JP5306835B2

JP5306835B2 - 光計測方法

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Publication number: JP5306835B2
Application number: JP2009004624A
Authority: JP
Inventors: 健月井; 傑徐
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: JP2010164324A

Description

本発明は、溶液に含有される微粒子を計測して分別する光計測方法に関する。

近年、計測の対象となる微粒子を所定の液体に分散させた溶液をごく細い流路に流し、これに光を照射して微粒子の形状等の特性情報を取得し、これをもとに微粒子を同定して分別する微粒子計測分別方法および微粒子分別装置が注目を浴びている。

従来の微粒子分別装置の一例を図６に示す。同図に示す微粒子分別装置９００では、ガラス基板９０１に形成された流路９０２に計測対象の微粒子を含有する微粒子含溶液が流されており、これにレーザ光源９０３からレンズ９０４ａを介してレーザ光が照射される。微粒子で散乱された光は、照射光軸上のレーザ光源９０３とレンズ９０４ａに対して反対側に配置された第１の受光部９０５と、ガラス基板９０１から照射光軸に略垂直な方向に配置された第２の受光部９０６とで受光される。受光部９０５は、照射光を除く前方散乱光を、レンズ９０４ｂを介して受光しており、受光部９０６は、側方散乱光や蛍光を、レンズ９０４ｃを介して受光している。

従来は、受光部９０５、９０６で受光された前方散乱光、側方散乱光、蛍光等の情報を分析して微粒子の同定が行われ、その結果に基づいて液滴荷電やメカニカルな方法で微粒子の分別が行われていた。

また、特許文献１に記載の図７に示す微粒子分別装置９１０では、計測した微粒子を分別する別の方法として、基板９１１の流路９１２を流れるサンプルの溶液に刺激を加える刺激付与手段が設けられている。刺激付与手段として、ここでは溶液を局所的に加熱するマイクロヒータ９１３や半導体レーザ等が用いられている。溶液が局所的に加熱されると、加熱された部分がゾル状態からゲル状態に転移するのを利用し、これにより溶液の流れを制御して微粒子を分別している。

特開２００４−１５２２１８号公報

しかしながら、上記従来の微粒子分別装置を用いた光計測方法では以下のような問題があった。計測対象の微粒子含溶液を流す基板は、装置の一部として微粒子分別装置に固定されている。そのため、別の微粒子含溶液を計測、分別するためには基板の流路等を洗浄する必要があるが、洗浄が十分でない場合には微粒子含溶液が別の微粒子含溶液で汚染されてしまうといった問題があった。特に、溶液に含まれる微粒子が感染症の細胞の場合には、洗浄時に周囲の環境を汚染したり、別の微粒子含溶液を汚染して２次感染したりするおそれもあった。

また、従来の微粒子分別装置を用いた光計測方法では、微粒子含溶液を複数の計測点で測定しようとした場合、それぞれの計測点に向けてレンズと受光部をセットにして配置する必要がある。同様に、複数の照射光を微粒子含溶液に照射するためには、それぞれの光源とレンズをセットにして配置する必要がある。微粒子含溶液の流れを制御するために刺激付与手段としてレーザ光を用いる場合にも、レーザ光を照射するためのレンズ等の光学系部材を別に設ける必要がある。このように、従来の微粒子分別装置を用いた光計測方法では、複数のレンズ等の光学系部材を基板の周りに配置する必要があるため、装置が大型化してしまうといった問題もあった。構成部品が多くなって装置が大型になると、クリーン度の高い環境で使用するのが困難になる。

