JP2005536740A - 血液細胞及びこれに類するものを分化するために光散乱を検出するための光ファイバ装置 - Google Patents

Abstract

ビーム（Ｂ）によって照射される小さい粒子（例えば、血液細胞）によって散乱する光（ＢＳ、ＦＳ）を検出するための装置（Ｓ）は、１つまたはそれ以上の光検出器（ＰＤ１−ＰＤ６、Ｄ’）及び散乱光と光検出器（ＰＤ１−ＰＤ６）を光学的に結合するのに役立つ複数の光ファイバ（３３−３８）を含む。この光学的結合の効率を強化するために、光ファイバ（３３−３８）の各々の集光端付近の部分は、その光軸が光散乱源に向かって伸びるように支持される。このように配列することによって、散乱光（ＦＳ）は、ファイバ軸に対して実質的に平行の方向から各ファイバに入る。光ファイバ（３３−３８）の集光端は、ファイバのそれぞれの光軸が検出される散乱光が通過するオプティカル・フローセルの屈折効果を考慮に入れた光散乱源の外見上の位置を表す点（Ｃ）に集まるように、凹面において支持されることが望ましい。前方散乱光も後方散乱光も（ＦＳ，ＢＳ）本発明の装置で検出されることが望ましい。

Description

本発明は、それぞれの光散乱特性に基づいて様々なタイプの小さい粒子を分化するための装置の改良に関するものである。本発明は、特に、様々なタイプ及び種類の血液細胞を分化するための血液検査計器において役立つ。

様々なタイプの小さい粒子を分化するための手段として光散乱測定を使用することは周知である。例えば、ほぼ全ての高度な血液検査計器において、オプティカル・フローセルのインテロゲーション・ゾーンに血液細胞を一度に１個ずつ通過させることによって血液細胞の前方光散乱特性を測定することは一般的に行われている。インテロゲーション・ゾーンにおいて各細胞はレーザービームの照射を受け、戦略的にインテロゲーション・ゾーンの前方に配置される１台またはそれ以上の光検出器は、多くの場合予め決められたいくつかの角度範囲内で、前方散乱放射線のレベルを感知する。前方光散乱を測定する他に、一部の血液検査計器は、被照射細胞の側方に配置される別個の光検出器を用いて側方散乱も測定する。測定範囲内において同様の光散乱特性を有するサンプル中の他の細胞及び他の粒状物質からある特定のタイプの細胞をよりよく分化するために、これらの光散乱測定は、同時に行われる他の測定、たとえば軸方向光損失、ＤＣ質量及び（または）ＲＦ導電率測定と組み合わせて使用されることが多い。様々なパラメータ測定を行った後、計器は、測定された様々なパラメータが相互に関係付けてグラフ化される散布図を生成する。この散布図において、各細胞タイプがデータ・ポイント（各ポイントは個々の細胞を表す）の密な群れとして現れ、各群れが明白に識別される間隔によって他の群れから容易に識別可能であることが理想である。このような場合、１つの群れの細胞と別の群れの細胞の間に「ゲート」を置き、各タイプの細胞を数えるのは比較的単純なことである。残念ながら、さまざまな理由から１つのタイプの細胞のある程度の割合が他のタイプの細胞の空間領域に必ず侵入して、各タイプの分化を多少不正確にするので、この理想を実現するのは時には難しい。

光散乱サインに基づいて血液細胞及びこれに類するものをさらに正確に分化するために、様々な光検出器構成が提案されてきた。上記の通り、様々な角度範囲で光散乱を測定することが望ましいことが多い。この種の測定を行うために、一部の光検出器は一連の同心リング、またはもっと一般的には感光材料（ＰＩＮダイオード材料が典型的）のリング・セグメントを含む。リングまたはそのセグメントは、リングの中心が細胞照射ビームの軸と一致するように細胞インテロゲーション・ゾーンの前方平面に配置される。検出器平面とインテロゲーション・ゾーンとの間の間隔が、各リングの半径方向の位置及び幅と一緒に、前方光散乱を測定することができる角度範囲を決定する。この種の光検出器の構成は、例えば、Ｄｅｋａ他に対する米国特許第６，２３２，１２５号において開示されている。この種の検出器構成においては、各検出器リングまたは円弧の感光材料の面積はリングの直径とともに増大する。光検出器材料の面積が増大するのでリングの感度も増す。この感度の増大は、光散乱強さ（平均で）が散乱角度の増大によって急激に低下するという観点から望ましい。しかし、角度の増大に伴ってリングからリングまで検出器のサイズが増大する結果、検出器の応答時間の望ましくない低下が生じる。応答時間は検出器の活性面積に逆比例する。

