WO2019150606A1 - 計測装置 - Google Patents

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WO2019150606A1
WO2019150606A1 PCT/JP2018/028446 JP2018028446W WO2019150606A1 WO 2019150606 A1 WO2019150606 A1 WO 2019150606A1 JP 2018028446 W JP2018028446 W JP 2018028446W WO 2019150606 A1 WO2019150606 A1 WO 2019150606A1
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flow
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optical sensor
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雄治 増田
将史 米田
純平 中園
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京セラ株式会社
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    • G01N2021/513Cuvettes for scattering measurements

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • Such a measuring device is required to improve measurement accuracy.
  • the measurement device of the present disclosure is a measurement device capable of measuring specific particles in a fluid, and includes a first flow path through which a first fluid including the light-transmitting particles passes and a second fluid not including the particles.
  • a flow path device having a second flow path through which the first flow path is opposed to the flow path device, irradiating each of the first flow path and the second flow path with the first flow path and the first flow path.
  • the measurement device according to the present disclosure can improve the measurement accuracy.
  • FIG. 1 is a top view of the measuring device 1.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of the measuring apparatus 1 and shows a relationship between the constituent elements by a block diagram.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the measuring device 1, and is a cross-sectional view when the measuring device 1 is cut along the line AA shown in FIG.
  • the measuring device 1 can measure specific particles in the fluid.
  • the measuring device 1 includes a flow channel device 2, an optical sensor 3, and a control unit 4.
  • a fluid (first fluid) containing specific particles (first particles) flows in the flow path device 2.
  • the optical sensor 3 is disposed to face the flow path device 2 and irradiates light to the first fluid, and receives light that has passed through the first fluid (light that has been reflected and passed again after passing). be able to.
  • the control unit 4 can estimate the number of first particles based on the output of the optical sensor 3.
  • the first fluid is a specimen.
  • the control unit 4 compares the light intensity with the calibration curve to obtain the first Particles can be measured.
  • FIG. 4 schematically shows the flow path device 2.
  • FIG. 4 is a view when the flow path device 2 is seen through the top surface. Note that the AA line in FIG. 4 corresponds to the AA line in FIG.
  • the flow channel device 2 is a measurement flow channel for measuring the first particles in the first fluid.
  • the flow channel device 2 has a light-transmitting first flow channel 5 and a second flow channel 6.
  • a first fluid containing first particles flows through the first flow path 5.
  • a fluid not containing the first particles (second fluid) flows through the second flow path 6.
  • the first flow path 5 is a measurement flow path
  • the second flow path 6 is a calibration flow path.
  • the first fluid is a specimen, for example, blood.
  • the second fluid is a calibration fluid, and for example, physiological saline can be used.
  • the optical sensor 3 can sense the first particle. At the time of measurement, the optical sensor 3 irradiates each of the first flow path 5 and the second flow path 6 and receives each light that has passed through the first flow path 5 and the second flow path 6.
  • the optical sensor 3 has a light emitting element 7 and a light receiving element 8.
  • the light emitting element 7 may be, for example, an LED (Light emitting diode) or LD (Laser Diode), but the light emitting element 7 of the present disclosure is an LED.
  • the light receiving element 8 may be, for example, a PD (Photo ⁇ ⁇ ⁇ Diode).
  • the control unit 4 controls the measuring device 1.
  • the control unit 4 compares the intensity of the light (first light) that has passed through the first flow path 5 and the intensity of the light (second light) that has passed through the second flow path 6 obtained by the optical sensor 3,
  • the first particles can be measured. That is, the control unit 4 can measure the first particle by calculating the intensity difference between the first light and the second light and comparing the intensity difference between the first light and the second light with a calibration curve. it can.
  • the light emitting element of the optical sensor deteriorates and the light intensity decreases. That is, when the first particle is measured from the light intensity by using the dispersion and absorption of the light of the first particle using the optical sensor, for example, if the light intensity is decreased due to deterioration of the optical element, The result is that the number of one particle is larger than the original number.
  • the measuring device 1 according to the present invention as described above, the first particles are measured from the intensity difference between the first light and the second light. The measurement accuracy can be maintained or improved.
  • the flow channel device 2 can function as a measurement flow channel.
  • the flow channel device 2 has translucency in order to measure the first particles with the optical sensor 3.
  • the flow path device 2 should just be translucent at least the part required for the measurement of the 1st flow path 5 and the 2nd flow path 6, and all the flow path devices 2 do not need to be translucent. .
  • the flow path device 2 may be, for example, a plate shape.
  • the flow path device 2 is mainly formed by joining the first substrate 9 and the second substrate 10.
  • the flow path device 2 includes a first substrate 9 having a groove and a second substrate 10 disposed on the surface of the first substrate 9.
  • the second substrate 10 closes the opening of the groove of the first substrate 9. That is, the first flow path 5 and the second flow path 6 are configured by the grooves of the first substrate 9 and the surface of the second substrate 10.
  • the flow path device 2 may have a member other than the first substrate 9 and the second substrate 10.
  • the first substrate 9 may be a flat plate member, for example.
  • the material of the first substrate 9 may be, for example, glass, acrylic resin, polycarbonate resin, cyclic olefin copolymer (COC) resin, cycloolefin polymer (COP) resin, or polydimethylsiloxane (PDMS) resin.
  • the material of the first substrate 9 of the present disclosure is PDMS.
  • the refractive index of the first substrate 9 is set to 1.4 or more and 1.6 or less, for example.
  • the width of the groove of the first substrate 9 may be, for example, 500 ⁇ m (0.5 mm) or more and 4000 ⁇ m (4 mm) or less.
  • the depth of the groove may be, for example, 100 ⁇ m (0.1 mm) or more and 1000 ⁇ m (1 mm) or less.
  • the first substrate 9 and the groove of the first substrate 9 can be formed by a conventionally known method.
  • the thickness from the bottom surface of the groove of the first substrate 9 is set to 0.5 mm or more and 1 mm or less, for example.
  • the width and depth of the groove of the first substrate 9 are the same as the width and height of the first channel 5 and the second channel 6.
  • the second substrate 10 may be a flat plate member, for example.
  • the material of the second substrate 10 may be, for example, glass, acrylic resin, polycarbonate resin, or polydimethylsiloxane (PDMS) resin.
  • the refractive index of the second substrate 10 is set to 1.4 or more and 1.6 or less, for example.
  • the material of the second substrate 10 of the present disclosure is glass.
  • the second substrate 10 can be formed by a conventionally known method.
  • the thickness of the second substrate 10 is set to 0.5 mm or more and 1 mm or less, for example.
  • the thickness of the second substrate 10 is set smaller than the thickness of the first substrate 9.
  • any of the first substrate 9 and the second substrate 10 may be positioned on the upper side, but in the flow path device 2 of the present disclosure, the first substrate 9 is disposed on the upper surface of the second substrate 10. .
  • FIG. 5 schematically shows a part of the flow path device 2.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a broken line portion in FIG.
  • the first flow path 5 is a flow path into which at least the first fluid flows.
  • the first flow path 5 has a plurality of first openings 11 located on both surfaces of the flow path device 2.
  • the plurality of first openings 11 may be at least openings through which fluid flows in and out.
  • the plurality of first openings 11 are disposed on the first inflow port 12 disposed on the upper surface of the flow path device 2 (the upper surface of the second substrate 10) and on the lower surface of the flow path device 2 (the lower surface of the first substrate 9).
  • a first outlet 13 The first inlet 12 is an opening through which fluid flows into the first flow path 5.
  • the first outlet 13 is an opening through which fluid flows out from the first flow path 5.
  • the first flow path 5 is connected to the first inlet 12 and extends in the thickness direction, and the flat portion connected to the vertical portion 14 and extends in one plane. 15 and further.
  • the vertical portion 14 is a through hole formed in the first substrate 9.
  • the planar portion 15 is a groove formed in the first substrate 9.
  • the shape of the cross section of the plane portion 15 may be, for example, a rectangular shape.
  • the plane portion 15 further includes a first plane portion 16 connected to the vertical portion 14 and a second plane portion 17 connected to the first plane portion 16 and having a width larger than that of the first plane portion 16. You may have.
  • the connecting portion between the first plane portion 16 and the second plane portion 17 is gradually widened. Note that the irradiation area of the light emitting element 7 of the optical sensor 3 is the second plane portion 17.
  • the height of the second plane part 17 may be larger than that of the first plane part 16. As a result, the first particles can be easily diffused.
  • the height of the 1st plane part 16 should just be 0.2 mm or more and 1 mm or less, for example.
  • the height of the 2nd plane part 17 should just be 1 mm or more and 5 mm or less, for example.
  • the second flow path 6 is a flow path into which at least the second fluid flows.
  • the second flow path 6 has a plurality of second openings 18 located on both sides of the flow path device 2.
  • the plurality of second openings 18 may be at least openings through which fluid flows in and out.
  • the plurality of second openings 18 are disposed on the second inlet 19 disposed on the upper surface of the flow path device 2 (upper surface of the first substrate 9) and on the lower surface of the flow path device 2 (lower surface of the second substrate 10).
  • a second outlet 20 is a flow path into which at least the second fluid flows.
  • the second flow path 6 has a plurality of second openings 18 located on both sides of the flow path device 2.
  • the plurality of second openings 18 may be at least openings through which fluid flows in and out.
  • the plurality of second openings 18 are disposed on the second inlet 19 disposed on the upper surface of the flow path device 2 (upper surface of the first substrate 9) and on the lower surface of the flow path device 2
  • the second flow path 6 is connected to the second inflow port 19 and extends in the thickness direction, and is connected to the vertical portion and extends along one direction of the plane. And a third flat surface portion 21.
  • a part of the third flat surface portion 21 of the second flow path 6 may have, for example, at least the same shape as the second flat surface portion 17 of the first flow path 5.
  • the position in the thickness direction of a part of the third plane portion 21 having the same shape as the second plane portion 17 may be the same position as the first flow path 5, for example.
  • the second flow path 6 may not be the same shape and the same position as the first flow path 5 as long as it can function as a calibration flow path.
  • the flow path device 2 may further include a third flow path 22 connected to the first flow path 5 in addition to the first flow path 5.
  • the third flow path 22 may be connected to the flat portion 15 of the first flow path 5.
  • the third flow path 22 has a function of flushing the specimen that has reached the flat surface portion 15 by flowing gas or the like, for example. As a result, the retention of the specimen in the first channel 5 (15) can be reduced.
  • the third flow channel 22 is arranged so as to be connected to a connection portion between the vertical portion 14 and the flat portion 15 of the first flow channel 5. Further, the third flow path 22 has a third opening 23 located on the surface of the flow path device 2 (in the present disclosure, the upper surface of the first substrate 9). The third opening 23 is an opening for allowing an extruding fluid to flow away the specimen.
  • the flow path device 2 of the present disclosure may further include a mirror 24 that is a reflecting member disposed in a region overlapping the first flow path 5 and the second flow path 6 on the upper surface of the second substrate 10.
  • the mirror 24 can reflect, to the light receiving element 8 of the optical sensor 3, the light that has passed through each of the first flow path 5 and the second flow path 6 out of the light emitted from the light emitting element 7 of the optical sensor 3. .
