JP4177914B2

JP4177914B2 - オリフィスを有する部材および粒子検出器

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Publication number: JP4177914B2
Application number: JP08383598A
Authority: JP
Inventors: 宏朝倉
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JPH11281564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オリフィスを有する部材および粒子検出器に関するものであり、さらに詳しくは、血球浮遊液などの粒子懸濁液を懸濁液通過用の微細孔（オリフィス）に流し、懸濁液と粒子との電気インピーダンスの差に基づく電気的変化により粒子の個数を計測する方式（電気抵抗式）の粒子計数装置に組み込まれる粒子検出器に用いられるオリフィスを有する部材および粒子検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粒子懸濁液を懸濁液通過用の微細孔に流し、この微細孔を通過する懸濁液と液中の粒子との電気インピーダンスの差に基づく電気的変化により粒子の個数を計測する方式の粒子計数装置が知られている。
【０００３】
このような粒子計数装置における検出器は、ルビー、人造ルビー、サファイヤ、セラミックスなどからなるオリフィス形成部材（「ウエハ」あるいは「ペレット」とも称する）に直径５０〜１００μｍ程度の微細孔（オリフィス）を設け、このオリフィス形成部材をガラスまたは合成樹脂で形成された円筒状の封止管（検出器本体）の内部に連通するように融着あるいは接着することにより形成される。ここで、オリフィス形成部材の材料としてルビーやサファイヤなどを用いるのは、粒子計数装置で粒子個数を精度よく計測するにはオリフィス形成部材の微細孔の孔径および深さとも極めて高度な寸法精度が要求されるため、それらの高度な寸法精度を確保する上でこれらの材料が優れているからである。
【０００４】
上記のオリフィス形成部材の成形方法は、例えば、ＣＯ₂レーザやＹＡＧレーザなどで直径５０〜１００μｍの下孔を開け、次いでその下孔の壁面や縁を研磨するという方法が採られている。また、検出器本体とオリフィス形成部材とをアルミナセラミックスで構成し、これらを炉内で加熱融着させたものが提案されている（特公昭６２−３６２７７号公報）。
さらに、合成樹脂で成形されたオリフィス形成部材にエキシマレーザアブレーションによりオリフィスを形成させたものが提案されている（特開平９−３０４２６５号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようにオリフィス形成部材として用いられる人造ルビーやサファイヤあるいはアルミナセラミックスは硬質の材料であり、１個のペレットに所望のオリフィスを１つ設けるには、加工が容易でなく大量生産に向かず、高価な部品である。また、レーザ加工の際に加工テーブルからオリフィス形成部材を着脱するにも手間がかかる欠点があった。
【０００６】
本発明は、このような実情を考慮してなされたものであり、その主要な目的の一つは、懸濁液通過用オリフィスを設ける加工を容易にしかも高精度かつ短時間に行うことができ、低価格化を図ることもできるオリフィスを有する部材および粒子検出器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つの観点によれば、中心部にオリフィスを有し、このオリフィスの両側に、オリフィスと同軸にすり鉢状の傾斜部を有すると共に、これらの傾斜部の背面間に１以上の補強部を有するように合成樹脂の射出成形により一体成形されてなる、粒子計数装置における粒子検出器に用いられるオリフィスを有する部材を提供する。
【０００８】
