JPS63262565A - フロ−セル - Google Patents

フロ−セル

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JPS63262565A
JPS63262565A JP62097130A JP9713087A JPS63262565A JP S63262565 A JPS63262565 A JP S63262565A JP 62097130 A JP62097130 A JP 62097130A JP 9713087 A JP9713087 A JP 9713087A JP S63262565 A JPS63262565 A JP S63262565A
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JP
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flow
cell
cells
capillary tube
nozzle
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博 大木
Hideaki Kanbara
秀明 蒲原
Akira Miyake
亮 三宅
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Hitachi Ltd
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1404—Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
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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〕 本発明はフローセルに係り、特に生体細胞分析装置に用
いられるフローセルに関する。
〔従来の技術〕
従来から、細胞をフローセルに流しながら光計測をし、
細胞の分析をおこなう生体細胞分析装置が存在する。こ
の生体細胞分析装置、いわゆるフローサイトメータでは
、フローセル内の細胞懸濁液中の細胞に光を照射し、細
胞からの散乱光や螢光吸収により細胞の大きさ、形状等
の状態を分析している。
この生体細胞分析装置では、細胞懸濁液を測定部毛細管
に安定して、しかも目詰りなく流すために１層流状態の
急激な縮流を利用して、細胞懸濁液を生理食塩水で包み
込むようにして流す方式が採用されている。この方式に
ついて、図面に従い説明する。第２図は、この方式の概
念図である。
第２図において、被検細胞懸濁液（サンプル流）１は、
シース液２により囲まれている。すなわちサンプル流の
回りにシース液流２が形成されることによりサンプル流
は層流状態の縮流となる。このようなサンプル流は出口
３から系外に排出される。
このような方式は、シースフロ一方式とよばれ生体細胞
を分析する上で有効な手段となっている。
しかし、第２図の４に示すように、細胞懸濁液中の細胞
には毛細管壁面や生理食塩水（シース液）から等方適な
力が作用するため、赤血球などのような偏平な細胞では
光照射測定部において様々な姿勢となり、光測定部にお
ける散乱光や螢光の測定データがばらつくという欠点が
あった。
そのような欠点を克服するために、従来から二つの手法
がとられていた。そのうちの一つは、第３図のフローセ
ルの断面図に示すようにフローセル縮流部と毛細管断面
の縦横比を変えて流動中の細胞に作用する縦方向、横方
向の力の大きさを変えることにより、偏平な細胞の向き
を一つの方向に揃える方法である。この方法については
、ザ・ジャーナルオブヒストケミストリーアンドサイト
クミストリー、２５巻、第７号（１９７７年）第７７４
頁から第７８０頁（Ｔ　ｈｅ　Ｊ　ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
Ｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｙｔｏｃｈ
ｅｍｊｓｔｒｙ、　Ｖｏｌ、　２５　。
Ｎα７　（１９７７）ｐｐ　７７４−７８０）において
論じられている。
他の一つの方法は、第４図に示すように細胞懸濁液（サ
ンプル流）をシース液の流れの中に放出するノズル５の
先端形状をくさび形にするものである。第４図（Ａ）は
そのノズルの斜視図を示す。
−力筒４図（Ｂ）はノズル５から送られたサンプル流１
とシース液２との流れの状態を示すためのフローセルの
断面図である。このようにノズルの先端形状をくさび形
にし、シース液流れの中における細胞懸濁流の断面形状
を偏平にすることにより、その面内に偏平な細胞をとじ
込めて流すことができる。この方法については、バイオ
フィジックスジャーナル２３巻（１９７８年第７頁から
第１３頁（Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃｓ　Ｊ　ｏｕｒｎａｌ、
　Ｖｏｌ、　２３（１９７８）ｐｐ　７−１３）におい
て詳しく論じられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記従来技術では次の問題点がある。
