KR20090039618A - 광학 측정부 및 광학 측정용 부재와, 이들을 배설한 미소 입자 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

뛰어난 측정 처리 속도 및 측정 정밀도를 구비하는 광학 측정부 및 광학 검출용 부재와, 이들을 배설(配設; 배열, 이용)한 미소 입자 측정 장치를 제공한다.
측정광의 주사 방향으로 배설(배열)된 복수의 유로(11, 12, 13)에 대해서, 같은(동일한) 방향으로 복수의 측정광(21, 22, 23)을 주사해서, 그 유로내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정부를 제공한다. 이 광학 측정부에 있어서는, 하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에 있어서, 다른 측정광은 어느 유로에도 조사되지 않도록 측정광의 주사를 행하는 것이 가능하다.
시료 저류부, 시료 도입부, 유로, 합류부, 측정광, 용매 도입부, 용매 송류로, 시료 배출부.

Description

광학 측정부 및 광학 측정용 부재와, 이들을 배설한 미소 입자 측정 장치{OPTICAL MEASURING DEVICE, OPTICAL MEASURING APPARATUS AND FINE PARTICLE MEASURING APPARATUS USING OPTICAL MEASURING DEVICE}
본 발명은, 광학 측정부 및 광학 측정용 부재와, 이들을 배설(配設;배열, 이용)한 미소 입자 측정 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 복수의 유로에 대해서 복수의 측정광을 주사해서 유로내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정부 등에 관한 것이다.
종래, 세포나 미생물, 리보솜 등의 생체 관련 미소 입자, 혹은 라텍스 입자나 겔 입자, 공업용 입자 등의 합성 입자 등의 미소 입자를 판별하기 위해서, 미소 입자의 분산액을 유로내에 도입하고, 유로내에 도입된 미소 입자를 광학적으로 측정하는 장치가 알려져 있다.
1예로서, 각종 합성 입자를 크기나 형상에 따라서 판별하는 파티클 애널라이저가 있다. 파티클 애널라이저는, He 플라즈마 중(中)에서 미소 입자를 1개씩 여 기(勵起), 발광시켜서 분광 검출하는 것에 의해, 미소 입자의 원소 조성이나 입경, 입자 수의 측정을 행하는 것이다.
또, 생체 관련 미소 입자에 대해서는, 플로 사이토메트리(플로 사이토메터)를 이용한 광학 측정이 널리 행해지고 있다(비특허 문헌 1 참조). 플로 사이토메트리는, 측정 대상으로 하는 세포나 마이크로 비즈 등의 미소 입자를, 플로셀에서 시스액(sheath liquid)의 층류의 중심에 흐르게 하고, 광학 검출부에서 측정광을 미소 입자에 조사해서, 미소 입자로부터 생기는 산란광이나 형광을 검출하는 것에 의해, 미소 입자의 크기나 구조 등을 측정하는 것이다.
플로 사이토메트리에는, 미소 입자의 크기나 구조 등을 측정하는 것 만을 목적으로 하는 것이나, 또 측정된 크기나 구조 등에 의거해서 소망의 미소 입자를 분취(分取; dispense)할 수 있도록 구성된 것이 있다. 이 중, 특히 세포의 분취를 행하는 것을 「셀 소터(cell sorter)」라고 부르고 있다. 시판중인 셀 소터로서는, 베크만 콜터사(Beckman Coulter, Inc.)나 벡톤 디킨슨사(Becto, Kickinson and Company), 다코사(DAKO S/A)제의 것이 있으며, 이들 셀 소터에 의하면, 매초 수만∼10만이라고 하는 세포의 고속 측정 및 분취가 가능하다.
요즈음(近年)에는, 이들 미소 입자의 광학 측정 장치에서, 측정 처리 속도 및 측정 정밀도의 한층더 높은 향상이 요구되게 되었다. 특히 상술한 셀 소터에서는, 재생 의료에의 높은 기대를 받아, 생체 세포중에 아주 조금 존재하는 줄기 세포를 효율좋게 단리(單離)하기 위한 처리 속도 및 측정 정밀도를 구비한 장치가 요망되고 있다.
본 발명에 관련해서, 특허 문헌 1의 도 7 및 도 8에는, 종래의 셀 소터의 구성이 기재되어 있다. 도면에 도시되는 셀 소터는, 형광 표지(標識; labeled) 시약 등으로 염색된 세포를 플로 셀내에서 일렬로 배열하기 위한 유체(플로)계와, 각 세포에 파장이 다른 복수의 레이저광을 조사하고, 산란광 및 형광 등의 검출 대조광(對照光)을 검출하기 위한 광학계로 이루어져 있다. 종래의 플로 사이토메터의 광학계는, 복수의 광원으로부터의 복수의 측정광이, 단일의 유로인 플로 셀의 다른 위치에 각각 집광되는 구성으로 되어 있다(상기 특허 문헌 1의 도 7 참조).
또, 특허 문헌 2에는, 입자가 이동하는 유로와, 그 유로에 주사광을 조사하는 수단을 가지고, 그 조사에 의해서 입자의 종류에 따른 작용력을 부여해서 입자의 분별(分別; separation)을 행하는 것을 특징으로 하는 입자의 분별 장치가 개시되어 있다. 이 장치는, 플로 셀에 대해 주사광을 주사하는 구성을 가지지만, 이 주사광은 입자의 레이저 트래핑(해당(當該) 문헌의 단락 [0004] 등 참조)을 목적으로 한 것이다. 또한, 이 장치에서도, 유로인 플로 셀은 단일 구성으로 되어 있다.
비특허 문헌 2 및 3에는, 유리나 고분자 재료의 기판 위에 미소한 유로를 형성시키고, 그 중에서 세포 등의 미립자를 수류(水流)에 실어서(흘려서) 플로 사이토메트리를 행하고, 소망 미립자를 분별하는 기술(마이크로칩을 이용하는 기술)이 제안되어 있다. 이 마이크로칩은, T자형 유로를 형성시켜, 분취하고 싶은 세포와 그것 이외의 세포를, 시스액의 송류(送流) 방향을 전환(切替)하는 것(유로 선택 제어)에 의해서 분취하는 것이다.
[특허 문헌 1] 일본공개특허 특개(特開)2007-46947호 공보
[특허 문헌 2] 일본공개특허 특개평(特開平)7-24309호 공보
[비특허 문헌 1] 「세포 공학 별책: 실험 프로토콜 시리즈, 플로 사이토메트리 자유자재」나카우치 히로미츠(中內啓光), 슈쥰샤(秀潤社), 제2판, 2006년 8월 31일 발행
[비특허 문헌 2] Anne. Y. Fu, et al., "A microfabricated fluorescence-activated cell sorter", Nature Biotechnology, Vol. 17, November 1999, pp. 1109-1111
[비특허 문헌 3] Anne Y. Fu, et al., "An Integrated Microfabricated Cell Sorter", Analytical Chemistry, Vol. 74, No. 11, June 1, 2002, pp. 2451-2457
상기와 같은 미소 입자의 광학 측정 장치에서의 측정 처리 속도 및 측정 정밀도의 향상에의 요청을 감안해서, 본 발명은, 뛰어난 측정 처리 속도 및 측정 정밀도를 구비하는 광학 측정부 및 광학 검출용 부재와, 이들을 배설한(이용한) 미소 입자 측정 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
상기 과제 해결을 위해, 본 발명은, 측정광의 주사 방향으로 배설된(배열된) 복수의 유로에 대해서, 같은(동일한) 방향으로 복수의 측정광을 주사하고, 그 유로 내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정부를 제공한다.