すなわち、本発明では、オリフィスを有する部材（以下、オリフィス部材と称する）を、中心部に所定の直径と経路長を有するオリフィスを有し、このオリフィスの両側に、オリフィスと同軸で対称的にすり鉢状の傾斜部をそれぞれ形成する構成とすることにより、オリフィスを中心としてその軸線に沿った断面の形状が概略「Ｘ」字状となる、略均等な厚みの成形品とすることができ、それによって合成樹脂の射出成形により一体成形した場合でも溶融樹脂の流れがスムースで歪みの発生を防止でき、所望寸法のオリフィス口径、経路長が得られる。このような構成は、特に１ｍｍに満たないような微小な口径及び経路長を必要とするオリフィス部材に有効である。
【０００９】
言い換えると、オリフィス部材を仮に円柱状とし、その軸線にオリフィスを有する場合には、ある程度の高さ（厚み）を有する円柱を形成し、その円柱の両端あるいは一端にオリフィスの導入・出口部に向かって収縮するテーパを形成することにより所望する微小な経路長を構成することができる。しかし、このようなオリフィス部材はオリフィス部分のみが極端に肉薄となり、溶融した成形材料が金型キャビティへ充填されにくく、オリフィスの口径、経路長の加工精度が維持しにくい。本発明は、この問題点を、オリフィスまわりの構成として上述のような概略「Ｘ」字状の断面構造を採用することにより解決するわけである。
【００１０】
さらに、この発明におけるオリフィス部材は、これらの傾斜部の背面間に１以上の補強部を設けることにより、上記したようにオリフィスの軸線に沿った断面の形状が概略「Ｘ」字状となるオリフィス部分の脆弱性を補強することができる。補強部としては、オリフィスを中心としてオリフィスの軸線方向に等角度で立設されたリブ形状のものが挙げられる。
【００１１】
この発明における「すり鉢状の傾斜部」とは、円錐体の内部に円錐体の相似体に相当する中空部を形成してラッパ状に構成したものを意味する。
この発明におけるオリフィス部材の材料となる合成樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよいが、耐薬品性及び成形加工性の良好なポリイミド樹脂が好ましい。具体例としてポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）、ポリエステルイミド樹脂、ポリイミドスルホン樹脂あるいはポリアセタール樹脂が挙げられる。
この発明におけるオリフィス部材は、特に１ｍｍに満たないような微小な経路長あるいは口径を有するものに好適である。
【００１２】
本発明に係るオリフィス部材を、合成樹脂を材料とする成形品として形成すれば、人造ルビーやサファイヤなどからつくられた従来のオリフィス部材のように下孔を開け、次いでその下孔の壁面や縁を研磨するという工程がなくなるため、懸濁液通過用オリフィスの形成を容易にしかも高精度かつ短時間に行うことができるうえ、安価なものとなる。
本発明に係るオリフィス部材は、前述したような電気抵抗式粒子計数装置における粒子検出器に用いることができる。
【００１３】
本発明は、別の観点によれば、粒子計数装置における粒子検出器であって、オリフィスを有する部材と、オリフィスに供給する試料を収容する試料チャンバーと、オリフィスを通過した試料を回収する回収チャンバーとを備え、試料チャンバーと回収チャンバーとがオリフィスを有する部材の両側に、オリフィスを介して連通するように合成樹脂の射出成形により一体成形されてなる粒子検出器を提供する。
本発明に係る粒子検出器としては、具体的には一対の電極と、オリフィスを有する部材（以下、オリフィス部材と称することもある）と、このオリフィス部材及び前記一対の電極を前記オリフィス部材が前記一対の電極の間に位置するよう支持し、前記オリフィス部材のオリフィスに試料を導入・出させる試料チャンバとを備えたものが挙げられる。
このような粒子検出器は、合成樹脂の射出成形法により一体に合成樹脂で成形し、一対の電極を取り付けることにより製造することができる。
したがって、オリフィス部材を粒子検出器本体の一部に組み込む手間を省くことができる。
