(57)【要約】【課題】分取対象の粒子が大きい場合でも、精度よく分取することが可能な粒子分取装置、粒子分取方法及びプログラムを提供する。【解決手段】流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する荷電部と、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて前記荷電部における電荷付与終了時間を調整する荷電制御部と、を有する粒子分取装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する荷電部と、
前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて前記荷電部における電荷付与終了時間を調整する荷電制御部と、
を有する粒子分取装置。
【請求項２】
前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与のタイミングを変更する請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項３】
前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与時間を変更する請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項４】
流路内を通流する粒子に光を照射し、該光照射により前記粒子から発生される前方散乱光を検出する前方散乱光検出部を有し、
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部の検出結果に基づいて、電荷付与終了時間を調整する請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項５】
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項６】
前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与タイミングの遅延量を算出する遅延量算出部を有し、
前記荷電制御部は、前記遅延量算出部で算出された遅延量分だけ、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項７】
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与時間が長くなるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項８】
前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与時間を算出する付与時間算出部を有し、
前記荷電制御部は、前記付与時間算出部で算出された時間分電荷が付与されるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項９】
前記オリフィスは交換可能なマイクロチップに形成されており、
前記荷電部は、前記マイクロチップ内に設けられた流路内を通流するシース液及び／又はサンプル液に接触配置される荷電電極を備える請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項１０】
前記オリフィスはフローセルに形成されている請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項１１】
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する工程を有し、
前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて、電荷付与終了時間を調整する粒子分取方法。
【請求項１２】
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴に含まれる粒子の大きさに応じて、電荷付与終了時間を調整する機能を
粒子分取装置の荷電制御部に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、粒子分取装置、粒子分取方法及びプログラムに関する。より詳しくは、光学的手法等により分析した結果に基づいて粒子を分別して回収する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞、微生物及びリポソーム等の生体関連微小粒子の分析には、フローサイトメトリー（フローサイトメータ）を用いた光学的測定方法が利用されている。フローサイトメータは、フローセルやマイクロチップ等に形成された流路内を通流する微小粒子に光を照射し、個々の微小粒子から発せられた蛍光や散乱光を検出して、分析する装置である。
【０００３】
フローサイトメータには、分析結果に基づいて、特定の特性を有する微小粒子のみを分別して回収する機能を備えたものもあり、特に細胞を分取対象とした微小粒子装置は「セルソータ」と呼ばれている。セルソータでは、一般に、振動素子等によりフローセルやマイクロチップに振動を与えることにより、その流路から排出される流体を液滴化している（特許文献１，２参照）。
【０００４】
流体から分離された液滴は、プラス（＋）又はマイナス（−）の電荷が付与された後、偏向板等によりその進行方向が変更され、所定の容器等に回収される。また、従来、このセルソータによる分取機能を利用して、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction：ポリメラーゼ連鎖反応）法等に用いられる基材の各反応部位に、特定の細胞を１つずつ分配する技術も提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５３２８７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０６８０号公報
【特許文献３】特表２０１０−５１０７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セルソータ等の従来の粒子分取装置は、サンプル液に異なる大きさの粒子が混在している場合、液滴の進行方向が不安定となり、所定の容器や反応部位に分配されず、分取精度や分取効率が低下するという問題ある。このため、従来の粒子分取装置では、安定して分取を行うことができる粒子サイズをオリフィス径の１／５以下としているが、その場合、分取対象の粒子の大きさに合わせてオリフィス径を大きくする必要があり、分取速度が低下するという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本開示は、分取対象の粒子が大きい場合でも、精度よく分取することが可能な粒子分取装置、粒子分取方法及びプログラムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前述した課題を解決するために鋭意実験検討を行った結果、液滴内に大きな細胞や粒子が存在すると、オリフィスから排出された流体が液滴化するブレイク・オフ（Ｂｒｅａｋ−ｏｆｆ）のタイミングが遅延する傾向があることを見出した。ブレイク・オフのタイミングがずれると、液滴に対して適切な電荷が加えられないため、大きな細胞を含む液滴は、適切に荷電されたものよりも内側に落ちることになる。即ち、分取対象の粒子にサイズが大きなものが含まれていると、ブレイク・オフのタイミングが不安定となり、その結果、サイドストリームの角度が安定しなくなり、分取対象の液滴にしぶきが発生することがわかった。
【０００９】
そこで、本開示では、サイズが大きい粒子を分取する際に生じるブレイク・オフ・タイミングの遅延に合わせて、電荷付与終了時間を調整することとした。これにより、サイズの大きい粒子を含む液滴に対しても安定して電荷を付与することができ、しぶきの発生も軽減することが可能となる。
【００１０】
即ち、本開示に係る微小粒子分取装置は、流体ストリームを発生する流路内を通流する流体に振動を与える振動素子と、前記流体ストリームの液滴の少なくとも一部を撮像するカメラと、前記流体ストリームのブレイク・オフ・ポイントから第１サテライトまでの距離に応じて振動の大きさを制御する加振制御部と、を有する。