이 광학 측정부에 있어서는, 복수의 유로를 측정광의 주사 방향으로 소정 간격을 두고 배설(배열)하고, 같은 방향에 간격을 두고 조사되는 복수의 측정광을 주사할 때, 주사 방향에서의 유로 폭을 wchannel로 한 경우에, 상기 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최소의 간격 D(min)과 측정광의 스폿 폭 W가, 이하의 식 (1)을 만족시키도록 구성한다.
[수학식 1]
Figure 112008071115670-PAT00001
또, 주사 방향에서의 유로 사이의 간격을 dchannel로 한 경우에, 상기 측정광의 수 N과, 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 서로 인접(隣合)하는 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최대의 간격 D(max)와, 측정광의 스폿 폭 W가, 이하의 식 (2)를 만족시키도록 구성한다.
[수학식 2]
Figure 112008071115670-PAT00002
혹은, 유로 간격 dchannel을, 소정의 간격을 두고 측정광의 주사 방향으로 복수의 대역(帶域)으로 구분하고, 상기 측정광이 어느것인가의 대역내에 조사되고, 또한 하나의 측정광이 조사되는 대역과, 다른 하나의 측정광이 조사되는 대역이 다르며, 이들 대역이 연속하지 않도록 구성해도 좋다.
이상의 구성에 의해, 이 광학 측정부에서는, 하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에는, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않도록 측정광의 주사를 행하는 것이 가능하게 된다.
상기 광학 측정부에 있어서, 유로는 교환가능한 부재에 배설되어 있어도 좋다. 이 부재에서는, 미소 입자를 도입가능한 복수의 유로를 소정 방향으로 소정 간격을 두고 배설하고, 같은 방향으로 간격을 두고 조사되는 복수의 측정광을 주사할 때, 측정광의 주사 방향에서의 측정광의 스폿 폭을 Wspot, 상기 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최소의 간격을 Dspot(min)으로 한 경우에, 같은 방향에서의 유로 폭 w가, 이하의 식 (3)을 만족시키도록 구성한다.
[수학식 3]
Figure 112008071115670-PAT00003
또, 상기 측정광의 수를 Nλ ex, 상기 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 서로 인접하는 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최대의 간격을 D(max)로 한 경우에, 주사 방향에서의 유로 사이의 간격 d가, 이하의 식 (4)를 만족시키도록 구성한다.
[수학식 4]
Figure 112008071115670-PAT00004
혹은, 유로 간격을, 소정의 간격을 두고 측정광의 주사 방향으로 복수의 대역으로 구분하고, 상기 측정광이 어느것인가의 대역내에 조사되고, 또한 하나의 측정광이 조사되는 대역과, 다른 하나의 측정광이 조사되는 대역이 다르며, 이들 대역이 연속하지 않도록 구성해도 좋다.　
이상의 구성에 의해, 이 광학 측정용 부재에서는, 하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에는, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않도록 측정광의 주사를 행하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명은, 이상과 같은 광학 측정부를 구비하는 미소 입자 측정 장치도 제공한다.
상기한 각 식에서, 알파벳 「W, D, N, w, d」는 변수를 나타내고, 첨자(添文字; suffix)가 붙은 알파벳 「wchannel, dchannel, Wspot, Dspot, Nλ ex」는 임의의 정수(定數)를 나타낸다. 또, 알파벳 대문자 「W, D, N, Wspot, Dspot, Nλ ex」는 측정광을 만족시키 위한 조건을 규정하는 수치를 나타내고, 알파벳 소문자 「w, d」는 유로를 만족시키기 위한 조건을 규정하는 수치를 나타내는 것으로 한다.
본 발명에서, 「미량 입자 측정 장치」에는, 세포나 미생물, 리보솜 등의 생체 관련 미소 입자, 혹은 라텍스 입자나 겔 입자, 공업용 입자 등의 합성 입자 등의 미소 입자를 광학적으로 측정하기 위한 장치가 널리 포함되고, 상술한 파티클 애널라이저나 플로 사이토메터, 셀 소터 등이 포함된다.
본 발명에 의해, 뛰어난 측정 처리 속도 및 측정 정밀도를 구비하는 광학 측정부 및 광학 검출용 부재와, 이들을 배설한(이용한) 미소 입자 측정 장치가 제공된다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 매우 적합(好適)한 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태는, 본 발명의 대표적인 실시형태의 1예를 나타낸 것이며, 이것에 의해 본 발명의 범위가 좁게 해석되는 일은 없다.
도 1은, 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배치와 측정광의 주사 방향을 도시하는 모식도이다.
도면중, 부호 (11, 12, 13, 14, 15)는, 미소 입자(도면중, 부호 P)를 도입가능한 유로이다. 각 유로는, 후술하는 측정광의 주사 방향(도면중, 점선 화살표 S참조)으로 소정 간격을 두고 배열되어 있다. 또한, 도면은, 유로의 측정광의 조사 영역(도면중, 부호 R) 근방의 구성을 도시하고, 다른 부분에 대해서는 생략해서 도시하고 있다. 또, 유로를 5개 배설한(배열한) 경우의 구성을 도시했지만, 유로의 수는 이것에 한정되지 않고, 2개 이상의 유로를 임의로 배설하는 것이 가능하다.
미소 입자 P의 유로(11∼15)내에의 도입은, 예를 들면 도면중 부호 (10)으로 나타내는 시료 저류부(貯留部; reserving section)로부터, 미소 입자 P의 분산 용 매를 투입하고, 각 유로에 분류(分流)하는 것에 의해서 행할 수 있다. 분산 용매에는, 측정 대상으로 하는 미소 입자 P에 따라서, 기체 및 액체의 용매가 적당히 이용된다.
유로(11∼15)내에 도입될 때, 미소 입자 P는, 도시하지 않은 플로계에 의해서 각 유로내에 하나씩 배열된다. 플로계는 통상, 미소 입자 P를 포함하는 분산 용매를 층류로서 송출하는 노즐과, 용매만을 층류로서 송출하는 노즐로 이루어지며, 이들 두 개의 노즐에 의해서 용매 층류(시스류)의 중앙에 미소 입자 P의 층류를 만들어 낸다. 또, 미소 입자 P의 분산 용매를 송출할 때, 노즐에 얼마 안되는(아주 조금의) 압력차를 가하는 것에 의해서, 미소 입자 P를 층류중에 하나씩 배열시킨다. 이것에 의해, 미소 입자 P는 각 유로의 중앙에 하나씩 배열되어 송류되게 된다.