さらに、オリフィス部材が、中心部にオリフィスを有し、このオリフィスの両側に、オリフィスと同軸にすり鉢状の傾斜部を有すると共に、これらの傾斜部の背面間に１以上の補強部を有するように合成樹脂の射出成形法により一体成形されてなることにより、試料チャンバーとオリフィスの形成を同時に行うことができ、オリフィス部材を試料チャンバーに組み込む手間を省くとともに、オリフィスを高精度かつ短時間に形成することができ、生産性に優れた粒子検出器を提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における２つの実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。なお、これらによって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１
図１〜７は、この発明の一つの実施の形態によるオリフィスを有する部材としてのオリフィス部材（図１〜４）、このオリフィス部材が組み込まれた電気抵抗式粒子検出器と粒子分析装置（図５、６）及びオリフィス部材の成形用金型（図７）を示す。
図１〜４において、実施の形態１に係るオリフィス部材（オリフィスを有する部材）としての粒子検出器用オリフィス部材１０は、電気的絶縁性を有する合成樹脂であるポリエーテルイミドを材料として射出成形された外径約１０ｍｍ、厚さ約４ｍｍの略円板状の透明部材である。
【００１６】
オリフィス部材１０は、オリフィス１ａを形成した接合部１と、この接合部１の両端から略同軸で上下対称的にすり鉢状（ラッパ状）に形成された円錐体の傾斜部２と、複数の補強用リブ３（補強部）とからなる。
接合部１の中心には、口部が真円の形状で、口径が１００μｍ、経路長が１２０μｍのオリフィスからなる粒子検出器用オリフィス１ａが形成されている（図４）。
【００１７】
傾斜部２は、オリフィス１ａの流入口側及び流出口側でそれぞれ外方へ開いてすり鉢状に形成された上方傾斜部２ａ及び下方傾斜部２ｂからなり、各傾斜部２ａ及び２ｂは、オリフィス１ａの流入口部及び流出口部を形成する正面２３及び正面２３の裏面を形成する背面２４をそれぞれ有する。正面２３及び背面２４には、後述する粒子検出器５に固定するための一定幅で平坦な環状の固定用縁部２１及び２２が形成されている。
【００１８】
このような構成によりオリフィス１ａの軸線に沿った断面の形状は、接合部１の中央でくびれた概略「Ｘ」字状となり（図３）、略均等な肉厚を有する成形品となっている。
なお、１対の傾斜部２ａ及び２ｂの背面２４どうしが形成する角度ａは５０°、各傾斜部２ａ及び２ｂにおけるオリフィス１ａを中心とした正面２３どうしが形成する角度ｂ（開口角度）は１２０°である。
【００１９】
補強用リブ３は、オリフィス１ａを中心として４つの板状片が等角度でオリフィス１ａの軸線方向に立設され、接合部１の外周相当部から放射状に縁部２１及び２２の外周端まで延びている。これにより、補強用リブ３が、概略「Ｘ」字状の断面形状を有するオリフィス部材１０の脆弱性を補強する。
【００２０】
図５は、実施の形態１に係る前記オリフィス部材１０が組み込まれた粒子検出器５を備えた電気抵抗式粒子分析装置６０の概略を示す。
粒子分析装置６０は、粒子検出器５と、粒子検出器５に接続された計測器からなる周辺機器で構成される。
電気抵抗式粒子検出器５は、図６に示すように、前述したオリフィス部材１０と、試料チャンバとしての第１容器１０１及び第２容器１０２とからなる。
【００２１】
第１容器１０１には、血球浮遊液などの粒子懸濁液である試料を収納するための試料チャンバ１０５が設けられている。試料チャンバ１０５は、上部が開口し下部が漏斗状にされている。また、試料チャンバ１０５の下部の左方側壁には第２容器１０２に通じる連通孔１０５ａが設けられ、試料チャンバ１０５の底面には試料排出孔１１１が設けられている。
【００２２】
