JPH09304265A - 粒子検出器用ペレットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 懸濁液通過用微細孔を設ける加工を容易にし
かも短時間に行うことができ、低価格化を図ることもで
きる粒子検出器用ペレットおよびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 粒子検出器用ペレット１は、ポリエーテ
ルイミドシートからなる略円板状のペレット本体２の中
央に丸皿状の凹所３が１箇所設けられ、その凹所３の中
央下方に懸濁液通過用微細孔４が１つ形成されてなるも
のである。ペレット本体２の厚さは４００μｍである。
微細孔４は、横断面形状が円形であり、直径が９０μ
ｍ、長さが１０８μｍである。凹所３および微細孔４
は、ペレット本体２にエキシマレーザアブレーション加
工を施すことにより形成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子検出器用ペレ
ットおよびその製造方法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
器に用いられるペレットおよびその製造方法に関するも
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
どからなるペレット（「ウエハ」とも称する）に直径５
０〜１００μｍ程度の微細孔を設け、このペレットをガ
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、ペレットの材料として
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ペレットの微細孔の孔
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】しかし、このようなペレットの検出器本体
への融着または接着は、複雑で工程に時間を要するもの
であった。そこで、検出器本体とペレットとをアルミナ
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）。

【０００５】何れの場合も、ペレットとしては人造ルビ
ーやサファイヤのような硬質で高価な材料やアルミナセ
ラミックスのような硬質の材料が用いられ、このペレッ
トにＣＯ₂ レーザやＹＡＧレーザなどの赤外レーザで直
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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような方法で１個
のペレットに所望の微細孔を１つ設けるには、加工が容
易でなく１〜２時間程度かかるばかりか、高い寸法精度
の要求される微細孔の形成や検出器本体への取り付けに
複雑な手間がかかるなどの各種の欠点があった。

【０００７】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、その主要目的は、懸濁液通過用微細孔
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粒子検出器用ペ
レットおよびその製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
れば、電気的絶縁性プラスチックのシートまたはフィル
ムにエキシマレーザアブレーション加工により１個また
は複数個の懸濁液通過用微細孔が形成され、そのシート
またはフィルムが各微細孔を中心にして所定形状に成形
されてなる粒子検出器用ペレットが提供される。

【０００９】すなわち、本発明者は種々検討した結果、
特定種類のプラスチック、特にそのシートまたはフィル
ムにエキシマレーザアブレーション加工を施すことによ
り、従来技術からは予想することのできなかった極めて
高精度の懸濁液通過用微細孔を容易かつ短時間に形成す
ることができることを初めて見出して、本発明を完成す
るに至ったのである。

【００１０】この明細書において「シート」とは厚さが
０．２５ｍｍ（２５０μｍ）以上のものをいい、「フィ
ルム」とは厚さが０．２５ｍｍ（２５０μｍ）未満のも
のをいう。

【００１１】本発明に係るペレットは、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ので
電気的絶縁体であることが必須条件であり、電気的絶縁
性プラスチックのシートまたはフィルムからつくられ
る。電気的絶縁性プラスチックのシートまたはフィルム
からつくられたペレットは、人造ルビーやサファイヤな
どからつくられた従来のペレットに比べて、材質が柔ら
かく、また、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、懸濁液通過用微細孔
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、安価なものである。さらに、このような電気
的絶縁性プラスチックからなるペレットを粒子検出器本
体の一部に組み込む際に、粒子検出器本体を合成樹脂か
らなるもの、特に同ペレットと相溶性のある合成樹脂か
らなるもので構成すれば、ペレットと粒子検出器本体と
の接合部の構造が簡単になるうえ接合工程に要する時間
を従来よりも短縮することが可能になる。

【００１２】電気的絶縁性プラスチックのシートまたは
フィルムとしては例えば、ポリイミド、ポリエチレンテ
レフタレートなどのシートまたはフィルムを用いること
が考えられるが、エキシマレーザアブレーション加工に
よる微細孔の形成の際における発熱に耐えるための耐熱
性と、粒子検出器用ペレットとして使用される際に懸濁
液中に含まれる各種薬品（例えば試薬）に耐えるための
耐薬品性に優れたポリエーテルイミドシートまたはポリ
エーテルイミドフィルムが好ましく用いられる。

【００１３】エキシマレーザアブレーション加工は、エ
キシマレーザ照射→光吸収（励起）→分子間結合の切断
→分解・除去のメカニズムによる。本発明において、電
気的絶縁性プラスチックのシートまたはフィルムにエキ
シマレーザアブレーション加工を施すことにより、熱影
響のきわめて少ないシャープな懸濁液通過用微細孔を得
ることができる。