そこで、本発明は上記のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、配置する光学系部材を減らして小型化が実現できる光計測方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる光計測方法の第１の態様は、２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部に、被照射物に作用する機能光を入射し、前記光経路のいずれかを経由して前記機能点のいずれかに前記機能光を出射し、前記光経路のいずれかから所定の受光部に前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を導光して前記被照射物を測定し、前記光経路のいずれかを経由して前記被照射物に前記機能光とは別の機能光を照射することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記被照射物に前記別の機能光を照射することで、前記被照射物に含まれる所定の含有物を分別することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路の少なくとも１つに、蛍光波長を含んだ２以上の計測光が導光されることを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記被照射物および前記光経路形成部から分離された位置で前記機能光の出射および前記計測光の測定を行うことを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路形成部では、１つのレンズ系で前記２以上の光経路を形成することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路形成部では、レンズを介さずに１以上のファイバを配置して前記２以上の光経路を形成することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光経路の前記被照射物とはレンズを介した反対側で、前記被照射物に前記機能光を照射する位置と共役な位置に光入出射点を配置することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記計測光として、前記機能光が前記被照射物で散乱された散乱光または前記機能光により励起されて放出される蛍光を測定することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光と同軸方向に散乱される後方散乱光であることを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記散乱光は、前記機能光の照射方向に対し略垂直方向に散乱される側方散乱光であることを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、波長の異なる前記蛍光を測定する場合には、長波長側の蛍光を先に計測することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記被照射物は、微粒子を含有する微粒子含溶液をシース溶液でシースした被照射溶液であり、前記被照射溶液を所定の基板内に設けられた流路に流して前記微粒子の同定及び分別を行うことを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに刺激感応物質が添加され、前記別の機能光で前記刺激感応物質に所定の刺激を加えることにより前記被照射溶液の流れを制御することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記基板として、ディスポーザブルなものを用いることを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記基板及び前記光経路形成部を、クリーンベンチ内に収納することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光入出射点に光ファイバを接続して前記計測光の入射および前記機能光の出射を行うことを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記光入出射点に２本以上の光ファイバを平行に配列することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記機能光の照射により前記機能点から出射された前記計測光を、前記機能光が導光したものと同一の前記光ファイバに導光させることを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記２本以上の光ファイバを、光コネクタを用いて前記光経路形成部に接続することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記２以上の機能点を前記被照射溶液の流れ方向に設け、前記各機能点から入射した２以上の計測光から前記被照射溶液の流速を推定することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記後方散乱光を前記２以上の機能点で受光して前記被照射溶液の流速を推定することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記側方散乱光を前記２以上の機能点で受光して前記被照射溶液の流速を求めることを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記微粒子含溶液に含有されている前記微粒子の流速を個別に求め、該流速からタイミングを都度算出して前記微粒子の分別を行うことを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記刺激感応物質を添加した前記微粒子含溶液または前記シース溶液に対し所定の機能光を照射させて加熱することにより、流速抵抗を変化させて前記微粒子間の間隔を調整する、または前記流路から分岐された別の流路に前記微粒子を選択的に流すことを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記機能光として赤外光を用いることを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置を前記赤外光で加熱することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記２以上の計測点を結ぶ直線上の位置を前記赤外光で加熱することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記計測点より下流側を前記赤外光で加熱することを特徴とする。

この発明にかかる光計測方法の他の態様は、前記微粒子は、細胞であることを特徴とする。

本発明によれば、被照射物の異なる２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部を用いることで、配置する光学系部材を減らして小型化が実現できる光計測方法を提供することが可能となる。

第１の実施形態の光計測方法で用いる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。微粒子分別装置の流路を詳細に示す図である。第２の実施形態の光計測方法で用いる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。従来の微粒子分別装置を示す概略構成図である。従来の別の微粒子分別装置を示す概略構成図である。第３の実施形態の光計測方法で用いる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。第４の実施形態の光計測方法で用いる微粒子分別装置の一実施例を示す概略構成図である。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態にかかる光計測方法について説明する。本発明の第１の実施の形態で用いる微粒子分別装置を、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態で用いる微粒子分別装置を示す概略構成図である。本実施形態で用いる微粒子分別装置１００は、基板１１０、基板１１０を固定するための基板固定部１２０、光経路形成部１３０、計測制御部１４０、および空圧制御部１５０を備えている。

基板１１０は、微粒子含溶液１１とシース溶液１２とを内蔵しており、微粒子含溶液１１をシース溶液１２でシースした被照射溶液１３を流路１１１に所定の流速で流す構造を有している。基板１１０は、基板固定部１２０に高精度に位置決めして固定されている。また、被照射溶液１３の流速を制御するために、空圧制御部１５０が中空管１５１を介して基板１１０に接続されている。基板１１０は、シリコーン樹脂（例えば、ＰＤＭＳ）とガラスを用いて形成することができ、シリコーン樹脂１１７に流路１１１を形成し、流路１１１が形成された面のシリコーン樹脂１１７をカバーガラス１１６で覆うことで形成できる。シリコーン樹脂１１７を覆うカバーガラス１１６には、計測分別制御部１４０から出射される機能光が透過できるものを用いる。