유로(11∼15)에 하나씩 배열된 미소 입자 P는, 유로의 상류부(도면중 상측)로부터 화살표 F1방향으로 송류되고, 측정광 조사 영역 R을 통과한 후, 하류부(도면중 하측)에 화살표 F2 방향으로 송류된다.
도면중, 부호 (21, 22, 23)은, 미소 입자 P의 광학 측정을 위한 측정광이다. 측정광(21∼23)은, 측정광 조사 영역 R에서, 유로내에 배열된 미소 입자 P에 조사된다. 이 때, 측정광(21∼23)을 도면중 점선 화살표 S방향으로 주사함으로써, 각 유로내에 배열된 미소 입자 P에 순차 측정광을 조사한다. 도면은, 측정광을 3개 조사하는 경우의 구성을 도시했지만, 측정광의 수는 후술하는 식 (2)를 만족시키는 경우에 한해서(경우에만) 한정되지 않고, 2개 이상의 측정광을 임의로 이용할 수가 있다.
이 측정광의 조사에 의해서 미소 입자 P로부터 발생하는 산란광 및 형광 등의 검출 대상광을 도시하지 않은 검출기에서 검출하는 것에 의해, 미소 입자 P의 광학 측정을 행하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 본 발명에 관계된 광학 측정부에서는, 하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에는, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않도록 측정광의 주사를 행한다. 예를 들면, 도 1에서는, 측정광(21)이 유로(12)에 조사되고 있을 때, 측정광(22 및 23)은 어느 유로에도 조사되고 있지 않다. 이것은, 유로를 측정광의 주사 방향으로 소정 간격을 두고 배설하고, 또한 측정광을 소정의 간격을 두고 조사하면서 주사하는 것에 의해 가능하게 되는 것이다. 이하, 도 2∼도 5에 의거해서, 이 유로의 배설(배열) 간격 및 측정광의 조사 간격에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 2는, 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 설명하는 모식도이다. 또, 이것에 대해서, 도 3∼도 5에는, 본 발명에 관계된 광학 측정부로서 부적절한 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 예시한 모식도이다.
도 2는, 도 1중 유로(11∼13)의 측정광 조사 영역 R과 측정광(21∼23)을 확대해서 도시하고 있다. 부호 wchannel은, 측정광의 주사 방향(도면중 점선 화살표 S참조)에서의 유로(11∼13)의 폭을 나타내고, 부호 dchannel은 인접하는 유로 사이(유 로(11-12) 사이 또는 유로(12-13) 사이)의 간격(랜드 폭)을 나타낸다. 또, 부호 W는 측정광의 주사 방향에서의 측정광(21∼23)의 스폿 폭을 나타내고, 부호 D는 인접하는 측정광 사이(측정광(21-22) 사이 또는 측정광(22-23) 사이)의 조사 간격을 나타내고 있다.
본 도면에서는, 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격에 대해서, 유로 폭 wchannel 및 유로 간격 dchannel을 임의의 정수로 한 경우에, 측정광의 스폿 폭 W 및 조사 간격 D의 2변수(파라미터)를 만족시키기 위한 조건을 설명한다.
우선, 스폿 폭 W 및 조사 간격 D는, 이하의 식 (1)을 만족시키는 것이다.
[수학식 5]
Figure 112008071115670-PAT00005
여기서, 「D(min)」은, 측정광(21∼23)에서 선택되는 서로 인접하는 2개의 측정광의 주사 방향 S에서의 간격(즉, 측정광(21-22) 사이 또는 측정광(22-23) 사이의 간격) 중, 최소의 간격을 나타낸다. 도 2에서는, 측정광(21-22) 사이가 D(min)으로 된다.
즉, 조사 간격 D(min)은, 유로 폭 wchannel과 스폿 폭 W와의 합(和)보다도 커지도록 구성된다. 바꾸어 말하면, 각 측정광은, 유로 폭 wchannel에 스폿 폭 W를 더한 거리보다도 떨어진 간격을 두고 조사될 필요가 있다. 이것에 의해, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유로(12)에 측정광(21)이 조사되고 있을 때에, 또 측정 광(22)이 동시에 유로(12)에 조사되지 않는 바와 같은 구성으로 할 수가 있다.
도 3에는, 비교를 위해, 조사 간격 D(min)이 유로 폭 wchannel과 스폿 폭 D와의 합보다도 작은 경우를 도시했다. 이 경우, 측정광(21)과 측정광(22)과의 간격 D(min)이 작아 상기 식 (1)을 만족시키지 않기 때문에, 측정광(21)이 유로(12)에 조사되고 있을 때에, 동시에 측정광(22)이 유로(12)에 조사되고 있으며, 상술한 「하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않는다」고 하는 구성이 실현되지 않는다.
또, 스폿 폭 W 및 조사 간격 D는, 이하의 식 (2)도 만족시킨다.
[수학식 6]
Figure 112008071115670-PAT00006
여기서, N은 측정광의 수를 나타낸다. 도 2에서는, 측정광은 부호(21∼23)가 3개이며, N=3으로 된다. 또, 「D(max)」는, 측정광(21∼23)에서 선택되는 서로 인접하는 2개의 측정광의 주사 방향 S에서의 간격(즉, 측정광(21-22) 사이 또는 측정광(22-23) 사이의 간격)중, 최대의 간격을 나타낸다. 도 2에서는, 측정광(22-23) 사이가 D(max)로 된다.
즉, 조사 간격 D(max)와 측정광 수에서 1을 뺀(減) 수의 곱(積)과 스폿 폭 W와의 합은, 유로 간격 dchannel보다도 작아지도록 구성된다. 바꾸어 말하면, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 측정광은, 모든 측정광의 조사 위치가 유로 간격(랜드폭) dchannel 내에 들어가는 바와 같은 간격을 두고 조사될 필요가 있다. 이것에 의 해, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 측정광(21)이 조사되고 있을 때에, 측정광(23)이 동시에 유로(12)에 조사되지 않는 바와 같은 구성으로 할 수가 있다.
비교를 위해, 도 4 및 도 5에는, 조사 간격 D와 측정광 수에서 1을 뺀 수의 곱과 스폿 폭 W와의 합이, 유로 간격 dchannel보다도 큰 경우를 도시했다. 도 4에서는, 조사 간격 D(max)가 커서 상기 식 (2)를 만족시키지 않기 때문에, 측정광(21)이 유로(12)에 조사되고 있을 때에, 동시에 측정광(23)이 유로(11)에 조사되고 있다. 또, 도 5에서는, 측정광 수(N=4)가 많아 상기 식 (2)를 만족시키지 않기 때문에, 마찬가지로 측정광(21)이 유로(12)에 조사되고 있을 때에, 측정광(23)이 유로(11)에 조사되고 있다. 따라서, 두(兩) 도면에서는, 「하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않는다」고 하는 구성이 실현되고 있지 않다.
