JP2009063462A - Optical measuring instrument and particulate analyzer - Google Patents
Optical measuring instrument and particulate analyzer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009063462A JP2009063462A JP2007232176A JP2007232176A JP2009063462A JP 2009063462 A JP2009063462 A JP 2009063462A JP 2007232176 A JP2007232176 A JP 2007232176A JP 2007232176 A JP2007232176 A JP 2007232176A JP 2009063462 A JP2009063462 A JP 2009063462A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- flow path
- measurement
- optical
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 78
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 45
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 91
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 45
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 41
- 239000010408 film Substances 0.000 description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001307 laser spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 0 *CCC1CC(C*)CC1 Chemical compound *CCC1CC(C*)CC1 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 108010004469 allophycocyanin Proteins 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N fluorescein-5-isothiocyanate Chemical compound O1C(=O)C2=CC(N=C=S)=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- MPLHNVLQVRSVEE-UHFFFAOYSA-N texas red Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C1=CC(S(Cl)(=O)=O)=CC=C1C(C1=CC=2CCCN3CCCC(C=23)=C1O1)=C2C1=C(CCC1)C3=[N+]1CCCC3=C2 MPLHNVLQVRSVEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 108010004729 Phycoerythrin Proteins 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYRDHEJRPVSJFM-VSWVFQEASA-N [(1s,3r)-3-hydroxy-4-[(3e,5e,7e,9e,11z)-11-[4-[(e)-2-[(1r,3s,6s)-3-hydroxy-1,5,5-trimethyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptan-6-yl]ethenyl]-5-oxofuran-2-ylidene]-3,10-dimethylundeca-1,3,5,7,9-pentaenylidene]-3,5,5-trimethylcyclohexyl] acetate Chemical compound C[C@@]1(O)C[C@@H](OC(=O)C)CC(C)(C)C1=C=C\C(C)=C\C=C\C=C\C=C(/C)\C=C/1C=C(\C=C\[C@]23[C@@](O2)(C)C[C@@H](O)CC3(C)C)C(=O)O\1 UYRDHEJRPVSJFM-VSWVFQEASA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001499 laser induced fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- UTIQDNPUHSAVDN-UHFFFAOYSA-N peridinin Natural products CC(=O)OC1CC(C)(C)C(=C=CC(=CC=CC=CC=C2/OC(=O)C(=C2)C=CC34OC3(C)CC(O)CC4(C)C)C)C(C)(O)C1 UTIQDNPUHSAVDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004867 photoacoustic spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001874 polarisation spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000001829 resonance ionisation spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光学測定装置及び微粒子解析装置に関する。より詳しくは、微小粒子が導入可能な流路を有する基板において光学測定を行う技術に関する。 The present invention relates to an optical measurement device and a particle analysis device. More specifically, the present invention relates to a technique for performing optical measurement on a substrate having a flow path into which microparticles can be introduced.
レーザー等の指向性光は、波長が同じで位相が揃っているため、これをレンズなどで集束させた場合、光を小さい点に集めることができ、その照射点のエネルギー密度が高いという特性を有している。そのため、レーザー等の指向性光は分光測定等に幅広く使用されている。 Since directional light such as laser has the same wavelength and the same phase, when it is focused with a lens, the light can be collected at a small point, and the energy density at the irradiation point is high. Have. Therefore, directional light such as laser is widely used for spectroscopic measurement and the like.
レーザー分光に関しては、線型レーザー分光や非線形レーザー分光等に分類できる。吸収スペクトルや励起スペクトルを測定する線型レーザー分光も在来の光源を用いる分光に比して高感度かつ高分解能である。非線型レーザー分光は、更に高感度かつ高分解能の分光が可能となる。このようなものとして、例えば、レーザー誘起蛍光分光、レーザー・ラマン分光法、CARS(Coherent anti-Stokes Raman Scattering)、偏光分光、共鳴イオン化分光、光音響分光等が挙げられる。特に、時間分解能が高いものは、ピコ秒分光やフェムト秒分光とも呼ばれている。 Laser spectroscopy can be classified into linear laser spectroscopy and nonlinear laser spectroscopy. Linear laser spectroscopy for measuring absorption spectra and excitation spectra is also more sensitive and has higher resolution than spectroscopy using conventional light sources. Non-linear laser spectroscopy enables higher sensitivity and higher resolution spectroscopy. Examples of such include laser-induced fluorescence spectroscopy, laser-Raman spectroscopy, CARS (Coherent anti-Stokes Raman Scattering), polarization spectroscopy, resonance ionization spectroscopy, and photoacoustic spectroscopy. In particular, the one with high time resolution is also called picosecond spectroscopy or femtosecond spectroscopy.
例えば、レーザー照射技術はフローサイトメトリーにも用いられている(非特許文献1)。フローサイトメトリーとは、測定対象である細胞を生きたまま分取(ソーティング)して細胞の機能等を解析する測定手法である。細胞をラミナフロー中に流し込み、フローセルを通過する細胞にレーザーを照射する。これによって発生した蛍光や散乱光を測定する。また、パルス検出系では、細胞がレーザーを横切るときに生じた蛍光や散乱光を電気パルスとして検出し、パルス高やパルス幅やパルス面積等を分析することで解析を行う。これによって、細胞1個1個から発せられる散乱光や蛍光を検出することで、各細胞の特性を生きたまま分析することができる。 For example, laser irradiation technology is also used for flow cytometry (Non-Patent Document 1). Flow cytometry is a measurement technique in which cells to be measured are sorted (sorted) while they are alive to analyze cell functions and the like. The cells are poured into the laminar flow and the laser passing through the flow cell is irradiated with a laser. The fluorescence and scattered light generated thereby are measured. In the pulse detection system, fluorescence or scattered light generated when a cell crosses the laser is detected as an electric pulse, and analysis is performed by analyzing a pulse height, a pulse width, a pulse area, and the like. Accordingly, the characteristics of each cell can be analyzed alive by detecting scattered light and fluorescence emitted from each cell.
このような分光測定は、例えば、流路を備えた基板上で行われている。図6は、従来の光学測定装置の一例を説明するための概略図である。図6の符号Aは光学測定装置を示している。該光学測定装置Aは、基板A1に流路Xが設けられている。そして、流路X内には試料として微小粒子Sが存在している。例えば、流路Xには微小粒子Sと共に媒体として液体等を流しながら測定を行う。この微小粒子Sに対して、光源A2から測定光L2を照射する。これにより生じる蛍光や散乱光等を検出対象光L3,L4として検出器A3,A4で夫々検出する。 Such spectroscopic measurement is performed, for example, on a substrate provided with a flow path. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an example of a conventional optical measurement apparatus. A symbol A in FIG. 6 indicates an optical measuring device. In the optical measuring apparatus A, a flow path X is provided on a substrate A1. And in the flow path X, the microparticle S exists as a sample. For example, the measurement is performed while flowing a liquid or the like as a medium together with the microparticles S in the channel X. The microparticles S are irradiated with the measurement light L2 from the light source A2. Fluorescence, scattered light, and the like generated thereby are detected as detection target lights L3 and L4 by detectors A3 and A4, respectively.
しかし、平面状の流路で測定を行う場合には検出対象光は前方や側方に散乱するため、集光効率が低くなるといった問題がある。そこで、本発明は、測定精度が高く、高効率な光学測定装置を提供することを主な目的とする。 However, when the measurement is performed in a planar flow path, the detection target light is scattered forward and sideward, so that there is a problem that the light collection efficiency is lowered. Therefore, the main object of the present invention is to provide an optical measuring device with high measurement accuracy and high efficiency.
