(57)【要約】【課題】測定精度を向上させることが可能な技術を提供すること。【解決手段】微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入するシース液導入部と、前記流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、前記微小粒子からの光を検出する検出部と、を少なくとも備え、前記シース液導入部は、前記シース液の温度を制御する温度制御部を備える、微小粒子測定装置などを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入するシース液導入部と、
前記流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子からの光を検出する検出部と、
を少なくとも備え、
前記シース液導入部は、前記シース液の温度を制御する温度制御部を備える、微小粒子測定装置。
【請求項２】
前記シース液導入部は、チューブを介して前記シース液貯留部と前記流路とを連結しており、
前記チューブには、少なくとも１つ以上の温度センサーが備えられた、請求項１に記載の微小粒子測定装置。
【請求項３】
前記温度センサーは、前記チューブの表面に接触するようにして設けられた、請求項２に記載の微小粒子測定装置。
【請求項４】
前記温度センサーは、前記流路近傍に設けられた、請求項２に記載の微小粒子測定装置。
【請求項５】
前記温度センサーは、回路を通じて前記温度制御部に接続されている、請求項２に記載の微小粒子測定装置。
【請求項６】
前記シース液導入部は、前記シース液の温度を調整する温調ユニットを更に備える、請求項２に記載の微小粒子測定装置。
【請求項７】
前記温調ユニットは、温度制御素子と、金属部材と、前記金属部材の温度を検査する温度検査部と、を備える、請求項６に記載の微小粒子測定装置。
【請求項８】
前記金属部材は、前記チューブを挟持するようにして備えられた、請求項７に記載の微小粒子測定装置。
【請求項９】
前記温度制御素子及び前記温度検査部は、回路を通じて前記温度制御部に接続されている、請求項７に記載の微小粒子測定装置。
【請求項１０】
前記温度制御部は、前記温度制御素子をＰＩ制御により制御する、請求項９に記載の微小粒子測定装置。
【請求項１１】
前記温度センサーは、前記シース液貯留部と前記温調ユニットとの間に設けられた、請求項６に記載の微小粒子測定装置。
【請求項１２】
前記光照射部は、前記流路を通流する微小粒子に光を異軸照射する、請求項１に記載の微小粒子測定装置。
【請求項１３】
目的の微小粒子を分取する分取部を更に備える、請求項１に記載の微小粒子測定装置。
【請求項１４】
前記流路は、マイクロチップに形成され、
前記分取部による分取は、前記マイクロチップ外にて行われる、請求項１３に記載の微小粒子測定装置。
【請求項１５】
前記流路は、マイクロチップに形成され、
前記分取部による分取は、前記マイクロチップ内にて行われる、請求項１３に記載の微小粒子測定装置。
【請求項１６】
微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入するシース液導入工程と、
前記流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射工程と、
前記微小粒子からの光を検出する検出工程と、
を少なくとも行い、
前記シース液導入工程において、前記シース液の温度を制御する、微小粒子測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、微小粒子測定装置及び微小粒子測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、細胞や微生物などの微小粒子の分析には、フローサイトメトリーという技術が利用されている。このフローサイトメトリーは、流路内に送液するシース流に内包されるように流れ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することで、微小粒子の解析などを行う分析手法である。このフローサイトメトリーに用いられる装置は、フローサイトメーターと呼ばれている。
【０００３】
フローサイトメーターでは、分析対象となる微小粒子を流路中で一列に整列させる必要がある。より具体的には、シース流を一定の流速で流路内に流入させ、その状態で微小粒子を含むサンプル流も該流路に対してゆっくりと注入する。この際、Ｌａｍｉｎａｒ Ｆｌｏｗの原理により、それぞれの流れは互いに混合されず、層を成した流れ（層流）が形成される。そして、分析対象となる微小粒子の大きさ等に応じて、シース流とサンプル流の流入量を調節し、微小粒子を一つ一つが整列した状態で通流させる。
【０００４】
層流中に含まれる微小粒子の解析などを行う場合、流速を制御することは、測定精度を高めるためにも、非常に重要である。ここで、特許文献１には、シース液の流路内に圧力センサーを設け、該圧力センサーが感知した水圧に基づいて、シース液への加圧値を変化させることにより、シース液の流速を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−８８２５１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、層流中に含まれる微小粒子の解析などに際し、流速を安定化して測定精度を向上させることができる、更なる技術の開発が望まれている。
【０００７】
そこで、本技術では、測定精度を向上させることが可能な技術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】
