(57)【要約】  本開示の計測装置は、計測対象の粒子を含む第１液体が流され、光学センサによる計測領域を有する第１流路、比較対象の第２液体が流され、光学センサで比較計測する比較領域を有する第２流路、および光学センサの較正領域を有する流路デバイスと、光学センサが第１端に配置され、第２端に駆動軸が配置されているアーム状部材と、アーム状部材を所定の範囲内で回転駆動する回転駆動用アクチュエータとを備えており、計測領域、比較領域および較正領域は、それぞれアーム状部材の回転駆動に伴って光学センサが動く円周状の位置を含む領域として配置されている。
2020090582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の粒子を含む第１液体が流されるとともに該第１液体中の前記粒子を光学センサで計測する計測領域を有する第１流路、前記粒子を含まない比較対象の第２液体が流されるとともに該第２液体を前記光学センサで比較計測する比較領域を有する第２流路、および前記光学センサの較正のための較正領域を有する流路デバイスと、
発光素子および受光素子を有する前記光学センサが第１端に配置され、第２端に駆動軸が配置されているアーム状部材と、
前記駆動軸に接続され、前記アーム状部材を所定の範囲内で回転駆動する回転駆動用アクチュエータとを備えており、
前記計測領域、前記比較領域および前記較正領域は、それぞれ前記アーム状部材の回転駆動に伴って前記光学センサが動く円周状の位置を含む領域として配置されている、
計測装置。
【請求項２】
前記流路デバイスは、前記計測領域および前記比較領域に対応して前記光学センサの反対側に配置された反射部材または非反射部材を有している、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記流路デバイスは、前記アーム状部材の可動範囲内に、前記第１流路が接続されていて前記第１液体が流れ出る第１流出口を有しており、
前記アーム状部材は、前記第１流出口に対応して配置され、該第１流出口から流れ出る前記第１液体を回収する第１液体回収容器を有している、請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記回転駆動用アクチュエータは、パルスモータである、請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
前記光学センサは、前記発光素子および前記受光素子が１つの基板に一体的に配置されている、請求項１に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、計測対象の粒子を含む液体と比較対象の液体とをそれぞれ流路に流して光学センサで計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象の粒子を含む液体、例えば白血球などを含む血液などの液体と、その粒子を含まない比較対象である液体、例えば較正のための生理食塩水などの液体とを、いわゆるマイクロ流路を有する反応装置またはマイクロチップに供給して、計測対象の粒子を含む液体について種々の計測を行なうことが知られている（例えば、特開2001−74724号公報および国際公開第2009／145022号を参照）。またその粒子の計測として、発光素子および受光素子を有する光学センサを用いて、計測対象の粒子の濃度などを計測することも知られている。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の計測装置は、計測対象の粒子を含む第１液体が流されるとともに該第１液体中の前記粒子を光学センサで計測する計測領域を有する第１流路、前記粒子を含まない比較対象の第２液体が流されるとともに該第２液体を前記光学センサで比較計測する比較領域を有する第２流路、および前記光学センサの較正のための較正領域を有する流路デバイスと、発光素子および受光素子を有する前記光学センサが第１端に配置され、第２端に駆動軸が配置されているアーム状部材と、前記駆動軸に接続され、前記アーム状部材を所定の範囲内で回転駆動する回転駆動用アクチュエータとを備えており、前記計測領域、前記比較領域および前記較正領域は、それぞれ前記アーム状部材の回転駆動に伴って前記光学センサが動く円周状の位置を含む領域として配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本開示の計測装置の実施形態の例を示す、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図２】本開示の計測装置の実施形態の他の例を示す、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図３】本開示の計測装置の他の例の一部を示す上面図である。
【図４】本開示の計測装置の他の例の一部の構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】本開示の計測装置の他の例の一部を示す断面図である。
【図６】本開示の計測装置における流路デバイスの例を示す上面図である。
【図７】本開示の計測装置における流路デバイスの例の一部を示す上面図である。
【図８】本開示の計測装置における光学センサの例を示す断面図である。
【図９】本開示の計測装置の例の一部を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は計測の仕組みを説明する図である。
【図１０】本開示の計測装置の他の例の一部を示す断面図である。
【図１１】本開示の計測装置の他の例を示す上面図である。
【図１２】本開示の計測装置の他の例の一部を示す断面図である。
【図１３】本開示の計測装置の他の例の一部の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１４】本開示の計測装置における流路デバイスの他の例の一部を示す上面図である。
【図１５】本開示の計測装置における流路デバイスの他の例の一部を示す上面図である。
【図１６】本開示の計測装置における流路デバイスの他の例の一部を示す上面図である。
【図１７】本開示の計測装置における流路デバイスの他の例の一部を示す断面図である。
【図１８】本開示の計測装置における流路デバイスの他の例の一部を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
計測対象の粒子を含む液体および比較対象の液体を光学センサで計測するには、それぞれの液体をマイクロ流路などの流路に流して、その流路の所定の領域において計測することが行なわれる。その際、両方の流路に対して、それぞれ光学センサを配置して同時に計測したり、１つの光学センサで順に計測したりすることが行なわれる。
【０００６】
しかしながら、複数の光学センサを用いてそれぞれの流路に対して配置する場合には、計測装置の小型化が困難になる傾向があり、また、光学センサ間の特性のばらつきあるいは劣化を補正して精度よく計測することが困難になる傾向があった。一方、両方の流路の所定領域に対して１つの光学センサを用いて、光学センサを移動させて順に計測する場合には、光学センサの特性のばらつきあるいは劣化の影響は低減されるものの、移動機構の小型化を図りつつ各領域に対応させて速やかにかつ精度よく移動させることが困難になる傾向があった。
【０００７】
そこで、計測領域を有する流路と比較領域を有する流路とを有する流路デバイスに対して、光学センサによって精度よく安定した計測を行なうことができる実用的な手段が求められている。
【０００８】
本開示の計測装置によれば、計測対象の粒子を含む第１液体が流され、計測領域を有する第１流路と、粒子を含まない比較対象の第２液体が流され、比較領域を有する第２流路とを有する流路デバイスに対して、発光素子および受光素子を有する光学センサが第１端に配置され、回転駆動用アクチュエータが接続された駆動軸が第２端に配置されているアーム状部材を用い、このアーム状部材の回転駆動に伴って光学センサが動く円周状の位置に計測領域および比較領域が配置されていることから、計測装置の小型化を図りつつ精度よくかつ安定した計測を行なうことができる。また、流路デバイスには、光学センサが動く円周状の位置に較正領域が配置されていることから、計測に際して必要に応じて光学センサの較正を行なうことができるので、光学センサの特性のばらつきあるいは劣化の影響を低減して、精度よく安定した計測を行なうことができる。
【０００９】
