JP6923385B2 - 流路部材および微粒子計測器 - Google Patents

Description

本発明は、流路部材および微粒子計測器に関する。

従来、微粒子を計測することが求められている。例えば、特許文献１には、流路に光を照射して流路を透過した光の強度から流路中を通過した微粒子数を計測することが記載されている。

特開２００９―１６８４８７号公報

このような装置では、計測精度を向上させることが求められている。

本開示の流路部材は、検体中の微粒子を計測する微粒子計測器に用いられる、一方向に沿って伸びており前記微粒子を含む前記検体が前記一方向に流れる流路を有している。流路は、第１端部および第１端部よりも幅が大きい第２端部を有するとともに、第１端部が上記一方向に沿って第２端部よりも手前に位置した第１拡張部を有している。また、流路は、第３端部および第３端部よりも深さが大きい第４端部を有するとともに、第３端部が上記一方向に沿って第４端部よりも手前に位置した第２拡張部を有している。また、上記一方向に沿って第１拡張部および第２拡張部よりも奥に位置した光の照射領域を有している。第１端部と第３端部は、上記一方向に沿ってずれて位置している。第１拡張部および第２拡張部の上面は、同一平面である。

本開示の微粒子計測器は、上記の流路と、上記の流路に光を照射する発光素子と、上記の流路を通過した光を受光する受光素子とを、備えている。

本開示の微粒子計測器は、計測精度を向上させることができる。

本開示の微粒子計測器の上面図である。 本開示の微粒子計測器の断面図である。 本開示の流路部材の上面図および側面図である。

以下に、本開示の微粒子計測器について、図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、便宜的に直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を定義し、Ｚ軸方向の正側を上方とする。

（微粒子計測器）
図１に、本発明の第１実施形態に係る微粒子計測器の一例を示す。なお、図１は、微粒子計測器を模式的に示している。また、図２に、図１に示した微粒子計測器の断面を示す。図２は、図１の微粒子計測器をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断している。また、図３に、微粒子計測器の一部（流路部材の一部）を拡大し、上面透視（Ａ）および側面透視（Ｂ）したときの図を示す。

本開示の微粒子計測器１は、光学式センサー２と流路部材３を備える。光学式センサー２は、発光素子４と受光素子５とを有している。流路部材３は、流路６を有している。受光素子５は、発光素子４から照射されて流路６を通過した光を受光可能に配されている。その結果、微粒子計測器１は、微粒子数を計測することができる。

なお、図１中の点線は、流路６を示している。

具体的には、流路６中を検体が流れる。そして、発光素子４の光は、流路６中を通過した後、受光素子５で受光される。このとき、流路６中を通過する光は、検体中の微粒子によって分散または吸収等され、光の強度が低下する。その結果、粒子数と光の減衰率との関係を示した検量線を予め準備し、微粒子計測器１での光の減衰率を検量線と比較することによって、検体中の微粒子を計測することができる。

なお、微粒子は、例えば、体液中の細胞などである。具体的には、血液中の白血球などであればよい。また、流路６中を通過すれば、微粒子は上記の例に限られない。微粒子は、粒子数と減衰率に相関が得られるものであればよい。

以下、本開示の微粒子計測器１の各構成要件について、詳細に説明する。

光学式センサー２は、主に、発光素子４および受光素子５を有しており、発光素子４で光を発し、受光素子５で光を受けることができる。発光素子４は、電流が流れることによって、光を発することができる。発光素子４は、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）などであればよい。受光素子４は、光を受光して、光信号を電気信号に変換することができる。受光素子５は、例えば、フォトトランジスタ（ＰＴ）またはフォトダイオード（ＰＤ）などであればよい。なお、本開示の発光素子４はＬＥＤであり、本開示の受光素子５はＰＤである。

本開示の微粒子計測器１は、流路部材３の上面に配されたミラー７を備えている。そして、発光素子４および受光素子５は、流路６を介してミラー７に対向している。その結果、発光素子４の光を、流路６を通過し、その後にミラー７で反射して、再び、流路６を通過した後に、受光素子５で受光することができる。