本技術では、まず、微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入するシース液導入部と、前記流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、前記微小粒子からの光を検出する検出部と、を少なくとも備え、前記シース液導入部は、前記シース液の温度を制御する温度制御部を備える、微小粒子測定装置を提供する。
本技術において、前記シース液導入部は、チューブを介して前記シース液貯留部と前記流路とを連結しており、前記チューブには、少なくとも１つ以上の温度センサーが備えられていてもよい。
この場合、前記温度センサーは、前記チューブの表面に接触するようにして設けられていてもよい。また、前記温度センサーは、前記流路近傍に設けられていてもよい。更に、前記温度センサーは、回路を通じて前記温度制御部に接続されていてもよい。加えて、前記シース液導入部は、前記シース液の温度を調整する温調ユニットを更に備えていてもよい。
この場合、前記温調ユニットは、温度制御素子と、金属部材と、前記金属部材の温度を検査する温度検査部と、を備えていてもよい。また、前記金属部材は、前記チューブを挟持するようにして備えられていてもよい。更に、前記温度制御素子及び前記温度検査部は、回路を通じて前記温度制御部に接続されていてもよい。加えて、前記温度制御部は、前記温度制御素子をＰＩ制御により制御してもよい。また、前記温度センサーは、前記シース液貯留部と前記温調ユニットとの間に設けられていてもよい。
また、本技術において、前記光照射部は、前記流路を通流する微小粒子に光を異軸照射してもよい。
更に、本技術において、目的の微小粒子を分取する分取部を更に備えていてもよい。
この場合、前記流路は、マイクロチップに形成され、前記分取部による分取は、前記マイクロチップ外にて行われてもよく、或いは、前記流路は、マイクロチップに形成され、前記分取部による分取は、前記マイクロチップ内にて行われてもよい。
【０００９】
また、本技術では、微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入するシース液導入工程と、前記流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射工程と、前記微小粒子からの光を検出する検出工程と、を少なくとも行い、前記シース液導入工程において、前記シース液の温度を制御する、微小粒子測定方法も提供する。
【００１０】
本技術において、「微小粒子」には、細胞や微生物、リポソーム等の生体関連微小粒子、或いはラテックス粒子やゲル粒子、工業用粒子等の合成粒子などが広く含まれ得る。
【００１１】
生体関連微小粒子には、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ（細胞小器官）などが含まれる。細胞には、動物細胞（例えば、血球系細胞など）及び植物細胞が含まれる。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などが含まれる。更に、生体関連微小粒子には、核酸やタンパク質、これらの複合体等の生体関連高分子をも包含される。また、工業用粒子は、例えば、有機又は無機高分子材料、金属等であってもよい。有機高分子材料には、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が含まれる。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、磁性体材料等が含まれる。金属には、金コロイド、アルミ等が含まれる。これらの微小粒子の形状は、一般には球形であるのが普通であるが、本技術では、非球形であってもよく、また、その大きさ、質量等も特に限定されない。
【発明の効果】
【００１２】
本技術によれば、測定精度を向上させることが可能である。
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】
【００１３】
【図１】本技術に係る微小粒子測定装置の第一実施形態を示す模式概念図である。
【図２】本技術に係る微小粒子測定装置の第二実施形態を示す模式概念図である。
【図３】温調ユニットの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図４】図３で示した温調ユニットの分解図である。
【図５】Ａ及びＢは、図１又は２の微小粒子測定装置に使用可能なマイクロチップＭ１の構成の一例を示す模式図である。
【図６】Ａ〜Ｃは、図１又は２の微小粒子測定装置に使用可能なマイクロチップＭ１のオリフィスＭ１１の構成の一例を示す模式図である。
【図７】本技術に係る微小粒子測定装置の第三実施形態を示す模式概念図である。
【図８】図７の微小粒子測定装置に使用可能なマイクロチップＭ２の構成の一例を示す模式図である。
【図９】図７の微小粒子測定装置に使用可能なマイクロチップＭ２の構成の一例を示す斜視図である。
【図１０】図８中のＱ−Ｑ断面に対応する断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。
以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
１．微小粒子測定装置１００
（１）シース液導入部１
（２）光照射部２
（３）検出部３
（４）分取部４
（４−１）マイクロチップＭ１
（４−２）マイクロチップＭ２
（５）解析部５
（６）記憶部６
（７）表示部７
（８）入力部８
（９）制御部９
（１０）挿入部１０１
（１１）サンプル送液部１０２
（１２）排液部１０３
２．微小粒子測定方法
（１）シース液導入工程
（２）光照射工程
（３）検出工程
【００１５】
１．微小粒子測定装置１００
