WO2021085312A1 - チップ固定装置及び粒子検査装置 - Google Patents

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WO2021085312A1
WO2021085312A1 PCT/JP2020/039783 JP2020039783W WO2021085312A1 WO 2021085312 A1 WO2021085312 A1 WO 2021085312A1 JP 2020039783 W JP2020039783 W JP 2020039783W WO 2021085312 A1 WO2021085312 A1 WO 2021085312A1
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flow path
fixing
fixing device
elastically deformed
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尚英 宮本
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ソニー株式会社
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    • G01N2015/1006Investigating individual particles for cytology

Definitions

  • This disclosure relates to a chip fixing device and a particle inspection device.
  • a particle inspection device that inspects particles using a microchip (hereinafter referred to as a flow path chip) through which a sample liquid containing particles and a sheath liquid flow, and separates the sample liquid.
  • a flow path chip a microchip
  • the flow path chip is mounted on the mounting portion, the pressure change portion of the flow path chip is operated by a piezoelectric element (piezo element), and the sample liquid is taken into the pressure change portion.
  • piezoelectric element piezoelectric element
  • a piezoelectric element is provided in the chip fixing device for fixing the flow path chip to the mounting portion.
  • the piezoelectric element is flowed in a state where the flow path chip is fixed to the mounting portion and is in contact with the pressure changing portion. It is conceivable to fix it to the road chip.
  • such a fixing structure has a problem that the structure of the fixing device becomes complicated.
  • the present disclosure proposes a chip fixing device and a particle inspection device capable of fixing the flow path chip to the mounting portion and simplifying the structure of fixing the piezoelectric element to the flow path chip.
  • a mounting portion on which a flow path chip having a flow path through which a fluid containing particles flows and a pressure changing portion that takes in target particles from the flow path is mounted, and the mounting portion mounted on the mounting portion.
  • the mounting portion includes a fixing portion for fixing the flow path chip, the mounting portion has a base on which the flow path chip is placed, and the fixing portion is a fixing for pressing the flow path chip against the base.
  • the fixing member includes a member, a piezoelectric element that operates the pressure changing portion, and a holding member that is movably provided in a direction of contacting and separating from the pressure changing portion and holds the piezoelectric element.
  • a chip fixing device having an elastically deformed portion for fixing the holding member to the fixing member by elastically deforming when the flow path tip is pressed against the base.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a flow path chip of an embodiment.
  • the chip fixing device of this embodiment is used in a particle inspection device such as a flow cytometer, and as shown in FIG. 1, as a microchip through which a sample liquid as a fluid containing particles and a sheath liquid flow.
  • This is a device for fixing the flow path chip 3.
  • the flow path tip 3 is formed in a rectangular plate shape, and is targeted from the sample liquid introduction flow path 3a through which the sample liquid containing particles flows, the sheath liquid introduction flow path 3b through which the sheath liquid flows, and the sample liquid introduction flow path 3a. It has a pressure changing unit 3c that sucks and takes in particles.
  • the flow path chip 3 includes an observation unit 3d for observing particles, a buffer solution introduction path 3e through which the buffer solution flows, a pair of waste liquid flow paths 3f and 3g for discharging the sample liquid sheath liquid and the buffer liquid, and pressure. It has a counter unit 3h for measuring the particles separated by the changing unit 3c, and a collection flow path 3k for collecting the separated particles.
  • the present disclosure is not limited to a structure in which the flow path chip 3 has a buffer solution introduction path 3e, a waste liquid flow path 3f, 3g, and a recovery flow path 3k, and these may be omitted.
  • the sample liquid introduction flow path 3a and the sheath liquid introduction flow path 3b meet on the upstream side of the observation unit 3d.
  • the buffer solution introduction path 3e communicates with the downstream of the orifice 3m on the downstream side of the observation unit 3d.
  • the pressure changing portion 3c is arranged on the downstream side of the orifice 3m, and has a pressure chamber 3n that takes in the target particles from the orifice 3m.
  • the pressure chamber 3n communicates with the counter unit 3h and the recovery flow path 3k.
  • the flow path chip 3 is provided with a plurality of positioning holes 3r for positioning at a predetermined position by a chip fixing device described later.
  • the material for forming the flow path chip 3 include polycarbonate, cycloolefin polymer, polypropylene, PDMS (polydimethylolefin), glass, silicon and the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3 of the embodiment.
  • the pressing portion 3p forming the pressure chamber 3n is pressed by the piezoelectric element 17 described later, so that the periphery of the pressing portion 3p is elastically deformed.
  • the volume of the pressure chamber 3n changes.
  • the pressure changing unit 3c separates the desired particles A by taking the sample liquid and the sheath liquid from the orifice 3m into the pressure chamber 3n by changing the pressure according to the change in the volume of the pressure chamber 3n. ..
  • the pressure chamber 3n In the pressure changing portion 3c, the pressure chamber 3n is normally pressurized, and the flow F1 in which the sample liquid and the sheath liquid flow into the pressure chamber 3n is stopped by the flow F2 of the buffer liquid. As the volume of the pressure chamber 3n increases in the pressure changing portion 3c, the sample liquid and the sheath liquid flow into the pressure chamber 3n.
  • particle A broadly includes biological particles such as cells, microorganisms and liposomes, or synthetic particles such as latex particles, gel particles and industrial particles.
  • Biological particles include chromosomes, liposomes, mitochondria, organelles (organelles) and the like that make up various cells.
  • Cells include animal cells (blood cell lineage cells, etc.) and plant cells.
  • Microorganisms include bacteria such as Escherichia coli, viruses such as tobacco mosaic virus, and fungi such as yeast.
  • the bio-related particles also include bio-related polymers such as nucleic acids, proteins, and complexes thereof.
  • the industrial particles may be, for example, an organic or inorganic polymer material, a metal, or the like.
  • Organic polymer materials include polystyrene, styrene / divinylbenzene, polymethylmethacrylate and the like.
  • Inorganic polymer materials include glass, silica, magnetic materials and the like.
  • Metals include colloidal gold, aluminum and the like. The shape of these particles is generally spherical, but may be non-spherical, and the size, mass, and the like are not particularly limited.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the chip fixing device of the embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the chip fixing device of the embodiment.
  • the width direction of the chip fixing device is the X direction
  • the depth direction of the chip fixing device is the Y direction
  • the height direction of the chip fixing device is the Z direction.
  • the X, Y, and Z directions are shown in the same manner as in FIGS. 3 and 4.
  • the orientation of the chip fixing device is not limited to the X, Y, and Z directions described above.
  • the chip fixing device 5 of the embodiment presses the mounting portion 6 on which the flow path chip 3 is mounted and the flow path chip 3 mounted on the mounting portion 6 to press the flow path chip.
  • a fixing portion 7 for fixing the 3 to the mounting portion 6 and a driving portion 8 for driving the fixing portion 7 are provided.
  • the mounting portion 6 has a base 11 on which the flow path chip 3 is mounted, and the flow path chip 3 is inserted and removed from the mounting portion 6 at one end side of the base 11 in the Y direction.
  • the exit 12 is formed.
  • the rectangular flow path chip 3 is inserted and removed from the insertion / removal port 12 along the longitudinal direction of the flow path chip 3.
  • the fixing portion 7 is provided with respect to the fixing block 16 as a fixing member that presses the flow path chip 3 onto the base 11, the piezoelectric element 17 that operates the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3, and the pressure changing portion 3c.
  • An element holder 18 (see FIG. 9) as a holding member provided so as to be movable in the Z direction of contact and separation to hold the piezoelectric element 17, and a pressing coil spring 19 (see FIG. 11) that presses the element holder 18 against the pressure changing portion 3c. ) And.
  • the fixing portion 7 is attached with four elevating guide shafts 21 for guiding the element holder 18 to move in the Z direction in contact with and separating from the pressure changing portion 3c, and a fixing block 16 in a direction away from the base 11. It has four compression coil springs 22 and a force.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a fixing block 16 of the chip fixing device 5 of the embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the fixing block 16 of the chip fixing device 5 of the embodiment from the bottom surface side.
  • the fixing block 16 is formed in a rectangular parallelepiped shape by, for example, a metal material, and guide holes 16a are provided through each of the four corners.
  • Each of the four elevating guide shafts 21 provided on the base 11 is inserted into each guide hole 16a.
  • the fixed block 16 is movably supported by the base 11 along each elevating guide shaft 21.
  • each elevating guide shaft 21 is provided with a compression coil spring 22, and the fixed block 16 returns to the initial position separated from the base 11 by the elastic force of the compression coil spring 22.
  • the fixed block 16 has two inclined surfaces 24, which are trajectories to which the rollers 44 of the drive unit 8 described later move, as the pressurizing unit pressurized by the drive unit 8.
  • Each inclined surface 24 is formed along both side surfaces of the fixed block 16 in the X direction.
  • the inclined surface 24 is inclined with respect to the YX plane, and is directed from one end portion 24a located on the insertion / removal port 12 side of the mounting portion 6 toward the other end portion 24b located on the side opposite to the insertion / removal port 12 side. (See FIGS. 7 and 8).
  • one end portion 24a of the inclined surface 24 is separated from the elastically deformed portion 25 described later of the fixed block 16, and the other end portion 24b of the inclined surface 24 is formed at a position adjacent to the elastically deformed portion 25.
  • the pressurizing portion of the fixed block 16 is not limited to the inclined surface 24, and any pressurizing structure may be adopted as long as it is a portion to which an external force for moving the fixed block 16 toward the base 11 is applied. ..
  • FIG. 7 and 8 are side views for explaining an operation in which the flow path chip 3 is fixed to the mounting portion 6 in the chip fixing device 5 of the embodiment.
  • the ascending position separated from the base 11 is the initial position, and the flow path chip 3 is inserted and removed from the insertion / removal port 12 of the mounting portion 6.
  • the fixed block 16 is moved up and down by the roller 44 moved by the drive unit 8 moving from one end portion 24a to the other end portion 24b along the inclined surface 24.
  • the flow path chip 3 is pressed against the base 11 by the fixing block 16.
  • the fixing block 16 fixes the flow path chip 3 mounted on the mounting portion 6 to the mounting portion 6.
  • the fixed block 16 moves along the elevating guide shaft 21 by the elastic force of the compression coil spring 22 as the roller 44 moves from the other end 24b toward the one end 24a along the inclined surface 24. To return to the initial position. As a result, the fixing block 16 releases the flow path chip 3 mounted on the mounting portion 6 from the fixed state on the mounting portion 6.
  • one end 24a of the inclined surface 24 is along the XY plane (horizontal plane in the drawing), and the other end 24b is, for example, X. -It is formed with a small inclination angle with respect to the Y plane.
  • one end portion 24a and the other end portion 24b are continuous with an intermediate portion 24c inclined at a predetermined inclination angle with respect to the XY plane.
  • the inclination angle of the other end 24b of the inclined surface 24 is smaller than that of the intermediate portion 24c between the one end 24a and the other end 24b.
  • the inclination angle of the inclined surface 24 refers to the inclination angle with respect to the XY plane.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an elastically deformed portion of the fixing block 16 of the chip fixing device 5 of the embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic view for explaining an elastically deformed portion in the fixing block 16 of the chip fixing device 5 of the embodiment.
  • the fixed block 16 is elastically deformed when the flow path tip 3 is pressed against the base 11, so that the element holder 18 is elastically deformed to fix the element holder 18 to the fixed block 16.
  • the elastically deformed portion 25 is arranged on one side of the fixed block 16 in the X direction, and is integrally formed with the fixed block 16.
  • the elastically deformed portion 25 is bent so that the elastically deformed portion 25 approaches the element holder 18 side by pushing down the other end portion 24b side of the inclined surface 24 by the roller 44.
  • the elastically deformed portion 25 has a regulating portion 25a that regulates the position of the element holder 18 and a pair of thin-walled portions 25b formed on both sides of the regulating portion 25a.
  • the regulating portion 25a is formed in a size that allows the outer peripheral surface of the element holder 18 to be appropriately pressed.
  • the thin-walled portion 25b is formed to be thinner in the Z direction than the regulating portion 25a.
  • the regulating portion 25a is arranged on the base 11 side (the back surface side of the fixed block 16) with respect to the pair of thin-walled portions 25b.
  • the fixed block 16 has two notches 27 extending from each of the pair of thin-walled portions 25b to the outer peripheral surface of the fixed block 16.
  • Each notch 27 is formed in a slit shape that penetrates the fixing block 16 in the Z direction. Therefore, in the fixed block 16, a portion of the two inclined surfaces 24 on which the inclined surface 24 and the elastically deformed portion 25 are formed is divided by the notch 27. In other words, the portion having the inclined surface 24 is connected to the fixed block 16 by the elastically deformed portion 25.
  • the portion whose rigidity is reduced by the thin portion 25b and the notch 27 is formed in the fixed block 16, and when the roller 44 pushes down the inclined surface 24, proper bending is likely to occur in the vicinity of the elastically deformed portion 25. Therefore, the elastically deformed portion 25 can be smoothly elastically deformed.
  • the roller 44 pushes down the other end 24b side of the inclined surface 24 to elastically deform the pair of thin-walled portions 25b and elastically deform the pair of thin-walled portions 25b.
  • the regulating portion 25a moves toward the element holder 18 side and presses the element holder 18 in the X direction.
  • the element holder 18 pressed by the regulating portion 25a is abutted against the inner surface (reference surface) of the through hole 31, which will be described later, and is fixed to the fixing block 16. Therefore, the piezoelectric element 17 held by the element holder 18 is fixed at a predetermined position in the Z direction with respect to the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3 fixed to the mounting portion 6.
  • the elastically deformed portion 25 is provided adjacent to the other end portion 24b of the inclined surface 24.
  • the inclined surface 24 functions as a pressure portion for appropriately elastically deforming the elastically deformed portion 25, so that when the roller 44 pushes down the inclined surface 24, the elastically deformed portion 25 smoothly elastically deforms. Reliability is ensured.
  • the roller 44 moves from one end 24a of the inclined surface 24 away from the elastically deformed portion 25 toward the other end 24b near the elastically deformed portion 25, so that the elastically deformed portion 25 moves with the lowering operation of the fixed block 16. Is gradually elastically deformed to ensure the stability of movement of the regulating portion 25a due to the elastic deformation.
  • the force of the roller 44 stopped at the other end 24b of the inclined surface 24 pushing down the inclined surface 24 makes it possible to properly maintain the elastically deformed state of the elastically deformed portion 25, and stabilizes the fixed state of the element holder 18.
  • the sex is enhanced.
  • the center O2 of the piezoelectric element 17 and the rotation center line M of the roller 44 stopped at the other end 24b of the inclined surface 24 when the fixing block 16 presses the flow path chip 3 against the base 11 are on the same straight line L. positioned.
  • the elastically deformed portion 25 is formed around the vicinity of the element holder 18 (the peripheral portion of the through hole 31 described later).
  • the pair of thin-walled portions 25b are smoothly elastically deformed by the rollers 44 moving on the inclined surface 24, and the restricting portion 25a is moved to the element holder 18 side with the elastic deformation of the pair of thin-walled portions 25b. It becomes possible to move smoothly toward.
  • the elastically deformed portion 25 in this embodiment is provided only on one end side of the fixed block 16 in the X direction, but if necessary, element holders 18 are sandwiched between both ends of the fixed block 16 in the X direction. They may be provided so as to sandwich each other.
  • the elastically deformed portion 25 is integrally formed with the fixed block 16.
  • the elastically deformed portion 25 is formed of a material having a smaller elastic modulus than the fixed block 16, and the elastically deformed portion 25 is assembled to the fixed block 16. May be configured.
  • a through hole 31 is formed at a position facing the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3 mounted on the mounting portion 6, and the element holder 18 is placed in the through hole 31 in the Z direction. It is supported so that it can be moved to.
  • the inner wall of the through hole 31 is formed so as to regulate the moving range of the element holder 18 with respect to the Z direction.
  • the fixed block 16 is formed with an observation opening 32 penetrating at a position facing the observation portion 3d of the flow path chip 3 mounted on the mounting portion 6. Further, as shown in FIG. 6, on the bottom surface of the fixed block 16 facing the base 11, two positioning pins 33 inserted into the positioning holes 3r of the flow path chip 3 mounted on the mounting portion 6 are provided.
  • the flow path chip 3 When the flow path chip 3 is pressed by the fixed block 16, the flow path chip 3 is positioned at a predetermined position with respect to the fixed block 16. That is, the flow path chip 3 is positioned at a predetermined position with respect to the mounting portion 6 by the fixing block 16.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an element holder 18 in the fixing block 16 of the chip fixing device 5 of the embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 12 and 13 are exploded perspective views showing the element holder 18 in the fixing block 16 of the chip fixing device 5 of the embodiment.
  • the element holder 18 is arranged in the through hole 31 of the fixed block 16, and the inner surface of the through hole 31 is pressed by the restricting portion 25a of the elastically deformed portion 25 described above. It functions as a reference plane to which the element holder 18 is abutted.
  • the element holder 18 has a holding hole 18a for holding the piezoelectric element 17 and a convex portion 18b supported by the pressing coil spring 19.
  • the piezoelectric element 17 is fixed in the holding hole 18a by, for example, an adhesive, and operates so as to press the pressure changing portion 3c in the Z direction.
  • the piezoelectric element 17 fixed to the element holder 18 is provided with a contactor 35 in contact with the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3.
  • the contact 35 is fixed to the end face of the piezoelectric element 17 with, for example, an adhesive.
  • a fixing plate 36 for fixing the periphery of the pressure changing portion 3c is provided on the peripheral edge of the through hole 31.
  • the fixing plate 36 has an opening 36a into which the contactor 35 enters.
  • the element holder 18 is provided with a spring receiving member 37 that supports one end of the pressing coil spring 19.
  • the spring receiving member 37 is attached to the convex portion 18b of the element holder 18.