以下、本開示の計測装置の実施形態の例について、またこの計測装置における流路デバイスの例について、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、本開示においては、いずれの方向が上方または下方とされてもよい。以下の内容は本開示の実施形態を例示するものであって、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではない。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加えても差し支えないことは言うまでもない。
【００１０】
図１は、本開示の計測装置の実施形態の例を示す図であり、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は側面図である。なお、図１（ａ）においては、一部を透視して示すとともに、動作を説明するために他の一部を重複して示している。
【００１１】
本例の計測装置１は、検査対象である第１液体および比較対象である第２液体をそれぞれ検査用デバイス（図示せず）の第１流入口および第２流入口に供給するためのものである。計測装置１は、計測対象の粒子を含む第１液体が流されるとともにこの第１液体中の粒子を光学センサ３で計測する計測領域105を有する第１流路５、粒子を含まない比較対象の第２液体が流されるとともにこの第２液体を光学センサ３で比較計測する比較領域106を有する第２流路６、および光学センサ３の較正のための較正領域107を有する流路デバイス２を備えている。また、発光素子および受光素子を有する光学センサ３が第１端（図における左側の端）に配置され、第２端（図における右側の端）に駆動軸101が配置されているアーム状部材100を備えている。また、駆動軸101に接続され、アーム状部材100を所定の範囲内で回転駆動する回転駆動用アクチュエータ102を備えている。そして、流路デバイス２における計測領域105、比較領域106および較正領域107は、それぞれアーム状部材100の回転駆動に伴って光学センサ３が動く円周状の位置（図１（ａ）中に仮想的に一点鎖線で示す。）を含む領域として配置されている。
【００１２】
なお、図１（ａ）および（ｂ）において、流路デバイス２の内部に位置する計測領域105（第１流路５）および比較領域106（第２流路６）ならびに較正領域107（図１（ｂ）では図示を省略）の位置は、それぞれ破線で示している。また、図１（ａ）において、光学センサ３およびアーム状部材100は、流路デバイス２を透視して示しているとともに、光学センサ３が各領域105，106，107に対向する場合を重複して３か所に位置するように示し、破線の両矢印の円弧でその動きを示している。
【００１３】
このような本例の計測装置１によれば、駆動軸101に回転駆動用アクチュエータ102が接続されたアーム状部材100によって、光学センサ３を所定の範囲内（駆動軸101を回転中心とした円周上の範囲）で回転駆動するとともに、計測領域105および比較領域106が、アーム状部材100の回転駆動に伴って光学センサ３が動く円周状の位置を含む領域として配置されていることによって、計測領域105での計測と比較領域106での比較計測とをアーム状部材100のわずかな動きで順に行なうことが可能となる。これにより、簡便に精度よく計測が行なえるとともに、光学センサ３の駆動機構が大掛かりなものにならず、計測装置１の小型化を図ることができる。また、光学センサ３の較正に使用する較正領域107も、同様に光学センサ３が動く円周状の位置を含む領域として配置されているので、計測毎に測定上のゼロ点として光学センサ３の特性を較正することができ、光学センサ３の特性の変動による影響を低減して、安定して精度よく計測を行なうことができる。また、光学センサ３による計測領域105での計測、比較領域106での比較計測、および較正領域107での較正を、所望の順序で容易に行なうことができる。
【００１４】
本開示の計測装置１は、第１液体として例えば血液を用いて、第１液体中の計測対象の粒子として例えば白血球等の細胞を扱うことにより、光学センサ３によってその粒子の濃度を光学的に計測することができるものであり、粒子濃度計測装置として機能するものである。第１液体として血液を用いる場合には、粒子を含まない第２液体としては、例えば生理食塩水（リン酸緩衝生理食塩水、Phosphate Buffered Salts：ＰＢＳ）を用いることができる。なお、計測対象である粒子としては、他にも種々の無機物あるいは有機物からなる粒子にも適用することができ、いずれも適当な媒質である第１液体および第２液体を用いることができる。これにより、本開示の計測装置１は、第１液体中の種々の粒子の濃度を光学的に計測することができる粒子濃度計測装置として機能する。
【００１５】
流路デバイス２の例における構成については、詳しくは後述するが、基本的な構成として、流路デバイス２の上面側から第１液体および第２液体が供給され、計測を終えた液体は流路デバイス２の下面側から排出されて回収あるいは廃棄される。従って、光学センサ３は流路デバイス２の下面側に配置されることとなる。しかしながら、第１液体および第２液体の供給および排出は流路デバイス２の上面側および下面側のどちら側から行なってもよいので、流路デバイス２の構成に応じて、光学センサ３を流路デバイス２の上面側に配置してもよい。
【００１６】
流路デバイス２は、計測領域105および比較領域106において第１液体および第２液体に対する光学的な測定を行なうため、少なくともこれらの領域は透光性であるが、その他の部分については、透光性であっても非透光性であってもよい。
【００１７】
なお、較正領域107については、必ずしも計測領域105および比較領域106を有する流路デバイス２の基板に一体に配置されている必要はない。例えば、計測に当たって流路デバイス２をセットするステージ（図示せず）の一部を、セットすることによって一体的に流路デバイス２を構成する部材としておき、この流路デバイス２を構成する部材に較正領域107を配置しておくようにしてもよい。これによれば、複数の第１液体の交換に伴って複数の流路デバイス２を交換する場合にも、同じ較正領域107によって同じ基準での光学センサ３の較正を行なうことができ、精度よく安定した計測を行なう上で有利となる。また、較正領域107は光学的測定の基準（ゼロ点）として機能するものであるので、較正領域107を流路デバイス２の基板に一体に配置した場合には、複数の流路デバイス２を交換する場合に、常に新規な基準として機能させることができ、例えば計測の対象物の特性が変わる場合に、その特性に応じた基準として較正領域107の特性を設定することができ、多様な計測に対応できるものとすることができる。
【００１８】
光学センサ３は、発光素子および受光素子を有しており、発光素子から発した光を第１液体が存在する計測領域105、第２液体が存在する比較領域106、および較正領域107に照射し、それぞれの領域から反射してくる反射光を受光素子で受光することにより、その出力電流を検出することによって対象物の光学的な計測を行なうことができる。
【００１９】
アーム状部材100は、回転駆動用アクチュエータ102によって回転駆動されて、駆動軸101を中心とした円周状に光学センサ３を移動させるものである。アーム状部材100の形状および大きさは、流路デバイス２の構成に応じて、また光学センサ３の移動に際して所望の強度および精度が確保できるように、適宜設定すればよい。また、アーム状部材100の材質についても、所望の強度、精度および耐久性が確保できるものであれば、各種の樹脂、金属、ガラス、セラミックスなど、種々の材料を選択できる。アーム状部材100は、全体を１つの部材として構成するものに限られず、各部のパーツに分けて適宜組み合わせて構成してもよい。
【００２０】
駆動軸101は、回転駆動用アクチュエータ102の回転駆動軸とアーム状部材100の第２端とに接続されて、アーム状部材100を所望の回転角および速度で回転駆動する中心点として機能する。
【００２１】
回転駆動用アクチュエータ102は、アーム状部材100を所定の位置に精度よく回転駆動できるものであれば種々の駆動手段を用いることができる。例えば、パルスモータ（ステッピングモータともいう）、サーボモータなどの各種モータを駆動軸101への直結あるいはギヤ機構を介して接続すればよいのはもとより、スライダクランク機構あるいは直線運動を回転運動に変換するラック＆ピニオンのようなギヤ機構を備えたシリンジ（ピストン）、ピエゾアクチュエータまたはリニアモータなど、本開示におけるアーム状部材100の回転駆動を行なえるものであれば特に制約はない。
【００２２】