まず、本発明は、微小粒子を導入可能な流路が配設された基板と、前記微小粒子に対して測定光を照射する光源と、前記測定光の照射により生じる検出対象光を検出する検出部と、を少なくとも備え、前記検出対象光を流路表面で反射又は屈折の少なくともいずれかにより所定方向に出射させるように前記基板の流路表面を処理した光学測定装置を提供する。散乱が起こりうる検出対象光を所定方向に出射させることで、検出部において効率よく受光できる。その結果、簡易な装置構造でありながら、集光効率を向上でき、更には光学測定の測定精度を向上できる。
次に、本発明は、前記所定方向は、前記測定光の照射の入射方向と同軸方向である光学測定装置を提供する。測定光の入射方向と同軸方向に前記検出対象光を出射させることで、前方散乱光のみならず側方散乱光も効率よく集光できる。
続いて、本発明は、前記流路に、所定波長の光を透過する波長選択膜が少なくとも形成した光学測定装置を提供する。所定波長の光を透過する波長選択膜を設けることで、検出すべき検出対象光を効率よく集光できる。
そして、本発明は、前記流路の断面視、前記測定光の入射方向に対する前記流路表面の角度が略45度である領域を少なくとも備えた光学測定装置を提供する。これにより、微小粒子の側方に散乱する光を効率よく反射させて所定方向に出射させることができる。
更に、前記基板を、流路層を支持層に積層させた構造とすることで、基板の反り返りや変形等を防止できる。
また、本発明は、流路を前記支持層にも配設した光学測定装置を提供する。支持層にも流路を設けることで、基板の両面で光学測定を行うことができる。
First, the present invention provides a substrate on which a flow path capable of introducing microparticles is disposed, a light source that irradiates measurement light to the microparticles, and detection that detects detection target light generated by the irradiation of the measurement light. And an optical measuring device that processes the flow path surface of the substrate so that the detection target light is emitted in a predetermined direction by at least one of reflection and refraction on the flow path surface. By emitting detection target light that may be scattered in a predetermined direction, the detection unit can receive light efficiently. As a result, it is possible to improve the light collection efficiency and to improve the measurement accuracy of the optical measurement while having a simple device structure.
Next, the present invention provides an optical measurement apparatus in which the predetermined direction is coaxial with the incident direction of the measurement light irradiation. By emitting the detection target light in a direction coaxial with the incident direction of the measurement light, not only forward scattered light but also side scattered light can be efficiently condensed.
Subsequently, the present invention provides an optical measurement apparatus in which at least a wavelength selection film that transmits light of a predetermined wavelength is formed in the flow path. By providing a wavelength selection film that transmits light of a predetermined wavelength, it is possible to efficiently collect detection target light to be detected.
In addition, the present invention provides an optical measurement device including at least a region in which the angle of the flow channel surface with respect to the cross-sectional view of the flow channel and the incident direction of the measurement light is approximately 45 degrees. Thereby, the light scattered to the side of the fine particles can be efficiently reflected and emitted in a predetermined direction.
Furthermore, by making the substrate have a structure in which the flow path layer is laminated on the support layer, it is possible to prevent the substrate from warping or deformation.
The present invention also provides an optical measurement apparatus in which a flow path is also disposed in the support layer. By providing a channel in the support layer, optical measurement can be performed on both sides of the substrate.
本発明によれば、測定精度が高く、高効率の光学測定を基板上で行うことができる光学測定装置とできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as the optical measuring apparatus which can perform a highly efficient optical measurement on a board | substrate with a high measurement precision.
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る光学測定装置及び微粒子解析装置の好適な実施形態について説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明の例示であり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an optical measurement device and a particle analysis device according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Each embodiment shown in the accompanying drawings is an exemplification of the present invention, and the scope of the present invention is not interpreted narrowly.
図1は、本発明に係る光学測定装置の第1実施形態の側面概略図である。 FIG. 1 is a schematic side view of a first embodiment of an optical measuring device according to the present invention.
図1の符号1は、光学測定装置1を示している。該光学測定装置1は、基板11と光源12と検出部13とを備えている。以下、符号Sは照射対象である微小粒子を示している。 Reference numeral 1 in FIG. 1 indicates an optical measuring device 1. The optical measurement apparatus 1 includes a substrate 11, a light source 12, and a detection unit 13. Hereinafter, the symbol S indicates the fine particles to be irradiated.
微小粒子Sに対して、光源12から測定光L12を照射し、得られる検出対象光L131,L132,L133を検出部13(符号131,132,133参照)にて検出することで、光学測定を行うものである。 Optical measurement is performed by irradiating the microparticle S with the measurement light L12 from the light source 12 and detecting the detection target lights L131, L132, and L133 obtained by the detection unit 13 (see reference numerals 131, 132, and 133). Is what you do.
検出対象光の種類は限定されず、微小粒子Sの種類や測定条件等を考慮して必要とする光を適宜選択できる。検出対象光としては、微小粒子Sから発せられる蛍光や散乱光が挙げられる。検出対象光の検出は、例えば、あらかじめ微小粒子Sを特定の蛍光物質でラベリングしておき、光源12から測定光L12として励起光を照射する。これにより発する蛍光を検出対象光として検出することが挙げられる。 The type of light to be detected is not limited, and the necessary light can be appropriately selected in consideration of the type of microparticles S, measurement conditions, and the like. Examples of the detection target light include fluorescence and scattered light emitted from the microparticles S. The detection target light is detected by, for example, labeling the microparticles S with a specific fluorescent material in advance and irradiating the excitation light from the light source 12 as the measurement light L12. The fluorescence emitted by this is detected as detection target light.
蛍光色素を用いる場合は、例えば、測定光L12を指向性光とし、この波長(例えば、レーザーの波長)に対応した蛍光色素を用いることができる。 When a fluorescent dye is used, for example, the measurement light L12 can be directional light, and a fluorescent dye corresponding to this wavelength (for example, the wavelength of the laser) can be used.
例えば、Arイオンレーザー(488nm)の場合には、FITC(fluorescein isothiocyanate)やPE(phycoerythrin)やPerCP(peridinin chlorophyll protein)等の蛍光色素を用いることができる。また、He−Neレーザー(633nm)の場合には、APC(allophycocyanin)やAPC−Cy7等の蛍光色素を用いることができる。ダイレーザー(598nm)の場合には、TR(Texas Red)等の蛍光色素を用いることができる。Crレーザー(407nm)レーザーや半導体レーザーの場合には、Cascade Blue等の蛍光色素を用いることができる。 For example, in the case of an Ar ion laser (488 nm), fluorescent dyes such as FITC (fluorescein isothiocyanate), PE (phycoerythrin), and PerCP (peridinin chlorophyll protein) can be used. In the case of a He—Ne laser (633 nm), a fluorescent dye such as APC (allophycocyanin) or APC-Cy7 can be used. In the case of a die laser (598 nm), a fluorescent dye such as TR (Texas Red) can be used. In the case of a Cr laser (407 nm) laser or a semiconductor laser, a fluorescent dye such as Cascade Blue can be used.
検出対象光の検出は、ラベリング等を行わずに微小粒子Sからの散乱光を検出してもよい。例えば、微小粒子Sに測定光L22を照射することで発生する散乱光を検出してもよい。この場合にも、例えば、光L22を指向性光とすることで、より高精度の位置情報の検出ができる。散乱光としては、前方散乱光(符号L131参照)や側方散乱光(符号L132,L133参照)が挙げられる。 The detection target light may be detected by detecting scattered light from the microparticles S without performing labeling or the like. For example, the scattered light generated by irradiating the microparticle S with the measurement light L22 may be detected. Also in this case, for example, by using the light L22 as directional light, more accurate position information can be detected. Examples of the scattered light include forward scattered light (see reference L131) and side scattered light (see reference L132 and L133).
