(57)【要約】【課題】測定サンプルがサンプル流の中心からずれた位置に存在する場合でも高精度の測定を行うことができる、フローサイトメータおよびサンプル測定方法を提供することにある。【解決手段】フローセルの内部を測定サンプルが含まれる溶液が流れるサンプル流に向けて光ビームを照射し、測定サンプルから発する光情報を取得するフローサイトメータであって、サンプル流を撮影する撮影部と、フローセルを加圧する加圧部と、撮影部が撮影した画像情報を基に、測定サンプルがフローセルの中心軸上に位置するように加圧部によりフローセルに与える圧力を制御する制御部とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローセルの内部を測定サンプルが含まれる溶液が流れるサンプル流に向けて光ビームを照射し、前記測定サンプルから発する光情報を取得するフローサイトメータであって、
前記サンプル流を撮影する撮影部と、
前記フローセルを加圧する加圧部と、
前記撮影部が撮影した画像情報を基に、測定サンプルがフローセルの中心軸上に位置するように前記加圧部によりフローセルに与える圧力を制御する制御部とを有することを特徴とするフローサイトメータ。
【請求項２】
前記加圧部は、前記フローセルの中心軸に対して垂直な面内で、かつ、前記フローセルの外周を等間隔で囲む四方向にそれぞれ配置された圧電素子を有することを特徴とする請求項１に記載のフローサイトメータ。
【請求項３】
前記加圧部は、前記フローセルの中心軸に対して垂直な面内で互いに直交する二方向のそれぞれに、前記フローセルを挟んで互いに対向配置された一つの圧電素子と一つの弾性体とを有することを特徴とする請求項１に記載のフローサイトメータ。
【請求項４】
前記撮影部は、前記フローセルの中心軸に対して垂直な面内で互いに直交する二方向に配置された二つのカメラを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフローサイトメータ。
【請求項５】
フローセルの内部を測定サンプルが含まれる溶液が流れるサンプル流に向けて光ビームを照射し、前記測定サンプルから発する光情報を取得するフローサイトメータであって、
前記サンプル流を撮影して画像情報を生成し、
前記画像情報から、測定サンプルとフローセルの中心軸とのずれ量を演算し、
ずれ量に応じて、測定サンプルがフローセルの中心軸上に位置するように、フローセルを加圧することを特徴とする位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定サンプルがレーザ光の中心域を流れるように、サンプル流に含まれる測定サンプルの位置を調整し、高精度の測定を行うフローサイトメータおよびサンプル測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
癌などの研究における細胞や染色体の解析には、従来は顕微鏡が用いられていた。しかし、顕微鏡による解析では、大量のデータを集めて統計的に検討するのに、非常に多くの手間と時間を要していた。現在、多くの場合、このような細胞や染色体の解析には、短時間に多くの測定サンプル（細胞や染色体）について解析し、信頼性の高い統計データを得ることを可能とする、フローサイトメータが用いられている。
【０００３】
フローサイトメータでは、蛍光標識された細胞などの測定サンプルを含むサンプル液の流れであるサンプル流を形成し、このサンプル流にレーザ光を照射して、流れていく大量の測定サンプルの１つ１つから放出される蛍光や散乱光を測定し、信頼性の高い統計データを得ることができる。このようなフローサイトメータは、医療分野における研究などに広く利用されている。
【０００４】
ここで、測定サンプルを高い分解能で測定するためには、サンプル流に照射するレーザ光の強度が強い方が好ましく、そのために、レーザ光のビーム径を絞る必要がある。しかし、フローサイトメータで使用されるレーザ光は、中心が最も明るく周辺は光が弱い、いわゆるガウシアンビームであり、ビーム径を絞ると空間的な光強度分布が急峻となる。このため、サンプル流がレーザ光の中心域から外れて流れると精度の高い測定ができない。
【０００５】
このため、サンプル流が、レーザ光の中心域に位置するように調整することで、計測データの分散を減少させることが望まれる。
【０００６】