流路１１１の詳細を図２に示す。流路１１には、機能点として異なる位置に２つの計測点１１１ａ、１１１ｂと１つの加熱点１１１ｃが設定されている。流路１１１の下流側はシース溶液排出部１１５に接続されているが、加熱点１１１ｃの上流側には流路１１１から分岐された別の流路が設けられており、別の流路は微粒子回収部１１４に接続されている。本実施例では、流路１１１に２つの計測点が設定されているが、これに限らず２つ以上の計測点を設けるのがよい。

光経路形成部１３０は、流路１１１の異なる位置に設定された２つの計測点１１１ａ、１１１ｂと１つの加熱点１１１ｃに焦点を形成するように、レンズ１３１を用いて３つの光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを形成している。本実施例では、計測点を２つとしているが、これに限らずさらに多くの計測点が設けられている場合でも、光経路形成部１３０でそれぞれの計測点に対応する光経路を形成することができる。また、レンズ１３１に代えて、光ファイバを用いて光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを形成することも可能である。

光経路形成部１３０の基板１１０と反対側の面には、光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃが設けられており、各光入出力点に入射された光がそれぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを経由して計測点１１１ａ、１１１ｂおよび加熱点１１１ｃで焦点を形成するように形成されている。また、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射された光は、それぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂを経由して光入出力点１３３ａ、１３３ｂで焦点を形成する。

光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃには、光コネクタ１３４を用いてそれぞれ第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが接続されている。さらに、第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続された接続用光ファイバ１４１を介して計測制御部１４０が接続されている。接続用光ファイバ１４１は、第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃを束ねて形成することができる。

上記のように、本実施形態の光経路形成部１３０は、基板１１０と反対側の面に複数の光ファイバを配置して複数の光入出力点を形成することで、内部のレンズ１３１を共用して複数の光経路を形成する構成となっている。このような構成とすることにより、複数の計測点で計測する場合でも、各計測点に対応して別々に光経路形成部（レンズ、光ファイバ等）を配置する必要がなくなり、微粒子分別装置１００を小型化することができる。

計測制御部１４０は、光源１４２、受光部１４３、測定手段１４４、および刺激付与手段１４５を有している。光源１４２から出射された照射光が接続用光ファイバ１４１および光経路形成部１３０を介して基板１１０内の微粒子含溶液に照射される一方、微粒子からの散乱光等（計測光）が逆の経路を辿って受光部１４３に入射され、受光部１４３からの信号をもとに測定手段１４４で微粒子の分析が行われる。さらに、測定手段１４４による分析結果に基づき、刺激付与手段１４５が微粒子含溶液に所定の刺激を与えて微粒子の分別を行う。

空圧制御部１５０は、中空管１５１を介して基板１１０に接続されている。基板内１１０の流路１１１を流れる被照射溶液の流速等を制御するために、中空管１５１を流路１１１の上流側と下流側に接続し、それぞれに加える圧力を調整している。

本実施形態では、基板１１０、基板固定部１２０、光経路形成部１３０、光コネクタ１３４、及び第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが、閉鎖空間を形成するクリーンベンチ１０１内に収納されている。計測制御部１４０および空圧制御部１５０はクリーンベンチ１０１の外に配置され、計測制御部１４０は接続用光ファイバ１４１を介して第１〜３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃに接続され、空圧制御部１５０は中空管１５１を介して基板１１０に接続される。また、本実施形態の基板１１０は、基板固定部１２０に着脱可能に形成されており、内蔵する微粒子を外部に漏洩させないディスポーザブルな構造を有している。

本実施形態で用いる微粒子分別装置１００を上記のような構成とすることで、微粒子含溶液１１に含有されている微粒子の測定及び分別を、クリーンベンチ１０１の外から制御して行うことができ、分別作業中微粒子で周囲の環境等が汚染されるおそれはない。また、計測・分別が終了した基板１１０を別のものに取り換える場合も、微粒子を密閉した基板１１０ごと取り換えることが可能なことから、基板１１０の取り換え時も微粒子に汚染されるおそれはない。本実施形態によれば、微粒子による汚染を防止したコンタミフリーな光計測方法を提供することができる。