また、本開示に係る微小粒子分取装置では、前記カメラにより撮像された前記流体及び前記液滴の画像から、前記ブレイク・オフ・ポイントを含む画像を切り出して、前記加振制御部による制御に用いてもよい。
更に、本開示に係る微小粒子分取装置では、前記ブレイク・オフ・ポイントの位置が変動した場合には、前記画像の切り出し位置を変更してもよい。
加えて、本開示に係る微小粒子分取装置では、前記加振制御部は、更に、液滴化される直前の前記流体におけるくびれ部分の幅に応じて振動の大きさを制御してもよい。
また、本開示に係る微小粒子分取装置は、前記流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する荷電部と、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて前記荷電部における電荷付与終了時間を調整する荷電制御部と、を更に有していてもよい。この場合、前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与時間を変更してもよい。また、この場合、前記オリフィスは、交換可能なマイクロチップに形成されており、前記荷電部は、前記マイクロチップ内に設けられた流路内を通流するシース液及び／又はサンプル液に接触配置される荷電電極を備えていてもよ
い。
【００１１】
本開示に係る微小粒子分取方法は、流体ストリームを発生する流路内を通流する流体に振動を与える振動付与工程と、前記流体ストリームの液滴の少なくとも一部を撮像する撮像工程と、前記流体ストリームのブレイク・オフ・ポイントから第１サテライトまでの距離に応じて振動の大きさを制御する加振制御工程と、を有する。
また、本開示に係る微小粒子分取方法において、前記加振制御工程では、更に、液滴化される直前の前記流体におけるくびれ部分の幅に応じて振動の大きさを制御してもよい。
【００１２】
本開示に係るプログラムは、流体ストリームを発生する流路内を通流する流体に振動を与え、前記流体ストリームの液滴の少なくとも一部を撮像し、かつ、前記流体ストリームのブレイク・オフ・ポイントから第１サテライトまでの距離に応じて振動の大きさを制御する機能を粒子分取装置に実行させる。
また、本開示に係るプログラムでは、更に、液滴化される直前の前記流体におけるくびれ部分の幅に応じて振動の大きさを制御する機能を粒子分取装置に実行させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、分取対象の粒子が大きい場合でも、精度よく分取することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の第１の実施形態の粒子分取装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２】電荷付与タイミングの変更による電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図である。
【図３】電荷付与時間の変更による電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図である。
【図４】「通常モード」における電荷付与と液滴形成状態との関係を示す図である。
【図５】電荷付与タイミングの変更により電荷付与終了時間を調整した場合の液滴形成状態を示す図である。
【図６】電荷付与時間の変更により電荷付与終了時間を調整した場合の液滴形成状態を示す図である。
【図７】本開示の第１の実施形態の第１変形例の粒子分取装置の荷電制御機構の構成例を示すブロック図である。
【図８】本開示の第１の実施形態の第１変形例の粒子分取装置における電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図である。
【図９】本開示の第１の実施形態の第２変形例の粒子分取装置の荷電制御機構の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本開示の第１の実施形態の第２変形例の粒子分取装置における電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図である。
【図１１】本開示の第２の実施形態に係る粒子分取装置の構成例を模式的に示す図である。
【図１２】図１１に示すカメラ１２により撮像される画像の例を模式的に示す図である。
【図１３】本開示の第３の実施形態の粒子分取装置の構成例を模式的に示す図である。
【図１４】Ａは図１３に示す粒子分取装置におけるサイドストリームとウェルプレートとの関係を模式的に示す図であり、Ｂは従来の粒子分取装置におけるサイドストリームとウェルプレートとの関係を模式的に示す図である。
【図１５】プレート載置部が傾斜したプレートホルダーに、ウェルプレートを載置したときの状態を模式的に示す側面図である。
【図１６】図１３に示す粒子分取装置の動作例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施形態
（粒子の大きさに応じて電荷付与終了時間を調整する粒子分取装置の例）
２．第１の実施形態の第１変形例
（遅延量算出部を備える粒子分取装置の例）
３．第１の実施形態の第２変形例
（付与時間算出部を備える粒子分取装置の例）
４．第２の実施形態
（電荷付与終了時間の調整と併せて、撮像された液滴画像に基づいて振動素子を制御する粒子分取装置の例）
５．第３の実施形態
（液滴回収用プレートが斜めに配置されている粒子分取装置の例）
【００１６】
＜１．第１の実施の形態＞
先ず、本開示の第１の実施形態に係る粒子分取装置について説明する。図１は本開示の第１の実施形態の粒子分取装置の概略構成を示す図である。
【００１７】
［装置の全体構成］
本実施形態の粒子分取装置１は、光学的手法等により分析した結果に基づいて粒子を分別して回収するものであり、図１に示すように、マイクロチップ２、振動素子３、荷電部４、荷電制御部７、偏向板５ａ，５ｂ等を備えている。
【００１８】
［粒子について］
本実施形態の粒子分取装置１により分析され、分取される粒子には、細胞、微生物及びリボゾーム等の生体関連微小粒子、又はラテックス粒子、ゲル粒子及び工業用粒子等の合成粒子等が広く含まれる。
【００１９】
生体関連微小粒子には、各種細胞を構成する染色体、リボゾーム、ミトコンドリア、オルガネラ（細胞小器官）等が含まれる。また、細胞には、植物細胞、動物細胞及び血球系細胞等が含まれる。更に、微生物には、大腸菌等の細菌類、タバコモザイクウイルス等のウイルス類、イースト菌等の菌類等が含まれる。この生体関連微小粒子には、核酸や蛋白質、これらの複合体等の生体関連高分子も包含され得るものとする。
【００２０】
一方、工業用粒子としては、例えば有機高分子材料、無機材料又は金属材料等で形成されたものが挙げられる。有機高分子材料としては、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレート等を使用することができる。また、無機材料としては、ガラス、シリカ及び磁性材料等を使用することができる。金属材料としては、例えば金コロイド及びアルミニウム等を使用することができる。なお、これらの粒子の形状は、一般には球形であるが、非球形であってもよく、また大きさや質量等も特に限定されない。
【００２１】
［マイクロチップ２］
マイクロチップ２には、分取対象とする粒子を含む液体（サンプル液）が導入されるサンプルインレット２２、シース液が導入されるシースインレット２３、詰まりや気泡を解消するための吸引アウトレット２４等が形成されている。このマイクロチップ２では、サンプル液は、サンプルインレット２２に導入され、シースインレット２３に導入されたシース液と合流して、サンプル流路に送液され、サンプル流路の終端に設けられたオリフィス２１から吐出される。
【００２２】
また、サンプル流路には、吸引アウトレット２４に連通する吸引流路が接続されている。この吸引流路は、サンプル流路に詰まりや気泡が生じた際に、サンプル流路内を負圧にして流れを一時的に逆流させて詰まりや気泡を解消するためのものであり、吸引アウトレット２４には真空ポンプ等の負圧源が接続される。