  • the optical sensor 3 irradiates a region overlapping the first flow path 5 and the second flow path 6 on the side opposite to the optical sensor 3 with respect to the first flow path 5 and the second flow path 6.
  • the mirror 24 as a reflecting member that reflects light toward the optical sensor 3, the optical sensor 3 can efficiently receive the light irradiated by the optical sensor 3 through the first flow path 5 and the second flow path 6. Can do.
  • the disturbance light which injects into the 1st flow path 5 and the 2nd flow path 6 from the opposite side to the optical sensor 3 can be shielded by the mirror 24, the measurement accuracy by the optical sensor 3 is improved. Can do.
  • the mirror 24 may be, for example, a thin film member.
  • the material of the mirror 24 may be any material whose refractive index is different from that of the first substrate 9.
  • the material of the mirror 24 can be formed of, for example, a metal material such as aluminum or gold, or a laminated body of dielectric materials such as a dielectric multilayer filter.
  • the refractive index of the mirror 24 is set to 1.4 or more and 1.6 or less, for example.
  • the mirror 24 can be formed on the upper surface of the first substrate 9 by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the mirror 24 is disposed so as to overlap the first flow path 5 and the second flow path 6 as will be described later, but both the first flow path 5 and the second flow path 6 are provided. It is not limited to an integrated one that covers the first channel 5 and may be arranged separately so as to overlap each of the first channel 5 and the second channel 6.
  • a light shielding member may be arranged between the mirrors 24 in order to shield disturbance light.
  • a non-reflective member or a light shielding member is arranged on the mirror 24 so that the transmission from the mirror 24 and the incidence of the disturbance light to the mirror 24 are performed. You may make it prevent.
  • the flow path device 2 of the present disclosure overlaps with the first flow path 5 and the second flow path 6 on the opposite side of the optical sensor 3 with respect to the first flow path 5 and the second flow path 6 instead of the mirror 24.
  • a non-reflective member 124 that does not reflect light irradiated by the optical sensor 3 may be disposed in the region. By disposing the non-reflective member 124, the light reflected by the first particles contained in the first flow path 5 among the light irradiated by the optical sensor 3 or the interface between the first flow path 5 and the second flow path 6 (optical). The light reflected by the ceiling surface (viewed from the sensor 3 side) can be received by the optical sensor 3.
  • the reflection from the interface can be measured and the DC offset can be optically performed, and the light reflected by the first particles can be received well.
  • disturbance light incident on the first flow path 5 and the second flow path 6 from the side opposite to the optical sensor 3 can be reliably blocked by the non-reflecting member 124, so that optical noise can be removed and optical The accuracy of measurement by the sensor 3 can be improved.
  • this non-reflective member 124 a non-reflective cloth etc. can be used, for example. Further, a matte paint such as black may be applied to form the non-reflective member 124.
  • the non-reflective member 124 When the non-reflective member 124 is disposed in place of the mirror 24, the non-reflective member 124 is integrated so as to cover both the first flow path 5 and the second flow path 6 over the entire area measured by the optical sensor 3. Is preferred.
  • the flow path device 2 of the present disclosure may have a non-reflective region 25 as shown in FIG.
  • the non-reflective region 25 is a portion of the flow channel device 2 where the first flow channel 5 and the second flow channel 6 are not present, and a region where the mirror 24 is not disposed when viewed from above.
  • a reference non-reflective member 125 that does not reflect the light irradiated by the optical sensor 3 may be disposed.
  • the reference non-reflective member 125 can be used for calibration of the light receiving element 8 of the optical sensor 3, and serves as a reference during measurement by the optical sensor 3.
  • the reference non-reflective member 125 for example, a non-reflective cloth or the like may be installed, and it may be formed by applying a black matte paint or the like.
  • the reference non-reflective member 125 is disposed on the lower surface of the second substrate 10 in a region corresponding to the non-reflective region 25 and not overlapping the first flow path 5 and the second flow path 6. May be. Also in this case, the influence of noise generated when the optical sensor 3 is used can be reduced by using the intensity of the reflected light from the reference non-reflecting member 125 as a reference.
  • the measuring device 1 of the present disclosure includes a first pump 26 that supplies fluid to the first flow path 5, a second pump 27 that supplies fluid to the second flow path 6, and a gas (hereinafter referred to as gas) in the third flow path 22. And a third pump 28 for supplying.
  • the first pump 26, the second pump 27, and the third pump 28 are respectively connected to the first opening 11, the second opening 18, and the third opening 23 through a plurality of other flow paths (not shown) such as tubes. Communicates.
  • FIG. 6 schematically shows the optical sensor 3.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the optical sensor 3 shown in FIG.
  • the optical sensor 3 is a sensor for measuring the first particles.
  • the optical sensor 3 includes the light emitting element 7 and the light receiving element 8.
  • the light receiving element 8 of the present disclosure includes a semiconductor substrate 29 having a one-conductivity type region 29 a and another-conductivity type region 29 b on the upper surface, and a pair of first electrodes 30.
  • the light-emitting element 7 according to the present disclosure includes a plurality of semiconductor layers 31 disposed apart from a portion functioning as the light-receiving element 8 of the semiconductor substrate 29 and a pair of second electrodes 32.
  • the optical sensor 3 is installed so as to be movable in the plane direction with respect to the surface of the flow path device 2. As a result, the measuring apparatus 1 can sequentially irradiate light to the first flow path 5 and the second flow path 6 while moving the optical sensor 3, and measure the intensity of each individual light. Can do. Note that the optical sensor 3 of the present disclosure is located below the flow path device 2.
  • the control unit 4 can control the measuring device 1. Specifically, the control unit 4 can also control driving of the optical sensor 3, the first pump 26, the second pump 27, the third pump 28, and the like. The controller 4 can drive the first pump 26 to allow the fluid to flow into the first flow path 5. Further, the control unit 4 can drive the second pump 27 to cause the fluid to flow into the second flow path 6. Further, the control unit 4 can drive the third pump 28 to cause the gas to flow into the third flow path 22.
  • the control unit 4 is configured by combining various circuits.
  • FIG. 7 schematically shows the measuring device 1.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of the measuring device 1 taken along the line BB shown in FIGS.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining a measurement mechanism.
  • the control unit 4 can calculate the measurement result based on the output result of the optical sensor 3. As described above, the control unit 4 can measure the first particles by comparing the intensity of the light that has passed through the first flow path 5 and the intensity of the light that has passed through the second flow path 6.
  • the optical sensor 3 measures the intensity of light corresponding to the reference non-reflective member 125 in the non-reflective region 25, and outputs a reference signal S1.
  • the optical sensor 3 transmits light passing through the second flow path 6 (in the present disclosure, reflected light from the mirror 24 or reflected light from the non-reflective member 124 (substantially weak).
  • the mirror 24 or the non-reflective member The intensity of the reflected light from 124) is measured, and a reference signal S1 as a calibrated signal is output (circled number 1 in the figure).
  • the optical sensor 3 measures the intensity of light passing through the first substrate 9 and the second substrate 10 (reflected light from the mirror 24 or the non-reflecting member 124) in a portion before reaching the second flow path 6. However, this is not particularly necessary for measurement (circled number 2).
  • the optical sensor 3 measures the intensity of light passing through the second flow path 6 (reflected light from the mirror 24 or the non-reflecting member 124), and outputs a measurement signal S2 (circled number 3).
  • the measurement signal S2 is a signal that can be used as the calibration signal S2 when the reference signal S1 is not used.
  • the optical sensor 3 passes through the first substrate 9 and the second substrate 10 at a portion between the second flow path 6 and the first flow path 5 (reflected light from the mirror 24 or the non-reflecting member 124). This is also not particularly necessary for the measurement (circled number 4).
  • the optical sensor 3 is the light passing through the first flow path 5 (reflected light from the mirror 24 or the non-reflective member 124.
  • the optical sensor 3 is substantially non-reflective member 124.
  • the intensity of the reflected light from the interface (ceiling surface) of the first particles and the first flow path 5 other than the light that is not reflected by the light is measured and a measurement signal S3 is output (circled number 5).
  • the optical sensor 3 measures the intensity of the light passing through the first substrate 9 and the second substrate 10 (reflected light from the mirror 24 or the non-reflecting member 124) at a portion past the first flow path 5. Is not particularly necessary for measurement (circled number 6).
  • the difference (S2-S1) between the measurement signal S2 and the reference signal S1 in the second flow path 6 and the difference (S3-S1) between the measurement signal S3 and the reference signal S1 in the first flow path 5 are subtracted.
  • the number of first particles in the first fluid in the first flow path 5 can be estimated by comparing the measured value R with the value of the calibration curve stored in the control unit 4 in advance.
  • the above-described measurement mechanism is the same when the reference non-reflecting member 125 is disposed on the optical sensor 3 side (the lower surface of the second substrate 10) of the flow path device 2 as shown in FIG.
  • the mirror 24, which is a reflecting member, may be disposed. , It may be difficult to measure accurately.
  • the measurement apparatus 1 and the measurement method of the present disclosure described above in order to optically subtract the optical signal when measuring the optical output, the light transmitted from the flow path device 2 and output to the outside is reflected.
  • the DC offset can be optically set in measurement, and extraneous light from the outside can be shielded, and stable measurement can be performed on the flow path device 2.
  • highly accurate measurement can be stably performed.
  • the optical sensor 3 is configured so that the reference non-reflecting member 125, the first flow path 5, and the second flow path 6 are integrally arranged and scanned.
  • the calculation result is obtained even if the light emission intensity of the light emitting element 7 is changed to a considerable extent. Is almost unaffected and does not change, so that it is not easily affected by deterioration of the light-emitting element 7 in long-term use, and stable measurement is possible.
  • the flow path device 2 and the optical sensor 3 are It is also possible to check whether or not it is installed at a relatively correct position and angle.
  • the calibration curve data (standard data) is not necessarily stored in the control unit 4.
  • it may be recorded in another storage medium connected to the control unit via a network, and the storage medium may be accessed and pulled out for each measurement.
  • the control unit 4 may compare with the calibration signal of the second fluid in the standard data when acquiring the calibration signal S2. As a result, if there is a large difference between the two signals, it can be determined that an abnormality has occurred in the measurement. As a result, it is useful to collect only accurate measurement data.
  • the optical sensor 3 irradiates each of the first flow path 5 and the second flow path 6 with each measurement and receives each light that has passed through the first flow path 5 and the second flow path 6. May be.
  • the control unit 4 may compare the intensity of light that has passed through the first flow path 5 and the intensity of light that has passed through the second flow path 6 for each measurement.
  • the control unit 4 may output an error signal when the calibration signal S2 is lower than an arbitrary reference value when the calibration signal is acquired. As a result, for example, the life of the light emitting element 7 of the optical sensor 3 can be notified.
  • the reference value may be a value obtained by subtracting a constant value from the calibration signal S2 ′ of the second fluid in the standard data.