同心リングに配列される複数束の光ファイバを使用して、散乱面からの散乱放射線を散乱面から離れて配置される複数の光検出器（例えば、増倍型光電管及びフォトダイオード）に光学的に結合することができることは、すでに示唆されている。Ｗｏｌｆｇａｎｇ Ｇ．Ｅｉｓｅｒｔによる「吸収及び散乱に基づく細胞分化」（Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｉｓｔｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｃｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．１，ｐｐ４０４−４０９（１９７９））を参照のこと。Ｅｉｓｅｒｔが説明している通り、光ファイバは、それぞれの集光端が中央に配置される光ファイバの集光束を中心とする５つの同心リングを構成するように配置される。５つの同心リングの各々の個々のファイバの遠位端は５つの異なる増倍型光電管に光学的に結合され、中央束の個々のファイバの遠位端は、フォトダイオードに光学的に結合される。このようにして、各リングのファイバは、ファイバの直径（またはリングの幅）、ビーム軸に対して相対的なファイバ端の半径方向の変位（すなわちリングの直径）及び散乱光源からのファイバ端の軸方向の距離によって決定される離散的な角度範囲の散乱光を集める。ファイバの中央束は光学的にビーム軸と整合され、個々のファイバが円形に配列される他の束も、ビーム軸に対して平行に配列される。ビーム軸に配置される中央の光ファイバの束は、細胞がこれを通過することによって引き起こされるビームの軸方向光損失を監視するのに役立つ。

Ｅｉｓｅｒｔが提案する上記の光ファイバ・カップラにおいては、全てのファイバのそれぞれの集光端は、細胞照射ビームの光軸に対して直角に配置される共通平面に配置される。従って、ファイバの開口数のせいで、散乱光の光ファイバへの光学的結合は散乱角度が増すにつれて低下することが分かるだろう。さらに、散乱角度が増すと、散乱光とファイバ端との間の入射角が増大し、それによって散乱光をファイバの一方の端から他方の端に伝送するために必要な内部反射の数が増す。この結合効率の問題は、比較的大きい散乱角度のとき散乱の強さが極端に減少することによって悪化する。さらに、中央ファイバ束のそれぞれのファイバ端が散乱検出平面に在ることは、逆反射の観点から問題になる可能性がある。すなわち、ファイバ端は比較的強い細胞照射ビームのかなりの割合を後方に反射する傾向がある。フローセル表面によって再び反射されると、再反射した光は中央束の周りのファイバ端によって集められ、その結果、対象となる細胞からの比較的低いレベルの散乱信号が圧倒されてしまう。

以上の論証を考慮して、本発明の目的は、被照射粒子（例えば血液細胞）のそれぞれの光散乱サインに基づいて前記粒子を分化するのに適する装置において、前記粒子から散乱するまたはこれによって変調される光をより効率よく前記装置の光検出器に結合させるための装置を提供することである。

本発明の望ましい態様に従えば、対象となる被照射粒子からの光散乱を検出するための装置は、（ａ）放射線ビームが各粒子を照射するとき対象となる粒子を一度に１個ずつ通過させることができる細胞インテロゲーション・ゾーンを有する光学的に透明のフローセル、及び（ｂ）被照射粒子からの散乱光を受け取り、かつ検出のために散乱光を複数の内部反射を通じて１つまたはそれ以上の遠隔の光検出器に伝送するために作用する複数の光ファイバ、を含む。本発明に従えば、各ファイバの集光端付近の部分は、ファイバの支持される部分の光軸が散乱源（すなわち被照射粒子）に向かって伸びるように、最も望ましくは集められる散乱光が通過するオプティカル・フローセルの壁の屈折効果を考慮に入れた散乱源の外見上の位置に向かって伸びるように、支持される。この配列の結果、散乱光はファイバに効率よく結合され、ファイバを通じて最小限の損失で伝送される。各光ファイバの一端（すなわちその集光端）は、集光のためにファイバの位置を最適に定めるのに役立つ光ファイバ・ホルダの球状凹面に配置されるのが望ましい。使用中、凹面は、その曲率中心が、この場合にもオプティカル・フローセルの光学的に透明な壁を通して見た場合の光散乱粒子の外見上の位置付近に置かれるように、配置される。光ファイバの集光端は、粒子照射ビームの軸と一致する中心を有する１つまたはそれ以上の円形または円弧を形成するように、凹面に配列されることが望ましい。さらに、追加の光ファイバが、ビームの光路を通過する粒子によって強さが変わりかつ光ファイバ・ホルダ内の光拡散面によって拡散される軸方向のビームを集める位置に光ファイバ・ホルダによって支持されることが望ましい。光拡散面は、検出される光信号の信号雑音比を低下させる可能性がある領域へのビームの逆反射を最小限に抑える。