【００２３】
マイクロチップ２は、ガラスや各種プラスチック（ＰＰ，ＰＣ，ＣＯＰ、ＰＤＭＳ等）により形成することができる。マイクロチップ１の材質は、後述する光検出部から照射される測定光に対して透過性を有し、自家蛍光が少なく、波長分散が小さいために光学誤差が少ない材質とすることが望ましい。
【００２４】
マイクロチップ２の成形は、ガラス製基板のウェットエッチングやドライエッチングによって、またプラスチック製基板のナノインプリントや射出成型、機械加工によって行うことができる。マイクロチップ２は、例えばサンプル流路等を成形した基板を、同じ材質又は異なる材質の基板で封止することで形成することができる。
【００２５】
［振動素子３］
振動素子３は、流路内を通流する液に微小な振動を与えることにより、オリフィス２１から吐出される流体を液滴化して、流体ストリーム（液滴の流れ）Ｓを発生させるものであり、圧電素子等を用いることができる。振動素子３は、流路内を通流する液に振動を付与できる位置に設けられていればよく、マイクロチップ２の内部やマイクロチップ２に当接配置する他にも、シース配管等の流路に液を導入する配管に取り付けられていてもよい。
【００２６】
［荷電部４］
荷電部４は、オリフィス２１から吐出される液滴に、正又は負の電荷を付与するものであり、電荷用電極４１及びこの電極４１に所定の電圧を印加する電圧源（電圧供給部４２）等で構成されている。荷電用電極４１は、流路中を通流するシース液及び／又はサンプル液に接触配置されて、シース液及び／又はサンプル液に電荷を付与するものであり、例えばマイクロチップ２の荷電電極インレットに挿入される。
【００２７】
なお、図１では、荷電用電極４１をサンプル液に接触するように配置しているが、本開示はこれに限定されるものではなく、シース液に接触するように配置してもよく、サンプル液及びシース液の両方に接触するように配置してもよい。ただし、分取対象の細胞への影響を考慮すると、荷電用電極４１は、シース液に接触するように配置することが望ましい。
【００２８】
このように、所望の液滴に正又は負の電荷を荷電（チャージ）して帯電させることにより、任意の粒子を含む液滴を、電気的な力により分離することが可能となる。また、荷電部４による荷電のタイミングと、振動素子３への供給電圧とを同期させることにより、任意の液滴のみを帯電させることが可能となる。
【００２９】
［偏向板５ａ，５ｂ］
偏向板５ａ，５ｂは、液滴に付与された電荷との間に作用する電気的な力によって、流体ストリームＳ中の各液滴の進行方向を変更し、所定の回収容器６ａ〜６ｃに誘導するものであり、流体ストリームＳを挟んで対向配置されている。この偏向板５ａ，５ｂには、例えば通常使用される電極を使用することができる。
【００３０】
偏向板５ａ，５ｂには、それぞれ正又は負の異なる電圧が印可され、これにより形成される電界内を荷電された液滴が通過すると、電気的な力（クーロン力）が発生し、各液滴はいずれかの偏向板５ａ，５ｂの方向に引き寄せられる。粒子分取装置１では、液滴への荷電の正負や電荷量を変化させることにより、電界により引き寄せられる液滴の流れ（サイドストリーム）の方向を制御することができるため、相互に異なる複数の粒子を同時に分取することが可能となる。
【００３１】
［回収容器６ａ〜６ｃ］
回収容器６ａ〜６ｃは、偏向板５ａ，５ｂの間を通過した液滴を回収するものであり、実験用として汎用のプラスチック製チューブやガラスチューブ等を使用することができる。これらの回収容器６ａ〜６ｃは、装置内に交換可能に配置されるものであることが好ましい。また、回収容器６ａ〜６ｃのうち分取対象外の粒子を受け入れるものには、回収した液滴の排液路を連結してもよい。
【００３２】
なお、粒子分取装置１に配置される回収容器の数や種類は、特に限定されるものではない。例えば、回収容器を３個よりも多く配置する場合には、各液滴が、偏向板５ａ，５ｂとの間の電気的な作用力の有無及びその大小によっていずれか１つの回収容器に誘導され、回収されるようにすればよい。また、回収容器６ａ〜６ｃの代わりに、複数の反応部位（ウェル）が形成された基材を使用し、各反応部位に特定の粒子を１つずつ分配することができる。
【００３３】
［荷電制御部７］
荷電制御部７は、液滴に含まれる粒子の大きさに応じて荷電部４における電荷付与終了時間を調整するものである。粒子の大きさを判断する方法は、特に限定されるものではないが、例えば後述する光検出部で測定した前方散乱光の検出結果に基づいて判断することができる。その場合、荷電制御部７は、光検出部で検出された前方散乱光の強度が特定値（閾値）以上であるか否かで、例えば電荷付与を開始する時間（電荷付与タイミング）や電荷を付与している時間（電荷付与時間）を変更し、電荷付与終了時間を調整する。
【００３４】
具体的には、前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、荷電制御部７は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与のタイミングが遅くなるように、又は、電荷付与時間が長くなるように、荷電部４を制御すればよい。これにより、分取対象の粒子が大きくても、適切なタイミングで電荷を付与することができるため、偏光板５ａ，５ｂにより液滴を安定して誘導することが可能となる。
【００３５】
［光検出部］
更に、本実施形態の粒子分取装置１には、例えばサンプル流路の所定部位に光（励起光）を照射し、サンプル流路を通流する粒子から発生する光（測定対象光）を検出する光検出部（図示せず）が設けられている。光検出部は、従来のフローサイトメトリと同様に構成することができる。具体的には、レーザー光源と、粒子に対してレーザー光を集光・照射する集光レンズやダイクロイックミラー、バンドパスフィルター等からなる照射系と、レーザー光の照射によって粒子から発生する測定対象光を検出する検出系とによって構成される。
【００３６】
検出系は、例えばＰＭＴ（Photo Multiplier Tube）や、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子等のエリア撮像素子によって構成される。なお、照射系と検出系は同一の光学経路により構成されていても、別個の光学経路により構成されていてもよい。また、光検出部の検出系により検出される測定対象光は、励起光の照射によって粒子から発生する光であって、例えば、前方散乱光や側方散乱光、レイリー散乱やミー散乱等の各種散乱光や蛍光等とすることができる。
【００３７】
これらの測定対象光の中でも前方散乱光は、細胞の表面積に比例して強度が変化し、粒子の大きさを評価する指標となる。このため、本実施形態の粒子分取装置１は、前方散乱光を検出する前方散乱光検出部を備えていることが好ましく、これにより、荷電制御部７による電荷付与終了時間の調整を容易に行うことが可能となる。
【００３８】
［その他］
なお、本実施形態の粒子分取装置１は、前述した各部に加えて、シース液及びサンプル液それぞれに対して安定した空圧を供給するため、コンプレッサー等の空圧加圧装置や圧力センサ等の空圧検出器を備えていてもよい。これにより、安定してシース流及びサンプル流を形成し、安定した液滴形成を実現することができる。
【００３９】
［動作］
次に、本実施形態の粒子分取装置１の動作、即ち、粒子分取装置１を用いて粒子を分取する方法について、前方散乱光の検出結果を利用して荷電量を調整する場合を例にして説明する。
【００４０】
本実施形態の粒子分取装置１により粒子を分取する際は、サンプルインレット２２に分取対象の粒子を含むサンプル液が、シースインレット２３にシース液が、それぞれ導入される。そして、例えば光検出部により、粒子の光学特性の検出と同時に、粒子の送流速度（流速）及び粒子の間隔等の検出が行われる。検出された粒子の光学特性、流速及び間隔等は、電気的信号に変換されて装置の全体制御部（図示せず）に出力される。
【００４１】
サンプル流路の光照射部を通過したサンプル液及びシース液の層流は、オリフィス２１からマイクロチップ２の外の空間に排出される。その際、シース液等の流路を通流する液に振動素子３によって振動を付与し、オリフィス２１から排出される流体を液滴化する。そして、各液滴は、光検出部における検出結果に基づいて、偏向板５ａ，５ｂによりその進行方向が変更され、所定の回収容器６ａ〜６ｃに誘導されて、回収される。
