配管内の流体によって放射される素粒子をカウントするための装置および方法
【課題】流体によって放射される素粒子をカウントするための装置における配管壁による素粒子減衰の改善。
【解決手段】カウントするための装置は、流体を運ぶための配管を有するとともに、配管の壁および／またはこの流体によって減衰させられる粒子を検出するための検出手段６ａを配管の外側に有している。当該装置は、長方形断面の少なくとも１つのカウント部４ａを含んでおり、このカウント部４ａによって、より大きな流れの断面を有している配管の２つの隣接部位を一体に接続している。カウント部４ａの、内部の高さｈと内部の幅ｌとの比は２０％以下とする。内部の高さおよび内部の幅はそれぞれ、ほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしている。検出手段６ａは、カウント部４ａの大きい方の面４ａａの両面において、内部の幅ｌの全体に面している。
【解決手段】カウントするための装置は、流体を運ぶための配管を有するとともに、配管の壁および／またはこの流体によって減衰させられる粒子を検出するための検出手段６ａを配管の外側に有している。当該装置は、長方形断面の少なくとも１つのカウント部４ａを含んでおり、このカウント部４ａによって、より大きな流れの断面を有している配管の２つの隣接部位を一体に接続している。カウント部４ａの、内部の高さｈと内部の幅ｌとの比は２０％以下とする。内部の高さおよび内部の幅はそれぞれ、ほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしている。検出手段６ａは、カウント部４ａの大きい方の面４ａａの両面において、内部の幅ｌの全体に面している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体によって放射される素粒子（α粒子、γ粒子、電子、または陽電子）をカウントするための装置および方法に関し、当該装置は、この流体を運ぶための配管を有し、さらにこれらの粒子（配管の壁および／またはこの流体によって減衰させられる）を検出するための手段を配管の外部に有している。本発明は、より詳細には、これに限られるわけではないが、哺乳類から採取された血液マイクロサンプルで構成される流体に適用される。
【背景技術】
【０００２】
公知のとおり、粒子のカウントであって、それらの粒子を含んでいる流体の特定の成分および／またはこの流体を運んでいる配管の壁によって減衰させられる粒子のカウントは、いくつかの技術的課題を呈しており、それらは、少量の流体サンプルにおけるカウントという特定の場合、流体によってこれらの粒子が吸収される場合、あるいはカウントすべき粒子が特にはβ放射能によって放射される電子または陽電子である場合に、特に重大である。これらの３つの課題が組み合わせられるこれらの用途の中でも、例えば定量的画像化を目的として哺乳類の入力関数を測定するための装置において、血液マイクロサンプル中に含まれるβ放射能から由来する陽電子または電子を直接的に測定する用途に、主として言及することができる。
【０００３】
カナダのＳｈｅｒｂｒｏｏｋｅの研究所など、いくつかの研究機関が、放射線追跡子としてベータ放射体を取り入れてなる血液マイクロサンプルのための陽電子または電子検出器を、カウント装置を用意することによって開発しているが、その検出器の効率は、１８Ｆ放射線追跡子の場合には、７％を超えず、１１Ｃ放射線追跡子の場合には、１６％を超えない。これらの装置は、全長にわたって流れの断面が一定であって、検出器が設けられている検出領域にいかなる特定の造作も備えていない筒状の配管を備えている。この配管は、０．５８ｍｍの内径を有しており、血液中の陽電子の平均自由行路は、１８Ｆの場合に約０．６ｍｍであるため、これらの血液マイクロサンプルから表面に出てくる陽電子はわずかである。さらに、この配管に使用される材料、すなわち低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）は、１ｇ／ｃｍ３に近い密度ｄ（典型的には、「ＰＥ１０」の場合に０．９２ｇ／ｃｍ３に等しい）においてきわめて大きな肉厚ｅ（ｅ≧１５０μｍであり、典型的には１９２．５μｍに等しい）を有しているため、この配管が、比較的大きな電子または陽電子の減衰をもたらす（減衰は、公知のとおり積ｅ×ｄに比例し、積ｅ×ｄは、ここでは、典型的には１９２．５×０．９２に等しく、すなわち約１７７に等しい）。
【０００４】
また、「βマイクロプローブ」という名称で知られている別の粒子カウント方法および装置も、ラットまたはマウスなどといった小型の哺乳類の入力関数を測定するためにＢｉｏｓｐａｃｅというフランスの企業によって使用されている。これらの方法は、基本的に、上述の配管を取り除き、検出器を動物の動脈へと直接導入し、血液に沈めた状態とすることからなる。
【０００５】
この配管なしの解決策の１つの大きな欠点は、動物の他の器官に蓄積した放射線追跡子が、ガンマ放射によって強力な動揺を引き起こす点にある。この解決策の他の欠点は、測定を特徴付ける小さな寸法にあり、結果としてカウントの効率が低くなる。したがって、主たる検出器へと第２の検出器を追加する必要があり、第２の検出器は、動物の体内に配置されるが、血液中には配置されず、上述のガンマ放射に起因する背景雑音を引き去るために差の手順が使用される。
【０００６】
このような測定状況のもとでも、表示の検出効率（血液中での吸収によって減じられる）が、直径１ｍｍのプラスチックシンチレーション検出器を使用し、１８Ｆおよび１１Ｃを主体とする放射線追跡子の場合に、それぞれ１６％および２０％にすぎないことが明らかになっている。
【０００７】
マイクロサンプルを取り扱うための技術の最近の発展、およびマウスなどの小動物を目的とするツールを開発したいという生物学者たちの希望に鑑み、可能な限り少量の放射線追跡子を含んでいる液体マイクロサンプルの活量を測定できるようにすることが、基本的に重要である。これらのマイクロサンプルは、数μｌ（典型的には、８〜３０μｌ）程度の体積を有しているため、使用されるカウント装置は、特にはシーケンスの終わりにおける活量が大幅に減少する１１Ｃなどの寿命の短い放射線追跡子（１１Ｃの半減期は２０分である）を観察するために、高い効率（すなわち、高い測定感度）を有する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、流体によって放射される素粒子をカウントするための装置であって、この流体を運ぶための配管を有するとともに、さらにこれらの粒子を検出するための検出手段を前記配管の外側に配置して有しており、前記配管の壁および／またはこの流体によって、前記粒子が減衰させられるが、改善された測定感度を有することによって上述の欠点が改善されてなる装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、本発明によるカウント装置は、長方形断面の少なくとも１つのカウント部を含んでおり、このカウント部によって、より大きな流れの断面を有しているこの配管の２つの隣接する部位を一体に接続しており、カウント部の［内部の高さ／内部の幅］の比が２０％以下であり、ここで内部の高さおよび内部の幅はそれぞれ、ほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしており、前記検出手段が、この部位の各側においてこの部位の内部の幅の全体に面して、この部位に対して横方向に広がっているような装置である。
【００１０】
カウント対象の粒子が電子または陽電子の場合に、このカウント部のきわめて平坦な形状は、その内部の幅が比較的大きいこと、および前記検出手段がこの幅に面しかつこの幅からはみ出すように配置されることと相俟って、１８Ｆおよび１１Ｃの両方の放射線追跡子において典型的には５０％を超えるきわめて高いカウント効率をもたらし、したがって体積が１０μｌ未満にすぎず（典型的には、マウスから採取される）、おそらくは短い寿命の放射線追跡子（１１Ｃなど）を含んでいる血液マイクロサンプルについてでさえも、測定を行うことができるようになる点に注目できる。
【００１１】
特には、カウント部の横幅に面しかつ横幅よりも突き出している前記検出手段のこの配置構成が、それら検出手段の幾何学的アクセプタンスの最大化を可能にし（すなわち、放射線追跡子の分子が検出手段に衝突する経路の素粒子を放射しうる空間内のすべての方向を最大化し、その「捕捉」を可能にする）、したがって、このカウント効率の提供に貢献している点に、留意されたい。
【００１２】
用語「流れの断面」は、本明細書においては、（長方形または平坦な形状の）カウント部の内部の断面、ならびにこのカウント部に隣接する２つの（好ましくは円形の）部位のそれぞれの内部断面を意味するものと理解される。
【００１３】
流体が液体である場合、このカウント部は、好ましくは５％〜１０％の間の［内部の高さ／内部の幅］の比を有する。
【００１４】
