JPS63206635A

JPS63206635A - セルソ−タ−

Info

Publication number: JPS63206635A
Application number: JP62039626A
Authority: JP
Inventors: Masao Yamazaki; 山崎　真雄; Susumu Nakamura; 進中村
Original assignee: Japan Spectroscopic Co Ltd
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1987-02-23
Publication date: 1988-08-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野コ本発明は試料細胞を分類するセルソーターに係り、特に
、揺動する船内等に設置されて使用されるセルソーター
に関する。

「従来の技術］この種のセルソーターでは、シース液とサンプル液とを
各タンク内へ入れ、タンク上方の空間へＮ、ガスを圧入
してタンク内のサンプル液及びソース液をフローセル内
へ導き、フローセル１０の上端部に設けられた振動子を
振動させてシース液に囲まれたサンプル液をフローセル
の下端部に設けられたジェットノズルから流化させ、そ
の液柱ヘレーザー光を照射し、散乱光強度又は蛍光強度
を測定して細胞の種類又は特性を判別し、その判別結果
に応じて、液柱下端部を正又は負に帯電させ、液柱の下
方両側に設けられた一対の偏向板に予め高電圧を印加し
ておき、偏向板間の静電場に上り液滴を偏向させて目的
とする細胞を分取するようになっている。

ところで、海洋研究船にセルソーターを搭載して、海洋
生物、特に海洋微生物の細胞を解析、分類する場合があ
る。

［発明が解決しようとする問題点〕しかし、船内では、セルソータが設置される床が常に揺
れ動くので、タンク内のサンプル液及び、シース液も揺
れ、フローセルへ輸送されるサンプル液及びシース液の
圧力が変動してサンプル液とシース液の流量比が変動し
、測定精度が著しく低下した。

また、振動子により形成される液滴の径が不均一となり
、径の大きい液滴は偏向板による偏向量が小さいため分
取できなかった。

さらに、液柱下端部の液滴化点の位置が上下に変動し、
帯電のタイミングがずれて分取ができなかった。

また、この液柱に含まれる細胞の分布のばらつきが大き
く、１個の液滴に２個以上の細胞が含まれる等して分取
不可能なものが多数存在した。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、揺動する船内等に
設置しても、高精度測定が可能であり、液滴化点を安定
させ、かつ、フローセルから流下する液滴の径を均一に
することができるセルソーターを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本第１発明では、多数の分離された細胞が含まれるサンプル液を加圧輸送
するサンプル液輸送手段と、シース液を加圧輸送するシース液輸送手段と、上端部に
振動子が設けられ、下端部にジェットノズルが設けられ
、軸中心部に該サンプル液が注入され、該サンプル液を
囲うように該シース液が注入されるフローセルと、該ジェットノズルから流下する該細胞に光束を照射し、
その散乱光強度又は蛍光強度を測定して、該細胞の種類
又は特性を判別する細胞種類・特性判別手段と、該照射位置下方に配置され、判別された該細胞の種類又
は特性に応じて該細胞を分取する細胞分取手段と、を有
するセルソーターにおいて、前記シース液輸送手段は、
モータと、該モータによりシリンダ内のピストンが軸方
向へ定速駆動されてシース液が該シリンダから押し出さ
れるシリンジと、を有することを特徴としている。

また、本第２発明では、前記モータはパルスモ−タであ
り、第１発明の構成に、前記振動子の振動周波数のｌ／
ｎ（ｎは自然数）の周波数の駆動パルスをパルスモータ
へ供給するパルスモータ制御手段を付設したことを特徴
としている。

［実施例］図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図にはセルソーターの全体構成が示されている。

フローセル１０の軸心部には導電性の管Ｉ２が配設され
ており、フローセル１０の軸心部へサンプル液１４が注
入される。サンプル液Ｉ４には海洋微生物の細胞が含ま
れており、この細胞は分離された複数種の細胞からなる
。また、細胞の特定抗体は蛍光物質でラベルされている
。

フローセル１０の側壁には管１６が突設されており、サ
ンプル液１４を囲むようにシース液】８がフローセル１
０内へ注入される。このシース液１８は濾過海水又は生
理食塩水等の不活性液である。

フローセル１０の上端部には超音波振動子２０がその振
動面を水平にして固着され、フローセル１０の下端部に
はジェットノズル２２が形成されており、超音波振動子
２０を振動させることによりジェットノズル２２から液
柱２４が流下し、液柱２４の下方に液滴２６が形成され
る。液柱２４の中心部には、シリンドリカルレンズ３０
を介してレーザー発生装置２８からレーザー光が照射さ
れ、その前方散乱光強度がコンデンサーレンズ３２を介
して光検出器３４により検出され、側方散乱光強度がコ
ンデンサーレンズ３６、ビームスプリッタ−３８を介し
て光検出器４０により検出される。また、特定波長の蛍
光強度は、ビームスプリッタ−３８、フィルター４２を
介して光検出器４４により検出される。