【００４２】
このとき、本実施形態の粒子分取装置１では、液滴に含まれる粒子の大きさに応じて荷電部４における電荷付与終了時間を調整する。図２は電荷付与タイミングの変更による電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図であり、図３は電荷付与時間の変更による電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図である。また、図４は「通常モード」における電荷付与と液滴形成状態との関係を示す図である。更に、図５は電荷付与タイミングの変更により電荷付与終了時間を調整した場合、図６は電荷付与時間の変更により電荷付与終了時間を調整した場合における液滴形成状態を示す図である。
【００４３】
荷電制御部７は、例えば前方散乱光の強度Ｓｆｓｃに基づいて、各粒子を含む液滴に対する電荷付与終了時間を調整することができる。具体的には、前方散乱光の強度が予め設定した閾値以上の粒子について、例えば電荷付与タイミングや電荷付与時間を変更する制御を行うことにより、自動で電荷付与終了時間の調整を行うことができる。
【００４４】
例えば、電荷付与タイミングを変更することにより、電荷付与終了時間を調整する場合は、図２に示すように、流路内を通流する各粒子を検出し、その前方散乱光強度（Ｓｆｓｃ）を取得する。そして、その粒子の前方散乱光強度が閾値（Ｔｆｓｃ）未満の場合は、図４に示す通常のタイミングで電荷を付与し、前方散乱光強度が閾値（Ｔｆｓｃ）以上の場合は、図５に示す通常のタイミングよりも遅延したタイミングで電荷を付与する。
【００４５】
即ち、荷電制御部７は、前方散乱光の強度（Ｓｆｓｃ）が予め設定された閾値（Ｔｆｓｃ）以上の場合は、前方散乱光の強度（Ｓｆｓｃ）が閾値（Ｔｆｓｃ）未満の場合よりも、電荷付与のタイミングが遅くなるよう荷電部４を制御する。ここで、電荷付与タイミングの遅延量は、想定される粒子サイズ等に基づいて適宜選択することができ、予め設定しておいてもよい。
【００４６】
また、例えば、電荷付与終了時間を変更することにより、電荷付与終了時間を調整する場合も、図３に示すように、流路内を通流する各粒子を検出し、その前方散乱光強度（Ｓｆｓｃ）を取得する。そして、その粒子の前方散乱光強度が閾値（Ｔｆｓｃ）未満の場合は、図４に示す通常の長さで電荷を付与し、前方散乱光強度が閾値（Ｔｆｓｃ）以上の場合は、図６に示す通常よりも長時間電荷を付与する。
【００４７】
即ち、荷電制御部７は、前方散乱光の強度（Ｓｆｓｃ）が予め設定された閾値（Ｔｆｓｃ）以上の場合は、前方散乱光の強度（Ｓｆｓｃ）が閾値（Ｔｆｓｃ）未満の場合よりも、電荷付与時間が長くなるよう荷電部４を制御する。ここで、電荷付与の延長時間も、想定される粒子サイズ等に基づいて適宜選択することができ、予め設定しておいてもよい。
【００４８】
このように、サイズが大きい粒子を含む液滴に対して、電荷付与タイミングを遅らせたり、電荷付与時間を長くしたりすることにより、ブレイク・オフのタイミングが遅延した液滴についても、確実に電荷を付与することが可能となる。なお、前述した「通常の電荷付与タイミング」及び「通常の電荷付与時間」は、最も安定したサイドストリームが得られるように、測定前に振動素子３に供給される振幅（ドライブ値）を調整する際に決定される。このとき、荷電波形と液滴形成の関係は、液滴がブレイク・オフする直後に電荷付与が終了するタイミングとし、これを「通常モード」とする。
【００４９】
一方、サイズが大きい粒子の分取を安定化させるには、液滴がブレイク・オフする直後まで電荷付与を行うことが重要である。前述した２つの電荷付与終了時間調整方法を比較した場合、電荷付与時間を増加させる方法は、電荷付与時間に余裕を持たせて長くとることで、ブレイク・オフ・タイミングの変動にかかわらず、液滴に対して確実に電荷を付与することができる。ただし、この方法は、ブレイク・オフ・タイミングのばらつきが大きい場合には、液滴ごとに加えられる電荷量が変動する虞がある。
【００５０】
これに対して、電荷付与タイミングを遅延する方法は、電荷付与時間は変更せず、各液滴に付与される総電荷量は一定となるため、前述した荷電量の変動の問題は発生しない。この電荷付与タイミングを遅延する方法では、後述する手法等によりブレイク・オフ・タイミングの遅延量を精度よく推定することができれば、それに合わせて荷電付与タイミングを遅延させることで、各液滴の荷電量を一定に保ちつつ、分取を安定させることが可能となる。
【００５１】
更に、前述した電荷付与終了時間の調整は、液滴に含まれる粒子の大きさに応じて、電荷付与タイミングや電荷付与時間を変更する機能を実現するためのプログラムを作成し、粒子分取装置１の荷電制御部７に実装することにより、自動で実施することができる。又は、必要に応じて、ユーザーが「通常モード」と「大径粒子モード」とを選択して実施する構成とすることもできる。
【００５２】
以上詳述したように、本実施形態の粒子分取装置では、液滴に含まれる粒子の大きさに応じて荷電部における電荷付与終了時間の調整を調整しているため、サイズが大きい粒子を含んでいる液滴に対しても、安定して電荷を付与することができる。これにより、分取対象の粒子が大きい場合でも、ブレイク・オフ・タイミングの遅延に起因するサイドストリームの乱れを軽減し、精度よく分取することが可能となる。
【００５３】
その結果、従来の分取装置では、大きな粒子を分取する際は、オリフィス径を大きくしなければならなかったが、本開示によれば、サイズが大きい粒子であっても、オリフィス径を大きくする必要がないため、従来よりも高速で分取することができる。
【００５４】
なお、前述した第１の実施形態では、マイクロチップ２を用いた場合を例に説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、マイクロチップ２の代わりにフローセルを用いても同様の効果が得られる。
【００５５】
＜２．第１の実施形態の第１変形例＞
次に、本開示の第１の実施形態の第１変形例の粒子分取装置について説明する。図７は本変形例の粒子分取装置の荷電制御機構の構成例を示すブロック図であり、図８はその電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図である。
【００５６】
［装置構成］
前方散乱光強度Ｓｆｓｃは、粒子の表面積（大きさ）に略比例した値となるため、各粒子の前方散乱光強度Ｓｆｓｃに基づいて電荷付与タイミングの遅延量を設定することにより、分取の安定性を更に向上させることができる。そこで、本変形例の粒子分取装置は、図７に示すように、光検出部８で検出された前方散乱光の強度Ｓｆｓｃに基づいて電荷付与タイミングの遅延量Ｄを算出する遅延量算出部９を設けている。
【００５７】
［動作］
本変形例の粒子分取装置では、荷電制御部７により、遅延量算出部９で算出された遅延量Ｄの分だけ、電荷付与のタイミングが遅くなるよう荷電部４を制御する。具体的には、図８に示すように、先ず、光検出部８において粒子を検出し、その前方散乱光強度Ｓｆｓｃを取得する。そして、その前方散乱光強度Ｓｆｓｃデータに基づいて、遅延量算出部９において電荷付与タイミングの遅延量Ｄを算出する。この遅延量Ｄのデータは、荷電制御部７に送られて荷電部４による電荷付与の制御に利用される。
【００５８】
このように、本変形例の粒子分取装置では、前方散乱光の強度Ｓｆｓｃから電荷付与タイミングの遅延量Ｄを算出し、その値に基づいて荷電制御部７が荷電部４による荷電付与タイミングを制御しているため、分取安定性を更に向上させることができる。
【００５９】
なお、本変形例の粒子分取装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００６０】
＜３．第１の実施形態の第２変形例＞
次に、本開示の第１の実施形態の第２変形例の粒子分取装置について説明する。図９は本変形例の粒子分取装置の荷電制御機構の構成例を示すブロック図であり、図１０はその電荷付与終了時間調整方法を示すフローチャート図である。
【００６１】
［装置構成］