有利には、カウント部の流れの断面の隣接するそれぞれの部位の流れの断面に対する比が、３５％以下であってよく、さらにより有利には、２５％未満であってよい。
【００１５】
やはり有利には、カウント部の前記内部の高さが、隣接する円筒形の部位のそれぞれの内径の２０％未満であってよく、この部位の前記内部の幅が、この内径の１．３倍よりも大きい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、このカウント部が、ほぼ矩形の断面を有しており、その長辺および／または短辺が、この部位が少なくとも部分的に実質的に凸状または凹状の外面を有するよう、相互に対称な曲率で湾曲している。
【００１７】
本発明のさらなる好ましい特徴によれば、前記配管が、血液マイクロサンプルなどの液体マイクロサンプルの流れのために設計されており、カウント部の前記内部の高さが、１００μｍ〜２５０μｍの間であり、この部位の前記内部の幅が、１．３ｍｍよりも大きく、隣接する円筒形の部位または隣接する円筒形の部位のそれぞれが、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの間の直径を有している。
【００１８】
用語「マイクロサンプル」は、本明細書において、それぞれ１００μｌ未満、好ましくは３０μｌ以下の体積を有する液体サンプル（すなわち、典型的には、小動物から採取されるサンプル）を意味するものと解釈される。
【００１９】
さらにより好ましくは、前記カウント部の流れの断面の面積が、０．１５ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の間であり、この部位が、３０ｍｍ〜４０ｍｍの間の長さを有しており、約８μｌのマイクロサンプルを前記検出手段に直面させて含むことができる。
【００２０】
具体的には、カウント対象の粒子が前記流体によって放射されるベータ放射能から起因する電子または陽電子である場合に、有利には、前記カウント部が、肉厚ｅ（単位はμｍ）および密度ｄ（単位はｇ／ｃｍ３）を有しており、その積ｅ×ｄが、カウント対象の粒子のこの部位による減衰を最小限にするよう、１００未満であり、好ましくは５０未満である。
【００２１】
特にはこのような電子または陽電子の種類の粒子に関する本発明のさらなる有利な特徴によれば、前記カウント部が、１．５ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する熱成形されたポリマー、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミドに基づいており、この部位が、５０μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満の肉厚を有している。好ましくは、この材料が、測定される液体が生体液であって、生物への再注入が可能である場合に、生体適合性であるように選択される。
【００２２】
そのような「Ｋａｐｔｏｎ」の種類のポリイミドのこの選択が、上述の積ｅ×ｄについて、ＬＤＰＥ製の公知の配管（この「Ｋａｐｔｏｎ」ポリイミドよりも低い密度を有するが、厚さが大幅に大きい）の場合において一般的には１５０〜２００の間であるこの製品の通常の値と比べ、このきわめて小さな値の達成を可能にすることに注目できる。
【００２３】
本発明のさらなる特徴によれば、前記検出手段が、前記カウント部のほぼ平坦な大きい方の２つの面に当接または近接してそれぞれ配置される２組の検出器を有しており、前記面は、前記高さによって互いに隔てられつつ、この部位の小さい方の２つの面によって一体に接続されており、前記検出器の各組が、これらの検出器の幾何学的アクセプタンスを最大にするために、前記幅の方向において前記小さい方の面よりも突き出している。
【００２４】
本発明の１つの特定の実施形態によれば、前記装置を、採取すべき特定の量のサンプルを突発にて吸引するためのコンピュータ制御の蠕動ポンプの上流側に配置でき、有利には、前記カウント部の前記大きい方の面が、それぞれそれらの外側においてわずかに凸状の形状を有している。
【００２５】
カウント部の大きい方の外面のこの凸状の形状を、例えば連続する吸引操作にて採取されるサンプルの場合など、配管を流れる流体が圧力の急変または時間とともに変化する圧力にさらされる場合に、一般に有利に使用可能であることに留意されたい。
【００２６】
本発明による素粒子のカウント方法は、上述のようなカウント装置によって実行され、この方法は、特には、前記流体によって放射される粒子に対して実質的に透明である材料が、前記カウント部の壁のために選択されることからなる。
【００２７】
本発明の第１の例示的実施形態によれば、粒子が、蛍光によって放射される光子であり、この場合には、この部位の壁は、該当の光子の波長において透明であるように選択されなければならない。
【００２８】
本発明の第２の例示的実施形態によれば、粒子が、ベータ放射能によって放射される電子または陽電子であり、前記壁が、厚さｅ（単位はμｍ）および密度ｄ（単位はｇ／ｃｍ３）を有しており、積ｅ×ｄが、カウントに有意な悪影響を及ぼすことがないようこれらの粒子の減衰を最小限にするために、１００未満であり、好ましくは５０未満である。
【００２９】
有利には、この本発明によるカウント方法は、前記流体が、前記配管を流れる血液マイクロサンプルで構成され、これらのマイクロサンプルの血漿中に、炭素１１などの寿命の短いベータ放射線追跡子が希釈されている。
【００３０】
さらにより有利には、本発明のこの方法によれば、前記マイクロサンプルが、ラットまたはマウスなどといった哺乳類から順次採取され、それぞれ１００μｌ未満、好ましくは３０μｌ以下の体積を有しており、これらのマイクロサンプルが空間および時間の両者において不連続なパケットとして前記検出手段に面する前記カウント部を互いに流れるよう、それぞれのマイクロサンプルの全体積が、前記検出手段に面する前記カウント部の内部に実質的に位置する。
【００３１】
採取したマイクロサンプルの測定のために好ましく使用される動物の小さな寸法が、これらのマイクロサンプルの総体積を、動物の健康に矛盾しないだけでなく、可能な限り乱されない動物の代謝に矛盾しない量に制限することを必要とすることに、注目できる。
【００３２】
本発明の上述の特徴ならびに他の特徴が、あくまで本発明を限定するものではない例として添付の図面を参照しつつ行われる本発明のいくつかの例示的実施形態についての以下の説明を検討することで、さらに明確に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、柔軟な毛管またはマイクロチューブの形式の配管４および５の連続を含んでいるサンプリングシステム３によって、例えばラットまたはマウスといった種類の小型の哺乳類２からの血液マイクロサンプルの採取を順次かつ連続的に実行し、前記マイクロサンプルを一時的に保管し、それらについての放射線測定を実行するための自動設備１を、例として示している。このサンプリングシステム３は、基本的には、
接続装置（図示せず）が備えられており、採取すべき同量の血液を蠕動ポンプ７によって突発にて吸い上げるように意図されているカテーテルと、
可能な限り採取点の近くに配置され、配管４、５を連続するカウント部４ａに実質的に接触し、採取したマイクロサンプルに存在する粒子をカウントするためのカウント装置６（この例では、全血液サンプルについてベータ放射能からもたらされる陽電子または電子をカウントするカウンタ６であり、部位４ａが、後述のように、このカウントに最適化された形状および材料の特性を有しており、カウンタ６の備える検出ダイオード６ａに対して中心に位置している）と、
蠕動ポンプ７の下流に配置され、採取および分析された前記マイクロサンプルを保存および処理するサンプル処理システム８と、
前記ポンプ７を含む全システム３を制御するためのコンピュータ支援の制御装置９（この制御については、図１の両矢印ＡおよびＢを参照）と
を有している。
【００３４】
本発明によれば、配管４および５の連続では、好適には、これらの配管に沿う断面の拡大が面積比に関して常に２０％以下である。これにより、この配管４および５の連続を互いに流れるマイクロサンプルが、この配管４および５において拡散による混合を実質的に受けることがない。この方法で、採取されたこれらのマイクロサンプルが、空間および時間の両方において不連続なパケットである。
【００３５】
図２および図３に示されているように、平たくなったカウント部４ａが、本発明によるサンプリング配管４、５を連続する部分に設けられ、この平らな部位が、２つの円筒形の部位を一体的に接続するとともに、図１の装置６（小型の哺乳類２の入力関数を測定するために有利に使用されるベータカウンタなど）による粒子のカウントを最適化するように設計されている。この方法で、選択される検出体積が減じられ、カウントの効率が高められる。
【００３６】
