JP3117751B2 - Sample flat flow forming device for particle analysis - Google Patents
Sample flat flow forming device for particle analysisInfo
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Description
【0001】 本発明は、血液や尿等の粒子成分を含む
サンプル(試料液)を、幅が広く厚みの薄い扁平な流れ
にして流すためのサンプル扁平流形成装置に関するもの
である。本発明の装置は、そのサンプル扁平流にストロ
ボ光を照射し、粒子成分の静止画像を撮像する粒子画像
分析装置において好適に使用される。[0001] The present invention relating to a sample (sample solution) containing the particle component such as blood or urine, to a sample flat flow forming apparatus for flow in the thin flat flow width is wide thickness. The apparatus of the present invention is suitably used in a particle image analyzer that irradiates a flat flow of a sample with strobe light and captures a still image of particle components.
【0002】[0002]
【従来の技術】扁平な流れにして流した粒子成分の画像
を撮像し、画像処理により粒子の分析をする装置は、特
開昭57−500995号公報あるいは米国特許第4,
338,024号公報に開示されている。フローセル
は、測定領域において縦横比が大きな(数十倍にも及
ぶ)流路を有し、その流路においてサンプルの平面(フ
ラット)シースフローを形成させ、ビデオカメラでその
サンプル扁平流の静止画像を撮像している。撮像領域に
おける流路寸法は横100μm、縦5000μm(縦横比
は50倍)と記載されている。なお、シースフロー(s
heath flow)とは、粒子を液流れの中央部に
精度良く一列に整列させて通過させるために、粒子の懸
濁液の周囲を層流のシース液で被覆した流れをいう。2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-500995 or U.S. Pat.
No. 338,024. The flow cell has a flow channel with a large aspect ratio (tens of times) in the measurement area, forms a flat (flat) sheath flow of the sample in the flow channel, and a still image of the sample flat flow with a video camera. Is imaged. The flow path dimensions in the imaging region are described as 100 μm in width and 5000 μm in height (the aspect ratio is 50 times). In addition, sheath flow (s
The term “heat flow” refers to a flow in which the periphery of a suspension of particles is covered with a laminar sheath liquid in order to accurately pass the particles in a line in the center of the liquid flow.
【0003】一方、実開平3−44626号公報には、
半導体製造等に使用されるクリンルームの洗浄度計測用
として、先端部が扁平状になり、その扁平方向に沿って
複数のノズル孔に分割されたノズル、及び吐出孔自体が
扁平になっているノズルが開示されている。確かに、こ
れらのノズルはサンプル流を扁平にするためのものであ
るが、シースフローは用いておらず、単に大量の試料流
体を流すためのものである。これらのノズルだけでは、
本発明において必要とする充分な扁平度(10μm×9
00μm程度)を有する扁平流は実現できない。On the other hand, Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-44626 discloses that
For measuring the cleanliness of the clean room used in semiconductor manufacturing, etc., the tip is flat, the nozzle divided into a plurality of nozzle holes along the flat direction, and the discharge hole itself is flat. A nozzle is disclosed. Certainly, these nozzles are for flattening the sample flow, but do not use the sheath flow, but merely for flowing a large amount of sample fluid. With these nozzles alone,
Sufficient flatness required in the present invention (10 μm × 9
(About 00 μm) cannot be realized.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記の特開昭57−5
00995号公報、米国特許第4,338,024号公
報などに記載された従来のフローセルにおいて、流路の
厚みは被分析粒子の大きさ程度であり、またその寸法に
おいても精度が要求される。このため、製造が難しく、
高価であるという問題があった。また、厚みが薄いため
破損し易く、取り扱い難いという問題もあった。通常の
フローサイトメータでは、流路の縦横比がほぼ1倍のフ
ローセルが用いられている。そのようなフローセルを用
いれば、上記のような問題はないが、そのままではサン
プル扁平流は形成できない。フローサイトメトリーハン
ドブック・サイエンスフォーラム(昭和59年):39
9〜400頁には、サンプル流に働く力についての記載
がある。図15はその文献から引用した図であり、流れ
の方向から見たフローセル部分の図(平面図)である。
h、v両方向を比べると、絞りの比が大きいh方向の力
fhの方が、絞りの比が小さいv方向の力fvより大き
く作用する。しかし、これはサンプル中の細胞の向きを
一定方向に整列させるために用いられるものであり、サ
ンプル扁平流の形成には不充分である。なお、サンプル
流に働く力をfh、fvとすると、fh:fv=A/
a:B/bで表わされ、A/a>B/bである。本発明
は、上記の諸点に鑑みなされたもので、流路の縦横比が
1〜数倍のフローセルを用いながら、サンプル扁平流を
形成することができる装置を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 57-5 is disclosed.
In the conventional flow cells described in, for example, Japanese Patent No. 009995 and US Pat. No. 4,338,024, the thickness of the flow channel is about the size of the particles to be analyzed, and precision is required also in the dimensions. For this reason, manufacturing is difficult,
There was a problem that it was expensive. In addition, there is also a problem that it is easily broken due to its small thickness and is difficult to handle. In a normal flow cytometer, a flow cell having an aspect ratio of the flow channel of approximately 1 is used. If such a flow cell is used, the above problem does not occur, but a sample flat flow cannot be formed as it is. Flow Cytometry Handbook Science Forum (1984): 39
Pages 9-400 describe the forces acting on the sample stream. FIG. 15 is a drawing (plan view) of the flow cell portion viewed from the flow direction, which is cited from the document.