ここで、従来、フローセルの位置を変位させることで、サンプル流とレーザ光との相対位置を調整することが提案されている（特許文献１）。また、内部流管の開口端の位置を変位させることで、サンプル流とレーザ光との相対位置を調整することが提案されている（特許文献２）。
【０００７】
これらの特許文献に開示のフローサイトメータは、サンプル流の中心とレーザ光の中心とを互いに位置合わせしようとするものであるが、測定サンプルは、常に、サンプル流の中心に位置しているわけではないため、その位置のずれ（測定サンプルの位置とサンプル流の中心とのずれ）が大きい場合、測定サンプルに充分な光強度でレーザ光を照射することができず、蛍光や散乱光の測定を充分な精度で行うことができないといった問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２５７７５６号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、測定サンプルがサンプル流の中心からずれた位置に存在する場合でも高精度の測定を行うことができる、フローサイトメータおよびサンプル測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、
フローセルの内部を測定サンプルが含まれる溶液が流れるサンプル流に向けて光ビームを照射し、前記測定サンプルから発する光情報を取得するフローサイトメータであって、
前記サンプル流を撮影する撮影部と、
前記フローセルを加圧する加圧部と、
前記撮影部が撮影した画像情報を基に、測定サンプルがフローセルの中心軸上に位置するように前記加圧部によりフローセルに与える圧力を制御する制御部とを有することを特徴とするフローサイトメータを提供するものである。
【００１１】
ここで、前記加圧部は、前記フローセルの中心軸に対して垂直な面内で、かつ、前記フローセルの外周を等間隔で囲む四方向にそれぞれ配置された圧電素子を有することが好ましい。
【００１２】
また、前記加圧部は、前記フローセルの中心軸に対して垂直な面内で互いに直交する二方向のそれぞれに、前記フローセルを挟んで互いに対向配置された一つの圧電素子と一つの弾性体とを有することが好ましい。
【００１３】
また、前記撮影部は、前記フローセルの中心軸に対して垂直な面内で互いに直交する二方向に配置された二つのカメラを有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、フローセルの内部を測定サンプルが含まれる溶液が流れるサンプル流に向けて光ビームを照射し、前記測定サンプルから発する光情報を取得するフローサイトメータであって、
前記サンプル流を撮影して画像情報を生成し、
前記画像情報から、測定サンプルとフローセルの中心軸とのずれ量を演算し、
ずれ量に応じて、測定サンプルがフローセルの中心軸上に位置するように、フローセルを加圧することを特徴とする位置調整方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定サンプルがサンプル流の中心からずれた位置に存在する場合でも高精度の測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のフローサイトメータおよびサンプル測定方法を詳細に説明する。
【００１７】
実施形態１
図１は、本発明のフローサイトメータ１０の一実施形態を示す断面図である。同図に示すフローサイトメータ１０は、フローセルの内部を測定サンプル１２が含まれる溶液が流れるサンプル流に向けて光ビームを照射し、測定サンプル１２から発する光情報を取得するものであって、測定サンプル１２が流れる流管部１４と、測定サンプル１２が１列の状態で流れるフローセル１６と、サンプル流を撮影する撮影部１８と、フローセル１６を加圧する加圧部２０と、測定サンプル１２から発する光情報を取得する光学ユニット２２と、撮影部１８および加圧部２０に電気的に接続された制御部２４とを有して構成される。
【００１８】
流管部１４は、二重の流管路からなり、シース液が流れる外部管路２６と、サンプル液が流れるサンプル流管路２８とを有する。外部管路２６は、フローセル１６と連続して構成され、フローセル１６にシース液を供給する。サンプル流管路２８は、外部管路２６の内部に設けられ、フローセル１６にサンプル液を供給する。
ここで、サンプル液とは、測定対象とする測定サンプル１２（細胞など）が含まれる溶液であり、シース液とは、サンプル液を包み込んで搬送するための溶液である。