図１は、本技術に係る微小粒子測定装置の第一実施形態を示す模式概念図である。本技術に係る微小粒子測定装置１００は、シース液導入部１と、光照射部２と、検出部３と、を少なくとも備える。また、必要に応じて、分取部４、解析部５、記憶部６、表示部７、入力部８、制御部９、挿入部１０１、サンプル送液部１０２、排液部１０３等を備えていてもよい。以下、各部について詳細に説明する。
【００１６】
（１）シース液導入部１
シース液導入部１は、微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部１１０からシース液を導入する。また、シース液導入部１は、前記シース液の温度を制御する温度制御部１１を備える。
【００１７】
従来、試験室内の環境温度の変化がシース液の粘性に影響を与えることによって、シース液の流速が変化し、測定結果に悪影響を及ぼすことが問題となっていた。本技術では、これに対し、シース液の温度を制御することで、環境温度の変化による影響を除去し、測定精度を向上させることが可能である。
【００１８】
また、シース液の温度を制御することで、サンプルの痛みを防ぎ、サンプルのバイアビリティの保持にも繋がる。更に、図１又は２に示す微小粒子測定装置１００のように、後述する分取部４により目的の微小粒子を分取する際に液滴を形成する場合は、シース液の温度を制御して前記流路に流入するシース液の流速を一定とすることで、液滴形成を安定化し、測定精度を向上させることができる。
【００１９】
なお、本技術では、温度制御部１１により制御される温度は特に限定されず、適宜目的の温度に設定して制御することができる。
【００２０】
本技術では、シース液導入部１は、チューブを介してシース液貯留部１１０と前記流路とを連結しており、前記チューブには、少なくとも１つ以上の温度センサーが備えられていることが好ましい。
【００２１】
温度センサーの設置方法は特に限定されないが、前記チューブの表面に接触するようにして設けられていることが好ましい。温度センサーをチューブ内に挿入するように設置する等してシース液の温度を直接検出しようとすると、コンタミネーションのリスク等が生じ、シース液の品質保持に影響が出てしまう。したがって、前記チューブの表面に接触するようにして設けることで、前記シース液の温度を間接的に測定し、このリスクを回避することが可能である。
【００２２】
なお、温度センサーは、断熱材等を用いた固定機構により、前記チューブの表面に接触するように設置される。断熱材を用いることで、熱検知ロスを可能な限り低減することができる。
【００２３】
また、温度センサーの設置位置は特に限定されないが、前記流路近傍に設けられていることが好ましい。これにより、前記流路の入口付近のシース液の温度を一定にするように制御することができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００２４】
更に、温度センサーは、図２に示すように、シース液貯留部１１０と後述する温度調整ユニット１２との間に設けられていることが好ましい。環境温度によってチューブ内を通るシース液の温度と、そのシース液が通るチューブ表面の温度には差があり、かつ、一定にはならない。シース液温度を目標温度とするためには、チューブ表面の温度の目標値を、環境温度を用いて補正する必要がある。そこで、温度センサーを、シース液貯留部１１０と温調ユニット１２との間に設けて環境温度を計測することで、温度制御部１１を介してこの環境温度による補正を行うことができ、より正確にシース液の温度を制御することができる。
【００２５】
本技術では、温度センサーは、回路を通じて温度制御部１１に接続されていることが好ましい。この回路システムにより、より正確にシース液の温度の安定化を図ることができる。
【００２６】
温度センサーが複数存在する場合には、各々の温度センサーが、回路を通じて温度制御部１１に接続されていることが好ましい。この場合、温度制御部１１では、例えば、シース液貯留部１１０と温調ユニット１２との間に設けられた温度センサー１１１ｂから得られた値、及び前記流路近傍に設けられた温度センサー１１１ａから得られた値の２つの温度と、チューブ内を実際に通るシース液の温度と、の相関関係を実験によって求めておき、補正値のテーブルとして温度調整部１１の制御プログラム内に設定しておく。そして、このテーブルを用いて、環境温度に従ってチューブの表面が到達すべき目標温度を修正することで、チューブ内外の温度差の影響を除去し、チューブ内を流れるシース液の温度を目標温度により近づける制御が可能となる。
【００２７】
本技術では、シース液導入部１は、前記シース液の温度を調整する温調ユニット１２を更に備えていることが好ましい。
【００２８】
図３は、温調ユニット１２の実施形態の一例を示す斜視図であり、図４は、図３で示した温調ユニット１２の分解図である。温調ユニット１２の構成は、例えば、温度制御素子１２１と、金属部材１２２と、温度検査部１２３と、を備える。図４に示すチューブのＡ側は、シース液貯留部１１０に繋がっておりシース液が流入する側であり、図４に示すチューブのＢ側は、前記流路へシース液を吐出する側である。
【００２９】
温度制御素子１２１は、例えば、直流電流を流すことで温度差を生じる半導体冷熱素子等であり、具体的には、例えば、ペルチェ素子等が挙げられる。
【００３０】
金属部材１２２を構成する部材は金属であれば特に限定されないが、例えば、銅、真鍮等である。金属部材１２２は、前記チューブを挟持するようにして備えられていることが好ましい。これにより、チューブ内を流れるシース液の温度調整をより正確に行うことができる。
【００３１】
本技術では、例えば、図３に示すように、金属部材１２２に接するように温度制御素子１２１を設置することで、金属部材１２２自体を温めたり、冷やしたりすることが可能となり、チューブ表面から、チューブ内を通るシース液を間接的に温度制御することができる。