前述したように、前方散乱光強度Ｓｆｓｃは、粒子の表面積（大きさ）に略比例した値となるため、各粒子の前方散乱光強度Ｓｆｓｃに基づいて電荷付与時間を設定することにより、分取の安定性を更に向上させることができる。そこで、本変形例の粒子分取装置では、図９に示すように、光検出部８で検出された前方散乱光の強度Ｓｆｓｃに基づいて電荷付与時間Ｔを算出する付与時間算出部１０を設けている。
【００６２】
［動作］
この粒子分取装置では、荷電制御部７は、付与時間算出部１０で算出された時間Ｔの間、液滴に電荷付与されるように荷電部４を制御する。具体的には、図１０に示すように、先ず、光検出部８において粒子を検出し、その前方散乱光強度Ｓｆｓｃを取得する。そして、その前方散乱光強度Ｓｆｓｃデータに基づいて、付与時間算出部１０において電荷付与時間Ｔを算出する。この電荷付与時間Ｔのデータは、荷電制御部７に送られて荷電部４による電荷付与の制御に利用される。
【００６３】
本変形例の粒子分取装置のように、前方散乱光の強度Ｓｆｓｃから電荷付与時間Ｔを算出し、その値に基づいて荷電制御部７が荷電部４による荷電付与時間を制御することによっても、分取安定性を更に向上させることができる。
【００６４】
なお、本変形例の粒子分取装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００６５】
＜４．第２の実施形態＞
次に、本開示の第２の実施形態に係る粒子分取装置について説明する。図１１は本開示の第２の実施形態に係る粒子分取装置の構成例を模式的に示す図である。図１１に示すように、本実施形態の粒子分取装置１１は、前述した第１の実施形態の構成に加えて、流体や液滴の画像を取得する撮像素子（カメラ）１２と、カメラ１２で撮像された画像に基づいて振動素子３の駆動電圧を制御する加振制御部１４が設けられている。
【００６６】
［撮像素子（カメラ）１２］
撮像素子（カメラ）１２は、オリフィス２１から排出されたサンプル液とシース液との層流が液滴化される位置（ブレイク・オフ・ポイントＢＰ）において、液滴化する前の流体及び液滴を撮像するものである。なお、流体及び液滴の撮像は、ＣＣＤやＣＭＯＳカメラ等の撮像装置の他に、光電変換素子等の各種撮像素子を使用することができる。
【００６７】
また、カメラ１２には、その位置を変更するための位置調整機構１５が設けられていることが好ましい。これにより、後述する加振制御部１４の指示により、カメラ１２の位置を容易に制御することが可能となる。また、本実施形態の粒子分取装置１１には、カメラ１２と併せて、撮影領域を照明する光源（図示せず）が設けられていてもよい。
【００６８】
［電圧供給部１３］
電圧供給部１３は、振動素子３に駆動電圧を供給するものである。振動素子３の駆動電圧は、安定した液滴を形成するために、正弦波に従って供給され、周波数（クロック値）と振幅（ドライブ値）の２つにより制御される。
【００６９】
［加振制御部１４］
加振制御部１４は、カメラ１２で撮像された画像に基づいて、振動素子３の駆動電力を制御すると共に、必要に応じてカメラ１２の位置を制御するものである。具体的には、画像中の液滴化する前の流体の状態、若しくは、ブレイク・オフ・ポイントとブレイク・オフ・ポイントに最も近い液滴との間に存在するサテライト液滴の状態、又は、その両方に基づいて、電圧供給部１３や位置調整機構１５を制御する。
【００７０】
加振制御部１４は、例えば汎用のプロセッサ、主記憶装置及び補助記憶装置等からなる情報処理装置で構成することができる。その場合、加振制御部１４に、カメラ１２等の撮像素子で撮像された画像データを入力し、プログラムされた制御アルゴリズムを実行することにより、電圧供給部１３や位置調整機構１５を自動制御することが可能となる。このようなコンピュータプログラムは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等の記録媒体に格納されていてもよく、また、ネットワークを介して配信することもできる。
【００７１】
［動作］
次に、本実施形態の粒子分取装置１１の動作について説明する。本実施形態の粒子分取装置１１は、荷電制御部７による荷電部４の制御に加えて、カメラ１２によりブレイク・オフ・ポイントにおける流体及び液滴の画像を取得し、その画像に基づいて、加振制御部１４により振動素子３を制御する。
【００７２】
（液滴画像を取得）
撮像素子（カメラ）１２による流体及び液滴の撮像方法は、特に限定するものではないが、例えば、光源を液滴形成周期ごとに一定時間発光させることで、液滴形成の特定のタイミングの液滴画像を取得することができる。また、液滴形成クロックにおける光源発光タイミングを変化させることで、１周期における液滴が形成される様子を確認することも可能である。なお、液滴形成周波数は１０ｋ〜３０ｋＨｚ程度であり、撮像素子（カメラ）１２は、通常３０ｆｐｓ程度であるため、液滴画像１枚は数百〜数千個の液滴を重ね合わせたものとなる。
【００７３】
（駆動電圧の制御）
加振制御部１４により振動素子３の駆動電圧を制御する場合は、例えば、予め流体や液滴を最適な状態に調整して撮像した画像（参照画像）を用意し、分取時の画像が参照画像と一致するように駆動電圧を調整する。図１２はカメラ１２により撮像される画像の例を模式的に示す図である。参照画像と分取時の画像との比較は、ブレイク・オフ・ポイントＢＰから第１サテライトＳＤ１までの距離（第１サテライト上部間隔）ｄ、液滴化される直前の流体におけるくびれ部分の幅（液柱くびれ幅）ｗ等により行うことができる。
【００７４】
第１サテライト上部間隔ｄと、液柱くびれ幅ｗと、液柱長Ｌ（ブレイク・オフ・ポイントＢＰの位置）とは、相互に密接な関係があり、液柱長Ｌと、第１サテライト上部間隔ｄ及び液柱くびれ幅ｗは、ブレイク・オフ・ポイントＢＰの安定性を直接的に示す指標となる。そして、第１サテライト上部間隔ｄや液柱くびれ幅ｗの値に基づき、振動素子３の駆動電圧を制御することにより、流体ストリームＳの液滴形状を安定化することが可能となる。
【００７５】
例えば、加振制御部１４により、分取時の画像中の第１サテライト上部間隔ｄが、図１２に示す参照画像７１における第１サテライト上部間隔ｄｒｅｆと同じになるように、振動素子３の駆動電圧を制御する。振動素子３の駆動電圧を上げると第１サテライト上部間隔ｄの値は増加し、逆に、振動素子３の駆動電圧を下げると第１サテライト上部間隔ｄの値は減少するため、加振制御部１４は、この関係を利用して振動素子３の駆動電圧を制御することができる。
【００７６】
第１サテライト上部間隔ｄは、流体ストリームＳの液滴形状の変化に敏感である。そこで、参照画像７１の第１サテライト上部間隔ｄｒｅｆと一致するように、第１サテライト上部間隔ｄを調整し続けることにより、分取時の液滴形状を、参照画像と同様の安定した状態に維持することが可能となる。
【００７７】
また、前述した第１サテライト上部間隔ｄｒｅｆに代えて、液柱くびれ幅ｗを用いて、振動素子３の駆動電圧を制御することもできる。その場合、分取時の画像中の液柱くびれ幅ｗの値が、図１２に示す参照画像７１における液柱くびれ幅ｗｒｅｆと同じになるように、振動素子３の駆動電圧を制御する。振動素子３の駆動電圧を上げると液柱くびれ幅ｗの値は減少し、振動素子３の駆動電圧を下げると液柱くびれ幅ｗの値は増加するため、加振制御部１４は、この関係を利用して振動素子３の駆動電圧を制御することができる。
【００７８】
液柱くびれ幅ｗも、前述した第１サテライト上部間隔ｄｒｅｆと同様に、流体ストリームＳの液滴形状の変化に対応して敏感に変化する。そこで、参照画像７１の液柱くびれ幅ｗｒｅｆと一致するように、液柱くびれ幅ｗを調整し続けることにより、流体ストリームＳを安定した状態に維持することができ、ブレイク・オフ・ポイントＢＰの位置も安定する。
【００７９】
なお、加振制御部１４による振動素子３の駆動電圧制御は、第１サテライト上部間隔ｄ及び液柱くびれ幅ｗのいずれか一方を指標とすることができるが、これらの両方を指標とすることにより、流体ストリームＳにおける液滴形状を更に安定化することができる。又は、サテライト液滴の状態は利用せずに、流体の状態のみに基づいて振動素子３の駆動電圧を制御することもできる。
【００８０】
（カメラ位置の制御）