【００１９】
フローセル１６は、流管部１４に対してサンプル流方向の下流側に位置する。フローセル１６は、円筒状の形状を有し、外部管路２６から連続して径を縮小して構成され、サンプル液に含まれる測定サンプル１２が１列の状態で流れる。
なお、フローセル２４の材質は、透光性を有するものであれば特に限定されるものではないが、アクリル樹脂やガラスにより構成されるのが望ましい。
【００２０】
撮影部１８は、フローセル１６の外側に配置され、フローセル１６を流れるサンプル流をカメラで撮影する。詳細については、後述する。
【００２１】
加圧部２０は、撮影部１８に対してサンプル流方向の下流側に配置され、圧電素子を用いてフローセル１６を外側から加圧する。詳細については、後述する。
【００２２】
光学ユニット２２は、加圧部２０に対してサンプル流方向の下流側に配置され、サンプル流に含まれる測定サンプル１２が発する光情報を取得する。詳細については、後述する。
【００２３】
制御部２４は、撮影部１８で撮影された画像情報を基に、測定サンプル１２がフローセル１６の中心軸上に位置するように、加圧部２０からフローセル１６に与える圧力を制御する機能を有する。制御部２４は、撮影部１８で撮影された画像情報から、フローセル１６の中心軸と測定サンプル１２とのずれを解析する。続いて、加圧部２０がフローセルに与える圧力（測定サンプル１２をフローセル１６の中心軸上に移動させる圧力）を出力する駆動電圧値をずれ量から算出し、加圧部２０にその電圧を印加する。なお、電圧の印加は、制御部に設けられた電圧印加手段により行われる。
【００２４】
次に、図２に示す断面図（サンプル流に直交する方向からの断面図）を用いて、撮影部１８について説明する。同図に示すように、撮影部１８は、フローセル１６の中心軸ｃに対して垂直な面内で互いに直交する二方向に、二つのカメラ３０ａおよび３０ｂが固定して設置される。
【００２５】
なお、撮影方向は、特に限定されず、サンプル流に含まれる測定サンプル１２の位置を特定できればよい。また、撮影機器は、カメラの他にも各種のものが公知であり、本発明においても同様の機能を果たすものが利用できる。
【００２６】
次に、図３に示す断面図（サンプル流に直交する方向からの断面図）を用いて、加圧部２０について説明する。同図に示すように、加圧部２０は、フローセル１６の外周を囲んで設置され、フローセル１６を加圧する圧電素子３２ａ〜３２ｄと、圧電素子３２ａ〜３２ｄの振動を吸収する吸収板３４ａ〜３４ｄと、圧電素子３２ａ〜３２ｄと吸収板３４ａ〜３４ｄを固定する固定板３６とを有する。
【００２７】
圧電素子３２ａ〜３２ｄは、フローセル１６の中心軸に対して垂直な面内で、かつ、フローセル１６の外周を等間隔（９０度異なる間隔）で囲む四方向に設置される。ここで、圧電素子３２ａ〜３２ｄは、電圧が印加されることで伸縮し、電圧値に応じた圧力をフローセル１６の外側からフローセル１６の接線と直交する方向に与える。
【００２８】
吸収板３４ａ〜３４ｄは、圧電素子３２ａ〜３２ｄの外側に各々の圧電素子３２ａ〜３２ｄとそれぞれ対をなして設けられ、圧電素子３２ａ〜３２ｄの振動を吸収することで、振動を他の圧電素子３２ａ〜３２ｄに与えることがなく、確実な加圧を可能とする。ここで、吸収板３４ａ〜３４ｄは、ゴムなどの弾性体が利用される。固定板３６は、吸収板３４ａ〜３４ｄの外側にフローセル１６を囲んで設置され、圧電素子３２ａ〜３２ｄと吸収板３４ａ〜３４ｄを固定することで、常に一定の位置からフローセル１６を加圧することができる。
【００２９】
次に、図４に示す断面図（サンプル流に直交する方向からの断面図）を用いて、光学ユニット２２について説明する。同図に示すように、光学ユニット２２は、フローセル１６に向けて測定用のレーザ光を照射する照射部３８と、測定サンプル１２からの前方散乱光を受光する受光部４０ａと、測定サンプル１２からの側方散乱光や蛍光を受光する受光部４０ｂとを有している。
【００３０】
照射部３８は、図示しないレーザ電源に接続されており、フローセル１６の中心軸に向けて、特定波長の測定用レーザ光を照射する（矢印Ｌの方向）。照射部３８から照射される測定用のレーザ光は、測定サンプル１２に付着された蛍光色素を励起させて特定波長範囲の蛍光を発生させる、特定波長のレーザ光である。照射部３８には、固体レーザや半導体レーザなどの、公知のレーザ装置が利用される。
【００３１】