  • the fixed block 16 is provided with a spring pressing member 38 that supports the other end of the pressing coil spring 19.
  • the element holder 18 is urged toward the back surface side of the fixed block 16 by the pressing coil spring 19, and the elastic force of the pressing coil spring 19 causes the contact 35 of the piezoelectric element 17 to press the pressure of the flow path chip 3. It is pressure-welded to the changing portion 3c.
  • the fixed block 16 has a guide groove 41 and a guide pin 42 as a guide portion for guiding the movement of the element holder 18 which is brought into contact with and separated from the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3 in the Z direction.
  • the guide groove 41 is formed linearly along the Z direction on the inner peripheral surface of the through hole 31.
  • the guide pin 42 is fixed so as to project from the outer peripheral surface of the element holder 18 along the X direction, and is inserted into the guide groove 41.
  • the guide pin 42 functions as a so-called detent that regulates the rotation of the element holder 18 with respect to the circumferential direction in the through hole 31.
  • the guide groove 41 and the guide pin 42 sandwich the element holder 18 on a plane orthogonal to the direction in which the element holder 18 contacts and separates from the pressure changing portion 3c, that is, on an XY plane. It is provided on the opposite side of the regulation unit 25a. Further, as shown in FIG. 10, the guide groove 41 and the guide pin 42 are stopped at the center O1 of the regulation portion 25a, the center O2 of the piezoelectric element 17, and the other end portion 24b of the inclined surface 24 in the XY plane. It is located on a straight line L where the rotation center line M of the roller 44 is located.
  • the guide groove 41 is provided in the fixed block 16 and the guide pin 42 is provided in the element holder 18, but contrary to this structure, the guide groove 41 is provided in the element holder 18.
  • the guide pin 42 may be provided in the fixed block 16.
  • the drive unit 8 of the chip fixing device 5 includes two rollers 44 that move the fixing block 16 toward the base 11, and an arm member 45 that rotatably supports each roller 44.
  • a drive mechanism (not shown) for reciprocating the arm member 45 in the Y direction, and a pair of reciprocating guide shafts 46 for guiding the reciprocating movement of the arm member 45.
  • the arm member 45 is provided with a bearing portion 47 supported by each reciprocating guide shaft 46.
  • Each reciprocating guide shaft 46 is fixed along the side surfaces of both sides of the base 11 in the X direction. Both ends of the reciprocating guide shaft 46 in the axial direction are supported by support portions 48 provided on the base 11.
  • FIGS. 14A to 14D are cross-sectional views for explaining an operation in which the piezoelectric element 17 is fixed to the flow path chip 3 in the chip fixing device 5 of the embodiment.
  • the contact 35 of the piezoelectric element 17 urged by the pressing coil spring 19 is mounted on the mounting portion 6 at the initial position where the fixing block 16 is separated from the base 11. It is separated from the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3 that has been formed.
  • the fixed block 16 starts descending toward the base 11 by the roller 44 of the drive unit 8, and the fixed block 16 is moved by a predetermined amount (for example, from the initial position) from the initial position. When lowered by about 3 mm), the tip of the contact 35 of the piezoelectric element 17 comes into contact with the pressing portion 3p of the pressure chamber 3n of the pressure changing portion 3c.
  • the chip fixing device 5 receives the fixing plate 36 of the fixing block 16 when the fixing block 16 descends from the initial position toward the base 11 by a predetermined amount (for example, about 4 mm). Contact the periphery of the pressure changing portion 3c. At the same time, the tip of the contactor 35 that has come into contact with the pressure change portion 3c descends from the contact position, so that the pressure change portion 3c is slightly reduced by the contactor 35 (for example, the contactor 35 and the pressure change portion 3c). It is pushed in (about 1 mm from the contact position). As a result, the elastic force of the pressing coil spring 19 applies pressurization to the pressure chamber 3n of the pressure changing portion 3c with which the contactor 35 of the piezoelectric element 17 is in contact.
  • a predetermined amount for example, about 4 mm.
  • the fixing block 16 pushed down by the roller 44 of the drive unit 8 is further lowered toward the base 11, so that the periphery of the fixing block 16 near the element holder 18 (periphery of the through hole 31).
  • a predetermined external force (for example, about 400 [N]) is applied to the portion).
  • a predetermined external force is applied to the peripheral edge portion of the through hole 31, so that the portion where the elastically deformed portion 25 and the notch 27 are formed is bent.
  • the pair of thin-walled portions 25b of the elastically deformed portion 25 are elastically deformed, the regulating portion 25a moves toward the element holder 18, and the regulating portion 25a causes the element holder 18 to move to the inner surface of the through hole 31. It is struck and fixed.
  • the tip of the contact 35 of the piezoelectric element 17 is fixed to the fixing block 16 in a state where a pressurization is applied to the pressure chamber 3n of the pressure changing portion 3c as described above.
  • the piezoelectric element 17 is fixed at a predetermined position in the Z direction with respect to the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3. Therefore, the piezoelectric element 17 makes it possible to operate the pressure changing portion 3c with high accuracy, and the operation reliability of the pressure changing portion 3c is enhanced.
  • the elastically deformed portion 25 is elastically deformed by lowering toward the base 11 when the fixing block 16 presses the base 11.
  • the chip fixing device 5 fixes the flow path chip 3 to the mounting portion 6 and fixes the piezoelectric element 17 to the fixing block 16, that is, the piezoelectric element 17 with respect to the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3. Can be fixed.
  • FIG. 15 is a block diagram showing the particle inspection device 1 of the embodiment.
  • the particle inspection device 1 is, for example, a flow cytometer, and laser light is applied to the chip fixing device 5 and the observation unit 3d of the flow path chip 3 fixed to the mounting portion 6 by the chip fixing device 5.
  • a light source unit 51 for irradiating the particles A and an inspection unit 52 for inspecting the particles A flowing through the observation unit 3d of the flow path chip 3 fixed to the chip fixing device 5 are provided.
  • the light source unit 51 has a laser light source (not shown) that irradiates the particles A of the flow path chip 3 with a laser beam.
  • the inspection unit 52 has a photodetector (not shown) that detects the fluorescence and scattered light emitted by the particles A.
  • the chip fixing device 5 according to the present embodiment is not limited to being applied to the particle inspection device such as the flow cytometer described above, and may be applied to an image processing device such as an imaging cytometer.
  • the fixing portion 7 in the chip fixing device 5 of the embodiment includes a fixing block 16 that presses the flow path chip 3 against the base 11 of the mounting portion 6, a piezoelectric element 17 that operates the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3. It has an element holder 18 that is movably provided in the Z direction and is provided to hold the piezoelectric element 17 in contact with and detached from the pressure changing portion 3c.
  • the fixed block 16 has an elastically deformed portion 25 that fixes the element holder 18 to the fixed block 16 by elastically deforming when the flow path tip 3 is pressed against the base 11 of the mounting portion 6.
  • the fixing portion 7 fixes the element holder 18 to the fixing block 16 by elastically deforming the elastically deforming portion 25 of the fixing block 16 when the fixing block 16 fixes the base 11 to the mounting portion 6.
  • the fixed structure of the element holder 18 can be simplified.
  • the flow path chip 3 is fixed to the mounting portion 6 with a simple structure, and the piezoelectric element 17 is fixed to the fixing block 16 to determine the piezoelectric element 17 with respect to the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3.
  • a structure that is fixed in position can be realized.
  • the piezoelectric element 17 is fixed at a predetermined position with respect to the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3 fixed to the mounting portion 6, so that the operation accuracy and operation reliability of the pressure changing portion 3c operated by the piezoelectric element 17 are increased. Sex can be ensured.
  • the fixing block 16 in the chip fixing device 5 of the embodiment has an inclined surface 24 pressurized by the driving unit 8, and the inclined surface 24 is arranged adjacent to the elastically deformed portion 25.
  • the elastically deformed portion 25 can be appropriately elastically deformed by the inclined surface 24 which is the pressurized portion, and the operation that the elastically deformed portion 25 smoothly elastically deforms when the fixed block 16 is pressurized is reliable. Sex can be ensured.
  • the elastically deformed portion 25 of the fixing block 16 in the chip fixing device 5 of the embodiment includes a regulating portion 25a that regulates the position of the element holder 18 and a pair of thin-walled portions 25b formed on both sides of the regulating portion 25a.
  • the regulating portion 25a presses the element holder 18 against the fixing block 16.
  • the pair of thin-walled portions 25b are elastically deformed to smoothly move the regulating portion 25a, and the structure in which the regulating portion 25a presses the element holder 18 can be simply configured.
  • the direction in which the regulating portion 25a moves is appropriately controlled by the pair of thin-walled portions 25b, the reliability of the fixing operation of the element holder 18 by the elastically deforming portion 25 can be improved.
  • the fixing block 16 of the chip fixing device 5 of the embodiment has a notch 27 extending from the pair of thin-walled portions 25b to the outer peripheral surface of the fixing block 16.