本発明は、流路層11の流路表面に設けられた反射膜1111,1111,1111によって検出対象光L131,L132,L133を反射あるいは干渉させること等により、所定方向に出射させるものである。このように、所定方向に出射させることで、効率よく検出対象光を集光し、これを検出部13で検出できる。特に、検出対象光L131,L132,L133を、夫々対応する検出器131,132,133の設置方向に向かって出射させることで、前記検出器131,132,133の検出精度を向上させることができる。 In the present invention, the detection target lights L131, L132, and L133 are reflected or interfered by the reflection films 1111, 1111, and 1111 provided on the flow path surface of the flow path layer 11. Thus, by making it radiate | emit in a predetermined direction, detection object light can be condensed efficiently and this can be detected by the detection part 13. FIG. In particular, the detection accuracy of the detectors 131, 132, and 133 can be improved by emitting the detection target lights L131, L132, and L133 toward the installation directions of the corresponding detectors 131, 132, and 133, respectively. .
そして、基板11の構造に関し、より好適には、流路Xの断面視、前記測定光L12の入射方向に対する前記流路表面の角度が略45度である領域を有することが望ましい(図1参照)。これにより、微小粒子Sの側方から出る側方散乱光や蛍光等を効率よく反射させて所定方向に出射させることができる(例えば、検出対象光L132,L133等参照)。従って、優れた光集光効率とすることができる。 As for the structure of the substrate 11, it is more preferable that the substrate 11 has a region in which the angle of the channel surface with respect to the sectional view of the channel X and the incident direction of the measurement light L12 is approximately 45 degrees (see FIG. 1). ). Thereby, the side scattered light, fluorescence, etc. which come out from the side of the microparticle S can be efficiently reflected and emitted in a predetermined direction (see, for example, the detection target lights L132 and L133). Therefore, it can be set as the outstanding light condensing efficiency.
従って、本発明によれば、簡易な装置構造でありながら、測定精度を向上できる。前記所定方向は、装置構造等を考慮して適宜好適な方向となるように調整することができるが、好適には、前記測定光L12と同軸方向であることが望ましい。更には、測定光L12の入射方向が流路表面に対して略垂直に面する方向であることが望ましい。これにより、四周に散乱する側方散乱光等を効率よく集光できる。 Therefore, according to the present invention, the measurement accuracy can be improved while having a simple device structure. The predetermined direction can be appropriately adjusted in consideration of the apparatus structure and the like, but is preferably coaxial with the measurement light L12. Furthermore, it is desirable that the incident direction of the measurement light L12 is a direction facing substantially perpendicular to the surface of the flow path. Thereby, the side scattered light etc. which are scattered in the four circumferences can be condensed efficiently.
以下、光学測定装置1の各構成についてより詳細に説明する。 Hereinafter, each configuration of the optical measuring device 1 will be described in more detail.
基板11は、微小粒子Sを導入可能な流路Xを備えた構造である。この流路Xは、流路層111と流路保護層112を積層することで形成されている。流路層111の流路表面は反射膜1111によって形成されている。なお、図1では流路X内の構造は簡略化して表しているが、流路X内に媒体を流すことで微小粒子Sが流路X内を移動することができる。なお、図1では、微小粒子Sは紙面の垂直方向に移動している状態を示しており、流路Xの流路幅を正面視した状態である。 The substrate 11 has a structure including a flow path X into which the fine particles S can be introduced. The flow path X is formed by laminating the flow path layer 111 and the flow path protection layer 112. The flow path surface of the flow path layer 111 is formed by a reflective film 1111. In FIG. 1, the structure in the flow path X is simplified, but the microparticles S can move in the flow path X by flowing a medium in the flow path X. FIG. 1 shows a state in which the microparticles S are moving in the direction perpendicular to the paper surface, and is a state in which the channel width of the channel X is viewed from the front.
本発明において流路X内に存在する微小粒子Sの種類は限定されない。例えば、微小粒子Sは種々の生体細胞やビーズ等の微小構造体であってもよい。また、流路X内の媒体は流体であればよく、種々の溶液や気体等を用いることができる。微小粒子Sや照射条件等を考慮して好適な媒体を選択することができる。 In the present invention, the type of fine particles S present in the flow path X is not limited. For example, the microparticle S may be a microstructure such as various living cells or beads. Moreover, the medium in the flow path X should just be a fluid, and various solutions, gas, etc. can be used for it. A suitable medium can be selected in consideration of the fine particles S, irradiation conditions, and the like.
流路層111の流路表面は、検出対象光L131,L132,L133が流路表面で反射又は屈折の少なくともいずれかを行い得るように処理されていればよく、その処理手法について限定するものではない。処理手法としては、例えば、流路表面の所定の一面若しくは複数面に、反射膜1111を設けることが挙げられる。 The flow path surface of the flow path layer 111 may be processed so that the detection target lights L131, L132, and L133 can be reflected or refracted by the flow path surface, and the processing method is not limited. Absent. As a processing method, for example, a reflective film 1111 may be provided on a predetermined surface or a plurality of surfaces of the flow path surface.
また、流路表面に、反射光強度を強めることができる干渉膜を設けてもよい。これにより検出対象光L131,L132,L133の光強度を増幅できるため、測定精度をより向上できる点で望ましい。このような干渉膜として用いるものは限定されないが、例えば、多層膜干渉を利用した誘電体多層膜フィルタ(干渉膜フィルタ)等が挙げられる。また、流路表面に薄膜干渉を利用した表面処理を行うことで、任意の透過率や反射率となるように流路表面を設計できる。 Moreover, you may provide the interference film which can strengthen reflected light intensity on the flow-path surface. As a result, the light intensities of the detection target lights L131, L132, and L133 can be amplified, which is desirable because the measurement accuracy can be further improved. Although what is used as such an interference film is not limited, for example, a dielectric multilayer film filter (interference film filter) using multilayer film interference and the like can be mentioned. Further, by performing surface treatment using thin film interference on the flow path surface, the flow path surface can be designed to have an arbitrary transmittance or reflectance.
更に好適には、所定波長の光を透過させる波長選択膜を設けることが望ましい。特に、流路表面への測定光L12の入射方向に対して、略垂直に面するように波長選択膜を形成することが望ましい。これに関する形態例については後述する。 More preferably, it is desirable to provide a wavelength selection film that transmits light of a predetermined wavelength. In particular, it is desirable to form the wavelength selection film so as to face substantially perpendicular to the incident direction of the measurement light L12 on the channel surface. An example of this will be described later.
光源12の種類は特に限定されないが、好適には、レーザーやLED(Light Emission Diode;発光ダイオード)等の指向性光の光源であることが望ましい。測定光L12としてレーザーを用いる場合、その媒体としては、例えば、半導体レーザーや液体レーザーや気体レーザーや固体レーザー等が挙げられる。 The type of the light source 12 is not particularly limited, but is preferably a directional light source such as a laser or an LED (Light Emission Diode). When a laser is used as the measurement light L12, examples of the medium include a semiconductor laser, a liquid laser, a gas laser, and a solid laser.