本発明及びその利点は、添付図面（図面においては、同様の参照符号は同様の部品を示す）を参照する以下の望ましい実施態様の詳細な説明からよりよく理解できるだろう。

添付図面を参照すると、図１は、平行ビームによって照射される小さい粒子例えば血液細胞によって散乱する光を検出するための電気光学システムＳを略図的に示している。上述の通り、この一般的なタイプのシステムは液体サンプルにおける様々なタイプの血液細胞を分化するための血液検査計器に一般的に使用される。このシステムの中心は、中央に粒子インテロゲーション・ゾーン１２が配置されるオプティカル・フローセル１０であり、このゾーンに個々の浮遊粒子の流れを既知の方法で一度に１個ずつ通過させることができる。フローセルは、光学的に透明であり、クォーツで作られることが望ましく、インテロゲーション・ゾーンは横断面で約１００×１００ミクロンである。インテロゲーション・ゾーンを通過するとき、個々の粒子はレーザー１４によって与えられるビームＢを照射される。４５度の半透明ミラー１８にぶつかった後ビームＢと同一線になる第二のビームＢ’を与えるために第二のレーザー１６が使用されることが望ましい。２つのビームは、異なる波長であることが望ましく、例えば、一方のビームは、例えばヘリウム・ネオン・レーザーによって与えられる赤色であり、他方のビームは、例えばアルゴン・レーザーによって与えられる青色である。後方散乱検出器Ｄ’（下に説明される）を含む集光光学システムに形成される小さい開口を通過すると、ビームはレンズ・ハウジング２６の相対する端において支持される１対の交差円柱レンズ２０、２２によって粒子インテロゲーション・ゾーン１２の中心Ｃに焦点を結ぶ。集束ビームに照射されると、各粒子は、照射ビームの波長、及びサイズ、屈折率、反射率、形状、内部構成などを含めてそれぞれの粒子の特性に基づく複雑な関数に従ってあらゆる方向に光を散乱させる。さらに、各被照射粒子は、この場合にも粒子の物理的及び光学的特性に応じて、照射ビームの強さを変化させる。前方光散乱ＦＳ、すなわち粒子照射ビームの伝搬方向によって決定される被照射粒子の前方に散乱する光は、下に詳細に説明する前方散乱/軸方向光損失検出器Ｄによって、複数の角度範囲内で検出される。その名前が示す通り、検出器Ｄは、下に詳細に説明する通り、粒子がビームを通過することによって引き起こされる照射ビームの軸方向光損失ＡＬＬ（時にはゼロ角度散乱と呼ばれる）を検出するためにも作用する。この種の軸方向光損失は、レーザー１４及び１６のそれぞれの放射出力によって決定される様々な波長で検出されることが望ましい。後方散乱光ＢＳ、すなわち被照射粒子から照射光源に向かって後ろ向きに散乱するすなわち反射される光は、上記の後方散乱検出器Ｄ’によって、予め決められた角度範囲内で検出される。望ましい後方散乱検出器Ｄ’の詳細についても下で説明する。

前方散乱/軸方向光損失検出器
図１を参照すると、本発明に従って、前方散乱/軸方向光損失検出器Ｄは、一般的に言って、（ｉ）光ファイバ・ホルダ３０、（ii）複数の離散的な光ファイバ束３３−３８（６束として図には示されているが、これより多くても少なくても良い）、及び（iii ）同じ数の光検出器ＰＤ１−ＰＤ６、を含む。光検出器は従来の増倍型光電管、固体デバイスまたはこの２つの組み合わせとすることができる。各光ファイバ束は、少なくとも３本または４本の光ファイバを含むことが望ましく、ファイバ・ホルダ３０内で配列されるパターン及びファイバの直径に応じて５０本以上のファイバを含むことができる。各光ファイバは、使用中複数の内部反射を通じてファイバによって比較的離れた場所に伝送される放射エネルギーを集めるまたは受けるための位置に配置される集光端、及び集められ伝送された光を放出する、相対する光放出端を有する。図２を参照すると、バックプレートＢＰは、垂直配列に配列される適切なサイズの穴で６つの光ファイバ束３３−３８の光放出端を支持するのに役立つ。６つの光検出器ＰＤ１−ＰＤ６も、光ファイバのそれぞれの光放出端から放出される光を受ける位置にプレートＢＰによって支持される（図２で示される裏面）。光ファイバ束の個々のファイバが全て、おそらく長さを除いて、全ての点で同じであることが望ましい。長さは、空間の制約に応じて束によって多少の変動があってもよい。各ファイバは約５００ミクロンの直径を持ち、かつ全てのファイバは共通の光学材料から作られることが望ましい。特に望ましいファイバは、Ｂｏｓｔｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒが市販するＳＩ Ｂａｒｅ Ｆｉｂｅｒである。