図１、２を用いて、基板１１０の構造をさらに詳細に説明する。流路１１１の上流側には微粒子含溶液注入部１１２およびシース溶液注入部１１３が設けられ、流路１１１の下流側には微粒子回収部１１４と被照射溶液排出部１１５が設けられている。微粒子含溶液注入部１１２とシース溶液注入部１１３からそれぞれ微粒子含溶液１１とシース溶液１２を流路１１１に注入し、微粒子含溶液１１をシース溶液１２でシールしたシースフロー状態の被照射溶液１３を形成して流路１１１を下流側に流している。

流路１１１はカバーガラス１１６で覆われており、流路１１１の所定の位置に計測点１１１ａ、１１１ｂと加熱点１１１ｃが設けられている。計測点１１１ａ、１１１ｂを通過する被照射溶液１３に対し、計測制御部１４０から所定の光経路を経由してきた照射光がカバーガラス１１６を透過して照射される。また、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射される計測光は、所定の光経路を経由して計測制御部１４０に伝送され、ここで微粒子１０の計測結果に基づいて分別の制御が行われる。分別された微粒子は微粒子回収部１１４に回収され、それ以外の被照射溶液１３は被照射溶液排出部１１５に排出される。

本実施形態では、微粒子含溶液１１またはシース溶液１２として、所定の温度でゾル-ゲル転移を行う溶液を用いている。このような溶液を用いた場合、刺激付与手段１４５として赤外光を加熱点１１１ｃに照射すると、加熱点１１１ｃが加熱されてゾル状態からゲル状態に転移する。ゲル状態に転移すると、溶液の粘度が高くなって加熱点１１１ｃの流速が低下したり停止したりしてしまう。これに対し、赤外光照射を停止させると、温度が低下して再びゾル状態に戻り、被照射溶液１３が加熱点１１１ｃをもとの流速で流れるようになる。

本実施形態では、上記のような特性を有する溶液を微粒子含溶液１１またはシース溶液１２に用いることで、刺激付与手段１４５による赤外光の照射を制御して被照射溶液１３の流速を調整し、これにより所定の微粒子のみを微粒子回収部１１４に回収し、それ以外の被照射溶液１３をシース溶液排出部１１５に排出して分別することが可能となっている。

基板１１０は基板固定部１２０に着脱可能な構造となっているが、基板１１０上の計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃが光経路形成部１３０に対し高精度に位置決めされて基板固定部１２０に固定されるようになっている。図１に示す実施例では、位置決め手段として基板固定部１２０に位置決めピン１２１が設けられており、基板１１０には位置決めピン１２１を挿入するための挿入孔が形成されている。挿入孔を位置決めピン１２１に挿入することで、基板１１０が基板固定部１２０に高精度に位置決めされる。基板固定部１２０と光経路形成部１３０との位置関係は固定されており、基板１１０が基板固定部１２０に高精度に位置決めされると、光経路形成部１３０に対しても高精度に位置決めされる。

流路１１１を流れる被照射溶液１３の流速および微粒子の回収を制御するために、微粒子含溶液注入部１１２およびシース溶液注入部１１３と、被照射溶液排出部１１５のそれぞれに中空管１５１の一端が接続され、他端はともに空圧制御部１５０に接続されている。被照射溶液１３の流速は、微粒子含溶液注入部１１２側に加えられる空気圧と被照射溶液排出部１１３側に加えられる空気圧との差によって調整される。空圧制御部１５０は、微粒子含溶液注入部１１２側および被照射溶液排出部１１３側に加える空気圧を制御している。空圧制御部１５０はクリーンベンチ１０１の外部に設置されており、被照射溶液１３の流速を制御している間に微粒子１０で汚染されるといったおそれはない。

次に、光経路形成部１３０の構造について、さらに詳細に説明する。光経路形成部１３０は、内部するレンズ１３１を用いて光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃから入射した光がそれぞれ光経路１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃを経由して流路１１１上の計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃに焦点を形成するように構成されている。光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃと計測点１１１ａ、１１１ｂ及び加熱点１１１ｃとが、共用のレンズ１３１を介して相互に共役な位置関係となるように構成されている。