この目的のため、長方形の断面の平らな測定部４ａが、熱成形によって製造され、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミド（１．４２ｇ／ｃｍ３の密度および２５μｍ±１０％の肉厚を有している）で製作され、この部位が、例えばＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）で製作され、例えば約１ｍｍの内径を有している２つの円筒形のマイクロチューブを一体的に結び付けている。図３に示されているように、カウント装置６の検出ダイオード６ａが、高さｈで構成されている部位４ａの最小の横断寸法に対して、部位４ａの長辺４ａａの外面の各面に配置されている。
【００３７】
この例示的実施形態においては、平坦部４ａが、概ね矩形の断面を有しており、平坦部４ａの短辺４ａｂの外面が、相互に対称な凸となるように湾曲しており、この部位の［内部の高さｈ／内部の幅ｌ］の比が、約８％であり、内部の高さおよび内部の幅が、それぞれ１３０μｍおよび１４９０μｍに等しい。
【００３８】
平坦部４ａの流れの断面（約０．１９３７ｍｍ２）は、これに隣接するそれぞれの円筒形部分（約０．７８５ｍｍ２の内側断面を有している）の流れの断面に対して、面積比で、わずかに２５％未満である。
【００３９】
さらに、平坦部４ａは、肉厚ｅおよび密度ｄを有しており、その積ｅ×ｄが、ほぼ３５．５（ｅ＝２５μｍおよびｄ＝１．４２ｇ／ｃｍ３にて）に等しく、これは、ＬＤＰＥ製のマイクロ配管（「Ｋａｐｔｏｎ」よりも低い密度を有するが、厚さが大幅に大きい）の場合において一般的には１５０〜２００の間である通常使用される値よりもはるかに小さく、したがってベータ放射能からもたらされる電子または陽電子などといったカウント対象の粒子について、この本発明による部位４ａによる減衰が顕著に最小化される。
【００４０】
図３に示されているように、平坦部４ａには、平坦部４ａを流れるそれぞれの液体マイクロサンプルの前記粒子をカウントすることができる２組の前記検出ダイオード６ａが、好ましくはわずかに凸状である平坦部４ａの大きい方の面４ａａに面し、平坦部４ａの小さい方の面４ａｂよりも突き出して装備されている（このダイオード６ａの突き出しが、それらの幾何学的アクセプタンス、したがってカウント対象の粒子の「捕捉」の最適化を可能にする）。
【００４１】
この本発明による平坦部４ａを得るために使用される熱成形工程は、特には、
部位４ａを、低温で、成形用金型に配置する工程と、
その両端を、加圧のために柔軟なマイクロチューブへと接続する工程と、
圧力（１．５ｂａｒの相対圧力）を加える工程と、
金型を、１５分間にわたって３００℃に加熱する工程と、
金型を、加圧下で冷却する工程と、
冷却後に圧力をゆっくりと下げる工程と
を含んでいる。
【００４２】
結果として、この熱成形によって、大きい方の面４ａａがそれぞれ約１．５ｍｍ×３５ｍｍ（すなわち、５２．５ｍｍ２）の面積を有しており、陽電子または電子が検出器６ａへと達するために通過しなければならない液体の厚さが最小限にされている平坦なカウント部４ａが得られる。
【００４３】
図４のグラフは、実験によって確認されたシミュレーション曲線の形態で、２つの一連の実験Ｓ１およびＳ２について得られたカウント効率の結果を示している。実験Ｓ１およびＳ２を、それぞれ、
円筒形部分の半径が０．５ｍｍであって、上記平坦部４ａが取り入れられている本発明による配管にて、採取される血液マイクロサンプルの体積を（マウスに適合する）８μｌとして実行し、
０．５ｍｍの半径を有する全長にわたって円筒形である（すなわち、平坦部を備えない）第１の「対照」配管にて、採取される血液マイクロサンプルの体積を（ラットに適合する）３０μｌとして実行し、
０．２５ｍｍの半径を有する全長にわたって円筒形である（すなわち、平坦部を備えない）第２の「対照」配管にて、採取される血液マイクロサンプルの体積を８μｌとして実行した。
【００４４】
この平坦部４ａのおかげで、陽電子の検出効率が、最小のしきい値（約４６ｋｅＶ）において、円筒形のマイクロチューブでの３２％から、本発明のマイクロチューブでの６０％超まで向上することに注目できる。利得は、８μｌのサンプルに適合する円筒形のマイクロチューブ配管が約２５％の効率を与えるため、さらに大きい。このように、本発明による最適化されたマイクロチューブは、８μｌの試料において、全長にわたってすべてが円筒形であるマイクロチューブにおけるわずか２５％に比べ、最小のしきい値において６０％を超える効率を達成して動作することを可能にする。これが、本発明によるサンプリングシステム３を、マウスの入力関数の測定に特に適したものにしている。
【００４５】
次に、自動サンプリングシステム３との関連において使用される装置およびベータ粒子カウント方法を、図１に関してさらに詳しく説明する。
【００４６】
第１のサンプリング配管４の数センチメートル下流において、それぞれのマイクロサンプルが、ベータ粒子カウンタ６の可能な限り近くを通過し、このベータ粒子カウンタ６にとって、配管の肉厚は、きわめてわずかな減衰しか引き起こさない。図１に示されているように、カウンタ６の箱６ｂに固定された平坦部４ａが、壁における陽電子の消滅の量を最小限にすることを可能にし、その形状は、サンプルの体積（３０μｌまたは８μｌ）を部位４ａを囲んでいる６つのシリコン検出ダイオード（１０×１０×０．３ｍｍ３を測定する）の直下に正しく中心合わせして含むことができるような形状である。これらのダイオード６ａは、それ自体が、動物２から生じる光子に起因する物理的な雑音を除くように意図された厚さ２ｃｍの鉛シールドによって囲まれている。この測定システム６の残りの部分は、小さな寸法（８×１０×４ｃｍ３）の箱６ｂの形態であってシステム全体を小型かつ頑強にする電子処理／インターフェイスカードを有している。
【００４７】
ベータ放射線から由来する陽電子の血液中での消滅の確率を最小にするために、柔軟なマイクロチューブに、少なくともダイオード６ａの前方を通過する地点において、部位４ａの平坦な形状を与えることが有利である。さらに、上述のように、この幾何学的構成は、液体が薄いシートとして広がるように保証し、検出面に面する液体の面積を増加させる。測定システム６について採用される構成は、以下のとおりである。
【００４８】
２５μｍの肉厚を有する平坦部４ａが、０．３ｍｍの厚さを有するダイオード６ａの間に挟まれている（上側の３つのダイオード６ａおよび下側の３つのダイオード６ａ）。
【００４９】
これらのダイオード６ａのための読み出し用の電子機器、ならびにデータの取得および伝達を制御する電子機器は、電子雑音を可能な限り少なくして検出しきい値を最適な効率のために最小化できるように最適化された単一の電子機器モジュールへと統合されている。
【００５０】
「前処理」の電子機器（整形器および弁別器）が、ＡＳＩＣ（１６のチャネル、共通のしきい値、１６の出力＋１つのＯＲを有している）によってもたらされている。しきい値は、ユーザによって調節される。取得カードは、パーソナルコンピュータのＵＳＢインターフェイスの柔軟性、およびＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）設定可能デジタル回路においてなされた進歩を有利に利用する設定可能なＵＳＢテストカードである。このカードは、多数の信号の迅速な処理を可能にし、コンピュータのインターフェイスからプログラムすることが可能である。
【００５１】
基本的な仕組みが、図１に示されている。サンプリング配管４が、箱６ｂの内部を横切る平坦部４ａによって延長されており、血液は、箱６ｂの反対側に現われる。この血液の流れは、蠕動ポンプ７によって実行される。採取されるマイクロサンプルの体積を、調節することが可能であり、採取の時間も同様である。これらのパラメータは、設備１の制御装置９のコンピュータによって制御される。
【００５２】
採取される２つのマイクロサンプルの間の最小時間は、１秒である。血液中の放射線追跡子の運動の動的な範囲をカバーするために、マイクロサンプルは、約３０秒〜１分にわたる注入の後に１秒ごとに採取され、次いで、より開いた時間間隔で採取される（この段階においては、曲線の勾配がより緩やかである）。
【００５３】
種々の配管と箱６ｂとの間の接続は、マイクロサンプルの体積の喪失および隣接する２つのマイクロサンプル間の拡散の可能性を避けるように設計されている。
【００５４】
したがって、これらの血液マイクロサンプルは、空間および時間の両者において不連続なパケットとして採取され、したがって、サンプル処理システム８まで拡散なしで進行し、サンプル処理システム８において保管され、例えば遠心分離によって、それらの相またはそれらの成分の少なくとも１つが有利に抽出される。
【００５５】
この本発明によるサンプリングシステム３を、特には陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）における新規な追跡子の定量的画像化のための臨床前の研究の分野において、有利に使用できることに注目できる。この場合、該当の液体は、血液であり、用途は、ラットまたはマウスなどといった小動物の入力関数の測定にある。これらの動物は小型であり、したがってそれらの有する血液の総量が少ないため、それぞれのマイクロサンプルの体積は、ラットの場合に約３０μｌに制限され、マウスの場合には約８μｌに制限される。