ミラー７は、例えば、薄膜状の部材であればよい。ミラー７の材料は、屈折率が、流路部材３の屈折率と異なる材料であればよい。具体的には、ミラー７の材料は、例えば、アルミニウムまたは金などの金属材料、あるいは例えば誘電体多層膜フィルタなどの誘電体材料の積層体で形成することができる。ミラー７は、例えば、蒸着法またはスパッタ法等の方法によって、流路部材３の上面に形成することができる。

微粒子計測器１は、筐体８をさらに有していてもよい。筐体８は、光学式センサー２などを保護することができる。筐体８は、内部に空洞を有しており、筐体８の空洞に、光学式センサー２が配されている。また、筐体８の上面には、発光素子４の光が通過するための開口２９をさらに有している。

筐体８は、光学式センサー２を収容可能であれば、どのような形状であってもよい。筐体８の材料は、例えば、金属またはプラスチックなどの材料で形成されていればよい。なお、筐体８内の空洞には、例えば駆動回路および演算回路などの、光学式センサー２を作動させるための他の部品も収容される。

（流路部材）
流路部材３は、検体（非測定物）を流すことができる。流路部材３は、溝部を有した第１基板９と、第１基板９の表面に配された第２基板１０とを有している。また、第２基板１０は、第１基板９の溝部の開口を覆っている。その結果、第１基板９の溝部および第２基板１０の表面によって流路６が構成され、流路部材３の内部に流路６が配される。言い換えれば、流路６は、深さ方向に対向した上面および下面と、幅方向に対向した一対の側面を有している。

また、流路部材３（第２基板１０）は、第１開口１３および第２開口１４を有している。検体は、第１開口１３から流路６に供給され、第２開口１４から排出される。すなわち、第１開口１３は検体の供給部であり、第２開口１４は検体の排出部である。

第１基板９は、例えば、平板状の部材であればよい。第１基板９は、透光性の材料で形成されていればよい。具体的には、第１基板９の材料は、例えば、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂またはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂等であればよい。本開示の第１基板９の材料は、ＰＤＭＳである。なお、第１基板９および第１基板９の溝部（流路６）は、従来周知の方法によって形成することができる。

第２基板１０は、例えば平板状の部材であればよい。第２基板１０は、透光性の材料で形成されればよい。第２基板１０の材料は、例えばガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂またはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂等であればよい。本開示の第２基板１０の材料は、ガラスである。なお、第２基板１０は、従来周知の方法によって形成することができる。

第１基板９および第２基板１０は、何れが上側に位置していてもよいが、本開示の流路部材３では、第１基板９の上面に第２基板１０が配されている。すなわち、第２基板１０の下面に第１基板９が配されている。

流路６は、第１平面方向Ｄ１（図中のＸ軸方向）に沿って伸びている。検体は、流路６を第１平面方向Ｄ１に流れることになる。すなわち、第１開口１３および第２開口１４は、第１平面方向Ｄ１に沿って、第１開口１３および第２開口１４の順に並んでいる。

流路６は、第１拡張部１１および第２拡張部１２を有している。第１拡張部１１は、第１端部１１ａと第１端部１１ａよりも幅が大きい第２端部１１ｂを有している。第１端部１１ａは、第１平面方向Ｄ１に沿って第２端部１１ｂよりも手前に位置している。言い換えれば、第１平面方向Ｄ１の正方向に沿って、第１端部１１ａおよび第２端部１１ｂの順に位置している。

第２拡張部１２は、第３端部１２ａと第３端部１２ａよりも深さが大きい第４端部１２ｂを有している。第３端部１２ａは、第１平面方向Ｄ１に沿って第４端部１２ｂよりも手前に位置している。言い換えれば、第１平面方向Ｄ１の正方向に沿って、第３端部１２ａおよび第４端部１２ｂの順に位置している。