光経路形成部１３０と計測制御部１４０との間は、光ファイバを用いて接続している。光経路形成部１３０の光入出力点１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃには、光コネクタ１３４を用いてそれぞれに第１〜第３光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが平行に配列されている。それぞれの光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、光源１４２から出射される照射光と計測点１１１ａ、１１１ｂから出射される計測光の両方を伝送させる。光ファイバ１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃのそれぞれが、接続用光ファイバ１４１に接続されて計測制御部１４０との間で光伝送を行うように構成されている。

次に、計測制御部１４０の詳細な構造を以下に説明する。計測制御部１４０は、所定の照射光を出射する光源１４２と、計測点１１１ａ、１１１ｂから出射された計測光を受光する受光部１４３と、受光部１４３からの信号をもとに所定の測定を行う測定手段１４４と、被照射溶液１３に所定の刺激を付与する刺激付与手段１４５とを有している。測定手段１４４は、所定のタイミングで光源１４２から所定の照射光を出力させて計測点１１１ａまたは１１１ｂに位置する被照射溶液１３を照射するように制御する。これにより、計測点１１１ａまたは１１１ｂの被照射溶液１３から計測光が出射され、これが受光部１４２で受光されて所定の信号処理が行われる。

計測点１１１ａ、１１１ｂに位置する被照射溶液１３から出射される計測光として、例えば照射光が微粒子含溶液１１に含まれる微粒子で散乱された後方散乱光がある。また、照射光により励起されて発光する所定の蛍光を計測光とすることができる。波長の異なる蛍光を計測光とする場合には、長波長側の蛍光を先に計測するのが好ましい。これにより、微粒子の蛍光劣化を防止することができる。

図１に示す実施例では、計測点１１１ａ、１１１ｂで後方散乱光を計測しており、これにより微粒子１０の寸法、形状、内部構造等の特性情報を得ることができる。また、計測点１１１ｂでは蛍光の計測も行っており、後方散乱光と蛍光の情報を合わせて微粒子の識別を行うことができる。測定手段１４４は、識別された微粒子が目的のものか否かによって微粒子を分別するように刺激付与手段１４５を制御している。

本実施形態では、被照射溶液１３の流れ方向に２つ以上の計測点を設けており、それぞれから出射される計測光を用いて被照射溶液の流速を測定できるようにしている。図１では２つの計測点１１１ａ、１１１ｂを設けており、それぞれから出射された後方散乱光をもとに、測定手段１４４で被照射溶液１３の流速を算出している。測定手段１４４で算出された流速は、空圧制御部１５０で被照射溶液１３の流速を制御するのに用いることができる。

測定手段１４４で算出された被照射溶液１３の流速は、微粒子を分別するタイミングを決定するのに用いることもできる。すなわち、測定手段１４４において、被照射溶液１３の流速から微粒子１０を分別するタイミングを決定し、これに基づいて刺激付与手段１４５あるいは空圧制御部１５０を制御して微粒子１０の分別を行わせることができる。

刺激付与手段１４５は、測定手段１４４で計測光が処理された結果に基づき、被照射溶液１３の流速抵抗または流れ方向を制御するものである。本実施例では、測定手段１４４で所定の微粒子１０が検出されると、刺激付与手段１４５は光源１４２から赤外光を出射させて加熱部１１１ｃを照射させる。これにより被照射溶液１３が加熱されてシース溶液排出部１１５側への流れが減速または停止し、所定の微粒子１０が微粒子回収部側１１４側に流されて分別される。

微粒子含溶液１１として、赤外光で加熱されると粘度が高くなる溶液を用いることができ、粘度の変化により溶液の流れ方向や流速抵抗を変化させることができる。あるいは、シース溶液１２にこのような溶液を用いることもできる。このような溶液として、所定の温度でゾルーゲル転移を行う溶液を用いることができる。

加熱点１１１ｃの設定位置を、計測点１１１ａと１１１ｂとを結ぶ直線上とすることができる。この場合、加熱点１１１ｃに所定の照射光が照射されて加熱されると、被照射溶液１３の粘度が高められて流速が低下または停止する。これにより目的の微粒子を含有する液滴を分離することができ、所定の分別方法で分別回収することができる。