광학 검출부의 구성에서, 유로 폭 wchannel 및 유로 간격 dchannel은 임의의 값으로 설정하는 것이 가능하지만, 이 경우에는 유로 폭 wchannel 및 유로 간격 dchannel의 수치에 따라서, 측정광의 스폿 폭 W 및 조사 간격 D를 상기 식 (1) 및 식 (2)를 만족시키도록 구성함으로써, 항상 하나의 측정광만이 하나의 유로만을 조사하는 것이 가능하게 된다.
또한, 후술하는 도 7에서는, 광학 검출부의 구성에서 측정광의 스폿 폭 W 및 조사 간격 D를 임의의 값으로 설정한 경우에, 유로의 유로 폭 wchannel 및 유로 간격 dchannel을 만족시키기 위한 조건에 대해서 설명하고 있다.
도 2에 도시한 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격은, 또 이하와 같이 규정하는 것도 가능하다.
도 6은, 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 설명하는 모식도이다. 또한, 미소 입자 P에 대해서는 도시를 생략했다(도 7에서도 마찬가지).
도 6은, 도 1중 유로(11∼13)의 측정광 조사 영역 R과 측정광(21∼23)을 확대해서 도시하고 있다. 부호 wchannel은, 측정광의 주사 방향(도면중 점선 화살표 S참조)에서의 유로(11∼13)의 폭을 나타내고, 부호 dchannel은 인접하는 유로 사이(유로(11-12) 사이 또는 유로(12-13) 사이)의 간격을 나타낸다. 또, 부호 W는 측정광의 주사 방향에서의 측정광(21∼23)의 스폿 폭을 나타내고 있다.
각 유로 간격(랜드 폭) dchannel은, 소정의 폭을 가지는 복수의 대역에 의해 주사 방향 S로 구분되어 있다. 즉, 랜드폭 dchannel은, 유로 폭 wchannel과 똑같은 대역폭(도면중, 부호 B)을 가지는 대역 (1)∼(7)에 의해서 구분되어 있다.
측정광(21∼23)은, 도면에 도시하는 바와 같이, 각 측정광은 대역 (1)∼(7)의 어느것인가의 대역내에 조사되고, 또한 각각 다른 대역에 조사되고 있다. 또, 측정광이 조사되는 대역은 연속되지 않도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 측정광(23)은 대역 (1)에, 측정광(22)은 대역 (4)에, 측정 광(21)은 대역 (6)에 조사되고 있다(도면중, 측정광이 조사되는 대역의 번호에 밑줄을 그었다). 각 측정광의 스폿 폭 W는, 본 도면에서는, 대역폭 B와 똑같이 나타냈지만, 스폿 폭 W는 대역폭 B를 초과하지 않는 경우에 한해서, 임의로 설정할 수가 있다.
그리고, 이들 각 측정광이 조사되는 대역 (1), (4), (7)은 모두 다르게 되어 있고, 각 대역은 연속되지 않는다. 여기서, 대역이 연속되지 않는다고 하는 것은, 대역의 번호 (1), (4), (7)이 불연속인 것과 동의(同義)이다.
이상과 같이 구성함으로써, 측정광(11∼13)은, 「하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않도록」 되어 있다.
즉, 측정광(21)과 측정광(22)의 간격 및, 측정광(22) 및 측정광(23)의 간격은, 적어도 1대역폭 이상으로 되기 때문에, 측정광(21)과 측정광(22), 또는 측정광(22)과 측정광(23)이 동시에 동일한 유로에 조사되는 일이 없다(도 3 참조).
또, 측정광(21∼23)은, 유로 간격(랜드폭) dchannel 내에 들어가는 바와 같은 간격을 두고 조사되게 되기 때문에, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이, 측정광(21)이 유로(12)에 조사되고 있을 때에, 측정광(23)이 유로(11)에 조사된다고 하는 일이 없다.
측정광은, 대역 (1)∼(7)의 어느것인가의 대역내에 조사되고, 또한 각각의 측정광이 조사되는 대역은 다르게 되어 있으며, 이들 대역이 연속되지 않는다고 하 는 조건을 만족시키는 경우에 한해서, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 4개 이상의 측정광을 배치하는 것도 당연히 가능하다. 또, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 각 측정광의 유로 송류 방향(도면중, 화살표 참조)의 조사 위치는 임의로 설정할 수가 있다(이 점에 대해서는, 도 8을 이용해서 자세하게 후술한다).
또, 측정광이, 도 7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 복수의 다른 유로 사이(랜드)에 조사되는 구성을 채용할 수도 있다.
도 7의 (c)에서는, 각 랜드에 대해서, 유로 폭 wchannel과 똑같은 대역폭(도면중, 부호 B)을 가지는 대역으로 구분하고, 각각 대역 번호 (1)∼(7)를 붙이고 있다. 이 경우에 있어서, 측정광(24)은, 유로(11)와 유로(12) 사이(랜드 1)의 대역 (1)에 조사되고 있다. 측정광(23) 및 측정광(22)은, 유로(12)와 유로(13) 사이(랜드 2)의 대역 (5) 및 대역 (7)에 각각 조사되고 있다. 또, 측정광(21)은, 유로 n과 유로 n+1 사이(랜드 n)의 대역 (3)에 조사되고 있다(도면중, 측정광이 조사되는 대역의 번호에 밑줄을 그었다).
각 측정광은, 각각 다른 대역 (1), (3), (5), (7)에 조사되고, 또한 이들 대역은, 대역 번호가 불연속이며 연속되지 않는다.
이것에 의해, 측정광이 복수의 다른 유로 사이(랜드)에 조사되는 경우에도, 도 6에서 설명한, 측정광이 동일한 유로 사이(랜드)에 조사되는 경우와 마찬가지로, 「하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않도록」하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 관계된 광학 검출부에서는, 측정 대상으로 하는 미소 입자를 복수의 유로에 도입하고, 측정광을 주사해서 각 유로내에 도입되는 미소 입자의 광학 측정을 행하기 때문에, 단일 유로의 정점(定点; fixed point)에 측정광을 조사해서 측정을 행하는 종래의 광학 측정부에 비해, 단시간에 측정 처리를 끝내는 것이 가능하게 된다.
또, 항상 하나의 유로에 대해서만 측정광이 조사되기 때문에, 동시에 복수의 유로내의 미소 입자로부터 검출 대상광이 발생하는 일이 없어, 높은 측정 정밀도가 얻어진다.
즉, 가령 하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에, 다른 측정광이 어느것인가의 유로에 조사되면, 복수의 유로내의 미소 입자로부터 검출 대상광이 발생하고, 검출 대상광의 간섭(크로스토크)이 발생하게 된다. 이와 같은 크로스토크는, 측정 정밀도의 저하를 초래하기 때문에, 이것을 회피하기 위해서는, 각 유로에 대해서 개별의 검출기를 설치하고, 각각의 유로내의 미소 입자로부터 발생하는 검출 대상광을 개별적으로 검출할 필요가 있다.
이것에 대해서, 본 발명에 관계된 광학 검출부에서는, 상술한 바와 같이, 항상 하나의 유로에 대해서만 측정광이 조사되기 때문에, 검출 대상광의 크로스토크가 발생하지 않아, 높은 측정 정밀도를 얻을 수가 있다. 또, 검출 대상광은 항상 하나의 유로에서만 발생하기 때문에, 단일 검출기에서 검출 대상광을 검출할 수 있어, 광학계의 구성을 극히 간소하게 할 수가 있다.
