DE69028687T2

DE69028687T2 - Vorrichtung zur optischen Messung einer Probe

Info

Publication number: DE69028687T2
Application number: DE1990628687
Authority: DE
Inventors: Yuji Itoh; Atsushi C O Canon Kabush Saito; Yoshiyuki C O Canon Kabus Toge; Tatsuya C O Canon Kab Yamazaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2010-12-15
Also published as: EP0435111A3; DE69028687D1; EP0435111A2; EP0435111B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestrahlen einer jeweiligen Probe mit Licht, um eine optische Messung durchzuführen und dadurch die Probe zu analyisieren.

Zugehöriger technischer Hintergrund

Als eine konventionelle Probeninspiziervorrichtung ist ein Durchflußzytometer bekannt, welches in großem Umfang auf biologischen und medizinischen Gebieten eingesetzt wird. Die spezielle Ausgestaltung des Durchflußzytometers ist zum Beispiel beschrieben in den US-Patenten 4 243 318; 4 599 307; 4 710 635 und 4 727 020 und weiteren Schriften.
Figur 13 zeigt die typische Ausgestaltung des Durchflußzytometers. Eine Probenflüssigkeit, beispielsweise Blut, wird mit Hilfe eines fluoreszierenden Reagens in einer Vorbehandlung angefärbt, um sie so auf die richtige Reaktionszeit und Verdünnungskonzentration einzustellen. Die Probenflüssigkeit wird in eine Probenflüssigkeitskammer 115 eingegeben. Eine Hüllenflüssigkeit wie zum Beispiel destilliertes Wasser oder eine physiologische Salzlösung, werden in eine Hüllenflüssigkeitskammer 114 eingegeben. Die Probenflüssigkeitskammer 115 und die Hüllenflüssigkeitskammer 114 werden jeweils von einem (nicht dargestellten) Druckmechanismus unter Druck gesetzt. Nach dem Prinzip des laminaren Hüllenstroms wird die Probenflüssigkeit in der Hüllenflüssigkeit innerhalb einer Durchflußzelle 104 laminiert und zu einem kleinen Durchfluß verengt. Der kleine Durchfluß passiert einen nahezu zentralen Abschnitt eines Kommunikationsabschnitts innerhalb der Durchflußzelle 104. In diesem Fall werden individuelle zu untersuchende Partikel (Zellen, Mikroben, Trägerpartikel und dergleichen), das heißt Proben, separiert und fließen anschließend in Partikel- oder Masseneinheiten. Ein von einer Laserlichtquelle 101 kommender Laserstrahl wird durch einen Zylinderlinsen-Satz 102 und 103 in ein gewünschtes Muster gebracht, dessen Hauptrichtungen der Richtung des Kommunikationsabschnitts bzw. einer der Richtung des Kommunikationsabschnitts senkrechten Richtung entsprechen, und der konvergierte Strahl wird auf den Probenstrom gelenkt. Das Muster des auf die Proben aufgestrahlten Lichtstrahls ist vorzugsweise ein elliptisches Muster, dessen Hauptachse senkrecht zu dem Strom verläuft; dies deshalb, damit ein Lichtstrahl mit gleichförmiger Stärke auch dann auf die Proben gelenkt wird, wenn die Lage des Probenstroms sich in dem Gesamtstrom geringfügig ändert.
Wenn der Lichtstrahl auf die Proben gelenkt wird, wird Streulicht erzeugt. Von den Streulichtanteilen wird eine nach vorn gestreute Lichtkomponente, die in Vorwärtsrichtung des optischen Weges erzeugt wird, von einer Kondensorlinse 105 und einem Lichtdetektor 106 optisch erfaßt. Um zu verhindern, daß der abgestrahlte Lichtstrahl direkt auf den Lichtdetektor 106 auftrifft, ist vor der Kondensorlinse 105 in dem optischen Weg eine kleine Licht absorbierende Blende 100 angeordnet, wodurch das direkte Licht seitens der Strahl ungslichtquelle und von den Proben durchgelassenes Durchlaßlicht entfernt werden. Hierdurch ist es möglich, ausschließlich Streulichtanteile von den Proben optisch zu detektieren.
Von den Streulichtkomponenten werden solche Lichtkomponenten, die in seitlicher Richtung senkrecht zu der optischen Laserachse und dem Probenstrom erzeugt werden, von einer Kondensorlinse 107 verdichtet. Der verdichtete Strahl wird von einem dichroitischen Spiegel 108 reflektiert, und seitlich gestreutes Licht wird optisch von einem Lichtdetektor 111 über ein Bandpaßfilter 121 detektiert, wobei letzteres selektiv Licht mit einer Wellenlänge des Streulichts, das heißt mit einer Wellenlänge des Laserstrahls (488 nm bei einem Ar&spplus;-Laser) durchläßt. Wenn die Proben mit einem fluoreszierenden Reagens angefärbt sind, um eine Mehrzahl von Farben von Fluoreszenzlichtkomponenten optisch zu detektieren, die zusammen mit dem Streulicht erzeugt werden, wird von den Fluoreszenzlichtkomponenten, die von der Kondensorlinse 107 verdichtet und durch den dichroitischen Spiegel 108 durchgelassen werden, eine grüne Fluoreszenzlichtkomponete detektiert mit Hilfe einer Anordnung, die einen dichroitischen Spiegel 109, ein Bandpaßfilter 122 für eine Wellenlänge grünen Fluoreszenzlichts (in der Nähe von 530 nm) und einen Lichtdetektor 11 2 aufweist, während eine rote Fluoreszenzlichtkomponente nachgewiesen wird durch eine Anordnung aus einem total reflektierenden Spiegel 110, einem Bandpaßfilter 123 für eine Wellenlänge roten Fluoreszenzlichts (in der Nähe von 570 nm) und einem Lichtdetektor 113. Signale von den Lichtdetektoren 106, 111, 112 und 113 werden in einen Rechner 116 eingegeben. Der Rechner 116 führt Berechnungen durch, um Arten und Beschaffenheiten von Partikeln zu analysieren, oder eine Antigen-Antikörper-Reaktion zu messen.
Um allerdings eine Mehrzahl von Farben von Fluoreszenzlichtkomponenten optisch nachweisen zu müssen, werden Spezial-Lichtdetektoren entsprechend den jeweiligen Fluoreszenzlichtkomponenten eingesetzt. Eine Anordnung für den gleichzeitigen optischen Nachweis zweier Farben, das heißt für rote und grüne Fluoreszenzlichtkomponenten, oder dreier Farben einschließlich einer gelben Fluoreszenzlichtkomponente zusätzlich zu den ersteren zwei Farben, war bisher üblich. Allerdings ist in den vergangenen Jahre der Bedarf entstanden, die Anzahl der Farben zu erhöhen, und es wurden neue Fluoreszenzmittel entwickelt. Steigert man die Anzahl gleichzeitig zu verwendender Fluoreszenzlicht-Kanäle, so muß dementsprechend auch die Anzahl von Lichtdetektoren erhöht werden. Das heißt, die optische Anordnung wird kompliziert, und es ist eine große Anzahl teurer Lichtdetektoren, beispielsweise Photoelektronenvervielfacher, notwendig.
Die US-A-4 243 318 offenbart ein System, bei dem zwei Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen entlang einer Strömungsrichtung geführt werden, wobei mit Hilfe einer gemeinsamen Lichtempfangseinrichtung die Fluoreszenzlichtkomponenten nachgewiesen werden, die von Proben erzeugt werden, die mit zwei Arten von Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt wurden, die an die Wellenlängen der beiden Laserstrahlen angepaßt sind. Da allerdings bei diesem System zusammen mit einer gewünschten Fluoreszenz-licht komponente gleichzeitig seitliches Streulicht eine Lichtdetektiereinrichtung erreicht, ist es schwierig, präzise eine Ziel-Fluoreszenzlichtkomponente zu erfassen. Wenn außerdem mehrere Farben von Fluoreszenzlichtkomponenten erzeugt werden, lassen sie sich nicht separat nachweisen. Deshalb läßt sich dieses System nicht verwenden zur Messung von zwei oder mehr Farben von Fluoreszenzlichtkomponenten.
Die US-Patentschriften 4 599 307, 4 710, 635 und 4 727 020 offenbaren Anordnungen zur gemeinsamen Verwendung eines Lichtdetektors, der zeitlich seriell erzeugte, nach vorn gestreute Lichtkomponenten empfängt. Allerdings nutzt diese Anordnung nicht gemeinsam den Lichtdetektor, der gemeinsam für Fluoreszenzlicht und seitlich gestreutes Licht vorgesehen ist, und sie besitzt keine Maßnahmen zum Auswählen lediglich einer Ziel-Lichtkomponente. Damit werden außer einer Ziei-Lichtkomponente auch noch andere Lichtkomponenten in unerwünschter Weise zugemischt und erfaßt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen, bei dem Lichtkomponenten von Proben zeitlich seriell und optisch nachgewiesen werden können, um Meßparameter in einer Anzahl zu erhalten, die diejenige der Lichtdetektoren übersteigt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein System anzugeben, welches eine Mehrzahl von Farben von Fluoreszenzlichtkomponenten messen kann, die größer ist als die Anzahl von Lichtdetektoren.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein System mit hoher Vielseitigkeit zu schaffen, welches in flexibler Weise für eine große Anzahl von Arten von Fluoreszenzfarbstoffen einsetzbar ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einfaches System anzugeben, welches gleichzeitig Proben messen kann, die mit drei oder noch mehr Arten von Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt sind, indem eine einfache Anordnung verwendet wird.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen, welches eine Mehrzahl von Lichtkomponenten mit unterschiedlichen Polarisationseigenschaften in einer Anzahl, die die Anzahl der Lichtdetektoren übersteigt, messen kann.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein hochpräzises System anzugeben, welches präzise Lichtkomponenten unter Verwendung eines einzelnen Lichtdetektors auch dann nachweisen kann, wenn zeitlich seriell erzeugte Lichtkomponenten stark unterschiedliche Lichtmengen aufweisen.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein stabiles System anzugeben, welches bei Auftreten eines Meßfehlers Datenabtastwerte löschen kann.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System mit hoher Vielseitigkeit anzugeben, welches umschalten kann zwischen einer zeitlich seriellen Nachweisbetriebsart und einer Standard-Betriebsart, abhängig von den Meßbedingungen, wobei das System für Mehrzweckanwendungen geeignet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 und 2 sind Diagramme der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist ein Diagramm einer modifizierten Variante eines optischen Systems der ersten Ausführungsform;
Fig. 4(A) bis 4(F) sind Wellenformdiagramme für einzelne Abschnitte der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 und 6 sind Diagramme der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7(A) bis (E) sind Signalwellenformen für einzelne Abschnitte der zweiten Ausführungsform;
Fig. 8 ist ein Diagramm der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 und 10 sind Diagramme der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11(A) bis 12 sind Diagramme von modifizierten Varianten eines optischen Bestrahlungssystems; und
Fig. 13 ist ein Diagramm einer herkömmlichen Anordnung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

[Erste Ausführungsform]