分取時に、環境温度の変化に伴ってシース液温が変動すると、粘性変化に伴う流速変動により、流体ストリームＳにおける液滴間隔が変化し、ブレイク・オフ・ポイントＢＰの位置、即ち、液柱長Ｌが変動する。これにより、画像内の液柱内液滴ＦＤの数が変化すると共に、ブレイク・オフ・ポイントＢＰを安定的に検知し、判別することができなくなる虞がある。
【００８１】
そこで、本実施形態の粒子分取装置１１では、必要に応じて、加振制御部１４により、画像中の液柱長Ｌの変化に応じて、カメラ１２の位置を移動させることができる。このように、カメラ１２の位置を、ブレイク・オフ・ポイントＢＰの位置変動に追従させると、画像内の液柱長Ｌの値を一定に保つことができる。その結果、分取画像において、ブレイク・オフ・ポイントＢＰが、参照画像に対応した所定位置に、安定的に保持されるため、液柱内液滴ＦＤの数を一定に保ち、予め調整されたドロップディレイタイムを長時間維持することが可能となる。
【００８２】
画像中のブレイク・オフ・ポイントＢＰの位置を一定に保持する方法としては、カメラ１２自体を移動させる方法以外に、画像の切り出し位置を変更させる方法もある。例えば、広角なカメラを使用して流体及び液滴を撮像し、その画像からブレイク・オフ・ポイントＢＰを含む画像を切り出して、加振制御部１４による制御に用いる。この場合、ブレイク・オフ・ポイントＢＰの位置が変動した場合には、液柱長Ｌの値の変動を抑えるように、画像切り出し位置を変更する。これにより、疑似的に、ブレイク・オフ・ポイントＢＰの移動に伴う、撮像位置の制御を実現することが可能となる。
【００８３】
本実施形態の粒子分取装置は、電荷付与終了時間の調整と併せて、流体ストリームＳの状態に基づく振動素子の駆動電圧の制御を行っているため、ブレイク・オフ・ポイントＢＰを高精度に維持することができる。これにより、液滴への荷電だけでなく、液滴形成も安定化するため、分取対象の粒子が大きい場合でも、高速でかつ高精度に分取することが可能となる。
【００８４】
なお、本実施形態の粒子分取装置における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００８５】
＜５．第３の実施形態＞
次に、本開示の第３の実施形態に係る粒子分取装置について説明する。セルソータ等の粒子分取装置では、細胞などの粒子を分取する際に、複数の反応部位（ウェル）が形成された基材（以下、ウェルプレートという）を用いたプレートソーティングが行われることがある。このプレートソーティングに用いられるウェルプレートには、ウェルの数が、６個、１２個、２４個、４８個、９６個及び３８４個等、様々な種類のものがあり、ウェルの数が多くなるほど、ウェルの開口部の直径は小さくなる。
【００８６】
このため、従来の粒子分取装置には、ウェルの数が多いプレートを用いると、ウェル内に目的の粒子を精度よく分配することが困難になるという課題がある。また、従来の粒子分取装置は、ウェルの直径が小さくなると、液滴が壁面に当たりやすくなるため、分取対象の粒子が細胞である場合は、分取した細胞がダメージを受け、細胞の生存率が低減するリスクが高まるという課題もある。
【００８７】
［装置の全体構成］
図１３は本実施形態の粒子分取装置の構成例を模式的に示す図であり、図１４Ａはそのサイドストリームとウェルプレートとの関係を模式的に示す図であり、図１４Ｂは従来の粒子分取装置におけるサイドストリームとウェルプレートとの関係を模式的に示す図である。なお、図１３においては、図１に示す粒子分取装置の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８８】
図１３に示すように、本実施形態の粒子分取装置３１は、マイクロチップ２、振動素子３、荷電部４、偏向板５ａ，５ｂ、廃液回収容器３５及びウェルプレート３６等を備えている。そして、本実施形態の粒子分取装置３１では、ウェル３６ａの開口面に対する流体ストリームＳの入射角度θが９０°に近づく方向にウェルプレート３６を傾けて配置している。
【００８９】
［廃液回収容器３５］
廃液回収容器３５は、分取対象外の粒子を含む液滴又は粒子を含まない液滴を回収するものであり、実験用として汎用のプラスチック製チューブやガラスチューブ等を使用することができる。廃液回収容器３５には、回収した液滴の排液路が連結されていてもよい。また、廃液回収容器３５は、装置内において、ウェルプレート３６による液滴回収、特にウェルプレート３６の移動に支障のない位置に、交換可能に配置されていることが好ましい。
【００９０】
［ウェルプレート３６］
ウェルプレート３６は、ＰＣＲ法等に用いられるものであり、基板上に複数のウェル（反応部位）３６ａが形成されており、各ウェル３６ａには、特定の粒子を含む１個又は複数個の液滴が回収される。そして、本実施形態の粒子分取装置３１では、ウェルプレート３６が、流体ストリームＳに向けて傾けて配置されている。図１４Ｂに示す従来の粒子分取装置のようにウェルプレート３６を水平に配置すると、液滴（流体ストリームＳ）は斜め方向から入射するため、液滴がウェル３６ａの開口から外れたり（命中率低下）やウェル３６ａの側壁に当たったりしやすい。
【００９１】
これに対して、図１４Ａに示す本実施形態の粒子分取装置３１では、ウェルプレート３６をサイドストリームＳに向けて傾斜させているため、液滴がウェル３６ａに入りやすく、また、ウェル３６ａの側壁に当たりにくい。その結果、本実施形態の粒子分取装置３１は、ダメージを与えずに、粒子を精度よく分取することができ、特に分取対象の粒子が細胞である場合は、分取後の生存率を高めることが可能となる。
【００９２】
ここで、ウェルプレート３６の傾斜角度は、特に限定されるものではないが、ウェル３６ａの開口面に対して、流体ストリームＳの入射角度θが略９０°又はその近傍になるようにウェルプレート３６を傾斜配置することが好ましい。また、本実施形態の粒子分取装置３１で用いるウェルプレート３６のウェル３６ａの数は、特に限定されるものではないが、ウェル３６ａの数が多いものほど、前述した効果が顕著となる。更に、ウェル３６ａの形状も、限定されず、底面が平面で形成されているものや曲面で形成されているものなど各種形状のものを使用することができる。
【００９３】
ウェルプレート３６を傾斜配置する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ウェルプレート３６を保持するプレートホルダーのプレート載置部を所定角度傾斜させる方法がある。図１５はプレート載置部が傾斜したプレートホルダーに、ウェルプレートを載置したときの状態を模式的に示す側面図である。図１５に示すように、プレートホルダー３７のプレート載置部３７ａに、流体ストリームＳの角度に応じて角度αの傾斜を設けることにより、その上に載置されるウェルプレート３６を、流体ストリームに向けて傾けることが可能となる。
【００９４】
又は、ウェルプレート３６又はウェルプレート３６が載置されたプレートホルダーを、任意の角度で傾斜するステージ上に載置し、ステージを傾けることにより、ウェルプレート３６を流体ストリームＳに向けて傾けてもよい。
【００９５】
［動作］
次に、本実施形態の粒子分取装置３１の動作について説明する。本実施形態の粒子分取装置は、流体ストリームＳとウェルプレート３６のウェル３６ａの位置が一致するように、移動機構などによりウェルプレート３６を順次移動させることにより、各ウェル３６ａに特定の粒子を１個又は所望の個数ずつ分配する。
【００９６】
その際、ウェルプレート３６を傾斜配置すると、各ウェル３６ａ間の水平方向の距離が変化するため、水平に配置した場合と同様にウェルプレート３６を移動させると、流体ストリームＳとウェル３６ａとの位置に誤差が生じる。そこで、本実施形態の粒子分取装置３１では、例えば移動機構を制御する移動制御部を設け、ウェルプレート３６の傾斜角度に応じて、分取時のウェルプレート３６の移動量を調整する。これにより、ウェルプレート３６を傾斜配置した場合でも、流体ストリームＳと流体ストリームＳとウェル３６ａとの位置を一致させることができるため、精度よく分取することができる。
【００９７】
また、細胞を分取する際は、予め、ウェル３６ａにバッファ（緩衝液）が貯留されているが、ウェル３６ａの深さが浅いウェルプレート３６の場合、傾斜配置すると、バッファが漏出する虞がある。また、ウェル３６ａの底が平面（平底）である場合や、ウェル３６ａにバッファを少量しか貯留しない場合は、ウェルプレート３６を傾斜配置すると、バッファに覆われた部分が減少する。
