專利名稱：光學(xué)測(cè)量裝置和設(shè)備及使用光學(xué)測(cè)量裝置的微小粒子測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量裝置、光學(xué)測(cè)量設(shè)備以及使用光學(xué)測(cè)量裝 置的微小粒子測(cè)量設(shè)備。
背景技術(shù)：
過(guò)去，已知將諸如與活體有關(guān)的微小粒子(諸如，細(xì)胞、微生 物和核糖體)、乳膠粒子或凝膠粒子和諸如工業(yè)粒子的合成粒子的 孩丈小粒子的流體擴(kuò)散導(dǎo)入到纟鼓流體通道中并光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到樣l流 體通道中的微小粒子以辨別微小粒子的裝置。
這些裝置中的 一個(gè)是粒子分析器，其根據(jù)合成粒子的大小和/ 或性質(zhì)來(lái)辨別各種合成粒子。粒子分析器在氦等離子體中逐一激勵(lì) 微小粒子，以發(fā)光來(lái)執(zhí)行光語(yǔ)檢測(cè)，從而執(zhí)行微小粒子的元素成分、 粒子大小和粒子數(shù)目的測(cè)量。
另夕卜，對(duì)于與活體有關(guān)的微小粒子，例如，如在2006年8月 31日Hiromitsu NAKAUCHI， "Cellular Engineering Separate Volume,Experiment Protocol Series, Master Flow Cytometry," Shujunsh的第二 版中所披露，廣泛使用的是使用流式細(xì)胞計(jì)或流動(dòng)血細(xì)胞計(jì)數(shù)器的 光學(xué)測(cè)量。根據(jù)流式細(xì)胞計(jì)，使諸如細(xì)胞或微珠的微小粒子流到流 槽(flow cell)中的外殼流體的層流中心，并將測(cè)量光照射在光學(xué) 檢測(cè)部分中的微小粒子上以檢測(cè)從微小粒子產(chǎn)生的散射光或熒光，
^v而測(cè)量樣i小粒子的大小、結(jié)構(gòu)等。
流式細(xì)胞計(jì)被配置為僅測(cè)量微小粒子的大小、結(jié)構(gòu)等或被配置 為可以基于所測(cè)量的大小、結(jié)構(gòu)等來(lái)分散期望的微小粒子。在這些 流式細(xì)胞計(jì)中，分散細(xì)胞的流式細(xì)胞計(jì)稱為"細(xì)胞分類器"。市場(chǎng) 上的細(xì)月包分類器由Beckman Coulter有卩艮^>司、Becton、 Dickinson 和Company或DAKO S/A制造。 <吏用那些細(xì)月包分類器，可以4;M亍 每秒幾十~十萬(wàn)細(xì)胞的高速測(cè)量和分散。
近年來(lái)，要求用于微小粒子的這些光學(xué)測(cè)量設(shè)備具有進(jìn)一步增 強(qiáng)的測(cè)量處理速度和進(jìn)一 步增強(qiáng)的測(cè)量精確度。尤其是對(duì)于上述的 細(xì)胞分類器，響應(yīng)于再生醫(yī)學(xué)的期望的提高，要求具有用于有效隔 離活體細(xì)胞中僅極少存在的干細(xì)胞的處理速度和測(cè)量精確度。
與本文所披露的發(fā)明有關(guān)，在日本專利公開(kāi)第2007-46947號(hào) (下文中稱為專利文件1)的圖7和8中示出了現(xiàn)有細(xì)胞分類器的 配置。該細(xì)胞分類器包括用于將用標(biāo)有焚光的試劑涂色的細(xì)胞在流 槽中排列成行的流體或流動(dòng)系統(tǒng)、以及用于照射多個(gè)激光束以檢測(cè)
諸如散射光和焚光的檢測(cè)目標(biāo)光的光學(xué)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的流式細(xì)月包計(jì)的 光學(xué)系統(tǒng)被配置為使來(lái)自多個(gè)光源的多個(gè)測(cè)量光束匯集在形成單 一^f啟流體通道(參看專利文件1的圖7)的流槽的不同位置。
同時(shí)，日本專利^^開(kāi)Hei 7-24309號(hào)(下文中稱為專利文件2) 披露了用于粒子分離的裝置，其包括粒子沿移動(dòng)的微流體通道和使 掃描光照射在該纟故流體通道上以通過(guò)照射施加對(duì)應(yīng)于粒子類型的作用力來(lái)執(zhí)行粒子分離的部件。雖然此裝置具有用于將掃描光掃描 到流槽上的配置，但是此掃描光用于粒子的激光捕捉(參看專利文
件2的段0004等)。應(yīng)了解，此裝置同樣具有用作孩史流體通道的流 槽的單個(gè)配置。
也已提出在玻璃或高分子材料的基板上形成精細(xì)微流體通道 并使諸如細(xì)胞的孩i小粒子在^"細(xì)〗效流體通道中的水流上流動(dòng)來(lái)執(zhí) 行流式細(xì)胞測(cè)量以分離期望的微小粒子的技術(shù)，這是一項(xiàng)利用微芯 片的#支術(shù)。例々口，在Anne Y. Fu等人的Nature Biotechnology的17 巻的 1999年 11月的 1109-1111 頁(yè)的 "A microfabricated fluorescence-activated cell sorter" 或Anne Y. Fu等人的Analytical Chemistry的74巻的第11號(hào)的2002年6月1日的2451-2457頁(yè)的 "An Integrated Microfabricated Cell Sorter"中4皮露了這項(xiàng)才支術(shù)。孩史 芯片形成T形微流體通道并通過(guò)改變外殼流體的流動(dòng)方向(即，通 過(guò)微流體通道選擇控制)使待分散的細(xì)胞與其他細(xì)胞彼此分離。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到增強(qiáng)上述用于微小粒子的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的測(cè)量處理速 度和測(cè)量精確度的要求，需要纟是供一種實(shí)現(xiàn)優(yōu)良測(cè)量處理速度和優(yōu) 良測(cè)量精確度的光學(xué)測(cè)量裝置和光學(xué)測(cè)量設(shè)備、以及包括該光學(xué)測(cè) 量設(shè)備的微小粒子測(cè)量設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種光學(xué)測(cè)量裝置，包括彼 此平4于延伸的多個(gè)孩吏流體通道和用于沿孩i流體通道一皮并置的掃描 方向掃描多個(gè)測(cè)量光束的掃描部分，從而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到孩t流體通 道中的^f效小粒子。優(yōu)選地，掃描部分掃描測(cè)量光束，以〗更當(dāng)掃描光束之一照射在 孩丈流體通道之一上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在任一個(gè)纟效流體通道 上。
此處實(shí)例中，光學(xué)測(cè)量裝置優(yōu)選地;陂配置為^f效流體通道以沿掃 描方向4皮此預(yù)定間隔關(guān)系排列，同時(shí)測(cè)量光束被以沿掃描方向彼此 間隔的方式照射和掃描，且其中，沿掃描方向的孩t流體通道的孩史流 體通道寬度由Wcha加e,表示，沿掃描方向的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束之間的
距離中的最小距離D[min]和測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度W滿足以下表達(dá) 式(1 ):
Wch匿i + W < D(min)…(1)
此處實(shí)例中，進(jìn)一步優(yōu)選地是，光學(xué)測(cè)量裝置#:配置為，其中，