또, 본 발명에 관계된 광학 검출부에서, 측정광은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 유로내의 미소 입자 P의 송류 방향(도 1중 화살표 F1 및 F2 참조)에 어긋나게 해서 주사를 행하는 것이 바람직하다. 이것을, 도 8을 참조하면서 설명한다.
도 8은, 유로 송류 방향에서의 측정광의 조사 위치를 도시하는 모식도이다. 도면중, 실선 화살표는 유로 송류 방향, 점선 화살표는 측정광의 주사 방향을 나타내고 있다. 도면은, 유로(12)내의 미소 입자 P에 측정광(21)이 조사된 상태를 도시하고 있다.
도 8의 (a)의 상태에서, 측정광(21)에 의해 측정된 미량 입자 P는, 계속해서 측정광(22)에 의해서 측정되지만, 이 때, 미소 입자 P는 유로(12)내를 소정의 속도로 송류되어, 도면중 실선 화살표 방향으로 이동한다.
여기서, 가령 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 측정광(21∼23)을 주사 방향(도면중 점선 화살표 참조)으로 직선모양으로 배열해서 주사를 행하는 경우에는, 측정광(22)에 의한 측정은, 측정광(21)에 의한 측정과 같은 위치에서 행할 필요가 있다.
구체적으로 설명하면, 도 8의 (b)에서는, 미소 입자 P가 거리 1을 송류될 때까지의 동안에, 측정광(22)을 유로(12) 위에 주사하여, 측정광(22)에 의한 측정을 행할 필요가 있다. 이 때문에, 미소 입자 P의 송류 속도에 따라서는, 측정광(22)에 의한 측정을 행할 수 없을 가능성이 있다.
또, 측정광(23) 및 4개 이상의 측정광을 이용하는 경우에도, 마찬가지로 미 소 입자 P가 거리 1을 송류될 때까지의 동안에 각 측정광을 유로(12) 위에 주사할 필요가 있으며, 미소 입자 P의 송류 속도에 따라서는, 모든 측정광에 의한 측정을 행할 수 없을 가능성이 있다.
이것에 대해서, 도 8의 (a)에서는, 측정광(21∼23)을 유로 송류 방향으로 어긋나게 해서 주사하고 있기 때문에, 측정광(22)에 의한 측정을, 측정광(21)에 의한 측정보다도 유로(12)의 하류에서 행할 수가 있다. 즉, 미소 입자 P가 거리 L(L＞1)을 송류될 때까지의 동안에 측정광(22)을 유로(12) 위에 주사하면, 측정광(22)에 의한 미소 입자 P의 측정을 행할 수가 있다. 여기서, 거리 L은 거리 1보다도 크게 취하는 것이 가능하기 때문에, 본 구성에 의하면, 측정광(22)에 의한 측정을 보다 높은 정확도(確度; 확실도)로 행하는 것이 가능하게 된다.
또, 측정광(23) 및 4개 이상의 측정광을 이용하는 경우에도, 마찬가지로 유로(12)의 더욱더 하류에서 측정을 행하면 좋고, 모든 측정광에 의한 측정을 높은 정확도로 행할 수가 있다.
본 발명에 관계된 광학 검출부에서, 유로는, 미소 입자를 도입하기 위한 인렛(inlet) 및, 용매 층류(시스류)를 도입해서 제어하기 위한 인렛을 적어도 하나 이상 구비한다. 유로의 단면(斷面) 형상은, 직사각형, 원형, 타원 등으로 할 수가 있다. 유로의 재질은, 석영이나 각종 플라스틱(PP, PC, COP, PDMS)으로서 측정광을 투과가능하며, 측정광에 대해서 파장 분산이 적고 광학 오차가 적은 재질을 이용한다. 유로의 내부 표면에는, 형성한 송류를 유지가능한 표면 처리를 행한다. 또, 유로는 고정되어 배설되어 있어도 좋고, 후술하는 기판 A와 같은 교환가능한 부재에 배설되어 있어도 좋다.
미소 입자 P에는, 세포나 미생물, 생체 고분자 물질 등의 생체 관련 미소 입자, 혹은 라텍스 입자나 겔 입자, 공업용 입자 등의 합성 입자 등이 포함된다. 세포에는, 동물 세포(혈구계 세포 등) 및 식물 세포가 포함된다. 미생물에는, 대장균 등의 세균류, 토바코(tobacco; 담배) 모자이크 바이러스 등의 바이러스류, 이스트균 등의 균류 등이 포함된다. 생체 고분자 물질에는, 각종 세포를 구성하는 염색체, 리보솜, 미토콘드리아, 올가넬(세포 소기관(細胞小器官; organelle)) 등이 포함된다. 또, 공업용 입자는, 예를 들면 유기 혹은 무기 고분자 재료, 금속 등이더라도 좋다. 유기 고분자 재료에는, 폴리스틸렌, 스틸렌-디비닐벤젠, 폴리메틸 메타크릴레이트 등이 포함된다. 무기 고분자 재료에는, 유리, 실리카, 자성체 재료 등이 포함된다. 금속에는, 금 콜로이드, 알루미늄 등이 포함된다. 이들 미소 입자의 형상은, 일반적으로는 구형(球形)인 것이 보통이지만, 비구형이더라도 좋고, 또 크기나 질량 등도 특별히 한정되지 않는다.
또, 측정광은, 측정 대상으로 하는 미소 입자 P 및 측정 목적에 따라서, 여러 가지 파장을 선택해서 이용하면 좋고, 광원도, 아르곤이나 헬륨 등의 가스 레이저나 반도체 레이저(LD), 발광 다이오드(LED) 등 공지의 광원을 적당히 선택해서 사용할 수가 있다.
예를 들면, 미소 입자 P의 원소 조성을 측정하는 목적에서는, 각 원소의 흡수 파장에 대응한 파장의 측정광이 선택된다. 또, 복수의 형광 색소로 표지(標識)한 미소 입자의 형광을 측정하는 경우에는, 각 형광 색소의 여기 파장에 따른 파장 의 측정광이 사용된다. 예를 들면, 도 1에서, 측정광(21)에 파장 405㎚, 측정광(22)에 473㎚, 측정광(23)에 658㎚의 파장을 이용하면, 각 파장을 여기 파장으로 하는 3종류의 형광 색소를 이용해서 미소 입자 P의 판별을 행할 수가 있다.
측정광의 주사는, 각 파장의 광원으로부터 발생되는 측정광의 광로 위에 폴리곤 미러나 갈바노 미러, 음향 광학 소자, 전기 광학 소자 등을 배치하고, 일정 주기로 주사를 행한다. 측정광의 조사계는, 측정광이 각 유로에 대해서 원칙(原則) 수직으로 조사되고, 각 유로 위의 결상면(結像面)에서 측정광의 스폿 폭이 일정하게 되는 바와 같은 텔레센트릭(telecentric) 광학계로 한다.