  • the portion of the fixed block 16 in which the elastically deformed portion 25 is formed is divided by the notch 27, so that the rigidity of the thin portion 25b is reduced. Therefore, proper bending is likely to occur in the vicinity of the elastically deformed portion 25, and the elastically deformed portion 25 can be smoothly elastically deformed. Therefore, the reliability of the fixing operation of the element holder 18 by the elastically deformed portion 25 can be further improved.
  • the regulating portion 25a is arranged on the base 11 side of the pair of thin-walled portions 25b in the Z direction.
  • the amount of displacement in which the regulating portion 25a moves toward the element holder 18 when the thin-walled portion 25b is elastically deformed is appropriately secured, so that the stability of the operation in which the regulating portion 25a presses the element holder 18 is enhanced. Can be done.
  • the fixing block 16 in the chip fixing device 5 of the embodiment has a guide groove 41 and a guide pin 42 that guide the movement of the element holder 18 that comes into contact with and separates from the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3.
  • the guide groove 41 and the guide pin 42 are opposite to the regulating portion 25a with the element holder 18 sandwiched on a plane (XY plane) orthogonal to the Z direction in which the element holder 18 is brought into contact with and separated from the pressure changing portion 3c. It is located on the side.
  • the structure that guides the movement of the element holder 18 and the structure that fixes the element holder 18 to the fixing block 16 can be compatible with each other.
  • the fixing block 16 in the chip fixing device 5 of the embodiment has an inclined surface 24 on which the roller 44 of the drive unit 8 moves, and the roller 44 moves along the inclined surface 24 at one end portion 24a of the inclined surface 24.
  • the fixed block 16 is moved toward the base 11 by moving from the other end to the other end 24b.
  • the elastically deformed portion 25 is provided adjacent to the other end portion 24b of the inclined surface 24.
  • the roller 44 moves from one end 24a of the inclined surface 24 away from the elastically deformed portion 25 toward the other end 24b near the elastically deformed portion 25, so that the elastically deformed portion is moved along with the lowering operation of the fixed block 16.
  • 25 is gradually elastically deformed to ensure the stability of movement of the regulating portion 25a due to the elastic deformation.
  • the force of the roller 44 stopped at the other end 24b of the inclined surface 24 pushing down the inclined surface 24 makes it possible to properly maintain the elastically deformed state of the elastically deformed portion 25, and stabilizes the fixed state of the element holder 18. You can improve your sex.
  • the inclination angle of the other end portion 24b of the inclined surface 24 is smaller than that of the intermediate portion 24c between the one end portion 24a and the other end portion 24b.
  • the regulating portion is used in the plane (XY plane) orthogonal to the Z direction in which the element holder 18 is in contact with and separated from the pressure changing portion 3c of the flow path chip 3.
  • the center O1 of the 25a, the center O2 of the piezoelectric element 17, and the rotation center line M of the roller 44 stopped at the other end 24b of the inclined surface 24 when the fixing block 16 presses the flow path chip 3 against the base 11. , Located on the same straight line L.
  • the pair of thin-walled portions 25b can be smoothly elastically deformed by the rollers 44 moving on the inclined surface 24, and the restricting portion 25a becomes an element as the pair of thin-walled portions 25b elastically deform. It can be smoothly moved toward the holder 18 side. Therefore, the stability of the fixed state of the element holder 18 by the regulating portion 25a can be further improved.
  • the present technology can also adopt the following configurations.
  • a mounting portion on which a flow path chip having a flow path through which a fluid containing particles flows, a pressure changing portion for taking in target particles from the flow path, and the flow path chip mounted on the mounting portion are fixed.
  • the mounting portion includes a fixing portion, and the mounting portion has a base on which the flow path chip is placed, and the fixing portion includes a fixing member that presses the flow path chip against the base and the pressure change.
  • the fixing member has a piezoelectric element that operates the portion and a holding member that is movably provided in a direction of contacting and separating from the pressure changing portion to hold the piezoelectric element, and the fixing member holds the flow path chip.
  • a chip fixing device having an elastically deformed portion that elastically deforms when pressed against the base to fix the holding member to the fixing member.
