JPH01235833A

JPH01235833A - 粒子計測装置

Info

Publication number: JPH01235833A
Application number: JP6037688A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 一雄佐藤; Shinji Tanaka; 伸司田中; Hiroshi Oki; 博大木; Norio Kaneko; 金子　紀夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-16
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1989-09-20
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2680022B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、細胞等の微粒子を検出するためのフローセル
に係り、特に光学的手段とともに電気的手段によって微
粒子の性質と量を特定するのに好適なフローセル及び微
粒子計測装置に関する。

（従来の技術〕従来のフローセルは、例えば特開昭４８−７４２９２に
記載のように管の組合せによって１粒子を懸濁した第１
の液の流れを第２の液によって包み込み、第１の液の流
れの径を細く絞り込む構造をしていた。また、これを応
用した検出系としては、特開昭６１−７１３３７に示す
ように、絞られた液流を透明な管内に通し、これにレー
ザ光を入射して、光の信号から粒子の特性を検出してい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術においては、第２図に示すような管路の
構造を例えばガラス管を用いて製作するため、寸法のば
らつきは避けられず個々のフローセルの特性をそろえる
ことが困難であった。したがって所望の特性のフローセ
ルを得るには、大量に作ったものの中から選別する必要
があるという問題点、また、機器に組込んだフローセル
を交換する度に機器の一部を調整しなおす必要があると
いう問題点があった。

またガラス面を透過する光で試料液中の粒子の数、性状
を計測するさいにガラス表面での光の散乱を防ぐため、
ガラス管の外表面を光軸に垂直な平面に加工する必要が
あった。特に流路に細い絞りを形成し、絞りの前後に電
極を設置して試料液中の粒子の電気的な特性を計測する
フルーセルでは、絞りの部分で光が散乱するので透過光
による粒子の計測との併用は不可能であった。

本発明の目的は、透過光による粒子の計測と電気的計測
との併用に適し、寸法精度が高く、バッチ生産が可能な
フローセルの構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、流路の形状に加工された流路パターン部を
２枚の透明板にはさんで積層、接合すること、また、望
ましくは接合の界面に所望のパターンの電極層を形成す
ることにより、達成される。

〔作用〕

例えば、単結晶シリコンウェハ、アルカリ水溶液等で異
方性エツチングすることにより、精度の高いエッチプロ
フィルが板厚方向に得られる。これによってフローセル
の流路の形状が高精度に、しかも再現性良く形成される
。ガラスウェハはシリコンウェハとの間で陽極接合され
るので流路を完全にシールすることができる。またシリ
コンウェハをはさむ２枚のガラス面は平行であるから、
流路を光学的に観察するのに適する。

またガラスの内面に、流路の絞りの前後に位置するよう
に１対の電極パターンを形成しておくことにより、光学
的観察と同時に、微粒子状の試料の電気的特性の観測が
できる。

以上の構造とすることにより、フローセルの製造上、バ
ッチ生産が可能であると同時に、その寸法精度が高く、
均一な特性を持つフローセルが大量に得られる。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例を用いて説明する。

第１図ａ、ｂは本発明の一つの実施形態を示す平面図お
よび側面面である。その断面は第１ｂ図に示すようにシ
リコン単結晶１を２枚のガラスウェハ２１，２２ではさ
んで積層、接合した構造になっている。試料液３は、ガ
ラスウェハ２１に設けた穴２３からシリコンウェハ内に
入り、一方試料液を包むシース液４は、同じくガラスウ
ェハ２１に設けた穴２４から導入されて試料液と出会い
、絞り込まれて排出穴２５から排出される。この間、透
過光５を用いた試料液中の粒子数の計測や、１対の電極
６，６′間の電気抵抗の測定による粒子の性状の計測が
行われる。

上記の構造を板厚の１７２の面で分割した概観を第３図
に示した。シリコン単結晶１１の板面の結晶方位は（１
００）であるので、試料液の注入部のノズル１２および
流路１３の壁面には異方性エツチングによって形成され
る（１１１）結晶面が現れて精度良く加工される。特に
複雑な構造であるＡ−Ａ断面の加工工程を第４ａ〜第４
ｄ図に順を追って示した。