中でも、回転駆動用アクチュエータ102には、パルスモータを用いることが好ましい。パルスモータによる回転駆動は、制御が用意で、低速で高トルクによる回転駆動ができ、位置決め精度も良好であるので、本開示における光学センサ３の移動についての駆動手段として好適である。また、光学センサ３による光学的測定をするためには、各領域において光学センサ３の位置決めをして、かつその場において静止状態で保持することが重要であるが、そのような特性においてもパルスモータは好適である。
【００２３】
なお、図示は省略しているが、本開示の計測装置１は、光学センサ３における発光素子に電力を供給して発光させるための電源部、受光素子からの出力電流が入力されて所定の演算処理をするための処理部、および回転駆動用アクチュエータ102に所望の回転駆動を行なわせるための駆動制御部などを有する制御部も備える。これら各部には、公知の種々の回路または装置などを適用することができる。
【００２４】
本開示の計測装置１において、図１（ｂ）に示すように、流路デバイス２は、計測領域105および比較領域106に対応して光学センサ３の反対側、本例では上面側に配置された反射部材24または非反射部材24を有していることが好ましい。反射部材24は、光学センサ３の発光素子が出射した光のうち、計測領域105の第１流路５および比較領域106の第２流路６のそれぞれを通過した光を、光学センサ３の受光素子へ反射することができる。また、非反射部材24は、光損失の測定において計測領域105の第１流路５および比較領域106の第２流路６のそれぞれを通過した光にＤＣオフセットの成分が多い場合に、その光の反射を防ぎ、また外乱光の入射を防ぐことができる。
【００２５】
次に、図２は、本開示の計測装置の実施形態の他の例を示す図であり、図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は側面図である。図２（ｂ）においても、図１（ｂ）と同様に、一部（流路デバイス２）を透視して示すとともに、動作を説明するために他の一部（アーム状部材100など）を重複して示している。
【００２６】
本例の計測装置１においては、流路デバイス２は、アーム状部材100の可動範囲内に、第１流路５が接続されていて第１液体が流れ出る第１流出口13を有しており、アーム状部材100は、第１流出口13に対応して配置され、この第１流出口13から流れ出る第１液体を回収する第１液体回収容器108を有している。これによれば、第１流路５の計測領域105において計測を終えた第１液体を第１流出口13から流出させ、その第１液体をこの第１流出口13に対応するように位置させた第１液体回収容器108で回収し、その後、アーム状部材100を流路デバイス２の外側に、また流路デバイス２が載置されるステージの外側に、回転移動させることによって、第１液体回収容器108を簡単に取り替えて、第１液体を回収または廃棄することができる。
【００２７】
本例の計測装置１における第１液体回収容器108は、図１に示した例に比べて、アーム状部材100の第１端を延長し、光学センサ３よりも第１端側に位置するように、その延長した部分に配置している。この場合には、第１液体回収容器108を流路デバイス２の外側に移動させて第１液体を回収または廃棄する際に、アーム状部材100の回転移動の距離が小さくてすむという利点がある。
【００２８】
なお、アーム状部材100に配置される第１液体回収容器108の位置は、流路デバイス２における第１流出口13の位置に合わせて、また流路デバイス２の外側での回収に差し支えないように設定すればよく、アーム状部材100において光学センサ３に対して第１端側に配置しても、第２端側に配置してもよい。
【００２９】
第１流出口13は、後述するように、流路デバイス２の上面または下面に位置した第１開口11として形成される。なお、第１流出口13から流出させる第１液体は、必ずしも第１液体回収容器108によって回収しなければならないものではない。例えば、第１流出口13をアーム状部材100の可動範囲外に配置して、別途配置した回収容器あるいは回収用に接続したチューブなどによって、アーム状部材100の動きとは無関係に第１液体を回収できるようにしてもよい。また、第１流出口13は流路デバイス２の下面に配置して、重力を利用して第１液体を回収するのが好ましいが、第１流出口13を流路デバイス２の上面に配置して、回収容器あるいはチューブなどを接続して、第１流路５から押し出されて流出する第１液体を吸収したり吸引したりして回収するようにしてもよい。
【００３０】
次に、図３〜５に、本開示の計測装置の他の例の一部を示す。図３は、計測装置１の上面図である。図４は、計測装置１の構成を模式的に示すブロック図である。図５は、計測装置１の断面図であり、図３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。なお、これらの図においては、光学センサ３を回転駆動する機構の図示は省略している。
【００３１】
計測装置１は、液体中の特定の粒子を対象として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。なお、光学センサ３を回転駆動する機構についての図示は省略している。流路デバイス２中には、特定の粒子（粒子、例えば白血球）を含んだ液体（第１液体、例えば血液）および粒子を含まない液体（第２液体、例えばＰＢＳ）が流れる。光学センサ３は、流路デバイス２の所定の流路の計測領域、比較領域に対向するように移動可能に配置され、第１液体に光を照射し、第１液体を通過した光（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、粒子の数などを推定して計測することができる。なお、第１液体は、計測対象の粒子を含む液体であり、計測による検査の対象である場合には検体である。
【００３２】
光学センサ３から第１液体に光を照射したときに、第１液体を通過する光は、粒子によって反射、散乱または吸収され、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、粒子の濃度を計測することができる。
【００３３】
図６に、流路デバイス２の例を模式的に示す。図６は、流路デバイス２を上面透視した場合の上面図である。なお、図６中のＡ−Ａ線は、図３中のＡ−Ａ線に対応している。
【００３４】
流路デバイス２は、第１液体中の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、粒子を含む計測対象である第１液体が流れる。第２流路６には、粒子を含まない、比較対象である第２液体が流れる。第１流路５は、計測用の流路であり、第２流路６は、比較計測用の流路である。第１液体は、検査における検体であり、例えば血液などが想定される。第２液体は、比較用の液体であり、例えばＰＢＳなどを利用することができる。
【００３５】
光学センサ３は、第１液体中の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）であればよく、本例の発光素子７は、ＬＥＤである。受光素子８は、例えばＰＤ（Photo Diode）であればよい。
【００３６】
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液体中の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、粒子を計測することができる。
【００３７】
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、粒子の光の分散、吸収などを利用して光の強度の変化から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、粒子の数が本来の数よりも多いという計測結果に誤認してしまう。これに対して、本開示の計測装置１では、上記の通り、第１光と第２光との強度差から粒子を計測しているので、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。
【００３８】
流路デバイス２は、上記の通り、計測用および比較用の流路として機能するものである。流路デバイス２は、光学センサ３で第１液体中の粒子を計測するために、少なくとも第１流路５の計測領域および第２流路６の比較領域が透光性を有している。
【００３９】
流路デバイス２は、例えば板状である。本例の流路デバイス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。
【００４０】