【００９８】
そこで、本実施形態の粒子分取装置３１では、ウェルプレート３６の種類及び／又は貯留されているバッファの量に応じて、ウェルプレート３６の傾斜角度を自動で調整する構成をとることもできる。図１６は本実施形態の粒子分取装置３１の動作例を示すフローチャート図である。具体的には、図１６に示すように、ユーザーがウェルプレートの種類（ウェルの数や形状など）を入力するか、又は、製品に付されているバーコードやタグなどに記憶されたデータを読み取り、ウェルプレートの種類を判別する。また、ウェルに貯留されているバッファ量を、ユーザーが入力するか、又は、自動で判別する。
【００９９】
次に、例えば装置内に設けられている傾斜制御部において、ウェルプレートの種類及び／又は貯留されているバッファの量に応じて、ウェルプレートの傾斜角度を決定する。そして、例えば傾斜角調整機構により、決定された傾斜角度になるように、ウェルプレートを傾斜させる。その後、例えば装置内に設けられているプレート移動制御部により、所定角度傾斜させた場合のウェルプレート移動量を決定し、その結果に基づいてウェルプレートの移動を制御しつつ粒子を分取する。
【０１００】
このように、ウェルプレートの種類が貯留されているバッファの量に応じて、ウェルプレートの傾斜角度を調整することにより、精度の高い分取を実現することができる。なお、ウェルの数が少ないウェルプレートを使用する場合は、流体ストリームＳの位置精度に対して、ウェルの径が十分に大きいため、ウェルプレートを傾けることによるメリットは軽減する。即ち、本実施形態の構成は、ウェルの数が多く、ウェルの径が小さいウェルプレートを使用する場合に、特に有効である。
【０１０１】
本実施形態の粒子分取装置は、ウェルプレートをサイドストリームに向けて傾斜配置しているため、分取対象の粒子を、ダメージを与えずに、所定のウェルに精度よく分取することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態の粒子分取装置は、前述した構成に、第１の実施形態、その変形例又は第２の実施形態の構成を組み合わせることもできる。例えば、液滴に含まれる粒子の大きさに応じて荷電部における電荷付与終了時間の調整を調整する構成を組み合わせることにより、サイズが大きい粒子を含んでいる液滴に対しても、安定して電荷を付与することができ、分取精度を更に向上させることができる。また、例えば電荷付与終了時間の調整と併せて、加振制御部で流体ストリームの状態に基づく振動素子の駆動電圧の制御を行うことにより、ブレイク・オフ・ポイントを高精度に維持することができ、液滴への荷電だけでなく、液滴形成も安定化させることができる。
【０１０３】
また、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する荷電部と、
前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて前記荷電部における電荷付与終了時間を調整する荷電制御部と、
を有する粒子分取装置。
（２）
前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与のタイミングを変更する（１）に記載の粒子分取装置。
（３）
前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与時間を変更する（１）に記載の粒子分取装置。
（４）
流路内を通流する粒子に光を照射し、該光照射により前記粒子から発生される前方散乱光を検出する前方散乱光検出部を有し、
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部の検出結果に基づいて、電荷付与終了時間を調整する（１）〜（３）のいずれかに記載の粒子分取装置。
（５）
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御する（４）に記載の粒子分取装置。
（６）
前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与タイミングの遅延量を算出する遅延量算出部を有し、
前記荷電制御部は、前記遅延量算出部で算出された遅延量分だけ、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御する（４）又は（５）に記載の粒子分取装置。
（７）
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与時間が長くなるよう前記荷電部を制御する（４）に記載の粒子分取装置。
（８）
前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与時間を算出する付与時間算出部を有し、
前記荷電制御部は、前記付与時間算出部で算出された時間分電荷が付与されるよう前記荷電部を制御する（４）又は（７）に記載の粒子分取装置。
（９）
前記オリフィスは交換可能なマイクロチップに形成されており、
前記荷電部は、前記マイクロチップ内に設けられた流路内を通流するシース液及び／又はサンプル液に接触配置される荷電電極を備える（１）〜（８）のいずれかに記載の粒子分取装置。
（１０）
前記オリフィスはフローセルに形成されている（１）〜（８）のいずれかに記載の粒子分取装置。
（１１）
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する工程を有し、
前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて、電荷付与終了時間を調整する粒子分取方法。
（１２）
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴に含まれる粒子の大きさに応じて、電荷付与終了時間を調整する機能を
粒子分取装置の荷電制御部に実行させるプログラム。
【０１０４】
更に、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する荷電部と、
前記荷電された液滴の進行方向を変化させる偏向板と、
複数の凹部を備え、前記凹部に特定の粒子を含む液滴が回収される基材と、
を有し、
前記基材は前記特定の粒子を含む液滴により形成される流体ストリームに向かって傾斜配置されている粒子分取装置。
（２）
前記基材を保持する基材ホルダーを有し、
前記基材ホルダーの基材載置部は、前記基材が傾斜配置されるように、傾斜している（１）に記載の粒子分取装置。
（３）
前記基材は、前記凹部の開口面に対して前記流体ストリームの入射角度が略９０°になるように傾斜配置されている（１）又は（２）に記載の粒子分取装置。
（４）
前記基材の傾斜角度調整部を有し、
前記傾斜角度調整部は、前記基材の種類及び状態の少なくとも一方の情報に基づいて、前記基材の傾斜角度を調整する（１）〜（３）のいずれかに記載の粒子分取装置。
（５）
各凹部に特定の粒子が１個又は所望の個数ずつ分配されるように前記基材の位置を変更
する基材移動機構と、
前記基材移動機構による基材の移動を制御する基材移動制御部を有し、
前記基材移動制御部は、前記基材の傾斜角度に応じて、前記基材の移動量を調整する（１）〜（４）のいずれかに記載の粒子分取装置。
（６）
更に、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて前記荷電部における電荷付与終了時間を調整する荷電制御部を有する（１）〜（５）のいずれかに記載の粒子分取装置。
（７）
流体ストリームを発生するオリフィスから排出される流体が液滴化される位置において、前記流体及び液滴の画像を取得する撮像素子と、
前記画像中の前記流体の状態及び／又は前記流体が液滴化される位置と前記液滴化する位置に最も近い液滴との間に存在するサテライト液滴の状態に基づいて、前記オリフィスに振動を与える振動素子の駆動電圧を制御する加振制御部と、
を有する（１）〜（６）のいずれかに記載の粒子分取装置。
【０１０５】
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１、１１、３１  粒子分取装置