【００３２】
温度検査部１２３は、金属部材１２２の温度を検査する。具体的には、例えば、温度センサー等である。温度検査部１２３は、例えば、図４に示すように、金属部材１２２に取り付けられており、金属部材１２２の温度を制御する。これにより、もし、突発的な不具合が生じて、金属部材１２２の温度が異常値を示した場合には、温度センサーに基づく値により温度制御部１１にエラーメッセージが発信され、危険状況を回避するように制御することができる。
【００３３】
また、温調ユニット１２には、図４に示すように、ヒートシンク１２４やファン１２５が備えられていてもよく、これらを備えることにより、温度制御素子１２１の放熱や冷却が可能となる。また、温調ユニット１２として自己完結できる構造とすることができ、ユーザビリティが向上する。
【００３４】
温度制御素子１２１及び温度検査部１２３は、回路を通じて温度制御部１１に接続されていることが好ましい。この回路システムにより、温度制御素子１２１や温度検査部１２３における温度制御を効率的に行うことができる。具体的には、例えば、温度制御部１１は、金属部材１２２の目標温度を設定し、温度検査部１２３から得られる値をこの目標温度に合わせるように温度制御素子１２１を制御する。
【００３５】
この場合、温度制御部１１は、温度制御素子１２１をＰＩ制御（比例項及び積分項によるフィードバック制御）により制御することができる。
【００３６】
本技術では、ＰＩ制御による制御に際し、比例項がある程度小さくなるまで（温度検査部１２３の現在の温度が目標温度に近づくまで）積分項の積算を行わないような条件とすることができる。これにより、加熱冷却に時間がかかる系でも、その間の積分項が過剰な値になり、目標値を超えてしまうというオーバーシュートの発生を小さくすることができる。
【００３７】
更に、目標温度付近の積分項の変化値を意図的に小さくすることもできる。これにより、フィードバック時間が長い制御系において、目標温度を挟んで温度変動が過剰に発振状態になる事を防止することができる。すなわち、そこまでの目標温度の近傍にはなるべく早く到達するが、そこから目標温度に到達するまでは時間がかかるという制御系にしている。
【００３８】
加えて、ＰＩ制御で用いるパラメータも加熱用と冷却用のパラメータを用意し、動作状況に応じて切り替えるようにしてもよい。これは、温度制御素子１２１の加熱動作と冷却動作では特性が大きく違うことから、各々の特性に応じた制御を行うようにするためである。
【００３９】
本技術では、前記流路近傍に温度センサー１１１ａが設けられ、該温度センサー１１１ａと、温度制御素子１２１及び温度検査部１２３とが、回路を通じて温度制御部１１に接続されていることが更に好ましい。これにより、温度制御部１１は、例えば、前記流路近傍の温度センサーによる検出温度と、そこで到達すべき目標温度の差分を算出する。そして、そこに、温度検査部１２３の現在の温度に加算して、新しい温度検査部１２３の目標温度として修正していく方式を採用し、チューブ内のシース液の温度をより効率的に安定化させることができる。
【００４０】
具体的には、例えば、前記流路近傍の温度センサー１１１ａによる検出温度が目標温度より２℃低い場合には、温度検査部１２３の現在の温度に２℃加えた温度を、温度検査部１２３の目標温度として再設定するように制御する。
【００４１】
この制御を周期的に行うことによって、前記流路近傍の温度センサー１１１ａによる検出温度と、最終的な目標温度の差分がなくなるまで、温度検査部１２３の目標温度が随時変更されていき、その結果、最終的に、前記流路近傍の温度センサー１１１ａによる検出温度を目標温度に迅速に収束させることが可能となる。
【００４２】
また、これにより、温調ユニット１２で加熱冷却された後、前記流路にシース液が到達する途中で放熱してしまい、シース液の温度制御が一定とならないといった問題や、温調ユニット１２での加熱冷却の伝導時間、シース液の移動時間、及び前記流路近傍のチューブの内部から外皮までの伝導時間といった時間のロスにより、シース液を加熱冷却する駆動からその制御結果としてシース液の温度を前記流路近傍で検出するまで時間がかかるといった問題を解消することができる。すなわち、機器の放熱や加熱冷却性能のバラツキや、伝熱液移動といった遅延時間の影響といった変動要因を網羅的に補正したフィードバックシステムとすることができる。
【００４３】
本技術では、前記流路近傍、及び前記シース液貯留部と前記温度調整ユニットとの間、の両方に温度センサーが設けられ、これらの温度センサー１１１ａ,１１１ｂと、温度制御素子１２１及び温度検査部１２３とが、回路を通じて温度制御部１１に接続されていることが特に好ましい。これにより、前述した制御に加え、温調ユニット１２との間に設けられた温度センサー１１１ｂから得られた値に基づき、前述の通り、チューブ内外の温度差の影響を除去し、チューブ内を流れるシース液温度を目標温度により近づける制御が可能となる。
【００４４】
（２）光照射部２
光照射部２は、前記流路を通流する、測定対象となる微小粒子に光を照射する。
【００４５】
光照射部２から照射される光の種類は特に限定されないが、粒子から蛍光や散乱光を確実に発生させるためには、光方向、波長、及び光強度が一定の光が好ましい。具体的には、例えば、レーザー、ＬＥＤ等を挙げることができる。レーザーを用いる場合、その種類も特に限定されないが、アルゴンイオン（Ａｒ）レーザー、ヘリウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザー、ダイ（ｄｙｅ）レーザー、クリプトン（Ｃｒ）レーザー、半導体レーザー、又は半導体レーザーと波長変換光学素子を組み合わせた固体レーザー等を１種又は２種以上自由に組み合わせて用いることができる。