Comparing the h and v directions, the force fh in the h direction with a large aperture ratio acts more than the force fv in the v direction with a small aperture ratio. However, this is used to align the orientation of cells in the sample in a certain direction, and is insufficient for forming a flat flow of the sample. If the forces acting on the sample flow are fh and fv, fh: fv = A /
a: B / b, where A / a> B / b. The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide an apparatus capable of forming a flat flow of a sample while using a flow cell having an aspect ratio of a flow channel of 1 to several times.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、フローセルの導入用流路において、流路の一方の
幅だけを狭めていき、測定用流路に連接させる。そし
て、サンプルノズルの吐出口を扁平状にするか、又は小
さな吐出口を横一列に並べる。さらに、導入用流路にお
ける幅の減少方向とサンプルノズル吐出口の幅の狭い方
向、つまり、吐出口が扁平状の場合は、径の短い方向と
を、吐出口が横一列の場合は縦方向(配列方向と直交す
る方向)とを同じにする。In order to achieve the above-mentioned object, in the flow channel for introduction of the flow cell, only one width of the flow channel is reduced to be connected to the flow channel for measurement. Then, the discharge ports of the sample nozzle are made flat or small discharge ports are arranged in a horizontal line. Furthermore, the direction in which the width of the introduction channel decreases and the direction in which the width of the sample nozzle orifice is narrow, that is, the direction in which the diameter of the discharge port is short when the discharge port is flat, and the direction in which the width of the discharge port is one line in the vertical direction. (The direction orthogonal to the array direction).
【0006】本発明の請求項1の粒子分析用のサンプル
扁平流形成装置は、流路が次第に狭められた導入用流路
と、導入用流路に連なる狭い測定用流路と、導入用流路
に設けられたシース液供給口と、測定用流路の下流に設
けられた排出口とを備えたフローセルと、フローセルの
導入用流路内に、先端が測定用流路に向かうように配置
された、サンプル吐出用のサンプルノズルと、からなる
粒子分析用のサンプル流形成装置において、フローセル
の測定用流路の横断面は、辺の比が1〜数倍の矩形であ
り、導入用流路の横断面は矩形であり、 導入用流路の長
軸方向と測定用流路の長軸方向とは直角方向となるよう
に配置され、導入用流路の長軸方向の幅のみが実質的に
収束して導入用流路が測定用流路に接続し、サンプルノ
ズル先端の吐出口は、扁平状に開口しており、この吐出
口の長軸方向が測定用流路の長軸方向と同じ方向になる
ように、サンプルノズルが配置されていることを特徴と
している。[0006] Sample flat flow forming apparatus for analyzing particles according to claim 1 of the present invention, flow for introduction flow path is narrowed gradually path
When a narrow measuring flow path communicating with the introduction channel, the introduction flow path
To the sheath liquid supply port provided a flow cell having an outlet disposed downstream of the measuring flow path, the introduction flow path of the flow cell, arranged so that the tip is directed to the measuring flow path It has been, and Sanpurunozu Le for the sample discharge, the sample flow forming apparatus for particle analysis consisting, flow cell
The cross section of the measurement flow path is a rectangle having a side ratio of 1 to several times, the cross section of the introduction flow path is rectangular, and the length of the introduction flow path is
The axial direction should be perpendicular to the long axis direction of the measurement channel.
And only the width in the long axis direction of the introduction channel is substantially
Converging to introducing passage is connected to the measuring flow path, the discharge port of the sample Roh <br/>'s Le destination end is opened into a flat shape, the discharge
As long axis direction of the mouth becomes long axis and the same direction of the measurement flow path, it is characterized in that Sanpurunozu Le is located.
【0007】この場合、サンプルノズルの吐出口が、中
心部分の幅よりも端部分の幅の方が広い形状を有してい
るように構成するのが望ましい。また、吐出口形状が扁
平状であるサンプルノズルの代わりに、小吐出口が横一
列に複数個設けられたサンプルノズルを用い、小吐出口
の配列方向が測定用流路の長軸方向と同じになるよう
に、サンプルノズルを配置することもある。この場合の
一例として、サンプルノズル他端のサンプル流入口は一
つであり、サンプルノズル内部で複数の小流路に分岐さ
せ、各小吐出口を一列に並べるように構成される。上記
の場合は、サンプルノズルの小吐出口の数を偶数とし、
これらの小吐出口をサンプルノズルの中心の対称位置に
設けるのが望ましい。そして、さらに、端部分に配置さ
れた小吐出口の径が、中心部分に配置された小吐出口の
径よりも大きくなるようにするのが望ましい。[0007] In this case, the discharge port of the sub Npurunozu Le, it is desirable to configure such towards the width of the end portion component has a wider shape than the width of the central portion. Further, in place of the sample discharge nozzles shape is flat, with Sanpurunozu Le the small discharge port provided plurality in a horizontal row, small discharge openings
The arrangement direction long axis and the same as such so that the measuring flow path of, occasionally comprises Sanpurunozu Le. The as an example of the case, the sample inlet of Sa Npurunozuru other end is one, is branched into a plurality of small passages within the sample nozzle, and each small discharge ports, as arranged in a row. the above
In the case of, the number of small discharge ports of the sample nozzle is an even number,
It is desirable to provide these small discharge ports at symmetrical positions at the center of the sample nozzle. Further, it is desirable that the diameter of the small discharge port disposed at the end portion is larger than the diameter of the small discharge port disposed at the center portion.