이미 설명한 바와 같이, 본 발명에 관계된 광학 측정부에서, 유로는 교환가능한 부재에 배설되어 있어도 좋고, 이 광학 측정용 부재로서는, 상기 비특허 문헌 2 및 3에 개시되는 유리나 고분자 재료의 기판 위에 미소한 유로를 형성시킨 것을 매우 적합하게 채용하는 것이 가능하다. 이와 같은 기판을 이용하는 것에 의해, 종래의 광학 측정부에서 생기고 있던 플로 셀(유로)의 반복적인 사용(使回; repeated use)에 기인하는 불순물의 혼입이나 크로스 콘테미네이션(contamination)의 문제를 해결할 수가 있다.
도 9는, 광학 측정용 부재(기판)의 1예를 도시하는 상면도이다.
도 9중, 부호 A로 나타내는 기판에는, 미소 입자를 도입가능한 유로가 10개 형성되어 있다. 부호 (11)은 그 중의 1개를 나타내고 있다. 이하, 유로(11)에 대해서 그 구성을 설명하겠지만, 다른 유로에 대해서도 구성은 마찬가지이다. 또한, 유로의 수는 특별히 한정되지 않고, 2개 이상의 유로를 임의로 형성할 수가 있다.
미소 입자 P(도시하지 않음)의 분산 용매는, 부호 (101)로 나타내어지는 시료 도입부로부터 유로(11)내에 도입된다. 유로(11)의 일단(一端)에는 용매 도입부(31)가 설치되어 있으며, 용매 도입부(31)로부터 도입된 용매는 유로(11)의 용매 송류로(feeding path)(32 및 33)에 송류되고, 합류부(111)에서 시료 도입부(101)로부터 도입된 미소 입자 P의 분산 용매와 합류된다. 이 때, 용매 송류로(32 및 33)로부터 합류하는 용매가 시스류로서 미소 입자 P를 유로(11)내 중앙에 하나씩 배열시키는 역할을 한다. 또한, 미소 입자 P의 분산 용매는, 예를 들면 도 1중 부호 (10)으로 나타낸 시료 저류부로부터 투입되고, 각 유로의 시료 도입부(101)에 분류되는 것이다(도 1의 화살표 F1도 참조).
유로(11)내에 하나씩 배열된 미소 입자 P는, 측정광 조사 영역 R에 송류되고, 도면중 점선 화살표 S방향으로 주사되는 측정광에 의해서 측정된다. 이 때의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격은, 이미 도 2∼도 5를 이용해서 설명한 바와 같지만, 재차(再度) 기판 A측을 만족시키기 위한 조건에 주목해서, 측정광의 스폿 폭 Wspot 및 조사 간격 Dspot을 임의의 값으로 설정한 경우에, 기판 유로의 유로 폭 w 및 유로 간격 d의 2변수(파라미터)를 만족시키기 위한 조건에 대해서 설명한다.
도 10은, 본 발명에 관계된 광학 측정용 부재(기판)에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 설명하는 모식도이다.
도 10은, 도 9중 측정광 조사 영역 R을 확대해서 도시하고 있다. 도면에서 는, 도 2∼도 5와 마찬가지로, 3개의 유로(11∼13)를 대표해서 도시하고, 측정광을 3개 이용하는 경우를 도시했다.
부호 Wspot은 측정광의 주사 방향(도면중 점선 화살표 S 참조)에서의 측정광(21∼23)의 스폿 폭을 나타내고, 부호 Dspot은 인접하는 측정광 사이(측정광(21-22) 사이 또는 측정광(22-23) 사이)의 조사 간격을 나타낸다. 또, 부호 w는, 주사 방향에서의 유로(11∼13)의 폭을 나타내고, 부호 d는 인접하는 유로 사이(유로(11-12) 사이 또는 유로(12-13) 사이)의 간격(랜드폭)을 나타내고 있다.
우선, 유로의 유로 폭 w는, 이하의 식 (3)을 만족시키는 것이다.
[수학식 7]
Figure 112008071115670-PAT00007
여기서, 「Dspot(min)」은, 측정광(21∼23)에서 선택되는 서로 인접하는 2개의 측정광의 주사 방향 S에서의 간격(즉, 측정광(21-22) 사이 또는 측정광(22-23) 사이의 간격)중, 최소의 간격을 나타낸다. 도 8에서는, 측정광(21-22) 사이가 Dspot(min)으로 된다.
즉, 유로 폭 w는, 그 스폿 폭 Wspot과의 합이, 조사 간격 Dspot(min)보다도 작아지도록 구성된다. 바꾸어 말하면, 각 유로는, 조사 간격 Dspot(min)에서 스폿 폭 Wspot을 뺀 거리보다도 좁은 간격으로서 형성될 필요가 있다.
또, 유로 간격 d는, 이하의 식 (4)를 만족시킨다.
[수학식 8]
Figure 112008071115670-PAT00008
여기서, N은 측정광의 수를 나타낸다. 도 10에서는, 측정광은 부호(21∼23)가 3개이며, N=3으로 된다. 또, 「Dspot(max)」는, 측정광(21∼23)에서 선택되는 서로 인접하는 2개의 측정광의 주사 방향 S에서의 간격(즉, 측정광(21-22) 사이 또는 측정광(22-23) 사이의 간격)중, 최대의 간격을 나타낸다. 도 10에서는, 측정광(22-23) 사이가 Dspot(max)로 된다.
즉, 유로 간격 d는, 측정광 수에서 1을 뺀 수와 조사 간격 Dspot(max)와의 곱에 스폿 폭 Wspot을 더한 값보다도 커지도록 구성된다. 바꾸어 말하면, 각 유로는, 모든 측정광의 조사 위치가 유로 간격(랜드폭) d 내에 들어가는 바와 같은 간격으로서 형성될 필요가 있다.
여기서, 유로 간격 d에 대해서 특별히 상한값은 설정되지 않지만, 유로 간격 d의 크기는, 측정광의 조사 간격 Dspot(max) 및 스폿 폭 Wspot의 크기와, 기판 그 자체의 크기에 비추어서(대조해서) 타당한 크기로 한다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 도 9에 도시한 기판 A의 기판 사이즈는 세로 70㎜×가로 30㎜ 정도이며, 각 유로는 또 이 기판 A 위의 사방(四方) 6㎜ 정도의 영역에 설치된다(도 9에서는, 기판 전체에 대해서 유로를 크게 도시하고 있다). 따라서, 통상 상정(想定)되는 유로 간격 d의 크기는, 350∼500㎛ 정도이며, 최대라도 1㎜를 초과하는 일은 없다.
측정광의 구성에서, 측정광의 스폿 폭 Wspot 및 조사 간격 Dspot은 임의의 값으로 설정하는 것이 가능하지만, 이 경우에는 스폿 폭 Wspot 및 조사 간격 Dspot의 수치에 따라서, 기판의 유로 폭 w 및 유로 간격 d를 상기 식 (3) 및 식 (4)를 만족시키도록 구성함으로써, 도 2∼도 5에서 설명한 바와 마찬가지로, 항상 하나의 측정광만이 하나의 유로만을 조사하는 것이 가능하게 된다.