光検出器３４．４０．４４の検出信号はデータ処理装置
４６へ供給され、周知の方法により、細胞の大きさ、構
造の違い、特定抗体の有無が判別される。制御装置４８
はこの判別結果を受け、判別結果に応じてサンプル液１
６に正又は負の電圧を印加し、目的の細胞が含まれる液
柱２４の下端８一部を帯電させる。液滴２６の左右に配設された偏向板５
０．５２にはそれぞれ極性の異なる高電圧が印加され、
極板間に静電場が作られており、液滴２６の帯電極性に
応じて、液滴２６は落下するとともに右偏向または左偏
向されて、右偏向液滴容器５６または左偏向液滴容器５
８へ分離受容される。目的外の細胞は、偏向されずに液
柱２４の真下に落下し、非偏向液滴容器５４内へ受容さ
れる。

シース液１８はシリンジ６２のシリンダー６４内に貯蔵
されており、シリンダー６４内に嵌入されたピストン６
６を管Ｉ６側へ移動させることにより、シース液１８が
加圧されて管１６を介しフローセル１０の軸心部へ注入
される。　ピストン６６はピストンロッド６８を介して
移動板７０に連結され、この移動板７０はねじ棒７２が
螺貫され、ねじ棒７２の一端に固着された平歯車７４が
パルスモータ７８の回転軸に固着された平歯車７６と噛
合しており、平歯車７６を定速回転させるトビストン６
６がその軸方向へ定速移動する。

したがって、セルソーターが揺動じても管１６からフロ
ーセル１０内へ注入されるシース液１８の流量は一定に
なり、液滴２６の径が均一になるとともに、液柱２４の
液滴化点が変動せず安定する。

このパルスモータ７８を駆動する駆動パルスと超音波振
動子２０を振動させるサイン波電圧信号とは同期がとら
れている。

すなわち、クロック発生器８０から出力されるクロック
パルスは分周器８２により］／Ｎに分周され、サイン波
コンバータ８４によりサイン波に変換され、次いでアン
プ８６により電圧増幅されて周波数ｆ、の駆動電圧が超
音波振動子２０へ印加される。この周波数ｆ、は例えば
３０ＫＨｚである。

一方、クロック発生器８０から出力されるクロックパル
スはカウンタ８８へも供給されてカウントされ、そのカ
ウント値が一致回路９０．９２へ供給される。一致回路
９０．９２は、それぞれ設定器９４．９６から供給され
る設定値Ｎ、、Ｎ、にこのカウント値が一致すると、Ｒ
Ｓフリップフロップ９８のセット端子Ｓ、リセット端子
Ｒへ一致信号を供給する。ＲＳフリップフロップ９８の
Ｑ出力はアンドゲート１００、オアゲート１０２を介し
てドライバ１０４に供給され、ドライバ１０４からパル
スモータ７８へ駆動パルスが供給される。

ＲＳフリップフロップ９８のＱ出力の周波数はｆ、であ
り、上記周波数ｆ＋の１／ｎ（ｎは自然数）になってい
る。また、ＲＳフリップフロップ９８のＱ出力はカウン
タ８８のリセット端子へ供給される。

アンドゲート１００の他方の入力端子には、マイクロコ
ンピュータ１０６から回転制御信号Ｓ＋が供給され、回
転初期にはこの回転制御信号Ｓ。

がロウレベルにされるとともに、周波数ｆｘがＯからｆ
、まで上昇するパルスがマイクロコンピュータ１０６か
らオアゲート１０２の他方の入力端子に供給される。ｆ
ｘ””ｆｔであるかどうかは、ＲＳフリップフロップ９
８のＱ出力端子から供給されるパルスにより判別される
。ｆｘ−ｆｔになると、ｆｘが０１回転制御信号Ｓ、が
ハイレベルとなり、周波数ｆ、のパルスがドライバ１０
４へ供給される。また、ドライバ１０４にはマイクロコ
ンピュータ１０６から回転方向制御信号Ｓ３が供給され
る。

第２図に示す如く、周波数ｆ’＋は周波数ｆ、の整数倍
になっている。また、パワーアンプ８６の出力パルスの
立ち上がりとＲＳフリップフロップ９８のＱ出力のパル
ス立ち上がりとの時間間隔は常に一定値φになっている
。したがって、パルスモータ７８の回転に伴うシース液
１８の脈動の零クロス点と超音波振動子２０の振動によ
るシース液１８の脈動の零クロス点との、管１６の先端
開口位置Ｐにおける時間差が一定になる。この時間差は
、ｎ≧２の場合には、両脈動が共鳴または***鳴しない
ように設定される。

これにより、液滴２６の径がさらに均一になるとともに
液滴化点が安定し、セルソーターが揺動しても確実に目
的とする細胞を分取できる。

一方、管１２には、絶縁性の管１２゛を介して、シリン
ジ６４Ａが接続されている。シリンジ６４とその駆動機
構については、上記シース液輸送手段のそれと同一構成
になっており、同一構成要素には同一番号及びＡを付し
てその説明を省略する。