【0008】[0008]
【作用】導入用流路の長軸方向と測定用流路の長軸方向
とは直角方向となるように配置され、導入用流路の長軸
方向の幅のみが実質的に収束して導入用流路が測定用流
路に接続し、サンプルノズル先端の吐出口は、扁平状に
開口しており、この吐出口の長軸方向が測定用流路の長
軸方向と同じ方向になるように、サンプルノズルが配置
されているので、流路の縦横比が1〜数倍のフローセル
を用いながら、充分な扁平度(10μm×900μm程
度)を有するサンプル扁平流を形成させることができ
る。導入用流路において、一方の幅だけを狭めているの
で、シース液はその方向についてのみ、内側に向かって
大きな力が作用し、幅が変わらない方向には力は作用し
ない。つまり、一方向のみにサンプル絞り込み作用が発
生する。サンプルノズルの吐出口は、従来のような円形
ではなく、円を扁平にした形状、すなわち略楕円形であ
る。このため、ノズルから吐出されたサンプル液は、両
者(一方向のみのサンプル絞り込み作用とノズルから吐
出された扁平流)の相乗作用により、縦横比が1〜数倍
の測定用流路であっても、極めて扁平なサンプル流を形
成することができる。また、サンプルノズルの複数の小
吐出口から吐出されたサンプル液の場合も同様に、極め
て扁平なサンプル流を形成することができる。[Function] Long-axis direction of introduction channel and long-axis direction of measurement channel
And the long axis of the introduction channel
Only the width in the direction is substantially converged, and the introduction flow path is
And the outlet at the tip of the sample nozzle is flat.
It is open, and the long axis direction of this discharge port is the length of the measurement channel.
Position the sample nozzle so that it is in the same direction as the axial direction
Flow cell with an aspect ratio of the flow channel of 1 to several times
While using a slab, a sufficient flatness (about 10 μm × 900 μm)
Degree) can form a sample flat flow
You. Oite introduction flow path, since narrowing the only one width, sheath fluid for that direction only, a large force acts inward, in the direction does not change the width force does not act. That is, the sample narrowing action occurs only in one direction. Outlet of Sanpurunozu Le, not as in the prior art circular shape to a flat circle, that is, substantially elliptical. Therefore, Nozzle or al discharged sample liquid, by a synergistic action of both (one direction only sample narrowing effect and flat flow ejected from the nozzle) of an aspect ratio of flow paths for measurement several times 1 Even so, a very flat sample flow can be formed. Similarly, in the case of a plurality of small discharge openings either et discharged sample solution Sanpurunozu Le, it is possible to form an extremely flat sample flow.
【0009】[0009]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の寸法、材質、形状、その相対配置などは、
とくに特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれ
らのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に
すぎない。図1〜図3は、本発明のサンプル扁平流形成
装置を示している。この装置は、シースフローを形成さ
せるためのフローセル10と、試料を吐出させる細管で
あるサンプルノズル12とによって構成されている。フ
ローセル10は、ガラス、プラスチックなどの透明体か
らなり、一方向の幅のみが次第に狭められた導入用流路
14と、導入用流路14に連なる狭い測定用流路16
と、導入用流路14に設けられたシース液供給口18
と、測定用流路16の下流に設けられた排出口20とを
備えている。そして、測定用流路16の横断面は、辺の
比が1〜数倍、具体的には1〜10倍、望ましくは3〜
5倍の矩形となっている。なお、辺の比が20倍を超え
る場合は、従来のフローセルに近づき、製作が難しく、
かつ破損し易くなる。この装置において、試料を周囲か
ら包み込みながら測定領域cへ導くためのシース液を、
フローセル10中に流し、同時にノズル12によってシ
ース液中に試料を流し込むことによって、試料流の厚さ
を一定の値(測定する粒子の厚さ程度の値とし、例えば
血液中の赤血球を測定する場合は、10μm程度とす
る。)に絞り込む。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions and the like of the components described in this embodiment are as follows:
Unless there is a specific description, the scope of the present invention is not intended to limit the scope of the invention only to them, but is merely an illustrative example. 1 to 3 show a sample flat flow forming apparatus of the present invention. This apparatus includes a flow cell 10 for forming a sheath flow, and a sample nozzle 12 which is a thin tube for discharging a sample. The flow cell 10 is made of a transparent material such as glass or plastic, and has an introduction flow path 14 in which only the width in one direction is gradually narrowed, and a narrow measurement flow path 16 connected to the introduction flow path 14.
And a sheath liquid supply port 18 provided in the introduction channel 14.