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Figuren 1 und 2 sind Diagramme, die die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Figur 1 zeigt eine grundlegende Anordnung der ersten Ausführungsform und zeigt das Gesamtsystem mit einem vorderen optischen System, einem Fluidsystem, einem Steuersystem und dergleichen. In Figur 1 bildet eine Durchflußzelle 1 einen sogenannten Hüllenstrom zum Vereinzeln von zu untersuchenden Partikeln (zum Beispiel Zeilen eines lebenden Körpers, Trägerpartikel oder dergleichen, die im folgenden als Proben bezeichnet werden) in einer Probenflüssigkeit, die in einer Hüllenflüssigkeit laminiert sind und die Partikel ihrerseits in eine Strömung gebracht werden. Zu untersuchende Partikel strömen durch die Zeichnungsebene nach unten, das heißt durch einen Kommunikationsabschnitt in der Durchflußzelle 1. Ein Fluidsystem zum Bilden des Hüllenstroms enthält eine Probenflüssigkeitskammer 150 zur Aufnahme einer Probenflüssigkeit, beispielsweise einer Blutprobe, einer Immunoreaktionsflüssigkeit oder dergleichen, eine Pumpe 152 zum Komprimieren der Probenflüssigkeit, einem elektrischen Regler 154 zum Regulieren eines Strömungsdurchsatzes der Probenflüssigkeit, einer Hüllenflüssigkeitskammer 151 zur Aufnahme einer Hüllenflüssigkeit, beispielsweise einer physiologischen Salzlösung, eine Pumpe 153 zum Komprimieren der Hüllenflüssigkeit, einem elektrischen Regler 155 zum Regulieren eines Strömungsdurchsatzes der Hüllflüssigkeit, und ein Rohr, welches diese Komponenten strömungsverbunden hält, um die Flüssigkeiten in die Strömungszelle 1 zu leiten. Das Innere der Probenflüssigkeitskammer 150 wird von der Pumpe 152 unter Druck gesetzt, um die Probenflüssigkeit auszustoßen. In der Zwischenzeit wird das Innere der Hüllflüssigkeitskammer 151 von der Pumpe 153 komprimiert, um die Hüllflüssigkeit auszustoßen Anschließend werden die Zustände der Durchflußzelle 1, das heißt die Strömungsgeschwindigkeiten, die Strömungsintervalle der individuellen Partikel und dergleichen, durch die Strömungsdurchsatz-Regelung mit Hilfe der Regler 154 und 155 eingestellt. Man beachte, daß die vorliegende Erfindung nicht beschränkt ist auf einen Kompressionsmechanismus, der die Pumpen und Regler enthält, wie sie oben beschrieben wurden. Beispielsweise kann man auch eine Anordnung mit einer Spritze verwenden, wie dies zum Beispiel in der US-Patentanmeldung S. N. 476 771 offenbart ist, wobei man die Ausstoßgeschwindigkeit der Spritze regulieren kann.
Im folgenden wird das vordere optische System beschrieben. Dieses System enthält Laserlichtquellen 2 und 3 unterschiedlicher Wellenlängen. Diese Laserlichtquellen enthalten Laser wie zum Beispiel einen Ar&spplus;-Laser, einen He-Ne-Laser, einen Farbstofflaser, einen Halbleiterlaser und dergleichen, wie sie auf diesem Gebiet üblich sind. Darüberhinaus ist die Erfindung nicht auf einen Laser beschränkt sondern es können auch andere Arten von Lichtquellen eingesetzt werden. Man beachte, daß gemäß Figur 11D drei oder noch mehr Laserlichtquellen vorbereitet werden, und die Laserstrahlen von diesen Lichtquellen selektiv in optische Strahlungswege eingeleitet werden, entsprechend den jeweiligen Messbedingungen. Somit läßt sich ein vielseitiges System realisieren, welches weitere Mehrzweckmessungen gestattet. Das in Figur 11D dargestellte System enthält einen total reflektierenden Spiegel 74, einen Halbspiegel 75 und einen optischen Verschluß 76.
Erneut auf Figuren 1 und 2 Bezug nehmend, enthält das vordere optische System außerdem Fokussierlinsen 4a und 4b zum Fokussieren von Lichtstrahlenbündeln auf Untersuchungszonen des Durchflußzellenabschnittes. Diese Linsen fokussieren von den Laserlichtquellen 2 und 3 kommende Laserstrahlen auf Stellen 1a und 1b der Durchflußzelle. Jeder fokussierte Strahlfleck hat vorzugsweise ein elliptisches Muster, dessen Hauptachse senkrecht zu dem Strom verläuft. Der Abstand zwischen den zwei Bestrahlungsstellen 1a und 1b beträgt etwa 100 µm, und ist damit größer als die Größe eines zu messenden Teilchens, jedoch genügend kleiner als ein Durchflußabstand aufeinanderfolgender Teilchen. Lichtblenden 5a und Sb sind in der direkten Strahllaufrichtung angeordnet, um die von den Laserlichtquellen 2 und 3 kommenden Laserstrahlen zurückzuhalten und dadurch optische Dunkelfeldsysteme zu bilden. Das vordere optische System enthält außerdem eine Fokussierlinse 6 zum Fokussieren von nach vorn gestreutem Licht, eine Feldblende 7 mit Öffnungen 7a und 7b an konjugierten Stellen bezüglich der Stellen 1a und 1b, und Lichtdetektoren 8a und 8b zum Nachweisen von aus den Stellen 1a und 1b nach vorn gestreutem Licht.
Die zwei Laserlichtquellen müssen nicht immer so ausgebildet sein, daß sie zwei Laserstrahlen erzeugen. Wie zum Beispiel in den Figuren 11A und 11B gezeigt ist, kann man einen von einer einzelnen Laserlichtquelle kommenden Strahl von einem Spiegelelement in zwei Strahlen aufspalten. Wenn in diesem Fall die in Figur 11B oder 11C gezeigte Anordnung angewendet wird, lassen sich mehrere Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen erhalten. Figur 11A zeigt eine Optik zum Aufspalten eines von einem Einzelmodenlaser kommenden Laserstrahls kurzer Wellenlänge in zwei Laserstrahlen gleicher Wellenlänge, wozu der Halbspiegel 71 und der total reflektierende Spiegel 72 verwendet werden. Figur 11B zeigt eine Optik zum Aufspalten eines Laserstrahls in zwei Laserstrahlen unter Zuhilfenahme des Halbspiegels 71 und des total reflektierenden Spiegels 72, wobei unter Verwendung von Wandlerelementen 77a und 77b (zum Beispiel nicht-lineare optische Elemente oder AO-Elemente) zur Bildung von zwei Laserstrahlen verschiedener Wellenlängen diese aufgespaltenen Strahlen in der Wellenlänge moduliert werden. Außerdem zeigt Figur 11C eine Optik zum Aufspalten eines von einem Multimoden-Laser gelieferten Laserstrahls, der mehrere Wellenlängen enthält, in zwei Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen unter Verwendung eines dichroitischen Spiegels 73, um hierdurch zwei Laserstrahlen verschiedener Wellenlängen zu erhalten.
Bei der in Figur 1 gezeigten Anordnung wird ein von der Laserlichtquelle 2 kommender Laserstrahl durch die Fokussierlinse 4a fokussiert und dann auf die Untersuchungszone 1a aufgestrah lt. Wenn Proben durch die Untersuchungszone 1a laufen, bewirken sie eine Lichtstreuung. Wenn zu dieser Zeit die Proben mit Fluoreszenzfarben angefärbt sind, wird auch Fluoreszenzlicht angeregt, es wird zusammen mit dem Streulicht erzeugt. Etwas von den erzeugten Streulichtkomponenten breitet sich nach vorn entlang dem optischen Weg aus und wird zu nach vorn gestreuten Lichtkomponenten. Die nach vorn gestreuten Lichtkomponenten werden in ihrer Intensität von dem Lichtdetektor 8a über die Fokussierlinse 6 und die Öffnung 7a der Feldblende 7 detektiert, um dadurch ein erstes Vorwärtsstreusignal zu erhalten. In ähnlicher Weise wird ein von der Laserlichtquelle 3 kommender Laserstrahl von der Fokussierlinse 4b fokussiert und wird auf die Untersuchungszone 1b gestrahlt. Wenn durch diese Untersuchungszone 1b Proben laufen, werden nach vorn gestreute Lichtkomponenten über die Öffnung 7b von dem Lichtdetektor 8b in ihrer Stärke detektiert, wodurch ein zweites Vorwärtsstreusignal erhalten wird.
Ein Steuersystem dieser Ausführungsform enthält eine Eingabeeinrichtung 160 zur Eingabe und Einstellung verschiedener Messungen, so zum Beispiel verschiedener Betriebsarten des Systems, Durchflußgeschwindigkeiten und Durchlaufintervallen von Proben, zu verwendenden Fluoreszenzmittel-Arten, Meßgrößen und dergleichen, einen Rechner 161, der die Ausgangssignale von den Lichtdetektoren 8a und 8b und Ausgangssignale von Lichtdetektoren 25 und 23 eines seitlichen optischen Systems (dies wird weiter unten noch beschrieben) über Verstärker mit veränderlicher Verstärkung, Spitzen-Halte-Schaltungen, Integrierschaltungen, A/D-Wandler und dergleichen empfängt, um digitale Daten von Spitzenwerten und integrierte Werte in einer Speichereinrichtung abzuspeichern. Anhand der gespeicherten Daten werden Teilchenanalyseberechnungen durchgeführt, und an eine Ausgabeeinrichtung, beispielsweise eine Kathodenstrahiröhre, einen Drucker oder dergleichen, werden Berechnungsergebnisse ausgegeben. Was das Analyseverfahren betrifft, ist eine statistische Verarbeitung unter Verwendung eines Histogramms oder Zytogramms üblich, so daß hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Der Rechner 161 besitzt außerdem die Funktionen der Berechnung von Geschwindigkeiten anhand von zwei nachgewiesenen Ausgangssignalzeitpunkten der Vorwärtsstreuungslichtkomponenten, zum Löschen der Abtastwerte fehlerhafter Meßdaten und dergleichen. Das Steuersystem enthält außerdem eine Steuerung 162 zum systematischen Steuern verschiedener Betriebseinrichtungen des Systems. Genauer gesagt, führt die Steuerung 162 den Betrieb der Pumpen 152 und 153 durch, außerdem das Regulieren der elektrischen Regler 154 und 155, das Ein-/Aus- Schalten der Laserlichtquellen 2 und 3, das Umschalten der Fluoreszenz- Nachweispegel (was unten noch erläutert wird) und dergleichen.
Im folgenden wird anhand der Figur 2 ein seitliches optisches System beschrieben. Figur 2 ist eine Seitenansicht der Figur 1 und zeigt im einzelnen das seitliche optische System. Das in Figur 2 gezeigte optische System enthält eine Fokussierlinse 11 zum Fokussieren von Lichtkomponenten, die in seitlicher Richtung senkrecht zu der direkten Ausbreitungsrichtung der von den Laserlichtquellen 2 und 3 abgestrahlten Laserstrahlen erzeugt werden, eine Feldblende 13 mit Öffnungen 13a und 13b an bezüglich der Stellen 1a und 1b konjugierten Stellen, parallele Platten 14a und 14b und Linsen 15a und 15b. Sätze der parallen Platten 14a und 14b und der Linsen 15a und 15b wandeln Lichtkomponenten von den Stellen 1a und 1b in parallele Lichtstrahlen um. Das seitliche optische System enthält außerdem dichroitische Spiegel 21a, 21b, 31a und 31b zur Farbseparierung seitlich gestreuter Lichtkomponenten sowie von Fluoreszenzlichtkomponenten, die von den Proben erzeugt werden, ferner Bandpaßfilter 22a, 22b, 32a und 32b zum Selektieren von Wellenlängen entsprechender Fluoreszenzlichtkomponenten. Kombinationen der dichroitischen Spiegel und der Bandpaßfilter können entsprechende Nachweis-Lichtwellenlängen auswählen. Die Optik enthält außerdem ND-Filter 26a, 26b, 36a und 36b mit vorbestimmter Durchlässigkeit, Linsen 24 und 34 und Lichtdetektoren 25 und 35 zum Nachweisen von seitlich gestreuten Lichtkomponenten und von Fluoreszenzlichtkomponenten. Für diese Lichtdetektoren werden vorzugsweise Photoelektrodenvervielfacher mit hoher Nachweisempfindlichkeit eingesetzt. Die Lichtdetektoren 25 und 35 sind an den Rechner 161angeschlossen. Von der Stelle 1a kommende Lichtkomponenten werden vorübergehend auf die Öffnung 13a fokussiert, werden den Lichtdetektoren 25 und 35 entlang optischer Wege zugeleitet, die aus den dichroitischen Spiegeln 21 und 31a, den Bandpaßfiltern 22a und 32a und den ND-Filtern 26a und 36a bestehen, um erneut auf die Detektoren 25 und 35 fokussiert zu werden. Andererseits werden von der Stelle 1b stammende Lichtkomponenten vorübergehend auf die Öffnung 13b fokussiert, werden den Lichtdetektoren 25 und 35 über optische Wege zugeleitet, die aus den dichroitischen Spiegeln 21b und 31b, den Bandpaßfiltern 22b und 32b und den ND-Filtern 26b und 36b bestehen, um auf die Detektoren 25 und 35 fokussiert zu werden.
Figur 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des seitlichen optischen Systems und stellt eine Draufsicht auf Figur 1 dar. Man beachte, daß das vordere optische System in Figur 3 weggelassen ist. Gleiche Bezugszeichen in Figur 3 bezeichnen gleiche oder äquivalente Teile wie in den Figuren 1 und 2.
Von der Aufstrahlstelle 1a des von der Laserlichtquelle 2 kommenden Laserstrahls kommende seitliche Lichtkomponenten werden entlang eines optischen Weges im oberen Teil der Figur 1 geführt und vorübergehend über ein Reflexionsteil 99, beispielsweise einen Eck-Kubus oder ein Porro-Prisma, auf die Blendenöffnung 13a fokussiert. Die fokussierten Lichtkomponenten werden erneut fokussiert und treffen auf die Lichtdetektoren 25 und 35 auf. Andererseits werden von der Aufstrahlstelle 1b des von der Laserlichtquelle 3 stammenden Laserstrahls stammende seitliche Lichtkomponenten entlang eines optischen Weges im unteren Teil der Figur 3 geführt und werden vorübergehend auf die Blendenöffnung 13b fokussiert. Anschließend werden die fokussierten Lichtkomponenten erneut auf die gemeinsamen Lichtdetektoren 25 und 35 fokussiert und detektiert. Die Ausgestaltung dieser modifizierten Variante ist im wesentlichen die gleiche wie die des optischen Systems nach Figur 2. Allerdings besteht das charakteristische Merkmal dieser Modifizierung darin, daß optische Achsen zum Nachweis von Fluoreszenzlichtkomponenten aus den Stellen 1a und 1b deutlich getrennt und optisch angeordnet sind.
Figuren 4(A) bis 4(F) zeigen duch die jeweiligen Lichtdetektoren erhaltene Detektierimpulse. Figuren 4(A) und 4(B) zeigen Detektierimpulse von nach vorn gestreuten Lichtkomponenten, die von den Lichtdetektoren 8a und 8b erhalten werden. Figuren 4(C) und 4(D) zeigen Zeitsteuerimpulse, die durch Vergleichen der Ausgangsgrößen nach den Figuren 4(A) und 4(B) mit einem vorbestimmten Schwellenwert erzeugt werden, und Figuren 4(E) und 4(F) zeigen Detektier- Ausgangssignale von Fluoreszenzlichtkomponenten, die von den Lichtdetektoren 25 und 35 erhalten werden. Die Detektier-Ausgangssignale der Fluoreszenzlichtkomponenten aus den Lichtdetektoren 25 und 35 werden zeitlich hintereinander erhalten, wenn Proben durch die Stellen 1a und 1b laufen, und sie werden zeitlich seriell unter Verwendung der oben erwähnten Zeitsteuerimpulse abgefangen.
Wie oben beschrieben, läßt sich bei dieser Ausführungsform ein Vier-Signal- Nachweis mit Hilfe von zwei seitlichen Detektoren erzielen. Damit können Lichtkomponenten von insgesamt sechs Arten unterschiedlicher optischer Eigenschaften nachgewiesen werden, einschließlich zweier nach vorn gestreuter Lichtkomponenten zusätzlich zu den oben erwähnten Kanälen.
Bei der obigen Beschreibung beträgt die Anzahl seitlicher Lichtdetektoren Zwei. Allerdings ist die Anzahl Detektoren nicht hierauf beschränkt. Wenn ein einzelner seitlicher Lichtdetektor angeordnet wird, können zwei Farben von Fluoreszenzlichtkomponenten wie im Stand der Technik nachgewiesen werden. In diesem Fall läßt sich die Ausgestaltung der Apparatur stark vereinfachen. Beträgt die Anzahl von Lichtdetektoren Drei oder mehr, so können mehr Parameter erhalten werden. Die seitlichen Lichtdetektoren müssen nicht stets Fluoreszenzlichtkomponenten nachweisen, sie können auch seitlich gestreute Lichtkomponenten erfassen.
Die grundlegende Ausgestaltung des Systems wurde oben beschrieben. Charakteristische Merkmale des Systems dieser Ausführungsform werden im folgenden erläutert.

