JP4342076B2 - 粒子測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は粒子測定装置に関し、さらに詳しくは、粒子が微細孔を通過する際に発生する信号を検出し、粒子数を計数する粒子測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、血液や尿中の有形成分あるいはセメントの粉、ラテックス、トナーなどの工業用粒子の粒度や数を測定するには、電気的測定法あるいは光学的測定法が用いられている。
電気的測定法では、オリフィスを設けたフローセルにオリフィスを挟んで電極を配置し、電解質溶液中に測定対象となる粒子を分散させた試料液をオリフィスに通して流し、粒子がオリフィスを通過するとき、電気抵抗が瞬間的に変化してその変化に対応した信号が得られる。
光学的測定法では、前記オリフィス部分において試料液流に直交する軸上に発光部および受光部を配設し、対象となる粒子を分散させた試料液をオリフィスに流し、粒子がオリフィスを通過する時、前方散乱光あるいは蛍光が瞬間的に変化してその変化に対応した信号が得られる。
これらの信号のパルス数を計数することにより、粒子数を求めることができる。
【0003】
これら粒子測定装置は、通常、試料に接触したフローセルを含む流路を試料毎に洗浄するために洗浄機構を有する。洗浄機構は、洗浄液タンク、洗浄液をフローセルへ供給するチューブおよびバルブ等からなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、血液中の有形成分の測定においては、血球の数を電気的測定法で測定して感染症や白血病の診断を行い、ヘモグロビン等の血色素の濃度を光学的測定法で測定して貧血等の診断を行っている。
前記の血液測定においては、まず医師等が採取した血液は検査室あるいは外部の検査機関に移され、所定数の血液試料が集まった時点で測定が行われ、測定結果が医師に伝えられる。したがって、医師等が測定結果を知るまでにかなりの時間がかかる。
【0005】
近年、ポイントオブケアの要請から、患者の傍らで必要なときに所定の測定を行い、その場で測定結果を即時に得ることが望まれている。しかしながら、従来の血液測定の場合には、測定装置が大型であるため携行が困難なこと、フローセル等の試料に接触した流路部分の洗浄に時間がかかることなどの問題がある。
これは、血液測定に限らず、前記のような工業用粒子の測定を行う様々な現場における問題でもある。
【0006】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、測定結果を現場で即時に得ることができる粒子測定装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、微細孔部を介して相通じる流路を内部に有する粒子測定用のフローセルと、フローセルの一方の流路内を摺動するピストンと、他方の流路から微細孔部を介して前記一方の流路へ粒子含有試料が流れるようピストンを駆動させるピストン駆動源と、ピストンの駆動により微細孔部を流れる粒子を測定する測定部と、ピストン駆動源に取り付けられ、フローセルを脱離可能に保持するフローセル保持部と、フローセルの一方の流路内に挿入されたピストンの基部とピストン駆動源とを脱離可能に接続するピストン接続部とを具備し、フローセルおよびピストンを使い捨て可能にしたことを特徴とする粒子測定装置を提供する。
【0008】
すなわち、この発明では、測定時に、ピストンの基部がピストン接続部に接続され、フローセル保持部がピストンの摺動動作に抗してフローセルを保持し、測定後に、フローセルおよびピストンのそれぞれがフローセル保持部およびピストン接続部のそれぞれから脱着できる構成とした。このため、測定により試料と接触したフローセルおよびピストンを洗浄することなく新しいフローセルおよびピストンに交換し、ただちに次の試料測定に移行することができる。つまり、測定時におけるフローセルおよびピストンのそれぞれに対する確実な支持と、測定後におけるフローセルおよびピストンそれぞれの容易な脱離・装着操作を両立させ、さらに、試料と接触したフローセルおよびピストンを使い捨て部材とすることにより洗浄機構を省略し、携行が容易な粒子測定装置を提供できる。また、測定結果をその場で即時に得ることができる。
【0009】
この発明におけるフローセルとは、試料入口部分と、測定対象粒子の測定に適した口径を有するオリフィス部分(微細孔部分)と、オリフィス部分を挟んで両側にオリフィス部分より大径の流路を備える。第二セル(一方の流路)はピストンを摺動可能に収容し、試料入口から第一セル(他方の流路)に入れられた試料はピストンの摺動によりオリフィス部分を介して第二セルに流入する。