沿掃描方向的微流體通道之間的距離由dchanne,表示，測(cè)量光束的數(shù) 目N、,人測(cè)量光束所選的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束之間沿掃描方向的最大
距離D(max)和測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度W滿足以下表達(dá)式(2 ): D(max)x(N—1) + W<dchannd…(2)
可選地，光學(xué)測(cè)量裝置可以被配置為微流體通道以沿掃描方向 彼此預(yù)定間隔的關(guān)系排列，同時(shí)測(cè)量光束^皮以沿掃描方向^皮此間隔 的方式照射和掃描，且其中，掃描方向的孩t流體通道之間的各個(gè)距 離中^皮分為沿掃描方向的預(yù)定尺寸的多個(gè)區(qū)，各個(gè)測(cè)量光束照射在 一個(gè)區(qū)中，且其中照射有一個(gè)測(cè)量光束中的一個(gè)區(qū)與其中照射有另 一個(gè)測(cè)量光束的另 一個(gè)區(qū)互不相同JU皮此不連續(xù)。
在光學(xué)測(cè)量裝置中，測(cè)量光束的掃描可以被執(zhí)行以便，當(dāng)使一 個(gè)測(cè)量光束照射在一個(gè)樣i流體通道上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在任 一個(gè)^:流體通道上。孩史流體通道可以祐:;故置在可交4灸部〗牛上。
特別，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種包括可交換部 件和光學(xué)測(cè)量裝置的光學(xué)測(cè)量設(shè)備，光學(xué)測(cè)量裝置包括彼此平行延 伸的多個(gè)孩i流體通道和用于沿孩i流體通道纟皮并置的掃描方向掃描 多個(gè)測(cè)量光束的掃描部，從而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到微流體通道中的微小
粒子，孩i流體通道以沿掃描方向;f皮此預(yù)定間隔關(guān)系排列同時(shí)測(cè)量光 束被以掃描方向彼此間隔的方式照射和掃描，微流體通道具有滿足 以下表達(dá)式(3)的沿掃描方向的微流體通道寬度w:
w + Wspot < Dspot(min)…(3)
其中，Wsp。t是沿掃描方向的測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度，以及 Dsp。t(min)是沿掃描方向的兩個(gè)測(cè)量光束之間的距離中的最小距離。
優(yōu)選地，光學(xué)測(cè)量設(shè)備經(jīng)配置以便，測(cè)量光束的數(shù)目由Nh表 示，以及沿掃描方向的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束之間的距離中的最大距離 由D(max)表示，沿掃描方向的孩i流體通道之間的距離d滿足以下表 達(dá)式(4):
DspotCmax) x (N入ex - 1) + Wspot < d…(4)
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，提供一種包括可交換部件和光學(xué) 測(cè)量裝置的光學(xué)測(cè)量設(shè)備，光學(xué)測(cè)量裝置包括彼此平行延伸的多個(gè) 孩史流體通道和用于沿孩i流體通道^皮并置的掃描方向掃描多個(gè)測(cè)量 光束的掃描部，從而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到孩i流體通道中的微小粒子，微 流體通道被以沿掃描方向彼此預(yù)定間隔的關(guān)系排列，同時(shí)測(cè)量光束 被以沿掃描方向彼此間隔的方式照射和掃描，沿掃描方向的微流體 通道之間的各個(gè)距離被分為沿掃描方向的預(yù)定尺寸的多個(gè)區(qū)，各個(gè)測(cè)量光束照射一個(gè)區(qū)，同時(shí)，其中照射有一個(gè)測(cè)量光束的一個(gè)區(qū)與 照射有另 一個(gè)測(cè)量光束的另 一個(gè)區(qū)中互不相同且4皮此不連續(xù)。
在該光學(xué)掃描裝置中，測(cè)量光束的掃描可以被執(zhí)行以便，當(dāng)一 個(gè)測(cè)量光束照射在一個(gè)纟效流體通道上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在任 一個(gè)孩t流體通道上。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，提供了 一種包括光學(xué)測(cè)量裝置的 微小粒子測(cè)量設(shè)備，光學(xué)測(cè)量裝置包括彼此平行延伸的多個(gè)微流體 通道和用于沿孩t流體通道#皮并置的掃描方向掃描多個(gè)測(cè)量光束的 掃描部，從而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到微流體通道中的微小粒子。
應(yīng)注意，在以上給出的表達(dá)式(1 ) ~ (4)中，字母"W、 D、 N、 w、 d"表示變量，而具有下標(biāo)的字母"wehannel、 dehannel、 Wsp。t、 Dsp。t、 NXex"表示任意常數(shù)。另外，大寫字母"W、 D、 N、 Wsp。t、 Dsp。t、 NXex"表示限定了測(cè)量光束將要滿足的條件的數(shù)值，而小寫 字母"w、 d"表示限定了微流體通道將要滿足的條件的數(shù)值字母。
同樣應(yīng)注意，"微小粒子測(cè)量設(shè)備"可以廣泛用作用于光學(xué)測(cè) 量諸如與活體有關(guān)的樣i小粒子(諸如，細(xì)胞、微生物和核糖體)、 乳膠粒子或凝膠粒子和諸如工業(yè)粒子的合成粒子的微小粒子的裝 置，包括如上文所述的粒子分析器、流動(dòng)血細(xì)胞計(jì)數(shù)器和細(xì)胞分類 器。
總之，本發(fā)明提供了 一種實(shí)現(xiàn)優(yōu)良測(cè)量處理速度和優(yōu)良測(cè)量精 確度的光學(xué)測(cè)量裝置和光學(xué)測(cè)量設(shè)備、以及包括該光學(xué)測(cè)量裝置的 微小粒子測(cè)量設(shè)備。
乂人結(jié)合附圖的以下描述和附加的斗又利要求將顯而易見(jiàn)本發(fā)明 的以上和其#<目標(biāo)、性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，其中，相同的部件或元件用相同 的參考符號(hào)標(biāo)示。


圖l是示出了應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中的^f鼓流體通
道的排列和測(cè)量光束的掃描方向的示意圖2A和圖2B是示出了在光學(xué)測(cè)量裝置中的微流體通道的排 列距離和測(cè)量光束的照射距離的示意圖3~圖5是示出了在光學(xué)測(cè)量裝置中的微流體通道的不適當(dāng) 排列距離和測(cè)量光束的不適當(dāng)照射距離的不同實(shí)例的示意圖6和圖7A~圖7C是示出了在光學(xué)測(cè)量裝置中的微流體通道 的排列距離和測(cè)量光束的照射距離的不同實(shí)例的示意圖8A和圖8B是示出了沿孩i流體通道流動(dòng)方向的測(cè)量光束的 照射位置的示意圖9是示出了應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量設(shè)備或基板的俯視 圖；以及
圖10是示出了在光學(xué)測(cè)量設(shè)備或基板上的微流體通道的排列 距離和測(cè)量光束的照射距離的示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先，參看圖1,示出了應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置的 上#:流體通道的排列和測(cè)量光束的掃描方向。