あるいは、加熱点１１１ｃの設定位置を、計測点１１１ａ、１１１ｂを結ぶ線上から離れた位置に設けることができる。この場合には、被照射溶液１３の流れ方向を２次元的に変化させることが可能となる。本実施例では、加熱点１１１ｃの手前で流路１１１を分岐する別の流路を設けており、加熱点１１１ｃが加熱されて粘度が高められると、被照射溶液１３が別の流路の方に流れて微粒子回収部１１４に回収されるように構成されている。

刺激付与手段１４５による被照射溶液１３の制御は、測定手段１４４による結果に基づいて行うように構成されている。すなわち、受光部１４３で受光された計測光が測定手段１４４で処理され、そこで判定された結果に基づいて刺激付与手段１４５が被照射溶液１３の流れを制御している。このように、測定結果に基づいて被照射溶液１３の流れを制御するために、本実施形態では加熱点１１１ｃの配置を計測点１１１ａ、１１１ｂより下流側に設定している。

上記説明のように、本実施形態で用いる微粒子分別装置１００は、基板１１０及び光経路形成部１３０等が閉鎖空間のクリーンベンチ１０１内に収納されており、その外部に設けられた計測制御部１４０および空圧制御部１５０を用いて基板１１０内の微粒子含溶液１１を計測制御するように構成されている。また、基板１１０を基板固定部１２０に着脱可能に構成し、内蔵する微粒子１０の分別を基板１１０内で行うことで外部に漏洩させないディスポーザブルな構造としている。本実施形態で用いる微粒子分別装置１００をこのような構成とすることにより、微粒子１０による汚染を防止した汚染の無い光計測方法を提供することができる。

微粒子１０を例えば所定の細胞とすることができる。本実施形態では、微粒子含溶液１１として細胞を含有する溶液を基板１１０に内蔵させ、これをクリーンベンチ１０１内に固定して測定・分別を行うことが可能なことから、細胞がクリーンベンチ１０１の外部に漏出するおそれはなく、細胞による感染のおそれはなくなる。また、測定・分別を終了した後は、基板１１０ごと処分できることから、やはり細胞による感染のおそれはない。

本発明の第２の実施の形態に係る光計測方法を、図３を用いて説明する。本実施形態で用いる微粒子分別装置２００では、第１の実施形態の光経路形成部１３０に加えて、第２光経路形成部２３０を備えている。光経路形成部１３０は、第１の実施形態と同様に流路１１１の流れ方向に対し垂直な方向に配置され、計測光を入射して計測制御部２４０に伝送するように構成されている。

本実施形態で追加された第２光経路形成部２３０は、流路１１１の流れ方向の一方（図３では上流側）に配置されている。計測制御部２４０内の光源１４２から出射される照射光は、接続用光ファイバ２４１および第４光ファイバ２３５を介して第２光経路形成部２３０に入射され、ここでレンズ２３１を用いて被照射溶液１３の所定の位置に焦点を形成するように光経路２３２が形成される。

本実施形態で用いる微粒子分別装置２００では、第１の実施形態で用いた微粒子分別装置１００で測定可能な後方散乱光及び蛍光に加えて、側方散乱光を測定することが可能となっている。一例として、後方散乱光用照射光が第１光経路形成部１３０側から被照射溶液１３に入射されると、後方散乱光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。また、側方散乱光用照射光が第２光経路形成部２３０側から被照射溶液１３に入射されると、側方散乱光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。さらに、蛍光用照射光が第１光経路形成部１３０側から被照射溶液１３に入射されると、蛍光が所定の計測点から光経路形成部１３０に入射される。本実施形態では、さらに側方散乱光の測定が可能となっており、これにより高感度な測定を実現することができる。

被照射溶液１３の流れを制御するために計測制御装置２４０から出射される加熱用赤外光は、第１の実施形態と同様に、光経路形成部１３０から被照射溶液１３の所定の加熱点に照射される。本実施形態では、後方散乱光および蛍光に加えて側方散乱光も測定することで、より高精度に微粒子の同定を行うことが可能となり、同定された所定の微粒子を刺激付与手段１４５を用いて分別することができる。