And an outlet 20 provided downstream of the measurement channel 16. The cross section of the measurement channel 16 has a side ratio of 1 to several times, specifically 1 to 10 times, preferably 3 to 10 times.
It is a five-fold rectangle. If the side ratio exceeds 20 times, it approaches the conventional flow cell, making it difficult to manufacture.
And it is easy to be damaged. In this device, the sheath liquid for guiding the sample to the measurement region c while wrapping the sample from the surroundings is
When the sample is poured into the sheath liquid by the nozzle 12 at the same time as flowing into the flow cell 10, the thickness of the sample flow is set to a constant value (about the thickness of the particles to be measured, for example, when measuring red blood cells in blood). Is about 10 μm).
【0010】導入用流路14の一方の幅a1(図1、図
3参照)は、例えば1mmと一定であり、ノズル12先端
付近でのシース液流の幅が変化しないようにしているの
で、幅a1の方向には試料流に絞り込み作用が働かな
い。一方、導入用流路14の他方の幅b1(図2、図3
参照)は、上記の場合と異なり、幅b1から測定用流路
16に近づくにつれ、次第に幅が狭まって幅b2(図
2、図3参照)となり、試料流の絞り込み作用が働くよ
うになっている。幅b1は一例として10mm、幅b2は
一例として0.5mmである。フローセル10内に、従来
の円孔ノズルを配置することによって、試料の流れを板
状、すなわち厚さが10μm程度で幅の広い試料流を作
ることができる。しかしながら、この方法のみでイメー
ジングフローサイトメータの測定領域に十分な幅を持っ
た試料流を作ることができない。The width a1 of one of the introduction channels 14 (see FIGS. 1 and 3) is constant, for example, 1 mm, so that the width of the sheath liquid flow near the tip of the nozzle 12 does not change. In the direction of the width a1, the narrowing action does not work on the sample flow. On the other hand, the other width b1 of the introduction channel 14 (see FIGS. 2 and 3)
Unlike the case described above, the width gradually decreases from the width b1 to the measurement flow path 16 to become the width b2 (see FIGS. 2 and 3), and the narrowing action of the sample flow works. I have. The width b1 is, for example, 10 mm, and the width b2 is, for example, 0.5 mm. By arranging a conventional circular nozzle in the flow cell 10, the sample flow can be formed in a plate shape, that is, a wide sample flow having a thickness of about 10 μm. However, this method alone cannot produce a sample flow having a sufficient width in the measurement area of the imaging flow cytometer.
【0011】そこで、図4〜図14に示すようなサンプ
ルノズルを使用することによって、フローセル10の測
定用流路16を流れるサンプル流の厚みを、さらに薄い
扁平流にすることができる。以下、これについて詳細に
説明する。撮像領域は、基本的に対物レンズ(図示せ
ず)の倍率とビデオカメラ(図示せず)の撮像素子の大
きさとによって決まる。例えば、対物レンズの倍率が1
0倍、ビデオカメラのCCD撮像素子が2/3インチの
場合、CCD素子受光面の大きさは8.8×6.6mmで
あるため、フローセル10での撮像領域は0.88×
0.66mm、対物レンズ系として40倍の倍率を持たせ
た場合の撮像領域は0.22×0.165mmであるた
め、対物レンズ系の倍率を10倍とした場合でも、サン
プル流は0.9mm程度の幅を持っていればよいことにな
る。ここで、シースフロー測定法において、フローセル
中を流れるサンプル流の断面積は、サンプル流の流量と
シース液の流量比によって決まる。例えば、ノズルとし
てサンプル流出口が1つしかない円形の従来のノズルを
使用し、単位時間当たりのサンプルの吐出量を2.6μ
l/sec、シース液の流量を500μl/secとすると、フロ
ーセルの測定用流路16の断面内において、サンプル流
とシース液の占める面積比は、1:187の比率にな
る。このため図1〜図3に示すように、測定用流路16
の断面を1mm×0.5mmとした場合、サンプル流の占め
る面積は、0.5mm2の1/187、すなわち、2.7
×10-3mm2となる。Therefore, by using a sample nozzle as shown in FIGS. 4 to 14, the thickness of the sample flow flowing through the measurement flow path 16 of the flow cell 10 can be made even thinner. Hereinafter, this will be described in detail. The imaging area is basically determined by the magnification of the objective lens (not shown) and the size of the imaging device of the video camera (not shown). For example, if the magnification of the objective lens is 1
When the magnification of the CCD image sensor of the video camera is 2/3 inch, the size of the light receiving surface of the CCD device is 8.8 × 6.6 mm.
Since the imaging area is 0.22 × 0.165 mm when the magnification of the objective lens system is 0.66 mm and the magnification of the objective lens system is 40 times, even when the magnification of the objective lens system is 10 times, the sample flow is 0.1 mm. It is only necessary to have a width of about 9 mm. Here, in the sheath flow measurement method, the cross-sectional area of the sample flow flowing in the flow cell is determined by the flow rate of the sample flow and the flow rate of the sheath liquid. For example, a circular conventional nozzle having only one sample outlet is used as the nozzle, and the discharge amount of the sample per unit time is 2.6 μm.