  • the control unit 4 may return the optical sensor 3 to the original position after the optical sensor 3 outputs the signals S1, S2, and S3. Moreover, the control part 4 does not need to return the optical sensor 3 to an original position after the optical sensor 3 outputs each signal S1, S2, and S3. When the optical sensor 3 is not returned to the original position, the measurement may be performed from the opposite direction at the time of the next measurement.
  • the control unit 4 may turn off the optical sensor 3 during the movement of the optical sensor 3 after turning on the optical sensor 3 and outputting the signals S1, S2, and S3. Further, the control unit 4 may cause the optical sensor 3 to be pulse-driven and blinked during measurement. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the light emitting element 7 of the optical sensor 3 as compared with the case of continuously lighting.
  • Control part 4 may drive the 3rd pump 28 after the end of measurement, and may push out the 1st fluid.
  • the determination of the end of measurement may be made when the optical sensor 3 outputs the signals S1, S2, and S3.
  • the determination of the end of measurement may be made after the optical sensor 3 starts moving with respect to the flow path device 2 and returns to the original position.
  • the determination of the end of measurement may be made by causing the optical sensor 3 to measure the non-reflective area 25, the first flow path 5, and the second flow path 6 and then measuring the non-reflective area 25 again. Good.
  • the determination of the end of measurement may be after a certain time has elapsed since the optical sensor 3 was driven.
  • the controller 4 may drive the third pump 28 after a certain time has elapsed after driving the first pump 26.
  • the fluid flowing into the first flow path 5 by driving the first pump 26 causes the gas to flow into the first flow path 5 through the third flow path 22 by driving the third pump 28, thereby It can be moved and carried in one flow path 5.
  • the movement of the fluid in the first flow path 5 becomes faster, and the measurement efficiency can be improved.
  • the controller 4 may change the pressure of the gas in the third flow path 22 by the third pump 28 after the fluid flows into the first flow path 5.
  • the first fluid that has flowed into the first flow path 5 can be stirred, and the first particles in the first fluid can be stirred. Note that the measurement accuracy can be improved by stirring the first particles.
  • the controller 4 may agitate the first fluid by the third pump 28 and start agitation of the first particles. .
  • the controller 4 may agitate the first fluid by the third pump 28 and start agitation of the first particles. .
  • the third pump 28 may reduce the leakage of the first fluid in the first flow path 5 from the third flow path 22 by excessively reducing the pressure in the first flow path 5 by the third pump 28.
  • the measurement signal S3 of the optical sensor 3 becomes smaller than when there is no first particle, and therefore when the measurement signal S3 becomes small.
  • the controller 4 may start the stirring of the first particles by driving the first pump and stirring the first fluid after a predetermined time has elapsed. In this case, deterioration of the light emitting element 7 can be reduced.
  • the stirring start position of the first particles may be before the irradiation region of the light emitting element 7.
  • the third pump 28 causes the gas to flow into the first flow path 5 through the third flow path 22, and the first fluid is irradiated to the irradiation region of the light emitting element 7. You may extrude.
  • the control unit 4 may drive the optical sensor 3 while changing the pressure in the first flow path 5 by the third pump 28. That is, the pump connected to the first flow path 5 and the third flow path 22 may be stopped and the third pump 28 may be driven. As a result, it can be confirmed whether or not the first particles are stirred. That is, when the first particles are agglomerated, the measurement signal S3 may be small, and the measurement signal S3 may be large if the first particles are agitated to eliminate the aggregation of the first particles. Therefore, if it is confirmed that the fluctuation of the measurement signal S3 is within a certain range, it can be confirmed whether or not the first particles are stirred. Specifically, for example, if the difference between the latest measurement signal S3 (or measurement value R) and the same index for the previous five times is ⁇ 5% or less, the stirring of the first particle is completed. Just judge.
  • the controller 4 may make the optical sensor 3 stand by at a position where the first flow path 5 is measured while the first particles are being stirred. As a result, measurement efficiency can be improved.
  • control unit 4 may cause the optical sensor 3 to blink when the optical sensor 3 is on standby during the stirring of the first particles. As a result, deterioration of the light emitting element 7 can be reduced.
  • control unit 4 waits the optical sensor 3 during the stirring of the first particles, it is better to measure the second flow path 6 after the stirring of the first particles is completed. As a result, measurement accuracy can be improved.
  • the control unit 4 may agitate the first fluid by the third pump 28 and may cause the second fluid to flow into the second flow path 6 by the second pump 27.
  • the second fluid may flow into the second flow path 6 by driving the second pump 27 before the completion of the stirring of the first particles.
  • the second pump 27 may be driven simultaneously with the first pump 26 or the third pump 28. It may be driven before the first pump 26 and the third pump 28.
  • FIG. 9 to 10 schematically show the entire measuring apparatus 1A.
  • FIG. 9 is a top view of the measuring apparatus 1A.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the measuring apparatus 1, and is a cross-sectional view when the measuring apparatus 1 is cut along the line AA shown in FIG.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of the measuring apparatus 1, and shows the relationship between the constituent elements by a block diagram.
  • the measuring apparatus 1A further includes a separation channel device 33 disposed on the upper surface of the channel device 2A.
  • the separation channel device 33 is a channel for separating and taking out specific particles from the specimen and selecting them. Since the measurement apparatus 1A includes the flow path device 2A and the separation flow path device 33, it is possible to separate and sort the first particles to be measured from the specimen in a continuous process. Efficiency can be improved.
  • the flow channel device 2A is referred to as “measurement flow channel device 2A”.
  • FIG. 12 and FIG. 13 schematically show the separation channel device 33.
  • FIG. 12 is a view of the separation channel device 33 as seen through the top surface.
  • FIG. 13 is an enlarged view of a broken line portion in FIG.
  • the separation channel device 33 can separate and collect the fine particles so as to be taken out from the specimen.
  • the separation channel device 33 has a fourth channel 34. As a result, the fine particles can be separated and recovered.
  • the separation channel device 33 may be, for example, a plate shape. Further, for example, the planar shape of the separation channel device 33 is a rectangular shape, and the surface is a flat surface. The thickness of the separation channel device 33 may be, for example, 1 mm or more and 5 mm or less. The planar shape of the separation channel device 33 may be, for example, a short side of 10 mm to 30 mm and a long side of 10 mm to 50 mm. The separation channel device 33 can be formed by, for example, injection molding.
  • the separation channel device 33 is mainly formed by the third substrate 35 and the fourth substrate 36.
  • the separation flow path device 33 includes a third substrate 35 having a groove and a fourth substrate 36 disposed on the surface of the third substrate 35.
  • the fourth substrate 36 closes the groove opening of the third substrate 35. That is, the fourth flow path 34 is configured by the groove of the third substrate 35 and the surface of the fourth substrate 36.
  • the separation channel device 33 may have a member other than the third substrate 35 and the fourth substrate 36.
  • the third substrate 35 and the fourth substrate 36 may be flat plate members, for example.
  • the material of the third substrate 35 and the fourth substrate 36 may be, for example, glass, acrylic resin, polycarbonate resin, or polydimethylsiloxane (PDMS) resin.
  • the material of the third substrate 35 and the fourth substrate 36 of the present disclosure is PDMS.
  • any of the third substrate 35 and the fourth substrate 36 may be positioned on the upper side, but in the separation channel device 33 of the present disclosure, the third substrate 35 is disposed on the upper surface of the fourth substrate 36. ing.
  • the fourth flow path 34 has a fourth main flow path 37 and a fourth branch flow path 38 branched from the fourth main flow path 37.
  • the fluid flowing in the separation channel device 33 flows into the fourth main channel 37 and is different from the specific fine particles (first particles) (second particles). Only the liquid flows from the fourth main channel 37 to the fourth branch channel 38, whereby the specific fine particles can be separated and recovered, and the separated specific fine particles can be included in the specimen. It should be noted that the specific fine particles can be separated and collected on the fourth branch flow path 38 side by flowing only the specific fine particles into the fourth branch flow path 38.
  • the 4th branch flow path 38 is designed so that only a 2nd particle may branch, only a 2nd particle does not necessarily branch. That is, fine particles different from the second particles may flow into the fourth branch channel 38.
  • FIG. 13 schematically shows how the first particles and the second particles are separated.
  • the big circle in a figure shows a 1st particle
  • a small circle shows a 2nd particle.
  • a thick arrow along the X-axis direction is the mainstream, and a thick arrow along the Y-axis direction indicates “pressing flow” to be described later.
  • the hatched area in the figure indicates “drawing flow” to be described later.
  • the fourth flow path 34 of the present disclosure has one fourth main flow path 37 and a plurality of fourth branch flow paths 38 connected to one side of the one fourth main flow path 37.
  • the fourth main channel 37 and the fourth branch channel 38 are adjusted to adjust the cross-sectional area, the length, the flow rate of the specimen, and the like in the fourth main channel 37.
  • a “drawing flow” that flows from the main flow path 37 to the fourth branch flow path 38 can be generated.
  • a pressing flow is generated in the fourth channel 34 so that the specimen flowing in the fourth main channel 37 can be pressed to the fourth branch channel 38 side.
  • the width of the drawing-in flow is made larger than the centroid position of the specific particulate flowing in the specimen and smaller than the centroid position of the other particulates, whereby the fourth branch channel Predetermined fine particles (second particles here) can be drawn into 38.
  • the separation channel device 33 of the present disclosure is specifically intended to separate red blood cells and white blood cells in blood.
  • the center of gravity of red blood cells in blood is, for example, a position 2 to 2.5 ⁇ m from the edge
  • the center of gravity of white blood cells is, for example, a position 5 to 10 ⁇ m from the edge.
  • the fourth main channel 37 may have a cross-sectional area of 300 ⁇ m 2 to 1000 ⁇ m 2 and a length of 0.5 mm to 20 mm.
  • the fourth branch flow path 38 may have a cross-sectional area of 100 ⁇ m 2 to 500 ⁇ m 2 and a length of 3 mm to 25 mm, for example.
  • the flow velocity in the fourth flow path 34 may be, for example, 0.2 m / s or more and 5 m / s or less.
  • the width of the drawing flow can be set to, for example, 2 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and red blood cells and white blood cells can be separated from blood.
  • the fourth flow path 34 further includes a fourth recovery flow path 39 connected to the fourth main flow path 37, and can recover the first particles.
  • the first particles can be recovered in the fourth recovery flow path 39 by using the pressing flow.
  • the fourth flow path 34 may have a fourth discard flow path 40 connected to a plurality of fourth branch flow paths 38.
  • the separated second particles may be collected or discarded by the fourth disposal channel 40.
  • one fourth waste channel 40 connected to the plurality of fourth branch channels 38 is a channel for collecting the first particles. Function as. In this case, the fluid that has flowed through the fourth main flow path 37 to the end may be discarded.
  • the fourth flow path 34 has a plurality of fourth openings 41 located on the surface of the separation flow path device 33.
  • the plurality of fourth openings 41 includes at least a fourth sample inlet 42 through which the sample flows into the fourth main channel 37, a fourth sample outlet 43 for recovering the first particles from the fourth recovery channel 39, and the sample. And at least one fourth waste outlet 44 for collecting the components excluding the first particles.
  • the present disclosure also includes a fourth pressing inlet 45 through which a third fluid for pressing the specimen against the fourth branch flow path 38 side flows.
  • the fourth disposal outlet 44 is connected to the fourth main channel 37 and the fourth disposal channel 40. Alternatively, the fluid flowing out from the fourth waste outlet 44 is collected through a through hole 44 ′ formed in the second flow path device 2A described later.
  • the fourth specimen outlet 43 is connected to the first inlet 12 of the first channel 5 of the measurement channel device 2A.
  • FIG. 14 schematically shows the measurement flow path device 2A.
  • FIG. 14 is a view of the measurement channel device 2A as seen through the top surface.
  • the upper surface of the measurement flow path device 2A of the present disclosure has a first region 46 and a second region 47 as shown in FIG.
  • the first flow path 5 of the measurement flow path device 2A is arranged from the first area 46 to the second area 47, and the separation flow path device 33 is the measurement flow path device 2A.
  • the first region 46 is disposed only.
  • the second region 47 can be used as a measurement region.
  • the mirror 24 is disposed in the second region 47.
  • the measurement flow path device 2 ⁇ / b> A may further include a fifth flow path 48 different from the first flow path 5, the second flow path 6, and the third flow path 22.
  • the fifth channel 48 may have a plurality of fifth openings 49 located on the surface of the measurement channel device 2A.
  • the fifth channel 48 can function as a channel through which the specimen before separation of fine particles flows.
  • the plurality of fifth openings 49 have a fifth inlet 50 and a fifth outlet 51.
  • the fifth inflow port 50 is an opening through which the specimen flows into the fifth channel 48.
  • the fifth outlet 51 is an opening through which the specimen flows out from the fifth channel 48.
  • the fifth inlet 50 is exposed, and the fifth outlet 51 is connected to the fourth specimen inlet 42 of the separation channel device 33.
  • the fifth inflow port 50 and the fifth outflow port 51 are located on the upper surface of the measurement flow path device 2A (the upper surface of the first substrate 9).
  • the fifth inlet 50 is located on the same plane as the first inlet 12.
  • the fifth outlet 51 is located on the same plane as the first inlet 12.
  • the plurality of fifth openings 49 are located on the same plane as the fifth inlet 50 and the third opening 23.
  • the measurement flow path device 2A may further include a sixth flow path 52 different from the first flow path 5, the second flow path 6, the third flow path 22, and the fifth flow path 48.
  • the sixth flow path 52 has a plurality of sixth openings 53 located on the surface of the measurement flow path device 2A.
  • the plurality of sixth openings 53 have a sixth inlet 54 and a sixth outlet 55.
  • the sixth inflow port 54 is an opening through which the third fluid flows into the sixth flow path 52.
  • the sixth outlet 55 is an opening through which the third fluid flows out from the sixth flow path 52.
  • the sixth inlet 54 is exposed, and the sixth outlet 55 is connected to the fourth pressing inlet 45 of the separation channel device 33.
  • FIG. 15 schematically shows a connection structure between the separation channel device and the measurement channel device.
  • FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a broken line portion in FIG.
  • the separation channel device 33 is arranged on the upper surface of the measurement channel device 2A as described above.
  • the sheet member 56 may be interposed between the lower surface of the separation channel device 33 and the upper surface of the measurement channel device 2A.
  • the measuring apparatus 1 may include a sheet member 56 disposed between the separation channel device 33 and the measurement channel device 2A.
  • the sheet member 56 has a function as an intermediate layer for joining difficult-to-adhere materials together.
  • the sheet member 56 only needs to be formed of a material such as silicone or PDMS, for example.
  • the sheet member 56 has a plurality of through holes 57. A fluid flows through the through hole 57 between the separation channel device 33 and the measurement channel device 2A.
  • the separation channel device 33 and the measurement channel device 2 ⁇ / b> A of the present disclosure are connected via an adhesive applied to the lower surface of the sheet member 56.
  • the measurement device 1A of the present disclosure further includes a first pump 26A that supplies fluid to the fifth flow path 48 and a fourth pump 58 that supplies fluid to the sixth flow path 52.
  • the first pump 26A corresponds to the first pump 26 of the first embodiment. That is, the first pump 26A supplies the first fluid to the first flow path 5 through the fifth flow path 48 and the fourth flow path 34 in this order.
  • the first pump 26A, the second pump 27, the third pump 28, and the fourth pump 58 are respectively connected to a fifth opening 49, a second opening 18, and a plurality of other flow paths (not shown) such as tubes. It leads to the third opening 23 and the sixth opening 53.
  • Control unit 4A can control measuring device 1A. Specifically, the control unit 4A can also control driving of the optical sensor 3, the first pump 26A, the second pump 27, the third pump 28, the fourth pump 58, and the like.
  • the control unit 4A can drive the first pump 26A to flow a fluid containing specific particles into the first flow path 5 as the first fluid.
  • the control unit 4A can drive the second pump 27 to allow a fluid not containing specific particles to flow into the second flow path 6 as the second fluid.
  • the control unit 4 ⁇ / b> A can drive the third pump 28 to flow gas (gas) into the third flow path 22.
  • the control unit 4A is configured by combining various circuits.
  • the control unit 4A may cause the specimen to flow into the main flow path 37 of the fourth flow path 34 after flowing the third fluid into the main flow path 37 of the fourth flow path 34.
  • the controller 4 ⁇ / b> A may drive the fourth pump 58 and flow the third fluid into the main flow path 37, and then drive the first pump 26 to flow the sample into the main flow path 37.
  • the second flow path 6 has the second outlet 20
  • the second fluid can flow into the first flow path 5 via the second flow path 6.
  • the second fluid can be replenished from the second channel 6 to the first channel 5.
  • the second fluid may be the same fluid as the third fluid.
  • the control unit 4 When the second flow path 6 is connected to the first flow path, the control unit 4 causes the first flow path 5 to have a certain amount of the second fluid before the first fluid reaches the first flow path 5.
  • a fluid may be introduced. As a result, it is possible to quantitatively measure how much the first particles are contained in a certain amount of solvent.
  • the control unit 4 may confirm the presence or absence of the fluid by the optical sensor 3 when the second fluid is allowed to flow into the first flow path 5.
  • the control unit 4 drives the second pump 27 to cause the second fluid to flow into the second flow path 6 and then drives the optical sensor 3 together with the first pump 26 (or the first pump 26A).
  • the fourth pump 58 may be driven to allow the first fluid to flow into the first channel 5 (and the fluid into the sixth channel 52).
  • the controller 4 may drive the second pump 27 within a predetermined time after driving the first pump 26 (or the first pump 26A and the fourth pump 58).
  • the third flow path 22 may be connected to the connection portion between the first flow path 5 and the second flow path 6.
  • the control unit 4 first causes the second fluid to flow into the first flow path 5, then causes the first fluid to flow into the first flow path 5, and then causes the gas to flow into the first flow path 5. Good. As a result, it is possible to reduce the first fluid from flowing into the second flow path 6.
  • the controller 4 may drive the third pump 28 and drive the first pump 26 after driving the second pump 27.
  • the example in which the third fluid is supplied from the sixth channel 52 to the fourth channel 34 has been described.
  • the third fluid is supplied from the second channel 6 instead of the sixth channel 52. May be.
  • the second fluid and the third fluid are the same. That is, the sixth channel 52 does not exist, and one end of the second channel 6 is connected to the fourth pressing inlet 44 of the fourth channel 34.
  • the separation channel device 33 includes the third substrate 35 and the fourth substrate 36
  • the sheet member 56 is used as the fourth substrate 36 instead of the fourth substrate 36. May function.

Abstract

本開示の計測装置は、流体中の特定の粒子を計測可能な計測装置であって、透光性の前記粒子を含む第1流体が通過する第1流路および前記粒子を含まない第2流体が通過する第2流路を有する、流路デバイスと、前記流路デバイスに対向し、前記第1流路および前記第2流路のそれぞれに光を照射し、前記第1流路および前記第2流路を通過したそれぞれの光を受光する光学センサと、前記光学センサによって得られる前記第1流路を通過した光の強度および前記第2流路を通過した光の強度を比較することによって、前記粒子を計測する制御部と、を備える。

Description

計測装置
 本発明は、計測装置に関する。
 従来、微粒子を計測することが知られている(特許文献1)。
特開2008-244165号公報
 このような計測装置では、計測精度を向上させることが求められている。
 本開示の計測装置は、流体中の特定の粒子を計測可能な計測装置であって、透光性の前記粒子を含む第1流体が通過する第1流路および前記粒子を含まない第2流体が通過する第2流路を有する、流路デバイスと、前記流路デバイスに対向し、前記第1流路および前記第2流路のそれぞれに光を照射し、前記第1流路および前記第2流路を通過したそれぞれの光を受光する光学センサと、前記光学センサによって得られる前記第1流路を通過した光の強度および前記第2流路を通過した光の強度を比較することによって、前記粒子を計測する制御部と、を備える。
 本開示の計測装置によれば、計測精度を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る計測装置を示す上面図である。 本発明の実施形態に係る計測装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る計測装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る計測装置の一部を示す上面図である。 本発明の実施形態に係る計測装置の一部を示す上面図である。 本発明の実施形態に係る計測装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る計測装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る計測装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置の一部を示す上面図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置の一部を示す上面図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置の一部を示す上面図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置の一部を示す上面図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る計測装置の一部を示す上面図である。
 以下、本発明に係る計測装置の例について、図面を参照しつつ説明する。本開示では、便宜的に直交座標系(X,Y,Z)を定義してZ軸方向の正側を上方とするが、本発明は、いずれの方向が上方または下方とされてもよい。以下の内容は本発明の実施形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
 (第1の実施形態)
 (計測装置)
 図1~3に、計測装置1全体を模式的に示す。図1は、計測装置1を上面視した図である。図2は、計測装置1の概念図であり、ブロック図によって各構成要件の関係を示す。図3は、計測装置1の断面図であり、図1に示したA-A線に沿って計測装置1を切断した場合の断面図である。
 計測装置1は、流体中の特定の粒子を計測することができる。計測装置1は、流路デバイス2と、光学センサ3と、制御部4とを有している。流路デバイス2中には、特定の粒子(第1粒子)を含んだ流体(第1流体)が流れている。光学センサ3は、流路デバイス2に対向して配置され、第1流体に光を照射し、第1流体を通過した光(通過後に反射して再び通過して戻ってきた光)を受光することができる。制御部4は、光学センサ3の出力に基づいて、第1粒子の数を推定することができる。なお、第1流体は、検体である。
 光学センサ3から、第1流体に光を照射したときに、第1流体を通過する光は、第1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。そして、粒子の数が既知である検体と光の減衰量との関係を示した検量線を予め準備しておき、制御部4によって、光の強度と検量線とを比較することによって、第1粒子を計測することができる。
 図4に、流路デバイス2を模式的に示す。図4は、流路デバイス2を上面透視した場合の図である。なお、図4中のA-A線は、図1中のA-A線に対応している。
 流路デバイス2は、第1流体中の第1粒子を計測するための、計測用の流路である。流路デバイス2は、透光性の第1流路5および第2流路6を有している。第1流路5には、第1粒子を含む第1流体が流れる。第2流路6には、第1粒子を含まない流体(第2流体)が流れる。言い換えれば、第1流路5は、計測用の流路であり、第2流路6は、校正用の流路である。なお、第1流体は、検体であり、例えば血液などが想定される。第2流体は、校正用流体であり、例えば生理食塩水などを利用することができる。
 光学センサ3は、第1粒子をセンシングすることができる。光学センサ3は、計測時に、第1流路5および第2流路6のそれぞれに光を照射するとともに、第1流路5および第2流路6を通過したそれぞれの光を受光する。光学センサ3は、発光素子7と受光素子8とを有している。発光素子7は、例えば、LED(Light emitting Diode)またはLD(Laser Diode)であればよいが、本開示の発光素子7は、LEDである。受光素子8は、例えば、PD(Photo Diode)であればよい。
 制御部4は、計測装置1を制御するものである。制御部4は、光学センサ3によって得られる第1流路5を通過した光(第1光)の強度および第2流路6を通過した光(第2光)の強度を比較することによって、第1粒子を計測することができる。すなわち、制御部4は、第1光と第2光との強度差を算出し、第1光と第2光との強度差を検量線と比較することによって、第1粒子を計測することができる。
 ここで、従来の計測装置を繰り返し使用していると、光学センサの発光素子が劣化し、光の強度が低下してくる。すなわち、光学センサを用いて、第1粒子の光の分散、吸収などを利用して光の強度から第1粒子を計測する場合に、例えば、光学素子の劣化によって光の強度が低下すると、第1粒子の数が本来の数よりも多いという計測結果になってしまう。これに対して、本発明に係る計測装置1では、上記の通り、第1光と第2光との強度差から、第1粒子を計測していることから、光学素子の劣化に左右されず、計測の精度を維持あるいは向上させることができる。
 以下、各構成要件について、詳細に説明する。
 (流路デバイス)
 流路デバイス2は、上記の通り、計測用の流路として機能することができる。流路デバイス2は、光学センサ3で第1粒子を計測するために透光性を有している。なお、流路デバイス2は、少なくとも第1流路5および第2流路6の計測に必要な部分が透光性であればよく、流路デバイス2の全てが透光性である必要はない。
 流路デバイス2は、例えば、板状であればよい。流路デバイス2は、主に、第1基板9および第2基板10を接合することによって形成されている。具体的には、流路デバイス2は、溝を有した第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。第2基板10は、第1基板9の溝の開口を塞いでいる。すなわち、第1基板9の溝および第2基板10の表面によって、第1流路5および第2流路6が構成される。なお、流路デバイス2は、第1基板9および第2基板10以外の部材を有していても構わない。
 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、環状オレフィン・コポリマー(COC)樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)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。第1基板9の屈折率は、例えば、1.4以上1.6以下に設定される。
 第1基板9の溝の幅は、例えば、500μm(0.5mm)以上4000μm(4mm)以下であればよい。溝の深さは、例えば、100μm(0.1mm)以上1000μm(1mm)以下であればよい。なお、第1基板9および第1基板9の溝は、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の溝の底面からの厚みは、例えば、0.5mm以上1mm以下に設定されている。なお、本開示の流路デバイス2では、第1基板9の溝の幅および深さは、第1流路5および第2流路6の幅および高さと同じである。
 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。第2基板10の屈折率は、例えば、1.4以上1.6以下に設定される。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2基板10の厚みは、例えば、0.5mm以上1mm以下に設定されている。なお、第2基板10の厚みは、第1基板9の厚みよりも、小さく設定されている。
 なお、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、本開示の流路デバイス2では、第2基板10の上面に第1基板9が配されている。
 図5に、流路デバイス2の一部を模式的に示す。図5は、図4中の破線部を拡大した図である。
 第1流路5は、少なくとも第1流体が流れ込む流路である。第1流路5は、流路デバイス2の両面に位置した複数の第1開口11を有している。複数の第1開口11は、少なくとも、流体が流入したり、流出したりするための開口であればよい。複数の第1開口11は、流路デバイス2の上面(第2基板10の上面)に配置された第1流入口12と、流路デバイス2の下面(第1基板9の下面)に配置された第1流出口13と、を有している。第1流入口12は、流体が第1流路5に流入するための開口である。第1流出口13は、第1流路5から流体が流出するための開口である。
 第1流路5は、第1流入口12に接続しているとともに厚み方向に延びている鉛直部14と、鉛直部14に接続しているとともに平面の一方向に沿って延びている平面部15と、をさらに有している。鉛直部14は、第1基板9に形成された貫通孔である。平面部15は、第1基板9に形成された溝である。平面部15の横断面(流体の移動方向に直交する断面)の形状は、例えば、矩形状であればよい。
 平面部15は、鉛直部14に接続している第1平面部16と、第1平面部16に接続しているとともに第1平面部16よりも幅が大きい第2平面部17と、をさらに有していてもよい。第1平面部16および第2平面部17の接続部は、徐々に幅広になっている。なお、光学センサ3の発光素子7の照射領域は、第2平面部17である。
 また、第2平面部17は、第1平面部16よりも高さが大きくてもよい。その結果、第1粒子を拡散しやすくすることができる。第1平面部16の高さは、例えば0.2mm以上1mm以下であればよい。第2平面部17の高さは、例えば1mm以上5mm以下であればよい。
 第2流路6は、少なくとも第2流体が流れ込む流路である。第2流路6は、流路デバイス2の両面に位置した複数の第2開口18を有している。複数の第2開口18は、少なくとも、流体が流入したり、流出したりするための開口であればよい。複数の第2開口18は、流路デバイス2の上面(第1基板9の上面)に配置された第2流入口19と、流路デバイス2の下面(第2基板10の下面)に配置された第2流出口20と、を有している。
 第2流路6は、第2流入口19に接続しているとともに厚み方向に延びている鉛直部(図示せず)と、鉛直部に接続しているとともに平面の一方向に沿って延びている第3平面部21と、をさらに有している。第2流路6の第3平面部21の一部は、例えば、少なくとも第1流路5の第2平面部17と同一形状を有していればよい。また、第2平面部17と同一形状を有する第3平面部21の一部の厚み方向の位置は、例えば、第1流路5と同一位置であればよい。なお、第2流路6は、校正用流路として機能することができれば、第1流路5と同一形状、同一位置でなくてもよい。
 流路デバイス2は、第1流路5の他に、第1流路5に接続した第3流路22をさらに有していてもよい。そして、第3流路22は、第1流路5の平面部15に接続されていてもよい。第3流路22は、例えばガスなどを流すことによって、平面部15に到達した検体を押し流す機能を有する。その結果、第1流路5(15)内での検体の滞留を低減することができる。
 本開示の流路デバイス2では、第3流路22は、第1流路5の鉛直部14と平面部15との接続部に接続されるように配されている。また、第3流路22は、流路デバイス2の表面(本開示では、第1基板9の上面)に位置した第3開口23を有している。第3開口23は、検体を押し流すための押出用流体を流入させるための開口である。
 本開示の流路デバイス2は、第2基板10の上面の第1流路5および第2流路6に重なる領域に配置された反射部材であるミラー24を、さらに有していてもよい。ミラー24は、光学センサ3の発光素子7が出射した光のうち、第1流路5および第2流路6のそれぞれを通過した光を、光学センサ3の受光素子8へ反射することができる。
 流路デバイス2において、第1流路5および第2流路6に対して、光学センサ3と反対側の第1流路5および第2流路6に重なる領域に、光学センサ3が照射する光を光学センサ3に向けて反射する反射部材としてミラー24を配置することによって、光学センサ3が照射する光を第1流路5および第2流路6を通して効率よく光学センサ3で受光することができる。また、第1流路5および第2流路6に対して光学センサ3と反対側から入射する外乱光をミラー24によって遮光することができるので、光学センサ3による計測の精度を良好にすることができる。
 ミラー24は、例えば、薄膜状の部材であればよい。ミラー24の材料は、屈折率が、第1基板9の屈折率と異なる材料であればよい。ミラー24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24の屈折率は、例えば1.4以上1.6以下に設定される。ミラー24は、例えば、蒸着法またはスパッタリング法等の方法によって、第1基板9の上面に形成することができる。
 また、本開示においては、ミラー24は後述するように第1流路5および第2流路6に重なるように配置されるものであるが、第1流路5および第2流路6の両方をカバーする一体のものに限られるものではなく、第1流路5および第2流路6のそれぞれに重なるように別々に配置されていても構わない。ミラー24を別々に配置する場合には、外乱光を遮光するために、それらミラー24の間に遮光部材を配置してもよい。また、ミラー24によって外乱光を遮光する効果をより確実に奏するために、ミラー24の上に非反射部材または遮光部材を配置して、ミラー24からの透過およびミラー24への外乱光の入射を防ぐようにしてもよい。
 本開示の流路デバイス2は、ミラー24に代えて、第1流路5および第2流路6に対して、光学センサ3と反対側の第1流路5および第2流路6に重なる領域に、光学センサ3が照射する光を反射しない非反射部材124を配置してもよい。非反射部材124を配置することによって、光学センサ3が照射する光のうち第1流路5に含まれる第1粒子で反射した光あるいは第1流路5および第2流路6の界面(光学センサ3側から見た天井面)で反射した光を光学センサ3で受光することができる。これにより、界面からの反射を計測してDCオフセットを光学的に行なうことができるとともに、第1粒子で反射した光を良好に受光することができる。また、第1流路5および第2流路6に対して光学センサ3と反対側から入射する外乱光を非反射部材124によって確実に遮光することができるので、光学ノイズを除去して、光学センサ3による計測の精度を良好にすることができる。この非反射部材124としては、例えば無反射布などを用いることができる。また、黒色などの艶消し塗料を塗布して非反射部材124としてもよい。
 ミラー24に代えて非反射部材124を配置する場合には、光学センサ3が計測する領域の全体に渡って第1流路5および第2流路6の両方をカバーする一体のものとすることが好ましい。
 本開示の流路デバイス2は、図7に示すように、非反射領域25を有していてもよい。非反射領域25とは、流路デバイス2のうち第1流路5および第2流路6が無い部分であり、かつ上面視したときにミラー24が配置されていない領域をいう。そして、この非反射領域25に、光学センサ3が照射する光を反射しない基準用非反射部材125を配置するとよい。基準用非反射部材125は、光学センサ3の受光素子8についての校正に使用することができ、光学センサ3による計測のときに基準となるものである。基準用非反射部材125における反射光の強度を基準にすることによって、光学センサ3の使用時に発生するノイズの影響を低減することができる。なお、基準用非反射部材125としては、例えば、無反射布などを設置すればよく、黒色の艶消し塗料などを塗布して形成しても構わない。
 また、図8に示すように、基準用非反射部材125は、非反射領域25に対応する、第1流路5および第2流路6に重ならない領域で、第2基板10の下面に配置してもよい。この場合にも、基準用非反射部材125における反射光の強度を基準にすることによって、光学センサ3の使用時に発生するノイズの影響を低減することができる。
 本開示の計測装置1は、第1流路5に流体を供給する第1ポンプ26、第2流路6に流体を供給する第2ポンプ27、第3流路22に気体(以下、ガスともいう。)を供給する第3ポンプ28、をさらに有している。第1ポンプ26、第2ポンプ27、第3ポンプ28は、チューブなどの複数の他の流路(図示せず)を介して、それぞれ第1開口11、第2開口18、第3開口23に通じている。
 (光学センサ)
 図6に、光学センサ3を模式的に示す。図6は、図3に示した光学センサ3を拡大した図である。
 光学センサ3は、第1粒子を計測するためのセンサである。光学センサ3は、上記の通り、発光素子7と受光素子8とを有している。本開示の受光素子8は、上面に一導電型の領域29aおよび他導電型の領域29bを有した半導体基板29と、一対の第1電極30とを有している。本開示の発光素子7は、半導体基板29の受光素子8として機能する部分から離れて配された複数の半導体層31と、一対の第2電極32とを有している。
 光学センサ3は、流路デバイス2の表面に対して、平面方向に移動可能に設置されている。その結果、計測装置1は、光学センサ3を移動させながら第1流路5および第2流路6に対して順番に光を照射することができ、それぞれに対する個々の光の強度を測定することができる。なお、本開示の光学センサ3は、流路デバイス2の下側に位置している。
 (制御部)
 制御部4は、計測装置1を制御することができる。具体的には、制御部4は、光学センサ3、第1ポンプ26、第2ポンプ27および第3ポンプ28などの駆動も制御することができる。制御部4は、第1ポンプ26を駆動して、流体を第1流路5に流入させることができる。また、制御部4は、第2ポンプ27を駆動して、流体を第2流路6に流入させることができる。また、制御部4は、第3ポンプ28を駆動して、ガスを第3流路22に流入させることができる。制御部4は、種々の回路を組み合わせて構成されている。
 図7に、計測装置1を模式的に示す。図7(a)は、計測装置1を図1および図4に示すB-B線で切断した時の断面図である。図7(b)は、計測の仕組みを説明する図である。
 制御部4は、光学センサ3の出力結果に基づいて、計測結果を算出することができる。制御部4は、上記の通り、第1流路5を通過した光の強度および第2流路6を通過した光の強度を比較することによって、第1粒子を計測することができる。
 まず、光学センサ3は、非反射領域25での基準用非反射部材125に対応した光の強度を測定し、基準信号S1を出力する。次に、光学センサ3は、第2流路6の通過光(本開示ではミラー24からの反射光または非反射部材124からの反射光(実質的に微弱)。以下、ミラー24または非反射部材124からの反射光という。)の強度を測定し、校正された信号としての基準信号S1を出力する(同図中の丸付き数字1)。次に、光学センサ3は、第2流路6に到る前の部分で第1基板9および第2基板10の通過光(ミラー24または非反射部材124からの反射光)の強度を測定するが、これは計測には特に必要ではない(丸付き数字2)。次に、光学センサ3は、第2流路6の通過光(ミラー24または非反射部材124からの反射光)の強度を測定し、計測信号S2を出力する(丸付き数字3)。この計測信号S2は、基準信号S1を使用しない場合には、校正信号S2として使用できる信号である。次に、光学センサ3は、第2流路6と第1流路5との間の部分で第1基板9および第2基板10の通過光(ミラー24または非反射部材124からの反射光)の強度を測定するが、これも計測には特に必要ではない(丸付き数字4)。次に、光学センサ3は、第1流路5の通過光(ミラー24または非反射部材124からの反射光であるが、非反射部材124を配置した場合は、実質的には非反射部材124で反射されなかった以外の例えば第1粒子および第1流路5の界面(天井面)による反射光)の強度を測定し、計測信号S3を出力する(丸付き数字5)。その後、光学センサ3は、第1流路5を過ぎた部分で第1基板9および第2基板10の通過光(ミラー24または非反射部材124からの反射光)の強度を測定するが、これも計測には特に必要ではない(丸付き数字6)。
 次に、第2流路6における計測信号S2と基準信号S1との差(S2-S1)と、第1流路5における計測信号S3と基準信号S1との差(S3―S1)とを引き算した計測値R(=(S2-S1)-(S3-S1)=S2-S3)を算出する。そして、計測値Rと、予め制御部4に記憶されている検量線の値とを比較することによって、第1流路5における第1流体中の第1粒子の数を推定することができる。
 なお、以上の計測の仕組みは、図8に示すように基準用非反射部材125を流路デバイス2の光学センサ3側(第2基板10の下面)に配置した場合も同様である。
 ここで、基準信号S1と計測対象による光損失に対応する計測信号S2,S3との差が十分に大きいときは、反射部材であるミラー24を配置すればよいが、その差が小さい場合には、精度よく計測することが難しくなる場合がある。この対策としては、光学センサ3の発光素子7の光出力を増加させるか、受光素子8で受光した後に信号の増幅率を高めるかといったことが考えられる。しかしながら、発光素子7の光出力を増加させるのは容易ではない場合が多く、信号の増幅率を高めるにも増幅回路の制約などがあって増幅範囲にも限界がある。また、信号処理の回路上で一定の出力を差し引いてから増幅する方法も考えられるが、一定の出力を差し引く際には、信号がその分小さくなるもののノイズ成分はそのまま残るため、増幅後にはノイズ成分がより大きく増幅されてしまうという問題がある。
 これに対して、上記の本開示の計測装置1および計測方法によれば、光出力の計測に際して光学的に光信号を差し引くために、流路デバイス2から透過して外部に出た光が反射して戻って来たり、外部の光が外乱光として入射したりすることを効果的に抑制することができる。これにより、計測に当たってDCオフセットの設定を光学的に行なうことができ、外部からの余分な光を遮光することができ、流路デバイス2に対して安定した計測ができる。その結果、精度の良好な計測を安定して行なうことができる。
 また、本開示の計測装置1および計測方法によれば、基準用非反射部材125と第1流路5と第2流路6とを一体的に配置し、それらを走査するように光学センサ3を移動させながら計測を行なうことで、短時間に1度の計測で所望の信号およびデータを得ることができるので、例えば発光素子7の出力変動などに起因する測定誤差の低減が可能となる。
 また、制御部4における信号に対する演算を、例えば-10×log(計測信号/基準信号)として光損失(dB)で行なう場合には、発光素子7の発光強度を相当程度変化させても計算結果はほとんど影響を受けず変わらないので、長期使用における発光素子7の劣化にも影響を受けにくく、安定した計測が可能となる。
 また、上記の計測の仕組みにおいて説明した丸付き数字2,4,6の信号を、それら同士あるいは基準信号S1および計測信号S2,S3と比較することで、流路デバイス2と光学センサ3とが相対的に正しい位置および角度に設置されているかどうかの確認を行なうことも可能となる。
 なお、検量線のデータ(標準データ)は、必ずしも制御部4に記憶されている必要はない。例えば、制御部とネットワークで接続された他の記憶媒体に記録されており、測定毎にその記憶媒体にアクセスして引き出すようにしてもよい。
 制御部4は、校正信号S2を取得したときに、標準データにおける第2流体の校正信号と比較してもよい。その結果、両者の信号に大きな差がある場合には、測定に異常が生じたと判断することができる。その結果、正確な測定データのみを収集することに役立つ。
 光学センサ3は、1回の測定毎に、第1流路5および第2流路6のそれぞれに光を照射し、第1流路5および第2流路6を通過したそれぞれの光を受光してもよい。また、制御部4は、1回の測定毎に、第1流路5を通過した光の強度および第2流路6を通過した光の強度を比較してもよい。その結果、例えば、血液中の白血球などの微粒子を計測する場合には、わずかな光の出力の変動が計測結果に大きな影響があるため、上記の構成を有することによって、微粒子の計測精度を向上させることができる。
 制御部4は、校正信号を取得したときに、校正信号S2が任意の基準値よりも下回っていた場合には、エラー信号を出力してもよい。その結果、例えば、光学センサ3の発光素子7の寿命を知らせることができる。なお、基準値は、標準データにおける第2流体の校正信号S2′から一定値を差し引いた値などでよい。
 制御部4は、光学センサ3が各信号S1,S2およびS3を出力した後に、光学センサ3を元の位置に戻してもよい。また、制御部4は、光学センサ3が各信号S1,S2およびS3を出力した後に、光学センサ3を元の位置に戻さなくてもよい。なお、光学センサ3を元の位置に戻さない場合には、次の測定時には、反対方向から計測してもよい。
 制御部4は、光学センサ3を点灯して、各信号S1,S2およびS3を出力した後、光学センサ3の移動中に、光学センサ3を消灯してもよい。また、制御部4は、計測中に光学センサ3をパルス駆動して、点滅させてもよい。その結果、連続点灯させる場合に比べて、光学センサ3の発光素子7の劣化を低減することができる。
 制御部4は、計測終了後に、第3ポンプ28を駆動して、第1流体を押し出してもよい。なお、計測終了の判断は、光学センサ3が、各信号S1,S2およびS3を出力した時でもよい。また、計測終了の判断は、光学センサ3が、流路デバイス2に対して、移動を開始して、元の位置に戻って来てからでもよい。また、計測終了の判断は、光学センサ3に、非反射領域25、第1流路5、第2流路6を計測させた後、再度、非反射領域25を計測させることによって、行なってもよい。また、計測終了の判断は、光学センサ3を駆動してから一定時間経過後であってもよい。
 制御部4は、第1ポンプ26を駆動した後、一定時間経過後に第3ポンプ28を駆動してもよい。その結果、第1ポンプ26の駆動によって第1流路5に流入した流体を、第3ポンプ28の駆動によってガスを第3流路22を介して第1流路5に流入させることによって、第1流路5内で移動させて運ぶことができる。その結果、第1流路5中の流体の移動が速くなり、計測効率を向上させることができる。
 制御部4は、第1流路5に流体が流入した後、第3ポンプ28によって、第3流路22内のガスの圧力を変動させてもよい。その結果、第1流路5内に流入した第1流体を撹拌し、第1流体中の第1粒子を攪拌することができる。なお、第1粒子を攪拌することによって、計測精度を向上させることができる。
 制御部4は、光学センサ3によって第1流路5に第1流体が流入したことを確認した後、第3ポンプ28によって第1流体を撹拌し、第1粒子の攪拌を開始してもよい。その結果、第3ポンプ28によって、第1流路5内の圧力を減圧し過ぎて、第1流路5内の第1流体が第3流路22から漏れてしまうことを低減することができる。なお、具体的には、第1流路5に第1粒子が流入すると光学センサ3の計測信号S3が、第1粒子がない場合と比較して小さくなるため、計測信号S3が小さくなったときに、第1流路5に第1流体が流入したと判定すればよい。
 制御部4は、第1ポンプを駆動した後、一定時間経過後に第1流体を撹拌し、第1粒子の攪拌を開始してもよい。この場合、発光素子7の劣化を低減することができる。なお、この場合、第1粒子の攪拌の開始位置は、発光素子7の照射領域の手前であっても構わない。また、この場合は、第1粒子の攪拌の終了後、第3ポンプ28によって第3流路22を介してガスを第1流路5に流入させ、第1流体を発光素子7の照射領域まで押し出してもよい。
 制御部4は、第3ポンプ28によって第1流路5内の圧力を変動させつつ、光学センサ3を駆動してもよい。すなわち、第1流路5および第3流路22につながるポンプを停止し、第3ポンプ28を駆動してもよい。その結果、第1粒子が攪拌されたかどうかを確認することができる。すなわち、第1粒子が凝集しているとき、計測信号S3が小さくなり、第1粒子を攪拌して第1粒子の凝集がなくなると、計測信号S3が大きくなる場合がある。したがって、計測信号S3の変動が一定の範囲に収まったことを確認すれば、第1粒子が攪拌されたかどうか確認することができる。なお、具体的には、例えば、最新の計測信号S3(または計測値R)と、直前の5回分の同じ指標との差が±5%以下であれば、第1粒子の攪拌が完了したと判断すればよい。
 制御部4は、第1粒子の攪拌中において、光学センサ3を、第1流路5を測定する位置に待機させていてもよい。その結果、計測効率を向上させることができる。
 また、制御部4は、第1粒子の攪拌中において、光学センサ3を待機させている場合、光学センサ3を点滅させてもよい。その結果、発光素子7の劣化を低減することができる。
 また、制御部4は、第1粒子の攪拌中において、光学センサ3を待機させた場合は、第1粒子の攪拌の完了後に、第2流路6を測定した方がよい。その結果、計測精度を向上させることができる。
 制御部4は、第3ポンプ28によって、第1流体を攪拌するとともに、第2ポンプ27によって、第2流路6に第2流体を流入させてもよい。すなわち、第1粒子の攪拌完了前に、第2ポンプ27を駆動して第2流路6に第2流体を流入させてもよい。その結果、計測効率を向上させることができる。なお、第2ポンプ27の駆動は、第1ポンプ26または第3ポンプ28と同時であってもよいし。第1ポンプ26および第3ポンプ28よりも先に駆動していてもよい。
 (第2の実施形態)
 (計測装置1A)
 以下に、本発明に係る第2の実施形態である計測装置1Aについて説明する。
 図9~10に、計測装置1A全体を模式的に示す。図9は、計測装置1Aを上面視した図である。図10は、計測装置1の断面図であり、図1に示したA-A線に沿って計測装置1を切断した場合の断面図である。図11は、計測装置1の概念図であり、ブロック図によって各構成要件の関係を示す。
 計測装置1Aは、流路デバイス2Aの上面に配された分離用流路デバイス33をさらに備えている。分離用流路デバイス33は、検体から特定の粒子を分離して取り出し、選別するための流路である。計測装置1Aが、流路デバイス2Aおよび分離用流路デバイス33を備えていることで、計測対象である第1粒子を検体から分離して選別することが、連続したプロセスで可能になり、作業効率を向上させることができる。なお、本実施形態の以下の説明では、流路デバイス2Aを「測定用流路デバイス2A」とする。
 図12、図13に分離用流路デバイス33を模式的に示す。図12は、分離用流路デバイス33を上面透視したときの図である。図13は、図12中の破線部を拡大した図である。
 (分離用流路デバイス)
 分離用流路デバイス33は、微粒子を分離し、検体中から取り出すように選別して回収することができる。分離用流路デバイス33は、第4流路34を有している。その結果、微粒子を分離し、回収することができる。
 分離用流路デバイス33は、例えば、板状であればよい。また、例えば、分離用流路デバイス33の平面形状は矩形状であり、表面は平坦面である。分離用流路デバイス33の厚みは、例えば、1mm以上5mm以下であればよい。分離用流路デバイス33の平面形状は、例えば短辺が10mm以上30mm以下、長辺が10mm以上50mm以下であればよい。分離用流路デバイス33は、例えば、射出成型によって成形することができる。
 分離用流路デバイス33は、主に、第3基板35および第4基板36によって形成されている。具体的には、分離用流路デバイス33は、溝を有した第3基板35と、第3基板35の表面に配された第4基板36とを有している。第4基板36は、第3基板35の溝の開口を塞いでいる。すなわち、第3基板35の溝および第4基板36の表面によって、第4流路34が構成される。なお、分離用流路デバイス33は、第3基板35および第4基板36以外の部材を有していても構わない。
 第3基板35、第4基板36は、例えば、平板状の部材であればよい。第3基板35、第4基板36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3基板35、第4基板36の材料は、PDMSである。
 なお、第3基板35および第4基板36は、何れが上側に位置していてもよいが、本開示の分離用流路デバイス33では、第4基板36の上面に第3基板35が配されている。
 第4流路34は、第4主流路37と、第4主流路37から分岐した第4分岐流路38と、を有している。本開示の分離用流路デバイス33においては、分離用流路デバイス33内を流れる流体は、第4主流路37に流入し、特定の微粒子(第1粒子)とは異なる微粒子(第2粒子)のみが第4主流路37から第4分岐流路38に流れこむことによって、特定の微粒子を分離して回収し、分離した特定の微粒子を検体に含ませることができる。なお、特定の微粒子のみが第4分岐流路38に流れ込むことによって、特定の微粒子を第4分岐流路38側に分離して回収することもできる。
 なお、第4分岐流路38は、第2粒子のみが分岐するように設計するが、必ずしも第2粒子のみが分岐するとは限らない。すなわち、第4分岐流路38には、第2粒子と異なる微粒子が流入することもある。
 図13に、第1粒子と第2粒子の分離の様子を模式的に示す。なお、図中の大きい円が第1粒子を示し、小さい円が第2粒子を示す。また、X軸方向に沿った太い矢印が主流であり、Y軸方向に沿った太い矢印が、後述する「押付流」を示す。さらに、図中のハッチングの領域は、後述する「引き込み流れ」を示す。
 本開示の第4流路34は、1つの第4主流路37と、1つの第4主流路37の片側に接続された複数の第4分岐流路38と、を有している。分離用流路デバイス33では、第4主流路37および第4分岐流路38のそれぞれの断面積、長さ、および検体の流速などを調整することによって、第4主流路37内に、第4主流路37から第4分岐流路38へ流れ込む「引き込み流れ」を発生させることができる。そして、分離用流路デバイス33では、第4流路34に、第4主流路37内を流れる検体を第4分岐流路38側に押し付け可能な押付流を発生させている。その結果、図13に示したように、引き込み流れの幅を、検体中を流れる特定の微粒子の重心位置よりも大きく、また他の微粒子の重心位置よりも小さくすることによって、第4分岐流路38に所定の微粒子(ここでは第2粒子)を引き込むことができる。
 本開示の分離用流路デバイス33は、特に、血液中の赤血球と白血球とを分離することを意図している。なお、血液中の赤血球の重心位置は、例えば縁から2~2.5μmの位置であり、白血球の重心位置は、例えば縁から5~10μmの位置である。この場合、第4主流路37は、例えば、断面積が300μm以上1000μm以下、長さが0.5mm以上20mm以下であればよい。また、第4分岐流路38は、例えば断面積が100μm以上500μm以下、長さが3mm以上25mm以下であればよい。また、第4流路34内の流速は、例えば0.2m/s以上5m/s以下にすればよい。その結果、引き込み流れの幅を、例えば2μm以上15μm以下に設定することができ、血液から赤血球と白血球とを分離することができる。
 第4流路34は、第4主流路37に接続した第4回収流路39をさらに有しており、第1粒子を回収することができる。本開示では、第4流路34では、押付流を利用して、第4回収流路39に第1粒子を回収することができる。
 また、第4流路34は、複数の第4分岐流路38に接続した第4廃棄流路40を有していてもよい。第4廃棄流路40によって、分離された第2粒子を回収してもよいし、廃棄してもよい。なお、複数の第4分岐流路38によって第1粒子を回収する場合には、複数の第4分岐流路38が接続した1つの第4廃棄流路40は、第1粒子を回収する流路として機能する。また、この場合に第4主流路37を最後まで流れた流体は、廃棄してもよい。
 第4流路34は、分離用流路デバイス33の表面に位置した複数の第4開口41を有している。複数の第4開口41は、少なくとも第4主流路37に検体が流入する第4検体流入口42と、第4回収流路39から第1粒子を回収する第4検体流出口43と、検体から第1粒子を除いた成分を回収する少なくとも1つの第4廃棄流出口44と、を有している。また、本開示では、検体を第4分岐流路38側に押し付けるための第3流体が流入する第4押付流入口45も有している。なお、本開示では、第4廃棄流出口44は、第4主流路37および第4廃棄流路40に接続されている。または、第4廃棄流出口44から流出する流体は、後述する第2流路デバイス2Aに形成された貫通孔44′を介して、回収される。なお、第4検体流出口43は、測定用流路デバイス2Aの第1流路5の第1流入口12に接続されている。
 (測定用流路デバイス)
 図14に、測定用流路デバイス2Aを模式的に示す。図14は、測定用流路デバイス2Aを上面透視したときの図である。
 本開示の測定用流路デバイス2Aの上面は、図10に示すように、第1領域46および第2領域47を有している。また、平面視したときに、測定用流路デバイス2Aの第1流路5は第1領域46から第2領域47にわたって配されており、分離用流路デバイス33は、測定用流路デバイス2Aの第1領域46のみに配されている。その結果、第2領域47に第1流路5が露出していることから、第2領域47を測定領域として使用することができる。なお、本開示では、第2領域47には、ミラー24が配されている。
 測定用流路デバイス2Aは、第1流路5、第2流路6および第3流路22とは異なる、第5流路48をさらに有していてもよい。また、第5流路48は、測定用流路デバイス2Aの表面に位置した複数の第5開口49を有していてもよい。第5流路48は、微粒子分離前の検体が流れる流路として機能することができる。
 複数の第5開口49は、第5流入口50および第5流出口51を有している。第5流入口50は、検体が第5流路48に流入するための開口である。第5流出口51は、検体が第5流路48から流出するための開口である。第5流入口50は露出しており、第5流出口51は、分離用流路デバイス33の第4検体流入口42に接続されている。
 第5流入口50および第5流出口51は、測定用流路デバイス2Aの上面(第1基板9の上面)に位置している。本開示では、第5流入口50は、第1流入口12と同じ面に位置している。また、本開示では、第5流出口51は、第1流入口12と同じ面に位置している。複数の第5開口49の第5流入口50、第3開口23と同じ面に位置している。
 測定用流路デバイス2Aは、第1流路5、第2流路6、第3流路22および第5流路48とは異なる、第6流路52をさらに有していてもよい。第6流路52は、測定用流路デバイス2Aの表面に位置した複数の第6開口53を有している。複数の第6開口53は、第6流入口54および第6流出口55を有している。第6流入口54は、第3流体が第6流路52に流入するための開口である。第6流出口55は、第3流体が第6流路52から流出するための開口である。第6流入口54は露出しており、第6流出口55は、分離用流路デバイス33の第4押付流入口45に接続されている。
 (分離用流路デバイスと測定用流路デバイスとの接続構造)
 図15に、分離用流路デバイスと測定用流路デバイスの接続構造を模式的に示す。なお、図15は、図10中の破線部を拡大した断面図である。
 分離用流路デバイス33は、上記の通り、測定用流路デバイス2Aの上面に配されている。具体的には、分離用流路デバイス33の下面は、測定用流路デバイス2Aの上面との間にシート部材56を介在させてもよい。言い換えれば、計測装置1は、分離用流路デバイス33と測定用流路デバイス2Aとの間に配されたシート部材56を有していてもよい。
 シート部材56は、難接着の材料同士を接合するための中間層としての機能を有している。シート部材56は、例えばシリコーンまたはPDMSなどの材料で形成されていればよい。なお、シート部材56は、複数の貫通孔57を有している。分離用流路デバイス33と測定用流路デバイス2Aとの間は、貫通孔57を介して流体が流れることになる。本開示の分離用流路デバイス33と測定用流路デバイス2Aは、シート部材56の下面に塗布された接着剤を介して、接続されている。
 本開示の計測装置1Aは、図11に示すように、第5流路48に流体を供給する第1ポンプ26A、第6流路52に流体を供給する第4ポンプ58をさらに有している。なお、第1ポンプ26Aは、第1実施形態の第1ポンプ26に相当するものである。すなわち、第1ポンプ26Aは、第5流路48、第4流路34の順に通じて、第1流路5に第1流体を供給するものである。第1ポンプ26A、第2ポンプ27、第3ポンプ28および第4ポンプ58は、チューブなどの複数の他の流路(図示せず)を介して、それぞれ第5開口49、第2開口18、第3開口23および第6開口53に通じている。
 制御部4Aは、計測装置1Aを制御することができる。具体的には、制御部4Aは、光学センサ3、第1ポンプ26A、第2ポンプ27、第3ポンプ28および第4ポンプ58などの駆動も制御することができる。制御部4Aは、第1ポンプ26Aを駆動させて、特定の粒子を含む流体を第1流体として第1流路5に流入させることができる。また、制御部4Aは、第2ポンプ27を駆動させて、特定の粒子を含まない流体を第2流体として第2流路6に流入させることができる。また、制御部4Aは、第3ポンプ28を駆動させて、気体(ガス)を第3流路22に流入させることができる。制御部4Aは、種々の回路を組み合わせて構成されている。
 制御部4Aは、第3流体を第4流路34の主流路37に流入させた後に、検体を第4流路34の主流路37に流入させるとよい。制御部4Aは、第4ポンプ58を駆動して主流路37に第3流体を流入させた後に、第1ポンプ26を駆動して主流路37に検体を流入させればよい。
 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い。すなわち、上記の第1の実施形態および第2の実施形態の各構成要件は適宜組み合わせされてもよく、また、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。
 上述した実施形態では、第2流路6の一端は第2流出口20を有している例を説明したが、図16に示したように、第2流路6の一端は、第1流路5に接続されていてもよい。第2流路6が第1流路5に接続している場合、第1流路5に第2流路6を介して第2流体を流入させることができる。その結果、第1流路5に流入する第1流体の量が少ない場合に、第2流路6から第1流路5に第2流体を補充することができる。なお、この場合、第2流体は、第3流体と同じ流体であってもよい。
 なお、第2流路6が第1流路に接続している場合、制御部4は、第1流体が第1流路5に到達する前に、第1流路5に一定量の第2流体を流入させてもよい。その結果、一定量の溶媒中にどの程度第1粒子が含まれているか定量的に測定することができる。
 制御部4は、第1流路5に第2流体を流入させる場合は、光学センサ3によって流体の有無を確認してもよい。この場合、制御部4は、第2ポンプ27を駆動して第2流路6に第2流体を流入させた後、光学センサ3を駆動し、それとともに第1ポンプ26(または第1ポンプ26Aおよび第4ポンプ58)を駆動して、第1流路5に第1流体を(および第6流路52に流体を)流入させてもよい。また、制御部4は、第1ポンプ26(または第1ポンプ26Aおよび第4ポンプ58)を駆動した後、一定時間内に第2ポンプ27を駆動してもよい。
 また、第1流路5と第2流路6が接続している場合は、第1流路5と第2流路6との接続部に第3流路22を接続してもよい。この場合、制御部4は、まず、第1流路5に第2流体を流入させた後、第1流路5に第1流体を流入させ、次に第1流路5にガスを流入させるとよい。その結果、第2流路6に第1流体が流入することを低減することができる。
 なお、第1流路5にガスを流入させて、第2流路6から第1流路5にわたって存在している第2流体を分断した後、第1流体を流入させてもよい。この場合は、制御部4は、第2ポンプ27を駆動した後、第3ポンプ28を駆動し、第1ポンプ26を駆動すればよい。
 上述した実施形態では、第4流路34に第6流路52から第3流体を供給する例を説明したが、第6流路52の代わりに、第2流路6から第3流体を供給してもよい。この場合、第2流体と第3流体は同一になる。すなわち、第6流路52は存在せず、第2流路6の一端が第4流路34の第4押付流入口44に接続されている。
 上述した実施形態では、分離用流路デバイス33が、第3基板35および第4基板36を有している例を説明したが、第4基板36の代わりにシート部材56を第4基板36として機能させてもよい。
1,1A 計測装置
2  流路デバイス
2A 測定用流路デバイス
3  光学センサ
4,4A 制御部
5  第1流路
6  第2流路
7  発光素子
8  受光素子
9  第1基板
10 第2基板
11 第1開口
12 第1流入口
13 第1流出口
14 鉛直部
15 平面部
16 第1平面部
17 第2平面部
18 第2開口
19 第2流入口
20 第2流出口
21 第3平面部
22 第3流路
23 第3開口
24 ミラー(反射部材)
25 非反射領域
26,26A 第1ポンプ
27 第2ポンプ
28 第3ポンプ
29 半導体基板
30 第1電極
31 半導体層
32 第2電極
33 分離用流路デバイス
34 第4流路
35 第3基板
36 第4基板
37 第4主流路
38 第4分岐流路
39 第4回収流路
40 第4廃棄流路
41 第4開口
42 第4検体流入口
43 第4検体流出口
44 第4廃棄流出口
45 第4押付流入口
46 第1領域
47 第2領域
48 第5流路
49 第5開口
50 第5流入口
51 第5流出口
52 第6流路
53 第6開口
54 第6流入口
55 第6流出口
56 シート部材
57 貫通孔
58 第4ポンプ
124 非反射部材
125 基準用非反射部材

Claims (17)

  1.  流体中の特定の粒子を計測可能な計測装置であって、
    透光性の前記粒子を含む第1流体が通過する第1流路および前記粒子を含まない第2流体が通過する第2流路を有する、流路デバイスと、
    前記流路デバイスに対向し、前記第1流路および前記第2流路のそれぞれに光を照射し、前記第1流路および前記第2流路を通過したそれぞれの光を受光する光学センサと、
    前記光学センサによって得られる前記第1流路を通過した光の強度および前記第2流路を通過した光の強度を比較することによって、前記粒子を計測する制御部と、を備える、計測装置。
  2.  前記光学センサは、測定毎に、前記第1流路および前記第2流路のそれぞれに光を照射し、前記第1流路および前記第2流路を通過したそれぞれの光を受光し、
    前記制御部は、測定毎に、前記第1流路を通過した光の強度および前記第2流路を通過した光の強度を比較する、請求項1に記載の計測装置。
  3.  前記流路デバイスは、前記光学センサと反対側の前記第1流路および前記第2流路に重なる領域に、前記光学センサが照射する光を前記光学センサへ反射する反射部材が配置されている、請求項1または2に記載の計測装置。
  4.  前記流路デバイスは、前記光学センサと反対側の前記第1流路および前記第2流路に重なる領域に、前記光学センサが照射する光を反射しない非反射部材が配置されている、請求項1または2に記載の計測装置。
  5.  前記流路デバイスは、前記光学センサから見て前記第1流路および前記第2流路に重ならない領域に、前記光学センサが照射する光を反射しない基準用非反射部材が配置されている、請求項1~4のいずれかに記載の計測装置。
  6.  前記第1流路に接続されているとともに、気体が流入する第3流路をさらに有している、請求項1または2に記載の計測装置。
  7.  前記第1流体を前記第1流路に流入可能な第1ポンプと、
    前記第2流体を前記第2流路に流入可能な第2ポンプと、
    前記気体を前記第3流路に流入可能な第3ポンプと、をさらに備え、
    前記制御部は、前記第1ポンプ、前記第2ポンプ、前記第3ポンプおよび前記光学センサを制御する、請求項6に記載の計測装置。
  8.  前記制御部は、
    前記第1ポンプによって前記第1流路に前記第1流体を流入させ、
    前記第1流路に前記第1流体を流入させた後、前記第3ポンプによって前記気体を前記第3流路に流入させる、請求項7に記載の計測装置。
  9.  前記制御部は、
    前記第3ポンプによって前記第3流路内の前記気体の圧力を変動させて、前記第1流路に流入した前記第1流体を攪拌する、請求項8に記載の計測装置。
  10.  前記制御部は、
    前記第3ポンプによって前記第1流体を攪拌しつつ前記光学センサを駆動させ、前記光学センサの出力に基づいて攪拌を終了する、請求項9に記載の計測装置。
  11.  前記制御部は、
    前記第1流体の攪拌が終了した後、前記第3ポンプによって、前記第3流路を介して前記気体を前記第1流路に流入させ、前記第1流体を照射領域まで押し出す、請求項10に記載の計測装置。
  12.  前記制御部は、
    前記第3ポンプによって、前記第1流体を攪拌するとともに、
    前記第2ポンプによって、前記第2流路に前記第2流体を流入させる、請求項9に記載の計測装置。
  13.  前記第2流路は、前記第1流路と接続されており、
    前記制御部は、
    前記第2ポンプによって前記第2流路に前記第2流体を流入させ、
    前記第2流体が前記第2流路に流入した後、前記第1ポンプによって前記第1流路に前記第1流体を流入させる、請求項7に記載の計測装置。
  14.  前記流路デバイスを測定用流路デバイスとしたときに、
    主流路および前記主流路から分岐した複数の分岐流路を有するとともに、前記複数の分岐流路の端部が前記測定用流路デバイスの前記第1流路に接続した、検体から前記粒子を分離可能な分離用流路デバイスを、さらに備えている、請求項1~13のいずれかに記載の計測装置。
  15.  前記第1流体は、前記検体から前記粒子を分離して回収した後の前記粒子を含む流体であり、
    前記第1ポンプは、前記分離用流路デバイスの前記主流路に前記検体を流入させるとともに、前記測定用流路デバイスの第1流路に前記第1流体を流入させる、請求項14に記載の計測装置。
  16.  前記制御部によって制御されるとともに、前記主流路に前記粒子を含まない第3流体を流入させる、第4ポンプをさらに備えている、請求項15に記載の計測装置。
  17.  前記制御部は、
    前記第4ポンプによって前記主流路に前記第3流体を流入させ、
    前記主流路に前記第3流体を流入させた後、前記第1ポンプによって前記主流路に前記検体を流入させる、請求項16に記載の計測装置。
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