【００１４】用いるエキシマレーザの種類としては、例
えばＫｒＦレーザやＡｒＦレーザなどがある。プラスチ
ックのシートまたはフィルムの厚さや微細孔の孔径・深
さは、シートまたはフィルムの材質やエキシマレーザの
種類・照射密度あるいは照射回数などにより適宜決めら
れる。

【００１５】本発明の他の１つの観点によれば、電気的
絶縁性プラスチックのシートまたはフィルムにエキシマ
レーザアブレーション加工により１個または複数個の懸
濁液通過用微細孔を形成する工程と、この工程により微
細孔が形成されたシートまたはフィルムを各微細孔を中
心にして所定形状に成形する工程とを備えてなる粒子検
出器用ペレットの製造方法が提供される。

【００１６】懸濁液通過用微細孔は、例えば次のような
方法により、１枚の電気的絶縁性プラスチックのシート
またはフィルムに複数個、形成される。すなわち、Ｘ軸
およびＹ軸方向へ移動することのできる水平なテーブル
に一定面積の正方形ポリエーテルイミドシート（または
フィルム）を載せ、そのテーブルをＸ軸およびＹ軸方向
へ一定ピッチで間欠移動させるとともにシート面（また
はフィルム面）に対して垂直にエキシマレーザを照射し
てアブレーション加工を施すことにより、そのシート
（またはフィルム）に微細孔が複数個、形成される。

【００１７】本発明に係る粒子検出器用ペレットの製造
方法に用いられる電気的絶縁性プラスチックのシートま
たはフィルムとしては、前記のように、ポリエーテルイ
ミドシートまたはポリエーテルイミドフィルムがより好
ましい。このようなシートまたはフィルムによる場合、
材質が人造ルビーやサファイヤなどに比べて柔らかく、
また、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、懸濁液通過用微細孔の形成
を容易にしかも高精度に行うことができるうえ、安価な
粒子検出器用ペレットを短時間に量産することが可能に
なる。

【００１８】

【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。

【００１９】実施の形態１ 図１および図２において、実施の形態１に係る粒子検出
器用ペレット１は、電気的絶縁性プラスチックのシート
としてのポリエーテルイミドシートからなる略円板状の
ペレット本体２の中央に丸皿状の凹所３が１箇所設けら
れ、その凹所３の中央下方に懸濁液通過用微細孔４が１
つ形成されてなるものである。

【００２０】ペレット本体２の平面形状は、真円ではな
く、真円周縁の対向２箇所がそれぞれ弓形に切り欠かれ
た欠円である。そして、その２箇所の欠円周縁どうしを
結ぶ直径−小径（図１のｄ₁ ）−は５８００μｍであ
り、真円周縁どうしを結ぶ直径−大径（図２のｄ₂ ）−
は６０００μｍである。また、ペレット本体２の厚さは
４００μｍである。

【００２１】凹所３は、その底壁の縦断面形状が円弧で
あり、直径が１５００μｍ、中央深さが２９２μｍ、底
壁の曲率半径が１１１０μｍである。

【００２２】微細孔４は、横断面形状が円形であり、直
径が９０μｍ、長さが１０８μｍである。

【００２３】凹所３および微細孔４は、ペレット本体２
にエキシマレーザアブレーション加工を施すことにより
形成されたものである。以下、それらの形成方法を含
む、ペレット１の製造方法について説明する。

【００２４】図３はエキシマレーザアブレーション加工
システムＳの概略構成を示す。図３において、５１はエ
キシマレーザ発振器であり、これはＫｒＦエキシマレー
ザを発振する。発振器５１から発振されたＫｒＦエキシ
マレーザは、第１ミラー５２および第２ミラー５３によ
り反射された後にマスクモジュール５４に至り、さらに
第３ミラー５５により反射され、その下方に配されたイ
メージングレンズ５６を経て加工テーブル５７に照射さ
れる。

【００２５】加工テーブル５７は、Ｘ軸およびＹ軸から
なる水平面で移動可能なものであり、その上に被加工物
としてのポリエーテルイミドシートＦが載置されるよう
になっている。このポリエーテルイミドシートＦとして
は、米国のゼネラル・エレクトリック社製の商品名「ウ
ルテム」が用いられる。加工テーブル５７と発振器５１
とは、コントローラ５８に接続されており、コントロー
ラ５８によりＸ軸方向およびＹ軸方向へ水平移動され
る。第３ミラー５５の上方にはＣＣＴＶカメラ５９が配
置されている。

【００２６】この加工システムＳにおいて、初めに、長
辺が３００ｍｍ、短辺が２００ｍｍの長方形からなり、
厚さが４００μｍである１枚のシートＦが、その長辺を
Ｘ軸に平行にかつ短辺をＹ軸に平行にして加工テーブル
５７にセットされた。