この発明におけるピストン駆動源とは、モータの双方向回転によりピストンをフローセルの前記第二セル内で上昇と下降を断続的に行うものであってもよいし、モータの一方向回転によりピストンをフローセルの前記セル内で往復させる往復ポンプ式のものであってもよい。モータは、その回転軸を所定の回転数で回転駆動可能なサーボモータ、パルスモータが好ましい。
【0010】
ピストンは、前記セル内を陰圧にして試料を吸引することによって試料がオリフィス部分を通過するようピストン駆動源により摺動される。したがって、第一セルにフローセルの内外を連通させる通気口と、試料入口部分を封止する栓を備えるのが好ましい。
試料入口部分から試料を入れる場合は、シリンジ等を用いてそのニードルの先端から試料入口を介して所定量の試料をフローセル内に注入する。また、ピストン駆動源によるピストンの吸引動作で試料入口部分から試料をフローセル内に導入することも可能である。
試料がオリフィス部分を垂直方向、特に上から下に向かって流れるよう、測定時におけるフローセルの姿勢を決めることが測定精度を維持する上で好ましい。
フローセルが、一端を第一および第二セル内に露出させた測定用電極を有し、フローセル保持部がフローセルを保持した際に前記各電極の他端に接触する電極端子を有することにより、測定用電極をフローセルとともに使い捨て部材として洗浄を省略することができる。
【0011】
この発明における測定手段は、試料中の粒子を測定する電気的測定手段を備えるが、さらに光学的測定手段を備えていてもよい。
電気的測定手段としては、電気抵抗法と称される従来の機構が挙げられ、微細孔部の軸線方向に配列された電極対と、フローセル保持部に配設され、これらの電極のそれぞれに当接する各電極端子と、電極端子に接続された測定回路とを有するものが挙げられる。
光学的測定手段としては、比色法と称される従来の機構が挙げられ、セルの軸線方向に直交する光軸上に配設された発光素子および受光素子と、これらの各素子に接続された測定回路を有するものが挙げられる。
これらの測定回路は、測定結果を出力する出力部を有するものが好ましい。このような出力部としては、液晶表示パネル、小型プリンタが挙げられる。さらに、外部に測定結果を転送するデータ転送システムを備えたものが挙げられる。
電気的測定手段は、一対の電極からなり、その各先端が微細孔部両端の近傍の流路の内部に露出し、各基端がフローセルをフローセル保持部で保持させた際に、フローセル保持部に設けられた電極端子に接触し得るように構成することができる。
【0012】
この発明におけるフローセル保持部とは、測定時に、ピストンの摺動動作に抗してフローセルを支持し、測定後に、フローセルを容易に脱離・装着可能な構造を有するフローセル支持部材である。
この発明におけるピストン接続部とは、測定時に、フローセル内におけるピストンの摺動動作を支持し、測定後に、ピストンを容易に脱離・装着可能な構造を有するピストン接続部材である。
フローセル保持部は、ピストン駆動源に取り付けられ、フローセルを収容する収容部と、収容部に収容されたフローセルをピストンの吸引動作に抗して支持するフローセル支持機構とからなるものが挙げられる。
【0013】
この発明においてフローセル保持部に保持されたフローセルおよびピストン接続部材と接続されたピストンは、試料と接触した後、前記各部から脱離されて新しいフローセルおよびピストンに交換することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述するが、これによってこの発明が限定されるものではない。
図1はこの発明の粒子測定装置の平面断面図、図2は粒子測定装置の側面断面図である。
図1および図2に示すように、粒子測定装置10は、オリフィス部分12を有するフローセル1と、ピストン2と、ピストン駆動源3と、ピストン2をピストン駆動源3に接続するピストン接続部4と、フローセル1を保持するフローセル保持部5と、測定部6とから構成される。
【0015】
フローセル1は、アクリル樹脂製の透明部材であり、内部に試料を流すためのオリフィス部分12と、オリフィス部分12を介して相通じる第一セル13および第二セル14を備える。
図3の拡大図に示すように、口径75〜100μm、流路長さ100〜140μmのオリフィス部分12の前後には、小径部12bと中径部12cが形成され、第一セル13および第二セル14に連通してなる。各小径部12bには、一対のピン状の測定用電極41の各一端が露出している。測定用電極41は、オリフィス部分12の軸線と直交する方向にフローセル1から突出する。