第１基板９は、例えば、平板状の部材である。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。本例の第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1.4〜1.6に設定される。
【００４１】
第１基板９の溝の幅は、例えば500〜4000μｍ（0.5〜４ｍｍ）であればよい。溝の深さは、例えば100〜1000μｍ（0.1〜１ｍｍ）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0.5〜１ｍｍに設定されている。なお、本例の流路デバイス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。
【００４２】
第２基板10は、例えば平板状の部材である。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1.4〜1.6に設定される。本例の第２基板10の材料は、ガラスである。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0.5〜１ｍｍ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。
【００４３】
なお、第１基板９および第２基板10は、いずれが上側に位置していてもよいが、本例の流路デバイス２では、第２基板10の上面に第１基板９が配されている。
【００４４】
図７に、流路デバイス２の一部を模式的に示す。図７は、図６中の破線部を拡大した上面図である。
【００４５】
第１流路５は、少なくとも第１液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、少なくとも第１液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、液体が第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から液体が流出するための開口である。そして、第１流入口12に第１液体を供給するように外部の容器あるいはチューブが接続される。
【００４６】
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（液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。
【００４７】
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であり、この照射領域が図１（ａ）に示した計測領域105となる。
【００４８】
また、第２平面部17は、第１平面部16よりも高さが高くてもよい。それにより、粒子を第１液体中で拡散させやすくすることができる。第１平面部16の高さは、例えば0.2〜１ｍｍであればよい。第２平面部17の高さは、例えば１〜５ｍｍであればよい。
【００４９】
第２流路６は、少なくとも第２液体が流れ込む流路である。第２流路６は、流路デバイス２の両面のいずれか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、少なくとも液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。そして、第２流入口19に対して第２液体を供給するように外部の容器あるいはチューブが接続される。
【００５０】
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。この第３平面部21における光学センサ３の発光素子７の照射領域が、図１（ａ）に示した比較領域106となる。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、比較用流路として機能することができれば、第１流路５と同一形状および同一位置でなくてもよい。
【００５１】
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。
【００５２】
本例の流路デバイス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（本例では、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液体を流入させるための開口である。
【００５３】
本例の流路デバイス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、例えばミラー部材などの反射部材24をさらに有していてもよい。反射部材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。
【００５４】
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反射部材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確保することができる。
【００５５】
反射部材24は、例えば薄膜状の部材であればよい。反射部材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。反射部材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。反射部材24の屈折率は、例えば1.4〜1.6に設定される。反射部材24は、例えば、蒸着法またはスパッタリング法などの方法によって第１基板９の上面に形成することができる。
【００５６】
また、本例においては、反射部材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。反射部材24を別々に配置する場合には、外乱光を遮光するために、それら反射部材24の間に遮光部材を配置してもよい。また、反射部材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、反射部材24の上に、または反射部材24に代えて、非反射部材（遮光部材）を配置して、非反射部材24によって光の透過および外乱光の入射を防ぐようにしてもよい。
【００５７】
本例の流路デバイス２は、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24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、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24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24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24としてもよい。反射部材24に代えて非反射部材24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。
【００５８】
本例の流路デバイス２は、図９（ａ）に断面図で示すように、非反射領域に較正領域107を有している。非反射領域には、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反射部材24が配置されていない領域を利用することができる。そして、この非反射領域に、光学センサ３が照射する光を反射しない基準用の非反射部材107ａを配置するとよい。非反射部材107ａは、光学センサ３の受光素子８についての較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。非反射部材107ａ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。この非反射部材107ａを配置した部位が、較正領域107として機能する部位となる。なお、非反射部材107ａ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。
【００５９】
また、非反射部材107ａは、第１流路５および第２流路６に重ならない領域で、非反射領域に対応する第２基板10の下面に配置してもよい。この非反射部材107ａを配置した部位も、較正領域107として機能する部位となる。この場合にも、非反射部材107ａ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。
【００６０】