半導体レーザーとしては、GaAsレーザーやInGaAsPレーザー等が挙げられる。ガスレーザーとしては、He−Neレーザー(赤色)、Arレーザー(可視、青色又は緑色)、CO2レーザー(赤外線)、エキシマーレーザー(紫色等)等が挙げられる。液体レーザーとしては、色素レーザー等が挙げられる。固体レーザーとしては、ルビーレーザーやYAGレーザーやガラスレーザー等が挙げられる。また、レーザーダイオード(LD)でNd:YAG等の固体媒体を励起して発振させるDPSS(ダイオード励起固体レーザー)等も用いることができる。 Examples of semiconductor lasers include GaAs lasers and InGaAsP lasers. Examples of the gas laser include He—Ne laser (red), Ar laser (visible, blue, or green), CO 2 laser (infrared), and excimer laser (purple, etc.). Examples of the liquid laser include a dye laser. Examples of the solid laser include a ruby laser, a YAG laser, and a glass laser. Further, a DPSS (diode-excited solid state laser) that excites and oscillates a solid medium such as Nd: YAG with a laser diode (LD) can also be used.
また、図示はしないが、測定光L12の走査手段を別途設けることができる。本発明に係る光学測定装置1としては、流路Xの流路幅よりも小さい照射スポットである測定光L12を照射する光源12と、前記測定光L12を流路幅方向に走査させる走査手段を更に備えた光学測定装置とすることが望ましい。これにより、微小粒子Sに対して十分かつ正確な光照射を行うことができる。従って、照射後の光集光効率だけでなく、照射時の照射効率も優れた光学測定装置とできる。これにより更に高精度の測定結果を得ることができる。特に、測定光L12がレーザー等の指向性光である場合に好適である。 Although not shown, a scanning unit for the measurement light L12 can be separately provided. The optical measurement apparatus 1 according to the present invention includes a light source 12 that emits measurement light L12 that is an irradiation spot smaller than the flow path width of the flow path X, and scanning means that scans the measurement light L12 in the flow path width direction. Furthermore, it is desirable to provide an optical measuring device provided. Thereby, sufficient and accurate light irradiation can be performed on the fine particles S. Therefore, not only the light condensing efficiency after irradiation but also an optical measuring device excellent in irradiation efficiency during irradiation can be obtained. Thereby, a measurement result with higher accuracy can be obtained. It is particularly suitable when the measurement light L12 is directional light such as a laser.
測定光L12を流路幅方向に走査させながら照射することで、複数の照射スポットを流路Xの幅方向に渡って作り出すことができる。その結果、流路X内を移動する微小粒子Sに対して確実かつ十分に光照射ができる。流路X内を微小粒子Sが移動する場合、流路X内の微小粒子Sの位置が変化する。特に、微小粒子Sの大きさが流路Xの流路幅に比してかなり小さい場合には、流路X内で微小粒子Sが一定の自由度を有して移動する。そのため、大きな照射むらや照射位置ずれやフォーカス位置ずれ等が生じることがある。このようなことが測定光L12の照射効率の低下の一因となっていた。 By irradiating the measurement light L12 while scanning in the flow path width direction, a plurality of irradiation spots can be created across the width direction of the flow path X. As a result, it is possible to reliably and sufficiently irradiate the fine particles S moving in the flow path X. When the microparticles S move in the channel X, the position of the microparticles S in the channel X changes. In particular, when the size of the microparticle S is considerably smaller than the channel width of the channel X, the microparticle S moves in the channel X with a certain degree of freedom. For this reason, large irradiation unevenness, irradiation position shift, focus position shift, and the like may occur. This is a cause of a decrease in the irradiation efficiency of the measurement light L12.
これに関して、ビームスポット径を大きくしたり、照射時間を長くしたりすることが行われている。しかし、ビームスポットのエネルギー密度を強くするために光源の出力パワーを上げなければならなかったり、照射時間の制限を受ける等といった光源に関する制約が生じる。一方、本発明では、ビームスポット径が小さい測定光L12を、流路幅方向に走査しながら照射する。これにより、ビームスポット径を大きくしたり、無駄に長時間照射することもなく、確実かつ十分に微小粒子Sに光照射できる。 In this regard, the beam spot diameter is increased or the irradiation time is increased. However, there are restrictions on the light source such as the output power of the light source must be increased in order to increase the energy density of the beam spot and the irradiation time is limited. On the other hand, in the present invention, the measurement light L12 having a small beam spot diameter is irradiated while scanning in the channel width direction. Thereby, the light beam can be reliably and sufficiently irradiated with light without enlarging the beam spot diameter and without irradiating for a long time.
なお、この場合、測定光L12の走査角度や走査速度等を考慮して基板11の流路表面の表面処理を行うことが望ましい。例えば、測定光L12の入射角の範囲等を考慮して、検出対象光L131,132,133等が所定の出射方向に出射するように反射膜や干渉膜を設けること等が挙げられる。 In this case, it is desirable to perform the surface treatment on the surface of the flow path of the substrate 11 in consideration of the scanning angle and scanning speed of the measuring light L12. For example, in consideration of the incident angle range of the measurement light L12, a reflection film or an interference film may be provided so that the detection target lights L131, 132, 133 and the like are emitted in a predetermined emission direction.
走査条件は特に限定されないが、下記式(1)を満たす条件で光照射することが望ましい。このような条件で走査することで、走査スポットが流路Xの流路幅を通過する時間内に、微小粒子Sがこの走査スポットを1回以上横切ることになる。その結果、流路X内に存在する微小粒子Sを必ず走査スポットで検出できる。 The scanning conditions are not particularly limited, but it is desirable to irradiate with light satisfying the following formula (1). By scanning under such conditions, the fine particles S cross the scanning spot one or more times within the time when the scanning spot passes through the channel width of the channel X. As a result, the fine particles S present in the flow channel X can always be detected by the scanning spot.
走査手段は特に限定されないが、好適にはガルバノミラーや、電気光学素子や、ポリゴンミラーや、MEMS素子等によって測定光L12を走査させることが望ましい。特に、電気光学素子は可動部がないため、安定性や信頼性が高い点で好適である。また、これらの走査手段を複数用いてもよい。 The scanning means is not particularly limited, but it is preferable to scan the measurement light L12 with a galvanometer mirror, an electro-optical element, a polygon mirror, a MEMS element, or the like. In particular, since the electro-optic element has no movable part, it is preferable in terms of high stability and reliability. A plurality of these scanning means may be used.
また、図示はしないが、微小粒子Sの流路X内の位置情報に基づいて測定光L12の照射制御を行なう照射制御手段等を更に設けてもよい。具体的には、別途の光源と、この光源から微小粒子Sの位置情報を得るための光を照射することで、流路X内における微小粒子Sの位置情報を得て、この位置情報に基づいて光源12の照射を制御する照射制御手段とを、更に設けた光学測定装置とすることが望ましい。 Further, although not shown, an irradiation control means for performing irradiation control of the measurement light L12 based on position information of the microparticles S in the flow path X may be further provided. Specifically, the position information of the microparticles S in the flow path X is obtained by irradiating a separate light source and light for obtaining the position information of the microparticles S from the light source, and based on this position information. It is desirable that the optical control device further includes an irradiation control means for controlling the irradiation of the light source 12.
別途、微小粒子Sの流路X内における位置情報(例えば、移動速度、流路X内の存在位置等)を得ておき、これに基づいて光照射を制御することで、より正確に測定光L12を微小粒子Sに照射できる。この位置情報とは、流路X内に存在する微小粒子Sの移動速度や、3次元の存在位置等に関する情報等をいい、流路X内における微小粒子Sのベクトルに関連するあらゆる情報を包含する。 Separately, the position information (for example, the moving speed, the existing position in the flow path X, etc.) of the microparticles S in the flow path X is obtained, and the light irradiation is controlled based on this information, thereby measuring light more accurately. The fine particles S can be irradiated with L12. This position information refers to information relating to the moving speed of the microparticles S existing in the flow channel X, the three-dimensional location, etc., and includes all information related to the vector of the microparticles S in the flow channel X. To do.
例えば、測定光L12の照射スポットとは別の位置に、位置情報を得るための光の照射スポットを流路X内に設ける。そして、この光を微小粒子Sに照射することで得られる蛍光や散乱光等を検出する。この検出結果を、微小粒子Sの位置情報として得ることができる。 For example, a light irradiation spot for obtaining position information is provided in the flow path X at a position different from the irradiation spot of the measurement light L12. Then, fluorescence or scattered light obtained by irradiating the microparticles S with this light is detected. This detection result can be obtained as position information of the microparticles S.
そして、この位置情報を、光源12の光照射のトリガタイミング等として光源12の光学系にフィードバックさせる。これによって、適切な照射タイミングで所望の照射位置に、測定光L12を照射できる。なお、光源12から照射する測定光L12も、微小粒子Sの位置情報等を得ることに用いてもよいことは勿論である。 Then, this position information is fed back to the optical system of the light source 12 as a trigger timing of light irradiation of the light source 12 or the like. Thereby, the measurement light L12 can be irradiated to a desired irradiation position at an appropriate irradiation timing. Of course, the measurement light L12 emitted from the light source 12 may also be used for obtaining the positional information of the microparticles S and the like.
検出部13では、検出した検出対象光の測定データをアナログデジタルコンバーター(ADC)等によってデジタル信号に変換し、この信号をコンピューターにより演算処理することで、微小粒子Sの測定を行うことができる。 In the detection unit 13, the measurement data of the detected light to be detected is converted into a digital signal by an analog-digital converter (ADC) or the like, and this signal is arithmetically processed by a computer, whereby the fine particles S can be measured.
検出部13としては、検出対象光の出射方向に対応した検出器131,132,133を設けることができる。集光する光の数は3本である必要はなく、検出器の数も3に限定するものではない。また、本発明では、検出対象光が所定方向に揃って出射させるため、この検出対象光L131,L132,L133を集光レンズ等により1本に集光することができる。これにより検出器の数を減らすこともできる。また、前方散乱光を検出する検出器と、側方散乱光を検出する検出器と、蛍光を検出する検出器を、夫々設けることもできる。 As the detection unit 13, detectors 131, 132, 133 corresponding to the emission direction of the detection target light can be provided. The number of light to be collected does not need to be three, and the number of detectors is not limited to three. In the present invention, since the detection target lights are emitted in a predetermined direction, the detection target lights L131, L132, and L133 can be condensed into one by a condenser lens or the like. This can also reduce the number of detectors. A detector that detects forward scattered light, a detector that detects side scattered light, and a detector that detects fluorescence can also be provided.
本発明に係る光学測定装置は、流路が配設された基板上で微小粒子の測定等を行なうことができ、更には基板が装置本体から脱着可能であるため基板の使い捨てが可能である。このため、基板の繰り返しの使用における被測定物のコンタミネーションを抑制でき、生体細胞等を扱う場合は細胞の純度を上げたり、コンタミネーションを抑制することが可能となる。 The optical measurement apparatus according to the present invention can measure fine particles on a substrate on which a flow path is disposed, and furthermore, the substrate can be removed from the apparatus main body, so that the substrate can be disposable. For this reason, it is possible to suppress the contamination of the object to be measured in the repeated use of the substrate, and it is possible to increase the purity of the cell or to suppress the contamination when handling living cells or the like.
図2は、本発明に係る光学測定装置の第2実施形態の側面概略図である。 FIG. 2 is a schematic side view of the second embodiment of the optical measuring device according to the present invention.
図2の符号2は、光学測定装置を示している。該光学測定装置2は、流路表面に特定波長の光を透過する波長選択膜が少なくとも形成されていることを特徴の一としている。以下、第1実施形態との共通点は説明を割愛し、相違点を中心に説明する。 Reference numeral 2 in FIG. 2 indicates an optical measuring device. The optical measuring device 2 is characterized in that at least a wavelength selection film that transmits light of a specific wavelength is formed on the surface of the flow path. In the following, description of points in common with the first embodiment will be omitted, and differences will be mainly described.
前記光学測定装置2は、基板21の流路X中に存在する微小粒子Sに対して、光源22から測定光L22を照射する。これにより得られる検出対象光L231,L232,L233を、検出部23の検出器231,232,233で夫々検出するものである。基板21の流路表面には、反射膜2111,2111と、波長選択膜2112とが形成されている。 The optical measurement apparatus 2 irradiates the measurement light L22 from the light source 22 to the fine particles S existing in the flow path X of the substrate 21. The detection target lights L231, L232, and L233 thus obtained are detected by the detectors 231, 232, and 233 of the detector 23, respectively. Reflective films 2111 and 2111 and a wavelength selection film 2112 are formed on the flow path surface of the substrate 21.
基板21は流路層211と流路保護層212とから構成されている。そして、流路表面に、所定波長の光を透過させる波長選択膜2112を設けることで、検出する必要がない測定光L22をそのまま透過させることができる。その結果、検出対象光L231,L232,L233に測定光L22がさしこむことを防止できる。特に、前方散乱光(符号L231参照)を検出する際にはより測定精度を向上できるため好適である。従って、波長選択膜2112は、測定光L22が流路表面に入射する方向に対して、略垂直に面するように形成することが望ましい(図2参照)。 The substrate 21 includes a flow path layer 211 and a flow path protection layer 212. Then, by providing the wavelength selection film 2112 that transmits light of a predetermined wavelength on the surface of the flow path, the measurement light L22 that does not need to be detected can be transmitted as it is. As a result, the measurement light L22 can be prevented from entering the detection target lights L231, L232, and L233. In particular, it is preferable when detecting forward scattered light (see reference numeral L231) because the measurement accuracy can be further improved. Therefore, the wavelength selection film 2112 is desirably formed so as to face substantially perpendicular to the direction in which the measurement light L22 is incident on the flow path surface (see FIG. 2).
波長選択膜の種類は限定されないが、例えば、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化シリコン等の光学干渉膜を用いることができる。より好適には、流体による光学干渉膜の腐食防止等の観点から、これら光学干渉膜の多層構造や、腐食防止膜を積層した多層構造等を用いることが望ましい。 Although the kind of wavelength selection film | membrane is not limited, For example, optical interference films, such as a silicon nitride, aluminum nitride, a silicon oxide, can be used. More preferably, from the viewpoint of preventing corrosion of the optical interference film by a fluid, it is desirable to use a multilayer structure of these optical interference films, a multilayer structure in which corrosion prevention films are laminated, or the like.
図3は、本発明に係る光学測定装置の第3実施形態の側面概略図である。 FIG. 3 is a schematic side view of a third embodiment of the optical measurement apparatus according to the present invention.
図3の符号3は、光学測定装置を示している。該光学測定装置3は、流路表面の形状を曲面に形成した点を特徴の一としている。以下、先に述べた各実施形態との共通点は説明を割愛し、相違点を中心に説明する。なお、図3は、流路構造についてのみ示しており、装置全体の構成は省略している。 The code | symbol 3 of FIG. 3 has shown the optical measuring apparatus. The optical measuring device 3 is characterized in that the shape of the flow path surface is formed into a curved surface. In the following, common points with the above-described embodiments will be omitted, and differences will be mainly described. Note that FIG. 3 shows only the flow channel structure, and the configuration of the entire apparatus is omitted.
前記光学測定装置3は、基板31の流路X中に存在する微小粒子Sに対して、測定光L32を照射する。これにより得られる検出対象光L331,L332,L333,L334,L335を検出するものである。基板31は、流路層311と流路保護層312とから構成されている。そして、流路層311の流路表面には、反射膜3111が形成されているが、その形状は曲面である。 The optical measuring device 3 irradiates the measurement light L32 to the fine particles S existing in the flow path X of the substrate 31. The detection target light L331, L332, L333, L334, and L335 thus obtained are detected. The substrate 31 includes a flow path layer 311 and a flow path protection layer 312. A reflective film 3111 is formed on the flow path surface of the flow path layer 311, and the shape thereof is a curved surface.
流路Xの流路表面の形状については限定されないことは前述したが、より好ましくは、曲面形状とすることが望ましい。少なくとも、微小粒子Sから発する側方散乱光や蛍光等の検出対象光について、より多くの光を所定方向に集光・出射させることができる点で好適である。曲面の形状は、曲面構造により集光される光が、検出用光学レンズ等を用いて検出部(図示せず)に効率的に入射できるようにパラボリック形状等であることが好ましい。 As described above, the shape of the flow path surface of the flow path X is not limited, but it is more preferable that the shape is a curved surface. It is preferable in that at least the light to be detected such as side scattered light and fluorescence emitted from the microparticles S can be collected and emitted in a predetermined direction. The shape of the curved surface is preferably a parabolic shape so that light condensed by the curved surface structure can be efficiently incident on a detection unit (not shown) using a detection optical lens or the like.
なお、図示はしないが、検出対象光L331,L332,L333,L334,L335を集光レンズ等を用いて集光した後に検出部(図示せず)で検出する装置構成としてもよい。 Although not shown, the detection target light L331, L332, L333, L334, and L335 may be collected by using a condensing lens and then detected by a detection unit (not shown).
図4は、本発明に係る光学測定装置の第4実施形態の側面概略図である。 FIG. 4 is a schematic side view of the fourth embodiment of the optical measurement apparatus according to the present invention.
図4の符号4は、光学測定装置を示している。該光学測定装置4は、2枚の流路層を貼り合わせた基板を用いている点を特徴の一としている。以下、先に述べた各実施形態との共通点は説明を割愛し、相違点を中心に説明する。 Reference numeral 4 in FIG. 4 indicates an optical measuring device. The optical measuring device 4 is characterized in that a substrate on which two flow path layers are bonded is used. In the following, common points with the above-described embodiments will be omitted, and differences will be mainly described.
前記光学測定装置4は、基板41を備えており、該基板41では、流路層411と流路保護層412が積層されることで流路Xを形成している。そして、夫々の流路層411,411は貼り合わせ層413を介して貼り合わされている。これにより、基板41の両面(表裏面)で夫々測定を行うことができる。 The optical measuring device 4 includes a substrate 41, and a flow path X is formed on the substrate 41 by laminating a flow path layer 411 and a flow path protection layer 412. And each flow path layer 411,411 is bonded together through the bonding layer 413. FIG. Thereby, it can measure on both surfaces (front and back) of the substrate 41, respectively.
夫々の流路層411の流路Xで行なう光学測定について説明する。流路X内に存在する微小粒子Sに対して光源42から測定光L42を照射する。これにより得られる検出対象光L431,L432,L433を検出部43で検出する。検出部43は、各検出対象光に対応する検出器431,432,433を有している。 The optical measurement performed in the flow path X of each flow path layer 411 will be described. The measurement light L42 is irradiated from the light source 42 to the microparticles S present in the flow path X. The detection unit 43 detects the detection target lights L431, L432, and L433 thus obtained. The detection unit 43 includes detectors 431, 432, and 433 corresponding to each detection target light.
流路層411単独からなる基板等であれば、温度や湿度等の影響によって変形する場合がある。その結果、光照射の焦点位置が変化してしまう場合がある。このような場合には、光学的なアライメントが別途必要となる。あるいは、測定に使用できる回数が限られてしまう場合もある。 If it is a board | substrate etc. which consist only of the flow path layer 411, it may deform | transform by the influence of temperature, humidity, etc. As a result, the focal position of light irradiation may change. In such a case, separate optical alignment is required. Or the frequency | count which can be used for a measurement may be limited.
これに対して、少なくとも本発明によれば、少なくともいずれか一方の流路層411についてみれば、貼り合わせ層413を介して一方の流路層411により支持することができる。即ち、流路層411,411が互いを支持しあうことができる。その結果、前述のような反り返り現象を防止できる。 On the other hand, at least according to the present invention, at least one of the flow path layers 411 can be supported by the one flow path layer 411 via the bonding layer 413. That is, the flow path layers 411 and 411 can support each other. As a result, the warping phenomenon as described above can be prevented.
そして、本発明では、2枚の流路層411,411を貼り合わせる基板構造に限定するものではない。例えば、少なくとも1枚の流路層411を単なる支持層に積層させる基板構造としてもよい。即ち、図4に示す1枚の流路層411をダミー層として用いることができる。この場合の支持層(ダミー層)には、基板41で行う処理条件や微小粒子情報(例えば、細胞名や化合物名等)等を記入しておくこともできる。 And in this invention, it is not limited to the board | substrate structure which bonds the two flow-path layers 411,411. For example, a substrate structure in which at least one flow path layer 411 is stacked on a simple support layer may be employed. That is, one flow path layer 411 shown in FIG. 4 can be used as a dummy layer. In this case, in the support layer (dummy layer), processing conditions performed on the substrate 41, fine particle information (for example, a cell name, a compound name, etc.), and the like can be written.
また、従来の透過方式による散乱光検出や蛍光検出の場合には、基板の一方向からしか測定光を照射できない。これに対して、本発明によれば、検出対象光L431,L432,L433を流路表面で反射又は屈折させることで、所定方向(好適には、測定光L42と同軸方向)に出射させることができる。これにより、基板41の両面での測定が可能となる。その結果、流路X中に存在する微小粒子Sの解析処理スピードを改善することができ、かつ温度や湿度等による変形や反り返りも防止できる。 In the case of scattered light detection or fluorescence detection by the conventional transmission method, measurement light can be irradiated only from one direction of the substrate. On the other hand, according to the present invention, the detection target lights L431, L432, and L433 are emitted or reflected in a predetermined direction (preferably, coaxially with the measurement light L42) by reflecting or refracting the detection target light L431, L432, or L433. it can. Thereby, measurement on both surfaces of the substrate 41 is possible. As a result, the analysis processing speed of the microparticles S present in the flow path X can be improved, and deformation and warping due to temperature, humidity, and the like can be prevented.
流路層411の材料については限定されず、例えば、ポリカーボネートや各種プラスチック等を用いることができる。特に、支持層として用いる場合には、前記の反り返り防止の効果が高い材料として、シリコン基板やガラス基板等を用いることができる。また、流路層411,411の接合は圧着や加熱圧着によって行うことができ、貼り合わせ層413には、例えば、熱硬化性樹脂やUV硬化性樹脂等を用いることができる。 The material of the flow path layer 411 is not limited, and for example, polycarbonate, various plastics, or the like can be used. In particular, when used as a support layer, a silicon substrate, a glass substrate, or the like can be used as the material having a high effect of preventing warping. Further, the flow path layers 411 and 411 can be joined by pressure bonding or thermocompression bonding, and for example, a thermosetting resin or a UV curable resin can be used for the bonding layer 413.
流路保護層412の材料については限定されず、例えば、ポリカーボネートや各種プラスチック等を用いることができる。また、流路保護層412は、貼着可能なシーリング層として用いることもできる。このような流路保護層412を設けることで、流路Xに微小粒子Sを効率よく導入することもできる。 The material of the flow path protection layer 412 is not limited, and for example, polycarbonate, various plastics, or the like can be used. Further, the flow path protective layer 412 can also be used as a sealable sealing layer. By providing such a channel protective layer 412, the microparticles S can be efficiently introduced into the channel X.
そして、前記流路層411や、流路保護層412や、貼り合わせ層413の厚さについても限定されないが、好適には、略同じ厚さであることが望ましく、これにより温度や湿度による変形を相殺させることができる点で好適である。 Further, the thickness of the flow path layer 411, the flow path protection layer 412, and the bonding layer 413 is not limited, but it is preferable that the thicknesses are preferably substantially the same, thereby deforming due to temperature and humidity. This is preferable in that it can be canceled out.
図5は、本発明に係る光学測定装置の第5実施形態の概念図である。 FIG. 5 is a conceptual diagram of a fifth embodiment of the optical measuring device according to the present invention.
図5の符号5は、光学測定装置を示している。該光学測定装置5は、基板51と、光源52と、検出部53と、反射ミラー54,55,56と、集光レンズ57を備えている。以下、先の述べた各実施形態との共通点は説明を割愛し、相違点を中心に説明する。なお、図5では、基板51の構造や流路内の微小粒子等は簡略化して示しており、今まで述べた基板の種々の構造を備えるように設計できることは勿論である。 Reference numeral 5 in FIG. 5 denotes an optical measuring device. The optical measurement device 5 includes a substrate 51, a light source 52, a detection unit 53, reflection mirrors 54, 55, 56, and a condenser lens 57. In the following, common points with the above-described embodiments will be omitted, and differences will be mainly described. In FIG. 5, the structure of the substrate 51, the fine particles in the flow path, and the like are shown in a simplified manner, and of course, it can be designed to have various structures of the substrate described so far.
光源52から測定光L52が照射され、反射ミラー54を経て対物レンズ57で集光されて、基板51の流路内の微小粒子に照射される。そして、これにより生じる検出対象光L531,L532は、前記測定光L52と同軸方向に出射して、反射ミラー55,56を経由して、検出部53で検出される。検出部53では、検出器531で検出対象光L531を、検出器532で検出対象光L532を検出する。 The measurement light L52 is irradiated from the light source 52, is condensed by the objective lens 57 through the reflection mirror 54, and is irradiated to the fine particles in the flow path of the substrate 51. Then, the detection target lights L531 and L532 generated thereby are emitted in the coaxial direction with the measurement light L52, and detected by the detection unit 53 via the reflection mirrors 55 and 56. In the detector 53, the detector 531 detects the detection target light L531 and the detector 532 detects the detection target light L532.
このように、本発明では、検出する検出対象光を透過させるのではなく、所定方向に反射させるため、検出部53の検出器531,532をまとめて設置することができる。これにより、装置構成の簡略化が可能となる点で望ましい。そして、入射光路と出射光路を同一光路とすることが望ましい。 As described above, in the present invention, since the detection target light to be detected is not transmitted but reflected in a predetermined direction, the detectors 531 and 532 of the detection unit 53 can be installed together. This is desirable in that the device configuration can be simplified. It is desirable that the incident optical path and the outgoing optical path are the same optical path.
本発明に係る光学測定装置は、種々の技術分野に応用することができ、例えば、粒子径分布測定や流体画像解析や三次元測定やレーザー顕微鏡等をはじめとする指向性光を利用した計測装置・解析装置に応用できる。そのなかでも、流路中に存在する微小粒子に対して照射を行う微粒子解析装置等に好適に用いることができる。 The optical measuring device according to the present invention can be applied to various technical fields, for example, measuring devices using directional light including particle size distribution measurement, fluid image analysis, three-dimensional measurement, laser microscope, and the like.・ Applicable to analysis equipment. Among these, it can be suitably used for a fine particle analyzer that irradiates fine particles present in a flow path.
微粒子解析装置としては、フローサイトメーターやビーズアッセイ(フロービーズアッセイ)等の解析装置が挙げられる。即ち、微小粒子に対して光照射を行い、得られる蛍光や散乱光等の検出対象光を検出することで、微小粒子の分取等を行うものである。 Examples of the particle analyzer include analyzers such as a flow cytometer and a bead assay (flow bead assay). That is, the minute particles are sorted by irradiating the minute particles with light and detecting the detection target light such as fluorescence and scattered light.
フローサイトメトリーには、微小粒子の大きさや構造等を測定することのみを目的とするものや、さらに測定された大きさや構造等に基づいて所望の微小粒子を分取できるように構成として用いるものがある。このうち、特に細胞の分取を行なうものをセルソータとして用いることができる。 Flow cytometry is intended only for measuring the size, structure, etc. of microparticles, or used as a configuration so that desired microparticles can be sorted based on the measured size, structure, etc. There is. Among these, a cell sorter can be used particularly for sorting cells.
微小粒子をソーティングする際に、本発明の光学測定装置を光学的検出機構に用いることができる。即ち、流路中に存在する微小粒子(生体細胞等)に対して正確な位置に光照射できるため、生体細胞中にごくわずかに存在する幹細胞等であっても正確かつ効率よくソーティングすることができる。 When sorting fine particles, the optical measuring device of the present invention can be used for an optical detection mechanism. In other words, since it is possible to irradiate light at an accurate position with respect to microparticles (biological cells, etc.) existing in the flow path, it is possible to sort accurately and efficiently even stem cells, etc. that are present in a very small amount in biological cells. it can.
あるいは、流路X内で所定の化学反応を行なうマイクロリアクターとして用いる場合にも、本発明の光学測定装置を光学的検出機構として用いることができる。流路Xにおいて何らかの反応が進行し、その後の反応物(微小粒子S)に対して指向性光を照射して分光検出を行い、かつその結果に応じて分取(ソーティング)するといった用途に用いることができる。 Alternatively, also when used as a microreactor that performs a predetermined chemical reaction in the flow path X, the optical measurement device of the present invention can be used as an optical detection mechanism. It is used for applications in which some kind of reaction proceeds in the flow path X, the subsequent reaction product (microparticles S) is irradiated with directional light for spectroscopic detection, and sorting is performed according to the result. be able to.
従って、今まで説明した光学測定装置を備えた微粒子解析装置とすることもでき、更に前記流路に存在する微小粒子Sを加工する加工部や、所定の処理を行う処理部や、所定の基準に従って分別する分別部等を別途設けることができる。 Accordingly, the particle analyzing apparatus including the optical measuring apparatus described so far can be used. Further, a processing unit that processes the microparticles S existing in the flow path, a processing unit that performs a predetermined process, a predetermined standard, and the like. According to the above, it is possible to separately provide a separation unit that performs separation.
具体的には、加工部は、微小粒子Sに対して何らかの手を加える操作を行うものを包含し、例えば、レーザー加工や表面加工等を行うものが挙げられる。処理部は、微小粒子Sに対して何らかの処理を行うものを包含し、例えば、化学的処理、物理的処理、活性化処理、加熱処理、洗浄処理等を行うものが挙げられる。分別部は、微小粒子Sを何らかの基準に基づいて分別・分離したり、更には分取(ソーティング)したりするものが挙げられる。 Specifically, the processing unit includes a unit that performs an operation to apply some hand to the microparticles S, and examples include a unit that performs laser processing, surface processing, and the like. The processing unit includes a unit that performs some processing on the fine particles S, and examples include a unit that performs chemical processing, physical processing, activation processing, heating processing, cleaning processing, and the like. Examples of the sorting unit include one that sorts and separates the microparticles S based on some standard, and further sorts (sorts) the fine particles.