【００４６】
本技術では、光照射部２は、前記流路を通流する微小粒子に光を異軸照射してもよい。異軸照射の場合、複数のスポットが発生するが、流速が安定しないと各スポット間で時間差が生じてしまい、測定結果に悪影響を及ぼす。そこで、シース液の温度を制御して流速を安定化させることで、この問題を解消することができ、測定精度の向上を図ることができる。
【００４７】
（３）検出部３
検出部３は、前記微小粒子からの光を検出する。
【００４８】
検出部３は、光照射部２から微小粒子への光の照射に応じて、微小粒子から発生する蛍光、前方散乱光、側方散乱光、後方散乱光等の光成分を検出する。これらの蛍光及び必要な散乱光成分は、微小粒子の光学的情報（特性）を得る上で重要な光成分である。
【００４９】
検出部３は、微小粒子からの光の検出ができればその種類は特に限定されず、公知の光検出器を自由に選択して採用することができる。例えば、蛍光測定器、散乱光測定器、透過光測定器、反射光測定器、回折光測定器、紫外分光測定器、赤外分光測定器、ラマン分光測定器、ＦＲＥＴ測定器、ＦＩＳＨ測定器、その他各種スペクトラム測定器、複数の光検出器をアレイ状に並べた、所謂、マルチチャンネル光検出器等を１種又は２種以上を自由に組み合わせて用いることができる。
【００５０】
また、本技術では、検出部３は、前記微小粒子から生じる光を受光する受光素子を有していてもよい。受光素子としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子等のエリア撮像素子、ＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）、フォトダイオード等が挙げられる。この場合、検出部３を異なる検出波長域を有する複数の受光素子から構成することもできる。検出部３を異なる検出波長域を有する複数の受光素子から構成することで、連続した波長域における光の強度を蛍光スペクトルとして計測することができる。具体的には、例えば、受光素子を一次元に配列したＰＭＴアレイ又はフォトダイオードアレイ、或いは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の２次元受光素子等の独立した検出チャネルが複数並べられたもの等が挙げられる。
【００５１】
（４）分取部４
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、分取部４を更に備えていてもよい。分取部４は、目的の微小粒子を分取する。
【００５２】
（４−１）マイクロチップＭ１
本技術では、前記流路が、マイクロチップＭ１に形成されている場合、分取部４による分取は、マイクロチップＭ１外にて行われるものとすることができる。具体的には、分取部４は、例えば、図１又は２に示すように、液滴を発生させる振動素子４ａ、荷電された液滴を所望の方向へ変更する偏向板４ｂ、液滴を収集する収集容器を少なくとも有する。荷電部４１は図１及び２上、別途定義したが、分取部４の一部であり、後述する解析部５により生成された分取制御信号に基づき荷電を行う。
【００５３】
図５は、図１又は２の微小粒子測定装置１００に使用可能なマイクロチップＭ１の構成の一例を示す模式図であり、図６は、図１又は２の微小粒子測定装置１００に使用可能なマイクロチップＭ１のオリフィスＭ１１の構成の一例を示す模式図である。図５のＡは上面模式図、図５のＢはＡ中のＰ−Ｐ断面に対応する断面模式図を示す。また、図６のＡは上面図、図６のＢは断面図、図６のＣは正面図を示す。なお、図６のＢは、図５のＡ中のＰ−Ｐ断面に対応する。
【００５４】
マイクロチップＭ１は、サンプル流路Ｍ１２が形成された基板層Ｍ１ａ、Ｍ１ｂが貼り合わされてなる。基板層Ｍ１ａ、Ｍ１ｂへのサンプル流路Ｍ１２の形成は、金型を用いた熱可塑性樹脂の射出成形により行うことができる。熱可塑性樹脂には、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のマイクロチップの材料として従来公知のプラスチックを採用できる。
【００５５】
マイクロチップＭ１には、微小粒子を含むサンプルを導入するサンプル導入部Ｍ１３と、シース液を導入するシース導入部Ｍ１４、サンプル流が導入されシース液と合流するサンプル流路Ｍ１２が形成される。シース導入部Ｍ１４から導入されたシース液は、２方向に分かれて送液された後、サンプル導入部Ｍ１３から導入されたサンプル液との合流部において、サンプル液を２方向から挟み込むようにしてサンプル液に合流する。これにより、合流部において、シース液層流の中央にサンプル液層流が位置された３次元層流が形成される。
【００５６】
図５のＡで示したＭ１５は、サンプル流路Ｍ１２に詰まりや気泡が生じた際に、サンプル流路Ｍ１２内に負圧を加え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吸引流路を示す。吸引流路Ｍ１５の一端には、真空ポンプ等の負圧源に接続される吸引開口部Ｍ１５１が形成されている。また、吸引流路Ｍ１５の他端は、連通口Ｍ１５２においてサンプル流路Ｍ１２に接続している。
【００５７】
３次元層流は、送液方向に対する垂直断面の面積が送液方向上流から下流へ次第にあるいは段階的に小さくなるように形成された絞込部Ｍ１６１（図５参照）、Ｍ１６２（図６のＡ及びＢ参照）において層流幅を絞り込まれる。その後、３次元層流は、流路の一端に設けられたオリフィスＭ１１から流体ストリームとなって排出される。
【００５８】