  • a drive unit for driving the fixed portion is further provided, and the fixing member has a pressurizing portion pressurized by the drive portion, and the pressurizing portion is arranged adjacent to the elastically deformed portion.
  • the elastically deformed portion has a regulating portion that regulates the position of the holding member and a pair of thin-walled portions formed on both sides of the regulating portion, and the elastically deformed portion is accompanied by elastic deformation of the pair of thin-walled portions.
  • the chip fixing device according to (2) wherein the regulating unit presses the holding member against the fixing member.
  • the chip fixing device according to (3), wherein the fixing member has a notch extending from the pair of thin-walled portions to the outer peripheral surface of the fixing member.
  • the fixing member has a guide portion that guides the movement of the holding member that is brought into contact with the pressure changing portion, and the guide portion is in a direction in which the holding member is brought into contact with or detaching from the pressure changing portion.
  • the chip fixing device according to any one of (3) to (5), which is arranged on an orthogonal plane on the opposite side of the holding member from the restricting portion.
  • the drive unit has a roller that moves the fixing member toward the base, the pressure portion of the fixing member has an inclined surface on which the roller moves, and the roller is on the inclined surface.
  • the fixing member is moved toward the base by moving from one end to the other end of the inclined surface, and the elastically deformed portion is provided adjacent to the other end of the inclined surface.

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Abstract

チップ固定装置は、粒子を含む流体が流れる流路と、流路から対象粒子を取り込む圧力変化部と、を有する流路チップが装着される装着部と、装着部に装着された流路チップを固定する固定部と、を備える。装着部は、流路チップが載置される基台を有する。固定部は、流路チップを基台に押圧する固定部材と、圧力変化部を作動させる圧電素子と、圧力変化部に対して接離する方向に移動可能に設けられて圧電素子を保持する保持部材と、を有する。固定部材は、流路チップを基台に押圧するときに弾性変形することで保持部材を固定部材に固定する弾性変形部を有する。

Description

チップ固定装置及び粒子検査装置
 本開示は、チップ固定装置及び粒子検査装置に関する。
 粒子を含むサンプル液と、シース液とが流れるマイクロチップ(以下、流路チップと称する。)を用いて粒子の検査を行い、サンプル液を分取する粒子検査装置が知られている。この種の粒子検査装置では、流路チップが装着部に装着されて、流路チップが有する圧力変化部を圧電素子(ピエゾ素子)で作動させて、圧力変化部内にサンプル液を取り込むことで所望の粒子を分取するものがある。
特開2012-127922号公報 特開2013-32976号公報
 流路チップの製造コストを低減するべく、流路チップの圧力変化部を作動させる圧電素子を流路チップが備える代わりに、流路チップを装着部に固定するチップ固定装置に圧電素子を設けることが提案されている。この場合、チップ固定装置に設けられた圧電素子によって圧力変化部を適正に作動させるためには、流路チップを装着部に固定し、かつ、圧力変化部に接触させた状態で圧電素子を流路チップに対して固定することが考えられる。しかしながら、このような固定構造は、固定装置の構造の複雑化を招く問題がある。
 そこで、本開示では、流路チップを装着部に固定すると共に流路チップに対して圧電素子を固定する構造を簡素化することができるチップ固定装置及び粒子検査装置を提案する。
 本開示によれば、粒子を含む流体が流れる流路と、前記流路から対象粒子を取り込む圧力変化部と、を有する流路チップが装着される装着部と、前記装着部に装着された前記流路チップを固定する固定部と、を備え、前記装着部は、前記流路チップが載置される基台を有し、前記固定部は、前記流路チップを前記基台に押圧する固定部材と、前記圧力変化部を作動させる圧電素子と、前記圧力変化部に対して接離する方向に移動可能に設けられて前記圧電素子を保持する保持部材と、を有し、前記固定部材は、前記流路チップを前記基台に押圧するときに弾性変形することで前記保持部材を前記固定部材に固定する弾性変形部を有する、チップ固定装置が提供される。
実施例の流路チップを示す模式図である。 実施例の流路チップの圧力変化部を説明するための断面図である。 実施例のチップ固定装置を示す斜視図である。 実施例のチップ固定装置を示す分解斜視図である。 実施例のチップ固定装置の固定ブロックを示す斜視図である。 実施例のチップ固定装置の固定ブロックを底面側から示す斜視図である。 実施例のチップ固定装置において、流路チップが装着部に固定される動作を説明するための側面図である。 実施例のチップ固定装置において、流路チップが装着部に固定される動作を説明するための側面図である。 実施例のチップ固定装置の固定ブロックにおける弾性変形部を示す断面図である。 実施例のチップ固定装置の固定ブロックにおける弾性変形部を説明するための模式図である。 実施例のチップ固定装置の固定ブロックにおける素子ホルダを示す断面図である。 実施例のチップ固定装置の固定ブロックにおける素子ホルダを示す分解斜視図である。 実施例のチップ固定装置の固定ブロックにおける素子ホルダを示す分解斜視図である。 実施例のチップ固定装置において、流路チップに対して圧電素子が固定される動作を説明するための断面図である。 実施例のチップ固定装置において、流路チップに対して圧電素子が固定される動作を説明するための断面図である。 実施例のチップ固定装置において、流路チップに対して圧電素子が固定される動作を説明するための断面図である。 実施例のチップ固定装置において、流路チップに対して圧電素子が固定される動作を説明するための断面図である。 実施例の粒子検査装置を示すブロック図である。
 以下に、本開示の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本開示のチップ固定装置及び粒子検査装置が限定されるものではない。
(流路チップの構成)
 図1は、実施例の流路チップを示す模式図である。本実施例のチップ固定装置は、例えば、フローサイトメータ等の粒子検査装置に用いられて、図1に示すように、粒子を含む流体としてのサンプル液と、シース液とが流れるマイクロチップとしての流路チップ3を固定するための装置である。流路チップ3は、矩形板状に形成されており、粒子を含むサンプル液が流れるサンプル液導入流路3aと、シース液が流れるシース液導入流路3bと、サンプル液導入流路3aから対象粒子を吸引して取り込む圧力変化部3cと、を有する。
 また、流路チップ3は、粒子を観察する観察部3dと、バッファ液が流れるバッファ液導入路3eと、サンプル液シース液及びバッファ液を排出する一対の廃液用流路3f、3gと、圧力変化部3cによって分取された粒子を計測するカウンタ部3hと、分取された粒子を回収する回収用流路3kと、を有する。なお、本開示は、流路チップ3がバッファ液導入路3e、廃液用流路3f、3g、回収用流路3kを有する構造に限定されず、これらが省かれてもよい。
 サンプル液導入流路3aとシース液導入流路3bは、観察部3dの上流側にて合流する。バッファ液導入路3eは、観察部3dの下流側のオリフィス3mの下流に連通されている。圧力変化部3cは、オリフィス3mの下流側に配置されており、オリフィス3mから対象粒子を取り込む圧力室3nを有する。圧力室3nは、カウンタ部3h、回収用流路3kに連通している。
 また、流路チップ3には、後述するチップ固定装置によって所定位置に位置決めするための複数の位置決め孔3rが設けられている。流路チップ3を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリプロピレン、PDMS(polydimethylsiloxane)、ガラス及びシリコン等が挙げられる。
 図2は、実施例の流路チップ3の圧力変化部3cを説明するための断面図である。図2に示すように、流路チップ3の圧力変化部3cは、圧力室3nを形成する押圧部3pが、後述する圧電素子17によって押圧されることで、押圧部3pの周囲が弾性変形して圧力室3nの容積が変化する。圧力変化部3cは、圧力室3nの容積の変化に伴って圧力が変化することにより、オリフィス3mから圧力室3n内に、サンプル液及びシース液を取り込むことで、所望の粒子Aを分取する。圧力変化部3cは、通常時、圧力室3nが加圧されており、サンプル液及びシース液が圧力室3n内に流入する流れF1が、バッファ液の流れF2によって止められている。圧力変化部3cは、圧力室3nの容積が増えることで、サンプル液及びシース液が圧力室3n内に流入する。