本例の計測装置１は、図４にブロック図で模式的に示すように、第１流路５に第１液体を供給する第１ポンプ26、第２流路６に第２液体を供給する第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および第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。
【００６１】
図８に、光学センサ３の例を模式的に示す。図８は、図６に示した光学センサ３を拡大した断面図である。
【００６２】
光学センサ３は、第１液体中の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。本例の受光素子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。本例の発光素子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。
【００６３】
光学センサ３は、流路デバイス２の表面に対して、平面方向にアーム状部材100の回転駆動によって移動可能に設置されている。それにより、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の計測領域105および第２流路６の比較領域106ならびに較正領域107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。
【００６４】
このように、光学センサ３は、発光素子７および受光素子８が１つの半導体基板29に一体的に配置されていることから、光学センサ３を小型化できるとともに、光学センサ３の焦点距離を短くすることができ、微小な領域に対しても精度よく計測を行なうことができる。
【００６５】
なお、ここでは光学センサ３として１つの半導体基板29に発光素子７および受光素子８が形成されている例を示したが、光学センサ３の構成はこれに限られるものではなく、１つの基板上に個別の発光素子７と受光素子８とを搭載して、それらが一体的に配置されているものであってもよい。
【００６６】
制御部４は、計測装置１における種々の動作など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、第１液体を第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、第２液体を第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。さらに、制御部４は、図示していない回転駆動用アクチュエータ102の動作も制御することができる。制御部４は、種々の回路を組み合わせて構成される。
【００６７】
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流路５における第１粒子を計測することができる。その計測の仕組みを、図９を参照して説明する。図９（ａ）は、計測装置１を図３および図６に示すＢ−Ｂ線で切断したときの断面図であり、図９（ｂ）は、計測の仕組みを説明する図である。
【００６８】
まず、光学センサ３は、較正領域107として機能する非反射部材107ａに対応した光の強度を測定し、較正された基準信号としての較正信号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（反射部材24または非反射部材24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の比較領域106における第２液体の通過光（反射部材24または非反射部材24からの反射光）の強度を測定し、比較信号Ｓ２を出力する（丸付き数字３）。なお、この比較信号Ｓ２は、較正信号Ｓ１を使用しない場合には、較正信号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（反射部材24または非反射部材24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の計測領域105における第１液体の通過光（反射部材24または非反射部材24からの反射光であるが、非反射部材24を配置した場合は、実質的には非反射部材24で反射されなかった以外の例えば粒子および第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（反射部材24または非反射部材24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）。
【００６９】
次に、第２流路６における比較信号Ｓ２と較正信号Ｓ１との差（Ｓ２−Ｓ１）と、第１流路５における計測信号Ｓ３と較正信号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液体中の粒子の数を推定することができる。
【００７０】
なお、以上の計測の仕組みは、図10に図９（ａ）と同様の断面図で示すような、較正領域107としての非反射部材107ａ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。
【００７１】
ここで、較正信号Ｓ１と計測対象による光損失に対応する比較信号Ｓ２および計測信号Ｓ３との差が十分に大きいときは、反射部材である反射部材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。
【００７２】
これに対して、上記の本例の計測装置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低減することができる。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。
【００７３】
また、本例の計測装置１および計測方法によれば、非反射部材107ａによる較正領域107と第１流路５の計測領域105と第２流路６の比較領域106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をアーム状部材100の回転駆動によって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。
【００７４】
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。
【００７５】
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較正信号Ｓ１、比較信号Ｓ２および計測信号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。
【００７６】
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しておき、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。
【００７７】
制御部４は、比較信号Ｓ２を取得したときに、標準データにおける第２液体の基準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。
【００７８】
光学センサ３は、１回の測定毎に、第１流路５の計測領域105および第２流路６の比較領域106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粒子を計測する場合には、わずかな光の出力の変動であっても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、粒子の計測精度を向上させることができる。
【００７９】
制御部４は、較正信号Ｓ１を取得したときに、その値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液体の基準信号から一定値を差し引いた値などを用いてもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
制御部４は、計測終了後に、第１液体回収容器108を第１流出口13に対応するように位置させてから、第３ポンプ28を駆動して、計測領域105の第１流路５に流入させた第１液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、較正領域107、第１流路５の計測領域105、第２流路６の比較領域106を計測させた後、再度、較正領域107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。
【００８３】