本発明の第３の実施の形態に係る光計測方法を、図４を用いて説明する。本実施形態で用いる微粒子分別装置３００は、第１の実施形態で用いた光経路形成部１３０に代えて、レンズを用いないで光ファイバ１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）のみで光経路を形成した光経路形成部３３０を備えている。

本実施形態で用いる微粒子分別装置３００では、被照射溶液１３への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。

本発明の第４の実施の形態に係る光計測方法を、図５を用いて説明する。本実施形態で用いる微粒子分別装置４００は、第２の実施形態で用いた光経路形成部１３０に代えて、第３の実施形態と同様に、レンズを用いないで光ファイバ１３５（１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ）のみで光経路を形成した光経路形成部３３０を備えている。また、第２の実施形態で用いた第２光経路形成部２３０に代えて、レンズを用いないで第４光ファイバ２３５のみで光経路を形成している。

本実施形態で用いる微粒子分別装置４００でも、被照射溶液１３への照射または計測光の入射を行うための光経路を、レンズを用いないで光ファイバのみで形成することで、クリーンベンチ内に収納する装置をさらに小型化することが可能となっている。

本発明の光計測方法では、上記の実施形態に限定されず、例えば下記のようにすることも可能である。
被照射物等を内蔵する基板を基板固定部に着脱可能に構成することができ、また基板および基板固定部を相互に接合することで高精度に位置決めできる位置決め手段を設けてもよい。基板として、ディスポーザブルなものを用いることができる。基板及び光経路形成部を、クリーンベンチ内に収納してもよい。さらに、基板および光経路形成部から分離された位置で計測光より測定結果を取得したり、機能光の出射を行うようにしてもよい。

また、微粒子含溶液またはシース溶液の少なくとも１つに刺激感応物質を添加し、別の機能光で上記の刺激感応物質に所定の刺激を加えることにより被照射溶液の流れを制御するようにしてもよい。刺激感応物質を添加した微粒子含溶液またはシース溶液に対し所定の機能光を照射させて加熱することにより、流速抵抗を変化させて微粒子間の間隔を調整する、または流路から分岐された別の流路に微粒子を選択的に流すようにすることができる。機能光として、赤外光を用いることができる。さらに、２以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置を赤外光で加熱する、または２以上の計測点を結ぶ直線上の位置を赤外光で加熱する、または計測点より下流側を赤外光で加熱する、等の方法を用いてもよい。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る光計測方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における光計測方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１１微粒子含溶液
１２シース溶液
１３被照射溶液
１００、２００、９００、９１０微粒子分別装置
１０１クリーンベンチ
１１０、９０１、９１１基板
１１１、９０２、９１２流路
１１１ａ、１１１ｂ計測点
１１１ｃ加熱点
１１２微粒子含溶液注入部
１１３シース溶液注入部
１１４微粒子回収部
１１５シース溶液排出部
１１６カバーガラス
１１７シリコーン樹脂
１２０基板固定部
１２１位置決めピン
１３０、２３０光経路形成部
１３１、２３１レンズ
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、２３２光経路
１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ光入出射点
１３４光コネクタ
１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、２３５第１〜４光ファイバ
１４０，２４０計測制御部
１４１、２４１接続用光ファイバ
１４２光源
１４３受光部
１４４測定手段
１４５刺激付与手段
１５０空圧制御部
１５１中空管