本開示の流路部材３では、第１端部１１ａと第３端部１２ａは、第１平面方向Ｄ１に沿ってずれて位置している。具体的には、第１端部１１ａは、第１平面方向Ｄ１に沿って第３端部１２ａよりも手前、または奥に位置している。言い換えれば、第１平面方向Ｄ１の正方向に沿って、第１端部１１ａおよび第３端部１２ａの順、または第３端部１２ａおよび第１端部１１ａの順に位置している。さらに言い換えれば、第１端部１１ａは第３端部１２ａよりも第１開口１３側に位置しているか、または第１端部１１ａは第３端部１２ａよりも第２開口１４側に位置している。その結果、流路を流れる流体中の微粒子を分散させることができ、微粒子計測器１の計測精度を向上させることができる。

なお、本開示の流路部材３は、図３に示すように、第１端部１１ａが第１平面方向Ｄ１に沿って第３端部１２ａよりも手前に位置している。すなわち、第１端部１１ａは、第３端部１２ａよりも第１開口１３側に位置している。

流路６（第１基板９の溝部）の幅は、例えば、５０μｍ以上１０００μｍ以下であればよい。具体的には、第１拡張部１１の第１端部１１ａから第１平面方向Ｄ１の負方向（流路６のうち、第１端部１１ａよりも第１開口１３側に位置する部分）の幅は、例えば、５０μｍ以上１００μｍ以下であればよい。また、第１拡張部１１の第２端部１１ｂから第１平面方向Ｄ１の正方向（流路６のうち、第２端部１１ｂよりも第２開口１４側に位置する部分）の幅は、例えば、５００μｍ以上１０００μｍ以下であればよい。

また、流路６（第１基板９の溝部）の深さは、例えば、２０μｍ以上１０００μｍ以下であればよい。具体的には、第２拡張部１２の第３端部１２ａから第１平面方向Ｄ１の負方向（流路６のうち、第３端部１２ａよりも第１開口１３側に位置する部分）の深さは、例えば、２０μｍ以上３０μｍ以下であればよい。また、第２拡張部１２の第４端部１２ｂから第１平面方向Ｄ１の正方向（流路６のうち、第４端部１２ｂよりも第２開口１４側に位置する部分）の深さは、例えば、３００μｍ以上１０００μｍ以下であればよい。

なお、第１基板９および溝部は、従来周知の方法によって形成することができる。なお、本開示の流路部材３では、流路６の幅および高さは、第１基板９の溝部の幅および深さと同じである。

第２端部１１ｂは、第３端部１２ａよりも第１平面方向Ｄ１に沿って手前に位置していてもよい。その結果、検体中の微粒子を幅方向に分散させた後に、深さ方向に分散させることができる。

第３端部１２ａは、第１拡張部１１の途中に位置していてもよい。その結果、流路部材３を短くすることができる。

第２端部１１ｂの幅および第１端部１１ａの幅の差は、第４端部１２ｂの深さおよび第
３端部１２ａの深さの差よりも小さくてもよい。第１拡張部１１の第１平面方向Ｄ１に沿った長さは、第２拡張部１２の第１平面方向Ｄ１に沿った長さよりも長くてもよい。

第１拡張部１１の第１端部１１ａおよび第２端部１１ｂを結ぶ側面は、平面であってもよい。すなわち、流路６を上面視したときに、第１端部１１ａおよび第２端部１１ｂは、直線で結ばれていてもよい。その結果、検体を流れやすくすることができる。

第２拡張部１２の第３端部１２ａおよび第４端部１２ｂを結ぶ下面は、平面であってもよい。すなわち、流路６を側面視したときに、第３端部１２ａおよび第４端部１２ｂは、直線で結ばれていてもよい。その結果、検体を流れやすくすることができる。

第１拡張部１１および第２拡張部１２の上面は同一平面であってもよい。その結果、検体を流れやすくすることができる。

流路６は、上面および下面の少なくとも一方に配された、少なくとも１つの突起部１５をさらに有していてもよい。少なくとも１つの突起部１５は、流路６を流れる流体の流れを妨げることができる。少なくとも１つの突起部１５は、例えば、流路６の深さ方向に伸びている。少なくとも１つの突起部１５は、例えば、円柱状であればよい。少なくとも１つの突起部１５の材料は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂またはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂等であればよい。

