態に係るマイクロ流路100は、測定サンプルS1を含むサンプル流F1が流れるサンプル流路1において、高さ方向整流部2と、幅方向整流部3とを備える。
 高さ方向整流部2は、高天井部4と、低天井部5とを有する。高天井部4は、上流の流路よりも流路内の天井高が高い。低天井部5は、高天井部4の下流に配置され、高天井部4よりも流路内の天井高が低い。
 幅方向整流部3は、高さ方向整流部2の下流に配置され、低天井部5よりも流路内の天井高が高く、第1シース液流入部7を有する。第1シース液流入部7では、流路の両側面方向から第1シース液SF1が流入する。
 この構成により、本実施形態に係るマイクロ流路100では、流路の高さ方向については高天井部4と低天井部5とによって整流を行い、幅方向については第1シース液SF1によって整流を行うことができるため、ハイドロフォーカシング技術において、流路のサイズを大型化させることなく、複数の測定サンプル相互間での測定サンプルの流速のばらつきを小さくできる。
 以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
20…マイクロ流路チップ、100…マイクロ流路、1…サンプル流路、2…高さ方向整流部、3…幅方向整流部、4…高天井部、5…低天井部、7…第1シース液流入部、S1…測定サンプル、F1…サンプル流、SF1…第1シース液

Claims (16)

  1.  測定サンプルを含むサンプル流が流れるサンプル流路において、
     上流の流路よりも流路内の天井高が高い高天井部と、
     前記高天井部の下流に配置され、前記高天井部よりも流路内の天井高が低い低天井部と、
     を有する高さ方向整流部と、
     前記高さ方向整流部の下流に配置され、前記低天井部よりも流路内の天井高が高く、流路の両側面方向から第1シース液が流入する第1シース液流入部を有する幅方向整流部と、
     を備えるマイクロ流路。
  2.  前記高さ方向整流部は、前記高天井部の流路の両側面方向から第2シース液が流入する第2シース液流入部を有する、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  3.  前記第2シース液を前記高天井部に流入させる第2シース液流入部の流路方向と、前記サンプル流路における前記高天井部の流路方向とが、直交する、
     請求項2に記載のマイクロ流路。
  4.  前記第2シース液流入部の前記第2シース液の前記高天井部への流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記流路の天井面に対向する底面により近い位置に配置される、
     請求項2に記載のマイクロ流路。
  5.  前記流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記高天井部の高さの半分以下の位置に配置される、
     請求項4に記載のマイクロ流路。
  6.  前記流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記高天井部の下流に配置された前記低天井部の高さの半分以下の位置に配置される、
     請求項5に記載のマイクロ流路。
  7.  前記流入位置が、前記高天井部の両側面のうち、前記高天井部の下流に配置された前記低天井部から前記サンプル流路の上流側に離れた位置に配置される、
     請求項4に記載のマイクロ流路。
  8.  前記高さ方向整流部は、前記高天井部と前記低天井部との組を、前記サンプル流路の流路方向に複数備える、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  9.  前記第1シース液を前記幅方向整流部に流入させる第1シース液流入部の流路方向と、前記サンプル流路における前記幅方向整流部の流路方向とのなす角度が、45度以下である、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  10.  前記第1シース液を前記幅方向整流部に流入させる第1シース液流入部の天井高と、前記幅方向整流部の天井高とを一致させて形成されている、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  11.  前記低天井部の天井高と、前記高天井部よりも上流の流路の天井高とを一致させて形成されている、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  12.  前記幅方向整流部の天井高と、前記高天井部の天井高とを一致させて形成されている、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  13.  前記幅方向整流部の上流に接続される前記低天井部の天井高が、前記幅方向整流部の天井高の半分の高さに形成されている、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  14.  前記サンプル流路の底面は、前記サンプル流路の流路方向の高さに変化がない、
     請求項1に記載のマイクロ流路。
  15.  請求項1から請求項14のいずれか一項に記載のマイクロ流路と、
     前記幅方向整流部の下流に、前記測定サンプルを光学的手段で検出する光学的検出部と、
     を備える測定装置。
  16.  前記光学的検出部の検出結果に基づいて、前記測定サンプルをサンプル毎に単離するソーティング部、
     をさらに備える請求項15に記載の測定装置。
PCT/JP2023/035407 2022-09-29 2023-09-28 マイクロ流路、及び測定装置 WO2024071301A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202263411119P 2022-09-29 2022-09-29
US63/411,119 2022-09-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024071301A1 true WO2024071301A1 (ja) 2024-04-04