(1) Laserauswahl nach Maßgabe der Meßbedingungen

Wenn das System nach dieser Ausführungsform für Mehrzweckanwendungen ausgelegt wird, sind nicht immer zwei Laserstrahl-Wellenlängen notwendig, und es wird nur eine Wellenlänge benötigt, abhängig von den Meßobjekten oder den Fluoreszenzmittel-Arten. Wenn andererseits die in Figur 11D dargestellte Anordnung eingesetzt wird, das heißt, wenn Laserstrahlen von drei oder noch mehr Lichtquellen selektiv aufgestrahlt werden, ist eine nicht benutzte Laserlichtwellenlänge überflüssig.
Das System nach dieser Ausführungsform hat die Funktion, umzuschalten zwischen mehreren Meßbetriebsarten entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall, wobei ein nicht benutzter Laserstrahl abgeschaltet wird. Genauer gesagt: Dieses System kann umschalten zwischen einer ersten Betriebsart zum gleichzeitigen Erzeugen zweier Laserstrahlen zur Durchführung einer zeitlich seriellen Messung, und einer zweiten Betriebsart zum Erzeugen eines Laserstrahis, wobei die andere Laserstrahlquelle ausgeschaltet wird. Die Steuerung 162 führt unabhängig eine Ein-/Aus-Steuerung der beiden Laserlichtquellen durch und versetzt die gerade nicht verwendete Laserlichtquelle in eine Schlummerbetriebsart oder sperrt die Stromzufuhr zu dieser Laserlichtquelle. Hierdurch wird eine geringere Energieaufnahme des Systems, ebenso wie eine längere Betriebszeit des Lasers, erreicht.

(2) Konstante Strömungsgeschwindigkeit

Da der Abstand zu den zwei Laseraufstrahlstellen 1a und 1b auf einen konstanten Wert (etwa 100 µm) eingestellt wird, werden die Erzeugungszeitpunkte der beiden Zeitsteuerimpulse gemäß Figur 4(C) und 4(D), die auf der Grundlage der Ausgangssignale der Vorwärtsstreulicht-Detektoren 8a und 8b erzeugt werden, miteinander verglichen, und eine Vorbeilaufgeschwindigkeit, das heißt eine Strömungsgeschwindigkeit der Proben, läßt sich anhand der Zeitdifferenz zwischen diesen Zeitpunkten ermitteln. Der Vergleich zwischen den beiden Zeitpunkten sowie Berechnungen der Strömungsgeschwindigkeit werden von dem Rechner 161 durchgeführt. Die Steuerung 162 führt stets die Strömungsgeschwindigkeit zurück, um dadurch die elektrischen Regler 154 und 155 so einzustellen, daß die von der Eingabeeinrichtung 160 vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird. In diesem Fall kann die eingestellte Strömungsgeschwindigkeit stets präzise beibehalten werden, so daß sich die Sicherheit und die Meßgenauigkeit verbessert.
Man beachte, daß die vorliegende Erfindung nicht auf einen Komprimiermechanismus unter Verwendung der Pumpen und der elektrischen Regler beschränkt ist. Beispielsweise kann ein Komprimiermechanismus unter Verwendung einer Spritze verwendet werden. In diesem Fall wird die Ausstoßgeschwindigkeit der Spritze eingestellt.

(3) Löschen der Abtastwerte von Fehlerdaten

Ein Strömungsintervall zwischen aufeinanderfolgend durchlaufenden Proben wird ausreichend größer gewählt als der Abstand zwischen den zwei Aufstrahlstellen 1a und 1b (etwa 100 µm). Allerdings fließen die Proben üblicherweise mit einem sehr kleinen Abstand, so daß die beiden Proben möglicherweise die beiden Stellen praktisch gleichzeitig erreichen kt.nnen. In diesem Fall werden Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten von beiden Stellen erzeugt und gemischt und treffen auf die gemeinsamen Lichtdetektoren auf. Im Ergebnis erhält man Mischdaten.
Um dies zu vermeiden, sieht diese Ausführungsform eine Einrichtung vor, mit der festgestellt wird, ob Proben praktisch gleichzeitig an den Stellen 1a und 1b vorbeilaufen, so daß, wenn dieses praktisch gleichzeitige Vorbeilaufen festgestellt wird, Daten der Detektoren gelöscht werden, um eine Abtastung zu verhindern. Genauer gesagt: Wenn die Entstehungszeitpunkte der Zeitsteuerimpulse nach den Figuren 4(C) und 4(D) miteinander übereinstimmen oder sehr nahe beieinanderliegen, legt der Rechner 161 fest, daß die zwei Proben die beiden Stellen 1a und 1b praktisch gleichzeitig passieren, und demzufolge werden von den Lichtdetektoren kommende Daten gelöscht, um eine Abtastung zu verhindern.
Als weiteres Verfahren läßt sich folgendes Verfahren einsetzen: Die Zeit, die benötigt wird, damit sich eine Probe von der Stelle 1a bis zu der Stelle 1b bewegt, kann als konstant angenommen werden. Wenn folglich während einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem ein Detektierimpuls (Ausgangssignal vom Lichtdetektor 8a) beim Vorbeilaufen einer Probe an der Stelle 1a erzeugt wird, bis zum Vorbeilaufen der Probe an der Stelle 1b ein Detektierimpuls von der Stelle 1a erzeugt wird (Ausgangssignal des Lichtdetektors 8a), so läßt sich hierdurch feststellen, daß Proben aufeinanderfolgend vorbeiströmen, und die Datenabtastung wird gelöscht.
Da mit den oben erläuterten Mitteln die Abtastung von Fehlerdaten verhindert werden kann, läßt sich eine zuverlässigere Messung gewährleisten.

(4) Detektierpegeleinstellung (1)

Im allgemeinen besitzen Fluoreszenzlicht und gestreutes Licht beträchtlich verschiedene Intensitätspegel, und die Menge des Fluoreszenzlichts ist in starkem Maß Schwankungen unterworfen, abhängig von der Art von Fluoreszenzfärbemittel. Um sie daher zeitlich seriell mit Hilfe eines gemeinsamen Lichtdetektors nachzuweisen, ist ein Detektor mit einem sehr großen dynamischen Bereich erforderlich. Demnach sind bei dieser Ausführungsform Durchgangslichtmengen- Einstellmittel (ND-Filter 26a, 26b, 36a und 36b) zum Einstellen der Lichtdurchgangsmengen nach Maßgabe des Emissionspegels des zu verwendenden Fluoreszenzlichts in zu den Lichtdetektoren führenden optischen Wegen angeordnet, so daß eine Differenz zwischen den auf die Lichtdetektoren auftreffenden Mengen minimiert werden kann. Auf diese Weise braucht man keinen teuren Lichtdetektor mit großem dynamischem Bereich vorzusehen, so daß sich das System mit niedrigen Kosten realisieren läßt. Man beachte, daß die Erfindung aber nicht auf die ND-Filter beschränkt ist. Beispielsweise können die Lichtdurchlaßmengen mit Hilfe optischer Masken gesteuert werden, die die Lichtabschirmungsbereiche der optischen Wege begrenzen.
Verwendet man einen Mechanismus zum Austauschen von ND-Filtern oder einen Mechanismus, mit dessen Hilfe in geeigneter Weise die Lichtdurchgangsmengen variiert werden können, so erfolgt eine Einstellung nach Maßgabe der verwendeten Fluoreszenzfärbemittel, und man erhält ein System mit größerer Vielseitigkeit.