オリフィスＭ１１から射出される流体ストリームは、振動素子４ａがオリフィスＭ１１に振動を印可することにより液滴化される。オリフィスＭ１１は基板層Ｍ１ａ、Ｍ１ｂの端面方向に開口しており、その開口位置と基板層端面との間には切欠部Ｍ１１１が設けられている。切欠部Ｍ１１１は、オリフィスＭ１１の開口位置と基板端面との間の基板層Ｍ１ａ、Ｍ１ｂを、切欠部Ｍ１１１の径Ｌ１がオリフィスＭ１１の開口径Ｌ２よりも大きくなるように切り欠くことによって形成されている（図６のＣ参照）。
【００５９】
マイクロチップＭ１では、切欠部Ｍ１１１の径Ｌ１は、オリフィスＭ１１から吐出される液滴の移動を阻害しないように、オリフィスＭ１１の開口径Ｌ２よりも２倍以上大きく形成されていることが好ましい。
【００６０】
図１又は２の微小粒子測定装置１００では、振動素子４ａは、マイクロチップＭ１のオリフィスに振動を加えることにより、液滴を生成する。荷電部４１は、マイクロチップＭ１のオリフィスから吐出された液滴を解析部５により生成された分取制御信号に基づきプラス又はマイナスに荷電する。そして、荷電された液滴は、電圧が印加された偏向板（対向電極）４ｂによって、その進路が所望の方向へ変更され、分取される。
【００６１】
なお、振動素子４ａは特に限定されず、公知のものを自由に選択して用いることができる、例えば、ピエゾ素子等を用いることができる。また、流路への送液量、吐出口の径、振動素子４ａの振動数等を調整することにより、液滴の大きさを調整し、微小粒子を一定量ずつ含む液滴を発生させることができる。
【００６２】
（４−２）マイクロチップＭ２
図７は、本技術に係る微小粒子測定装置の第三実施形態を示す模式概念図である。本技術では、前記流路が、マイクロチップＭ２に形成されている場合、分取部４による分取は、マイクロチップＭ２内にて行われてもよい。
【００６３】
微小粒子を含むサンプル液は、サンプル液インレットＭ２１からサンプル液流路Ｍ２２に導入される。また、シース液インレットＭ２３からはシース液が導入される。シース液インレットＭ２３から導入されたシース液は、２本のシース液流路Ｍ２４，Ｍ２４に分流されて送液される。サンプル液流路Ｍ２２とシース液流路Ｍ２４，Ｍ２４は合流して主流路Ｍ２５となる。サンプル液流路Ｍ２２を送液されるサンプル液層流と、シース液流路Ｍ２４，Ｍ２４を送液されるシース液層流と、は主流路Ｍ２５内において合流し、サンプル液層流がシース液層流に挟み込まれたシースフローを形成する。
【００６４】
図８中符号Ｍ２５ａは、光照射部２により励起光が照射され、検出部３による蛍光及び散乱光の検出が行われる検出領域を示す。微小粒子は、主流路Ｍ２５に形成されるシースフロー中に一列に配列した状態で検出領域Ｍ２５ａに送流され、光照射部２からの励起光により照射される。
【００６５】
主流路Ｍ２５は、検出領域Ｍ２５ａの下流において、３つの流路に分岐している。主流路Ｍ２５は、検出領域Ｍ２５ａの下流において、分取流路Ｍ２６及び廃棄流路Ｍ２７，Ｍ２７の３つの分岐流路と連通している。このうち、分取流路Ｍ２６は、所定の光学特性を満たすと判定された微小粒子（以下、「目的粒子」と称する）が取り込まれる流路である。一方で、所定の光学特性を満たさないと判定された微小粒子（以下、「非目的粒子」とも称する）は、分取流路Ｍ２６内に取り込まれることなく、２本の廃棄流路Ｍ２７のいずれか一方に流れる。
【００６６】
目的粒子の分取流路Ｍ２６内への取り込みは、ピエゾ素子等の振動素子４ａによって分取流路Ｍ２６内に負圧を発生させ、この負圧を利用して目的粒子を含むサンプル液及びシース液を分取流路Ｍ２６内に吸い込むことによって行われる。振動素子４ａは、マイクロチップＭ２の表面に接触して配置され、分取流路Ｍ２６に対応する位置に配置されている。より具体的には、振動素子４ａは、分取流路Ｍ２６において内空が拡張された領域として設けられた圧力室Ｍ２６１に対応する位置に配置されている。
【００６７】
圧力室Ｍ２６１の内空は、図８に示されるように平面方向（分取流路Ｍ２６の幅方向）に拡張されるとともに、図１０に示されるように断面方向（分取流路Ｍ２６の高さ方向）にも拡張されている。すなわち、分取流路Ｍ２６は、圧力室Ｍ２６１において幅方向及び高さ方向に拡張されている。換言すると、分取流路Ｍ２６は、圧力室Ｍ２６１においてサンプル液及びシース液の流れ方向に対する垂直断面が大きくなるように形成されている。
【００６８】
振動素子４ａは、印加される電圧の変化に伴って伸縮力を発生し、マイクロチップＭ２の表面（接触面）を介して分取流路Ｍ２６内に圧力変化を生じさせる。分取流路Ｍ２６内の圧力変化に伴って分取流路Ｍ２６内に流動が生じると、同時に、分取流路Ｍ２６内の体積が変化する。分取流路Ｍ２６内の体積は、印加電圧に対応した振動素子４ａの変位量によって規定される体積に到達するまで変化する。より具体的には、振動素子４ａは、電圧を印加されて伸張した状態においては、圧力室Ｍ２６１を構成する変位板４ａ１（図１０参照）を押圧して圧力室Ｍ２６１の体積を小さく維持している。そして、印加される電圧が低下すると、振動素子４ａは収縮する方向へ力を発生し、変位板４ａ１への押圧を弱めることによって圧力室Ｍ２６１内に負圧を発生させる。
【００６９】
振動素子４ａの伸縮力を効率良く圧力室Ｍ２６１内へ伝達するため、図１０に示すように、マイクロチップＭ２の表面を圧力室Ｍ２６１に対応する位置において陥凹させ、該陥凹内に振動素子４ａを配置することが好ましい。これにより、振動素子４ａの接触面となる変位板４ａ１を薄くでき、変位板４ａ１が振動素子４ａの伸縮に伴う押圧力の変化によって容易に変位して、圧力室Ｍ２６１の容積変化をもたらすようにできる。
【００７０】
図１０中符号Ｍ２５６は、主流路Ｍ２５への分取流路Ｍ２６の連通口を示す。主流路Ｍ２５内に形成されたシースフロー中を送流される目的粒子は、連通口Ｍ２５６から分取流路Ｍ２６内に取り込まれる。
【００７１】