Assuming that the flow rate of the sheath liquid is l / sec and the flow rate of the sheath liquid is 500 μl / sec, the area ratio of the sample flow to the sheath liquid in the cross section of the measurement channel 16 of the flow cell is 1: 187. For this reason, as shown in FIGS.
Is 1 mm × 0.5 mm, the area occupied by the sample flow is 1/187 of 0.5 mm 2 , that is, 2.7.
× 10 −3 mm 2 .
【0012】今、仮にサンプル流を一方向のみに1/2
0に絞り込むことができたとする。なお、1/20とい
う値は、フローセル形状によって決まる値である。従来
の円形開口ノズルから吐出された直後のサンプル流の径
が、0.2mmの場合、測定領域cにおけるサンプル流の
厚さは1/20、すなわち10μmに絞り込まれる。こ
の結果と、前述の測定用流路16におけるサンプル流の
占める面積結果とから、サンプルの占める領域の大き
さ、0.01mm×0.27mmが得られる。扁平流の直径
は0.27mmであり、目的とする撮像領域幅0.9mmの
約1/3しか達成できないことがわかる。これを解決す
るために、 (a) サンプル吐出量を3倍にする。 (b) サンプル吐出口の開口面積を3倍にする(流量
は変化なし)。 の案が考えられる。しかし、(a)案の場合は、つぎの
ような問題がある。すなわち、測定用流路16における
サンプル流占有面積は元の3倍となる。一方、ノズルか
らの吐出直後のサンプル流の径は元の√3倍となる(面
積とすれば3倍)。よって、1/20に絞られても、サ
ンプル流の厚みは元の√3倍となる。このため、サンプ
ル流の幅は3/√3=√3倍となり、結局、サンプル流
の厚み、幅とも√3倍になってしまい、厚みが元のまま
で、幅のみを3倍にすることはできない。また、(b)
案の場合は、つぎのような問題がある。すなわち、測定
用流路16におけるサンプル流占有面積は元のままであ
る。ノズル吐出口の開口面積が3倍(径では√3倍)で
あるので、吐出直後のサンプル流の径は√3倍となる。
よってサンプル流の厚みも√3倍となり、サンプル流の
幅は、逆に1/√3倍となる。また、(a)案におい
て、さらにシース液流量も3倍にすることも考えられる
が、この場合もつぎのような問題がある。すなわち、サ
ンプル流占有面積は減り1倍となり、サンプル流の厚み
は減り1倍となり、サンプル流の幅は1倍となる。 そ
の他、サンプル吐出量、サンプル吐出開口、シース液流
量を変化させた組み合わせが各種考えられるが、いずれ
の場合においても、目的とする充分な扁平度を得ること
はできない。Now, suppose that the sample flow is halved only in one direction.
Suppose that it was possible to narrow down to zero. The value 1/20 is a value determined by the shape of the flow cell. When the diameter of the sample flow immediately after being discharged from the conventional circular opening nozzle is 0.2 mm, the thickness of the sample flow in the measurement region c is reduced to 1/20, that is, 10 μm. From this result and the result of the area occupied by the sample flow in the measurement flow channel 16 described above, the size of the region occupied by the sample, 0.01 mm × 0.27 mm, is obtained. It can be seen that the diameter of the flat flow is 0.27 mm, and only about 1/3 of the target imaging area width of 0.9 mm can be achieved. To solve this, (a) triple the sample ejection amount. (B) The opening area of the sample discharge port is tripled (the flow rate does not change). The idea of is considered. However, the case (a) has the following problem. That is, the area occupied by the sample flow in the measurement channel 16 is three times the original area. On the other hand, the diameter of the sample flow immediately after the ejection from the nozzle is √3 times the original diameter (three times the area). Therefore, even if the diameter is reduced to 1/20, the thickness of the sample flow becomes √3 times the original thickness. For this reason, the width of the sample flow becomes 3 / √3 = √3 times, and eventually the thickness and the width of the sample flow also become √3 times, and it is necessary to triple the width only with the original thickness. Can not. (B)
In the case of the plan, there are the following problems. That is, the area occupied by the sample flow in the measurement channel 16 remains unchanged. Since the opening area of the nozzle discharge port is three times (√3 times in diameter), the diameter of the sample flow immediately after the discharge is √3 times.
Therefore, the thickness of the sample flow is also √3 times, and the width of the sample flow is conversely 1 / 逆 3 times. In the plan (a), the sheath liquid flow rate may be further increased by three times. However, in this case, the following problem occurs. That is, the area occupied by the sample flow is reduced by a factor of 1, the thickness of the sample flow is reduced by a factor of 1, and the width of the sample flow is increased by a factor of 1. In addition, various combinations in which the sample discharge amount, the sample discharge opening, and the sheath liquid flow rate are changed are conceivable, but in any case, the desired flatness cannot be obtained.