【００５６】
本発明について考えられる他の用途は、例えばキセノン放射性同位体によって標識された空気で構成される気体状の流体に関する。この場合、装置は、長方形断面のカウント部４ａを含んでおり、このカウント部４ａによって、より大きな流れの断面を有している配管の２つの隣接する部位を一体に接続しており、カウント部４ａの［内部の高さｈ／内部の幅ｌ］の比は２０％であり、ここで内部の高さおよび内部の幅は、それぞれほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしており、前記検出手段は、この部位の各側においてこの部位の内部の幅の全体に面して、この部位に対して横方向に広がっている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】放射能（例えば、ベータ放射能）カウント装置を採取されたマイクロサンプルの処理のためのサンプル処理装置の上流に配置して備えている本発明による自動サンプリング／測定システムの概略斜視図である。
【図２】この放射能のカウントを最適にすることができる平坦部を含んでいるこのサンプリング／測定システムの配管の形状および相対寸法を、ユーロ１０セント硬貨との比較にて説明する写真である。
【図３】図１に示した２組の検出器を備える本発明による平坦部の概略断面図である。
【図４】本発明によるこの平坦なカウント部ならびに対照試験としての２つの円筒形のマイクロチューブを含む３種類のサンプリング配管について、１８Ｆ放射線追跡子の検出効率を検出しきい値の関数として示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体によって放射される素粒子（α粒子、γ粒子、電子、または陽電子）をカウントするための装置および方法に関し、当該装置は、この流体を運ぶための配管を有し、さらにこれらの粒子（配管の壁および／またはこの流体によって減衰させられる）を検出するための手段を配管の外部に有している。本発明は、より詳細には、これに限られるわけではないが、哺乳類から採取された血液マイクロサンプルで構成される流体に適用される。
【背景技術】
【０００２】
公知のとおり、粒子のカウントであって、それらの粒子を含んでいる流体の特定の成分および／またはこの流体を運んでいる配管の壁によって減衰させられる粒子のカウントは、いくつかの技術的課題を呈しており、それらは、少量の流体サンプルにおけるカウントという特定の場合、流体によってこれらの粒子が吸収される場合、あるいはカウントすべき粒子が特にはβ放射能によって放射される電子または陽電子である場合に、特に重大である。これらの３つの課題が組み合わせられるこれらの用途の中でも、例えば定量的画像化を目的として哺乳類の入力関数を測定するための装置において、血液マイクロサンプル中に含まれるβ放射能から由来する陽電子または電子を直接的に測定する用途に、主として言及することができる。
【０００３】
カナダのＳｈｅｒｂｒｏｏｋｅの研究所など、いくつかの研究機関が、放射線追跡子としてベータ放射体を取り入れてなる血液マイクロサンプルのための陽電子または電子検出器を、カウント装置を用意することによって開発しているが、その検出器の効率は、１８Ｆ放射線追跡子の場合には、７％を超えず、１１Ｃ放射線追跡子の場合には、１６％を超えない。これらの装置は、全長にわたって流れの断面が一定であって、検出器が設けられている検出領域にいかなる特定の造作も備えていない筒状の配管を備えている。この配管は、０．５８ｍｍの内径を有しており、血液中の陽電子の平均自由行路は、１８Ｆの場合に約０．６ｍｍであるため、これらの血液マイクロサンプルから表面に出てくる陽電子はわずかである。さらに、この配管に使用される材料、すなわち低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）は、１ｇ／ｃｍ３に近い密度ｄ（典型的には、「ＰＥ１０」の場合に０．９２ｇ／ｃｍ３に等しい）においてきわめて大きな肉厚ｅ（ｅ≧１５０μｍであり、典型的には１９２．５μｍに等しい）を有しているため、この配管が、比較的大きな電子または陽電子の減衰をもたらす（減衰は、公知のとおり積ｅ×ｄに比例し、積ｅ×ｄは、ここでは、典型的には１９２．５×０．９２に等しく、すなわち約１７７に等しい）。
【０００４】
また、「βマイクロプローブ」という名称で知られている別の粒子カウント方法および装置も、ラットまたはマウスなどといった小型の哺乳類の入力関数を測定するためにＢｉｏｓｐａｃｅというフランスの企業によって使用されている。これらの方法は、基本的に、上述の配管を取り除き、検出器を動物の動脈へと直接導入し、血液に沈めた状態とすることからなる。
【０００５】
この配管なしの解決策の１つの大きな欠点は、動物の他の器官に蓄積した放射線追跡子が、ガンマ放射によって強力な動揺を引き起こす点にある。この解決策の他の欠点は、測定を特徴付ける小さな寸法にあり、結果としてカウントの効率が低くなる。したがって、主たる検出器へと第２の検出器を追加する必要があり、第２の検出器は、動物の体内に配置されるが、血液中には配置されず、上述のガンマ放射に起因する背景雑音を引き去るために差の手順が使用される。
【０００６】
このような測定状況のもとでも、表示の検出効率（血液中での吸収によって減じられる）が、直径１ｍｍのプラスチックシンチレーション検出器を使用し、１８Ｆおよび１１Ｃを主体とする放射線追跡子の場合に、それぞれ１６％および２０％にすぎないことが明らかになっている。
【０００７】
マイクロサンプルを取り扱うための技術の最近の発展、およびマウスなどの小動物を目的とするツールを開発したいという生物学者たちの希望に鑑み、可能な限り少量の放射線追跡子を含んでいる液体マイクロサンプルの活量を測定できるようにすることが、基本的に重要である。これらのマイクロサンプルは、数μｌ（典型的には、８〜３０μｌ）程度の体積を有しているため、使用されるカウント装置は、特にはシーケンスの終わりにおける活量が大幅に減少する１１Ｃなどの寿命の短い放射線追跡子（１１Ｃの半減期は２０分である）を観察するために、高い効率（すなわち、高い測定感度）を有する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、流体によって放射される素粒子をカウントするための装置であって、この流体を運ぶための配管を有するとともに、さらにこれらの粒子を検出するための検出手段を前記配管の外側に配置して有しており、前記配管の壁および／またはこの流体によって、前記粒子が減衰させられるが、改善された測定感度を有することによって上述の欠点が改善されてなる装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、本発明によるカウント装置は、長方形断面の少なくとも１つのカウント部を含んでおり、このカウント部によって、より大きな流れの断面を有しているこの配管の２つの隣接する部位を一体に接続しており、カウント部の［内部の高さ／内部の幅］の比が２０％以下であり、ここで内部の高さおよび内部の幅はそれぞれ、ほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしており、前記検出手段が、この部位の各側においてこの部位の内部の幅の全体に面して、この部位に対して横方向に広がっているような装置である。
【００１０】
カウント対象の粒子が電子または陽電子の場合に、このカウント部のきわめて平坦な形状は、その内部の幅が比較的大きいこと、および前記検出手段がこの幅に面しかつこの幅からはみ出すように配置されることと相俟って、１８Ｆおよび１１Ｃの両方の放射線追跡子において典型的には５０％を超えるきわめて高いカウント効率をもたらし、したがって体積が１０μｌ未満にすぎず（典型的には、マウスから採取される）、おそらくは短い寿命の放射線追跡子（１１Ｃなど）を含んでいる血液マイクロサンプルについてでさえも、測定を行うことができるようになる点に注目できる。
【００１１】
特には、カウント部の横幅に面しかつ横幅よりも突き出している前記検出手段のこの配置構成が、それら検出手段の幾何学的アクセプタンスの最大化を可能にし（すなわち、放射線追跡子の分子が検出手段に衝突する経路の素粒子を放射しうる空間内のすべての方向を最大化し、その「捕捉」を可能にする）、したがって、このカウント効率の提供に貢献している点に、留意されたい。
【００１２】
用語「流れの断面」は、本明細書においては、（長方形または平坦な形状の）カウント部の内部の断面、ならびにこのカウント部に隣接する２つの（好ましくは円形の）部位のそれぞれの内部断面を意味するものと理解される。
【００１３】
流体が液体である場合、このカウント部は、好ましくは５％〜１０％の間の［内部の高さ／内部の幅］の比を有する。
【００１４】
有利には、カウント部の流れの断面の隣接するそれぞれの部位の流れの断面に対する比が、３５％以下であってよく、さらにより有利には、２５％未満であってよい。
【００１５】
やはり有利には、カウント部の前記内部の高さが、隣接する円筒形の部位のそれぞれの内径の２０％未満であってよく、この部位の前記内部の幅が、この内径の１．３倍よりも大きい。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、このカウント部が、ほぼ矩形の断面を有しており、その長辺および／または短辺が、この部位が少なくとも部分的に実質的に凸状または凹状の外面を有するよう、相互に対称な曲率で湾曲している。
【００１７】
本発明のさらなる好ましい特徴によれば、前記配管が、血液マイクロサンプルなどの液体マイクロサンプルの流れのために設計されており、カウント部の前記内部の高さが、１００μｍ〜２５０μｍの間であり、この部位の前記内部の幅が、１．３ｍｍよりも大きく、隣接する円筒形の部位または隣接する円筒形の部位のそれぞれが、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの間の直径を有している。
【００１８】
用語「マイクロサンプル」は、本明細書において、それぞれ１００μｌ未満、好ましくは３０μｌ以下の体積を有する液体サンプル（すなわち、典型的には、小動物から採取されるサンプル）を意味するものと解釈される。
【００１９】
さらにより好ましくは、前記カウント部の流れの断面の面積が、０．１５ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の間であり、この部位が、３０ｍｍ〜４０ｍｍの間の長さを有しており、約８μｌのマイクロサンプルを前記検出手段に直面させて含むことができる。
【００２０】
具体的には、カウント対象の粒子が前記流体によって放射されるベータ放射能から起因する電子または陽電子である場合に、有利には、前記カウント部が、肉厚ｅ（単位はμｍ）および密度ｄ（単位はｇ／ｃｍ３）を有しており、その積ｅ×ｄが、カウント対象の粒子のこの部位による減衰を最小限にするよう、１００未満であり、好ましくは５０未満である。
【００２１】
特にはこのような電子または陽電子の種類の粒子に関する本発明のさらなる有利な特徴によれば、前記カウント部が、１．５ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する熱成形されたポリマー、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミドに基づいており、この部位が、５０μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満の肉厚を有している。好ましくは、この材料が、測定される液体が生体液であって、生物への再注入が可能である場合に、生体適合性であるように選択される。
【００２２】
そのような「Ｋａｐｔｏｎ」の種類のポリイミドのこの選択が、上述の積ｅ×ｄについて、ＬＤＰＥ製の公知の配管（この「Ｋａｐｔｏｎ」ポリイミドよりも低い密度を有するが、厚さが大幅に大きい）の場合において一般的には１５０〜２００の間であるこの製品の通常の値と比べ、このきわめて小さな値の達成を可能にすることに注目できる。
【００２３】
本発明のさらなる特徴によれば、前記検出手段が、前記カウント部のほぼ平坦な大きい方の２つの面に当接または近接してそれぞれ配置される２組の検出器を有しており、前記面は、前記高さによって互いに隔てられつつ、この部位の小さい方の２つの面によって一体に接続されており、前記検出器の各組が、これらの検出器の幾何学的アクセプタンスを最大にするために、前記幅の方向において前記小さい方の面よりも突き出している。
【００２４】
本発明の１つの特定の実施形態によれば、前記装置を、採取すべき特定の量のサンプルを突発にて吸引するためのコンピュータ制御の蠕動ポンプの上流側に配置でき、有利には、前記カウント部の前記大きい方の面が、それぞれそれらの外側においてわずかに凸状の形状を有している。
【００２５】
カウント部の大きい方の外面のこの凸状の形状を、例えば連続する吸引操作にて採取されるサンプルの場合など、配管を流れる流体が圧力の急変または時間とともに変化する圧力にさらされる場合に、一般に有利に使用可能であることに留意されたい。
【００２６】
本発明による素粒子のカウント方法は、上述のようなカウント装置によって実行され、この方法は、特には、前記流体によって放射される粒子に対して実質的に透明である材料が、前記カウント部の壁のために選択されることからなる。
【００２７】
本発明の第１の例示的実施形態によれば、粒子が、蛍光によって放射される光子であり、この場合には、この部位の壁は、該当の光子の波長において透明であるように選択されなければならない。
【００２８】
本発明の第２の例示的実施形態によれば、粒子が、ベータ放射能によって放射される電子または陽電子であり、前記壁が、厚さｅ（単位はμｍ）および密度ｄ（単位はｇ／ｃｍ３）を有しており、積ｅ×ｄが、カウントに有意な悪影響を及ぼすことがないようこれらの粒子の減衰を最小限にするために、１００未満であり、好ましくは５０未満である。
【００２９】
有利には、この本発明によるカウント方法は、前記流体が、前記配管を流れる血液マイクロサンプルで構成され、これらのマイクロサンプルの血漿中に、炭素１１などの寿命の短いベータ放射線追跡子が希釈されている。
【００３０】
さらにより有利には、本発明のこの方法によれば、前記マイクロサンプルが、ラットまたはマウスなどといった哺乳類から順次採取され、それぞれ１００μｌ未満、好ましくは３０μｌ以下の体積を有しており、これらのマイクロサンプルが空間および時間の両者において不連続なパケットとして前記検出手段に面する前記カウント部を互いに流れるよう、それぞれのマイクロサンプルの全体積が、前記検出手段に面する前記カウント部の内部に実質的に位置する。
【００３１】
採取したマイクロサンプルの測定のために好ましく使用される動物の小さな寸法が、これらのマイクロサンプルの総体積を、動物の健康に矛盾しないだけでなく、可能な限り乱されない動物の代謝に矛盾しない量に制限することを必要とすることに、注目できる。
【００３２】
本発明の上述の特徴ならびに他の特徴が、あくまで本発明を限定するものではない例として添付の図面を参照しつつ行われる本発明のいくつかの例示的実施形態についての以下の説明を検討することで、さらに明確に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、柔軟な毛管またはマイクロチューブの形式の配管４および５の連続を含んでいるサンプリングシステム３によって、例えばラットまたはマウスといった種類の小型の哺乳類２からの血液マイクロサンプルの採取を順次かつ連続的に実行し、前記マイクロサンプルを一時的に保管し、それらについての放射線測定を実行するための自動設備１を、例として示している。このサンプリングシステム３は、基本的には、
接続装置（図示せず）が備えられており、採取すべき同量の血液を蠕動ポンプ７によって突発にて吸い上げるように意図されているカテーテルと、
可能な限り採取点の近くに配置され、配管４、５を連続するカウント部４ａに実質的に接触し、採取したマイクロサンプルに存在する粒子をカウントするためのカウント装置６（この例では、全血液サンプルについてベータ放射能からもたらされる陽電子または電子をカウントするカウンタ６であり、部位４ａが、後述のように、このカウントに最適化された形状および材料の特性を有しており、カウンタ６の備える検出ダイオード６ａに対して中心に位置している）と、
蠕動ポンプ７の下流に配置され、採取および分析された前記マイクロサンプルを保存および処理するサンプル処理システム８と、
前記ポンプ７を含む全システム３を制御するためのコンピュータ支援の制御装置９（この制御については、図１の両矢印ＡおよびＢを参照）と
を有している。
【００３４】
本発明によれば、配管４および５の連続では、好適には、これらの配管に沿う断面の拡大が面積比に関して常に２０％以下である。これにより、この配管４および５の連続を互いに流れるマイクロサンプルが、この配管４および５において拡散による混合を実質的に受けることがない。この方法で、採取されたこれらのマイクロサンプルが、空間および時間の両方において不連続なパケットである。
【００３５】
図２および図３に示されているように、平たくなったカウント部４ａが、本発明によるサンプリング配管４、５を連続する部分に設けられ、この平らな部位が、２つの円筒形の部位を一体的に接続するとともに、図１の装置６（小型の哺乳類２の入力関数を測定するために有利に使用されるベータカウンタなど）による粒子のカウントを最適化するように設計されている。この方法で、選択される検出体積が減じられ、カウントの効率が高められる。
【００３６】
この目的のため、長方形の断面の平らな測定部４ａが、熱成形によって製造され、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミド（１．４２ｇ／ｃｍ３の密度および２５μｍ±１０％の肉厚を有している）で製作され、この部位が、例えばＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）で製作され、例えば約１ｍｍの内径を有している２つの円筒形のマイクロチューブを一体的に結び付けている。図３に示されているように、カウント装置６の検出ダイオード６ａが、高さｈで構成されている部位４ａの最小の横断寸法に対して、部位４ａの長辺４ａａの外面の各面に配置されている。
【００３７】
この例示的実施形態においては、平坦部４ａが、概ね矩形の断面を有しており、平坦部４ａの短辺４ａｂの外面が、相互に対称な凸となるように湾曲しており、この部位の［内部の高さｈ／内部の幅ｌ］の比が、約８％であり、内部の高さおよび内部の幅が、それぞれ１３０μｍおよび１４９０μｍに等しい。
【００３８】
平坦部４ａの流れの断面（約０．１９３７ｍｍ２）は、これに隣接するそれぞれの円筒形部分（約０．７８５ｍｍ２の内側断面を有している）の流れの断面に対して、面積比で、わずかに２５％未満である。
【００３９】
さらに、平坦部４ａは、肉厚ｅおよび密度ｄを有しており、その積ｅ×ｄが、ほぼ３５．５（ｅ＝２５μｍおよびｄ＝１．４２ｇ／ｃｍ３にて）に等しく、これは、ＬＤＰＥ製のマイクロ配管（「Ｋａｐｔｏｎ」よりも低い密度を有するが、厚さが大幅に大きい）の場合において一般的には１５０〜２００の間である通常使用される値よりもはるかに小さく、したがってベータ放射能からもたらされる電子または陽電子などといったカウント対象の粒子について、この本発明による部位４ａによる減衰が顕著に最小化される。
【００４０】
図３に示されているように、平坦部４ａには、平坦部４ａを流れるそれぞれの液体マイクロサンプルの前記粒子をカウントすることができる２組の前記検出ダイオード６ａが、好ましくはわずかに凸状である平坦部４ａの大きい方の面４ａａに面し、平坦部４ａの小さい方の面４ａｂよりも突き出して装備されている（このダイオード６ａの突き出しが、それらの幾何学的アクセプタンス、したがってカウント対象の粒子の「捕捉」の最適化を可能にする）。
【００４１】
この本発明による平坦部４ａを得るために使用される熱成形工程は、特には、
部位４ａを、低温で、成形用金型に配置する工程と、
その両端を、加圧のために柔軟なマイクロチューブへと接続する工程と、
圧力（１．５ｂａｒの相対圧力）を加える工程と、
金型を、１５分間にわたって３００℃に加熱する工程と、
金型を、加圧下で冷却する工程と、
冷却後に圧力をゆっくりと下げる工程と
を含んでいる。
【００４２】
結果として、この熱成形によって、大きい方の面４ａａがそれぞれ約１．５ｍｍ×３５ｍｍ（すなわち、５２．５ｍｍ２）の面積を有しており、陽電子または電子が検出器６ａへと達するために通過しなければならない液体の厚さが最小限にされている平坦なカウント部４ａが得られる。
【００４３】
図４のグラフは、実験によって確認されたシミュレーション曲線の形態で、２つの一連の実験Ｓ１およびＳ２について得られたカウント効率の結果を示している。実験Ｓ１およびＳ２を、それぞれ、
円筒形部分の半径が０．５ｍｍであって、上記平坦部４ａが取り入れられている本発明による配管にて、採取される血液マイクロサンプルの体積を（マウスに適合する）８μｌとして実行し、
０．５ｍｍの半径を有する全長にわたって円筒形である（すなわち、平坦部を備えない）第１の「対照」配管にて、採取される血液マイクロサンプルの体積を（ラットに適合する）３０μｌとして実行し、
０．２５ｍｍの半径を有する全長にわたって円筒形である（すなわち、平坦部を備えない）第２の「対照」配管にて、採取される血液マイクロサンプルの体積を８μｌとして実行した。
【００４４】
この平坦部４ａのおかげで、陽電子の検出効率が、最小のしきい値（約４６ｋｅＶ）において、円筒形のマイクロチューブでの３２％から、本発明のマイクロチューブでの６０％超まで向上することに注目できる。利得は、８μｌのサンプルに適合する円筒形のマイクロチューブ配管が約２５％の効率を与えるため、さらに大きい。このように、本発明による最適化されたマイクロチューブは、８μｌの試料において、全長にわたってすべてが円筒形であるマイクロチューブにおけるわずか２５％に比べ、最小のしきい値において６０％を超える効率を達成して動作することを可能にする。これが、本発明によるサンプリングシステム３を、マウスの入力関数の測定に特に適したものにしている。
【００４５】
次に、自動サンプリングシステム３との関連において使用される装置およびベータ粒子カウント方法を、図１に関してさらに詳しく説明する。
【００４６】
第１のサンプリング配管４の数センチメートル下流において、それぞれのマイクロサンプルが、ベータ粒子カウンタ６の可能な限り近くを通過し、このベータ粒子カウンタ６にとって、配管の肉厚は、きわめてわずかな減衰しか引き起こさない。図１に示されているように、カウンタ６の箱６ｂに固定された平坦部４ａが、壁における陽電子の消滅の量を最小限にすることを可能にし、その形状は、サンプルの体積（３０μｌまたは８μｌ）を部位４ａを囲んでいる６つのシリコン検出ダイオード（１０×１０×０．３ｍｍ３を測定する）の直下に正しく中心合わせして含むことができるような形状である。これらのダイオード６ａは、それ自体が、動物２から生じる光子に起因する物理的な雑音を除くように意図された厚さ２ｃｍの鉛シールドによって囲まれている。この測定システム６の残りの部分は、小さな寸法（８×１０×４ｃｍ３）の箱６ｂの形態であってシステム全体を小型かつ頑強にする電子処理／インターフェイスカードを有している。
【００４７】
ベータ放射線から由来する陽電子の血液中での消滅の確率を最小にするために、柔軟なマイクロチューブに、少なくともダイオード６ａの前方を通過する地点において、部位４ａの平坦な形状を与えることが有利である。さらに、上述のように、この幾何学的構成は、液体が薄いシートとして広がるように保証し、検出面に面する液体の面積を増加させる。測定システム６について採用される構成は、以下のとおりである。
【００４８】
２５μｍの肉厚を有する平坦部４ａが、０．３ｍｍの厚さを有するダイオード６ａの間に挟まれている（上側の３つのダイオード６ａおよび下側の３つのダイオード６ａ）。
【００４９】
これらのダイオード６ａのための読み出し用の電子機器、ならびにデータの取得および伝達を制御する電子機器は、電子雑音を可能な限り少なくして検出しきい値を最適な効率のために最小化できるように最適化された単一の電子機器モジュールへと統合されている。
【００５０】
「前処理」の電子機器（整形器および弁別器）が、ＡＳＩＣ（１６のチャネル、共通のしきい値、１６の出力＋１つのＯＲを有している）によってもたらされている。しきい値は、ユーザによって調節される。取得カードは、パーソナルコンピュータのＵＳＢインターフェイスの柔軟性、およびＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）設定可能デジタル回路においてなされた進歩を有利に利用する設定可能なＵＳＢテストカードである。このカードは、多数の信号の迅速な処理を可能にし、コンピュータのインターフェイスからプログラムすることが可能である。
【００５１】
基本的な仕組みが、図１に示されている。サンプリング配管４が、箱６ｂの内部を横切る平坦部４ａによって延長されており、血液は、箱６ｂの反対側に現われる。この血液の流れは、蠕動ポンプ７によって実行される。採取されるマイクロサンプルの体積を、調節することが可能であり、採取の時間も同様である。これらのパラメータは、設備１の制御装置９のコンピュータによって制御される。
【００５２】
採取される２つのマイクロサンプルの間の最小時間は、１秒である。血液中の放射線追跡子の運動の動的な範囲をカバーするために、マイクロサンプルは、約３０秒〜１分にわたる注入の後に１秒ごとに採取され、次いで、より開いた時間間隔で採取される（この段階においては、曲線の勾配がより緩やかである）。
【００５３】
種々の配管と箱６ｂとの間の接続は、マイクロサンプルの体積の喪失および隣接する２つのマイクロサンプル間の拡散の可能性を避けるように設計されている。
【００５４】
したがって、これらの血液マイクロサンプルは、空間および時間の両者において不連続なパケットとして採取され、したがって、サンプル処理システム８まで拡散なしで進行し、サンプル処理システム８において保管され、例えば遠心分離によって、それらの相またはそれらの成分の少なくとも１つが有利に抽出される。
【００５５】
この本発明によるサンプリングシステム３を、特には陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）における新規な追跡子の定量的画像化のための臨床前の研究の分野において、有利に使用できることに注目できる。この場合、該当の液体は、血液であり、用途は、ラットまたはマウスなどといった小動物の入力関数の測定にある。これらの動物は小型であり、したがってそれらの有する血液の総量が少ないため、それぞれのマイクロサンプルの体積は、ラットの場合に約３０μｌに制限され、マウスの場合には約８μｌに制限される。
【００５６】
本発明について考えられる他の用途は、例えばキセノン放射性同位体によって標識された空気で構成される気体状の流体に関する。この場合、装置は、長方形断面のカウント部４ａを含んでおり、このカウント部４ａによって、より大きな流れの断面を有している配管の２つの隣接する部位を一体に接続しており、カウント部４ａの［内部の高さｈ／内部の幅ｌ］の比は２０％であり、ここで内部の高さおよび内部の幅は、それぞれほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしており、前記検出手段は、この部位の各側においてこの部位の内部の幅の全体に面して、この部位に対して横方向に広がっている。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】放射能（例えば、ベータ放射能）カウント装置を採取されたマイクロサンプルの処理のためのサンプル処理装置の上流に配置して備えている本発明による自動サンプリング／測定システムの概略斜視図である。
【図２】この放射能のカウントを最適にすることができる平坦部を含んでいるこのサンプリング／測定システムの配管の形状および相対寸法を、ユーロ１０セント硬貨との比較にて説明する写真である。
【図３】図１に示した２組の検出器を備える本発明による平坦部の概略断面図である。
【図４】本発明によるこの平坦なカウント部ならびに対照試験としての２つの円筒形のマイクロチューブを含む３種類のサンプリング配管について、１８Ｆ放射線追跡子の検出効率を検出しきい値の関数として示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体によって放射される素粒子を改善された感度でカウントする粒子カウント装置（６）であって、
この流体を運ぶための配管と、
前記配管の外側に配置され、これらの粒子を検出するための検出手段（６ａ）と、を備え、
前記配管の壁および／またはこの流体によって、前記粒子が減衰させられ、
当該装置は、長方形の断面を有する少なくとも１つのカウント部（４ａ）を含んでおり、
このカウント部（４ａ）によって、より大きな流れの断面を有している前記配管の２つの隣接する部位を一体的に接続しており、
カウント部（４ａ）の［内部の高さ（ｈ）／内部の幅（ｌ）］の比は２０％以下であり、ここで内部の高さおよび内部の幅はそれぞれ、ほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしており、
前記検出手段が、この部位の各面において、この部位の内部の幅の全体に面して、この部位に対して横方向に広がっている、粒子カウント装置（６）。
【請求項２】
前記流体が液体であり、前記カウント部（４ａ）が、５％〜１０％の間の［内部の高さ（ｈ）／内部の幅（ｌ）］の比を有している、請求項１に記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項３】
前記カウント部（４ａ）の流れの断面は、隣接する各部位の流れの断面に対して、その比が３５％以下である、請求項１または２に記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項４】
前記カウント部（４ａ）の前記内部の高さ（ｈ）が、隣接する円筒形の部位のそれぞれの内径の２０％未満であり、この部位（４ａ）の前記内部の幅（ｌ）が、円筒形の部位の内径の１．３倍よりも大きい、請求項３記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項５】
このカウント部（４ａ）が、ほぼ矩形の断面を有しており、その長辺および／または短辺が、この部位が少なくとも部分的に実質的に凸状または凹状の外面を有するよう、相互に対称に湾曲している、請求項１から４のいずれかに記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項６】
前記配管が、血液マイクロサンプルなどの液体マイクロサンプルの流れのために設計されており、
前記カウント部（４ａ）の前記内部の高さ（ｈ）が、１００μｍ〜２５０μｍの間であり、
この部位の前記内部の幅（ｌ）が、１．３ｍｍよりも大きく、隣接する円筒形の部位または隣接する円筒形の部位のそれぞれが、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの間の直径を有している、請求項２記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項７】
前記カウント部（４ａ）の流れの断面の面積が、０．１５ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の間であり、
この部位が、３０ｍｍ〜４０ｍｍの間の長さを有しており、約８μｌのマイクロサンプルを前記検出手段に直面させて含むことができる、請求項６記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項８】
前記カウント部（４ａ）が、肉厚ｅ（単位は、μｍ）および密度ｄ（単位は、ｇ／ｃｍ３）を有しており、
その積ｅ×ｄが、カウント対象の粒子が前記流体によって放射されるベータ放射能の放射から起因する電子または陽電子である場合に、それらの粒子のこの部位による減衰を最小限にするよう、１００未満である、請求項１から７のいずれかに記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項９】
この積ｅ×ｄが、５０未満である、請求項８記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１０】
前記カウント部（４ａ）が、１．５ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する熱成形されたポリマー、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミドに基づいており、この部位が、５０μ未満、好ましくは３０μｍ未満の肉厚を有している、請求項８または９に記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１１】
前記検出手段が、前記カウント部（４ａ）のほぼ平坦な大きい方の２つの面（４ａａ）に当接または近接してそれぞれ配置される２組の検出器（６ａ）を有しており、
前記面は、前記高さ（ｈ）によって互いに隔てられて、この部位の小さい方の２つの面（４ａｂ）によって一体に接続されており、
これらの検出器の各組が、前記幅（ｌ）方向において前記小さい方の面よりも突き出している、請求項１から１０のいずれかに記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１２】
採取すべき特定の量のサンプルを突発にて吸引するためのコンピュータ制御の蠕動ポンプ（７）の上流側に配置され、
前記カウント部（４ａ）の前記大きい方の面（４ａａ）が、それぞれそれらの外側においてわずかに凸状の形状を有している、請求項１１記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の装置によって実行される素粒子のカウント方法であって、
前記流体によって放射される粒子の波長において実質的に透明である材料が、前記カウント部（４ａ）の壁のために選択される粒子カウント方法。
【請求項１４】
粒子が、蛍光によって放射される光子であることを特徴とする、請求項１３記載の粒子カウント方法。
【請求項１５】
粒子が、ベータ放射能によって放射される電子または陽電子であり、
前記壁が、肉厚ｅ（単位はμｍ）および密度ｄ（単位はｇ／ｃｍ３）を有しており、
積ｅ×ｄが、これらの粒子をカウントする目的においてこれらの粒子の減衰を最小限にするために、１００未満であり、好ましくは５０未満である、請求項１３記載の粒子カウント方法。
【請求項１６】
前記カウント部（４ａ）が、１．５ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する熱成形されたポリマー、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミドに基づいており、
この部位が、５０μ未満、好ましくは３０μｍ未満の肉厚を有している、請求項１５記載の粒子カウント方法。
【請求項１７】
前記流体が、前記配管を流れる血液マイクロサンプルで構成され、これらのマイクロサンプルの血漿中に、炭素１１などの寿命の短いベータ放射線追跡子が希釈されている、請求項１５または１６に記載の粒子カウント方法。