マイクロチップＭ２は、主流路Ｍ２５等が形成された基板層を貼り合わされてなる。基板層への主流路Ｍ２５等の形成は、金型を用いた熱可塑性樹脂の射出成形により行うことができる。熱可塑性樹脂には、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のマイクロチップの材料として従来公知のプラスチックを採用できる。
【００７２】
なお、分取部４は、本技術に係る微小粒子測定装置１００においては必須ではなく、本技術に係る微小粒子測定装置１００は、目的とする微小粒子の分取までは行わず、解析のみに留まる構成としてもよい。
【００７３】
（５）解析部５
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、解析部５を更に備えていてもよい。解析部５は、検出部３と接続され、検出部３で検出した微小粒子に対する光の検出値を解析する。
【００７４】
解析部５では、例えば、検出部３より受け取った光の検出値を補正し、各微小粒子の特徴量を算出する。具体的には、受光した蛍光や散乱光の検出値より微小粒子の大きさ、形態、内部構造等を示す特徴量を算出する。また、算出した特徴量と事前に入力部より受け取った分取条件等に基づき分取判断を行い、分取制御信号を生成することもできる。
【００７５】
なお、解析部５は、本技術に係る微小粒子測定装置１００においては必須ではなく、検出部３よって検出された光の検出値に基づいて、外部の解析装置等を用いて微小粒子の状態等を解析することも可能である。例えば、解析部５は、パーソナルコンピュータや、ＣＰＵにて実施してもよく、記録媒体（例えば、不揮発性メモリ（ＵＳＢメモリ）、ＨＤＤ、ＣＤなど）等を備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、パーソナルコンピュータやＣＰＵによって機能させることも可能である。また、解析部５は微小粒子測定装置１００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
【００７６】
（６）記憶部６
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、記憶部６を更に備えていてもよい。記憶部６は、検出部３で検出された値、解析部５にて算出された特徴量、分取制御信号、入力部にて入力された分取条件等の測定に関わるあらゆる事項を記憶する。
【００７７】
なお、記憶部６は、本技術に係る微小粒子測定装置１００においては必須ではなく、外部の記憶装置を接続してもよい。記憶部６としては、例えば、ハードディスク等を用いることができる。更に、記録部６は微小粒子測定装置１００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
【００７８】
（７）表示部７
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、表示部７を更に備えていてもよい。表示部７は、検出部３で検出された値、解析部５にて算出された特徴量等の測定に関わるあらゆる事項を表示する。例えば、表示部７は、解析部５にて算出された各微小粒子に対する特徴量をスキャッタグラムとして表示する。
【００７９】
なお、表示部７は、本技術に係る微小粒子測定装置１００においては必須ではなく、外部の表示装置を接続してもよい。表示部７としては、例えば、ディスプレイ、プリンタ等を用いることができる。
【００８０】
（８）入力部８
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、入力部８を更に備えていてもよい。入力部８は、オペレータ等のユーザーが操作するための部位である。ユーザーは、入力部８を通じて、各制御部にアクセスし、微小粒子測定装置１００の各部を制御する。例えば、入力部８は、表示部７に表示されたスキャッタグラムに対して注目領域を設定し、分取条件を決定する。
【００８１】
なお、入力部８は、本技術に係る微小粒子測定装置１００においては必須ではなく、外部の操作装置を接続してもよい。入力部８としては、例えば、マウス、キーボード等を用いることができる。
【００８２】
（９）制御部９
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、制御部９を更に備えていてもよい。制御部９は、微小粒子測定装置１００の各部を制御可能である。なお、ここでいう制御部９は、前述した温度制御部１１とは異なる概念である。
【００８３】
制御部９は微小粒子測定装置１００の各部に対して別々に配置されてもよく、微小粒子測定装置１００の外部に備えられていてもよい。例えば、パーソナルコンピュータや、ＣＰＵにて実施してもよく、記録媒体（例えば、不揮発性メモリ（ＵＳＢメモリ）、ＨＤＤ、ＣＤなど）等を備えるハードウェア資源にプログラムとして格納し、パーソナルコンピュータやＣＰＵによって機能させることも可能である。また、制御部９は微小粒子測定装置１００の各部とネットワークを介して接続されていてもよい。
【００８４】
（１０）挿入部１０１
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、挿入部１０１を更に備えていてもよい。挿入部１０１は、前記流路がマイクロチップ等の基板に形成されている場合に、該基板を微小粒子測定装置１００に挿入し、セットする。
【００８５】
（１１）サンプル送液部１０２
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、サンプル送液部１０２を更に備えていてもよい。サンプル送液部１０２は、サンプルを、チューブを介してサンプル導入部へ送液する。例えば、サンプル液送液部１０２は、サンプルを含む試験管又はウェルプレート等からノズルを介してサンプルを吸引・送液する、或いは、サンプルを含む試験管等を格納可能な格納部に圧力をかけることでサンプルを送液する。