【0013】本発明は、このような問題を解決するため
に、図4〜図9に示すような略楕円形のサンプル吐出
口、又は図10〜図14に示すような、小さい径の吐出
口を一列に並べた多孔形のサンプル吐出口を持ったサン
プルノズルを使用することによって、サンプル流の扁平
度をより向上させるようにしたものである。前述のよう
に、流路の絞り込み倍率を1/20倍、ノズルの先端の
吐出口径を0.2mm、シース液の単位時間当たりの流量
を500μl/sec、サンプル流量を2.6μl/secとした
場合、測定領域でのサンプル流の断面は10μm×27
0μmである。撮像領域全体にサンプルを流すには、単
位時間当たりのサンプル吐出量を約3.3倍の8.6μ
l/sec以上吐出する必要がある。図4〜図8に示すサン
プルノズル12では、ノズル先端のサンプル吐出口22
における厚さ方向の長さd(図8参照)を、一例として
0.2mmに保ったまま、吐出口22の幅を一例として
3.3倍の0.66mmとしている。図4〜図8において
は、一例として、ノズル12の先端からある一定の長さ
だけテーパ状部24を設けて、略楕円形の吐出口22を
作製しているが、テーパ状部の代わりに、段階状部を設
けても支障はない。26はサンプル流入口である。図8
に示すように、略楕円形の吐出口22の中心部と、サン
プル流入口26とが同一直線状に存在すると、流れが均
等に分岐し難いので、吐出口の形状を、図9に示すよう
に、端部分28の幅が、中心部分の幅よりも少し広くな
るようにするのが望ましい。In order to solve such a problem, the present invention provides a substantially elliptical sample discharge port as shown in FIGS. 4 to 9 or a small diameter discharge port as shown in FIGS. Are arranged in a line, and the flatness of the sample flow is further improved by using a sample nozzle having a porous sample discharge port. As described above, the draw-down magnification of the flow path was 1/20, the discharge port diameter at the tip of the nozzle was 0.2 mm, the flow rate of the sheath liquid per unit time was 500 μl / sec, and the sample flow rate was 2.6 μl / sec. In this case, the cross section of the sample flow in the measurement area is 10 μm × 27
0 μm. In order to flow the sample over the entire imaging area, the sample discharge amount per unit time is increased by about 3.3 times to 8.6 μm.
It is necessary to discharge l / sec or more. In the sample nozzle 12 shown in FIG. 4 to FIG.
The width d of the discharge port 22 is 3.3 times as much as 0.66 mm as an example, while the length d in the thickness direction (see FIG. 8) is kept at 0.2 mm as an example. In FIGS. 4 to 8, as an example, the substantially elliptical discharge port 22 is manufactured by providing the tapered portion 24 by a certain length from the tip of the nozzle 12, but instead of the tapered portion. There is no problem even if the stepped portion is provided. 26 is a sample inlet. FIG.
As shown in FIG. 9, if the center of the substantially elliptical discharge port 22 and the sample inlet 26 exist in the same straight line, it is difficult for the flow to branch evenly, so that the shape of the discharge port is as shown in FIG. In addition, it is desirable that the width of the end portion 28 is slightly larger than the width of the central portion.
【0014】図10〜図14は、サンプルノズル12a
の他の例を示している。本例のサンプルノズル12aで
は、ノズル先端に、一例として0.2mmの孔を一列に数
個並べることによって、単位時間当たりの流量を3.3
倍にするものであり、1つの孔当たり10μm×270
μmのサンプル流が作られることから、ノズル先端に
は、0.2mmの孔を最大0.27mmのピッチで3個以上
あけてやればよいことになる。しかしながら、図11に
示すように、多数の孔を櫛歯状に並べた場合に、流路の
分岐部で、元のサンプル流入口26と同一直線状に吐出
口が存在すると、流れが均等に分岐し難いため、元のサ
ンプル流入口26に対して対称に4個又は6個の小吐出
口30をあけることが望ましい。さらに、各々の小吐出
口30からの流量を均一化するために、中心の孔は小さ
く(例えば0.15mm)し、外側の孔は大きく(例えば
0.25mm)することも可能である。ただし、この方法
はノズル先端にあける孔の数によって異なり、孔径は必
ずしもこの大きさとはならない。図11においては、サ
ンプルノズル12aは一例として、本体部材32と先端
部材34とで構成されている。本体部材32には一つの
サンプル流入口26が設けられ、先端部材34には、一
例として6つの小流路36が横一列に設けられている。
本体部材32と先端部材34とは、互いの流路が相通ず
るように接合され、一体化されている。複数の小吐出口
をサンプルノズルの先端に設けるために、上記の構成と
する以外に、図4に示す略楕円形の吐出口22内に、複
数の小パイプを挿入したり、吐出口22内に複数の仕切
板を設けたりする構成などとすることも可能である。ま
た、小吐出口の形状は、円形の外に、四角形、多角形な
ど他の形状としても差し支えない。FIGS. 10 to 14 show a sample nozzle 12a.
2 shows another example. In the sample nozzle 12a of this example, a flow rate per unit time is 3.3 by arranging several 0.2 mm holes in a line at the nozzle tip, for example.