素材となるシリコン単結晶ウェハ１０は板面の結晶方位
が（１００）である。第１工程でノズルの内面に相当す
る部分の溝を加工する。この工程では、エツチングマス
クとしてＳｉＯ２または５ｉｓＮａの膜を使い、エッチ
ャントとしてＫＯＨ水溶液を使う、この加工で形成され
る溝の斜面１４は（１１１）に一致する。

第２工程では、第４ｂ図に示すように、ウェハ裏面から
ノズルの外面に相当する部分の凹みを上と同様に加工す
る。この加工で形成される溝の斜面１５もまた（１１１
）に一致する。この工程では更にノズルとガラス面の間
に空間１６を形成するため、この部分の材料をエツチン
グで除去する。

次いで第４ｃ図に示すようにシリコンウェハ１０とガラ
スウェハ２１（すでに穿孔加工が施されているもの）を
静電接合する。シリコンウェハの厚さが０．４１１Ｉ１
１．ガラスウェハの厚さが１悶の場合、直流型＠１７の
電圧は９００ｖ、温度は４００℃で十分な接合が行われ
る。接合後のシリコンウェハの表面をラッピング加工し
、フローセル構造の２分割面すなわち第４ｃ図のＢ−Ｂ
面から上の部分を除去する。

最後に第４ｄ図に示すようにフローセル構造を２分割し
たちの同士を向い合せて接合することにより構造が完成
する。この接合のさいには、一方のシリコン面にフリッ
トガラスを約４０μｍの厚さにスパッタ蒸着し、もう一
方のシリコン面と向い合せて静電接合を行う。

なお、第３図における電極６および６′は、第４ｃ図の
静電接合を行う前にあらかじめガラスウェハ面上に蒸着
しておくことにより流路から外部へ引出される。

本発明の第２の実施例を第５図に示す、この場合は急峻
な絞りを持つ流路が、ガラス面と垂直な壁面によって形
成される０本実施例では、試料液３の注入のためのノズ
ル３１をステンレスチューブで形成しているが、主たる
流路はシリコン単結晶３２およびガラスウェハ３３がら
成っている。

なお、図ではシリコンウェハ３２の上面に位置するガラ
スウェハを取除いて概観を示している。本実施例では、
シリコンウェハの板面方位を（１１０）に選び、流路の
壁面３４；　３５が（１１１）に−致するように方位を
選んで異方性エツチングを施すことにより、板面に対し
て垂直に直立した壁面が得られる。この構造のフローセ
ルでは、シース液４は導入穴３６から流路に入り、排出
穴３７がら試料液とともに排出される。一対の電極３８
゜３８′はガラスウェハ面上に形成され、外部へ引出さ
れている。

上の実施例における加工工程は第４ａ〜第４ｂ図の場合
と同様であるが、本実施例ではノズル部をシリコン上に
加工する必要が無いからシリコンウェハ３２の上面に直
接ガラスウェハを接合してシールすればよい。なお、試
料液注入ノズル３１とシリコンウェハとの間隙３９を充
てん樹脂によってシールする。

上の実施例では極めて細い絞りを流路に設定しているが
、２枚の平行に設置されたガラス板に垂直に光軸が設定
されているので、電極を用いた電気的計測と、透過光を
用いた光学的計測とを同時に実施することが可能である
。具体的な例として。

血液検査に使われる血球カウンタにおいて、赤血球・白
血球・血小板などの粒子の性状を測定するにあたり、従
来は血小板のように小さい粒子は光学的計測用のフロー
セルで行い、一方、赤血球・白血球のように体積密度が
重要な粒子の計測には改めて電気的計測用のフローセル
を用いていた。

これに対し１本発明によって、光学的および電気的計測
を同時に一つのフローセルで行うことが可能になった。

この結果、血液検査に従事する者が血液を扱うための操
作が半減し、病源体に感染する危険も低減した。

第６図は、上記の血球カウンタの構成図である。

血液試料４０は、リザーバ４１に導入された後、レギュ
レータ４２で圧力をＷＲ整した液４３によって、フロー
セル４６に押出される。一方シース液４４は、同様にレ
ギュレータ４５で圧力を調整されてフローセルに導かれ
る。フローセル４６は血液中の成分を光学的および電気
的に検出する手段を備えている。