光學(xué)測(cè)量裝置包括微小粒子P可以導(dǎo)入其中的微流體通道11、 12、 13、 14和15。-微流體通道11 ~ 15以沿下文所述的測(cè)量光束的 掃描方向(由虛線箭頭標(biāo)志S指示)的預(yù)定距離排列，并且沿垂直于掃描方向的方向^皮此平^f亍延伸。應(yīng)注意，圖l示出了在測(cè)量光束
的照射區(qū)域R附近的光學(xué)測(cè)量裝置的一部分上的樣i流體通道而省 略了微流體通道的其他部分的配置。另外，雖然圖l示出了排列有 五個(gè)孩￡流體通道的配置，〗旦是纟鼓流體通道的lt目并不限于此，而是 可以為等于或大于2的任一任意數(shù)字。
例如，微小粒子P的擴(kuò)散溶劑可以從試樣保留部分10提供， 并經(jīng)分布以導(dǎo)入到孩么流體通道11 ~ 15中。響應(yīng)測(cè)量目標(biāo)的微小粒 子P,適當(dāng)?shù)貙怏w或液體溶劑用作擴(kuò)散溶劑。
當(dāng)將溶劑導(dǎo)入到^f效流體通道11~15中時(shí)，通過(guò)流動(dòng)系統(tǒng)(未 示出)將微小粒子P逐一排列到各個(gè)微流體通道中。流動(dòng)系統(tǒng)包括 用于將含有微小粒子P的擴(kuò)散溶劑通常作為層流向前運(yùn)送的噴嘴和 用于僅將溶劑作為層流向前運(yùn)送的另一個(gè)噴嘴。兩個(gè)噴嘴合作以在 溶劑層流或外殼流動(dòng)的中心形成微小粒子P的層流。另夕卜，當(dāng)向前 運(yùn)送微小粒子P的擴(kuò)散溶劑時(shí)，在噴嘴之間施加小壓力差，以便微 小粒子P逐一排列在層流中。因此，微小粒子P逐一排列并饋入到 每一個(gè)孩吏流體通道11 - 15的中心。
乂人孩i流體通道的上游端(即，乂人圖1中的上端)沿箭頭標(biāo)志Fi 所指示的方向饋入逐一排列在各個(gè)微流體通道11~15中的微小粒 子P。因此，在微小粒子P通過(guò)測(cè)量光照射區(qū)域R之后，其沿箭頭 標(biāo)志F2所指示的方向^t入到圖1中的下側(cè)的下游側(cè)。
測(cè)量光束21、 22和23用于微小粒子P的光學(xué)測(cè)量。測(cè)量光束 21 ~ 23照射在排列于測(cè)量光照射區(qū)域R中的^f敬流體通道11 ~ 15中 的微小粒子P上。因此，測(cè)量光束21 ~ 23沿虛線箭頭標(biāo)志S所指 示的方向^f皮掃描以照射在排列于^t流體通道11 ~ 15中的^l小粒子P 上。應(yīng)注意，雖然圖1示出了三個(gè)光束用于照射的配置，但是只要滿足下文中給出的表達(dá)式(2),那么測(cè)量光束的數(shù)目就不受限制， 且可以4吏用等于或大于2的測(cè)量光束的任何凄t目。
可以通過(guò)由才金測(cè)器(未示出)才企測(cè)諸如通過(guò)測(cè)量光束的照射乂人 微小粒子P產(chǎn)生的散射光和熒光的檢測(cè)目標(biāo)光來(lái)執(zhí)行微小粒子P的 光學(xué)測(cè)量。因此，在4艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中，測(cè)量光 束經(jīng)掃描以便，當(dāng)一個(gè)測(cè)量光束照射在一個(gè)微流體通道上時(shí)，其他 測(cè)量光束中的任一個(gè)都不會(huì)照射在其他孩史流體通道上。例如，在圖 1中，當(dāng)測(cè)量光束21照射在孩支流體通道12上時(shí)，測(cè)量光束22和 23不照射在任一個(gè)孩i流體通道上。這可以通過(guò)沿測(cè)量光束的掃描方 向以并置關(guān)系的預(yù)定距離排列微流體通道并以預(yù)定距離照射和掃 描測(cè)量光束來(lái)實(shí)現(xiàn)。以下，參看圖2A~5來(lái)描述纟效流體通道的排列 距離和測(cè)量光束的照射距離的特定實(shí)例。
圖2A和2B示出應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中的^f鼓流 體通道的排列距離和測(cè)量光束的照射距離。另一方面，圖3~5示 出了對(duì)于才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置而言不適當(dāng)?shù)臉觟流體 通道的排列距離和測(cè)量光束的照射距離。
圖2A和2B以;汶大比例示出了圖1中所示的樣i流體通道11 ~ 13的測(cè)量光照射區(qū)域R和測(cè)量光束21 ~ 23。」微流體通道11 ~ 13具 有沿測(cè)量光束的掃描方向(由圖2A和2B中的虛線箭頭標(biāo)志S指 示)的微流體通道寬度wchannel,且微流體通道11~13中的相鄰?fù)?道(即，樣t流體通道11和12以及樣么流體通道12和13 )彼此間隔
開(kāi)微流體通道距離或地帶寬度dchanne,。另外，測(cè)量光束21 23具有
沿其掃描方向的斑點(diǎn)寬度W，且測(cè)量光束21 ~ 23中的相鄰光束(即， 測(cè)量光束21和22以及測(cè)量光束22和23 )彼此間隔開(kāi)照射距離D。
現(xiàn)在，關(guān)于才艮據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中的孩t流體通道的排 列距離和測(cè)量光束的照射距離，描述測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度W和照射距離D兩個(gè)變量或參數(shù)所要滿足的條件，其中，微流體通道寬度
和微流體通道距離dchannel是任意常數(shù)。
首先，斑點(diǎn)寬度W和照射距離D需要滿足以下表達(dá)式(1): wchannel + W < D(min)…(1)
其中，D(min)表示選自測(cè)量光束21 ~ 23的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束 之間的沿掃描方向的最小距離，即，測(cè)量光束21與22之間的距離 或測(cè)量光束22與23之間的距離。在圖2A和2B中，測(cè)量光束21 與22之間的距離是照射距離D(min)。
具體地，照射距離D(min)被設(shè)定為大于微流體通道寬度Wehanne,
與斑點(diǎn)寬度w的和。換句話說(shuō)，測(cè)量光束需要以;波此間隔大于微
流體通道寬度Wcha皿e,與斑點(diǎn)寬度W的和的距離的關(guān)系照射。因此，
如圖2A中所示，測(cè)量光束21照射在樣i流體通道12上，防止測(cè)量 光束22同時(shí)照射在微流體通道12上。
圖3示出了照射距離D(min)小于微流體通道寬度Wch^e,與斑點(diǎn) 寬度W的和的用于比專交的可選配置。此處實(shí)例中，由于測(cè)量光束 21與22之間的照射距離D(min)小且可能不滿足以上給出的表達(dá)式 (1)，所以當(dāng)測(cè)量光束21照射在微流體通道12上時(shí)，測(cè)量光束22 同時(shí)照射在樣史流體通道12上。因此，不能實(shí)現(xiàn)"當(dāng)一個(gè)測(cè)量光束 照射在一個(gè)樣i流體通道上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在任一個(gè)微流體 通道上"的配置。
斑點(diǎn)寬度W和照射距離D同樣滿足以下表達(dá)式(2): D(max) x (N — 1) + W < dchannel . ■ (2)其中，N是測(cè)量光束的數(shù)目。在圖2A和2B中，示出了三個(gè) 測(cè)量光束21~23，且因此N=3。同時(shí)，D(max)表示選自測(cè)量光束 21-23的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束之間的沿掃描方向S的最大3巨離，即， 測(cè)量光束21與22之間的距離或測(cè)量光束22與23之間的距離。在 圖2A和2B中，測(cè)量光束22與23之間的距離是照射距離D(max)。
具體地，照射距離D(max)與測(cè)量光束的數(shù)目減1的乘積加上斑 點(diǎn)寬度W的和被設(shè)為小于微流體通道距離dchannel。換句話說(shuō)，測(cè)量 光束需要以包括于微流體通道距離或地帶寬度dchannel中的所有測(cè)量 光束的照射位置的;f皮此間隔關(guān)系來(lái)照射。因此，可以實(shí)現(xiàn)如圖2A 中所示當(dāng)照射測(cè)量光束21時(shí)防止測(cè)量光束23同時(shí)照射在《鼓流體通 道12上的配置。
為了比較，圖4和5中示出了照射距離D(max)與測(cè)量光束的數(shù) 目減1的乘積加上斑點(diǎn)寬度W的和大于孩i流體通道距離dehannel的可 選配置。首先參看圖4，在所示配置中，照射距離D(max)大到不能 滿足以上給出的表達(dá)式(2),且因此，當(dāng)測(cè)量光束21照射在微流 體通道12上時(shí)，測(cè)量光束23同時(shí)照射在^f效流體通道11上。另一 方面，在圖5中，測(cè)量光束的數(shù)目(N:4)大到不能滿足表達(dá)式(2), 且因此，當(dāng)測(cè)量光束21照射在孩t流體通道12上時(shí)，測(cè)量光束24 同時(shí)照射在孩i流體通道ll上。因此，在圖4和5中，不能實(shí)現(xiàn)"當(dāng) 一個(gè)測(cè)量光束照射在一個(gè)樣t流體通道上時(shí)，其他測(cè)量光束不能照射 在^f壬一個(gè)樣史流體通道上"的配置。
然而，此處實(shí)例中，在該光學(xué)測(cè)量裝置的配置中，可以將樣史流
體通道寬度Weh^e,和微流體通道距離dchan^設(shè)為任意值，如果響應(yīng) 微流體通道寬度 和微流體通道距離deh^e,的數(shù)值，測(cè)量光束
的斑點(diǎn)寬度W和照射距離D ^皮形成為滿足以上給出的表達(dá)式(1 ) 和(2 ),那么可能僅一個(gè)測(cè)量光束正常照射在僅一個(gè)微流體通道上。應(yīng)注意，下文中將參看圖10來(lái)描述將由樣i流體通道的樣i流體
通道寬度 和微流體通道距離dch^e,滿足的條件，其中，測(cè)量
光束的斑點(diǎn)寬度W和照射距離D被設(shè)為任意值。
可以用以下方式來(lái)定義圖2A和2B中所示的微流體通道的排 列距離和測(cè)量光束的照射距離。
圖6示出了應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中的微流體通道 的排列距離和測(cè)量光束的照射距離。應(yīng)注意，圖6中未示出孩t小粒 子P。類似情況同樣應(yīng)用于圖7。
具體地，圖6以放大比例示出了圖1中的^f效流體通道11~13 的測(cè)量光照射區(qū)域R和測(cè)量光束21 ~ 23。樣史流體通道11 ~ 13具有 沿測(cè)量光束的掃描方向(由圖6中的虛線箭頭標(biāo)志S指示)的微流 體通道寬度wchannel，且微流體通道11-13中的相鄰?fù)ǖ?即，微 流體通道11和12以及孩t流體通道12和13 );波此間隔開(kāi)樣史流體通 道距離dchannel。另外，測(cè)量光束21 23具有沿其掃描方向的斑點(diǎn)寬 度W。
將各個(gè)微流體通道距離或地帶寬度dchannel分為具有沿掃描方向 S的預(yù)定寬度的多個(gè)區(qū)。具體地，將地帶寬度dch^e,分為具有等于 微流體通道寬度wchannel的圖6中的區(qū)寬度B的區(qū)(1 ) ~ ( 7 )。
如圖6中所示，測(cè)量光束21 ~23照射在區(qū)(1) ~ (7)中的 一些不同區(qū)上。另外，上面照射有測(cè)量光束的區(qū)不;f皮此連續(xù)。
具體地，測(cè)量光束23照射在區(qū)(1 )上；測(cè)量光束22照射在 區(qū)(4)上；以及測(cè)量光束21照射在區(qū)(6)上。在圖6中，上面 照射有測(cè)量光束的各個(gè)區(qū)的數(shù)目由下劃線指示。應(yīng)注意，雖然在圖6中所示出的測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度W等于帶寬B,但是只要其不超 過(guò)帶寬B就可以對(duì)其4壬意i殳定。
另外，上面照射有測(cè)量光束的區(qū)(1)、 (4)和(6)完全互不 相同且4皮此不連續(xù)。此處，這些區(qū)4皮此不連續(xù)滿足區(qū)的編號(hào)(1 )、 (4)和(6);波此不連續(xù)。
通過(guò)上述配置，樣支流體通道11~13 ^皮配置成"當(dāng)一個(gè)測(cè)量光 束照射在一個(gè)孩i流體通道上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在任一個(gè)孩史流 體通道上"。
具體地，由于測(cè)量光束21與測(cè)量光束22之間的距離和測(cè)量光 束22與測(cè)量光束23之間的距離至少大于一個(gè)區(qū)寬度，所以不會(huì)出 3見(jiàn)測(cè)量光束21和測(cè)量光束22同時(shí)照射在相同孩i流體通道上或測(cè)量 光束22和測(cè)量光束23同時(shí)照射在相同孩i流體通道上的情況(參看 圖3)。
另外，例如，如圖4中所示，由于測(cè)量光束21-23以包括于 微流體通道距離或地帶寬度dchannel中的彼此間隔關(guān)系來(lái)照射，所以 不會(huì)出現(xiàn)當(dāng)測(cè)量光束21照射在微流體通道12上時(shí)，測(cè)量光束23 照射在孩i流體通道11上的情況。
當(dāng)然，如果滿足測(cè)量光束照射在區(qū)(1) ~ (7)中^皮此不連續(xù) 的不同區(qū)中的條fh那么i口圖7A中所示，可以;改置四個(gè)以上的測(cè) 量光束。另外，可以4壬意i殳定沿樣i流體通道流動(dòng)方向(參看圖7B 中的箭頭標(biāo)志)的測(cè)量光束的照射位置。將在下文中參看圖8來(lái)詳 纟田4苗&。
同樣，可以采用測(cè)量光束照射在微流體通道之間的多個(gè)不同位 置上(即，地帶上)的不同配置。參看圖7,將每個(gè)地帶分為具有等于微流體通道寬度Weha皿e,的 區(qū)寬度(參看參考字符B)并具有應(yīng)用于其的區(qū)編號(hào)(1 ) ~ (7)
的區(qū)。此處實(shí)例中，測(cè)量光束24照射在^f鼓流體通道ll與^f效流體通 道12之間的區(qū)i或中的區(qū)(l)上，即，；也帶1上。測(cè)量光束23和 測(cè)量光束22照射在樣i流體通道12與微流體通道13之間的區(qū)(5 ) 和區(qū)(7)上，即，地帶2上。另夕卜，測(cè)量光束21照射在孩丈流體通 道n與微流體通道n+l之間的區(qū)域中的區(qū)3上，即，地帶n上。在 圖7C中，上面照射有測(cè)量光束的每個(gè)區(qū)的^t目用下劃線指示。
測(cè)量光束照射在區(qū)編號(hào)彼此不連續(xù)的不同區(qū)(1)、 (3)、 (5) 和(7)上。
因此，同樣，當(dāng)測(cè)量光束照射在多個(gè)不同微流體通道之間的部 分上(即，地帶上)時(shí)，與其中測(cè)量光束照射在孩史流體通道之間的 相同位置上的情況類似，微流體通道可以被配置成"當(dāng)一個(gè)測(cè)量光 束照射在一個(gè)樣i流體通道上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在任一個(gè)孩t流 體通道上"。
以此方式，由于測(cè)量目標(biāo)的微小粒子被導(dǎo)入到多個(gè)微流體通道 中且測(cè)量光束經(jīng)掃描以執(zhí)行導(dǎo)入到微流體通道中的微小粒子的光 學(xué)測(cè)量，所以當(dāng)與其中測(cè)量光束照射在單個(gè)孩i流體通道的固定點(diǎn)上 以執(zhí)行測(cè)量的現(xiàn)有光學(xué)測(cè)量裝置相比較時(shí)，使用應(yīng)用本實(shí)施例的光 學(xué)才全測(cè)i殳備可以在4豆時(shí)間周期中完成測(cè)量過(guò)禾呈。
另外，由于測(cè)量光束始終^f又照射在一個(gè)孩i流體通道上，所以從 多個(gè)微流體通道中的孩t小粒子同時(shí)產(chǎn)生檢測(cè)目標(biāo)光并且可以實(shí)現(xiàn) 高測(cè)量4青確度。
具體地，另外，如果當(dāng)一個(gè)測(cè)量光束照射在一個(gè)孩t流體通道上 時(shí)某個(gè)其他測(cè)量光束照射在某個(gè)微流體通道上，那么從多個(gè)微流體通道中的微小粒子產(chǎn)生檢測(cè)目標(biāo)光，從而導(dǎo)致出現(xiàn)檢測(cè)目標(biāo)光的干 擾或交擾。此交擾引起測(cè)量精確度的降低，且為了消除此，需要為
不同孩么流體通道單獨(dú)^是供才全測(cè)器以i更能獨(dú)立才企測(cè)/人;微流體通道中 的微小粒子產(chǎn)生的檢測(cè)目標(biāo)光。
相反，在本實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中，由于一個(gè)測(cè)量光束始終 僅照射在一個(gè)微流體通道上，所以不會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)目標(biāo)光的交擾，并 且可以獲得高測(cè)量4青確度。另夕卜，由于4全測(cè)目標(biāo)光始終/人一個(gè)孩吏流 體通道產(chǎn)生，所以可以通過(guò)單個(gè)4全測(cè)器來(lái)4企測(cè)4企測(cè)目標(biāo)光，且因此， 可以大大簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)的配置。
另外，在本實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中，如圖1、 2A和2B中所
示，測(cè)量光束優(yōu)選地以沿微流體通道中微小粒子p的饋入方向(參
見(jiàn)圖1中的箭頭標(biāo)志F:和F2)的4皮此方文置關(guān)系來(lái)掃描。將參看圖 8A和8B來(lái)描述。
圖8A和8B示出了沿微流體通道饋入方向的測(cè)量光束的照射 位置。在圖8A和8B中，實(shí)線箭頭標(biāo)志指示《效流體通道々貴入方向， 而虛線箭頭標(biāo)志指示測(cè)量光束的掃描方向。圖8A和8B示出了測(cè)量 光束21照射在微流體通道12中的微小粒子P上的狀態(tài)。
在圖8A中所i兌明的狀態(tài)下，隨后用測(cè)量光束22來(lái)測(cè)量用測(cè)量 光束21測(cè)量后的孩i小粒子P。此處實(shí)例中，在孩史流體通道12中以 預(yù)定速度饋入微小粒子P，且因此微小粒子P沿圖8A中實(shí)線箭頭 標(biāo)志所指示的方向移動(dòng)。
此處，如果測(cè)量光束21 23另外排列在沿掃描方向(即，沿 圖8B中虛線箭頭所指示的方向)的線性線路上，以執(zhí)行掃描，那 么需要在與測(cè)量光束21執(zhí)行測(cè)量的位置相同的位置用測(cè)量光束22 來(lái)執(zhí)行測(cè)量。更具體地，在圖8B中，需要掃描《效流體通道12上的測(cè)量光束 22以在樣i小粒子P饋入距離1之前用測(cè)量光束22執(zhí)行測(cè)量。因此， 視微小粒子P的饋入速度而言，存在可能不能用測(cè)量光束22成功 執(zhí)行測(cè)量的可能性。
同才羊，當(dāng)4吏用測(cè)量光束23和四個(gè)以上的測(cè)量光束時(shí)，類似i也 需要在微小粒子P饋入距離1之前掃描微流體通道12上的每個(gè)測(cè) 量光束，且視微小粒子P的饋入速度而言，存在可能不能用所有測(cè) 量光束成功^U于測(cè)量的可能性。
相反，在圖8A中，由于測(cè)量光束21-23以沿微流體通道饋入 方向的;f皮此》文置關(guān)系掃描，所以可以在/人用測(cè)量光束21測(cè)量的微: 流體通道12的下游上執(zhí)行用測(cè)量光束22測(cè)量。具體地，如果在微 小粒子P々貴入距離L ( L>1 )之前在孩t流體通道12上掃描測(cè)量光束 22，那么可以執(zhí)行用測(cè)量光束22來(lái)測(cè)量微小粒子P。此處，由于可 以將距離L設(shè)為大于距離1，所以使用本實(shí)施例的配置，可以以較 高精確度來(lái)執(zhí)行用測(cè)量光束22的測(cè)量。
另外，同樣當(dāng)^f吏用測(cè)量光束23和四個(gè)以上的測(cè)量光束時(shí)，類 似地可以在微流體通道12的另一個(gè)下游側(cè)上執(zhí)4亍測(cè)量，且可以高 精確度地才丸4于所有測(cè)量光束的測(cè)量。
在應(yīng)用本實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置中，每個(gè)孩i流體通道具有用于 導(dǎo)入微小粒子的 一個(gè)入口和用于導(dǎo)入和控制溶劑層流或外殼流動(dòng) 的另一個(gè)入口中的至少一個(gè)。樣t流體通道的可選形狀可以為矩形、 圓形、橢圓形等?！豆牧黧w通道由可以通過(guò)其傳輸測(cè)量光束并相對(duì)于 測(cè)量光束而言呈現(xiàn)相對(duì)小的波長(zhǎng)色散和相對(duì)小的光學(xué)誤差的諸如 石英的材料或諸如PP、 PC、 COP或PDMS的塑料材料形成。微流 體通道的內(nèi)表面形成為可以4呆持所形成層流的處理表面。另外，可以將樣"危體通道置于固定狀態(tài)或者可以;汶置在卞者如下文中所述的 基板A的可交換部件上。
微小粒子P包括與活體有關(guān)的微小粒子(諸如，細(xì)胞、微生物、 活體高分子物質(zhì))、乳膠粒子或凝膠粒子、諸如工業(yè)粒子的合成粒 子。細(xì)胞包括諸如血型細(xì)胞的動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞。孩t生物包括諸 如大腸桿菌的細(xì)菌、諸如煙草花葉病毒的病毒、諸如酵母真菌的真 菌?；铙w高分子物質(zhì)包括染色體、核糖體、線粒體和細(xì)胞器。例如， 工業(yè)粒子可以由有機(jī)或無(wú)機(jī)高分子材料、金屬等形成。有機(jī)高分子 材沖+包括聚苯乙烯、苯乙烯二乙烯基苯和聚曱基丙烯酸曱酯。無(wú)枳j 高分子材料包括玻璃、硅石和》茲性材料。金屬包括金膠體和鋁。盡 管以上纟是及的這些孩i小粒子通常具有5求形形狀，^f旦是其還可以具有 非球面形狀，且其大小、質(zhì)量等也同樣不受特殊限制。
另夕卜，根據(jù)測(cè)量目標(biāo)的微小粒子p的類型和測(cè)量的目標(biāo)，測(cè)量 光束可以具有選自多種波形的波形。同樣可以從諸如氣體激光器 (諸如氬激光器和氦激光器)、半導(dǎo)體激光器(LD)、發(fā)光二極管 (LED)等的已知光源適當(dāng)選擇性地^f吏用光源。
例如，為了測(cè)量微小粒子P的基本成分的目標(biāo)，選擇性地使用 波長(zhǎng)與個(gè)別成分的吸收波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量光束。另一方面，當(dāng)將要 測(cè)量標(biāo)記有多個(gè)熒光染料的微小粒子的熒光時(shí)，使用波長(zhǎng)與個(gè)別焚 光染一牛的激勵(lì)波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量光束。例如，如果將波長(zhǎng)405 nm、 473 nm和658 nm分別用于圖1中固定測(cè)量光束21、 22和23，那 么可以使用個(gè)別具有這些波長(zhǎng)作為其激勵(lì)波長(zhǎng)的三個(gè)不同焚光染 料來(lái)執(zhí)行微小粒子P的辨別。
使用置于從不同波長(zhǎng)的每個(gè)光源發(fā)出的測(cè)量光束的光路上的 多角鏡、電流鏡、聲光元件、電光元件等以固定周期執(zhí)行測(cè)量光束的掃描。用于每個(gè)測(cè)量光束的照射系統(tǒng)被用作遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)以便測(cè) 量光束的斑點(diǎn)寬度可以固定在對(duì)應(yīng)孩i流體通道上的成〗象平面上。
如本文以上所描述，在應(yīng)用本發(fā)明的光學(xué)測(cè)量裝置中，可以將 每個(gè)微流體通道置于可交換部件上，且對(duì)應(yīng)光學(xué)測(cè)量部件而言，可
以適當(dāng)?shù)夭捎迷诒疚囊陨咸峒暗腁nne Y. Fu等人的非專利文件中披 露的光學(xué)測(cè)量部件，其中，在玻璃或高分子材料的基板上形成非常 小的微流體通道。當(dāng)使用剛剛提及的基板時(shí)，可以解決由流動(dòng)細(xì)胞 的重復(fù)使用產(chǎn)生并且出現(xiàn)在現(xiàn)有光學(xué)測(cè)量裝置中的雜質(zhì)或污染物 的混合問(wèn)題。
圖9示出了基板形式的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的實(shí)例。
參看圖9,在基板A上形成其中可以導(dǎo)入微小粒子的十個(gè)微流 體通道。參考數(shù)字11指示一個(gè)孩i流體通道中。以下，描述樣i流體 通道ll的配置。然而，其他樣i流體通道也具有類似配置。應(yīng)注意， 微流體通道的數(shù)目并不受特殊限制，而是可以任意設(shè)為等于或者大 于2的任何數(shù)目。
將圖9中未示出的微小粒子P的擴(kuò)散溶劑從試樣導(dǎo)入部101導(dǎo) 入到^f鼓流體通道11中。在^f鼓流體通道11的一端上i殳置溶劑導(dǎo)入部 31,并將/人溶劑導(dǎo)入部31導(dǎo)入的溶劑々貴入到纟鼓流體通道11的溶劑 饋入路徑32和33且溶劑在匯合部111結(jié)合從試樣導(dǎo)入部101導(dǎo)入 的微小粒子P的擴(kuò)散溶劑。因此，從溶劑饋入路徑32和33結(jié)合的 溶劑用作外殼流動(dòng)且用以將孩支小粒子P逐一排列在孩i流體通道11 中的中心。應(yīng)注意，例如，從圖1中所示的試樣保存部IO投入微 小粒子P的擴(kuò)散溶劑，并將其轉(zhuǎn)移到^f效流體通道的試樣導(dǎo)入部101 (同樣參看圖1中的箭頭標(biāo)志F。。將逐一排列在微流體通道11中的微小粒子P饋入到測(cè)量光照
射區(qū)域R中，其中，4吏用沿圖9中的虛線箭頭標(biāo)志S所指示的方向 掃描的測(cè)量光束來(lái)測(cè)量微小粒子P。當(dāng)微流體通道的排列距離和測(cè) 量光束的照射距離為諸如本文以上參看圖2A~5所述的距離時(shí)，描 述基板上的微流體通道的微流體通道寬度w和微流體通道距離d兩 個(gè)變量或參數(shù)所要滿足的條件，其中，注意基板A側(cè)所要滿足的條 件，將測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度W一和照射距離Dsp。t設(shè)為任意值。
圖10示出了應(yīng)用本實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量設(shè)備或基板中的微流體 通道的排列距離和測(cè)量光束的照射距離。
圖10以》文大尺寸示出了圖9中所示的測(cè)量光照射區(qū)域R。在 圖10中，示出了三個(gè)樣i流體通道11 ~ 13作為4戈表并與圖2A ~圖5 中類似i也4吏用三個(gè)測(cè)量光束。
參看圖10，虛線箭頭標(biāo)志S所指示的沿測(cè)量光束21-23的掃 描方向的其斑點(diǎn)寬度由Wsp。t表示，且測(cè)量光束中的相鄰光束之間 (即，測(cè)量光束21與22之間或測(cè)量光束22與23之間)的照射距 離由Dsp。t表示。另外，沿虛線箭頭標(biāo)志S的微流體通道11 ~ 13的 寬度由w表示，且微流體通道中的相鄰?fù)ǖ乐g(即，微流體通道 11與12之間或微流體通道12與13之間)的距離(即，地帶寬度) 由d表示。
首先，微流體通道的微流體通道寬度w滿足以下表達(dá)式(3): w + Wspot < Dsp。t(min)…(3)
其中，Dsp。t(min)是選自測(cè)量光束21~23的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束 之間的沿掃描方向的距離中的最小距離，即，測(cè)量光束21與22之間的距離和測(cè)量光束22與23之間的距離中的最小距離。在圖10 中，測(cè)量光束21與22之間的距離是照射距離Dsp。t(min)。
具體地，斑點(diǎn)寬度w ^皮:沒(méi)為與斑點(diǎn)寬度Wsp。t的和小于 Dsp。t(min)。換句話說(shuō)，微流體通道需要以小于斑點(diǎn)寬度Wsp。t與照 射距離Dsp。t(min)的差的距離來(lái)彼此間隔的關(guān)系形成。
另外，微流體通道距離d滿足以下表達(dá)式(4): Dspot(max) x (NXex — 1) + Wspot < d…(4)
其中，N是測(cè)量光束的數(shù)目。在圖10中，示出了三個(gè)測(cè)量光 束21~23，因此N二3。同時(shí)，Dsp。t(max)表示選自測(cè)量光束21-23 的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束之間的沿掃描方向S的最大距離，即，測(cè)量光 束21與22之間的距離或測(cè)量光束22與23之間的距離。在圖10 中，測(cè)量光束22與23之間的距離是照射距離Dspot(max)。
具體地，孩i流體通道距離d凈皮設(shè)為大于照射距離Dsp。t(max)與 測(cè)量光束的數(shù)目減1的乘積加上斑點(diǎn)寬度W叩w的和。換句話說(shuō)， 需要以包括于微流體通道距離或地帶寬度d中的所有測(cè)量光束的照 射位置的4皮此間隔關(guān)系形成孩i流體通道。
此處，雖然并未特別設(shè)定微流體通道距離d的上限值，但是根 據(jù)照射距離Dsp。t(max)和測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度Wsp。t的量值以及其自 身基板的量值，將微流體通道距離d設(shè)為適當(dāng)值。更具體地，圖9 中所示的基^反A的大小為約70 mm長(zhǎng)x約30 mm寬，且在沿基才反 A的每個(gè)方向的約6 mm的區(qū)域中設(shè)置每個(gè)微流體通道。在圖9中， 所示的微流體通道相對(duì)于整個(gè)基4反而言4交大。因此，正常，i定的樹(shù): 流體通道距離d的量值為約350 jam ~ 500 (am,且最大不超過(guò)1 mm。然而，在此實(shí)例中，在測(cè)量光束的配置中，可以將測(cè)量光束的
斑點(diǎn)寬度Wsp。t和照射距離Dsp。t設(shè)為任意值，根據(jù)斑點(diǎn)寬度Wsp。t和 照射距離Dsp。t的值，將基板的微流體通道寬度w和微流體通道距 離d設(shè)為滿足本文以上給出的表達(dá)式(3)和(4)，從而與本文以 上參看圖2A至5所描述的類似，〗又一個(gè)測(cè)量光束正常照射在僅一 個(gè)樣i流體通道上。
另外，可以采用與本文以上參看圖6所描述的狀況類似的配置， 測(cè)量光束21~23照射在多個(gè)區(qū)中的一些不同區(qū)上，其中，每個(gè)微 流體通道距離被劃分以具有沿掃描方向S的預(yù)定寬度且這些區(qū)4皮此 不連續(xù)。此時(shí)，微流體通道可以被配置成"當(dāng)一個(gè)測(cè)量光束照射在 一個(gè)樣i流體通道上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在^f壬一個(gè)樣i流體通道 上"。