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に流入した第１液体を、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中の第１液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。
【００８４】
制御部４は、第１流路５に第１液体が流入した後、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液体を撹拌し、第１液体中の粒子を攪拌することができる。このように計測対象の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。
【００８５】
制御部４は、光学センサ３によって第１流路５に第１液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液体を撹拌し、粒子の攪拌を開始してもよい。それにより、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液体が第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に粒子を含む第１液体が流入すると、光学センサ３の計測信号Ｓ３が、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液体が流入したと判定すればよい。
【００８６】
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１液体を撹拌し、粒子の攪拌を開始してもよい。これにより、発光素子７の劣化を低減することができる。この場合、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、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液体を発光素子７の照射領域まで押し出してもよい。
【００８７】
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につながる第１ポンプ26を停止し、第３ポンプ28を駆動してもよい。その結果、計測対象の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、粒子が凝集しているとき、計測信号Ｓ３が小さくなり、粒子を攪拌して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、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、粒子の攪拌が完了したと判断すればよい。
【００８８】
制御部４は、計測対象の粒子の攪拌中に、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。それにより、計測効率を向上させることができる。
【００８９】
また、制御部４は、粒子の攪拌中に、光学センサ３を待機させている場合に、光学センサ３を点滅させてもよい。それにより、発光素子７の劣化を低減することができる。
【００９０】
また、制御部４は、粒子の攪拌中に、光学センサ３を待機させた場合は、粒子の攪拌の完了後に、第２流路６を測定した方がよい。それにより、計測精度を向上させることができる。
【００９１】
制御部４は、第３ポンプ28によって、第１液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液体を流入させてもよい。すなわち、計測対象の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液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。
【００９２】
次に、本開示の計測装置の他の例について説明する。
【００９３】
図11〜13に、他の例の計測装置１Ａの一部を模式的に示す。図11は、計測装置１Ａを上面視した上面図である。図12は、計測装置１Ａの断面図であり、図11に示したＡ−Ａ線に沿って計測装置１Ａを切断した場合の断面図である。図13は、計測装置１Ａ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。なお、これらの図においても、光学センサを回転駆動する機構の図示は省略している。
【００９４】
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、検体から計測対象となる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、本例の以下の説明では、流路デバイス２Ａを「測定用流路デバイス２Ａ」とする。
【００９５】
図14および図15に分離用流路デバイス33を模式的に示す。図14は、分離用流路デバイス33を上面透視したときの上面図である。図15は、図14中の破線部を拡大した図である。
【００９６】
分離用流路デバイス33は、液体に含まれる粒子を分離し、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。これにより、粒子を分離し、回収することができる。
【００９７】
分離用流路デバイス33は、例えば、板状の部材である。また、分離用流路デバイス33の平面形状は例えば矩形状であり、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１〜５ｍｍ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10〜30ｍｍ、長辺が10〜50ｍｍ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。
【００９８】
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。
【００９９】
第３基板35および第４基板36は、例えば平板状の部材である。第３基板35および第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。本例の第３基板35および第４基板36の材料は、ＰＤＭＳである。
【０１００】
なお、第３基板35および第４基板36は、いずれが上側に位置していてもよいが、本例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。
【０１０１】
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。本例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内を流れる液体は、第４主流路37に流入し、計測対象となる特定の粒子（第１粒子Ｐ１）とは異なる粒子（第２粒子Ｐ２）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、特定の粒子を分離して回収し、分離した特定の粒子（第１粒子Ｐ１）を検体に含ませて回収することができる。なお、異なる粒子のみが第４分岐流路38に流れ込むことによって、異なる粒子（第２粒子Ｐ２）を第４分岐流路38側に分離して回収することもできる。
【０１０２】
なお、第４分岐流路38は、第２粒子Ｐ２のみが分岐するように設計するが、必ずしも第２粒子Ｐ２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Ｐ２とは異なる粒子が流入することもある。
【０１０３】
図15に、第１粒子Ｐ１と第２粒子Ｐ２と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Ｐ１を示し、小さい円が第２粒子Ｐ２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「押付流れ」を示す。さらに、図中のハッチングの領域は、後述する「引込み流れ」を示す。
【０１０４】
本例の第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および長さ、ならびに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れを発生させている。その結果、図15に示したように、引込み流れの幅を、検体中を流れる所定の粒子（第２粒子Ｐ２）の重心位置よりも大きく、また他の粒子（第１粒子Ｐ１）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に所定の粒子（第２粒子Ｐ２）を引き込むことができる。