Claims

２以上の位置に機能点を有するように２以上の光経路を形成する光経路形成部に、被照射物に作用する機能光を入射し、
前記光経路のいずれかを経由して前記機能点のいずれかに前記機能光を出射し、
前記光経路のいずれかから所定の受光部に前記機能光の照射により計測点から出射された計測光を導光して前記被照射物を測定し、
前記光経路のいずれかを経由して前記被照射物に前記機能光とは別の機能光を照射する光計測方法であって、
前記被照射物は、微粒子を含有する微粒子含溶液をシース溶液でシースした被照射溶液であり、前記被照射溶液を、基板内に設けられた流路に流して前記微粒子の同定及び分別を行い、
前記基板は、ディスポーザブルなものであって、基板固定部に載置され、該基板の表面に前記流路が形成され、該流路がカバーガラスで覆われてなり、前記カバーガラスが前記基板固定部の上面に対向するように載置されることを特徴とする光計測方法。
前記基板及び前記光経路形成部を、クリーンベンチ内に収納することを特徴とする請求項１に記載の光計測方法。
前記基板は、基板固定部に、着脱可能に位置決め固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の光計測方法。
前記基板固定部は位置決めピンを有し、前記基板は前記位置決めピンを挿入する挿入孔を有し、該挿入孔に前記位置決めピンを挿入して、前記基板固定部に位置決め固定されることを特徴とする請求項３に記載の光計測方法。
前記機能光は、前記基板の下方から前記カバーガラスに向けて照射されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記被照射物に前記別の機能光を照射することで、前記被照射物に含まれる所定の含有物を分別することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記光経路の少なくとも１つに、蛍光波長を含んだ２以上の計測光が導光されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記被照射物および前記光経路形成部から分離された位置で前記機能光の出射および前記計測光の測定を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記光経路形成部では、１つのレンズ系で前記２以上の光経路を形成する
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記光経路形成部では、レンズを介さずに１以上のファイバを配置して前記２以上の光経路を形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記光経路の前記被照射物とはレンズを介した反対側で、前記被照射物に前記機能光を照射する位置と共役な位置に光入出射点を配置することを特徴とする請求項９に記載の光計測方法。
前記計測光として、前記機能光が前記被照射物で散乱された散乱光または前記機能光により励起されて放出される蛍光を測定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記散乱光は、前記機能光と同軸方向に散乱される後方散乱光であることを特徴とする請求項１２に記載の光計測方法。
前記散乱光は、前記機能光の照射方向に対し略垂直方向に散乱される側方散乱光であることを特徴とする請求項１２に記載の光計測方法。
波長の異なる前記蛍光を測定する場合には、長波長側の蛍光を先に計測することを特徴とする請求項１２に記載の光計測方法。
前記微粒子含溶液または前記シース溶液の少なくとも１つに刺激感応物質が添加され、前記別の機能光で前記刺激感応物質に所定の刺激を加えることにより前記被照射溶液の流れを制御することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記光入出射点に光ファイバを接続して前記計測光の入射および前記機能光の出射を行うことを特徴とする請求項１１に記載の光計測方法。
前記光入出射点に２本以上の光ファイバを平行に配列することを特徴とする請求項１７に記載の光計測方法。
前記機能光は、前記流路に沿って互いの光軸が平行になるように配置された複数の光ファイバから照射されることを特徴とする請求項１０に記載の光計測方法。
前記機能光の照射により前記機能点から出射された前記計測光を、前記機能光が導光したものと同一の前記光ファイバに導光させることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の光計測方法。
前記２本以上の光ファイバを、光コネクタを用いて前記光経路形成部に接続することを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の光計測方法。
前記２以上の機能点を前記被照射溶液の流れ方向に設け、前記各機能点から入射した２以上の計測光から前記被照射溶液の流速を推定することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記後方散乱光を前記２以上の機能点で受光して前記被照射溶液の流速を推定することを特徴とする請求項２２に記載の光計測方法。
前記側方散乱光を前記２以上の機能点で受光して前記被照射溶液の流速を求めることを特徴とする請求項２２に記載の光計測方法。
前記微粒子含溶液に含有されている前記微粒子の流速を個別に求め、該流速からタイミングを都度算出して前記微粒子の分別を行う
ことを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記刺激感応物質を添加した前記微粒子含溶液または前記シース溶液に対し所定の機能光を照射させて加熱することにより、流速抵抗を変化させて前記微粒子間の間隔を調整する、または前記流路から分岐された別の流路に前記微粒子を選択的に流すことを特徴とする請求項１６に記載の光計測方法。
前記機能光として赤外光を用いることを特徴とする請求項２６に記載の光計測方法。
前記２以上の計測点を結ぶ直線上から離れた位置を前記赤外光で加熱する
ことを特徴とする請求項２７に記載の光計測方法。
前記２以上の計測点を結ぶ直線上の位置を前記赤外光で加熱する
ことを特徴とする請求項２７に記載の光計測方法。
前記計測点より下流側を前記赤外光で加熱する
ことを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の光計測方法。
前記微粒子は、細胞であることを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の光計測方法。