10 μm × 270 per hole
Since a sample flow of μm is created, three or more 0.2 mm holes should be formed at the tip of the nozzle at a pitch of 0.27 mm at the maximum. However, as shown in FIG. 11, when a large number of holes are arranged in a comb shape, if the discharge port exists at the branch of the flow path in the same straight line as the original sample inlet 26, the flow becomes even. Since it is difficult to branch, it is desirable to open four or six small discharge ports 30 symmetrically with respect to the original sample inlet 26. Further, in order to equalize the flow rate from each of the small discharge ports 30, the center hole can be made small (for example, 0.15 mm) and the outside hole can be made large (for example, 0.25 mm). However, this method differs depending on the number of holes formed at the nozzle tip, and the hole diameter is not always this size. In FIG. 11, the sample nozzle 12a is composed of, for example, a main body member 32 and a tip member 34. One sample inflow port 26 is provided in the main body member 32, and six small flow paths 36 are provided in the tip member 34 in a horizontal row as an example.
The main body member 32 and the distal end member 34 are joined and integrated so that their flow paths communicate with each other. In order to provide a plurality of small discharge ports at the tip of the sample nozzle, in addition to the above configuration, a plurality of small pipes may be inserted into the substantially elliptical discharge port 22 shown in FIG. It is also possible to adopt a configuration in which a plurality of partition plates are provided in the device. Further, the shape of the small discharge port may be other shapes such as a quadrangle and a polygon in addition to a circle.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。(1) 導入用流路の長軸方向と測定用流路の長軸方向
とは直角方向となるように配置され、導入用流路の長軸
方向の幅のみが実質的に収束して導入用流路が測定用流
路に接続し、サンプルノズル先端の吐出口は、扁平状に
開口しており、この吐出口の長軸方向が測定用流路の長
軸方向と同じ方向になるように、サンプルノズルが配置
されているので、流路の縦横比が1〜数倍のフローセル
を用いながら、充分な扁平度(10μm×900μm程
度)を有するサンプル扁平流を形成させることができ
る。 (2) 導入用流路を一方向のみに狭めるだけでなく、
サンプルノズル先端の吐出口を扁平楕円状又は多孔にし
ているので、従来のような扁平な測定用流路でなくて
も、縦横比が1〜数倍の矩形又は略円形の測定用流路に
おいて、扁平なサンプル流を容易に形成することができ
る。 (3) フローセルの流路を正方形又は円形に近くする
ことができるので、フローセルの製造が容易になり、強
度も向上させることができる。このため製造コストが低
減でき、破損も少なくなる。As described above, the present invention has the following effects. (1) The major axis direction of the introduction channel and the major axis direction of the measurement channel
And the long axis of the introduction channel
Only the width in the direction is substantially converged, and the introduction flow path is
And the outlet at the tip of the sample nozzle is flat.
It is open, and the long axis direction of this discharge port is the length of the measurement channel.
Position the sample nozzle so that it is in the same direction as the axial direction
Flow cell with an aspect ratio of the flow channel of 1 to several times
While using a slab, a sufficient flatness (about 10 μm × 900 μm)
Degree) can form a sample flat flow
You. ( 2 ) In addition to narrowing the introduction channel only in one direction,
Since the discharge port at the tip of the sample nozzle has a flat elliptical shape or a porous shape, even if it is not a conventional flat measurement flow channel, the aspect ratio is 1 to several times a rectangular or substantially circular measurement flow channel. In addition, a flat sample flow can be easily formed. ( 3 ) Since the flow path of the flow cell can be made nearly square or circular, the production of the flow cell becomes easy and the strength can be improved. For this reason, manufacturing costs can be reduced and breakage is reduced.
【図1】本発明の粒子分析用のサンプル扁平流形成装置
の一実施例を示す正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view showing one embodiment of a sample flat flow forming apparatus for particle analysis of the present invention.
【図2】図1に示す装置の右側面断面図である。FIG. 2 is a right side sectional view of the apparatus shown in FIG.
【図3】図1に示す装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the device shown in FIG. 1;
【図4】本発明の装置において用いられるサンプルノズ
ルの一例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example of a sample nozzle used in the apparatus of the present invention.
【図5】図4に示すノズルにおいて、略楕円形の吐出口
の長手方向に沿って切断した状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the nozzle shown in FIG. 4 is cut along a longitudinal direction of a substantially elliptical discharge port.
【図6】図5に示すノズルを90度回転させた状態の正
面図である。FIG. 6 is a front view showing a state where the nozzle shown in FIG. 5 is rotated by 90 degrees.
【図7】図5に示すノズルの右側面図である。FIG. 7 is a right side view of the nozzle shown in FIG.
【図8】図5に示すノズルの左側面図である。FIG. 8 is a left side view of the nozzle shown in FIG.
【図9】図8に示すノズルの吐出口の他の例を示す説明
図である。FIG. 9 is an explanatory view showing another example of the discharge port of the nozzle shown in FIG. 8;
【図10】本発明の装置において用いられるサンプルノ
ズルの他の例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing another example of the sample nozzle used in the apparatus of the present invention.
【図11】図10に示すノズルにおいて、複数の小吐出
口の配列方向に沿って切断した状態を示す断面図であ
る。11 is a cross-sectional view showing a state where the nozzle shown in FIG. 10 is cut along a direction in which a plurality of small discharge ports are arranged.
【図12】図11に示すノズルを90度回転させた状態
の一部切欠正面図である。12 is a partially cutaway front view showing a state where the nozzle shown in FIG. 11 is rotated by 90 degrees.