 なお、本開示において、「粒子A」には、細胞や微生物、リポソーム等の生体関連粒子、あるいはラテックス粒子やゲル粒子、工業用粒子等の合成粒子等が広く含まれるものとする。生体関連粒子には、各種細胞を構成する染色体、リポソーム、ミトコンドリア、オルガネラ(細胞小器官)等が含まれる。細胞には、動物細胞(血球系細胞等)及び植物細胞が含まれる。微生物には、大腸菌等の細菌類、タバコモザイクウイルス等のウイルス類、イースト菌等の菌類等が含まれる。さらに、生体関連粒子には、核酸やタンパク質、これらの複合体等の生体関連高分子も包含されるものとする。また、工業用粒子は、例えば有機もしくは無機高分子材料、金属等であってもよい。有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレート等が含まれる。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、磁性体材料等が含まれる。金属には、金コロイド、アルミ等が含まれる。これら粒子の形状は、一般には球形であるのが普通であるが、非球形であってもよく、また大きさや質量等も特に限定されない。
(チップ固定装置の構成)
 図3は、実施例のチップ固定装置を示す斜視図である。図4は、実施例のチップ固定装置を示す分解斜視図である。図3及び図4において、例えば、チップ固定装置の幅方向をX方向、チップ固定装置の奥行き方向をY方向、チップ固定装置の高さ方向をZ方向とする。図5以降においても、図3及び図4と同様に、X、Y、Z方向を示す。なお、チップ固定装置の向きは、上述したX、Y、Z方向に限定されない。
 図3及び図4に示すように、実施例のチップ固定装置5は、流路チップ3が装着される装着部6と、装着部6に装着された流路チップ3を押圧して流路チップ3を装着部6に固定する固定部7と、固定部7を駆動する駆動部8と、を備える。
(装着部の構成)
 装着部6は、流路チップ3が載置される基台11を有しており、基台11におけるY方向の一端側に、装着部6に対して流路チップ3が挿脱される挿脱口12が形成されている。矩形状の流路チップ3は、挿脱口12に対して流路チップ3の長手方向に沿って挿脱される。
(固定部の構成)
 固定部7は、流路チップ3を基台11上に押圧する固定部材としての固定ブロック16と、流路チップ3の圧力変化部3cを作動させる圧電素子17と、圧力変化部3cに対して接離するZ方向に移動可能に設けられて圧電素子17を保持する保持部材として素子ホルダ18(図9参照)と、素子ホルダ18を圧力変化部3cに押圧する押圧用コイルバネ19(図11参照)と、を有する。
 また、固定部7は、素子ホルダ18が圧力変化部3cに対して接離するZ方向に移動するのを案内する4つの昇降ガイド軸21と、固定ブロック16が基台11から離れる方向に付勢する4つの圧縮コイルバネ22と、を有する。
 図5は、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16を示す斜視図である。図6は、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16を底面側から示す斜視図である。図5及び図6に示すように、固定ブロック16は、例えば、金属材料によって直方体状に形成されており、4つの各角部にガイド穴16aが貫通して設けられている。各ガイド穴16aには、基台11上に設けられた4つの各昇降ガイド軸21が挿通されている。これにより、固定ブロック16は、各昇降ガイド軸21に沿って移動可能に基台11に支持されている。各昇降ガイド軸21には、図4に示すように、圧縮コイルバネ22がそれぞれ設けられており、圧縮コイルバネ22の弾性力によって固定ブロック16が、基台11から離間した初期位置に復帰する。
(固定ブロックの傾斜面)
 図3及び図5に示すように、固定ブロック16は、駆動部8によって加圧される加圧部として、後述する駆動部8のローラ44が移動する軌道である2つの傾斜面24を有する。各傾斜面24は、X方向における固定ブロック16両側面に沿ってそれぞれ形成されている。傾斜面24は、Y-X平面に対して傾斜しており、装着部6の挿脱口12側に位置する一端部24aから、挿脱口12側とは反対側に位置する他端部24bに向かって延びている(図7及び図8参照)。また、傾斜面24の一端部24aは、固定ブロック16が有する後述の弾性変形部25から離れており、傾斜面24の他端部24bは、弾性変形部25に隣り合う位置に形成されている。なお、固定ブロック16の加圧部は、傾斜面24に限定されず、固定ブロック16を基台11に向かって移動させる外力が加わる部分であればよく、任意の加圧構造が採用されてよい。
(装着部に対する流路チップの固定動作)
 図7及び図8は、実施例のチップ固定装置5において、装着部6に対して流路チップ3が固定される動作を説明するための側面図である。図7に示すように、固定ブロック16は、基台11から離間された上昇位置が初期位置となり、装着部6の挿脱口12に対して流路チップ3が挿脱される。
 固定ブロック16は、図7及び図8に示すように、駆動部8によって移動されたローラ44が、傾斜面24上に沿って一端部24aから他端部24bへ向かって移動することにより、昇降ガイド軸21に沿って移動して、固定ブロック16によって流路チップ3が基台11に押圧される。これにより、固定ブロック16は、装着部6に装着された流路チップ3を装着部6に固定する。また、固定ブロック16は、ローラ44が傾斜面24上に沿って他端部24bから一端部24aへ向かって移動することにより、圧縮コイルバネ22の弾性力によって、昇降ガイド軸21に沿って移動して初期位置に戻る。これにより、固定ブロック16は、装着部6に装着された流路チップ3を装着部6に固定状態を解除する。
 また、固定ブロック16において、図7及び図8に示すように、傾斜面24の一端部24aが、X-Y平面(図中における水平面)に沿っており、他端部24bが、例えば、X-Y平面に対して小さな傾斜角をもって形成されている。傾斜面24は、一端部24aと他端部24bが、X-Y平面に対して所定の傾斜角で傾斜された中間部24cを挟んで連続している。
 したがって、傾斜面24の他端部24bの傾斜角は、一端部24aと他端部24bとの間の中間部24cよりも小さい。ここで、傾斜面24の傾斜角は、X-Y平面に対する傾斜角を指す。これにより、傾斜面24上に沿って移動するローラ44が他端部24bに移動したときに、他端部24bで停止したローラ44によって、固定ブロック16をZ方向に向かって押し下げる加圧力が安定的に保たれる。このため、ローラ44が他端部24bに停止した状態における流路チップ3の固定状態の安定性が高められる。
(固定ブロックの弾性変形部)
 図9は、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16における弾性変形部を示す断面図である。図10は、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16における弾性変形部を説明するための模式図である。固定ブロック16は、図5、図9及び図10に示すように、流路チップ3を基台11に押圧するときに弾性変形することで素子ホルダ18を固定ブロック16に固定する弾性変形部25を有する。弾性変形部25は、X方向における固定ブロック16の一方側に配置されており、固定ブロック16と一体に形成されている。弾性変形部25は、ローラ44によって傾斜面24の他端部24b側が押し下げられることで、弾性変形部25が素子ホルダ18側に近づくように撓む。
 図9及び図10に示すように、弾性変形部25は、素子ホルダ18の位置を規制する規制部25aと、規制部25aの両側に形成された一対の薄肉部25bと、を有する。規制部25aは、素子ホルダ18の外周面を適正に押圧可能な大きさに形成されている。薄肉部25bは、Z方向における厚みが規制部25aよりも薄く形成されている。規制部25aは、図9に示すように、一対の薄肉部25bよりも基台11側(固定ブロック16の裏面側)に配置されている。これにより、薄肉部25bが弾性変形したときに規制部25aが素子ホルダ18側へ移動する変位量が適正に確保されるので、規制部25aによる素子ホルダ18の押圧動作の安定性が高められる。
 また、固定ブロック16は、図10に示すように、一対の薄肉部25bの各々から、固定ブロック16の外周面まで延びる2つの切欠き27を有する。各切欠き27は、固定ブロック16をZ方向に貫通するスリット状に形成されている。したがって、固定ブロック16において、2つの傾斜面24のうちの一方の傾斜面24と弾性変形部25が形成された部分が、切欠き27によって分割されている。言い換えると、固定ブロック16には、傾斜面24を有する部分が、弾性変形部25によって連結されている。このように薄肉部25bと切欠き27によって剛性が小さくされた部分が固定ブロック16に形成されており、ローラ44が傾斜面24を押し下げたときに弾性変形部25近傍に適正な撓みが生じ易いので、弾性変形部25をスムーズに弾性変形させることができる。
 固定ブロック16は、流路チップ3に向かって下降したときに、ローラ44が傾斜面24の他端部24b側を押し下げることで一対の薄肉部25bが弾性変形し、一対の薄肉部25bの弾性変形に伴って、規制部25aが素子ホルダ18側に向かって移動して素子ホルダ18をX方向に押圧する。これにより、規制部25aによって押圧された素子ホルダ18は、後述する貫通穴31の内面(基準面)に突き当てられて固定ブロック16に対して固定される。したがって、素子ホルダ18に保持された圧電素子17は、装着部6に固定された流路チップ3の圧力変化部3cに対して、Z方向における所定の位置に固定される。
 また、弾性変形部25は、傾斜面24の他端部24bに隣り合って設けられている。これにより、傾斜面24が弾性変形部25を適正に弾性変形させるための加圧部として機能するので、ローラ44が傾斜面24を押し下げたときに弾性変形部25がスムーズに弾性変形する動作の信頼性が確保されている。また、弾性変形部25から離れた傾斜面24の一端部24aから、弾性変形部25近傍の他端部24bに向かってローラ44が移動することにより、固定ブロック16の下降動作と共に弾性変形部25を徐々に弾性変形させて、弾性変形に伴う規制部25aの移動の安定性が確保されている。さらに、傾斜面24の他端部24bに停止したローラ44が傾斜面24を押し下げる力によって、弾性変形部25が弾性変形した状態を適正に保つことが可能となり、素子ホルダ18の固定状態の安定性が高められる。
 また、図10に示すように、素子ホルダ18が流路チップ3の圧力変化部3cに対して接離するZ方向に直交する平面、すなわちX-Y平面において、規制部25aの中心O1と、圧電素子17の中心O2と、固定ブロック16が流路チップ3を基台11に押圧したときに傾斜面24の他端部24bに停止したローラ44の回転中心線Mは、同一直線L上に位置している。また、言い換えると、弾性変形部25は、素子ホルダ18近傍の周囲(後述する貫通穴31の周縁部分)に形成されている。
 このような配置により、傾斜面24上を移動するローラ44によって一対の薄肉部25bをスムーズに弾性変形させて、一対の薄肉部25bの弾性変形に伴って、規制部25aが素子ホルダ18側に向かってスムーズに移動させることが可能となる。なお、本実施例における弾性変形部25は、X方向における固定ブロック16の一端側のみに設けられたが、必要に応じて、X方向における固定ブロック16の両端側に、素子ホルダ18を間に挟むようにそれぞれ設けられてもよい。また、弾性変形部25は、固定ブロック16に一体に形成されたが、例えば、弾性変形部25が固定ブロック16よりも弾性係数が小さい材料で形成され、弾性変形部25が固定ブロック16に組み付けられて構成されてもよい。