【０１０５】
本例の分離用流路デバイス33は、特に、血液中の赤血球（第２粒子Ｐ２）と白血球（第１粒子Ｐ１）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300〜1000μｍ2、長さが0.5〜20ｍｍであればよい。また、第４分岐流路38は、例えば断面積が100〜500μｍ2、長さが３〜25ｍｍであればよい。また、第４流路34内の流速は、例えば0.2〜５ｍ／ｓにすればよい。その結果、引込み流れの幅を、例えば２〜15μｍに設定することができ、血液から第２粒子Ｐ２としての赤血球と第１粒子Ｐ１としての白血球とを分離することができる。
【０１０６】
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Ｐ１を回収することができる。本開示では、第４流路34では、押付流れを利用して、第４回収流路39に第１粒子Ｐ１を回収することができる。
【０１０７】
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Ｐ２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Ｐ１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Ｐ１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を最後まで流れた液体は、廃棄してもよい。
【０１０８】
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、本例では、検体を第４分岐流路38側に押し付けるための第３液体が流入する第４押付流入口45も有している。なお、本例では、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から流出する液体は、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。
【０１０９】
次に、図16に、測定用流路デバイス２Ａを模式的に示す。図16は、測定用流路デバイス２Ａを上面透視したときの上面図である。
【０１１０】
本例の測定用流路デバイス２Ａの上面は、図12に示した例と同様に、分離用流路デバイス33が配置された第１領域46およびそれと重ならない第２領域47を有している。上面視したときに、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。それにより、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（計測領域105および比較領域106）として使用することができる。本例では、第２領域47には反射部材24が配される。
【０１１１】
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、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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。本例では、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、本例では、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。
【０１１４】
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、分離用流路デバイス33における押付流れのための第３液体が第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液体が第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。
【０１１５】
次に、図17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17は、図12中の破線部を拡大した断面図である。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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を介して液体が流れることになる。本例の分離用流路デバイス33と測定用流路デバイス２Ａとは、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。
【０１１８】
本例の計測装置１Ａは、図13に示すように、第５流路48に第１液体を供給する第１ポンプ26Ａ、第６流路52に第３液体を供給する第４ポンプ58をさらに有している。なお、第１ポンプ26Ａは、上述の例における第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液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。
【０１１９】
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、特定の粒子を含む液体を第１液体として第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液体を第２液体として第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。さらに、制御部４Ａは、図示していない回転駆動用アクチュエータ102の動作も制御することができる。制御部４Ａは、種々の回路を組み合わせて構成されている。
【０１２０】
制御部４Ａは、第３液体を第４流路34の第４主流路37に流入させた後に、検体を第４流路34の第４主流路37に流入させるとよい。制御部４Ａは、第４ポンプ58を駆動して第４主流路37に第３液体を流入させた後に、第１ポンプ26を駆動して第４主流路37に検体を流入させればよい。
【０１２１】
本開示は、上述した実施形態の例に限定されるものではない。すなわち、上記の第１の例および第２の例の各構成要件は適宜組み合わせてもよく、また、本開示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。
【０１２２】
上述した例では、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18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は、第１流路５に第２流路６を介して第２液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液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液体を補充することができる。なお、この場合、第２液体は、第３液体と同じ液体であってもよい。
【０１２３】
また、第２流路６が第１流路５に接続している場合は、制御部４は、第１液体が第１流路５に到達する前に、第１流路５に一定量の第２液体を流入させてもよい。その結果、一定量の溶媒（第１液体）中にどの程度の粒子が含まれているかを定量的に測定することができる。
【０１２４】
制御部４は、第１流路５に第２液体を流入させる場合に、光学センサ３によって液体の有無を確認してもよい。この場合には、制御部４は、第２ポンプ27を駆動して第２流路６に第２液体を流入させた後、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液体を（および第６流路52に液体を）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。
【０１２５】
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。この場合には、制御部４は、まず、第１流路５に第２液体を流入させた後、第１流路５に第１液体を流入させ、次に第１流路５にガスを流入させるとよい。それにより、第２流路６に第１液体が流入することを低減することができる。
【０１２６】
また、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液体を分断した後、第１液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。