図３及び４から分かる通り、光ファイバ・ホルダ３０は、２つの相互に接続されるコンポーネントすなわち（１）４つの異なる角度範囲内で前方散乱光ＦＳを集めるための位置に光ファイバ束のうちの４つのそれぞれの集光端を支持する機能を果たす前方散乱集光コンポーネント３１、及び（２）その光路に粒子が存在することによって強さが変わる軸方向の光を集めるための位置に残り２つの光ファイバ束の集光端を支持する機能を果たす軸方向集光コンポーネント３２、を支持し、これを納めるのに役立つ円筒形スリーブ６０を含む。望ましい実施態様に従えば、スリーブ６０は、プラスティックで作られ、直径は約１２．５ｍｍ、長さは約２０ｍｍである。

前方光散乱集光コンポーネント
光ファイバ・ホルダ３０の前方光散乱集光コンポーネント３１は、スリーブ６０内において軸方向集光コンポーネント３２の前方に配置される。コンポーネント３２は、それぞれ４つの同心リングＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ（図５Ｂに示される）を形成するように光ファイバ束３３、３４、３７及び３８のそれぞれの集光端を保持する機能を果たす。光ファイバ・ホルダの使用中、光ファイバ端の各リングは、照射ビームの光軸ＯＡを中心とし、リングの直径、散乱源とファイバ端の間の軸方向の間隔及びファイバの直径によって決定される離散的角度範囲で前方散乱光を集める機能を果たす。上述の通り、ファイバ束３３、３４、３７及び３８の光放出端は、各光検出器が１つの束からのみ光を受け取るように光検出器ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ５及びＰＤ６に光学的に結合される。このように、各光検出器の出力は、各検出器が光学的に結合されるファイバの集光端が支持される位置によって決定される４つの異なる角度範囲のうちの１つの範囲内の前方散乱光の強さを反映する。

図３及び４から分かる通り、前方光散乱集光コンポーネント３１は、円形のファイバ保持プレート６２を含み、保持プレートは、プレートの中央部から後ろ向きに伸びる円筒形ステム部６２Ａを有する。本発明の重要な態様に従えば、プレート６２は、上記の４つの同心リングＡ、Ｂ、Ｃ及びＤのパターンを形成するように複数のファイバ支持穿孔Ｈが穿たれる球状凹面の前面６２Ｓを有する。穿孔Ｈの円形パターンはステム６２Ａの長さ全体に軸方向に伸びる中央穿孔ＣＨを中心とする。各穿孔Ｈは、光ファイバ束３３、３４、３７及び３８の光ファイバのうちの１本の集光端部を受け入れて、その位置を適切に定める。中央穿孔ＣＨは、光ファイバを受け入れるためのものではなく、単に軸方向の非散乱ビームを下に説明する軸方向集光コンポーネント３２に伝送するためのものであることに留意すること。各穿孔Ｈは、それが受け入れる１本の光ファイバの公称直径（５００ミクロン）を僅かに上回る直径を有する。各穿孔は、（ａ）支持されるファイバ部分の集光端が実質的に凹面６２Ｓと実質的に同一平面上になるように、また（ｂ）支持されるファイバの縦光軸が光散乱源の予想される「外見上の」位置すなわちファイバ集光端が散乱を見るときに介在するフローセルの透明な後壁の屈折特性を考慮に入れた散乱源の事実上の位置を指すように、１本の光ファイバの集光端部を支持することが望ましい。このように配列することによって、散乱光は、支持されるファイバ部分のそれぞれの集光端にファイバの軸Ａ’に対して実質的に平行の方向に入り、それによって、結合される光検出器への伝送のために最も効率よくそれぞれのファイバ内部に結合される。図５Ａ及び５Ｂから分かる通り、ファイバ支持穿孔Ｈは、プレート６２を完全に貫通するので、集光端が凹状前面６２Ｓと実質的に同一平面上になるように、ファイバ端をプレート６２の裏面から穿孔に入れてプレートに適切に固定（例えば、エポキシによって）できるようにする。各穿孔Ｈは、ファイバの集光端から少なくとも２ｍｍの距離、ファイバ端部に軸方向の支持を与えるための長さを持つことが望ましい。