２  マイクロチップ
３  振動素子
４  荷電部
５ａ、５ｂ  偏向板
６ａ〜６ｃ  回収容器
７  荷電制御部
８  光検出部
９  遅延量算出部
１０  付与時間算出部
１２  撮像素子（カメラ）
１３、４２  電圧供給部
１４  加振制御部
１５  位置調整機構
２１  オリフィス
２２  サンプルインレット
２３  シースインレット
２４  吸引アウトレット
３５  廃液回収容器
３６  ウェルプレート
３６ａ  ウェル
３７  プレートホルダー
４１  電極
７１  遅延量算出部
７２  付与時間算出部
Ｓ  流体ストリーム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月25日(2018.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する荷電部と、
前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じるモードに基づいて、前記荷電部における電荷付与終了時間を調整する荷電制御部と、
を有する粒子分取装置。
【請求項２】
前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与のタイミングを変更する請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項３】
前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与時間を変更する請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項４】
流路内を通流する粒子に光を照射し、該光照射により前記粒子から発生される前方散乱光を検出する前方散乱光検出部を有し、
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部の検出結果に基づいて、電荷付与終了時間を調整する請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項５】
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項６】
前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与タイミングの遅延量を算出する遅延量算出部を有し、
前記荷電制御部は、前記遅延量算出部で算出された遅延量分だけ、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項７】
前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与時間が長くなるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項８】
前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与時間を算出する付与時間算出部を有し、
前記荷電制御部は、前記付与時間算出部で算出された時間分電荷が付与されるよう前記荷電部を制御する請求項４に記載の粒子分取装置。
【請求項９】
前記オリフィスは交換可能なマイクロチップに形成されており、
前記荷電部は、前記マイクロチップ内に設けられた流路内を通流するシース液及び／又はサンプル液に接触配置される荷電電極を備える請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項１０】
前記オリフィスはフローセルに形成されている請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項１１】
前記モードは、通常モード及び大径粒子モードの二つのモードからなる請求項１に記載の粒子分取装置。
【請求項１２】
前記通常モード及び大径粒子モードは、予め、電荷付与のタイミング及び電荷付与時間が設定されている請求項１１に記載の粒子分取装置。
【請求項１３】
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する工程を有し、
前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じるモードに基づいて、電荷付与終了時間を調整する粒子分取方法。
【請求項１４】
流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴に含まれる粒子の大きさに応じるモードに基づいて、電荷付与終了時間を調整する機能を
粒子分取装置の荷電制御部に実行させるプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
即ち、本開示に係る粒子分取装置は、流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する荷電部と、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じるモードに基づいて、前記荷電部における電荷付与終了時間を調整する荷電制御部と、を有する。
また、前記荷電制御部は、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与のタイミングを変更してもよく、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じて電荷付与時間を変更してもよい。
更に、本開示に係る粒子分取装置は、流路内を通流する粒子に光を照射し、該光照射により前記粒子から発生される前方散乱光を検出する前方散乱光検出部を有し、前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部の検出結果に基づいて、電荷付与終了時間を調整してもよい。この場合、前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御することができる。また、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与タイミングの遅延量を算出する遅延量算出部を有し、前記荷電制御部は、前記遅延量算出部で算出された遅延量分だけ、電荷付与のタイミングが遅くなるよう前記荷電部を制御することもできる。更に、前記荷電制御部は、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度が予め設定された閾値以上の場合は、前方散乱光の強度が閾値未満の場合よりも、電荷付与時間が長くなるよう前記荷電部を制御することもできる。加えて、前記前方散乱光検出部で検出された前方散乱光の強度に基づいて電荷付与時間を算出する付与時間算出部を有し、前記荷電制御部は、前記付与時間算出部で算出された時間分電荷が付与されるよう前記荷電部を制御することもできる。
加えて、前記オリフィスは交換可能なマイクロチップに形成されており、前記荷電部は、前記マイクロチップ内に設けられた流路内を通流するシース液及び／又はサンプル液に接触配置される荷電電極を備えていてもよく、前記オリフィスはフローセルに形成されていてもよい。
また、前記モードは、通常モード及び大径粒子モードの二つのモードからなっていてもよい。この場合、前記通常モード及び大径粒子モードは、予め、電荷付与のタイミング及び電荷付与時間が設定されているものとすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本開示に係る粒子分取方法は、流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴の少なくとも一部に電荷を付与する工程を有し、前記液滴に含まれる粒子の大きさに応じるモードに基づいて、電荷付与終了時間を調整する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本開示に係るプログラムは、流体ストリームを発生するオリフィスから吐出された液滴に含まれる粒子の大きさに応じるモードに基づいて、電荷付与終了時間を調整する機能を粒子分取装置の荷電制御部に実行させる。