【図13】図11に示すノズルの右側面図である。FIG. 13 is a right side view of the nozzle shown in FIG. 11;
【図14】図11に示すノズルの左側面図である。FIG. 14 is a left side view of the nozzle shown in FIG.
【図15】従来のフローセルにおいて、サンプル流に働
く力を示す平面説明図である。FIG. 15 is an explanatory plan view showing a force acting on a sample flow in a conventional flow cell.
10 フローセル 12 サンプルノズル 12a サンプルノズル 14 導入用流路 16 測定用流路 18 シース液供給口 20 排出口 22 吐出口 26 サンプル流入口 28 端部分 30 小吐出口 36 小流路 Reference Signs List 10 flow cell 12 sample nozzle 12a sample nozzle 14 introduction flow path 16 measurement flow path 18 sheath liquid supply port 20 discharge port 22 discharge port 26 sample inlet 28 end portion 30 small discharge port 36 small flow path
Claims (6)
導入用流路に連なる狭い測定用流路と、導入用流路に設
けられたシース液供給口と、測定用流路の下流に設けら
れた排出口とを備えたフローセルと、フローセルの導入
用流路内に、先端が測定用流路に向かうように配置され
た、サンプル吐出用のサンプルノズルと、からなる粒子
分析用のサンプル流形成装置において、 フローセルの測定用流路の横断面は、辺の比が1〜数倍
の矩形であり、導入用流路の横断面は矩形であり、 導入用流路の長軸方向と測定用流路の長軸方向とは直角
方向となるように配置され、導入用流路の長軸方向の幅
のみが実質的に収束して導入用流路が測定用流路に接続
し、 サンプルノズル先端の吐出口は、扁平状に開口してお
り、 この吐出口の長軸方向が測定用流路の長軸方向と同じ方
向になるように、サンプルノズルが配置されていること
を特徴とする粒子分析用のサンプル扁平流形成装置。1. An introduction flow path having a flow path gradually narrowed,
Narrow measuring flow path communicating with the introduction channel, flow cell, comprising: a set <br/> vignetting sheath fluid supply port to the introduction flow path, and a discharge port provided downstream of the measuring flow path If, on the introduction flow path of the flow cell, the tip is arranged to face the measuring flow path, and Sanpurunozu Le for the sample discharge, the sample flow forming apparatus for particle analysis consisting, for measurement of the flow cell cross section of the flow path, the ratio of the sides is rectangular several times 1, the cross section of introduction flow passage is rectangular, with the long axis direction of the introduction passage and the long axis direction of the measuring flow path Is a right angle
The width of the introduction channel in the long axis direction
Only substantially converges and the introduction channel is connected to the measurement channel
And, the discharge port of Sanpurunozu Le destination end is opened into a flat shape, as long axis direction of the ejection port becomes the longitudinal direction and the same person <br/> direction of the measuring channel, Sanpurunozu A flat flow forming device for particle analysis, characterized in that a sample is disposed.
幅よりも端部分の幅の方が広い形状を有していることを
特徴とする請求項1記載の粒子分析用のサンプル扁平流
形成装置。Wherein Sanpurunozu Le of the discharge port is a sample flat flow for particle analysis according to claim 1, wherein the direction of the width the width of the end component than in the central portion has a wide shape Forming equipment.
ルの代わりに、小吐出口が横一列に複数個設けられたサ
ンプルノズルを用い、小吐出口の配列方向が測定用流路
の長軸方向と同じになるように、サンプルノズルを配置
したことを特徴とする請求項1記載の粒子分析用のサン
プル扁平流形成装置。In place of the sample nozzle is wherein the discharge port shape flat, with Sanpurunozu Le the small discharge port provided plurality in a row, the small nozzle array direction measuring flow path of
The same as such so that the long axis direction of the sample flat flow forming apparatus for analyzing particles according to claim 1, characterized in that a Sanpurunozu Le.
一つであり、サンプルノズル内部で複数の小流路に分岐
させ、各小吐出口を一列に並べたことを特徴とする請求
項3記載の粒子分析用のサンプル扁平流形成装置。Sample inlet 4. A sample nozzle and the other end is <br/> one, is branched into a plurality of small passages within the sample nozzle, characterized in that arranged the small discharge port in a row The sample flat flow forming device for particle analysis according to claim 3.
で、これらの小吐出口がサンプルノズルの中心の対称位
置に設けられたことを特徴とする請求項4記載の粒子分
析用のサンプル扁平流形成装置。5. The sample flat for particle analysis according to claim 4, wherein the number of small discharge ports of the sample nozzle is even, and these small discharge ports are provided at symmetrical positions at the center of the sample nozzle. Flow forming device.
心部分に配置された小吐出口の径よりも大きいことを特
徴とする請求項4又は5記載の粒子分析用のサンプル扁
平流形成装置。6. The flat sample for particle analysis according to claim 4, wherein the diameter of the small discharge port disposed at the end portion is larger than the diameter of the small discharge port disposed at the center portion. Flow forming device.
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---|---|---|---|
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WO2024015215A1 (en) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | Becton, Dickinson And Company | Flow cytometers including sample injection needles, and methods of use thereof |
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