少なくとも１つの突起部１５は、流路６の第１拡張部１１に配されていてもよい。その結果、流路６を流れる流体中の微粒子が突起部１５に当たって、微粒子を流路６の幅方向に分散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５は、流路６の幅方向に沿って並んだ複数の突起部１５を有した、突起列Ｒを構成していてもよい。その結果、検体の第１平面方向Ｄ１に沿った流れを低減させることができ、幅方向に検体中の微粒子を分散させることができる。なお、少なくとも１つの突起部１５は、複数の突起列Ｒを有していてもよい。すなわち、突起列Ｒは、複数あってもよい。

また、複数の突起部１５同士の距離が、突起列Ｒの両端に位置した突起部１５のそれぞれと流路６の側面との距離よりも短い、突起列Ｒを有していてもよい。その結果、検体中の微粒子を分散させることができる。

また、複数の突起列Ｒを有している場合、突起列Ｒの両端に位置した突起部１５と、この突起列Ｒよりも１つ前に位置した突起列Ｒ（前列）の両端に位置した突起部１５との距離は、流路６の側面との距離よりも短くてもよい。その結果、検体中の微粒子を分散させることができる。なお、「前列」に相当する位置に、１つの突起部１５のみがある場合には、突起列Ｒの両端に位置した突起部１５と、１つの突起部１５との距離が、流路６の側面との距離よりも短くてもよい。

また、複数の突起列Ｒを有している場合、それぞれの突起列Ｒの突起部１５は、前列の突起列Ｒの複数の突起部１５同士または突起部１５と側面との間の領域に位置していてもよい。その結果、検体中の微粒子を分散させることができる。

また、第１拡張部１１に位置した複数の突起列Ｒを有している場合、それぞれの突起列Ｒにおいて、突起列Ｒの両端に位置する突起部１５のそれぞれと側面との距離は、突起列Ｒごとに同一であってもよい。

また、第２拡張部１２に位置した突起列Ｒの両端のうち一方に位置する突起部１５と側面との距離は、他方に位置する突起部１５と側面との距離よりも大きくてもよい。そして、後列の突起列Ｒの両端のうち一方に位置する突起部１５と側面との距離は、他方に位置する突起部１５と側面との距離よりも小さくてもよい。その結果、検体中の微粒子を分散させることができる。

また、突起列Ｒが３つ以上の突起部１５を有している場合、突起列Ｒは、弧状であってもよい。その結果、検体中の微粒子を分散させることができる。なお、「弧状」とは、複数の突起部１５が幅方向に沿って一直線に並んでいるのではなく、第１平面方向Ｄ１にずれて配置されていることを指す。

少なくとも１つの突起部１５は、流路６の第１平面方向Ｄ１に沿って並んだ複数の突起部１５を有していてもよい。その結果、検体中の微粒子を分散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５は、流路６の第１拡張部１１および第２拡張部１２にわたって配された複数の突起部１５を有していてもよい。その結果、検体中の微粒子を、幅方向に拡散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５のうち、第１拡張部１１のみに位置した突起部１５は、流路６の上面および下面に接していてもよい。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５のうち、第２拡張部１２に位置した突起部１５は、流路６の上面にのみ接していてもよい。言い換えれば、下面には接していなくてもよい。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５のうち、第２拡張部１２に位置した突起部１５の下端は、第１拡張部１１のみに位置した突起部１５の下端よりも、下方に位置している。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

第１拡張部１１の一部と第２拡張部１２の一部が重複している場合、少なくとも１つの突起部１５のうち、第２拡張部１２に位置した突起部１５の下端は、第１拡張部１１の一部と第２拡張部１２の一部が重複部に位置した突起部１５の下端よりも、下方に位置している。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５のうち、第２拡張部１２に位置した複数の突起部１５の密度は、第１拡張部１１のみに位置した複数の突起部１５の密度よりも大きくてもよい。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５のうち、第１拡張部１１のみに位置した突起部１５は、流路６の深さの半分以上の高さを有していてもよい。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５のうち、第２拡張部１２に位置した突起部１５は、流路６の深さの半分以下の高さを有していてもよい。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