光学的手段としては、レーザ光源４７およびレンズ系４
８．フォトマル４９によって構成された光学系がある。

この光軸を血球中の成分が横切る際の散乱光の信号５０
が信号処理回路５１に送られる。電気的手段としてはフ
ローセルの絞りの前後に挿入された一対の電極があるゆ
これに一定電圧を印加しておき、血液中の成分が絞りを
通過する際に回路に流れる微弱電流の信号５３をとらえ
て、信号処理回路５１に送る。これらの複数の信号を処
理して、血液中の成分に関する情報、例えば病理学的診
断結果を出力５４する。

さらに付随的な効果として、本フローセルは板状のコン
パクトな形状寸法になるので、血球カウンタ等の微粒子
計測装置の集積化が可能になった。

なお、以上の実施例では、主にシリコンウェハとガラス
板によって構成されるフローセルについて述べた０本発
明は上記実施例にとどまるものではなく、その本質は２
枚の透光性板の間に平面的な流路パターンおよび平面的
な電極パターンを挾み込んだ構成にあることは、自明で
ある。これを実現する手段として、例えば金属の薄板に
流路パターンを切り抜いたものを２枚のガラス板で挾ん
で構成すること、また、感光性ガラス、感光性セラミク
ス（例えば（株）保谷硝子のＰＥＧ３゜ＰＥＧ３Ｃなど
）、さらに紫外線硬化樹脂（例えば（株）東洋インキ製
造のライオキュアＬＡなど）に光学的に流路パターンを
形成し、その表裏面にガラス、樹脂等の透明板を貼り合
せて構成することは、本発明の範ちゅうに入る。このと
きに、流路パターンと透明板との間に電極パターンを形
成すること、また、その電極の表面の一部を絶縁被覆す
ることは容易に実施できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば以下に述べる効果が得られる。

（１）バッチ生産が可能で、性能の一定したフローセル
が得られる。

（２）シリコンの異方性エツチングを使って流路を形成
するので、流路の寸法精度が非常に良い。

（３）２枚の互いに平行なガラスウェハに光を入射する
ことができるので、光学的な計測に適し、特に流路に強
い絞りを与えて電気的な計測を行うさいにも、光学的な
計測を併用することが可能になる。

（４）本フローセルを備えた血球カウンタ等の微粒子計
測装置では、光学的・電気的計測を同時に実施できるの
で、検査員が検体に触れる可能性が減り、装置操作上の
安全性が高くなる。

（５）フローセルの構造が板状になり、血球カウンタ等
の微粒子計測装置の集積化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例を示すフローセ
ルの平面図及びその側断面図、第２図は従来のガラス製
フローセルの断面図、第３図は第１図の構造をその板厚
の１／２の断面で開いた概観図、第４図は、第３図のＡ
−Ａ部分を形成する工程を示す断面図、第５図は、本発
明の第２の実施例の構造で上面のガラスを取除いてみた
概観図、第６図は本発明の一実施例を示す血球カウンタ
の構成図である。１．１１．３２・・・シリコンウェハ、２１，２２゜３
３・・・ガラスウェハ、３・・・試料液、４・・・シー
ス液、６．６′・・・電極、５・・・光、３８．３８’
・・・電極、４０・・・血球試料、４６・・・フローセ
ル、４７・・・レーザ光源、４９・・・フォトマル。５
２・・・電極、５１・・・箒　１　　図（リ　　　　　　　Ｃｂ）￥ＪＺ図第　３　図１１：／リコシクエハＺ／　　ｆ）’ラス万ハ４、Ｊ’　　電枯冨　５　　図３１　　鮮（巻士液注入ノヌツレ３２　シソコン九ハ３３　力゛フスタエハ

Claims

【特許請求の範囲】１、所定形状に加工された流路パターン部と透明板とを
積層して成ることを特徴とするフローセル。２、請求項１記載のフローセルにおいて、流路の一部に
電極を有することを特徴とするフローセル。３、請求項１又は２記載のフローセルにおいて、上記流
路パターン部は単結晶シリコンからなり、該単結晶シリ
コンの板面の結晶方位が（１００）または（１１０）で
あることを特徴とするフローセル。４、請求項２記載のフローセルにおいて、電気的計測お
よび光学的計測を同時に行うように構成したことを特徴
とするフローセル。５、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のフローセル
を備えたことを特徴とする微粒子計測装置。