このように光照射によって得られた微小粒子Sの反応結果や位置情報に基づいて、加工や処理や分別等を別途行うことができる。本発明の光照射により生じる検出対象光等の集光効率が優れているため、より高精度の光検出(分光測定等)が可能である。即ち、本発明では、光学測定装置にこれら加工部や処理部や分別部を単に組み合わせるだけでなく、光照射による検出結果をこれらの操作にフィードバックさせることができる。これにより、別途行う微小粒子Sへの加工や処理や分別等についても正確かつ効率よく行うことができる。 Thus, based on the reaction result and position information of the microparticles S obtained by light irradiation, processing, processing, sorting, and the like can be performed separately. Since the light collection efficiency of the detection target light or the like generated by the light irradiation of the present invention is excellent, more accurate light detection (spectroscopic measurement or the like) is possible. That is, in the present invention, not only the processing unit, the processing unit, and the sorting unit are simply combined with the optical measurement device, but also the detection result by light irradiation can be fed back to these operations. Thereby, it is possible to accurately and efficiently perform processing, processing, and sorting on the microparticles S separately performed.
本発明に係る光学測定装置及び微粒子解析装置によれば、測定精度が高い光学測定が可能であるため、バイオテクノロジー分野のみならず、各種光学測定機器や分析機器をはじめとする幅広い分野に応用できる。 According to the optical measurement apparatus and the particle analysis apparatus according to the present invention, since optical measurement with high measurement accuracy is possible, it can be applied not only to the biotechnology field but also to a wide range of fields including various optical measurement instruments and analysis instruments. .
1,2,3,4,5 光学測定装置
11,21,31,41,51 基板
12,22,42,52 光源
13,23,43,53 検出部
X 流路
S 微小粒子
1, 2, 3, 4, 5 Optical measuring device 11, 21, 31, 41, 51 Substrate 12, 22, 42, 52 Light source 13, 23, 43, 53 Detector X Channel S Microparticle
Claims (7)
前記微小粒子に対して測定光を照射する光源と、
前記測定光の照射により生じる検出対象光を検出する検出部と、
を少なくとも備え、
前記検出対象光を流路表面で反射又は屈折の少なくともいずれかにより所定方向に出射させるように前記基板の流路表面が処理された光学測定装置。 A substrate provided with a flow path capable of introducing microparticles;
A light source for irradiating the microparticles with measurement light;
A detection unit for detecting detection target light generated by irradiation of the measurement light;
Comprising at least
An optical measurement apparatus in which the flow path surface of the substrate is processed so that the detection target light is emitted in a predetermined direction by at least one of reflection and refraction on the flow path surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007232176A JP2009063462A (en) | 2007-09-07 | 2007-09-07 | Optical measuring instrument and particulate analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007232176A JP2009063462A (en) | 2007-09-07 | 2007-09-07 | Optical measuring instrument and particulate analyzer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009063462A true JP2009063462A (en) | 2009-03-26 |
Family
ID=40558157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007232176A Pending JP2009063462A (en) | 2007-09-07 | 2007-09-07 | Optical measuring instrument and particulate analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009063462A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013122395A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Asahi Glass Co Ltd | Substrate for bio-analysis and reaction container |
WO2013191090A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-27 | シャープ株式会社 | Microchip, and analytical apparatus using microchip |
JP2014081230A (en) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Azbil Corp | Method for discriminating insoluble impurities and device therefor |
WO2017078153A1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | 株式会社資生堂 | Fluorescence detection apparatus, analysis method, and fluorescence detection system |
WO2018011410A1 (en) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | B. Braun Melsungen Ag | Flow measuring cell device for measuring fluid parameters |
WO2022168467A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | 国立大学法人大阪大学 | Spectrometry device and spectrometry method |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05119035A (en) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Toa Medical Electronics Co Ltd | Imaging flow sight meter |
JPH0783900A (en) * | 1993-06-28 | 1995-03-31 | Canon Inc | Fluid inspection device |
JPH11513486A (en) * | 1995-09-27 | 1999-11-16 | ユニバーシティ オブ ワシントン | Silicon microchannel optical flow cytometer |
JP2003315296A (en) * | 2002-04-23 | 2003-11-06 | Mizuho Morita | Detection device |
JP2005214691A (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Noritake Co Ltd | Flow cell device |
JP2006010515A (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Aisin Seiki Co Ltd | Fluorescence intensity detector |
JP2006058093A (en) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | National Institute For Materials Science | Blood analyzer |
JP2006326474A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Photo Precision Kk | Laminated chip |
-
2007
- 2007-09-07 JP JP2007232176A patent/JP2009063462A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05119035A (en) * | 1991-10-24 | 1993-05-14 | Toa Medical Electronics Co Ltd | Imaging flow sight meter |
JPH0783900A (en) * | 1993-06-28 | 1995-03-31 | Canon Inc | Fluid inspection device |
JPH11513486A (en) * | 1995-09-27 | 1999-11-16 | ユニバーシティ オブ ワシントン | Silicon microchannel optical flow cytometer |
JP2003315296A (en) * | 2002-04-23 | 2003-11-06 | Mizuho Morita | Detection device |
JP2005214691A (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Noritake Co Ltd | Flow cell device |
JP2006010515A (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Aisin Seiki Co Ltd | Fluorescence intensity detector |
JP2006058093A (en) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | National Institute For Materials Science | Blood analyzer |
JP2006326474A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Photo Precision Kk | Laminated chip |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013122395A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Asahi Glass Co Ltd | Substrate for bio-analysis and reaction container |
WO2013191090A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-27 | シャープ株式会社 | Microchip, and analytical apparatus using microchip |
JP2014081230A (en) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Azbil Corp | Method for discriminating insoluble impurities and device therefor |
WO2017078153A1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | 株式会社資生堂 | Fluorescence detection apparatus, analysis method, and fluorescence detection system |
WO2017077653A1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | 株式会社資生堂 | Fluorescence detection device, analysis method, and fluorescence detection system |
JPWO2017078153A1 (en) * | 2015-11-06 | 2018-09-06 | 株式会社 資生堂 | Fluorescence detection apparatus, analysis method, and fluorescence detection system |
WO2018011410A1 (en) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | B. Braun Melsungen Ag | Flow measuring cell device for measuring fluid parameters |
WO2022168467A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-11 | 国立大学法人大阪大学 | Spectrometry device and spectrometry method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9372143B2 (en) | Scanning image flow cytometer | |
US7782512B2 (en) | Light irradiation device, fine particle analyzing apparatus, and light irradiation method | |
JP4556975B2 (en) | Light irradiation method, light irradiation apparatus, and particle analysis apparatus | |
US10267721B2 (en) | Apparatus and method for analyzing and sorting cell particles in solution | |
US8553229B2 (en) | Fine particle optical measuring method in fluidic channels | |
US10900885B2 (en) | Flow cytometry using hydrodynamically planar flow | |
US7492522B2 (en) | Optical detector for a particle sorting system | |
EP3317641B1 (en) | Radiation carrier and use thereof in an optical sensor | |
JP6261569B2 (en) | Microfluidic interrogation device and method of using the same | |
US20100273208A1 (en) | Microorganism testing apparatus | |
US6635487B1 (en) | Fluorescence standard for use in microfluidic instruments | |
JP2009063462A (en) | Optical measuring instrument and particulate analyzer | |
CN117538135B (en) | Aerosol LIBS detection composite film based on nano structure and detection method | |
US12072275B2 (en) | Bioparticle analyzer and microparticle analyzer | |
US7545498B2 (en) | System and method for removing auto-fluorescence through the use of multiple detection channels | |
CN101939635A (en) | Molecular diagnostic system based on evanescent illumination and fluorescence | |
WO2002103339A1 (en) | Photothermal conversion spectroscopic analysis method, and photothermal conversion spectroscopic analysis system for executing that method | |
WO2002014842A1 (en) | Liquid-containing substance analyzing device and liquid-containing substance analyzing method | |
JP2006242726A (en) | Fluorescence detection device | |
WO2013191090A1 (en) | Microchip, and analytical apparatus using microchip |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100811 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120207 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120605 |