ただし、モータ１０８は直流モータであり、ドライバ１
１０を介してマイクロコンピュータ１０６により定速回
転制御される。

したがって、セルソーターが揺動してもシリンジ６４Ａ
内のサンプル液１４の圧力は一定になり、管１２の先端
開口からフローセル１０内へ一定流量のサンプル液１４
が注入され、液柱２４に含まれる細胞の分布が均一にな
り、測定が安定するとともに、分取効率が高くなる。

なお、上記実施例ではモータ１０８が直流モータである
場合を説明したが、パルスモータを用し）て、シース液
輸送の場合と同様に、振動子２０の振動との同期をとっ
て該パルスモータを回転させてもよい。

また、管１６又は１２゛を分岐させて複数（ｎ）のシリ
ンジを並列に接続し、名シリンジをそれぞれ独立の回転
駆動機構で駆動し、各パルスモータへ位相が順次等間隔
ずれた駆動パルスを供給することによりｆ　＋＝ｎ　ｆ
　ｔとして、全パルスモータによる脈動の周波数を超音
波振動子２０の脈動の振動子に一致させるようにしても
よい。この場合には、開口位置Ｐで両脈動が共鳴するよ
うに調節することにより、液滴２６の径がさらに均一と
なり、また、液柱２４内の細胞の分布がさらに均一とな
る。

［発明の効果コ本発明に係るセルソーターでは、モータによりピストン
を軸方向へ定速移動させてシリンダー内のシース液をフ
ローセル内へ注入しているので、セルソーターを揺動す
る船内等に設置してもその注入流量が常に一定となり、
振動子により形成される液滴の径が均一になるとともに
液滴化点が変動しないので、高精度測定が可能であり、
しかも、目的とする細胞を確実に分取可能であるという
優れた効果がある。

また、本第２発明に係るセルソーターでは、振動子の振
動周波数のＩ　／　ｎ　（ｎは自然数）の周波数の駆動
パルスをパルスモータへ供給するようになっており、パ
ルスモータの回転に伴うシース液の脈動と振動子の振動
によるシース液の脈動との同期がとられるので、フロー
セルのジェットノズルから流下して形成される液滴の径
がさらに均一となり、目的とする細胞の分取がより確実
に行われるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例に係り、第１図はセ
ルソーターの全体構成図、第２図は分周器８２とＲＳフ
リップフロップ９８の出力パルスの関係を示す波形図で
ある。ｌＯ：フローセル１４：サンプル液１８ニシース液２０：超音波振動子２２ニジエツトノズル２４：液柱２６：液滴２８；レーザー発生装置３４．４０．４４：光検出・器５０．５２：偏向板５４：非偏向液滴容器５６：右偏向液滴容器５８：左偏向液滴容器６２．６２Ａニジリンシロ４．６４Ａニジリンダ− ６６，６６Ａ：ピストン７８：パルスモータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の分離された細胞が含まれるサンプル液を加
圧輸送するサンプル液輸送手段と、シース液を加圧輸送するシース液輸送手段と、上端部に
振動子が設けられ、下端部にジェットノズルが設けられ
、軸中心部に該サンプル液が注入され、該サンプル液を
囲うように該シース液が注入されるフローセルと、該ジェットノズルから流下する該細胞に光束を照射し、
その散乱光強度又は蛍光強度を測定して、該細胞の種類
又は特性を判別する細胞種類・特性判別手段と、該照射位置下方に配置され、判別された該細胞の種類又
は特性に応じて該細胞を分取する細胞分取手段と、を有
するセルソーターにおいて、前記シース液輸送手段は、
モータと、該モータによりシリンダ内のピストンが軸方
向へ定速駆動されてシース液が該シリンダから押し出さ
れるシリンジと、を有することを特徴とするセルソータ
ー。
（２）多数の分離された細胞が含まれるサンプル液を加
圧輸送するサンプル液輸送手段と、シース液を加圧輸送するシース液輸送手段と、上端部に
振動子が設けられ、下端部にジェットノズルが設けられ
、軸中心部に該サンプル液が注入され、該サンプル液を
囲うように該シース液が注入されるフローセルと、該ジェットノズルから流下する該細胞に光束を照射し、
その散乱光強度又は蛍光強度を測定して、該細胞の種類
又は特性を判別する細胞種類・特性判別手段と、該照射位置下方に配置され、判別された該細胞の種類又
は特性に応じて該細胞を分取する細胞分取手段と、を有
するセルソーターにおいて、前記シース液輸送手段は、
パルスモータと、該パルスモータによりシリンダ内のピ
ストンが軸方向へ駆動されてシース液が該シリンダから
押し出されるシリンジとを有し、前記振動子の振動周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の周波
数の駆動パルスをパルスモータへ供給するパルスモータ
制御手段を付設したことを特徴とするセルソーター。
（３）前記パルスモータ制御手段は、前記駆動パルスの
立ち上がり点と前記振動子の振動のゼロクロス点との時
間差が所定値であることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載のセルソーター。
（４）前記シース液輸送手段は、前記パルスモータと前
記シリンジとがｎ組設けられており、前記パルスモータ
制御手段は、位相が順次等間隔ずれた同一周波数の駆動
パルスをｎ個の該パルスモータに対して供給することを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセルソーター。