(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細孔部を介して相通じる流路を内部に有する粒子測定用のフローセルと、
フローセルの一方の流路内を摺動するピストンと、
他方の流路から微細孔部を介して前記一方の流路へ粒子含有試料が流れるようピストンを駆動させるピストン駆動源と、
ピストンの駆動により微細孔部を流れる粒子を測定する測定部と、
ピストン駆動源に取り付けられ、フローセルを脱離可能に保持するフローセル保持部と、
フローセルの一方の流路内に挿入されたピストンの基部とピストン駆動源とを脱離可能に接続するピストン接続部と
を具備し、フローセルおよびピストンを使い捨て可能にしたことを特徴とする粒子測定装置。
【請求項２】
フローセル保持部が、フローセルを収容する収容部と、収容部に収容されたフローセルをピストンの吸引動作に抗して支持するフローセル支持機構とからなる請求項１に記載の粒子測定装置。
【請求項３】
測定部が、微細孔部を流れる粒子を測定する電気的測定手段と、流路内の試料を測定する光学的測定手段とを備える請求項１又は２に記載の粒子測定装置。
【請求項４】
電気的測定手段が、一対の電極からなり、その各先端が微細孔部両端の近傍の流路の内部に露出し、各基端がフローセルをフローセル保持部で保持させた際に、フローセル保持部に設けられた電極端子に接触し得るように構成されてなる請求項３に記載の粒子測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粒子測定装置に関し、さらに詳しくは、粒子が微細孔を通過する際に発生する信号を検出し、粒子数を計数する粒子測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、血液や尿中の有形成分あるいはセメントの粉、ラテックス、トナーなどの工業用粒子の粒度や数を測定するには、電気的測定法あるいは光学的測定法が用いられている。
電気的測定法では、オリフィスを設けたフローセルにオリフィスを挟んで電極を配置し、電解質溶液中に測定対象となる粒子を分散させた試料液をオリフィスに通して流し、粒子がオリフィスを通過するとき、電気抵抗が瞬間的に変化してその変化に対応した信号が得られる。
光学的測定法では、前記オリフィス部分において試料液流に直交する軸上に発光部および受光部を配設し、対象となる粒子を分散させた試料液をオリフィスに流し、粒子がオリフィスを通過する時、前方散乱光あるいは蛍光が瞬間的に変化してその変化に対応した信号が得られる。
これらの信号のパルス数を計数することにより、粒子数を求めることができる。
【０００３】
これら粒子測定装置は、通常、試料に接触したフローセルを含む流路を試料毎に洗浄するために洗浄機構を有する。洗浄機構は、洗浄液タンク、洗浄液をフローセルへ供給するチューブおよびバルブ等からなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、血液中の有形成分の測定においては、血球の数を電気的測定法で測定して感染症や白血病の診断を行い、ヘモグロビン等の血色素の濃度を光学的測定法で測定して貧血等の診断を行っている。
前記の血液測定においては、まず医師等が採取した血液は検査室あるいは外部の検査機関に移され、所定数の血液試料が集まった時点で測定が行われ、測定結果が医師に伝えられる。したがって、医師等が測定結果を知るまでにかなりの時間がかかる。
【０００５】
近年、ポイントオブケアの要請から、患者の傍らで必要なときに所定の測定を行い、その場で測定結果を即時に得ることが望まれている。しかしながら、従来の血液測定の場合には、測定装置が大型であるため携行が困難なこと、フローセル等の試料に接触した流路部分の洗浄に時間がかかることなどの問題がある。
これは、血液測定に限らず、前記のような工業用粒子の測定を行う様々な現場における問題でもある。
【０００６】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、測定結果を現場で即時に得ることができる粒子測定装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、微細孔部を介して相通じる流路を内部に有する粒子測定用のフローセルと、フローセルの一方の流路内を摺動するピストンと、他方の流路から微細孔部を介して前記一方の流路へ粒子含有試料が流れるようピストンを駆動させるピストン駆動源と、ピストンの駆動により微細孔部を流れる粒子を測定する測定部と、ピストン駆動源に取り付けられ、フローセルを脱離可能に保持するフローセル保持部と、フローセルの一方の流路内に挿入されたピストンの基部とピストン駆動源とを脱離可能に接続するピストン接続部とを具備し、フローセルおよびピストンを使い捨て可能にしたことを特徴とする粒子測定装置を提供する。
【０００８】
すなわち、この発明では、測定時に、ピストンの基部がピストン接続部に接続され、フローセル保持部がピストンの摺動動作に抗してフローセルを保持し、測定後に、フローセルおよびピストンのそれぞれがフローセル保持部およびピストン接続部のそれぞれから脱着できる構成とした。このため、測定により試料と接触したフローセルおよびピストンを洗浄することなく新しいフローセルおよびピストンに交換し、ただちに次の試料測定に移行することができる。つまり、測定時におけるフローセルおよびピストンのそれぞれに対する確実な支持と、測定後におけるフローセルおよびピストンそれぞれの容易な脱離・装着操作を両立させ、さらに、試料と接触したフローセルおよびピストンを使い捨て部材とすることにより洗浄機構を省略し、携行が容易な粒子測定装置を提供できる。また、測定結果をその場で即時に得ることができる。
【０００９】
この発明におけるフローセルとは、試料入口部分と、測定対象粒子の測定に適した口径を有するオリフィス部分（微細孔部分）と、オリフィス部分を挟んで両側にオリフィス部分より大径の流路を備える。第二セル（一方の流路）はピストンを摺動可能に収容し、試料入口から第一セル（他方の流路）に入れられた試料はピストンの摺動によりオリフィス部分を介して第二セルに流入する。
この発明におけるピストン駆動源とは、モータの双方向回転によりピストンをフローセルの前記第二セル内で上昇と下降を断続的に行うものであってもよいし、モータの一方向回転によりピストンをフローセルの前記セル内で往復させる往復ポンプ式のものであってもよい。モータは、その回転軸を所定の回転数で回転駆動可能なサーボモータ、パルスモータが好ましい。
【００１０】
ピストンは、前記セル内を陰圧にして試料を吸引することによって試料がオリフィス部分を通過するようピストン駆動源により摺動される。したがって、第一セルにフローセルの内外を連通させる通気口と、試料入口部分を封止する栓を備えるのが好ましい。
試料入口部分から試料を入れる場合は、シリンジ等を用いてそのニードルの先端から試料入口を介して所定量の試料をフローセル内に注入する。また、ピストン駆動源によるピストンの吸引動作で試料入口部分から試料をフローセル内に導入することも可能である。
試料がオリフィス部分を垂直方向、特に上から下に向かって流れるよう、測定時におけるフローセルの姿勢を決めることが測定精度を維持する上で好ましい。
フローセルが、一端を第一および第二セル内に露出させた測定用電極を有し、フローセル保持部がフローセルを保持した際に前記各電極の他端に接触する電極端子を有することにより、測定用電極をフローセルとともに使い捨て部材として洗浄を省略することができる。
【００１１】
この発明における測定手段は、試料中の粒子を測定する電気的測定手段を備えるが、さらに光学的測定手段を備えていてもよい。
電気的測定手段としては、電気抵抗法と称される従来の機構が挙げられ、微細孔部の軸線方向に配列された電極対と、フローセル保持部に配設され、これらの電極のそれぞれに当接する各電極端子と、電極端子に接続された測定回路とを有するものが挙げられる。
光学的測定手段としては、比色法と称される従来の機構が挙げられ、セルの軸線方向に直交する光軸上に配設された発光素子および受光素子と、これらの各素子に接続された測定回路を有するものが挙げられる。
これらの測定回路は、測定結果を出力する出力部を有するものが好ましい。このような出力部としては、液晶表示パネル、小型プリンタが挙げられる。さらに、外部に測定結果を転送するデータ転送システムを備えたものが挙げられる。
電気的測定手段は、一対の電極からなり、その各先端が微細孔部両端の近傍の流路の内部に露出し、各基端がフローセルをフローセル保持部で保持させた際に、フローセル保持部に設けられた電極端子に接触し得るように構成することができる。
【００１２】
この発明におけるフローセル保持部とは、測定時に、ピストンの摺動動作に抗してフローセルを支持し、測定後に、フローセルを容易に脱離・装着可能な構造を有するフローセル支持部材である。
この発明におけるピストン接続部とは、測定時に、フローセル内におけるピストンの摺動動作を支持し、測定後に、ピストンを容易に脱離・装着可能な構造を有するピストン接続部材である。
フローセル保持部は、ピストン駆動源に取り付けられ、フローセルを収容する収容部と、収容部に収容されたフローセルをピストンの吸引動作に抗して支持するフローセル支持機構とからなるものが挙げられる。
【００１３】
この発明においてフローセル保持部に保持されたフローセルおよびピストン接続部材と接続されたピストンは、試料と接触した後、前記各部から脱離されて新しいフローセルおよびピストンに交換することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述するが、これによってこの発明が限定されるものではない。
図１はこの発明の粒子測定装置の平面断面図、図２は粒子測定装置の側面断面図である。
図１および図２に示すように、粒子測定装置１０は、オリフィス部分１２を有するフローセル１と、ピストン２と、ピストン駆動源３と、ピストン２をピストン駆動源３に接続するピストン接続部４と、フローセル１を保持するフローセル保持部５と、測定部６とから構成される。
【００１５】
フローセル１は、アクリル樹脂製の透明部材であり、内部に試料を流すためのオリフィス部分１２と、オリフィス部分１２を介して相通じる第一セル１３および第二セル１４を備える。
図３の拡大図に示すように、口径７５〜１００μｍ、流路長さ１００〜１４０μｍのオリフィス部分１２の前後には、小径部１２ｂと中径部１２ｃが形成され、第一セル１３および第二セル１４に連通してなる。各小径部１２ｂには、一対のピン状の測定用電極４１の各一端が露出している。測定用電極４１は、オリフィス部分１２の軸線と直交する方向にフローセル１から突出する。
中径部１２ｃの外側部分には、図１に示すように、後記の光学的測定に用いる発光素子および受光素子のための窓部１５が対向して形成される。
【００１６】
第一セル１３は、図２に示すように、第一セル１３内に試料を注入する試料注入口１６と、第一セル１３内を外部に連通させる通気口１７とを有し、試料注入口１６には封止用の栓１８が挿入される。
第二セル１４は、図１および図２に示すように、第一セル１３と略同径で第一セル１３より長いシリンダー部分として形成され、ピストン２が挿入される。
【００１７】
ピストン２は、樹脂製のシャフト２１と、シャフト２１の一端に形成され第二セル１４の周面に密接して摺動するヘッド２２と、シャフト２１の他端にシャフト２１と一体に成形された大径で偏平な基部２３からなる。ヘッド２２は、図３に示すように、外周面に溝２２ａを挟むピストンリング２２ｂが形成されたゴム製のカバー部材であり、シャフト２１の一端に圧入されている。基部２３はピストン接続部４に接続されている。
【００１８】
ピストン駆動源３は、図１および図２に示すように、モータ３１ａを有する小型の機構部３１と、機構部３１を収納する円筒ケース３２とから構成される。機構部３１は、特開平１０−１８４５３４号に示した機構部が用いられる（詳細は省略する）。直線運動を行うロッド３３にはピストン接続部４が配設されている。
【００１９】
ピストン接続部４は、ロッド３３の先端部と結合する結合孔部４１と、ピストン２の基部２３を脱離可能に嵌入できる半円形の溝部４３を有する樹脂製部材からなる。溝部４３に基部２３が嵌入されると、ピストン２の軸線の方向は、ロッド３３の移動方向およびフローセル１の軸線方向に一致する。円筒ケース３２の一端にはフローセル１を支持するフローセル保持部５がロッド３３の延出方向に向かって延出するよう取り付けられている。
【００２０】
図４はフローセル保持部５の平面断面図、図５はフローセル保持部５の側面断面図である。
図４および図５に示すように、フローセル保持部５は、円筒ケース３２の一端から延出したロッド３３を貫通させる孔部５１ａを有するフランジ５１を有する。
フローセル保持部５は、円筒を軸線に沿って約半分に割った半円筒状の遮光性樹脂を材料とする成形品であり、フローセル１の全体を収容できる収容部５２を備える。遮光性樹脂は、光学的測定における外部からの入射光を遮断する。
【００２１】
フローセル保持部５の収容部５２には、図３から図５に示すように、フローセル１に形成された前記の一対の測定用電極４１が挿入される孔部５３が形成されている。電極４１と孔部５３はフローセル支持機構を構成する。孔部５３の近傍には一対の電極端子５４が配設されている。各電極端子５４は、概略「コ」字状の電極部材からなり、図３から図５に示すように、一端５４ａが孔部５３に配置され、他端５４ｂが孔部５３の近傍に形成されたスリット５５を貫通している。電極端子５４の一端５４ａは孔部５３に挿入された電極４１を弾性で押圧し、他端５４ｂは後記の測定部６に電気的に接続される。
【００２２】
図４および図５に示すように、収容部５２の対向する湾曲側面には、フローセル１の中径部１２ｃの軸線方向に直交する光軸を有する発光素子６１および受光素子６２が配設される。発光素子６１にはＬＥＤなどが、受光素子６２にはフォトダイオードなどがそれぞれ用いられる。
【００２３】
測定部６は、試料中の粒子を測定する電気的測定手段および光学的測定手段を有する。
図６は粒子測定システムのブロック図である。図６に示すように、測定部６は、プリントカード７１に形成された回路部７２と、操作部７３と、出力部７４と、電源部７５とから構成され、これらはフローセル保持部５とピストン駆動源３の外側に配設される。回路部７２は、光検出部７６、粒子検出部７７、データ解析部７８、制御部７９および駆動部８１を有する。電源部７５は、交換が容易な、例えばモータ３１ａ近傍の円筒ケース３２内に収容可能なボタン型の一次電池あるいは二次電池を電源として用いることにより装置１０の小型化を達成できる。
【００２４】
粒子測定装置１０を用いて血液中の有形成分の測定を行う場合の一例を説明する。
まず、新しいフローセル１をフローセル保持部５の収容部５２に、新しいピストン２をピストン接続部４にそれぞれ装着する。すなわち、ピストン２をフローセル１の第二セル１４に挿入した状態（図１および図２に示す状態）でフローセル１の電極対４１を収容部５２の孔部５３に挿入するとともに、基部２３を溝部４３に嵌入する。このとき、ピストン接続部４の溝部４３は吸引位置（図１および図２に示す位置）にある。
【００２５】
次いで、溶血剤等を含む調製された所定量の血液試料（以下、試料と称する）をシリンジ等を用いて試料入口１６から第一セル１３内に注入し、試料入口１６を栓１８で封止する。
第一セル１３が上部に位置するよう粒子測定装置１０を立てた状態で、操作部７３の操作により、機構部３１が駆動されると、ピストン２は低速で微小距離を移動する吸引動作を開始し、第二セル１４内に生じた陰圧により第一セル１３内の試料中の粒子がオリフィス部分１２を通過して第二セル１４に流れる。このとき、通気口１７から外気が第一セル１３内に流入するので、ピストン２の吸引動作を妨げない。
【００２６】
試料がオリフィス部分１２を通過するとき、電気的測定手段は、電極端子５４からの信号を粒子検出部７７で増幅およびＡ／Ｄ変換を行ってデータ解析部７８で解析し、その結果（白血球数）を出力部７４へ出力する。光学的測定手段は、発光素子６１および受光素子６２からの信号を光検出部７６で増幅およびＡ／Ｄ変換を行ってデータ解析部７８で解析し、その結果（ヘモグロビン濃度）を出力部７４へ出力する。
出力部７４は、図７に示すような表示パネル８４を備え、電気的測定手段で測定された白血球の数を図中の表示部８４ａに、光学的測定手段で測定されたヘモグロビンの濃度を図中の表示部８４ｂに液晶ディスプレーによりそれぞれ表示する。
【００２７】
フローセル保持部５に保持されたフローセル１およびピストン接続部４と接続されたピストン２は、使用後、前記各部から脱離されて新しいフローセル１およびピストン２に交換することができる。ピストン接続部４は、ピストン２の脱離後、手動によりあるいは操作部７３からの操作により前記の吸引位置に移動される。
【００２８】
【発明の効果】
この発明の粒子測定装置では、測定に用いたフローセルおよびピストンを洗浄することなく、新しいフローセルおよびピストンと交換することにより、ただちに次の試料測定に移行することができる。つまり、測定時におけるフローセルおよびピストンのそれぞれに対する確実な支持と、測定後におけるフローセルおよびピストンのそれぞれの容易な脱離・装着操作を両立させ、さらに洗浄機構を省略することにより、携行が容易な粒子測定装置を提供できる。また、測定結果をその場で即時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による粒子測定装置の平面断面図である。
【図２】この発明による粒子測定装置の側面断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】フローセル保持部の平面断面図である。
【図５】フローセル保持部の側面断面図である。
【図６】粒子測定システムのブロック図である。
【図７】出力部としての表示パネルの正面図である。
【符号の説明】
１    フローセル
２    ピストン
３    ピストン駆動源
４    ピストン接続部
５    フローセル保持部
６    測定部
１０    粒子測定装置
１２    オリフィス部分（微細孔部）
１３    第一セル（流路）
１４    第二セル（流路）
２３    ピストンの基部
４１    電極
５４    電極端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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