すなわち第３図に示すフローセルの断面縦横比を変化さ
せる従来例では、細胞に常に同じ割合で縦横に力が作用
するため、ノズルから放出された細胞の初めの姿勢によ
っては常に回転モーメントが加わり、偏平な細胞がすべ
て一方向に揃わないという問題がある。
また、第４図に示す細胞懸濁液のノズル形状をくさび形
にする従来例では、わずかなシース液（生理食塩水）の
乱れで、偏平になった細胞懸濁流の流れがリボン状にね
じれ、偏平な細胞を常に一方向から測定することができ
ないという問題点があった。
このように偏平な細胞を安定な姿勢にして測定できない
ことにより、光測定部における測定データの精度が損わ
れるという問題があった。
本発明は係る問題点を解決するために、偏平な細胞でも
高精度で光計測が可能となるフローセルを提供すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明は、流路を形成するた
めの毛細管と、該毛細管内に設けられ、細胞懸濁液を送
るためのノズルとを有し、該ノズルから送られる細胞懸
濁流の回りの前記毛細管内にシース液が供給され、該シ
ース液により細胞懸濁流の層流が形成されてなるフロー
セルにおいて、前記毛細管内の液流を速度勾配を有する
平行流となるように当該毛細管内の流速を調整する流速
調整手段が設けられてなることを特徴とするフローセル
である。
〔作用〕
上記本発明によれば、毛細管内の液流が速度勾配を有す
る平行流、すなわちせん断流となっているために、せん
断流の中に存在する細胞が軸対称形に変形し、偏平な細
胞でもその姿勢が揃うことになり、光計測のデータがば
らつくことがない。
したがって、常に高精度な測定をおこなうことができる
。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面に従い詳説する。
第１図はその一実施例を示す断面構成図である。
なお第１図において従来の技術で説明した部分と同一の
部分については同一の符号を付しその説明を省略する。
第１図において、毛細管１０内には細胞懸濁流（サンプ
ル流）１を送り出すためのノズル５が設けられている。
この毛細管１０及びノズル５は、このような流路を形成
するための溝が設けられた複数の金属板プレートを積層
することにより形成されるものである。すなわち第１図
１１部分は金層板プレートからなっている。なお、図面
の表側及び裏側部分はガラス板でシールされていること
から、流路がシール状態になっている。このような毛細
管１０は、流れの下流側にいくに従って、先すぼまり形
状となり、以後第１図右側部分に存在する光計測部にい
くまで、毛細管流路幅が狭くなり、以後一定の幅を有す
るもの５２となっている。
次に本実瘉例の動作について説明する。
ノズル５内には被検細胞が含有された懸濁流が送り込ま
れている。この懸濁流は加圧状態で送り込まれているた
めに、ノズル５先端から細胞懸濁流１が毛細管１０内に
形成されている。一方、ノズル５周囲の毛細管部分には
シース液２が加圧状態で送り込まれている。このシース
液２はサンプル流１を包み込むようにして流されており
、かつ光計測部に至る毛細管部分１０には所定の太さま
で絞り込まれているために、細胞懸濁流１は急激な縮流
となり、かつ層流状態５０となる。この層流状態となっ
たサンプル流には被検細胞５１が個々に通過し、その結
果、光計測部においては一つごとの細胞の状態を測定す
ることができる。
測定部に至る毛細管の壁面の一方６は滑らかなものとな
っており、壁面６に対する壁面７は粗い面となっている
。この結果毛細管の中を流れる流体は滑らかな面６の側
では小さな流体抵抗を受け、粗い面７の側では大きな流
体抵抗を受ける。しかも面６と面７との距離は２００μ
ｍから５００μｍと極めて狭い流路であるため流体の速
度分布は流路内金域がぜん断流となる。第１図Ａ部分の
拡大図を第５図に示す。第５図に示すように、流路内金
域の流体の速度分布２０は、流路内金域でせん断流とな
る。すなわち速度勾配をもった平行流となるために、せ
ん断流にさらされた偏平な細胞は軸対称形状の細胞２に
変形される。これはあたかもラグビーボール状となり、
その長軸が流れの方向と一致するようになる。この結果
、偏平な細胞でも測定部における姿勢が揃った形状とな
ることにより光測定のデータがばらつくことなく常に高
精度な測定を可能とする。
第６図は、光測定部における毛細管の断面を示した図で
ある。第６図において滑らかな壁面６と粗い壁面７が相
対している状態が示されている。
この壁面６と７はガラス板８によって密閉されており、
このガラス板を通して散乱光や螢光９が流路内に流れる
細胞２に照射される。軸対称形となった細胞２からの散
乱光や螢光は、もはや最初の細胞の姿勢に関係なく常に
同じ種類の細胞であれば同じ情報が与えられる。壁面の
表面粗さについては、滑らかな面の粗さは壁面間距離の
１１５００以下であり、粗い面は１／２０以上であれば
よい。粗さの範囲については滑らかな壁面側がＩＳから
１０８、粗い壁面のほうが１０Ｏ８から１０００Ｓ程度
が好適である。
第７図は本発明の他の実施例を示すもので、粗い面７を
、ガラス面の一部にまで延長した実施例を示す構成図で
ある。第７図はこの実施例における光測定部の断面構成
図を示すものである。