受光部４０ａは、フローセル１６を挟んで照射部３８と対向するように配置されており、フローセル１６を通過する測定サンプル１２によるレーザ光の前方散乱光を連続して受光（矢印Ｍの方向）し、受光した前方散乱光の強度に応じたアナログ電気信号を出力する。
【００３２】
一方、受光部４０ｂは、照射部３８からのレーザ光の照射方向に対して垂直方向であって、かつ、フローセル１６の中心軸に対して垂直方向に配置されており、レーザ光を受けて測定サンプル１２から発せられた側方散乱光や蛍光を受光（矢印Ｎの方向）して、受光した側方散乱光や蛍光の強度に応じたアナログ電気信号を出力する。
受光部４０ａおよび４０ｂとしては、例えばＰＭＴ（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ）を用いればよい。
【００３３】
次に、フローサイトメータ１０を用いて行われる、測定サンプル１２を測定する時の動作を説明する。図５は、フローサイトメータ１０を用いて行う、サンプル測定方法の一例のフローチャート図である。
【００３４】
まず、図示しない入力手段から、オペレータにより指示が入力されて、フローサイトメータ１０を用いたサンプル測定が開始される（Ｓ１）。
サンプル測定の開始が指示されると、図示しない液体供給装置から供給されるシース液およびサンプル液によって、外部管路２６とサンプル流管路２８との間にシース流が形成され、サンプル流管路２８内にサンプル流が形成される。サンプル液がサンプル流管路２８の下端に画成された吐出口からシース液の流れの中に吐出されると、流体力学的絞り込みが生じ、シース流に囲まれたサンプル流は非常に細くなり、サンプル流に含まれる測定サンプル１２がサンプル流の方向に１列に近い状態で流れを形成する。
【００３５】
すなわち、フローセル１６における測定サンプル１２は、サンプル流と直交する方向へ若干の列のずれを有しながらも、１個ずつ順番に所定の速さＵ（ｍ／ｓ）でフローセル１６中を流れていく。なお、測定サンプル１２の速さＵ（ｍ／ｓ）は、液体供給装置が供給する流量によって調節されるものであり、これから測定サンプル１２の移動距離に対する移動時間が算出できる。
【００３６】
次に、フローセル１６中を測定サンプル１２が順番に流れてくると、撮影部２６に設けられた二つのカメラ３０ａおよび３０ｂが、フローセル１６の中心軸ｃに対して垂直な面内で互いに直交する二方向（図２のｘおよびｙ方向）から、サンプル流を撮影する（Ｓ２）。サンプル流を撮影した画像情報は、制御部２４に送信される。制御部２４は、受信した画像情報から、サンプル流に含まれる測定サンプル１２を検出し、検出された測定サンプル１２の位置と、フローセル１６の中心軸とのずれ量を演算する（Ｓ３）。
【００３７】
すなわち、検出された測定サンプル１２の位置からフローセル１６の中心軸ｃまでの距離ｄを演算する。続いて、制御部２４は、測定サンプル１２をフローセル１６の中心軸ｃ上に移動させるために与える、フローセルへの圧力（ずれ量から算出）に応じた圧電素子３２ａ〜３２ｄのそれぞれの駆動電圧値Ｖａ〜Ｖｄを算出する（Ｓ４）。
【００３８】
なお、制御部２４は、測定サンプル１２の速さＵ（ｍ／ｓ）より、測定サンプル１２が撮影部１８から加圧部２０へ到達する到達時間ｔをあらかじめ算出している。
【００３９】
制御部２４は、測定サンプル１２が撮影部１８で撮影されてから到達時間ｔが経過した時点で、制御部２４に設けられた電圧印加手段により、算出された値の駆動電圧をそれぞれ対応する圧電素子３２ａ〜３２ｄへ印加する。圧電素子３２ａ〜３２ｄは、それぞれ印加された電圧に応じた圧力をフローセル１６の外側からフローセル１６の接線と直交する方向（フローセル１６の中心軸に直交する方向）に与える（Ｓ５）。すなわち、圧電素子３２ａ〜３２ｄが、それぞれの駆動電圧値Ｖａ〜Ｖｄに応じて伸縮し、これが伸びた場合にはフローセル１６の外側から中心方向への圧力が、また、これが縮んだ場合にはフローセル１６の中心から外側への圧力が、それぞれフローセル１６の外側に与えられる。
【００４０】
これにより、測定サンプル１２はフローセル１６の中心軸ｃ上に位置するまで移動し、位置の調整が行われる。このような位置の調整は、フローセル１６を流れるそれぞれの測定サンプル１２に対して行われる。測定サンプル１２の位置によって各々異なる電圧が圧電素子３２ａ〜３２ｄに印加される。すなわち、加圧部２０からサンプル流方向の下流側において、全ての測定サンプル１２が、フローセル１６の中心軸ｃ上を流れていくこととなる。