第２容器１０２は、第１容器１０１の下部の右側に配されている。第２容器１０２には左方へ突出した連結部１０２ａが設けられている。第２容器１０２の内部には回収チャンバ１０６が設けられている。回収チャンバ１０６の右端は連結部１０２ａの内側に開口している。回収チャンバ１０６は、第２容器１０２の上部に斜めに設けられた傾斜孔１０７に連通している。この傾斜孔１０７は、その上部に取り付けられたニップル１０８を介して第２容器１０２の外部に通じている。
【００２３】
第１容器１０１と第２容器１０２とは、両者の間に介在された連結部材１０７により、連通孔１０５ａと連結部１０２ａとが対向する状態に連結されている。プラス電極１０３は、第１容器１０１の左側壁下部に、外部から試料チャンバ１０５の内部まで貫通するように取り付けられている。プラス電極１０３の先端は、尖っており、試料チャンバ１０５の連通孔１０５ａに面している。
【００２４】
マイナス電極１０４は、第２容器１０２の右側壁に、外部から回収チャンバ１０６に至るようにかつ回収チャンバ１０６の右端をシールするように取り付けられている。マイナス電極１０４の先端は、平坦であって第２容器１０２の連結部１０２ａに面している。
【００２５】
連結部材１０７の中央には、前記したオリフィス部材１０が１枚、取り付けられている。オリフィス部材１０は、オリフィス１ａの軸線を略水平に向けた状態で、その縁部２１及び２２で連結部材１０７と第２容器１０２の連結部１０２ａとの隙間に配された２つのリング状シールパッキン１０９・１０９に挟まれて取り付けられている。第１容器１０１と連結部材１０７との接合箇所には、１つのリング状シールパッキン１１０が取り付けられている。
【００２６】
図５において、粒子検出器５に接続された電気抵抗式粒子分析装置６０の周辺機器について説明する。
上記した粒子検出器５のプラス電極１０３およびマイナス電極１０４には、電源６１、信号検出器６２及び粒子解析装置６３が接続されている。第１容器１０１と第２容器１０２との間には、排液槽６４と、ポンプ、試料導入機構部を含む流体制御装置６５が接続されている。
【００２７】
このような構成の粒子分析装置６０において、第１容器１０１の試料チャンバ１０５に収納された血球浮遊液（試料）は、連通孔１０５ａからオリフィス部材１０のオリフィス１ａを通って第２容器１０２の回収チャンバ１０６へ向けて流される。
【００２８】
プラス電極１０３とマイナス電極１０４との間には電圧が印加されて、オリフィス１ａに電流が流されている。血球浮遊液がオリフィス部材１０のオリフィス１ａを通過するとき、プラス電極１０３とマイナス電極１０４との間に粒子信号が現れるので、粒子の検出を行うことができる。
この粒子分析装置６０を用いて白血球を測定した例を説明する。
測定試料としては、血液６ｍｌをセルパック（東亞医用電子株式会社製の血液希釈液）１ｍｌとストマイライザー３ＷＰ（東亞医用電子株式会社製の白血球測定用溶血剤）０．５ｍｌにて希釈し、約１３秒反応させた血液試料を用いる。
図１０は、従来の人造ルビーからなるオリフィス部材を粒子分析装置６０に組み込んで測定した測定結果である。この測定結果は、３峰分布（リンパ球に相当する小型白血球、単球，好酸球，好塩基球に相当する中型白血球及び好中球に相当する大型白血球）として粒度分布に表すことができる。
図１１は、本発明のオリフィス部材１０が組み込まれた粒子分析装置６０を用いて測定した測定結果である。このオリフィス部材１０でも従来と同様の白血球３峰分布を良好に表すことができる。
【００２９】
オリフィス部材１０の製造方法については、図７の成形用金型の概略図に基づいて説明する。
図示しない射出成形機から射出された溶融樹脂は、成形用金型２００のスプールブッシュ２０１から可動側中子ピン２０２及び固定側中子ピン２０３が挿入された各キャビティブッシュ２０４，２０５のキャビティに分岐して充填され、スライドコア２０６に至る。
図中で左右１対からなるスライドコア２０６は、エジェクタロッド２０７の駆動に伴い斜めピン２０８が引き抜かれ、オリフィス部材１０のオリフィス軸の直角方向に分離して成形品の取り出しが可能となる。なお、図中で冷却水槽及び締結用ボルトは省略する。
【００３０】
実施の形態２