 また、固定ブロック16には、装着部6に装着された流路チップ3の圧力変化部3cに対向する位置に、貫通穴31が形成されており、貫通穴31内に素子ホルダ18がZ方向に移動可能に支持されている。貫通穴31は、Z方向に対する素子ホルダ18の移動範囲を規制するように内壁が形成されている。また、固定ブロック16には、装着部6に装着された流路チップ3の観察部3dに対向する位置に、観察用開口32が貫通して形成されている。また、図6に示すように、固定ブロック16における、基台11に対向する底面には、装着部6に装着された流路チップ3の各位置決め孔3rに挿入される2つの位置決めピン33が設けられており、固定ブロック16によって流路チップ3が押圧されたときに固定ブロック16に対して流路チップ3が所定位置に位置決めされる。すなわち、流路チップ3は、固定ブロック16によって装着部6に対して所定の位置に位置決めされる。
 図11は、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16における素子ホルダ18を示す断面図である。図11は、図5におけるA-A断面図である。図12及び図13は、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16における素子ホルダ18を示す分解斜視図である。図11及び図12に示すように、素子ホルダ18は、固定ブロック16の貫通穴31内に配置されており、貫通穴31の内面が、上述した弾性変形部25の規制部25aによって押圧された素子ホルダ18が突き当てられる基準面として機能する。
 図11、図12及び図13に示すように、素子ホルダ18は、圧電素子17を保持する保持穴18aと、押圧用コイルバネ19が支持する凸部18bと、を有する。圧電素子17は、例えば、接着剤によって保持穴18a内に固定されており、圧力変化部3cをZ方向に押圧するように作動する。素子ホルダ18に固定された圧電素子17には、流路チップ3の圧力変化部3cに接する接触子35が設けられている。接触子35は、例えば、接着剤によって圧電素子17の端面に固定されている。
 流路チップ3に接する固定ブロック16の裏面には、図11及び図12に示すように、貫通穴31の周縁部に、圧力変化部3cの周囲を固定する固定板36が設けられている。固定板36は、接触子35が進入する開口36aを有する。また、素子ホルダ18には、押圧用コイルバネ19の一端を支持するバネ受け部材37が設けられている。バネ受け部材37は、素子ホルダ18の凸部18bに取り付けられている。固定ブロック16には、押圧用コイルバネ19の他端を支持するバネ押さえ部材38が設けられている。したがって、素子ホルダ18は、押圧用コイルバネ19によって固定ブロック16の裏面側に向かって付勢されており、押圧用コイルバネ19の弾性力によって、圧電素子17の接触子35が流路チップ3の圧力変化部3cに圧接される。
 また、固定ブロック16は、流路チップ3の圧力変化部3cに対してZ方向に接離する素子ホルダ18の移動を案内するガイド部として、ガイド溝41及びガイドピン42を有する。ガイド溝41は、図9及び図10に示すように、貫通穴31の内周面に、Z方向に沿って直線状に形成されている。ガイドピン42は、図9、図10及び図13に示すように、素子ホルダ18の外周面からX方向に沿って突出するように固定されており、ガイド溝41内に挿入されている。ガイドピン42は、貫通穴31内の周方向に対する素子ホルダ18の回転を規制する、いわゆる回り止めとして機能する。
 ガイド溝41及びガイドピン42は、図10に示すように、素子ホルダ18が圧力変化部3cに対して接離する方向に直交する平面上、すなわちX-Y平面上において、素子ホルダ18を挟んで規制部25aとは反対側に設けられている。また、ガイド溝41及びガイドピン42は、図10に示すように、X-Y平面において、規制部25aの中心O1と、圧電素子17の中心O2と、傾斜面24の他端部24bに停止したローラ44の回転中心線Mとがそれぞれ位置する直線L上に位置している。
 これにより、弾性変形部25の規制部25aによって素子ホルダ18が貫通穴31の内面に突き当てられた際に、素子ホルダ18の移動に伴う力がガイド溝41及びガイドピン42に加わることが避けられるので、ガイド溝41及びガイドピン42の損傷が抑えられる。したがって、素子ホルダ18のZ方向の移動をガイドする構造と、素子ホルダ18を固定ブロック16に固定する構造(圧電素子17を圧力変化部3cに対して固定する構造)と、を両立することができる。
 なお、本実施例におけるガイド部は、ガイド溝41が固定ブロック16に設けられて、ガイドピン42が素子ホルダ18に設けられたが、この構造とは逆に、ガイド溝41が素子ホルダ18に設けられて、ガイドピン42が固定ブロック16に設けられてもよい。
(駆動部の構成)
 チップ固定装置5の駆動部8は、図3及び図4に示すように、固定ブロック16を基台11に向かって移動させる2つのローラ44と、各ローラ44を回転自在に支持するアーム部材45と、アーム部材45をY方向に往復移動させる駆動機構(図示せず)と、アーム部材45の往復移動をガイドする一対の往復ガイド軸46と、を有する。
 アーム部材45には、各往復ガイド軸46に支持される軸受け部47が設けられている。各往復ガイド軸46は、X方向における基台11の両側の側面に沿って固定されている。往復ガイド軸46は、軸方向の両端が、基台11に設けられた支持部48に支持されている。駆動部8は、駆動機構によってアーム部材45を駆動することで、固定ブロック16の傾斜面24上に沿ってローラ44が移動し、固定ブロック16を昇降ガイド軸21に沿って昇降させる。
(流路チップに対する圧電素子の固定動作)
 図14A~図14Dは、実施例のチップ固定装置5において、流路チップ3に対して圧電素子17が固定される動作を説明するための断面図である。
 図14Aに示すように、チップ固定装置5は、固定ブロック16が基台11から離間した初期位置で、押圧用コイルバネ19によって付勢された圧電素子17の接触子35が、装着部6に装着された流路チップ3の圧力変化部3cから離れている。次に、図14Bに示すように、チップ固定装置5は、駆動部8のローラ44によって固定ブロック16が基台11に向かって下降を開始し、固定ブロック16が初期位置から所定量(例えば、3mm程度)だけ下降したときに、圧電素子17の接触子35の先端が、圧力変化部3cの圧力室3nの押圧部3pに接触する。
 続いて、図14Cに示すように、チップ固定装置5は、固定ブロック16が初期位置から所定量(例えば、4mm程度)だけ基台11に向かって下降したときに、固定ブロック16の固定板36が圧力変化部3cの周囲に接触する。これと同時に、圧力変化部3cに接触した接触子35の先端が、接触位置から下降することで、接触子35によって圧力変化部3cが僅かに(例えば、接触子35と圧力変化部3cとの接触位置から1mm程度)押し込まれる。これにより、押圧用コイルバネ19の弾性力によって、圧電素子17の接触子35が接触した圧力変化部3cの圧力室3nには与圧が加わる。
 続いて、チップ固定装置5は、駆動部8のローラ44によって押し下げられる固定ブロック16が基台11に向かって更に下降することにより、固定ブロック16における素子ホルダ18近傍の周囲(貫通穴31の周縁部分)に所定の外力(例えば、400[N]程度)が加わる。固定ブロック16は、基台11に向かって下降するときに所定の外力が貫通穴31の周縁部分に加わることで、弾性変形部25及び切欠き27が形成された部分に撓みが生じる。このため、固定ブロック16は、弾性変形部25の一対の薄肉部25bが弾性変形し、規制部25aが素子ホルダ18に向かって移動し、規制部25aによって素子ホルダ18が貫通穴31の内面に突き当てられて固定される。
 圧電素子17が所定位置に固定されたとき、圧電素子17の接触子35の先端は、上述のように、圧力変化部3cの圧力室3nに与圧を加えた状態で固定ブロック16に固定される。このように素子ホルダ18が固定ブロック16に対して固定されることで、圧電素子17が、流路チップ3の圧力変化部3cに対するZ方向の所定位置に固定される。このため、圧電素子17によって圧力変化部3cを精度良く作動させることが可能になり、圧力変化部3cの動作信頼性が高められる。
 したがって、チップ固定装置5は、固定ブロック16が基台11を押圧するときに基台11に向かって下降することにより、弾性変形部25が弾性変形する。これにより、チップ固定装置5は、流路チップ3を装着部6に固定すると共に、固定ブロック16に圧電素子17を固定する、すなわち、流路チップ3の圧力変化部3cに対して圧電素子17を固定することができる。
(粒子検査装置の構成)
 以上のように構成されたチップ固定装置5を備える粒子検査装置について説明する。図15は、実施例の粒子検査装置1を示すブロック図である。図15に示すように、粒子検査装置1は、例えば、フローサイトメータであり、チップ固定装置5と、チップ固定装置5によって装着部6に固定された流路チップ3の観察部3dにレーザ光を照射する光源部51と、チップ固定装置5に固定された流路チップ3の観察部3dを流れる粒子Aを検査する検査部52と、を備える。光源部51は、流路チップ3の粒子Aにレーザ光を照射するレーザ光源(図示せず)を有する。検査部52は、粒子Aが発する蛍光や散乱光を検出する光検出素子(図示せず)を有する。なお、本実施例に係るチップ固定装置5は、上述したフローサイトメータ等の粒子検査装置に適用されることに限定されず、イメージングサイトメータ等の画像処理装置に適用されてもよい。
(効果)
 実施例のチップ固定装置5における固定部7は、流路チップ3を装着部6の基台11に押圧する固定ブロック16と、流路チップ3の圧力変化部3cを作動させる圧電素子17と、圧力変化部3cに対して接離するZ方向に移動可能に設けられて圧電素子17を保持する素子ホルダ18と、を有する。固定ブロック16は、流路チップ3を装着部6の基台11に押圧するときに弾性変形することで素子ホルダ18を固定ブロック16に固定する弾性変形部25を有する。つまり、固定部7は、固定ブロック16が基台11を装着部6に固定するときに固定ブロック16の弾性変形部25が弾性変形することで、素子ホルダ18を固定ブロック16に固定するので、素子ホルダ18の固定構造を簡素化することができる。これにより、簡素な構造で、流路チップ3を装着部6に固定すると共に、固定ブロック16に圧電素子17を固定することで流路チップ3の圧力変化部3cに対して圧電素子17を所定位置に固定する構造を実現することができる。そして、装着部6に固定された流路チップ3の圧力変化部3cに対して圧電素子17が所定位置に固定されることにより、圧電素子17が作動させる圧力変化部3cの動作精度、動作信頼性を確保することができる。
 また、実施例のチップ固定装置5における固定ブロック16は、駆動部8によって加圧される傾斜面24を有しており、傾斜面24が弾性変形部25に隣り合って配置されている。これにより、加圧部である傾斜面24によって弾性変形部25を適正に弾性変形させることが可能となり、固定ブロック16が加圧されたときに弾性変形部25がスムーズに弾性変形する動作の信頼性を確保することができる。