(5) Detektierpegeleinstellung (2)

In Verbindung mit dem Umschalten der Intensitätspegel enthält diese Ausführungsform auch eine Schaltung zum Umschalten der Verstärkungen der Lichtdetektoren nach Maßgabe der Arten von zu messendem Licht, zusätzlich zu den ND-Filtern.
Genauer gesagt, gibt es eine Schaltung, die, wenn die Ausgangssignale von den Lichtdetektoren 25 und 35 in den Rechner 161 eingegeben werden, eine Umschaltung der Verstärkungsgrade der Verstärker synchron mit dem Durchlaufen von Proben an den Stellen 1a und 1b vornimmt, wobei eine Nachweisempfindlichkeit nach Maßgabe einer Emissions-Lichtmenge eingestellt wird. Die Verstärkungsgrade werden vorzugsweise so eingestellt, daß sie zu den verschiedenen Meßerfordernissen passen, und die Verstärkungsgrade der Verstärker werden nach Maßgabe der über die Eingabeeinrichtung eingegebenen Meßbedingungen festgelegt.

[Zweite Ausführungsform]

Die zweite Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf Figuren 5 und 6 erläutert. Man beachte, daß gleiche Bezugszeichen in dieser Ausführungsform für gleiche oder äquivalente Teile der ersten Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 verwendet werden, und daß im folgenden vornehmlich die unterschiedlichen Teile beschrieben werden.
Figur 5 zeigt im einzelnen ein vorderes optisches System. Bei dieser Ausführungsform wird nach vorn gestreutes Licht von einem einzelnen Lichtdetektor 8 erfaßt. Allerdings können ähnlich wie in Figur 1 auch zwei Lichtdetektoren verwendet werden. Figur 6 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach dieser Ausführungsform und zeigt im einzelnen ein seitliches optisches Detektiersystem. Das System nach Figur 6 enthält Verschlüsse 23a, 33a, 43a, 23a, 33b und 43b, die in der Lage sind, Lichtstrahlen abzuhalten. Diese Verschlüsse brauchen nur Hochgeschwindigkeitsverschlüsse zu sein, die unabhängig angesteuert werden, wobei es sich um verschiedenartige Verschlüsse handeln kann, beispielsweise mechanische Verschlüsse, Flüssigkristallverschlüsse, AOs, Pockel-Zellen oder dergleichen.
Ein von dem Lichtdetektor 8 erhaltenes Signal wird auf einen Analogprozessor 51 gegeben, der einen Verstärker, eine Spitzenhalteschaltung, eine Integrierschaltung, oder dergleichen, sowie einen Vergleicher 52 enthält. Das Ausgangssignal des Analogprozessors wird auf einen A/D-Wandler 53 gegeben. Ausgangssignale von Lichtdetektoren 25, 35 und 45 werden auf Analogprozessoren 61, 62 und 63 sowie A/D-Wandler 64, 65 und 66 gegeben. Die Ausgangssignale von diesen A/D-Wandlern werden auf eine CPU 67 gegeben. Die CPU 67 ist mit einem Speicher 68 verbunden. Der oben beschriebene Vergleicher 52 empfängt eine Referenzspannung V&sub0;, und sein Ausgangssignal wird auf eine Verschlußsteuerschaltung 54 gegeben. Außerdem wird das Ausgangssignal der Verschlußsteuerschaltung 54 auf die Verschlüsse 23a, 23b, 33a, 33b, 43a und 43b gegeben. Die Verschlüsse werden folgendermaßen angesteuert: Wenn an einen Verschluß eine angelegte Spannung "0" beträgt, wird der Verschluß geöffnet, um Licht durchzulassen, und wenn eine vorbestimmte Spannung V&sub1; an den Verschluß gelegt wird, wird der Verschluß geschlossen und hält Licht ab.
Ein einer Vorwärtsstreulicht-Intensität entsprechendes Ausgangssignal, welches von dem Lichtdetektor 8 erhalten wird, wenn eine Probe eine Stelle 1a passiert und einen Laserstrahl kreuzt, ist in Figur 7 (A) dargestellt. Figur 7(B) zeigt ein Ausgangssignal des Lichtdetektors 25, 35 oder 45, das heißt ein Ausgangssignal entsprechend einer seitlich gestreuten Lichtintensität oder einer nachgewiesenen Fluoreszenzlicht-Intensität. Wenn das Ausgangssignal von dem Lichtdetektor 8 gemäß Figur 7(A) von dem Vergleicher 52 mit der als Schwellenwert dienenden Referenzspannung V&sub0; verglichen wird, läßt sich ein Zeitsteuerimpuls erhalten, wie er in Figur 7(C) gezeigt ist.
Treibersignale der Verschlüsse 23a, 33a und 43a werden von der Verschlußsteuerschaltung 54 ansprechend auf die Rückflanke des Zeitsteuerimpulses zum Schließen der Verschlüsse erzeugt, wie in Figur 7(D) gezeigt ist, wodurch auch die Verschlüsse ansprechend auf die Vorderflanken der Treibersignale der Verschlüsse 23b, 33b und 43b erneut geöffnet werden, so daß die Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten von einem Laserstrahl L1 durch lediglich die Verschlüsse 23a, 33a und 43a gelangen können, wenn eine Probe die Stelle 1a passiert, hingegen Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten von einem Laserstrahl L2 nur durch die Verschlüsse 23b, 33b und 43b gelangen, wenn eine Probe die Stelle 1b passiert. Die Treibersignale der Verschlüsse 23b, 33b und 43b werden auch von der Verschlußsteuerschaltung 54 erzeugt. Diese Treibersignale besitzen folgende zeitliche Abläufe, damit die Verschlüsse nach Verstreichen von t&sub1; Sekunden geöffnet werden, also einer Zeit, die etwas kürzer ist als die Zeit, die eine Probe braucht, um an den beiden Lasern nach der Rückflanke des Zeitsteuersignals vorbeizulaufen (Figur 7(C)), das heißt, wenn die Probe eine Stelle unmittelbar vor der Stelle 1b erreicht, wobei die Verschlüsse nach dem Verstreichen von t&sub2; Sekunden erneut geöffnet werden, also nach einer Zeit, die einer Zeitspanne entspricht, die die Probe benötigt, um an der Stelle 1b vorbeizulaufen, wie in Figur 7(E) gezeigt ist. Die oben erläuterten Steuersignale bewirken eine Ein-/Aus-Steuerung der Verschlüsse. Wenn eine Probe die Stelle 1a passiert, werden die Verschlüsse 23a, 32a und 33a geöffnet, und wenn die identische Probe die Stelle 1b passiert, werden die Ein-/Aus- Zustände der Verschlüsse umgekehrt.
Andererseits werden die Ausgangssignale von den Lichtdetektoren 25, 35 und 45 dazu verwendet, Spitzenwerte zu messen, die dann erhalten werden, wenn Proben die Laserlicht-Bestrahlungszonen passieren, Flächenintegrationswerte und dergleichen in den Analogprozessoren 61, 62 und 63 zu messen, während abhängig von den Arten des zu messenden Lichts, beispielsweise Fluoreszenzlicht, Verstärkungen umgeschaltet werden. Darüberhinaus werden von diesen Analogprozessoren kommende Analogsignale von den A/D-Wandlern 64, 65 und 66 in digitale Signale umgewandelt. Diese digitalen Signale werden in die CPU 67 eingegeben und im Speicher 68 abgespeichert. Eine Probenanalyseschaltung 69 führt Analyseberechnungen auf der Grundlage von Messdaten durch, die im Speicher 68 gespeichert sind, und Berechnungsergebnisse werden an eine Ausgabeeinheit 70 geliefert, beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre, einen Drucker oder dergleichen.
Im folgenden wird das Prinzip der Messung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
Normalerweise sind die Verschlüsse 23a, 33a und 43a geöffnet, und die Verschlüsse 23b, 33b und 43b sind geschlossen. Wenn eine Probe an der Untersuchungszone 1a vorbeiläuft, wird, weil der optische Weg des Verschlusses 23a ausgewählt ist, von den gestreuten Lichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten, die von der in der Untersuchungszone 1a befindlichen Probe erzeugt werden, nur eine Lichtkomponente, die von dem dichroitischen Spiegel 21a reflektiert wird und eine spezifische Wellenlänge (die Wellenlänge des Bandpaßfilters 22a) aufweist, selektiv über das Bandpaßfilter 22a auf den Lichtdetektor 25 gegeben und von diesem erfaßt. In ähnlicher Weise werden Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten, die die dichroitischen Spiegel 21a und 21b durchlaufen, farblich von den dichroitischen Spiegeln 31a und 31b, die unterschiedliche Wellenlängeneigenschaften besitzen, separiert, und reflektierte Lichtkomponenten können die Verschlüsse 33a und 33b erreichen. In diesem Fall wird nur eine Lichtkomponente ausgewählt, die den Verschluß 33a erreicht. Damit wird lediglich eine Lichtkomponente, die durch den dichroitischen Spiegel 21a hindurchgelangt, von dem dichroitischen Spiegel 31a reflektiert, und sie besitzt eine spezifische Wellenlänge (die Wellenlänge des Bandpaßfilters 32a), die über das Bandpaßfilter 32a) detektiert wird. Außerdem werden durch die dichroitischen Spiegel 31a und 31b hindurchgelangte Lichtkomponenten von den Spiegeln 41a und 41b reflektiert und erreichen die Verschlüsse 43a und 43b über die verschiedene Wellenlängenwerte aufweisende Bandpaßfilter 42a und 42b. In diesem Fall wird nur eine Lichtkomponente ausgewählt, die den Verschluß 43a erreicht. Damit detektiert der Lichtdetektor 45 nur eine solche Lichtkomponente, die eine spezifische Wellenlänge aufweist (die Wellenlänge des Bandpaßfilters 42a), welche die dichroitischen Spiegel 21a und 31a sowie das Bandpaßfilter 42a durchläuft.
Wenn andererseits die die Untersuchungszone 1a durchlaufende Probe nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne die Untersuchungszone 1b erreicht, steuert die Steuerschaltung den Ein-/Aus-Betrieb der Verschlüsse derart, daß die Verschlüsse 23a, 33a und 43a geschlossen und die Verschlüsse 23b, 33b und 43b geöffnet werden, entgegen dem oben geschilderten Fall. Damit werden die optischen Wege zwischen den Untersuchungszonen und den Lichtdetektoren umgeschaltet. Auf diese Weise werden Lichtkomponenten mit spezifischen Wellenlängen, die durch die Bandpaßfilter 22b&sub1;32b und 42b in dem ausgewählten optischen Weg selektiert werden, von den entsprechenden Detektoren nachgewiesen.
Wie oben beschrieben, werden die Ein-/Aus-Operationen der zweigeteilten Verschlüsse vor den Lichtdetektoren synchron mit dem Probendurchlauf gesteuert. In anderen Worten: Ein optischer Weg, der von der Untersuchungszone zu dem Lichtdetektor verläuft, ist in zwei Wege unterteilt, und die optischen Wege werden synchron mit dem Durchlauf von Proben umgeschaltet. Damit kann ein Lichtsignal, welches auf dem ersten Laserstrahl basiert, sowie ein Lichtsignal, welches auf dem zweiten Laserstrahl basiert, zeitlich seriell von dem jeweils anderen Signal unterschieden und abgetastet werden. Unter Verwendung derselben Lichtdetektoren und desselben Analogverarbeitungssystems können also zwei Arten von Lichtsignalen pro Detektor gemessen werden. Genauer gesagt: In der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform, welche in dem seitlichen System drei Lichtdetektoren umfaßt, können sechs Fluoreszenz- und seitliche Streulichtkomponenten mit verschiedenen Parametern von diesen Detektoren ermittelt werden.
Ein anderer sich ergebender Aspekt ist folgender: Wenn die Anzahl von Aufteilungen der Strahlungspositionen der Strahlungsbündel, der dichroitischen Spiegel, der Bandpaßfilter und der Verschlüsse auf drei oder mehr eingestellt wird, läßt sich die Anzahl von Parametern steigern. Wenn zum Beispiel diese Komponenten in drei Abschnitte unterteilt sind, werden drei Strahlungsbündel- Positionen in einer Strömungsrichtung eingestellt, und die Verschlüsse und dergleichen lassen sich gleichermaßen in drei Abschnitte aufteilen, wie dies in Figur 5 gezeigt ist.
Die oben erläuterten beiden Ausführungsbeispiele zeigen grundlegende Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. Einige detaillierte Anwendungsbeispiele sollen im folgenden erläutert werden. Man beachte, daß die Arten und Kombinationen von zu verwendenden Fluoreszenz-Farbstoffen natürlich nicht auf die unten angegebenen speziellen Typen beschränkt sind.

Anwendungsbeispiel 1

Bei diesem Beispiel werden Proben gleichzeitig mit drei Arten von Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt, und sie werden unter Verwendung von zwei Lichtdetektoren in einem seitlichen optischen System in vier Kanälen erfaßt. In den Figuren 1 und 2 werden die gleichen zwei Ar+-Laserlichtquellen mit einer Wellenlänge von 488 nm als die Laserlichtquellen 2 und 3 verwendet. Man beachte, daß an der Stelle der Verwendung von zwei Laserlichtquellen gemäß Figur 11(A) auch ein Laserstrahl von einer einzelnen Laserlichtquelle mit Hilfe eines Halbspiegels und eines total reflektierenden Spiegels in zwei Lichtstrahlen optisch aufgespalten werden kann. In diesem Fall ist es eher zu bevorzugen, ein Intensitätsverhältnis der beiden Laserstrahlen so zu ändern, daß man Intensitäten erhält, die übereinstimmen mit den Anregungswirkungsgraden der verwendeten Fluoreszenzmittel.
Arten von Fluoreszenzfarbstoffen zum Anfärben von Proben werden so ausgewählt, daß Fluoreszenzlichtkomponenten erhalten werden, die von dem Anregungslicht mit einer Wellenlänge von 488 nm angeregt sind. Unter der Annahme, daß Proben mit drei Arten von Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt werden, beispielsweise FITC (530 nm), PE (570 nm) und DC (610 nm), werden Lichtkomponenten mit vier unterschiedlichen Wellenlängen von 488 nm, 530 nm, 570 nm und 610 nm gleichzeitig von den Proben erzeugt. Man beachte, daß der DC nicht direkt bei der Wellenlänge von 488 nm angeregt werden kann, sondern einen schrittweisen Anregungsvorgang aufweist, wonach der DC von einer Fluoreszenzlichtkomponente (570 nm) angeregt wird, die bei Anregung des PE entsteht.
Nachdem die Proben mit den oben angegebenen drei Arten von Fluoreszenzfarbstoffen in einem Vorbehandlungsschritt angefärbt wurden, werden sie von der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform gemessen. Die Lichtauswahlwellenlängen der dichroitischen Spiegel 21a, 31a, 21b und 31b werden auf etwa 510 nm, 590 nm, 450 nm bzw. 650 nm eingestellt, und als die Bandpaßfilter 22a, 22b, 32a und 32b werden Filter mit Kennlinien verwendet, die selektiv Lichtkomponenten mit Wellenlängen in der Nähe von 530 nm, 488 nm, 570 nm bzw. 610 nm durchlassen. Damit werden von den entsprechenden optischen Systemen Intensitätsnachweisvorgänge für FITC, SS (seitlich gestreutes Licht), PE und DC durchgeführt.
Wenn eine gegebene Probe die Stelle 1a passiert, werden vier Arten von Lichtkomponenten erzeugt. Zu dieser Zeit erfaßt der Detektor 25 eine Fluoreszenzlicht-Intensität des FITC, die von dem Bandpaßfilter 22a ausgewählt wird, und der Detektor 35 weist eine Fluoreszenzlicht-Intensität des von dem Bandpaßfilter 32a ausgewählten PE nach. Wenn die gegebene Probe die Stelle 1b passiert, detektiert der Detektor 25 eine SS-Intensität, die von dem Bandpaßfilter 22b ausgewählt wird, und der Detektor 35 detektiert eine Fluoreszenzlicht-Intensität des DC, ausgewählt durch das Bandpaßfilter 32b.
Auf diese Weise lassen sich durch die zwei Detektoren Meßwerte von Li chtkomponenten von vier unterschiedlichen optischen Eigenschaften erhalten. Insgesamt sechs verschiedene Meßparameter einschließlich zweier unterschiedlicher Vorwärtsstreulichtintensitäten, die von den Lichtdetektoren 8a und 8b zusätzlich zu den oben genannten vier Parametern erhalten werden, lassen sich ermitteln.

Anwendungsbeispiel 2

Ein Anwendungsbeispiel, welches eine Sechs-Kanal-Detektierung durchführen kann, das heißt, in der Lage ist, gleichzeitig Proben in dem seitlichen optischen System zu messen, die mit vier verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt sind, wird im folgenden beschrieben. Bei dem in den Figuren 5 und 6 gezeigten optischen System oder in einem optischen System mit drei Lichtdetektoren, die erhalten werden, indem man ein weiteres seitliches Detektiersystem der in Figur 2 dargestellten Anordnung hinzufügt, ist die in Figur 2 dargestellte Laserlichtquelle 2 als Ar+-Laserlichtquelle mit einer Wellenlänge von 488 nm und die Laserlichtquelle 3 als Farbstofflaserlichtquelle mit einer Wellenlänge von 600 nm ausgebildet. Wenn eine Anordnung gewählt wird, wie sie in Figur 11(B) oder 11(C) gezeigt ist, läßt sich die Anordnung zusätzlich vereinfachen.
Arten von Fluoreszenzfarbstoffen zum Anfärben von Proben werden so gewählt, daß Fluoreszenzlichtkomponenten erhalten werden, die durch Anregungslicht mit einer Wellenlänge von 488 nm angeregt wurden, und die durch Anregungslicht mit einer Wellenlänge von 600 nm angeregt wurden. Beispielsweise werden als Farbstoffe für 488 nm FITC (530 nm) und PE (570 nm) verwendet, und als Farbstoffe, die sich für 600 nm eignen, werden TR (610 nm) und APC (660 nm) verwendet. Somit werden Proben mit insgesamt vier unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt.
Nachdem die Proben mit den oben angegebenen vier unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen in einem Vorbehandlungsschritt angefärbt wurden, werden sie von der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform gemessen. Die Lichtauswahlwellenlängen der dichroitischen Spiegel 21a, 21b, 31a und 31b werden auf etwa 570 nm, 605 nm, 550 nm bzw. 630 nm eingestellt, und als Bandpaßfilter 22a, 22b, 32a, 32b, 42a und 42b werden Filter mit Kennlinien ausgewertet, die selektiv Lichtkomponenten mit Wellenlängen in der Nähe von 488 nm, 600 nm, 530 nm, 610 nm, 570 nm bzw. 660 nm durchlassen.
Wenn eine gegebene Probe die Stelle 1a passiert, an der Ar&spplus;-Laserstrahl aufgestrahlt wird, werden das FITC und das PE durch das Strahlungsbündel mit 488 nm angeregt, und es werden drei unterschiedliche Lichtkomponenten mit Wellenlängen von 488 nm, 530 nm und 570 nm erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt detektiert der Detektor 25 SS (488 nm), der Detektor 35 detektiert FITC, und der Detektor 45 detektiert das PE. Wenn die gegebene Probe die Stelle 1b passiert, wo der Farbstofflaserstrahl hingelangt, werden TR und APC von dem Strahlungsbündel mit 600 nm angeregt, und es werden drei unterschiedliche Lichtkomponenten mit Wellenlängen von 600 nm, 610 nm und 660 nm erzeugt. Jetzt detektiert der Detektor 25 SS (600 nm), der Detektor 35 detektiert das TR, und der Detektor 45 detektiert das APC.
Wenn der in Figuren 5 und 6 dargestellte Aufbau bei diesem Beispiel angewendet wird, sind die Verschlüsse nicht immer erforderlich. Da nur Lichtkomponenten mit 488 nm, 530 nm und 570 nm von dem auf die Stelle 1a aufgestrahlten Ar&spplus;- Laserstrahl erzeugt werden, können die jeweiligen Lichtdetektoren selektiv die Lichtkomponenten dieser Wellenlängen ohne die Verschlüsse detektieren. Da nur Lichtkomponenten mit 600 nm, 610 nm und 660 nm von dem auf die Stelle 1b aufgestrahlten Farbstofflaserstrahl erzeugt werden, lassen sich die jeweiligen Lichtkomponenten dieser Wellenlängen ohne die Verschlüsse von den Lichtdetektoren selektiv erfassen. Genauer gesagt: Abhängig von Kombinationen der Bestrahlungslicht-Wellenlängen, den Arten von Fluoreszenzfarbstoffen und den Wellenlängen-Auswahlkennlinien können die jeweiligen Parameter nachgewiesen werden, wobei sie ohne Verwendung von Verschlüssen voneinander unterschieden werden.
Um dies zu verallgemeinern, werden Strahlungsbündel unterschiedlicher Wellenlängen ausgewählt, und Kennlinien des ersten und des zweiten wellenlängenselektiven Elements, beispielsweise von Bandpaßfiltern, die vor den Lichtdetektoren angeordnet sind, sind so ausgewählt, daß das erste wellenlängenselektive Element Kennlinien aufweist, gemäß denen Licht mit einer Wellenlänge ausgewählt wird, die ansprechend auf ein erstes Strahlungsbündel erzeugt wird, jedoch nicht ansprechend auf ein zweites Strahlungsbündel erzeugt wird, während das zweite wellenlängenselektive Element eine Kennlinie besitzt, gemäß der Licht mit einer Wellenlänge ausgewählt wird, die ansprechend auf das zweite Strahlungsbündel erzeugt wird, nicht jedoch ansprechend auf das erste Strahlungsbündel erzeugt wird. Folglich können die Verschlüsse weggelassen werden.
Wie oben beschrieben, können bei diesem Beispiel insgesamt sechs Kanäle detektiert werden, das heißt zwei Kanäle von seitwärts gestreuten Lichtkomponenten und vier Kanäle von Fluoreszenzlichtkomponenten mit drei Detektoren in einem seitlich angeordneten System, und Lichtkomponenten mit insgesamt vier unterschiedlichen optischen Eigenschaften, einschließlich des nach vorn gestreuten Lichts, zusätzlich zu den sechs Parametern.

Anwendungsbeispiel 3

Im folgenden wird ein weiteres Anwendungsbeispiel beschrieben, welches in der Lage ist, eine Sechs-Kanal-Detektierung vorzunehmen, das heißt in der Lage ist, gleichzeitig Proben zu messen, die mit vier unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt sind, und zwar in dem seitlichen optischen System ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Anwendungsbeispiel 2.
Die Laserlichtquelle 2 verwendet eine He-Ne-Laserlichtquelle mit einer Wellenlänge von 633 nm, und die Lichtquelle 3 verwendet eine Ar+ -Laserlichtquelle mit einer Wellenlänge von 488 nm. Als Fluoreszenzfarbstoffe zum Anfärben von Proben werden APC (660 nm) und UL (695 nm) als Farbstoffe für Anregungslicht mit 633 nm ausgewählt, und FITC (530 nm) und PI (620 nm) werden als Farbstoffe ausgewählt, die sich für Anregungslicht von 488 nm eignen. Damit werden mit diesen vier unterschiedlichen Fluoreszenzfarbstoffen Proben mehrfach angefärbt.
Die Lichtauswahlwellenlängen der dichroitischen Spiegel 21a, 21b, 31a und 31b werden jeweils auf etwa 640 nm, 500 nm, 670 nm bzw. 550 nm eingestellt, und als Bandpaßfilter 22a, 22b, 32a, 32b, 42a und 42b werden Filter mit Kennlinien ausgewählt, die selektiv Lichtkomponenten mit Wellenlängen in der Nähe von 633 nm, 488 nm, 660 nm, 520 nm, 695 nm bzw. 620 nm durchlassen.
Somit kann eine Sechs-Kanal-Detektierung mit Hilfe des seitlichen optischen Systems erfolgen, welches drei Lichtdetektoren ähnlich wie das oben beschriebene Anwendungsbeispiel 2 aufweist.

[Dritte Ausführungsform]

Anhand der Figur 8 soll die dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert werden. Anstelle der Verschlüsse der obigen Ausführungsbeispiele nutzt diese Ausführungsform für die Verschlußfunktion im wesentlichen die Art der Ablenkung eines Laserstrahls, um auf diese Weise die gleichen Effekte zu erzielen, wie sie oben beschrieben wurden. Da diese Ausführungsform eine ähnliche Ausgestaltung hat wie die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, werden im folgenden vornehmlich die unterschiedlichen Teile beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bei dieser Ausführungsform bezeichnen gleiche oder äquivalente Teile der obigen Ausführungsformen.
Die Lichtquellen 2 und 3 enthalten linear polarisierte Laserlichtquellen (Ar+-Laser bei dieser Ausführungsform) und sind so angeordnet, daß die Polarisationsrichtungen der zwei Laserstrahlen senkrecht aufeinanderstehen, wie dies durch einen Pfeil in Figur 8 dargestellt ist. Diese Anordnung erreicht man dadurch, daß man die Einbaurichtung einer Laserlichtquelle um 90º dreht oder eine λ/2-Platte in einen optischen Weg einer Laserlichtquelle einfügt. Figur 12 zeigt eine Abwandlung, mit der man den gleichen Effekt wie bei der obigen Anordnung mit Hilfe einer einfacheren Konstruktion erhalten kann. Ein von einer Laserlichtquelle 2 kommender, linear polarisierter Laserstrahl trifft schräg auf eine Durchflußzelle 1 auf und passiert eine Stelle 1a eines Kommunikationsabschnitts 9. Dann erreicht der Laserstrahl einen kleinen Phasenspiegel 40. Der Phasenspiegel 40 hat die Funktion, das auftreffende, linear polarisierte Licht zu reflektieren, so daß es eine andere Polarisierungsrichtung erhält. Genauer gesagt, von dem Phasenspiegel 40 reflektiertes und eine Stelle 1b passierendes Licht hat eine andere Polarisationsrichtung als das auf die Stelle 1a aufgestrahlte Licht. Durch die Stelle 1b laufendes Licht wird von einem Abschirmungsteil 41 auf der Oberfläche der Durchflußzelle 1 abgehalten. Man beachte, daß der Phasenspiegel 40 auch als Lichtblende dient.
Elemente 23a, 33a, 43a, 23b, 33b und 43b sind Polarisationsfilter mit Kennwerten gemäß denen selektiv nur solche Lichtkomponenten durchgelassen werden, die in spezielle Richtungen polarisiert sind. Ein Satz Polarisationsfilter 23a, 33a und 43a und ein Satz Polarisationsfilter 23b, 33b und 43b sind derart angeordnet, daß ihre Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinanderstehen. Die Polarisationsfilter 23a, 33a und 43a lassen nur in derselben Richtung polarisierte Lichtkomponenten durch, wenn ein von der Laserlichtquelle 2 kommender Laserstrahl durchläuft, während in andere Richtungen polarisierte Lichtkomponenten abgehalten werden. Die Polarisationsfilter 23b, 33b und 43b lassen nur polarisierte Lichtkomponenten durch, die die gleiche Richtung der Polarisation haben, wenn ein Laserstrahl von der Laserlichtquelle 3 durchläuft. Ahnlich wie bei den obigen Ausführungsformen werden die Verstärkungsgrade, das heißt die Nachweisempfindlichkeiten der Ausgangssignale der Lichtdetektoren 25, 35 und 45 zeitlich seriell synchron mit dem Durchlauf von Proben abhängig von den Arten der zu detektierenden Lichtkomponenten umgeschaltet.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Meßprinzip erläutert.
Im allgemeinen besitzen die meisten Streulichtkomponenten und Fluoreszenz- lichtkomponenten (90 % und mehr), die entstehen, wenn ein linear polarisierter Laserstrahl auf eine Probe gestrahlt wird, die gleichen Polarisationseigenschaften wie diejenigen eines aufgestrahlten Laserstrahls, und einige Lichtkomponenten werden in durch Polarisation gelöschte Lichtkomponenten umgewandelt. Unter Ausnutzung dieses Umstands werden die Richtungen der Filter so eingestellt, daß die Polarisationsfilter 23a, 33a und 43a nur Lichtkomponenten von der Stelle 1a, wo ein Laserstrahl von der Laserlichtquelle 2 aufgestrahlt wird, durchgelassen wird, während die Polarisationsfilter 23b, 33b und 43b selektiv nur Lichtkomponenten von der Stelle 1b durchlassen, wo ein Laserstrahl aufgestrahlt wird, der eine andere Polarisationsrichtung besitzt als der, der auf die Stelle 1a aufgestrahlt wird.
Wenn eine gegebene Probe die Untersuchungszone 1a passiert, wird, da ein optischer Weg des Polarisationsfilters 23a ausgewählt wird, von den durch die Probe in der Untersuchungszone 1a erzeugten Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten nur eine Lichtkomponente, die von dem dichroitischen Spiegel 21a reflektiert wird und eine spezifische Wellenlänge (die Wellenlänge des Bandpaßfilters 22a) besitzt, über das Bandpaßfilter selektiv auf den Lichtdetektor 25 geleitet und von diesem erfaßt. In ähnlicher Weise werden Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten, welche die dichroitischen Spiegel 21a und 21b durchlaufen haben, farblich von den dichroitischen Spiegeln 31a und 31b, die andere Wellenlängen-Kennlinien besitzen, separiert, und die reflektierten Lichtkomponenten können die Polarisationsfilter 33a und 33b erreichen. In diesem Fall wird nur eine Lichtkomponente ausgewählt, welche das Polarisationsfilter 33a erreicht. Somit wird nur eine solche Lichtkomponente, die den dichroitischen Spiegel 21a durchsetzt und von dem dichroitischen Spiegel 31a reflektiert wird, und die eine spezifische Wellenlänge (die Wellenlänge des Bandpaßfilters 32a) besitzt, über das Bandpaßfilter 32a detektiert. Darüberhinaus werden durch die dichroitischen Spiegel 31a und 31b hindurchgelangene Lichtkomponenten von den Spiegeln 41a und 41b reflektiert, um die Polarisationsfilter 43a und 43b über die Bandpaßfilter 42a und 42b, die andere Wellenlängen-Kennwerte besitzen, zu erreichen. In diesem Fall wird nur eine Lichtkomponente ausgewählt, welche das Polarisationsfilter 43a erreicht. Somit detektiert der Lichtdetektor 45 nur eine Lichtkomponente, die eine spezifische Wellenlänge besitzt (die Wellenlänge des Bandpaßfilters 42a), welche die dichroitischen Spiegel 21a und 31a und das Bandpaßfilter 42a durchläuft.
Wenn die die Untersuchungszone 1a passierende Probe die Untersuchungszone 1b nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne erreicht, haben seitlich gestreute Lichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten, die von der Probe aus der Stelle 1b heraus erzeugt werden, eine andere Polarisationsrichtung als die Komponenten des Lichts von der Stelle 1a. Da diese Lichtkomponenten in dieser Polarisationsrichtung selektiv von den Polarisationsfiltern 23b, 33b und 43b, die eine andere Polarisationsrichtung als die Polarisationsfilter 23a, 33a und 43a besitzen, zu den Lichtdetektoren geleitet, indem andere als die oben beschriebenen optischen Wege ausgewählt werden, und von den entsprechenden Detektoren werden Lichtkomponenten spezifischer Wellenlängen detektiert, welche von den Bandpaßfiltern 22b, 32b und 42b ausgewählt werden, die in den ausgewählten optischen Wegen angeordnet sind.
Wie oben beschrieben, werden die vor den Lichtdetektoren angeordneten zweigeteilten Polarisationsfilter so gewählt, daß sie unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen, und sie sind entsprechend den Richtungen der Polarisation des ersten bzw. des zweiten Laserstrahls angeordnet. In anderen Worten: Ein optischer Weg, der von der Untersuchungszone zu dem Lichtdetektor läuft, ist aufgeteilt in zwei Wege, und diese optischen Wege werden synchron mit dem Durchgang der Proben umgeschaltet. Damit lassen sich Lichtsignale mit einer ersten Polarisationsrichtung und einer zweiten Polarisationsrichtung zeitlich seriell voneinander unterscheiden und abtasten. Als Ergebnis können pro Detektor unter Verwendung derselben Lichtdetektoren und Analogverarbeitungssysteme zwei Arten von Lichtsignalen gemessen werden. Da die Detektierpegel abhängig von den Arten der zu detektierenden Lichtkomponenten ähnlich wie bei den obigen Ausführungsformen umgeschaltet werden, läßt sich eine breitbandige Messung erreichen.
Man beachte, daß das obige Ausführungsbeispiel die Polarisationsfilter verwendet. Anstelle der Polarisationsfilter können Polarisationsglieder verwendet werden, die von ihrer Beschaffenheit her ermöglichen, daß nur Lichtkomponenten durchgelassen werden, die in speziellen Richtungen polarisiert sind. Beispielsweise kann man Flüssigkristallverschlüsse einsetzen. Im allgemeinen besitzt ein Fliissigkristallverschluß einen Aufbau, bei dem zwei Flüssigkristallplatten aneinanderhaften. Wenn ein Verschluß geschlossen wird, hält er Lichtkomponenten in sämtlichen Polarisationsrichtungen ab. Wenn der Verschluß allerdings geöffnet ist, dient er als eine Art Polarisationsfilter und läßt nur eine Lichtkomponente durch, die in einer speziellen Richtung polarisiert ist, hält jedoch Lichtkomponenten mit anderen Polarisationsrichtungen zurück. Deshalb werden anstelle der Polarisationsfilter Flüssigkristallverschlüsse verwendet, und man kann zwei Flüssigkristallverschlüsse senkrecht zueinander vor jedem Detektor anordnen, so daß die Polarisationsrichtungen der geöffneten Verschlüsse den Polarisationsrichtungen der Strahlungsbündel entsprechen. Wenn folglich die Verschlüsse in eine offenen Zustand gebracht werden, lassen sich die gleichen Effekte erzielen, wie mit den Polarisationsfiltern.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist es zu bevorzugen, daß zwei Flüssigkristallverschlüsse vor jedem Detektor einer Öffnungs-/Schließ-Steuerung synchron mit dem Durchgang einer Probe unterzogen werden, so daß ein Flüssigkristallverschluß zum Durchlassen von Licht in einen geöffneten Zustand gebracht wird, während ein Flüssigkristallverschluß zum Zurückhalten von Licht in einen geschlossenen Zustand gebracht wird. Genauer gesagt: Wenn sich eine Probe an der Stelle 1a befindet, werden die Flüssigkristallverschlüsse an den Stellen 23a, 33a und 43a geöffnet, und die Flüssigkristallverschlüsse an den Stellen 23b, 33b und 43b werden geschlossen. Wenn sich eine Probe an der Stelle 1b befindet, werden die offenen/geschlossenen Zustände der Flüssigkristallverschlüsse umgekehrt. Auf diese Weise läßt sich der Lichtabschirmungseffekt der geschlossenen Verschlüsse verstärken, das S/N-Verhältnis läßt sich zusätzlich verbessern.

[Vierte Ausführungsform]

Im folgenden wird die vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In den vergangenen Jahren hat das Erfordernis zugenommen, andere Parameter als Lichtkomponenten in spezifischen Polarisationsrichtungen, entpolarisierte Lichtkomponenten und dergleichen unter Bedingungen nachzuweisen, die Polarisation beinhalten, um eine noch detailliertere und genauere Analyse vornehmen zu können. Diese Ausführungsform kann diesem Bedarf entsprechen, indem sie eine Vorrichtung schafft, welche Meßparameter mit Polarisationsinformation ermittelt, die die Anzahl der Lichtdetektoren übersteigt.
Figuren 9 und 10 sind Diagramme dieser Ausführungsform. Eine Laserlichtquelle 2 enthält einen Ar+-Laser mit einer Wellenlänge von 488 nm. Die Laserlichtquelle 2 ist eine linear polarisierte Laserlichtquelle, und ein erzeugter Laserstrahl ist ein Strahl, der in eine vorbestimmte Richtung linear polarisiert ist. Ein von der Laserlichtquelle 2 kommender Laserstrahl wird von einem optischen System, welches einen Halbspiegel 71 und einen Reflexionsspiegel 72 aufweist, in zwei Strahlenbündel aufgespalten. Eine λ/2-Platte 79 ist in einem optischen Weg angeordnet, um die Polarisationsrichtung eines Lichtstrahls um 900 zu ändern, so daß die Polarisationsrichtungen der beiden Laserstrahlen senkrecht aufeinanderstehen. Bei dieser Ausführungsform hat der Halbspiegel 71 ein ungleiches Lichtaufteilungsverhältnis, wobei ein unterer Lichtstrahl eine höhere Intensität besitzt. Allerdings kann der Halbspiegel 71 auch gleiches Aufteilungsverhältnis besitzen. Man beachte, daß zwei Laserlichtquellen verwendet werden können, die orthogonal zueinander angeordnet werden, damit man zwei Laserstrahlen mit senkrecht aufeinanderstehenden Polarisationsrichtungen erhält. In diesem Fall können die beiden Laserstrahlen verschiedene Wellenlängen besitzen. Alternativ kann ein einfaches optisches System verwendet werden, welches den gleichen Effekt aufweist, wie es oben verwendet wurde, wozu auf Figur 12 verwiesen wird.
Eine Lichtblende 5, eine Fokussierlinse 6 zum Fokussieren von nach vorn gestreutem Licht, ein Filter 80 für linear polarisiertes Licht, welches selektiv eine Lichtkomponente durchläßt, die die gleiche Polarisierungsrichtung besitzt, wie der an einer Stelle 1a abgestrahlte Laserstrahl, eine Feldblende 7 und ein Lichtdetektor 8 zum Detektieren von nach vorn gestreutem Licht sind hintereinander in einer geraden Strahlausbreitungsrichtung hinter der Laserlichtquelle in Richtung auf eine Durchflußzelle angeordnet und bilden ein optisches System zum Nachweisen von nach vorn gestreutem Licht. Man beachte, daß die Feldblende 7 eine Öffnung aufweist, die groß genug ist, um Lichtkomponenten von beiden Stellen 1a und 1b durchzulassen, die Blende jedoch Streulichtkomponenten von anderen Stellen als den Stellen 1a und 1b daran hindert, auf den Lichtdetektor 8 aufzutreffen. Ein Ausgangssignal des Lichtdetektors 8 wird außerdem als Triggersignal verwendet, welches die Abtastzeitpunkte der Lichtdetektoren festlegt.
In einer Richtung senkrecht zu der geraden Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls sind hintereinander eine Sammellinse 11 zum Bündeln von seitlich gestreutem Licht und Fluoreszenzlicht und dichroitische Spiegel 21 und 31 zur Farbtrennung von seitlich gestreutem Licht und Fluoreszenzlicht, welches von einer Probe erzeugt wird, angeordnet. In Reflexionsrichtung des dichroitischen Spiegels 21 sind ein Filter 27 für linear polarisiertes Licht, ein Bandpaßfilter 22 zum Auswählen einer Wellenlänge von etwa 488 nm, eine Fokussierlinse 24, eine Feldblende 28 und ein Lichtdetektor 25 angeordnet, wodurch ein optisches System zum Nachweisen von seitlich gestreutem Licht gebildet wird. In Reflexionsrichtung des zum Separieren von grünen und roten Fluoreszenzlichtkomponenten vorgesehenen dichroitischen Spiegels sind ein Filter 37 für linear polarisiertes Licht, ein Bandpaßfilter 32 zum Auswählen einer Wellenlänge in der Nähe von grünem Fluoreszenzlicht, eine Fokussierlinse 34, eine Feldblende 38 und ein Lichtdetektor 35 angeordnet, wodurch ein optisches System zum Nachweisen von grünem Fluoreszenzlicht gebildet wird. Andererseits sind in Durchlaßrichtung des dichroitischen Spiegels 31 ein Filter 47 für linear polarisiertes Licht, ein Bandpaßfilter 42 zum Auswählen einer Wellenlänge in der Nähe von rotem Fluoreszenzlicht, eine Fokussierlinse 44, eine Feldblende 48 und ein Lichtdetektor 45 angeordnet, wodurch ein optisches System zum Nachweisen von rotem Fluoreszenzlicht gebildet wird. Jedes Filter für linear polarisiertes Licht ist in einer Richtung angeordnet, in der es selektiv polarisiertes Licht durchläßt, das in der gleichen Richtung polarisiert ist wie der auf die Stelle 1a aufgestrahlte Laserstrahl. Man beachte, daß als Lichtdetektoren 25, 35 und 45 Photoelektronenvervielfacher mit hoher Nachweisempfindlichkeit geeignet sind. Ähnlich wie bei den obigen Ausführungsformen lassen sich die Verstärkungsgrade, das heißt die Nachweisempfindlichkeiten dieser Lichtdetektoren 25, 35 und 45 und des Lichtdetektors 8 zeitlich seriell synchron mit dem Durchlauf von Proben umschalten.
Im folgenden wird ein Meßvorgang der Vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
Im allgemeinen besitzt der größte Anteil der Streulichtkomponenten und der Fluoreszenzlichtkomponenten (90 % und mehr), die entstehen, wenn ein linear polarisierter Laserstrahl auf eine Probe aufgestrahlt wird, das gleiche Polarisationsverhalten wie das Laserstrahlbündel, und nur wenige Lichtkomponenten werden in polarisationsfreie Lichtkomponenten umgewandelt, wie dies für das obige Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Da polarisiertes Licht und polarisationsfreies Licht unterschiedliche Informationsstücke für eine Probe repräsentieren, lassen sich ihre Lichtkomponenten als effiziente Information für die Probenanalyse verwenden.
In der Durchflußzelle fließen Proben hintereinander. Wenn eine gegebene Probe die Untersuchungszone 1a passiert, in der ein Laserstrahl eine spezifische Polarisationsrichtung aufweist, wird von der Probe eine Lichtstreuung verursacht, und wenn in diesem Fall die Probe mit einem Fluoreszenzfarbstoff angefärbt ist, wird auch Fluoreszenzlicht angeregt und zusammen mit dem Streulicht erzeugt.
Die Filter 80, 27, 37 und 47 für linear polarisiertes Licht, die vor den Lichtdetektoren angeordnet sind, sind in einer solchen Richtung orientiert, daß sie nur Lichtkomponenten durchlassen, welche die gleiche Polarisationsrichtung besitzen wie das auf die Stelle 1a gerichtete Laserstrahlbündel, während in andere Richtungen polarisierte Lichtkomponenten, das heißt polarisationsfreie Lichtkomponenten, abgehalten werden. Damit wird von den erzeugten Streulichtkomponenten nur eine Lichtkomponente, die die gleiche Polarisationsrichtung wie ein Laserstrahlbündel von nach vorn gestreutem Licht aufweist, durch den Lichtdetektor 8 in ihrer Intensität erfaßt, wodurch ein Signal für nach vorn gestreutes Licht erhalten wird. Von den seitlich gestreuten Lichtkomponenten wird eine Lichtkomponente von dem Lichtdetektor 25 in ihrer Intensität erfaßt, welche die gleiche Polarisationsrichtung besitzt wie ein aufgestrahltes Laserstrahlbündel. Von den an der Stelle 1a erzeugten Fluoreszenzlichtkomponenten wird eine grüne Fluoreszenzlichtkomponente, die die gleiche Polarisationsrichtung besitzt wie ein aufgestrahltes Laserstrahlbündel, durch den Lichtdetektor 35 in ihrer Intensität erfaßt, und eine rote Fluoreszenzlichtkomponente, die die gleiche Polarisationsrichtung wie ein aufgestrahltes Laserstrahlbündel besitzt, wird von dem Lichtdetektor 45 in ihrer Intensität erfaßt. Diese Meßwerte haben im wesentlichen die gleichen Bedeutungen wie Parameter, die mit der konventionellen Apparatur gemessen werden.
Wenn die die Untersuchungszone 1a durchlaufende Probe nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne die Untersuchungszone 1b erreicht, hat, weil ein auf die Stelle 1b aufgestrahltes Laserstrahlbündel eine Polarisationsrichtung besitzt, die senkrecht zu der des auf die Stelle 1a aufgestrahlten Laserstrahlbündels orientiert ist, der größte Anteil der Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten, die von der Probe an der Stelle 1b erzeugt werden, eine Polarisationsrichtung, die senkrecht zu derjenigen des von der Stelle 1a kommenden Lichts ist. Da die Filter 80, 27, 37 und 47 des linear polarisierten Lichts so angeordnet sind, daß sie selektiv Lichtkomponenten in der gleichen Polarisationsrichtung wie der des von der Stelle 1a kommenden Lichts durchlassen, wird der größte Anteil der Streulichtkomponenten und Fluoreszenz- lichtkomponenten von der Stelle 1b von diesen Filtern für linear polarisiertes Licht zurückgehalten. In diesem Fall handelt es sich bei den wenigen Lichtkomponenten, die durch diese Filter hindurchgelangen und die Lichtdetektoren erreichen, um einige polarisationsfreie Lichtkomponenten. Genauer gesagt: Intensitäten von Streulichtkomponenten und Fluoreszenzlichtkomponenten an der Stelle 1b, die von den Lichtdetektoren nachgewiesen werden, enthalten Information als polarisationsfreie Lichtkomponenten. Bei dieser Ausführungsform hat der Halbspiegel 71 ein ungleiches Teilungsverhältnis, so daß eine Intensität eines auf die Stelle 1b aufgestrahlten Laserstrahlbündels größer ist als diejenige an der Stelle 1b. Beim Erfassen von polarisiertem und polarisationsfreiem Licht werden die Nachweispegel der Lichtdetektoren umgeschaltet, so daß sehr schwaches polarisationsfreies Licht mit einer höheren Vestärkung gemessen werden kann. Damit läßt sich in wirksamer Weise polarisationsfreies Licht nachweisen. Das polarisationsfreie Licht dient als nützliche Information für die Analyse einer internen Struktur jeder Probe.
Wie oben beschrieben können an der Stelle 1a die Lichtintensitäten von nach vorn gestreutem Licht, seitlich gestreutem Licht, grünem Fluoreszenzlicht und rotem Fluoreszenzlicht in einer jeweils vorbestimmten Polarisationsrichtung erhalten werden, und an der Stelle 1b können polarisationsfreie Lichtkomponenten dieser Lichtkomponenten erhalten werden. Genauer gesagt&sub1; mit den vier Lichtdetektoren lassen sich insgesamt acht unterschiedliche Meßparameter ermitteln.
Um die Ausgestaltung der oben beschriebenen Vorrichtung noch weiter zu vereinfachen, werden die Filter 27, 37 und 47 für linear polarisiertes Licht, die in Figur 10 dargestellt sind, weggelassen, und statt dessen kann ein Filter 49 für linear polarisiertes Licht an einer Stelle angeordnet werden, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, um den gleichen Effekt zu erzielen, wie er oben beschrieben wurde.
Bei dieser Ausführungsform werden Polarisationsfilter verwendet. Anstelle der Polarisationsfilter kann man auch Polarisationslicht-Auswahlelemente verwenden, die von Natur aus nur eine Lichtkomponente auswählen, die in einer speziellen Richtung polarisiert ist, zum Beispiel Flüssigkristallplatten, Polarisationsspiegel, Polarisationsstrahlaufspalter und dergleichen.

Claims

1. Probenmeßvorrichtung, umfassend

- eine Einrichtung zum sequentiellen Bewegen individueller Proben,

und, alternativ,

entweder a)

- eine Bestrahlungseinrichtung zum gleichzeitigen Lenken eines ersten und eines zweiten Bestrahlungsbündels auf eine erste und eine zweite Stelle, die in Bewegungsrichtung der Proben voneinander beabstandet sind,

- eine Lichtdetektiereinrichtung zum zeitlich seriellen Nachweisen von Lichtkomponenten, die von den Proben stammen und durch die erste und die zweite Stelle laufen, indem derselbe Lichtdetektor verwendet wird, und

- eine optische Auswahleinrichtung, die in einem optischen Weg zwischen den Bestrahlungsstellen und der Lichtdetektiereinrichtung angeordnet ist, um, wenn eine Probe die erste Stelle passiert, eine Lichtkomponente mit einer ersten optischen Eigenschaft, die von der Probe kommt, selektiv zu dem Lichtdetektor zu leiten, und um, wenn die Probe an der zweiten Stelle vorbeikommt, selektiv eine Lichtkomponente mit einer zweiten optischen Eigenschaft, die von der Probe stammt, zu dem Lichtdetektor zu leiten,

oder b)

- eine Bestrahlungseinrichtung zum zeitlich seriellen Lenken eines ersten und eines zweiten Strahlenbündels auf individuelle Proben,

- eine Lichtdetektiereinrichtung zum zeitlich seriellen Detektieren von Lichtkomponenten, die von den Proben aufgrund des ersten und des zweiten Strahlenbündels kommt, wobei derselbe Lichtdetektor verwendet wird,

- eine erste optische Einrichtung, um, wenn das erste Strahlungsbündel abgestrahlt wird, selektiv eine Lichtkomponente mit einer ersten optischen Eigenschaft, die von der Probe kommt, auf den Lichtdetektor zu leiten, und

- eine zweite optische Einrichtung, um, wenn das zweite Strahlungsbündel abgestrahlt wird, selektiv eine Lichtkomponente mit einer zweiten optischen Eigenschaft, die von der Probe kommt, auf den Lichtdetektor zu leiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die optische Wähleinrichtung aufweist

- ein optisches Selektorglied, welches in einem ersten optischen Weg angeordnet ist, welcher von der ersten Stelle zu dem Lichtdetektor verläuft, um die Lichtkomponente mit der ersten optischen Eigenschaft auszuwählen und

- ein weiteres optisches Selektorglied, welches in einem zweiten optischen Weg, der von der zweiten Stelle zu dem Lichtdetektor verläuft, angeordnet ist, um die Lichtkomponente mit der zweiten optischen Eigenschaft auszuwählen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der in dem ersten optischen Weg an einer bezüglich der ersten Stelle konjugierten Stelle eine erste Blende angeordnet ist, in dem zweiten optischen Weg an einer bezüglich der zweiten Stelle konjugierten Stelle eine zweite Blende angeordnet ist, und der Lichtdetektor an einer Stelle angeordnet ist, die bezüglich der ersten und der zweiten Blende konjugiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die optischen Selektorglieder in optischen Wegen angeordnet sind, die von der ersten und der zweiten Blende zu dem Lichtdetektor verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1bis 4, bei der die optische Auswahleinrichtung aufweist eine Einrichtung zum Aufspalten eines optischen Weges, der von der ersten und der zweiten Stelle zu dem Lichtdetektor führt, in einen ersten und einen zweiten optischen Weg, um, wenn die Probe die erste Stelle passiert, den ersten optischen Weg auszu-wählen, und um, wenn die Probe die zweite Stelle passiert, den zweiten optischen Weg auszuwählen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die optische Wähleinrichtung aufweist einen Satz aus einem ersten optischen Selektorglied und einem ersten Verschluß und einen Satz aus einem zweiten optischen Selektorglied und einem zweiten Verschluß, die vor dem Lichtdetektor in dem optischen Weg angeordnet sind, um den optischen Weg aufzuspalten, und eine Einrichtung, um, wenn die Probe die erste Stelle passiert, das Öffnen des ersten Verschlusses und das Schließen des zweiten Verschlusses zu steuern, und dann, wenn die Probe die zweite Stelle passiert, das Schließen des ersten Verschlusses und das Öffnen des zweiten Verschlusses zu steuern.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1bis 6, bei der die Bestrahlungseinrichtung eine erste Lichtquelle zum Erzeugen eines ersten Strahlungsbündels und eine zweite Lichtquelle zum Erzeugen eines zweiten Strahlungsbündels aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1bis 7, bei der die Bestrahlungseinrichtung aufweist eine Einrichtung zum Aufspalten eines von einer Lichtquelle kommenden Strahlungsbündels in zwei Lichtstrahlen, um das erste und das zweite Strahlungsbündel zu bilden.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bestrahlungseinrichtung eine Laserlichtquelle aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste und der zweite Lichtstrahl unterschiedliche Wellenlängen besitzen.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die optische Eigenschaft eine Licht-Wellenlänge ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die optische Eigenschaft ein Polarisierungszustand des Lichtes ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Probe eine Zelle aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Probe ein Trägerpartikel aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Wertes, der von der Lichtdetektoreinrichtung nachgewiesen wurde, als Meßdaten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, umfassend eine Analysiereinrichtung zum Analysieren der Probe auf der Grundlage der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, mit einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Analyseergebnisses der Analysiereinrichtung.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Bilden eines Mantelstroms, damit individuelle Proben sequentiell durch ihn hindurchlaufen können.

19. Probenmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der

- die Bestrahlungseinrichtung eine erste Bestrahlungseinrichtung zum Erzeugen des ersten Strahlungsbündels und eine zweite Bestrahlungseinrichtung zum Erzeugen des zweiten Strahlungsbündels aufweist,

- eine Feststellungseinrichtung zum Feststellen, daß mehrere Proben an der ersten und der zweiten Stelle im wesentlichen gleichzeitig vorbeilaufen, vorgesehen ist, und

- eine Detektiereinrichtung auf der Grundlage eines von der Feststellungseinrichtung gelieferten Feststellungsergebnisses vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Feststellungseinrichtung aufweist eine Einrichtung zum unabhängigen Detektieren eines Zeitpunkts, zu welchem die Probe an der ersten Stelle vorbeiläuft, und eines Zeitpunkts, zu dem die Probe an der zweiten Stelle vorbeiläuft, und zum Vergleichen der beiden Zeitpunkte.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Feststellungseinrichtung aufweist

- eine Einrichtung zum Detektieren eines Zeitpunkts, zu dem die Probe an der ersten Stelle vorbeiläuft, und

- eine zweite Einrichtung zum Feststellen, ob eine weitere Probe an der ersten Stelle innerhalb einer Zeitspanne nach dem ermittelten Zeitpunkt vorbeiläuft oder nicht.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, umfassend eine Geschwindigkeitsdetektiereinrichtung zum Erfassen einer Bewegungsgeschwindigkeit der Proben auf der Grundlage einer Zeitdifferenz zwischen den Durchlaufzeitpunkten der Proben an der ersten und der zweiten Stelle.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, des weiteren umfassend eine Steuereinrichtung zum Zurückführen der von der Geschwindigkeits- Detektiereinrichtung festgestellten Bewegungsgeschwindigkeit und zum Regeln der Einrichtung zum Bewegen der Proben, um eine Sollgeschwindigkeit beizubehalten.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, bei der die Geschwindigkeits-Detektiereinrichtung aufweist

- eine Einrichtung zum Feststellen eines Zeitpunkts, zu dem die Probe an der ersten Stelle vorbeigeht,

- eine Einrichtung zum Detektieren eines Zeitpunkts, zu dem die Probe an der zweiten Stelle vorbeigeht,

- eine Einrichtung zum Berechnen der Bewegungsgeschwindigkeit auf der Grundlage einer Differenz zwischen den zwei nachgewiesenen Zeitpunkten.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, mit einer Steuereinrichtung zum Steuern des Vorhandenseins/Fehlens des Betriebs der ersten und der zweiten Bestrahlungseinrichtung entsprechend der eingestellten Meßbetriebsart.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Steuereinrichtung umschaltet zwischen einer Betriebsart zum Betreiben der ersten oder der zweiten Bestrahlungseinrichtung und zum Deaktivieren der anderen Bestrahlungseinrichtung, und einer Betriebsart, in der sowohl die erste als auch die zweite Bestrahlungseinrichtung betrieben werden, abhängig von der von der Einstelleinrichtung eingestellten Meßbetriebsart.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der die erste und die zweite Bestrahlungseinrichtung Laserlichtquellen aufweisen, und, wenn die Bestrahlungseinrichtung deaktiviert ist, die Laserlichtquelle in einen Schlummerbetrieb eingestellt wird, oder die Energiequelle für die Lichtquelle abgeschaltet wird.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Pegelumschalteinrichtung zum Umschalten der Detektierpegel zwischen dem Detektieren der Lichtkomponente mit der ersten optischen Eigenschaft und dem Detektieren der Lichtkomponente mit der zweiten optischen Eigenschaft.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der die Pegelumschalteinrichtung in den optischen Wegen der ersten und der zweiten optischen Einrichtung angeordnete Lichtdurchgangs- Beschränkungsglieder aufweist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der die Pegelumschalteinrichtung eine Einrichtung zum Umschalten der Detektierempfindlichkeit des Lichtdetektors aufweist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 28, umfassend

- eine Feststellungseinrichtung zum Feststellen, daß mehrere Proben an der ersten und der zweiten Stelle im wesentlichen gleichzeitig vorbeilaufen, und

- eine Einrichtung zum Löschen der Detektierung durch den Lichtdetektor auf der Grundlage eines Feststellungsergebnisses der Feststellungseinrichtung.