Family

ID=90478027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/035407 WO2024071301A1 (ja) 2022-09-29 2023-09-28 マイクロ流路、及び測定装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024071301A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010190680A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Sony Corp 微小粒子分取のための装置及びマイクロチップ
JP2012127922A (ja) * 2010-12-17 2012-07-05 Sony Corp マイクロチップ及び微小粒子分取装置
JP2016502653A (ja) * 2012-10-24 2016-01-28 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents Of The University Of California 粒子の変形及び分析システム及び方法
JP2017227649A (ja) * 2017-09-01 2017-12-28 プレミアム ジェネティクス (ユーケー) リミテッド マイクロ流体チップ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010190680A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Sony Corp 微小粒子分取のための装置及びマイクロチップ
JP2012127922A (ja) * 2010-12-17 2012-07-05 Sony Corp マイクロチップ及び微小粒子分取装置
JP2016502653A (ja) * 2012-10-24 2016-01-28 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニアThe Regents Of The University Of California 粒子の変形及び分析システム及び方法
JP2017227649A (ja) * 2017-09-01 2017-12-28 プレミアム ジェネティクス (ユーケー) リミテッド マイクロ流体チップ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9074978B2 (en) Optical space-time coding technique in microfluidic devices
JP6396911B2 (ja) 粒子を選別するためのシステム、装置、および、方法
EP2051061B1 (en) Optical measuring device, optical measuring apparatus and fine particle measuring apparatus using optical measuring device
US20200064251A1 (en) Fluidic flow cytometry devices and particle sensing based on signal-encoding
US8941826B2 (en) Three-dimensional (3D) hydrodynamic focusing using a microfluidic device
US9372143B2 (en) Scanning image flow cytometer
US9528925B2 (en) Spatial modulation of light to determine object position
Schonbrun et al. A microfluidic fluorescence measurement system using an astigmatic diffractive microlens array
US10139333B2 (en) System and method for inertial focusing cytometer with integrated optics for particle characterization
EP3516369B1 (en) Particle detection using thin lenses
JP5260949B2 (ja) 光計測装置および光計測方法
US11885730B2 (en) Microparticle sorting device, microparticle sorting system, droplet sorting device, droplet control device, and droplet control program
Frankowski et al. A microflow cytometer exploited for the immunological differentiation of leukocytes
JP5905317B2 (ja) 微小粒子分取装置におけるキャリブレーション方法及び該装置
US20210372917A1 (en) Method for optimizing microparticle suction conditions, microparticle sorting device, microparticle sorting system, and microparticle sorting program
Mohan et al. A microfluidic flow analyzer with integrated lensed optical fibers
US8351034B2 (en) Laminar flow width detecting method, laminar flow width control method, laminar flow control system, and flow cytometer
WO2024071301A1 (ja) マイクロ流路、及び測定装置
Yuan et al. A 3D hydrodynamic flow-focusing device for cell sorting
JP2004361239A (ja) マイクロ分析システム用光学系
WO2024096137A1 (ja) 液滴分取装置、分取信号生成装置、分取信号生成方法、及びプログラム
EP4019947A1 (en) Optical measurement device and information processing system
US20240142368A1 (en) Segmented side fluorescence detector flow cytometry
Su et al. Continuous measurement of particle depth in a microchannel using chromatic aberration
JP2021056126A (ja) 生体粒子分析用マイクロチップ、生体粒子分析装置、微小粒子分析用マイクロチップ、及び微小粒子分析装置