또, 도 6에서 설명한 것과 마찬가지로, 측정광(21∼23)이, 유로 간격을 주사 방향 S로 소정의 폭으로 구분한 복수의 대역의 어느것인가 내에 조사되고, 또한 각각 다른 대역에 조사되도록 하며, 또 이들 대역이 연속되지 않도록 구성함으로써, 「하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에, 다른 측정광이 어느 유로에도 조사되지 않도록」할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 관계된 광학 검출용 부재(기판)에서는, 측정 대상으로 하는 미소 입자를 복수의 유로에 도입하고, 측정광을 주사해서 각 유로내에 도입되는 미소 입자의 광학 측정을 행하기 때문에, 기판 위에 단일의 유로를 설치하고, 그의 정점(定点)에 측정광을 조사해서 측정을 행하는 종래의 기판에 비해서, 단시간에 측정 처리를 끝내는 것이 가능하게 된다.
또, 항상 하나의 유로에 대해서만 측정광이 조사되기 때문에, 검출 대상광의 크로스토크가 발생하지 않아 높은 측정 정밀도가 얻어지고, 또 단일의 검출기로 검출 대상광을 검출하는 것이 가능하다.
기판 A의 재질은, 유리나 각종 플라스틱(PP, PC, COP, PDMS)으로서 측정광을 투과가능하며, 측정광에 대해서 파장 분산이 적고 광학 오차가 적은 재질을 이용한다. 기판 A의 재질을 유리로 하는 경우에는, 웨트 에칭이나 드라이 에칭에 의해서 유로를 전사(轉寫)한다. 또, 플라스틱제로 하는 경우에는, 나노임프린트나 성형에 의해서 기판 위에 유로를 형성한다. 유로를 형성한 기판은, 기판과 같은 재질을 이용해서 유로를 커버 씰(seal)한다.
다음에, 도 9를 참조하면서, 본 발명에 관계된 광학 검출부에서의 측정광의 주사 방법 및 검출 대상광의 검출 방법과, 본 발명에 관계된 광학 검출부를 배설한 미소 입자 측정 장치에 대해서, 기판 A를 배설한 경우를 예를 들어 설명한다.
측정광 및 광원, 주사 수단은, 측정 대상으로 하는 미소 입자 P 및 측정 목적에 따라서 적당히 선택해서 이용하면 좋다는 점은 이미 기술한 바와 같다. 여기서는, 광원에 파장 405㎚, 473㎚, 658㎚의 레이저 다이오드(LD)를 이용하고, 광학 경로 위에 설치한 폴리곤 미러에 의해서 이들 광원으로부터의 측정광을 주사해서, 각 파장을 여기 파장으로 하는 3종류의 형광 색소에 의해 미소 입자 P의 판별을 행하는 경우를 설명한다. 또한, 측정의 파라미터에는, 측정 대상 미소 입자의 크기를 측정하는 전방 산란광이나, 구조를 측정하는 측방 산란광, 레일리(Rrayleigh) 산란이나 미에(Mie) 산란 등의 산란광 등이 있으며, 검출 대상광은 형광에 한정되는 것은 아니다. 또, 형광은, 코히런트인 형광이더라도, 인코히런트인 형광이더라도 좋다.
이하에 설명하는 복수의 형광 색소를 이용한 미소 입자 P의 판별은, 일반적인 플로 사이토메터에서, 형광 색소로 표지(標識)된 세포나 생체 고분자의 판별을 행하는 경우에 매우 적합하게 채용된다. 또, 형광 색소를 함유시킨 마이크로 비즈의 판별에도 이용되고 있다.
우선, 유로(11)내에 하나씩 배열된 미소 입자 P는, 측정광 조사 영역 R에 송류되고, 도면중 점선 화살표 S방향으로 주사되는 파장 405㎚, 473㎚, 658㎚의 측정광이 조사된다. 이 때, 미소 입자 P가 각 파장을 여기 파장으로 하는 형광 색소로 표지되어 있는 경우에는, 미소 입자 P로부터 형광(검출 대상광)이 발생된다. 여기서는, 미소 입자 P를 3종류의 형광 색소에 의해 표지하고 있기 때문에, 3종류의 측정광의 조사에 의해서 발생하는 형광 패턴은, 각 형광 색소의 발광의 유무에 의거해서, 2×2×2의 8패턴으로 된다. 이 형광 패턴을 해석함으로써 미소 입자 P의 판별을 행하는 것이 가능하게 된다.
측정광의 조사에 의해서 파장 405㎚, 473㎚, 658㎚를 여기 파장으로 하는 각 형광 색소로부터 발생하는 형광은, 예를 들면 그레이팅(grating)에 의해 분산한 후, 멀티채널 포토 멀티플라이어 튜브(PMT)를 이용해서 파장마다 검출할 수가 있다. PMT는, 검출된 각 파장의 광을 증폭해서 전기 신호로 변환하고, 장치에 설치된 데이터 해석 수단에 출력한다.
이 때, 기판 A의 유로 및 측정광은 상기 식 (1)∼식 (4)를 만족시키도록 구성되어 있기 때문에, 폴리곤 미러에 의해서 주사되는 측정광은, 항상 하나의 유로에 대해서만 조사된다. 이 때문에, 형광은 하나의 유로만에서만 발생하고, 동시에 다른 유로로부터 형광이 발생하는 일이 없다. 따라서, 단일 검출기에 의해서 형광의 검출을 행해도, 크로스토크가 발생하는 일이 없어, 높은 측정 정밀도를 얻는 것 이 가능하다. 또, 단일 검출기에 의해서 장치를 구성함으로써, 광학 검출부 및 미소 입자 측정 장치의 구조를 간소하게 할 수가 있다.
본 발명에 관계된 미소 입자 측정 장치에서는, 미소 입자 P의 형광 패턴에 의거해서, 소정의 형광 패턴을 나타내는 포퓰레이션(population)(집단)을 분취할 수가 있다.
측정광 조사 영역 R에서의 측정 후, 미소 입자 P는, 도 9중 부호 (41)로 나타내는 시료 배출부로부터 유로(11) 밖(外)으로 배출된다. 이 때, 측정광 조사 영역 R과 시료 배출부(41) 사이에 설치된 분취부(42)에 의해서, 미소 입자 P중 소망 집단의 분취를 행한다.
장치에 설치되는 데이터 해석 수단은, PMT로부터의 전기 신호의 출력을 받아, 각 미소 입자 P의 형광 패턴을 판별하고, 소정의 형광 패턴을 나타내는 미소 입자 P에 대해서 분취 신호를 분취부(42)에 출력한다. 분취부(42)는 이 분취 신호에 의거해서, 유로(11)내를 송류되는 미소 입자 P중에서, 소정의 형광 패턴을 나타내는 집단을 분취한다.