少なくとも１つの突起部１５のうち、第２拡張部１２に位置した突起部１５と流路６の下面との距離は、第４端部１２ｂに向かって大きくなっている。その結果、検体中の微粒子を拡散させることができる。

なお、第１拡張部１１および第２拡張部１２が離れている場合には、第１拡張部１１の深さは一定であり、第２拡張部１２の幅は一定である。一方で、第１拡張部１１および第２拡張部１２が重複する領域は、深さおよび幅の双方が変化することになる。

なお、発光素子４からの光の照射領域およびミラー７からの反射光の照射領域は、流路６の第１拡張部１１および第２拡張部１２よりも第１平面方向Ｄ１の正方向側に位置している。言い換えれば、第１拡張部１１および第２拡張部１２よりも第２開口１４側に位置している。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。

なお、発光素子４および受光素子５は、流路部材３を挟んで対向して位置していてもよい。この場合、ミラー７は不要になり、発光素子４からの光が流路６を通過して、受光素子５で受光されてもよい。

上述した実施形態では、本開示の流路６は、１つの第１基板９と１つの第２基板１０とで構成されているが、流路６は本開示の構成に限定されるものではない。例えば、流路部材は、流路に沿ってくり抜かれた空洞を有する第１基板と、第１基板の上下面に配された一対の第２基板を有していてもよい。すなわち、第１基板の空洞および一対の第２基板の表面によって流路６が構成されてもよい。

上述した実施形態では、本開示の流路６が、一直線である場合を例に示しているが、流路６は、一直線でなくてもよい。流路６は、例えばミアンダ状であってもよいし、または分岐していてもよい。

１ 微粒子計測器
２ 光学式センサー
３ 流路部材
４ 発光素子
５ 受光素子
６ 流路
７ ミラー
８ 筐体
９ 第１基板
１０ 第２基板
１１ 第１拡張部
１１ａ 第１端部
１１ｂ 第２端部
１２ 第２拡張部
１２ａ 第３端部
１２ｂ 第４端部
１３ 第１開口
１４ 第２開口
１５ 突起部
Ｒ 突起列
Ｄ１ 第１平面方向

Claims (8)

1. 検体中の微粒子を計測する微粒子計測器に用いられる、一方向に沿って伸びており前記微粒子を含む前記検体が前記一方向に流れる流路を有した流路部材であって、
   前記流路は、第１端部および前記第１端部よりも幅が大きい第２端部を有するとともに、前記第１端部が前記一方向に沿って前記第２端部よりも手前に位置した第１拡張部と、第３端部および前記第３端部よりも深さが大きい第４端部を有するとともに、前記第３端部が前記一方向に沿って前記第４端部よりも手前に位置した第２拡張部と、前記一方向に沿って前記第１拡張部および前記第２拡張部よりも奥に位置した光の照射領域と、を有しており、
   前記第１端部と前記第３端部は、前記一方向に沿ってずれて位置しており、
   前記第１拡張部および前記第２拡張部の上面は、同一平面である、流路部材。
2. 前記第１端部は、前記第３端部よりも前記一方向に沿って手前に位置している、請求項１に記載の流路部材。
3. 前記第２端部は、前記第３端部よりも前記一方向に沿って手前に位置している、請求項２に記載の流路部材。
4. 前記流路は、深さ方向に対向した上面および下面の少なくとも一方に配され、前記流路の前記第１拡張部に位置した少なくとも１つの突起を有している、請求項１−３のいずれかに記載の流路部材。
5. 前記少なくとも１つの突起は、前記流路の幅方向に沿って配された複数の突起を有している、請求項４に記載の流路部材。
6. 前記少なくとも１つの突起は、前記一方向に沿って配された複数の突起を有している、請求項４または５に記載の流路部材。
7. 前記少なくとも１つの突起は、前記第１拡張部から前記第２拡張部にわたって配された複数の突起を有している、請求項４−６のいずれかに記載の流路部材。
8. 請求項１−７のいずれかに記載の流路部材と、
   前記流路の前記照射領域に光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射されて前記流路を通過した光を受光する受光素子と、を備えた、微粒子計測器。

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