以此方式，由于測(cè)量目標(biāo)的微小粒子被導(dǎo)入到多個(gè)微流體通道 中且測(cè)量光束經(jīng)掃描以執(zhí)行導(dǎo)入到微流體通道中的微小粒子的光 學(xué)測(cè)量，所以與上面i殳置單個(gè)孩i流體通道同時(shí)測(cè)量光束照射在單個(gè) 微流體通道的固定點(diǎn)上以執(zhí)行測(cè)量的現(xiàn)有基板相比，使用應(yīng)用本實(shí) 施例的光學(xué)才企測(cè)裝置可以在短時(shí)間周期中完成測(cè)量過(guò)程。
另外，由于測(cè)量光束始終^又照射在一個(gè)孩i流體通道上，所以不 會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)目標(biāo)的交擾。因此，可以實(shí)現(xiàn)高測(cè)量精確度，且檢觀'J目 標(biāo)光可以由單個(gè)4企測(cè)器來(lái)4企測(cè)。
基4反A由可以通過(guò)其傳，敘測(cè)量光束并相乂十于測(cè)量光束而言呈 現(xiàn)相對(duì)小的波長(zhǎng)色散和相對(duì)小的光學(xué)誤差的諸如玻璃的材料或諸 如PP、 PC、 COP或PDMS的塑剩-材泮午形成。當(dāng)基4反A的材泮牛為誠(chéng): 璃時(shí)，通過(guò)濕腐蝕或千腐蝕來(lái)轉(zhuǎn)移微流體通道。另一方面，當(dāng)基板 A的材料為塑料材料時(shí)，通過(guò)毫微壓痕或模壓來(lái)在基板上形成微流體通道。用使用了與基板材料相同的材料的罩來(lái)密封上面形成有微 流體通道的基板的微流體通道。
現(xiàn)在，以下以排列基板A的狀況作為實(shí)例，參看圖9來(lái)描述由 光學(xué)測(cè)量裝置和排列有光學(xué)測(cè)量裝置的微小粒子測(cè)量設(shè)備進(jìn)行的 測(cè)量光束的掃描方法和;險(xiǎn)測(cè)目標(biāo)光的4企測(cè)方法。
可以根據(jù)上述測(cè)量目標(biāo)的微小粒子P和測(cè)量的目標(biāo)來(lái)適當(dāng)且選 擇性地使用測(cè)量光束和光源以及掃描系統(tǒng)。此處，描述了微小粒子 測(cè)量設(shè)備，其中，將具有波長(zhǎng)405 nm、 473 nm和658 nm的激光二 極管(LD )用作光源并掃描來(lái)自光源的這些光測(cè)量光學(xué)以根據(jù)個(gè)別 具有波長(zhǎng)作為其激勵(lì)波長(zhǎng)的三個(gè)不同熒光染料來(lái)辨別微小粒子P。 應(yīng)注意，；險(xiǎn)測(cè)目標(biāo)光不限于熒光，而是可以為i者如用于測(cè)量目標(biāo)孩t 小粒子的大小測(cè)量的向前散射光、用于測(cè)量結(jié)構(gòu)的向側(cè)散射光、通 過(guò)瑞利散射或米氏散射的散射光等。另外，熒光可以為連貫熒光和 不連貫熒光中的任一個(gè)。
適當(dāng)采用使用多個(gè)以下所述焚光染料的微小粒子P的以下所述 的辨別，其中，使用常見(jiàn)的流動(dòng)血細(xì)胞計(jì)數(shù)器來(lái)辨別標(biāo)記有熒光染 料的細(xì)胞或活體高分子。這個(gè)辨別還用于辨別含有熒光染料的微: 珠。
首先，將逐一排列在微流體通道11中的微小粒子P饋入到測(cè) 量光照射區(qū)域R中，其中，沿圖9中的虛線箭頭標(biāo)志S所指示的方 向掃描的波長(zhǎng)405 nm、 473 nm和658 nm的測(cè)量光束^L照射。因此， 如果^f鼓小粒子P標(biāo)記有激勵(lì)波長(zhǎng)為一個(gè)上述特定波長(zhǎng)中的熒光染 料，那么從微小粒子P發(fā)出熒光(即，檢測(cè)目標(biāo)光)。此處，由于 微小粒子P標(biāo)記有三個(gè)不同熒光染料，所以基于是否從每個(gè)熒光染 料發(fā)出光，通過(guò)三個(gè)不同測(cè)量光束的照射產(chǎn)生的熒光呈現(xiàn)2x2x2=8圖案?？梢酝ㄟ^(guò)分析從微小粒子P產(chǎn)生的熒光圖案來(lái)辨別微小 粒子P。
例如，通過(guò)4冊(cè)格來(lái)散射在照射測(cè)量光束時(shí),人激勵(lì)波長(zhǎng)為405 nm、 473 nm和658 nm的焚光染津牛中的任一個(gè)產(chǎn)生的熒光，隨后4吏 用多通道光電倍增管(PMT)來(lái)斥企測(cè)每個(gè)波長(zhǎng)的焚光。PMT》文大4壬 何波長(zhǎng)的檢測(cè)光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)輸出到設(shè)置在該 裝置中的數(shù)據(jù)分析部。
因此，由于基板A的微流體通道和測(cè)量光束被配置成滿足本文 以上給出的表達(dá)式(l) ~ (4),所以多角鏡所掃描的測(cè)量光束中 的一個(gè)始終照射在微流體通道中的僅一個(gè)上。因此，僅從一個(gè)樣丈流 體通道產(chǎn)生熒光，且不從任何其他孩t流體通道同時(shí)產(chǎn)生焚光。因此， 即使使用單個(gè)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)熒光，也不會(huì)出現(xiàn)交擾，并且可以獲得 高測(cè)量精確度。另外，當(dāng)使用單個(gè)檢測(cè)器來(lái)形成該裝置時(shí)，可以簡(jiǎn) 化光學(xué)測(cè)量裝置和微小粒子測(cè)量設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
在使用應(yīng)用本實(shí)施例的微小粒子測(cè)量設(shè)備的情況下，可以基于 微小粒子P的熒光圖案來(lái)分散指示預(yù)定熒光圖案的群體或組群。
在測(cè)量光照射區(qū)域R的測(cè)量之后，將微小粒子P從圖9中的試 樣排出部41排出到孩先流體通道11的外部。此時(shí)，測(cè)量光照射區(qū)域 R與試樣排出部41之間所設(shè)置的分散部42從微小粒子P中分散出 預(yù)期組群。
i殳置在裝置中的凄史據(jù)分析部乂人PMT接收電信號(hào)的輸出以辨別 每個(gè)微小粒子P的熒光圖案，并將與指示預(yù)定熒光圖案的微小粒子 P有關(guān)的分散信號(hào)輸出到分散部42。分散部42基于分散信號(hào)來(lái)分 散饋入到指示預(yù)定焚光圖案的微流體通道11中的微小粒子P的那 些組群。例如，可以基于以上提及的Anne Y. Fu等人的非專利文件中披 露的已知技術(shù)來(lái)形成分散部42，或者可以使用日本專利公開(kāi)第 2004-85323號(hào)中4皮露的超聲波產(chǎn)生元件或日本專利開(kāi)第 2006-220423號(hào)(參見(jiàn)權(quán)利要求IO)中披露的膠電極。根據(jù)使用膠 電極的方法，通過(guò)將預(yù)定電流提供給由含有電解液的凝膠形成并且 在微流體通道的相對(duì)側(cè)上放置成彼此相對(duì)關(guān)系并且沿溶劑的饋入 方向呈彼此間隔關(guān)系的兩個(gè)膠電極，改變了將饋入微小粒子P的微 流體通道，從而分散出預(yù)期組群。
如上所述，在應(yīng)用本實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置和樣i小粒子測(cè)量設(shè) 備中，與上面設(shè)置有單個(gè)^f鼓流體通道同時(shí)測(cè)量光束照射在單個(gè)^f鼓流 體通道的固定點(diǎn)上以執(zhí)行測(cè)量或分散的現(xiàn)有基板相比，通過(guò)將測(cè)量 目標(biāo)的微小粒子導(dǎo)入到多個(gè)孩i流體通道中以執(zhí)行測(cè)量或分散，可以 在短時(shí)間周期中完成測(cè)量過(guò)程。