中径部12cの外側部分には、図1に示すように、後記の光学的測定に用いる発光素子および受光素子のための窓部15が対向して形成される。
【0016】
第一セル13は、図2に示すように、第一セル13内に試料を注入する試料注入口16と、第一セル13内を外部に連通させる通気口17とを有し、試料注入口16には封止用の栓18が挿入される。
第二セル14は、図1および図2に示すように、第一セル13と略同径で第一セル13より長いシリンダー部分として形成され、ピストン2が挿入される。
【0017】
ピストン2は、樹脂製のシャフト21と、シャフト21の一端に形成され第二セル14の周面に密接して摺動するヘッド22と、シャフト21の他端にシャフト21と一体に成形された大径で偏平な基部23からなる。ヘッド22は、図3に示すように、外周面に溝22aを挟むピストンリング22bが形成されたゴム製のカバー部材であり、シャフト21の一端に圧入されている。基部23はピストン接続部4に接続されている。
【0018】
ピストン駆動源3は、図1および図2に示すように、モータ31aを有する小型の機構部31と、機構部31を収納する円筒ケース32とから構成される。機構部31は、特開平10−184534号に示した機構部が用いられる(詳細は省略する)。直線運動を行うロッド33にはピストン接続部4が配設されている。
【0019】
ピストン接続部4は、ロッド33の先端部と結合する結合孔部41と、ピストン2の基部23を脱離可能に嵌入できる半円形の溝部43を有する樹脂製部材からなる。溝部43に基部23が嵌入されると、ピストン2の軸線の方向は、ロッド33の移動方向およびフローセル1の軸線方向に一致する。円筒ケース32の一端にはフローセル1を支持するフローセル保持部5がロッド33の延出方向に向かって延出するよう取り付けられている。
【0020】
図4はフローセル保持部5の平面断面図、図5はフローセル保持部5の側面断面図である。
図4および図5に示すように、フローセル保持部5は、円筒ケース32の一端から延出したロッド33を貫通させる孔部51aを有するフランジ51を有する。
フローセル保持部5は、円筒を軸線に沿って約半分に割った半円筒状の遮光性樹脂を材料とする成形品であり、フローセル1の全体を収容できる収容部52を備える。遮光性樹脂は、光学的測定における外部からの入射光を遮断する。
【0021】
フローセル保持部5の収容部52には、図3から図5に示すように、フローセル1に形成された前記の一対の測定用電極41が挿入される孔部53が形成されている。電極41と孔部53はフローセル支持機構を構成する。孔部53の近傍には一対の電極端子54が配設されている。各電極端子54は、概略「コ」字状の電極部材からなり、図3から図5に示すように、一端54aが孔部53に配置され、他端54bが孔部53の近傍に形成されたスリット55を貫通している。電極端子54の一端54aは孔部53に挿入された電極41を弾性で押圧し、他端54bは後記の測定部6に電気的に接続される。
【0022】
図4および図5に示すように、収容部52の対向する湾曲側面には、フローセル1の中径部12cの軸線方向に直交する光軸を有する発光素子61および受光素子62が配設される。発光素子61にはLEDなどが、受光素子62にはフォトダイオードなどがそれぞれ用いられる。
【0023】
測定部6は、試料中の粒子を測定する電気的測定手段および光学的測定手段を有する。
図6は粒子測定システムのブロック図である。図6に示すように、測定部6は、プリントカード71に形成された回路部72と、操作部73と、出力部74と、電源部75とから構成され、これらはフローセル保持部5とピストン駆動源3の外側に配設される。回路部72は、光検出部76、粒子検出部77、データ解析部78、制御部79および駆動部81を有する。電源部75は、交換が容易な、例えばモータ31a近傍の円筒ケース32内に収容可能なボタン型の一次電池あるいは二次電池を電源として用いることにより装置10の小型化を達成できる。
【0024】
粒子測定装置10を用いて血液中の有形成分の測定を行う場合の一例を説明する。
まず、新しいフローセル1をフローセル保持部5の収容部52に、新しいピストン2をピストン接続部4にそれぞれ装着する。すなわち、ピストン2をフローセル1の第二セル14に挿入した状態(図1および図2に示す状態)でフローセル1の電極対41を収容部52の孔部53に挿入するとともに、基部23を溝部43に嵌入する。このとき、ピストン接続部4の溝部43は吸引位置(図1および図2に示す位置)にある。