図８の実施の形態２に係る粒子検出器３００において、粒子検出器用オリフィス部材３１０は、射出成形法により試料チャンバとしての第１容器３０１及び第２容器３０２と一体に合成樹脂で成形されてなるものである。
【００３１】
すなわち、粒子検出器３００は、オリフィス部材３１０のオリフィス３０１ａに試料を導入・出させる第１容器３０１及び第２容器３０２とを備えており、第１容器３０１及び第２容器３０２は電極対３０３，３０４をそれぞれ支持できるような形状に構成され、オリフィス部材３１０が、ポリエーテルイミド樹脂の射出成形法により第１容器３０１及び第２容器３０２と一体に成形されている。
【００３２】
さらに、オリフィス部材３１０は、オリフィス３０１ａを形成した接合部３１１と、接合部３１１の両端から略同軸で上下対称的にすり鉢状（ラッパ状）に形成された円錐体の傾斜部３１２と、これらの傾斜部３１２の対向する背面３１４どうしを連結する複数の補強用リブ３１３（補強部）とからなる。接合部３１１の中心に形成された、口部が真円の形状であるオリフィス３０１ａは、口径が１００μｍ、経路長が１２０μｍである。
【００３３】
なお、粒子検出器３００には、プラス及びマイナスの各電極挿入部３０３ａ，３０４ａが形成されている。電極挿入部３０３ａ，３０４ａに挿入される電極対３０３，３０４には、実施の形態１で述べた電気抵抗式粒子分析装置６０と同様に、電源６１、信号検出器６２及び粒子解析装置６３が接続される。第１容器３０１と第２容器３０２との間には、排液槽６４と、ポンプ、試料導入機構部を含む流体制御装置６５が接続されている（図示は省略する）。
【００３４】
このように構成された粒子分析装置６０においては、第１容器３０１に収納された血球浮遊液（試料）は、オリフィス部材３１０のオリフィス３０１ａを通って第２容器３０２へ向けて流される。
プラス電極３０３とマイナス電極３０４との間には電圧が印加されて、オリフィス３０１ａに電流が流されている。血球浮遊液がオリフィス３０１ａを通過するとき、プラス電極３０３とマイナス電極３０４との間に粒子信号が現れるので、粒子の検出を行うことができる。なお、この粒子検出器３００による粒子の検出精度は良好であった。
【００３５】
このようなオリフィス部材３１０の構成により、オリフィス３０１ａの軸線に沿った断面の形状が概略「Ｘ」字状となる、略均等な厚みの成形品とすることができるとともに、補強用リブ３１３によりオリフィス３０１ａ部分の脆弱性を補強することができる。また、射出成形法により試料チャンバとしての第１容器３０１及び第２容器３０２と一体に合成樹脂で成形されているので、オリフィス部材を取り付ける作業工程が不要となり、粒子検出器の組み立てが容易となる。
【００３６】
オリフィス部材３１０を含む粒子検出器３００の製造方法について、図９の成形用金型４００の概略図に基づいて説明する。
成形用金型４００は、固定側上型４０１、可動側下型４０２及び複数の中子４０３〜４０８からなる。
図示しない射出成形機から射出された溶融樹脂は、成形用金型４００のスプールブッシュ４１０から固定側上型４０１、可動側下型４０２のキャビティに充填される。中子４０７、４０８に続いて中子４０３、４０４が引き抜かれ、可動側下型４０２がオリフィス軸の直角方向に分離された後、中子４０５、４０６が引き抜かれてオリフィス部材３１０を含む粒子検出器３００の成形品の取り出しが可能となる。
【００３７】
このように、オリフィス部材３１０と試料チャンバーの形成を同時に行うことができ、小さなオリフィス部材３１０を試料チャンバーに組み込む手間を省くとともに、オリフィス３１０を高精度かつ短時間に形成することができ、生産性に優れた粒子検出器３００を提供できる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明に係るオリフィスを有する部材は、中心部に所定の直径と経路長、特に１ｍｍに満たないような微小な口径及び経路長を有するオリフィスを有し、このオリフィスの両側に、オリフィスと同軸にすり鉢状の傾斜部をそれぞれ形成する構成とすることにより、オリフィスを中心としてその軸線に沿った断面の形状が概略「Ｘ」字状となる、略均等な厚みの成形品とすることができ、それによって合成樹脂の射出成形により一体成形した場合でも溶融樹脂の流れがスムースで歪みの発生を防止でき、所望寸法のオリフィス口径、経路長が得られる。このような構成は、特に１ｍｍに満たないような微小な口径及び経路長を必要とするオリフィスを有する部材に有効である。