【０１２７】
上述した例では、第４流路34に第６流路52から第３液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液体を供給してもよい。この場合には、第２液体と第３液体とは同一の液体になる。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45に接続される。
【０１２８】
また、上述した例では、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。
【符号の説明】
【０１２９】
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
13  第１流出口
24  反射部材、非反射部材
33  分離用流路デバイス
100  アーム状部材
101  駆動軸
102  回転駆動用アクチュエータ
105  計測領域
106  比較領域
107  較正領域
107ａ  非反射部材
108  第１液体回収容器
【図１】
2020090582.tif 000003
【図２】
2020090582.tif 000004
【図３】
2020090582.tif 000005
【図４】
2020090582.tif 000006
【図５】
2020090582.tif 000007
【図６】
2020090582.tif 000008
【図７】
2020090582.tif 000009
【図８】
2020090582.tif 000010
【図９】
2020090582.tif 000011
【図１０】
2020090582.tif 000012
【図１１】
2020090582.tif 000013
【図１２】
2020090582.tif 000014
【図１３】
2020090582.tif 000015
【図１４】
2020090582.tif 000016
【図１５】
2020090582.tif 000017
【図１６】
2020090582.tif 000018
【図１７】
2020090582.tif 000019
【図１８】
2020090582.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月12日(2021.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の粒子を含む第１液体が流されるとともに該第１液体中の前記粒子を光学センサで計測する計測領域を有する第１流路、前記粒子を含まない比較対象の第２液体が流されるとともに該第２液体を前記光学センサで計測する比較領域を有する第２流路、および前記光学センサの較正のための較正領域を有するとともに、前記計測領域および前記比較領域に対応して前記光学センサの反対側に配置された非反射部材を有している流路デバイスと、
発光素子および受光素子を有する前記光学センサが第１端に配置され、第２端に駆動軸が配置されているアーム状部材と、
前記駆動軸に接続され、前記アーム状部材を所定の範囲内で回転駆動する回転駆動用アクチュエータとを備えており、
前記計測領域、前記比較領域および前記較正領域は、それぞれ前記アーム状部材の回転駆動に伴って前記光学センサが動く円周状の位置を含む領域として配置されている、 
計測装置。
【請求項２】
前記流路デバイスは、前記較正領域に対応して前記光学センサの反対側または前記光学センサ側に配置された非反射部材を有している、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記流路デバイスは、前記アーム状部材の可動範囲内に、前記第１流路が接続されていて前記第１液体が流れ出る第１流出口を有しており、
前記アーム状部材は、前記第１流出口に対応して配置され、該第１流出口から流れ出る前記第１液体を回収する第１液体回収容器を有している、請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記回転駆動用アクチュエータは、パルスモータである、請求項１に記載の計測装置。
【請求項５】
前記光学センサは、前記発光素子および前記受光素子が１つの基板に一体的に配置されている、請求項１に記載の計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
本開示の計測装置は、計測対象の粒子を含む第１液体が流されるとともに該第１液体中の前記粒子を光学センサで計測する計測領域を有する第１流路、前記粒子を含まない比較対象の第２液体が流されるとともに該第２液体を前記光学センサで計測する比較領域を有する第２流路、および前記光学センサの較正のための較正領域を有するとともに、前記計測領域および前記比較領域に対応して前記光学センサの反対側に配置された非反射部材を有している流路デバイスと、発光素子および受光素子を有する前記光学センサが第１端に配置され、第２端に駆動軸が配置されているアーム状部材と、前記駆動軸に接続され、前記アーム状部材を所定の範囲内で回転駆動する回転駆動用アクチュエータとを備えており、前記計測領域、前記比較領域および前記較正領域は、それぞれ前記アーム状部材の回転駆動に伴って前記光学センサが動く円周状の位置を含む領域として配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本例の計測装置１は、検査対象である第１液体および比較対象である第２液体をそれぞれ検査用デバイス（図示せず）の第１流入口および第２流入口に供給するためのものである。計測装置１は、計測対象の粒子を含む第１液体が流されるとともにこの第１液体中の粒子を光学センサ３で計測する計測領域105を有する第１流路５、粒子を含まない比較対象の第２液体が流されるとともにこの第２液体を光学センサ３で計測する比較領域106を有する第２流路６、および光学センサ３の較正のための較正領域107を有する流路デバイス２を備えている。また、発光素子および受光素子を有する光学センサ３が第１端（図における左側の端）に配置され、第２端（図における右側の端）に駆動軸101が配置されているアーム状部材100を備えている。また、駆動軸101に接続され、アーム状部材100を所定の範囲内で回転駆動する回転駆動用アクチュエータ102を備えている。そして、流路デバイス２における計測領域105、比較領域106および較正領域107は、それぞれアーム状部材100の回転駆動に伴って光学センサ３が動く円周状の位置（図１（ａ）中に仮想的に一点鎖線で示す。）を含む領域として配置されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
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の縦断面（液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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
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（平面部15）内での検体の滞留を低減することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図８に、光学センサ３の例を模式的に示す。図８は、図５に示した光学センサ３を拡大した断面図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
図11〜13に、他の例の計測装置１Ａの一部を模式的に示す。図11は、計測装置１Ａを上面視した上面図である。図12は、計測装置１Ａの断面図であり、図11に示したＡ−Ａ線に沿って計測装置１Ａを切断した場合の断面図である。図13は、計測装置１Ａ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。なお、これらの図においても、光学センサ３を回転駆動する機構の図示は省略している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
次に、図17に、分離用流路デバイス33と測定用流路デバイス２Ａの接続構造を模式的に示す。なお、図17は、図12中の破線部を拡大した断面図である。
【国際調査報告】
2020090582.tif 000021
2020090582.tif 000022
2020090582.tif 000023
2020090582.tif 000024