現状の不満点・問題点

セルソーティングのアプリケーションは、幹細胞研究、再生医療分野の研究の活性化により、近年増加傾向にあり、それに伴い、これまで以上に高速化と簡便さが求められるようになっています。

十分な数の細胞を高純度でソーティングするには、最適な液滴形成状態をいかに維持するかが最も重要です。なぜならば、ディレイタイム（ドロップディレイ）は、それを設定したときの液滴の形成状態に基づいて得られた値（固定値）であり、液滴の形成には様々な環境要因による変動が避けられないからです。したがって、信頼性の高いソーティングを行うには、オペレータはセルソーターのそばから離れずに液滴形成状態を観察し続けねばなりません

ベックマン・コールターは、最新のデジタル画像処理とデジタル制御技術で、液滴の形成状態を長時間にわたって厳密に維持できる、安定性の高い高精度ソーティング技術、SortLOCKシステムを世界に先駆けて開発しました。

SortLOCKの原理

液滴の形成には、室温、シースとサンプルの液温と粘度、大気圧など、外部環境に依存する様々な変動要因があります。

特に、温度によって液体の粘度が大きく変化するので、液温の変動は液滴形成に大きな影響を及ぼします。液温は室温の影響を受けます。 例えば、室温（周辺温度）の上昇に伴いシース液温が上昇すると、シース液の粘度が低下します。粘度が低下するとシース液の流速が増し、形成される液滴の大きさと間隔が大きくなり、設定されているディレイタイムとのズレが生じます（さらにブレークオフポイントも変動しますが、これはドライブ％、つまり振動強度を変えることで容易に修正でき、従来の技術でも対応可能です）。

液滴を元の大きさ(間隔)に戻すには、振動周波数（kHz）を変える方法と、シース圧(psi)を変えて流速を元の速さに戻す方法があります。振動周波数を変える方法は、液滴が形成される周波数の範囲が狭いので、実用面で限界があります。

新たに開発したSortLOCKは、液滴の形成を常時モニタして、わずかでも変動があると自動でシース圧を微調整し、液滴を元の状態に復元します。

さらに、サンプル圧がそのままだとシース圧との差圧が変わり、サンプル速度（流量/分）が変わってしまいますので、SortLOCKは、シース圧 と同時にサンプル圧も変えて、差圧を一定に保ちます。待望の長時間安定なソーティングの実現です。

液滴形成状態の変化がごくわずかな場合には、画像上の液滴の大きさ（間隔）やブレークオフポイントの位置（座標）の変化だけで変動をモニタすることは困難です。

そこで、SortLOCKには新たに「コントロールパラメータ」が導入されています。これは、液柱の最下端にある液滴のネック（谷）部分に 注目し、液滴の丸み具合と谷の傾きを画像解析し、微分演算したものです。

液滴状態のわずかな変化も、この値に反映されます。SortLOCKは、この値の変化を感知して、シース圧とともにドライブ％（振動強度）も制御し、液滴を精密に元の状態に復元します。

これらの機構は、広範なフローセルノズル径、そして96ウエルソーティングにも対応しています。様々なソーティングアプリケーションで、卓越したフレキシビリティと操作性を両立できます。

一方、フローセルノズルの詰まりや、サンプルがなくなった時などに起こる急激な液滴形成の変動は、その変動幅が非常に大きいので、液滴の大きさと位置、ブレークオフポイントから容易に判別できます。

<SortLOCKメカニズム概念図>

このような大きな変動の場合、通常はソーティングを緊急停止させ、警報を鳴らします。すなわち、 SortLOCKは、シース圧、サンプル圧、偏向電圧を瞬時にゼロにし、さらにバキューム状態にして、分取した細胞へのコンタミネーションを防ぐとともに、警告音や音声メッセージなどの音声ファイルを再生して異常を知らせます。

一連の液滴形成画像とコントロールパラメータ値、ドライブ％値、シース圧値は毎分記録され、履歴ファイルとして参照できます。

例えば、機械から離れている間にサンプルの詰まりなどの予期せぬトラブルが発生した場合も、何時何分にソーティングが中断したのかわかります。ネットワークにも対応 していますので、ご自分のデスクのコンピュータで、いつでも好きなときに液滴形成状態の履歴を確認できます。

このように、SortLOCKは今まで不可能であった長時間安定な無人ソーティングを可能にし、ラボの生産性を飛躍的に向上させます。