可以將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量裝置用于諸如與活體有 關(guān)的微小粒子(諸如，細(xì)胞、微生物和核糖體)、乳膠粒子或凝膠 粒子和諸如工業(yè)粒子的合成粒子的樣i小粒子的光學(xué)測(cè)量。
另外，可以將光學(xué)測(cè)量設(shè)備和微d、粒子測(cè)量設(shè)備用作流式細(xì)胞 計(jì)或粒子分析器。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以有 多種修改、組合、再組合和改進(jìn)，均應(yīng)包含在隨附權(quán)利要求或等同 物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種光學(xué)測(cè)量裝置，包括多個(gè)微流體通道，彼此平行地延伸；以及掃描裝置，用于沿所述微流體通道被并置的掃描方向掃描多個(gè)測(cè)量光束，從而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到所述微流體通道中的微小粒子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)量裝置，其中，所述掃描裝置掃 描所述測(cè)量光束，以<更當(dāng)所述測(cè)量光束之一照射在所述《效流體 通道之一上時(shí)，其他測(cè)量光束不照射在4壬一個(gè)所述孩吏流體通道 上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)測(cè)量裝置，其中，所述微流體通道 以沿所述掃描方向;f皮此預(yù)定間隔的關(guān)系排列，同時(shí)所述測(cè)量光 束被以沿所述掃描方向;f皮此間隔的方式照射和掃描，且其中， 沿所述掃描方向的所述孩么流體通道的孩i流體通道寬度由表示，沿所述掃描方向的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束之間的距離中的最小距離D[min]和所述測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬度W滿足以下 表達(dá)式(1 ):wchannei + W < D(min)…(1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)測(cè)量裝置，其中，沿所述掃描方向的所述微流體通道之間的距離由cU^e,表示，所述測(cè)量光束的數(shù)目N、從所述測(cè)量光束中所選的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束之間沿所 述掃描方向的最大距離D(max)和所述測(cè)量光束的所述斑點(diǎn)寬 度W滿足以下表達(dá)式(2):D(max)x(N—1) + W<dchannel…(2)。
5. 才艮據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)測(cè)量裝置，其中，所述樣i流體通道 以沿所述掃描方向4皮此預(yù)定間隔的關(guān)系排列，同時(shí)所述測(cè)量光 束4皮以沿所述掃描方向4皮此間隔的方式照射和掃描，且其中， 所述掃描方向的所述微流體通道之間的各個(gè)距離被分為沿所 述掃描方向的預(yù)定尺寸的多個(gè)區(qū)，每個(gè)所述測(cè)量光束照射在一 個(gè)所述區(qū)中，且其中照射有一個(gè)所述測(cè)量光束的一個(gè)所述區(qū)與 其中照射有另一個(gè)所述測(cè)量光束的另一個(gè)所述區(qū)互不相同且 ;f皮jHi不連續(xù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測(cè)量裝置，其中，所述微流體通道 被置于可交換部件上。
7. —種微小粒子測(cè)量設(shè)備，包括光學(xué)測(cè)量裝置，包括;波此平行延伸的多個(gè)孩i流體通道和 用于沿所述孩i流體通道纟皮并置的掃描方向掃描多個(gè)測(cè)量光束、 乂人而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到所述孩i流體通道中的樣i小粒子的掃描裝 置。
8. —種光學(xué)測(cè)量i殳備，包4舌可交4灸部件；以及光學(xué)測(cè)量裝置，包括彼此平行延伸的多個(gè)微流體通道和 用于沿所述樣史流體通道^皮并置的掃描方向掃描多個(gè)測(cè)量光束、 從而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到所述微流體通道中的微小粒子的掃描裝 置；所述孩t流體通道以沿所述掃描方向4皮at匕預(yù)定間隔的關(guān)系排列，同時(shí)所述測(cè)量光束^皮以沿所述掃描方向;f皮此間隔的方式照射和掃描；所述孩t流體通道具有滿足以下表達(dá)式(3)的沿所述掃描 方向的微流體通道寬度w:<formula>formula see original document page 4</formula>…(3)其中，Wsp。t是沿所述掃描方向的所述測(cè)量光束的斑點(diǎn)寬 度，以及Dsp。t(min)是沿所述掃描方向的兩個(gè)所述測(cè)量光束之 間的距離中的最小距離。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)測(cè)量i殳備，其中，所述測(cè)量光束的 數(shù)目由Nj^表示，以及沿所述掃描方向的兩個(gè)相鄰測(cè)量光束 之間的距離中的最大距離由D(max)表示，沿所述掃描方向的 所述微流體通道之間的距離d滿足以下表達(dá)式(4 ):<formula>formula see original document page 4</formula>…(4)。
10. —種光學(xué)測(cè)量i殳備，包4舌可交4灸部^f牛；以及光學(xué)測(cè)量裝置，包括;波此平行延伸的多個(gè)孩么流體通道和 用于沿所述孩i流體通道4皮并置掃描方向掃描多個(gè)測(cè)量光束、乂人 而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到所述微流體通道中的微小粒子的掃描裝置；所述纟殷流體通道以沿所述掃描方向4皮此預(yù)定間隔的關(guān)系 排列，同時(shí)所述測(cè)量光束^^以沿所述掃描方向^f皮此間隔的方式 照射和掃描；沿所述掃描方向的所述微流體通道之間的各個(gè)距離被分 為沿所述掃描方向的預(yù)定尺寸的多個(gè)區(qū)，每個(gè)所述測(cè)量光束照 射在一個(gè)所述區(qū)中，同時(shí)，其中照射有一個(gè)所述測(cè)量光束的一 個(gè)所述區(qū)與其中照射有另一個(gè)所述測(cè)量?jī)?cè)^:的另一個(gè)所述區(qū) 互不相同JU皮此不連續(xù)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種光學(xué)測(cè)量裝置和設(shè)備以及使用光學(xué)測(cè)量裝置的微小粒子測(cè)量設(shè)備，該光學(xué)測(cè)量裝置包括彼此平行延伸的多個(gè)微流體通道；以及用于沿微流體通道被并置的掃描方向掃描多個(gè)測(cè)量光束的掃描裝置，從而光學(xué)測(cè)量導(dǎo)入到所述微流體通道中的微小粒子。
文檔編號(hào)G01N15/00GK101413866SQ20081017050
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者今西慎悟, 古木基裕, 篠田昌孝 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社