분취부(42)는, 예를 들면 상기 비특허 문헌 2 및 3에 기재되는 공지의 기술에 의해서 구성하면 좋고, 그 밖에 일본공개특허 특개2004-85323호 공보에 개시되는 초음파 발생 소자나, 일본공개특허 특개2006-220423호 공보에 기재된 겔 전극을 이용해서 구성할 수도 있다(해당 공보의 청구항 10 참조). 이 겔 전극을 이용한 방법에 의하면, 유로의 양측에 대향하고, 또한 용매의 송류 방향에 대해서 위치를 어긋나게 해서 배치된 전해질을 포함하는 겔로 이루어지는 두 개의 겔 전극에 소정 의 전류를 흐르게 하는 것에 의해서, 미소 입자 P가 송류되는 유로를 전환하는 것에 의해, 소망의 집단을 분취하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 관계된 광학 검출부 및 미소 입자 측정 장치에서는, 측정 대상으로 하는 미소 입자를 복수의 유로에 도입하고, 측정, 분취를 행하는 것에 의해, 단일 유로의 정점(定点)에 측정광을 조사해서 측정, 분취를 행하는 종래의 장치에 비해, 단시간에 분취 처리를 끝내는 것이 가능하게 되어 있다.
본 발명에 관계된 광학 측정부는, 세포나 미생물, 리보솜 등의 생체 관련 미소 입자, 혹은 라텍스 입자나 겔 입자, 공업용 입자 등의 합성 입자 등의 미소 입자의 광학적 측정에 이용할 수가 있다.
또, 본 발명에 관계된 광학 측정용 부재 및 미소 입자 측정 장치는, 플로 사이토메트리나 파티클 애널라이저로서 이용할 수가 있다.
도 1은 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배치와 측정광의 주사 방향을 도시하는 모식도,
도 2는 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 설명하는 모식도,
도 3은 본 발명에 관계된 광학 측정부로서 부적절한 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 예시한 모식도,
도 4는 본 발명에 관계된 광학 측정부로서 부적절한 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 예시한 모식도,
도 5는 본 발명에 관계된 광학 측정부로서 부적절한 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 예시한 모식도,
도 6은 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 설명하는 모식도,
도 7은 본 발명에 관계된 광학 측정부에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격의 다른 예를 설명하는 모식도,
도 8은 유로 송류 방향에서의 측정광의 조사 위치를 도시하는 모식도,
도 9는 광학 측정용 부재(기판)의 1예를 도시하는 상면도,
도 10은 본 발명에 관계된 광학 측정용 부재(기판)에서의 유로의 배설 간격 및 측정광의 조사 간격을 설명하는 모식도.
[부호의 설명]
10: 시료 저류부, 101: 시료 도입부, 11, 12, 13, 14, 15: 유로, 111: 합류부, 21, 22, 23: 측정광, 31: 용매 도입부, 32, 33: 용매 송류로, 41: 시료 배출부, 42: 분취부, A: 광학 측정용 부재(기판), P: 미소 입자, R: 측정광 조사 영역, S: 측정광 주사 방향.

Claims (10)

  1. 　측정광의 주사 방향으로 배설(配設)된 복수의 유로에 대해서, 같은(同) 방향으로 복수의 측정광을 주사해서, 그 유로내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정부.
  2. 제1항에 있어서,
    하나의 측정광이 하나의 유로에 조사되고 있는 경우에 있어서, 다른 측정광은 어느 유로에도 조사되지 않도록 측정광의 주사를 행하는 것을 특징으로 하는 광학 측정부.
  3. 제2항에 있어서,
    측정광의 주사 방향으로 소정 간격을 두고 배설된 복수의 유로에 대해서, 같은 방향으로 간격을 두고 조사되는 복수의 측정광을 주사해서, 그 유로내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정부에 있어서,
    주사 방향에서의 유로 폭을 wchannel로 한 경우에,
    상기 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최소의 간격 D(min)과,
    측정광의 스폿 폭 W가,
    이하의 식 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 측정부.
    [수학식 9]
    Figure 112008071115670-PAT00009
  4. 제3항에 있어서,
    주사 방향에서의 유로 사이의 간격을 dchannel로 한 경우에,
    상기 측정광의 수 N과,
    상기 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 서로 인접(隣合)하는 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최대의 간격 D(max)와,
    측정광의 스폿 폭 W가,
    이하의 식 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 측정부.
    [수학식 10]
    Figure 112008071115670-PAT00010
  5. 제2항에 있어서,
    측정광의 주사 방향으로 소정 간격을 두고 배설된 복수의 유로에 대해서, 같은 방향으로 간격을 두고 조사되는 복수의 측정광을 주사해서, 그 유로내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정부에 있어서,
    측정광의 주사 방향에서의 유로 사이의 간격을, 소정의 간격을 두고 주사 방 향으로 복수의 대역으로 구분한 경우에,
    상기 측정광이 상기 대역의 어느것인가의 대역내에 조사되고, 또한
    하나의 측정광이 조사되는 대역과, 다른 하나의 측정광이 조사되는 대역이 다르며, 이들 대역이 연속되지 않는 것을 특징으로 하는 광학 측정부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유로가 교환가능한 부재에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 측정부.
  7. 제1항에 기재된 광학 측정부를 구비하는 미소 입자 측정 장치.
  8. 제6항에 기재된 광학 측정부에 제공(供)되는 부재로서,
    미소 입자를 도입가능한 복수의 유로를 소정 방향으로 소정 간격을 두고 배설하고, 같은 방향으로 간격을 두고 조사되는 복수의 측정광을 주사하는 것에 의해, 그 유로내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정용 부재이며,
    측정광의 주사 방향에서의 측정광의 스폿 폭을 Wspot,
    상기 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최소의 간격을 Dspot(min)으로 한 경우에,
    같은 방향에서의 유로 폭 w가, 이하의 식 (3)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 측정용 부재.
    [수학식 11]
    Figure 112008071115670-PAT00011
  9. 제8항에 있어서,
    상기 측정광의 수를 Nλex,
    상기 측정광에서 선택되는 어느것인가 2개의 서로 인접하는 측정광의 주사 방향에서의 간격 중, 최대의 간격을 D(max)로 한 경우에,
    주사 방향에서의 유로 사이의 간격 d가, 이하의 식 (4)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광학 측정용 부재.
    [수학식 12]
    Figure 112008071115670-PAT00012
  10. 제6항에 기재된 광학 측정부에 제공되는 부재로서,
    미소 입자를 도입가능한 복수의 유로를 소정 방향으로 소정 간격을 두고 배설하고, 같은 방향으로 간격을 두고 조사되는 복수의 측정광을 주사하는 것에 의해, 그 유로내에 도입된 미소 입자의 광학 측정을 행하는 광학 측정용 부재이며,
    측정광의 주사 방향에서의 유로 사이의 간격을, 소정의 간격을 두고 측정광의 주사 방향으로 복수의 대역으로 구분한 경우에 있어서,
    상기 측정광이 상기 대역의 어느것인가의 대역내에 조사되고, 또한
    하나의 측정광이 조사되는 대역과, 다른 하나의 측정광이 조사되는 대역이 다르며, 이들 대역이 연속되지 않는 것을 특징으로 하는 광학 측정용 부재.
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