【００２７】次に、発振器５１からＫｒＦエキシマレー
ザが発振された。このエキシマレーザは、第１段階とし
て、エネルギー密度５０Ｊ／ｍｍ² でシートＦにビーム
照射された。このエネルギー密度による３００回・１秒
のビーム照射では、シートＦに１５０μｍの深さの凹部
を形成することができる。

【００２８】そして、加工テーブル５７を６０００μｍ
間隔でＸ軸方向およびＹ軸方向へ水平移動させながら断
続的に第１段階のビーム照射を行うことで、シートＦに
合計１６００個の凹所３が形成された。

【００２９】次いで、第２段階として、同エキシマレー
ザが同一密度でシートＦにおける各凹所３の中央箇所に
ビーム照射された。これにより、シートＦに合計１６０
０個の微細孔４が形成された。

【００３０】最後に、シートＦから各微細孔４を中心に
直径６０００μｍの円を切り抜き、それらの円の周縁の
対向２箇所を前記のようにそれぞれ弓形に切り欠くこと
で、合計１６００枚のペレット１が得られた。

【００３１】１枚のシートＦの加工テーブル５７へのセ
ットから１６００枚のペレット１を得るまでの要処理時
間は、約２．０時間であった。したがって、ペレット１
を１枚製造するに要する時間は約７２００秒／１６００
枚＝約４．５秒／枚であった。

【００３２】図４に示すように、得られたペレット１
は、電気抵抗式粒子計数装置に組み込まれた粒子検出器
Ｄに用いられた。この粒子検出器Ｄは、いずれもペレッ
ト１と相溶性のある合成樹脂材料でつくられた、第１容
器１０１と第２容器１０２に加えて、プラス電極１０３
およびマイナス電極１０４を備えてなる。

【００３３】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縦長の試料チャン
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が設けられている。

【００３４】第２容器１０２は、第１容器１０１の下部
の左側に配されている。第２容器１０２には右方へ突出
した連結部１０２ａが設けられている。第２容器１０２
の内部には横長の回収チャンバ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１０
２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。

【００３５】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１０
５ａと連結部１０２ａとが対向する状態に連結されてい
る。

【００３６】プラス電極１０３は、第１容器１０１の右
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１０
５ａに面している。

【００３７】マイナス電極１０４は、第２容器１０２の
左側壁に、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の左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。

【００３８】連結部材１０７の中央には、前記のように
して得られたペレット１が１枚、取り付けられている。

【００３９】すなわち、図５（図４のＡ部分の中心箇所
を拡大したもの）に示すように、ペレット１は、その凹
所３を第１容器１０１の連通孔１０５ａに向け、微細孔
４を第２容器１０２の回収チャンバ１０６に向けた状態
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１０
９・１０９に挟まれて、垂直に取り付けられている。

【００４０】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。

【００４１】このような構成の粒子検出器Ｄ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からペレット１の微
細孔４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。

【００４２】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、微細孔４に電流が流されて
いる。血球浮遊液がペレット１の微細孔４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。

【００４３】この粒子検出器Ｄによる粒子の検出精度は
良好であった。

【００４４】粒子検出器Ｄに組み込まれたペレット１
は、前記のように、ポリエーテルイミドシートＦからつ
くられているので、人造ルビーやサファイヤなどからつ
くられた従来のペレットに比べて、材質が柔らかく、ま
た、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ばかりか、約２．０時間で微細孔４
の形成されたもの１６００枚を量産することができるう
え、安価なものである。

【００４５】実施の形態２ 図６および図７において、実施の形態２に係る粒子検出
器用ペレット２１は、電気的絶縁性プラスチックのフィ
ルムとしてのポリエーテルイミドフィルム（前記の「ウ
ルテム」と同一材質）からなる略円板状のペレット本体
２２の中央に懸濁液通過用微細孔２４が１つ形成されて
なるものである。

【００４６】ペレット本体２２の平面形状は、真円では
なく、真円周縁の対向２箇所がそれぞれ弓形に切り欠か
れた欠円である。そして、その２箇所の欠円周縁どうし
を結ぶ直径−小径（図６のｄ₂₁）−は５８００μｍであ
り、真円周縁どうしを結ぶ直径−大径（図７のｄ₂₂）−
は６０００μｍである。また、ペレット本体２２の厚さ
は１２０μｍである。

【００４７】微細孔２４は、横断面形状が円形であり、
直径が１００μｍである。微細孔２４の上下孔縁はそれ
ぞれ、曲率半径が３０μｍになるように面取りされてい
る。微細孔２４は、ペレット本体２２に実施の形態１に
おける場合と同様のエキシマレーザアブレーション加工
を施すことにより形成されたものである。