【請求項１８】
前記マイクロサンプルが、ラットまたはマウスなどといった哺乳類（２）から順次採取され、それぞれ１００μｌ未満、好ましくは３０μｌ以下の体積を有しており、
これらのマイクロサンプルが空間および時間の両者において不連続なパケットとして前記検出手段（６ａ）に面する前記カウント部（４ａ）を互いに流れるよう、それぞれのマイクロサンプルの全体積が、前記検出手段（６ａ）に面する前記カウント部（４ａ）の内部に実質的に位置する、請求項１７記載の粒子カウント方法。
【請求項１】
流体によって放射される素粒子を改善された感度でカウントする粒子カウント装置（６）であって、
この流体を運ぶための配管と、
前記配管の外側に配置され、これらの粒子を検出するための検出手段（６ａ）と、を備え、
前記配管の壁および／またはこの流体によって、前記粒子が減衰させられ、
当該装置は、長方形の断面を有する少なくとも１つのカウント部（４ａ）を含んでおり、
このカウント部（４ａ）によって、より大きな流れの断面を有している前記配管の２つの隣接する部位を一体的に接続しており、
カウント部（４ａ）の［内部の高さ（ｈ）／内部の幅（ｌ）］の比は２０％以下であり、ここで内部の高さおよび内部の幅はそれぞれ、ほぼ直交する２つの方向に沿って測定されるこの部分の最小および最大の横断寸法を表わしており、
前記検出手段が、この部位の各面において、この部位の内部の幅の全体に面して、この部位に対して横方向に広がっている、粒子カウント装置（６）。
【請求項２】
前記流体が液体であり、前記カウント部（４ａ）が、５％〜１０％の間の［内部の高さ（ｈ）／内部の幅（ｌ）］の比を有している、請求項１に記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項３】
前記カウント部（４ａ）の流れの断面は、隣接する各部位の流れの断面に対して、その比が３５％以下である、請求項１または２に記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項４】
前記カウント部（４ａ）の前記内部の高さ（ｈ）が、隣接する円筒形の部位のそれぞれの内径の２０％未満であり、この部位（４ａ）の前記内部の幅（ｌ）が、円筒形の部位の内径の１．３倍よりも大きい、請求項３記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項５】
このカウント部（４ａ）が、ほぼ矩形の断面を有しており、その長辺および／または短辺が、この部位が少なくとも部分的に実質的に凸状または凹状の外面を有するよう、相互に対称に湾曲している、請求項１から４のいずれかに記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項６】
前記配管が、血液マイクロサンプルなどの液体マイクロサンプルの流れのために設計されており、
前記カウント部（４ａ）の前記内部の高さ（ｈ）が、１００μｍ〜２５０μｍの間であり、
この部位の前記内部の幅（ｌ）が、１．３ｍｍよりも大きく、隣接する円筒形の部位または隣接する円筒形の部位のそれぞれが、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの間の直径を有している、請求項２記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項７】
前記カウント部（４ａ）の流れの断面の面積が、０．１５ｍｍ２〜０．２５ｍｍ２の間であり、
この部位が、３０ｍｍ〜４０ｍｍの間の長さを有しており、約８μｌのマイクロサンプルを前記検出手段に直面させて含むことができる、請求項６記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項８】
前記カウント部（４ａ）が、肉厚ｅ（単位は、μｍ）および密度ｄ（単位は、ｇ／ｃｍ３）を有しており、
その積ｅ×ｄが、カウント対象の粒子が前記流体によって放射されるベータ放射能の放射から起因する電子または陽電子である場合に、それらの粒子のこの部位による減衰を最小限にするよう、１００未満である、請求項１から７のいずれかに記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項９】
この積ｅ×ｄが、５０未満である、請求項８記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１０】
前記カウント部（４ａ）が、１．５ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する熱成形されたポリマー、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミドに基づいており、この部位が、５０μ未満、好ましくは３０μｍ未満の肉厚を有している、請求項８または９に記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１１】
前記検出手段が、前記カウント部（４ａ）のほぼ平坦な大きい方の２つの面（４ａａ）に当接または近接してそれぞれ配置される２組の検出器（６ａ）を有しており、
前記面は、前記高さ（ｈ）によって互いに隔てられて、この部位の小さい方の２つの面（４ａｂ）によって一体に接続されており、
これらの検出器の各組が、前記幅（ｌ）方向において前記小さい方の面よりも突き出している、請求項１から１０のいずれかに記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１２】
採取すべき特定の量のサンプルを突発にて吸引するためのコンピュータ制御の蠕動ポンプ（７）の上流側に配置され、
前記カウント部（４ａ）の前記大きい方の面（４ａａ）が、それぞれそれらの外側においてわずかに凸状の形状を有している、請求項１１記載の粒子カウント装置（６）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の装置によって実行される素粒子のカウント方法であって、
前記流体によって放射される粒子の波長において実質的に透明である材料が、前記カウント部（４ａ）の壁のために選択される粒子カウント方法。
【請求項１４】
粒子が、蛍光によって放射される光子であることを特徴とする、請求項１３記載の粒子カウント方法。
【請求項１５】
粒子が、ベータ放射能によって放射される電子または陽電子であり、
前記壁が、肉厚ｅ（単位はμｍ）および密度ｄ（単位はｇ／ｃｍ３）を有しており、
積ｅ×ｄが、これらの粒子をカウントする目的においてこれらの粒子の減衰を最小限にするために、１００未満であり、好ましくは５０未満である、請求項１３記載の粒子カウント方法。
【請求項１６】
前記カウント部（４ａ）が、１．５ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する熱成形されたポリマー、好ましくは商標「Ｋａｐｔｏｎ」のポリイミドに基づいており、
この部位が、５０μ未満、好ましくは３０μｍ未満の肉厚を有している、請求項１５記載の粒子カウント方法。
【請求項１７】
前記流体が、前記配管を流れる血液マイクロサンプルで構成され、これらのマイクロサンプルの血漿中に、炭素１１などの寿命の短いベータ放射線追跡子が希釈されている、請求項１５または１６に記載の粒子カウント方法。
【請求項１８】
前記マイクロサンプルが、ラットまたはマウスなどといった哺乳類（２）から順次採取され、それぞれ１００μｌ未満、好ましくは３０μｌ以下の体積を有しており、
これらのマイクロサンプルが空間および時間の両者において不連続なパケットとして前記検出手段（６ａ）に面する前記カウント部（４ａ）を互いに流れるよう、それぞれのマイクロサンプルの全体積が、前記検出手段（６ａ）に面する前記カウント部（４ａ）の内部に実質的に位置する、請求項１７記載の粒子カウント方法。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図３】
【図２】
【図４】
【公開番号】特開２００９−４２２１８（Ｐ２００９−４２２１８Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−１５９２５２（Ｐ２００８−１５９２５２）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（５０６４２３２９１）コミサリア ア レネルジィ アトミーク (85)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５９２５２（Ｐ２００８−１５９２５２）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【出願人】（５０６４２３２９１）コミサリア ア レネルジィ アトミーク (85)
【Ｆターム（参考）】
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