図５Ａを参照すると、プレート６２は、面６２Ｓの曲率中心ＣＣがオプティカル・フローセル１０の裏面１０Ｓに位置するポジションに示される。フローセル中心Ｃ（散乱源が名目上位置するところ）をフローセルの光学的に透明の（クォーツ）後壁ＲＷを通して見ると、フローセル中心Ｃは実際にはフローセル壁内部の点Ｃ’にあるように見える。従って、穿孔Ｈを穿つとき、そのそれぞれの軸Ａ’（支持されるファイバの軸と一致する）が点Ｃ’に集まることが望ましい。望ましい実施態様においては、面６２Ｓの曲率半径は約０．２５インチであり、フローセル中心の外見上の位置は、フローセル壁内の面６２Ｓから約０．０３０インチ離れたところである。
上述の通り、面６２Ｓの穿孔の各リングは、光ファイバ束３３、３４、３７及び３８のうちの１つの光ファイバを支持する。従って、図５Ｂを参照すると、例えば、光ファイバ束３３のファイバの本数が１２本であれば、リングＡの１２の穿孔が、合計で１２本の光ファイバを支持する。同様に、光ファイバ束３８のファイバの本数が３４本であれば、リングＤの３４の穿孔が、合計で３４本のファイバを支持することができる。明らかにリングの直径が収納できる光ファイバの本数を決定する。前方光散乱が検出される公称角度は、穿孔のそれぞれの軸を通る中心線及び散乱源からのリングの軸方向の距離によって決定されるのと同様、各リングの直径によって決定される。散乱が検出される角度範囲は、各穿孔に１本のファイバがあると仮定して、各ファイバの直径によって決定される。本発明の特に望ましい実施態様に従えば、光ファイバ・リングＡ、Ｂ、Ｃ及びＤの直径及び面６２Ｓの曲率半径は、公称散乱角度が１１°、１６°、２４°及び３２°となるように選択される。角度の関数としての前方散乱の強さ（振幅）が白血球の主要な３つの部分母集団（すなわち、リンパ球Ｌ，単球Ｍ及び顆粒球Ｇ）についてグラフ化される図８を参照すると、望ましい角度約１１°、１６°及び２４°が３つの曲線の比較的適切な変位を示し、従って、前方散乱角度のうち任意の２つが相互に関係付けてグラフ化される散布図においては、白血球の３つの部分母集団を容易に識別することができることが分かるだろう。面６２Ｓの約６．２ｍｍの曲率半径及び５００ミクロンのファイバ直径は、望ましい公称角度を中心として約プラスマイナス２°の角度範囲をもたらす。