【００４８】このペレット２１は、実施の形態１におけ
る場合と同じ粒子検出器Ｄに用いられた。その粒子検出
器Ｄによる粒子の検出精度は良好であった。

【００４９】粒子検出器Ｄに組み込まれたペレット２１
は、実施の形態１における場合と同一材質のポリエーテ
ルイミドフィルムＦからつくられているので、人造ルビ
ーやサファイヤなどからつくられた従来のペレットに比
べて、材質が柔らかく、また、下孔を開け次いでその下
孔の縁を研磨するという工程がなくなるばかりか、約
２．０時間で微細孔２４の形成されたもの１６００枚を
量産することができるうえ、安価なものである。

【００５０】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係る粒子検出器用
ペレットは、電気的絶縁性プラスチックのシートまたは
フィルムからなり、エキシマレーザアブレーション加工
により懸濁液通過用微細孔が形成されているので、人造
ルビーやサファイヤなどからつくられた従来のペレット
に比べて、材質が柔らかく、また、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、懸濁液通過用微細孔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、安価なものである。
さらに、このような電気的絶縁性プラスチックからなる
ペレットを粒子検出器本体の一部に組み込む際に、粒子
検出器本体を合成樹脂からなるもの、特に同ペレットと
相溶性のある合成樹脂からなるもので構成すれば、ペレ
ットと粒子検出器本体との接合部の構造が簡単になるう
え接合工程に要する時間を従来よりも短縮することが可
能になる。

【００５１】請求項２記載の発明に係る粒子検出器用ペ
レットは、耐熱性、耐薬品性の高いポリエーテルイミド
のシートまたはフィルムからなっているので、請求項１
記載のペレットが奏する前記効果に加えて、高い耐熱
性、耐薬品性を有している。

【００５２】請求項３記載の発明に係る粒子検出器用ペ
レットの製造方法は、電気的絶縁性プラスチックのシー
トまたはフィルムにエキシマレーザアブレーション加工
により１個または複数個の懸濁液通過用微細孔を形成す
る工程と、この工程により微細孔が形成されたシートま
たはフィルムを各微細孔を中心にして所定形状に切り抜
く工程とを備えてなる。したがって、人造ルビーやサフ
ァイヤなどからつくる従来のペレットの製造方法に比べ
て、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、懸濁液通過用微細孔の形成を
容易にしかも高精度かつ短時間に安価なペレットを製造
することができる。さらに、このような方法で製造され
たペレットを粒子検出器本体の一部に組み込む際に、粒
子検出器本体を合成樹脂からなるもの、特に同ペレット
と相溶性のある合成樹脂からなるもので構成すれば、ペ
レットと粒子検出器本体との接合部の構造が簡単になる
うえ接合工程に要する時間を従来よりも短縮することが
可能になる。

【００５３】請求項４記載の発明に係る粒子検出器用ペ
レットの製造方法は、耐熱性と耐薬品性に優れたポリエ
ーテルイミドシートまたはポリエーテルイミドフィルム
によるので、請求項３記載の製造方法が奏する前記効果
に加えて、高い耐熱性、耐薬品性を有するペレットを量
産することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る粒子検出器用ペレ
ットを示す平面図である。

【図２】図１のペレットの中央部断面図である。

【図３】図１のペレットを得るためのエキシマレーザア
ブレーション加工システムの概略構成図である。

【図４】図１のペレットが用いられた粒子検出器の中央
部垂直断面図である。

【図５】図４のＡ部分の中心箇所を拡大した垂直断面図
である。

【図６】本発明の実施の形態２に係る粒子検出器用ペレ
ットを示す平面図である。

【図７】図６のペレットの中央部断面図である。

【符号の説明】

１ ペレット ２ ペレット本体 ３ 凹所 ４ 懸濁液通過用微細孔 ２１ ペレット ２２ ペレット本体 ２４ 懸濁液通過用微細孔 Ｓ エキシマレーザアブレーション加工システム Ｄ 粒子検出器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的絶縁性プラスチックのシートまた
   はフィルムにエキシマレーザアブレーション加工により
   １個または複数個の懸濁液通過用微細孔が形成され、そ
   のシートまたはフィルムが各微細孔を中心にして所定形
   状に成形されてなる粒子検出器用ペレット。
2. 【請求項２】 電気的絶縁性プラスチックがポリエーテ
   ルイミドである請求項１記載の粒子検出器用ペレット。
3. 【請求項３】 電気的絶縁性プラスチックのシートまた
   はフィルムにエキシマレーザアブレーション加工により
   １個または複数個の懸濁液通過用微細孔を形成する工程
   と、この工程により微細孔が形成されたシートまたはフ
   ィルムを各微細孔を中心にして所定形状に成形する工程
   とを備えてなる粒子検出器用ペレットの製造方法。
4. 【請求項４】 電気的絶縁性プラスチックがポリエーテ
   ルイミドである請求項３記載の粒子検出器用ペレットの
   製造方法。