【0025】
次いで、溶血剤等を含む調製された所定量の血液試料(以下、試料と称する)をシリンジ等を用いて試料入口16から第一セル13内に注入し、試料入口16を栓18で封止する。
第一セル13が上部に位置するよう粒子測定装置10を立てた状態で、操作部73の操作により、機構部31が駆動されると、ピストン2は低速で微小距離を移動する吸引動作を開始し、第二セル14内に生じた陰圧により第一セル13内の試料中の粒子がオリフィス部分12を通過して第二セル14に流れる。このとき、通気口17から外気が第一セル13内に流入するので、ピストン2の吸引動作を妨げない。
【0026】
試料がオリフィス部分12を通過するとき、電気的測定手段は、電極端子54からの信号を粒子検出部77で増幅およびA/D変換を行ってデータ解析部78で解析し、その結果(白血球数)を出力部74へ出力する。光学的測定手段は、発光素子61および受光素子62からの信号を光検出部76で増幅およびA/D変換を行ってデータ解析部78で解析し、その結果(ヘモグロビン濃度)を出力部74へ出力する。
出力部74は、図7に示すような表示パネル84を備え、電気的測定手段で測定された白血球の数を図中の表示部84aに、光学的測定手段で測定されたヘモグロビンの濃度を図中の表示部84bに液晶ディスプレーによりそれぞれ表示する。
【0027】
フローセル保持部5に保持されたフローセル1およびピストン接続部4と接続されたピストン2は、使用後、前記各部から脱離されて新しいフローセル1およびピストン2に交換することができる。ピストン接続部4は、ピストン2の脱離後、手動によりあるいは操作部73からの操作により前記の吸引位置に移動される。
【0028】
【発明の効果】
この発明の粒子測定装置では、測定に用いたフローセルおよびピストンを洗浄することなく、新しいフローセルおよびピストンと交換することにより、ただちに次の試料測定に移行することができる。つまり、測定時におけるフローセルおよびピストンのそれぞれに対する確実な支持と、測定後におけるフローセルおよびピストンのそれぞれの容易な脱離・装着操作を両立させ、さらに洗浄機構を省略することにより、携行が容易な粒子測定装置を提供できる。また、測定結果をその場で即時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による粒子測定装置の平面断面図である。
【図2】この発明による粒子測定装置の側面断面図である。
【図3】図2の要部拡大図である。
【図4】フローセル保持部の平面断面図である。
【図5】フローセル保持部の側面断面図である。
【図6】粒子測定システムのブロック図である。
【図7】出力部としての表示パネルの正面図である。
【符号の説明】
1 フローセル
2 ピストン
3 ピストン駆動源
4 ピストン接続部
5 フローセル保持部
6 測定部
10 粒子測定装置
12 オリフィス部分(微細孔部)
13 第一セル(流路)
14 第二セル(流路)
23 ピストンの基部
41 電極
54 電極端子
Claims (4)
- 微細孔部を介して相通じる流路を内部に有する粒子測定用のフローセルと、
フローセルの一方の流路内を摺動するピストンと、
他方の流路から微細孔部を介して前記一方の流路へ粒子含有試料が流れるようピストンを駆動させるピストン駆動源と、
ピストンの駆動により微細孔部を流れる粒子を測定する測定部と、
ピストン駆動源に取り付けられ、フローセルを脱離可能に保持するフローセル保持部と、
フローセルの一方の流路内に挿入されたピストンの基部とピストン駆動源とを脱離可能に接続するピストン接続部と
を具備し、フローセルおよびピストンを使い捨て可能にしたことを特徴とする粒子測定装置。 - フローセル保持部が、フローセルを収容する収容部と、収容部に収容されたフローセルをピストンの吸引動作に抗して支持するフローセル支持機構とからなる請求項1に記載の粒子測定装置。
- 測定部が、微細孔部を流れる粒子を測定する電気的測定手段と、流路内の試料を測定する光学的測定手段とを備える請求項1又は2に記載の粒子測定装置。
- 電気的測定手段が、一対の電極からなり、その各先端が微細孔部両端の近傍の流路の内部に露出し、各基端がフローセルをフローセル保持部で保持させた際に、フローセル保持部に設けられた電極端子に接触し得るように構成されてなる請求項3に記載の粒子測定装置。
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