 また、実施例のチップ固定装置5における固定ブロック16の弾性変形部25は、素子ホルダ18の位置を規制する規制部25aと、規制部25aの両側に形成された一対の薄肉部25bと、を有しており、一対の薄肉部25bの弾性変形に伴って、規制部25aが素子ホルダ18を固定ブロック16に押圧する。これにより、一対の薄肉部25bが弾性変形することで規制部25aをスムーズに移動して、規制部25aが素子ホルダ18を押圧する構造を簡素に構成することができる。また、一対の薄肉部25bによって規制部25aが移動する方向が適正に制御されるので、弾性変形部25による素子ホルダ18の固定動作の信頼性を高めることができる。
 また、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16は、一対の薄肉部25bから、固定ブロック16の外周面まで延びる切欠き27を有する。これにより、固定ブロック16において弾性変形部25が形成された部分が、切欠き27によって分割されるので、薄肉部25bの剛性が小さくなる。このため、弾性変形部25近傍に適正な撓みが生じ易くなり、弾性変形部25をスムーズに弾性変形させることができる。したがって、弾性変形部25による素子ホルダ18の固定動作の信頼性を更に高めることができる。
 また、実施例のチップ固定装置5における固定ブロック16の弾性変形部25は、Z方向において規制部25aが、一対の薄肉部25bよりも基台11側に配置されている。これにより、薄肉部25bが弾性変形したときに規制部25aが素子ホルダ18側へ移動する変位量が適正に確保されるので、規制部25aが素子ホルダ18を押圧する動作の安定性を高めることができる。
 また、実施例のチップ固定装置5における固定ブロック16は、流路チップ3の圧力変化部3cに対して接離する素子ホルダ18の移動を案内するガイド溝41及びガイドピン42を有する。ガイド溝41及びガイドピン42は、素子ホルダ18が圧力変化部3cに対して接離するZ方向に直交する平面(X-Y平面)上において、素子ホルダ18を挟んで規制部25aとは反対側に配置されている。これにより、弾性変形部25の規制部25aによって押圧された素子ホルダ18の移動に伴う力がガイド溝41及びガイドピン42に加わることが避けられるので、ガイド溝41及びガイドピン42の損傷を抑えることができる。したがって、素子ホルダ18の移動をガイドする構造と、素子ホルダ18を固定ブロック16に固定する構造と、を両立することができる。
 また、実施例のチップ固定装置5における固定ブロック16は、駆動部8のローラ44が移動する傾斜面24を有しており、ローラ44が傾斜面24上に沿って傾斜面24の一端部24aから他端部24bへ移動することで固定ブロック16が基台11に向かって移動される。弾性変形部25は、傾斜面24の他端部24bに隣り合って設けられている。これにより、弾性変形部25から離れた傾斜面24の一端部24aから、弾性変形部25近傍の他端部24bに向かってローラ44が移動することにより、固定ブロック16の下降動作と共に弾性変形部25を徐々に弾性変形させて、弾性変形に伴う規制部25aの移動の安定性が確保されている。また、傾斜面24の他端部24bに停止したローラ44が傾斜面24を押し下げる力によって、弾性変形部25が弾性変形した状態を適正に保つことが可能となり、素子ホルダ18の固定状態の安定性を高めることができる。
 また、実施例のチップ固定装置5における固定ブロック16は、傾斜面24の他端部24bの傾斜角が、一端部24aと他端部24bとの間の中間部24cよりも小さい。これにより、傾斜面24上に沿って移動するローラ44が他端部24bに移動したときに、他端部24bで停止したローラ44によって、固定ブロック16をZ方向に向かって押し下げる加圧力を安定的に保つことが可能になる。このため、ローラ44が他端部24bに停止した状態における流路チップ3の固定状態の安定性を更に高めることができる。
 また、実施例のチップ固定装置5の固定ブロック16において、素子ホルダ18が流路チップ3の圧力変化部3cに対して接離するZ方向に直交する平面(X-Y平面)において、規制部25aの中心O1と、圧電素子17の中心O2と、固定ブロック16が流路チップ3を基台11に押圧したときに傾斜面24の他端部24bに停止したローラ44の回転中心線Mは、同一直線L上に位置している。このような配置により、傾斜面24上を移動するローラ44によって一対の薄肉部25bをスムーズに弾性変形させることが可能になり、一対の薄肉部25bの弾性変形に伴って、規制部25aが素子ホルダ18側に向かってスムーズに移動させることができる。したがって、規制部25aによる素子ホルダ18の固定状態の安定性を更に高めることができる。
<付記>
 なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)
 粒子を含む流体が流れる流路と、前記流路から対象粒子を取り込む圧力変化部と、を有する流路チップが装着される装着部と、前記装着部に装着された前記流路チップを固定する固定部と、を備え、前記装着部は、前記流路チップが載置される基台を有し、前記固定部は、前記流路チップを前記基台に押圧する固定部材と、前記圧力変化部を作動させる圧電素子と、前記圧力変化部に対して接離する方向に移動可能に設けられて前記圧電素子を保持する保持部材と、を有し、前記固定部材は、前記流路チップを前記基台に押圧するときに弾性変形することで前記保持部材を前記固定部材に固定する弾性変形部を有する、チップ固定装置。
(2)
 前記固定部を駆動する駆動部を更に備え、前記固定部材は、前記駆動部によって加圧される加圧部を有し、前記加圧部が前記弾性変形部に隣り合って配置されている、(1)に記載のチップ固定装置。
(3)
 前記弾性変形部は、前記保持部材の位置を規制する規制部と、前記規制部の両側に形成された一対の薄肉部と、を有し、前記一対の薄肉部の弾性変形に伴って、前記規制部が前記保持部材を前記固定部材に押圧する、(2)に記載のチップ固定装置。
(4)
 前記固定部材は、前記一対の薄肉部から、前記固定部材の外周面まで延びる切欠きを有する、(3)に記載のチップ固定装置。
(5)
 前記規制部は、前記一対の薄肉部よりも前記基台側に配置されている、(3)または(4)に記載のチップ固定装置。
(6)
 前記固定部材は、前記圧力変化部に対して接離する前記保持部材の移動を案内するガイド部を有し、前記ガイド部は、前記保持部材が前記圧力変化部に対して接離する方向に直交する平面上において、前記保持部材を挟んで前記規制部とは反対側に配置されている、(3)ないし(5)のいずれか1つに記載のチップ固定装置。
(7)
 前記駆動部は、前記固定部材を前記基台に向かって移動させるローラを有し、前記固定部材の前記加圧部は、前記ローラが移動する傾斜面を有し、前記ローラが前記傾斜面上に沿って前記傾斜面の一端部から他端部へ移動することで前記固定部材が前記基台に向かって移動され、前記弾性変形部は、前記傾斜面の前記他端部に隣り合って設けられている、(3)ないし(6)のいずれか1つに記載のチップ固定装置。
(8)
 前記傾斜面の前記他端部の傾斜角は、前記一端部と前記他端部との間の中間部よりも小さい、(7)に記載のチップ固定装置。
(9)
 前記保持部材が前記圧力変化部に対して接離する方向に直交する平面において、前記規制部の中心と、前記圧電素子の中心と、前記固定部材が前記流路チップを前記基台に押圧したときに前記傾斜面の前記他端部に停止した前記ローラの回転中心線は、同一直線上に位置している、(7)または(8)に記載のチップ固定装置。
(10)
 (1)ないし(9)のいずれか1つに記載のチップ固定装置と、前記チップ固定装置によって前記装着部に固定された前記流路チップを流れる前記粒子を検査する検査部と、を備える粒子検査装置。
   1 粒子検査装置
   3 流路チップ
   3a サンプル液導入流路(流路)
   3c 圧力変化部
   5 チップ固定装置
   6 装着部
   7 固定部
   8 駆動部
  11 基台
  16 固定ブロック(固定部材)
  17 圧電素子
  18 素子ホルダ(保持部材)
  24 傾斜面
  24a 一端部
  24b 他端部
  24c 中間部
  25 弾性変形部
  25a 規制部
  25b 薄肉部
  27 切欠き
  41 ガイド溝(ガイド部)
  42 ガイドピン(ガイド部)
  44 ローラ
   A 粒子
   L 直線
   M 回転中心線
   O1
   O2

Claims (10)

  1.  粒子を含む液体が流れる流路と、前記流路から前記対象粒子を取り込む圧力変化部と、を有する流路チップが装着される装着部と、
     前記装着部に装着された前記流路チップを固定する固定部と、を備え、
     前記装着部は、前記流路チップが載置される基台を有し、
     前記固定部は、前記流路チップを前記基台に押圧する固定部材と、前記圧力変化部を作動させる圧電素子と、前記圧力変化部に対して接離する方向に移動可能に設けられて前記圧電素子を保持する保持部材と、を有し、
     前記固定部材は、前記流路チップを前記基台に押圧するときに弾性変形することで前記保持部材を前記固定部材に固定する弾性変形部を有する、チップ固定装置。
  2.  前記固定部を駆動する駆動部を更に備え、
     前記固定部材は、前記駆動部によって加圧される加圧部を有し、前記加圧部が前記弾性変形部に隣り合って配置されている、請求項1に記載のチップ固定装置。
  3.  前記弾性変形部は、前記保持部材の位置を規制する規制部と、前記規制部の両側に形成された一対の薄肉部と、を有し、前記一対の薄肉部の弾性変形に伴って、前記規制部が前記保持部材を前記固定部材に押圧する、請求項2に記載のチップ固定装置。
  4.  前記固定部材は、前記一対の薄肉部から、前記固定部材の外周面まで延びる切欠きを有する、請求項3に記載のチップ固定装置。
  5.  前記規制部は、前記一対の薄肉部よりも前記基台側に配置されている、請求項3に記載のチップ固定装置。
  6.  前記固定部材は、前記圧力変化部に対して接離する前記保持部材の移動を案内するガイド部を有し、
     前記ガイド部は、前記保持部材が前記圧力変化部に対して接離する方向に直交する平面上において、前記保持部材を挟んで前記規制部とは反対側に配置されている、請求項3に記載のチップ固定装置。
  7.  前記駆動部は、前記固定部材を前記基台に向かって移動させるローラを有し、
     前記固定部材の前記加圧部は、前記ローラが移動する傾斜面を有し、前記ローラが前記傾斜面上に沿って前記傾斜面の一端部から他端部へ移動することで前記固定部材が前記基台に向かって移動され、
     前記弾性変形部は、前記傾斜面の前記他端部に隣り合って設けられている、請求項3に記載のチップ固定装置。
  8.  前記傾斜面の前記他端部の傾斜角は、前記一端部と前記他端部との間の中間部よりも小さい、請求項7に記載のチップ固定装置。
  9.  前記保持部材が前記圧力変化部に対して接離する方向に直交する平面において、前記規制部の中心と、前記圧電素子の中心と、前記固定部材が前記流路チップを前記基台に押圧したときに前記傾斜面の前記他端部に停止した前記ローラの回転中心線は、同一直線上に位置している、請求項7に記載のチップ固定装置。
  10.  請求項1に記載のチップ固定装置と、
     前記チップ固定装置によって前記装着部に固定された前記流路チップを流れる前記粒子を検査する検査部と、
     を備える粒子検査装置。
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