軸方向集光コンポーネント
光ファイバ・ホルダ３０の軸方向集光コンポーネント３２は、（１）遠隔に位置する光検出器に伝送するために軸方向のビームを受け取るための位置に１つまたはそれ以上の光ファイバ束のそれぞれの集光端を支持するため、並びに（２）このビームが後方散乱検出器Ｄ’に向かって逆反射するのを防ぐために、作用する。逆反射を防がないと、後方散乱検出器において比較的低レベルの後方散乱信号の収集及び検出を妨害するだろう。ビーム・ライトの逆反射を防止するために、コンポーネント３２は、伝送及び検出のためにビーム・ライトを集める前に、これが集めるビーム・ライトを拡散する機能を果たす。図４、６Ａ及び６Ｂを参照すると、コンポーネント３２は、前端に中央の円筒形開口６４Ａを有する円筒形ハウジング６４を含む。プレート６２のステム部６２Ａは、開口６４Ａに圧入され、それによってハウジング６４の支持となる。ハウジング６４の後部は反射面を有する円錐形内壁６４Ａを有する。壁６４Ａは部分的に光反射室６５を形成する。ハウジング６４から後方に伸びる円形フランジ６４Ｃは、第二光ファイバ・ホルダとして役立つ軸プラグ６６（図７Ａ及び７Ｂにおいて示される）を支持する円筒形開口６７を形成する。ハウジング６４の小さい中央の開口７０は、開口６４Ａと６７の間を連絡する。軸プラグ６６は、望ましくはＥ．Ｉ．Ｄｕｐｏｎｔの商標である登録商標Ｄｅｌｒｉｎで作られる、平面的な光拡散上面６６Ａを備える。穿孔Ｈ’の円形パターンがプラグ６６に形成され、穿孔は、相互に、またプラグの中央縦軸に対して平行である。これらの穿孔は、図１及び２に示される光ファイバ束３５または３６のどちらかから、望ましくは円形パターンの周りに交互に、光ファイバを受けるのに適する。束３５及び３６の光ファイバは、そのそれぞれの集光端が光拡散面６６Ａと同一平面上になるように穿孔Ｈ’内に配置される。このように、図４に示される通り、ステム６２Ａに形成される中央穿孔ＣＨを通り部材６４の中央開口７０を通る軸方向のビームＢは、プラグ６６の光拡散面６６Ａにぶつかる。従って、入射ビームはあらゆる方向に拡散し、拡散した光は、反射光の一部がプラグ６６によって支持される光ファイバの集光端にぶつかるまで反射室６５内で複数回反射する。軸方向のビーム・ライトはこのようにして集められ、ＰＤ３またはＰＤ４に伝送される。（ａ）中央穿孔ＣＨの比較的小さい直径（約１ｍｍ）、（ｂ）中央穿孔ＣＨの長さ（約１２ｍｍ）及び（ｃ）面６６Ａの光拡散効果、によって、前方散乱光及び後方散乱光の両方の検出の妨げとなるようなオプティカル・フローセル及び後方散乱検出器Ｄ’に向かって反射されるビーム・ライトは最小限に抑えられる。例えばビームＢが多色性の場合（粒子の照射に２つの異なるレーザーが使用される場合のように）、２つの異なる波長で軸方向光損失を区別するために、１対の色吸収フィルタ４０及び４２が、それぞれ光ファイバ束３５及び３６の光放出端と光検出器ＰＤ３及びＰＤ４の感光面との間に配置されることが望ましい。

後方散乱検出器
さらに図１、９Ａ及び９Ｂを参照すると、後方散乱検出器Ｄ’は、光ファイバ・ホルダ５０、光ファイバ束５４及び光検出器５６を含む。光ファイバは、上述のものと同じものが望ましく、光検出器は従来の増倍型光電管（ＰＭＴ）であることが望ましい。光ファイバ・ホルダ５０は、黒色のプラスティックで作られることが望ましく、Ｅ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔの製品であるＤｅｒｌｉｎプラスティックで作られるのが最も望ましい。ホルダ５０は、長さ全体に沿って伸びる中央孔７１を有する比較的小さい中央管部１６０を含む。中央管部１６０は、その一端に円形ファイバ保持フランジ１６２を、また相対する端に拡大管部１６４を備える。望ましい実施態様に従えば、中央管部１６０は約２．５ｍｍの長さ及び約１．５ｍｍの外径を持つ。孔１６１の直径は約１．３ｍｍであり、粒子照射ビームＢが孔を通過した後粒子Ｐを照射できるようにビームＢを通すのに充分な大きさである。拡大管部１６４は、約４．０ｍｍの長さ、約３．３ｍｍの外径及び約３．０ｍｍの内径を有する。管部１６４の内径は、レンズ・ハウジング２６の端の外面にぴったりとはまるのに適するので、レンズ・ハウジングは、光ファイバ・ホルダ５０の全面的な支持となる。

図９Ｂから分かる通り、円形フランジ１６２は、複数の穿孔Ｈ”を備え、その各々が上述のタイプの光ファイバの集光端部を受け入れこれを保持するのに適する直径を有する。従って、各穿孔Ｈ”は、ファイバ直径５００ミクロンを僅かに上回る直径を有する。穿孔Ｈ”は、円形パターンで配列されて、ホルダ５０の中央縦軸Ａを中心とするリングＲを形成する。使用中、軸Ａは光軸ＯＡと一致することに留意すること。リングＲは約１．７５ｍｍの直径を持つことが望ましい。フランジ１６２の端（フローセル１０の前面１０Ａと接することになっている）と散乱源（すなわちフローセルの中心）との間に予想される間隔に基づいて、このリングの直径は、約７度の公称後方散乱角度を与え、５００ミクロンのファイバ直径は、約２度（約７度を中心として）の角度範囲を与える。従って、後方散乱が光ファイバ束５４によって集められる角度範囲は約６度から８度までの間である。光ファイバのそれぞれの集光端のエリアは比較的小さく、また各端は散乱源を指すことが望ましい（下で説明する通り）ので、ファイバは、前方散乱検出器と後方散乱検出器との間に配置される様々な源（例えば、オプティカル・フローセルの面）から反射するレーザー迷光をあまり集めない。従って、光ファイバ５４を使用することによって、光検出器５６の信号雑音比は、対象となる後方散乱信号の他に対象となる細胞以外の源からの大量の後方散乱光を集める非指向性、広面積の先行技術の検出器に比べて、比較的高い値を維持する。