【００４１】
次に、フローセル１６の中心軸ｃ上を流れる測定サンプル１２が、照射部３８からのレーザ光の照射域を通過すると、測定サンプル１２の有する特定の蛍光色素が励起され、特定波長範囲の蛍光が発生されると共に、測定サンプル１２からの散乱により前方散乱光や側方散乱光が生じる。
【００４２】
ここで、フローセル１６に照射するレーザ光は、光強度に空間分布を有するガウシアンビームであり、光強度はフローセル１６の中心軸ｃを通るレーザ光の中心部が最も強く、周辺部分にいくにしたがって弱くなる。すなわち、測定サンプル１２は、最も強い光強度の位置を通過することとなり、測定サンプル１２から発生する蛍光の光強度（単位時間に発生する蛍光のエネルギーの総量）も最も強くなる。
【００４３】
測定サンプル１２からの前方散乱光は、受光部４０ａにより受光され、前方散乱光の強度に応じたアナログ電気信号を送信する。一方、測定サンプル１２からの側方散乱光や蛍光は、受光部４０ｂにより受光され、側方散乱光や蛍光の強度に応じたアナログ電気信号を送信する。受光部４０ａおよび４０ｂから送信された電気信号は、図示しない分析部で受信される（Ｓ６）。分析部では、受信された光情報について各種のデータ処理が行われ、分析結果を出力する（Ｓ７）。
【００４４】
本実施形態のフローサイトメータによれば、各々の測定サンプルがレーザ光の中心部を流れるように位置調整をおこなう。そのため、測定サンプルがサンプル流の中心からずれた位置に存在する場合でも高精度の測定を行うことができる。
【００４５】
また、各々の測定サンプルについて位置の調整を行うため、特定の測定サンプルのみを検出したい場合であっても測定の精度が低下することはない。
例えば、多数のサンプル中に存在する特定の測定サンプルを検出したい場合、レーザ光の中心部に多数のサンプルが最も通過する位置を調整すると、特定の測定サンプルのみがずれた位置を通過した時に充分な精度で測定できない可能性があるが、本実施形態のフローサイトメータによれば、各々の測定サンプルについて位置の調整を行うため、このような問題は生じない。
【００４６】
実施形態２
なお、上記した実施形態１の加圧部２０では、フローセル１６の外周を囲む四方向に圧電素子３２ａ〜３２ｄを設けているが、フローセル１６の外側から測定サンプル１２を移動できるものであれば特に限定されず、同様の機能を果たすものが利用できる。例えば、図６に示すように、加圧部２０は、二つの圧電素子３２ａおよび３２ｂと二つの弾性体４２ａおよび４２ｂを有し、フローセル１６の中心軸ｃに対して垂直な面内で互いに直交する二方向のそれぞれに、フローセル１６を挟んで互いに対向配置された一つの圧電素子と一つの弾性体とを有する構成でもよい。
【００４７】
二つの圧電素子３２ａおよび３２ｂにより、フローセル１６の外側から中心方向に加圧を行うと、弾性手段４２ａおよび４２ｂによりその圧力が中心方向へ戻ることで、フローセル１６を四方向から加圧することができる。ここで、弾性手段４２ａおよび４２ｂは、ゴムなどの弾性機能を有する各種のものが公知であり、本発明においても同様の機能を果たすものが利用できる。
【００４８】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るフローサイトメータの構成を表す図である。
【図２】図１に示す撮影部の構成を表す断面図である。
【図３】図１に示す加圧部の構成を表す断面図である。
【図４】図１に示す光学ユニットの構成を表す断面図である。
【図５】図１に示すフローサイトメータの動作を表すフローチャートである。
【図６】他の実施形態で用いられる加圧部の構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  フローサイトメータ
１２  測定サンプル
１４  流管部
１６  フローセル
１８  撮影部
２０  加圧部
２２  光学ユニット
２４  制御部
２６  外部管路
２８  サンプル流管路
３０ａ、３０ｂ  カメラ
３２ａ〜３２ｄ  圧電素子
３４ａ〜３４ｄ  吸収板
３６  固定板
３８  照射部
４０ａ、４０ｂ  受光部
４２ａ、４２ｂ  弾性手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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