【００８６】
（１２）排液部１０３
本技術に係る微小粒子測定装置１００は、必要に応じて、排液部１０３を更に備えていてもよい。排液部１０３は、チューブを介して排液が送液される部位である。排液部１０３は、例えば、排液タンク等を備える。
【００８７】
２．微小粒子測定方法
本技術に係る微小粒子測定方法は、シース液導入工程と、光照射工程と、検出工程と、を少なくとも行う。また、必要に応じて、その他の工程が行われてもよい。以下、各工程について詳細に説明する。
【００８８】
（１）シース液導入工程
シース液導入工程では、微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入する。また、本工程では、前記シース液の温度を制御する。本工程で行う具体的な方法は、前述した微小粒子測定装置１００のシース液導入部１で行われる方法と同様であるため、ここでは説明を割愛する。
【００８９】
（２）光照射工程
光照射工程では、前記流路を通流する微小粒子に光を照射する。本工程で行う具体的な方法は、前述した微小粒子測定装置１００の光照射部２で行われる方法と同様であるため、ここでは説明を割愛する。
【００９０】
（３）検出工程
検出工程では、前記微小粒子からの光を検出する。本工程で行う具体的な方法は、前述した微小粒子測定装置１００の検出部３で行われる方法と同様であるため、ここでは説明を割愛する。
【００９１】
なお、本技術では、以下の構成を取ることもできる。
（１）
微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入するシース液導入部と、
前記流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
前記微小粒子からの光を検出する検出部と、
を少なくとも備え、
前記シース液導入部は、前記シース液の温度を制御する温度制御部を備える、微小粒子測定装置。
（２）
前記シース液導入部は、チューブを介して前記シース液貯留部と前記流路とを連結しており、
前記チューブには、少なくとも１つ以上の温度センサーが備えられた、（１）に記載の微小粒子測定装置。
（３）
前記温度センサーは、前記チューブの表面に接触するようにして設けられた、（２）に記載の微小粒子測定装置。
（４）
前記温度センサーは、前記流路近傍に設けられた、（２）又は（３）に記載の微小粒子測定装置。
（５）
前記温度センサーは、回路を通じて前記温度制御部に接続されている、（２）から（４）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（６）
前記シース液導入部は、前記シース液の温度を調整する温調ユニットを更に備える、（２）から（５）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（７）
前記温調ユニットは、温度制御素子と、金属部材と、前記金属部材の温度を検査する温度検査部と、を備える、（６）に記載の微小粒子測定装置。
（８）
前記金属部材は、前記チューブを挟持するようにして備えられた、（７）に記載の微小粒子測定装置。
（９）
前記温度制御素子及び前記温度検査部は、回路を通じて前記温度制御部に接続されている、（７）又は（８）に記載の微小粒子測定装置。
（１０）
前記温度制御部は、前記温度制御素子をＰＩ制御により制御する、（９）に記載の微小粒子測定装置。
（１１）
前記温度センサーは、前記シース液貯留部と前記温調ユニットとの間に設けられた、（６）から（１０）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（１２）
前記光照射部は、前記流路を通流する微小粒子に光を異軸照射する、（１）から（１１）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（１３）
目的の微小粒子を分取する分取部を更に備える、（１）から（１２）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（１４）
前記流路は、マイクロチップに形成され、
前記分取部による分取は、前記マイクロチップ外にて行われる、（１３）に記載の微小粒子測定装置。
（１５）
前記流路は、マイクロチップに形成され、
前記分取部による分取は、前記マイクロチップ内にて行われる、（１３）に記載の微小粒子測定装置。
（１６）
微小粒子を含むサンプル液と、シース液と、が合流する流路に対して、シース液貯留部からシース液を導入するシース液導入工程と、
前記流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射工程と、
前記微小粒子からの光を検出する検出工程と、
を少なくとも行い、
前記シース液導入工程において、前記シース液の温度を制御する、微小粒子測定方法。
【符号の説明】
【００９２】
１００：微小粒子測定装置
１：シース液導入部
１１：温度制御部
１２：温調ユニット
１２１：温度制御素子
１２２：金属部材
１２３：温度検査部
１２４：ヒートシンク
１２５：ファン
１１１ａ：前記流路近傍に設けられた温度センサー
１１１ｂ：シース液貯留部１１０と温調ユニット１２との間に設けられた温度センサー
１１０：シース液貯留部
２：光照射部
３：検出部
４：分取部
５：解析部
６：記憶部
７：表示部
８：入力部
９：制御部
１０１：挿入部
１０２：サンプル送液部
１０３：排液部
Ｍ１、Ｍ２：マイクロチップ
【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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