図９Ａに示される実施態様においては、光ファイバの集光端部は、各ファイバ軸ＦＡがホルダ５０の軸Ａに対して実質的に平行に伸びるように支持されることが分かるだろう。図１０Ａ及び１０Ｂにおいては、本発明のさらに望ましい別の実施態様が示されており、この実施態様においては、ファイバ・ホルダ５０’は、そのそれぞれの軸ＦＡが散乱源の外見上の位置すなわちフローセルの屈折性前面を通じて見たときの事実上の位置を表す点Ｐに集中するように、ファイバ端を支持するのに役立つ。この図には、ファイバ収納穿孔Ｈが球状凹面Ｓに形成される（穿たれる）修正されたフランジ１６２’が示されている。この配列によって、被照射粒子からの後方散乱光は、ファイバ軸ＦＡに対して実質的に平行の方向からファイバの集光端に入る。従って、ファイバ内における複数の内部反射による光損失は減少する。これは、特に粒子から受ける比較的弱い後方散乱光の場合に有利である。本発明の装置は、特に、それぞれの後方散乱サインに基づいて各種の血液細胞特に血小板を分化するのに有益である。

血液細胞及びその他の小さい粒子の光散乱サインに基づいてこれらの細胞及び粒子を分析するために使用されるシステムの一部の略図である。 本発明に従って構成される前方光散乱検出器の一部の斜視図である。 図２の装置の集光コンポーネントの一部の拡大斜視図である。 図３の装置の断面図である。 図３の装置の第一光ファイバ・ホルダ・コンポーネントの断面図である。 図３の装置の第一光ファイバ・ホルダ・コンポーネントの前面図である。 図３の装置の軸方向光線反射器コンポーネントの前面図である。 図３の装置の軸方向光線反射器コンポーネントの断面図である。 図３の装置の軸方向光線拡散器/第二光ファイバ・ホルダ・コンポーネントの前面図である。 図３の装置の軸方向光線拡散器/第二光ファイバ・ホルダ・コンポーネントの断面図である。 ３つの異なる白粒子タイプについて前方光散乱の強さ対角度をグラフ化した図である。 本発明を構成する後方散乱検出器の断面図である。 本発明を構成する後方散乱検出器の前面図である。 望ましい後方散乱検出器の斜視図である。 望ましい後方散乱検出器の断面図である。

Claims (20)