通常フローセルに用いられるガラスは、表面粗さがよい
ものが用いられている。これは光計測における光の照射
が必要であるためである。しかし本実施例では、ガラス
面の一部３０をすりガラスのように粗くし、壁面７の側
の流体抵抗を大きくしたものである。このようにするこ
とにより、さらに速度勾配が大きくなる。したがって、
第１図に示す実施例に比較して、さらに被検細胞が軸対
称形状になりやすいものである。
本実施例では、当然のことながら、ガラス面を通して散
乱光や螢光の測定をしなければならないため、ガラス面
を粗くする部分の距離は壁面間距離の１７３以下とし、
入射光や散乱光がこの部分にかからないように光学系を
調整する必要がある。
以上第１図及び第７図の実施例において、壁面を滑らか
にする手段としては研磨やめっきなどの通常の方法を用
いることができる。また壁面を粗くする手段としてはロ
ーレット加工や微細切削加工などを用いることができる
。
さらに第１図及び第７図の実施例において測定される細
胞は、生体の通常の細胞のほか赤血球などのように偏平
な細胞を測定することができる。
次に本発明の他の実施例について説明する。第８図はそ
の実施例に係る毛細管部分の断面構成図である。本実施
例では、第１図の実施例と比較して、ノズル５先端部に
メツシュ材４０が設けられている点が異なっている。こ
のメツシュ材４０は流路断面内に設けられ、流路の一端
から他端にいくに従ってメツシュの間隔が徐々に狭くな
っている。第９図にこのメツシュ材の平面図を示す。第
９図において、メツシュ材の中央部にはノズル５先端部
に相当する孔４１が設けられている。前述のように、こ
のメツシュ材の間隔はメツシュ材の一端から他端にいく
に従って徐々に狭くなっている。したがって、このメツ
シュ内を流れる流体抵抗は、間隔が狭くなるほうに従い
大きくなり、したがって流体の流速分布は前記第５図で
示したように、せん断流となる。この結果、被検細胞の
形状を軸対称形なものとすることができる。なお、本実
施例においてメツシュ材１４をノズル５の先端より下流
側に設置することは望ましくない。細胞２がメツシュに
ひっかかり、光測定をすることができないからである。
次に、さらに本発明の他の実施例について説明する。第
１０図は、その実施例における毛細管部分の断面構成図
である。
本実施例では以上の実施例と異なり、シース液流路を分
割する隔壁３５が設けられている。本実施例の場合は、
シース液流路を６個に分割している。この分割されたそ
れぞれの流路におけるシース液の流速が、第１０図に示
すように毛細管の一端側から他端側に向って徐々に小さ
くなるようにする。この結果、前記第５図に示すような
せん断流が得られ、被検細胞の軸対称形のものとするこ
とができる。本実施例では、ノズル５を挾んで一方の側
のシース液流速はサンプル液１流れの速度より順次大き
くなるように流し、他方の側は順次小さくなるように流
すことが必要である。なお、隔壁の数は必要に応じて選
択することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、毛細管の流れは全
域せん断流となる結果、そのせん断流の中に存在する細
胞は軸対称形に変形する。したがって、偏平な細胞でも
その姿勢によって光測定のデータがばらつくことがない
ため、常に被検細胞の状態を高精度で測定できるフロー
セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明にかかるフローセルの一実施例の縦断
面図、第２図は、従来方式のフローサイトメータの概念
図、第３図は従来のフローセルの断面図、第４図（Ａ）
は従来のフローセルのノズル先端形状を示す斜視図、第
４図（Ｂ）はノズル５から送られたサンプル流とシース
液との流れの状態を示すためのフローセルの断面図、第
５図は第１図Ａ部分の拡大図、第６図は光測定部におけ
る第１図のフローセルの横断面図、第７図は本発−１２
＝ 明の他の実施例にかかる光測定部における横断面図、第
８図は本発明の第３の実施例を示すフローセルの横断面
図、第９図は第８図の実施例に用いられるメツシュの平
面図、第１０図は本発明の第４の実施例を示すフローセ
ルの横断面図である。 １・・・サンプル流、 ２・・・シース液流、 １０・・・毛細管、 ２０・・・流体の速度分布。 ５０・・・サンプル流の層流、 ５１・・・被検細胞。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）流路を形成するための毛細管と、該毛細管内に設
    けられ、細胞懸濁液を送るためのノズルとを有し、該ノ
    ズルから送られる細胞懸濁流の回りの前記毛細管内にシ
    ース液が供給され、該シース液により細胞懸濁流の層流
    が形成されてなるフローセルにおいて、前記毛細管内の
    液流を速度勾配を有する平行流となるように当該毛細管
    内の流速を調整する流速調整手段が設けられてなること
    を特徴とするフローセル。
JP62097130A 1987-04-20 1987-04-20 フロ−セル Granted JPS63262565A (ja)

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