【００３９】
さらに、この発明におけるオリフィスを有する部材は、傾斜部の背面間に１以上の補強部を設けることにより、上記したようにオリフィスの軸線に沿った断面の形状が概略「Ｘ」字状となるオリフィス開口部の脆弱性を補強することができる。
本発明は、粒子検出器が、オリフィスを有する部材と、試料チャンバーとが、その試料チャンバーがオリフィスを有する部材の両側に、オリフィスと連通するように一体成形されているので、合成樹脂の射出成形法により容易に製造することができ、オリフィスを有する部材を粒子検出器本体の一部に組み込む手間を省くことができる。
さらに、オリフィスを有する部材が、中心部にオリフィスを有し、このオリフィスの両側に、オリフィスと同軸にすり鉢状の傾斜部を有すると共に、これらの傾斜部の背面間に１以上の補強部を有するように一体成形することにより、成形性及び強度に優れた粒子検出器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るオリフィス部材を示す平面図である。
【図２】図１のオリフィス部材の正面図である。
【図３】図１のオリフィス部材のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のオリフィス部分の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る粒子検出器を組み込んだ粒子分析装置の概略図である。
【図６】図５の粒子検出器の中央部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るオリフィス部材の成形用金型を示す中央部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る粒子検出器を示す中央部断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る粒子検出器の成形用金型を示す中央部断面図である。
【図１０】従来のオリフィス部材を用いて測定した白血球の測定結果を示す粒度分布のグラフである。
【図１１】本発明のオリフィス部材を用いて測定した白血球の測定結果を示す粒度分布のグラフである。
【符号の説明】
１ａオリフィス
２傾斜部
３補強用リブ（補強部）
１０オリフィス部材（オリフィスを有する部材）
２３正面（傾斜部）
２４背面
５０粒子検出器

Claims

中心部にオリフィスを有し、このオリフィスの両側に、オリフィスと同軸にすり鉢状の傾斜部を有すると共に、これらの傾斜部の背面間に１以上の補強部を有するように合成樹脂の射出成形により一体成形されてなる、粒子計数装置における粒子検出器に用いられるオリフィスを有する部材。
合成樹脂がポリエーテルイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリイミドスルホン樹脂およびポリアセタール樹脂から選択された１つの樹脂である請求項１に記載したオリフィスを有する部材。
粒子計数装置における粒子検出器であって、オリフィスを有する部材と、オリフィスに供給する試料を収容する試料チャンバーと、オリフィスを通過した試料を回収する回収チャンバーとを備え、試料チャンバーと回収チャンバーとがオリフィスを有する部材の両側に、オリフィスを介して連通するように合成樹脂の射出成形により一体成形されてなる粒子検出器。
オリフィスを有する部材が、中心部にオリフィスを有し、このオリフィスの両側に、オリフィスと同軸にすり鉢状の傾斜部を有すると共に、これらの傾斜部の背面間に１以上の補強部を有することを特徴とする請求項３に記載した粒子検出器。