1. ビームによって照射される小さい粒子からの光散乱を検出するための装置であって、
   （ａ）放射線ビームが各粒子を照射するとき粒子を一度に１個ずつ通過させることができる細胞インテロゲーション・ゾーンを有する光学的に透明なフローセルであり、該フローセルが、被照射粒子から散乱する光が通ることができる光学的に透明な壁を有する、フローセルと、
   （ｂ）複数の細長い光ファイバであり、その各々がその集光端で光を受け取り、かつ前記光を複数の内部反射を通じて相反する光放出端に伝送するために作用し、前記光放出端で前記伝送された光が放出され、該光ファイバの各々が該光ファイバに縦に伸びる中央光軸を有する、光ファイバと、
   （ｃ）放出される光を受け取りかつこれを検出するために前記光ファイバのそれぞれの光放出端に隣接して配置される少なくとも１つの光検出器と、
   （ｄ）前記光ファイバの支持される部分のそれぞれの光軸が前記インテロゲーション・ゾーン内で照射される粒子の外見上の位置に向かって集まるように各光ファイバのそれぞれの集光端付近の部分を支持するための光ファイバ・ホルダと、
   を備える、装置。
2. 前記光ファイバ・ホルダが、前記ファイバ部分を支持するために複数の穿孔が形成される凹面を有するファイバ保持プレートを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記ファイバのそれぞれの集光端が前記凹面と実質的に同一平面上にある、請求項２に記載の装置。
4. 前記支持されるファイバ部分が、前記支持されるファイバ部分のそれぞれの縦軸が前記光学的に透明な壁を通して見たときの被照射粒子の外見上の位置に集まるように前記光ファイバ・ホルダによって支持される、請求項１に記載の装置。
5. 前記支持されるファイバ部分が、前記光ファイバ集光端が１つまたはそれ以上の円形または円弧パターンを形成するように前記凹面に配列されるように、前記光ファイバ・ホルダによって支持される、請求項２に記載の装置。
6. 前記支持されるファイバ部分が、前記光ファイバ集光端が複数の同心円を形成するように前記凹面に配列されるように、前記光ファイバ・ホルダによって支持され、前記円の直径及び光散乱粒子からの円の間隔が、光散乱が検出される前方光散乱角度を決定する、請求項２に記載の装置。
7. 追加の光ファイバが、光路を通過する粒子によって強さが変わる軸方向のビームを集める位置に前記光ファイバ・ホルダによって支持される、請求項１に記載の装置。
8. 前記追加の光ファイバが、前記軸方向のビームの光路を中心とする円形パターンで支持される、請求項７に記載の装置。
9. 前記追加の光ファイバの各々が中央の縦軸を有し、かつ該装置において、前記追加の光ファイバのそれぞれの集光端付近の部分が、前記軸が相互に実質的に平行に伸びるように支持される、請求項８に記載の装置。
10. 前記ビームが多色性であり、かつ該装置において、前記追加の光ファイバの一部が、１つの光検出器に第一の波長の軸方向のビーム・ライトを伝送するために使用され、かつ前記追加の光ファイバの別の部分が、別の光検出器に第二の波長の軸方向のビーム・ライトを伝送するために使用される、請求項７に記載の装置。
11. 前記光ファイバ・ホルダが、前記追加の光ファイバによって集められる前に前記軸方向のビーム・ライトを拡散するための光拡散面を含む、請求項７に記載の装置。
12. 前記光ファイバ・ホルダが、拡散される軸方向のビーム・ライトを前記追加の光ファイバのそれぞれの集光端に向かって反射する位置に配置される反射室を形成する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記光ファイバ・ホルダが前記光拡散面に軸方向のビーム・ライトを伝送する位置に配置される細長い穿孔を形成し、前記穿孔が、拡散される軸方向の光が前記フローセルに向かって戻るのを制限するような長さ及び直径を有する、請求項１１に記載の装置。
14. ビームによって照射される小さい粒子または細胞によって散乱する光を検出するための装置であって、
    （ａ）複数の光検出器と、
    （ｂ）複数の光ファイバであり、各光ファイバが集光端を有し、かつ前記光検出器のうちの１つに近接して配置される光放出端を有する、複数の光ファイバと、
    （ｃ）１対の光ファイバ・ホルダであり、一方のホルダが、被照射細胞または粒子からの後方散乱光を受け取りかつこれを集めるための位置に前記光ファイバの一部のそれぞれの集光端を支持するのに役立ち、他方のホルダが、同じ被照射細胞または粒子からの前方散乱光を受け取りかつこれを集めるための位置に残りの光ファイバのそれぞれの集光端を支持するのに役立つ、光ファイバ・ホルダと、
    を備える、装置。
15. 前記光ファイバの各々が、前記光ファイバの前記集光端付近の部分が前記被照射粒子に向かって伸びるように支持される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記光ファイバのそれぞれの集光端が１つまたはそれ以上の円形パターンを形成するように球状凹面に配列される、請求項１５に記載の装置。
17. 前記光ファイバのそれぞれの集光端が複数の同心円を形成するように前記球状凹面に配列され、各円の前記光ファイバが各光ファイバの直径、前記円のそれぞれの直径及び被照射粒子または細胞からの前記円の変位によって決定される角度範囲内で前記被照射粒子または細胞による散乱光を検出するのに適する、請求項１６に記載の装置。
18. 追加の光ファイバがビーム光路を通過する粒子によって強さが変わる軸方向のビーム・ライトを集めるために前記円の中心付近で支持される、請求項１６に記載の装置。
19. 前記追加の光ファイバが前記軸方向のビームの光路を中心とする円形パターンで支持される、請求項１８に記載の装置。
20. 前記追加の光ファイバの各々が中心縦軸を有し、かつ該装置において、前記追加の光ファイバのそれぞれの集光端付近の部分が、前記軸が相互に実質的に平行に伸びるように支持される、請求項８に記載の装置。

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