JP2011095181A - 粒子分析装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の粒子分析装置は、光を発する光源66と、複数本の光ファイバー70aからなり、前記光源からの光が入射されるとともに粒子を含む試料流に対して光を出射する光ファイバー束70と、光が照射された試料流中の粒子を撮像する撮像器65と、を備える。
【選択図】 図3
Description
この粒子分析装置では、パルス光源から出射されたパルス光を光ファイバーに通すことによってコヒーレンシーを低下させ、回折縞(干渉縞)の少ない粒子画像を得ることを可能にしている。
光ファイバー束は、複数本の光ファイバーを束ねることによって構成されているので、その束ね方(重ね合わせ方)を変えることによって、光の入射面や出射面の形状を光源側や試料流側の形状等の条件に合わせて自由に設定することができる。そして、例えば、光ファイバー束に入射する光の入射形状が細長い形状である場合には、これに対応するように、前記光ファイバー束を構成する複数本の光ファイバーを細長く配列することができる。
このような構成によって、光源から出射された光を効率よく光ファイバー束内に導入することができ、粒子の撮像に必要な光量を確保しやすくすることができる。
以上のように、光ファイバー束の入射面が光の入射形状に対応した形状とされていた場合でも、光ファイバー束の出射面の形状は、光の入射形状に影響されることはないので、光の出射先(試料流)の条件に合わせて適切に設定することができる。
複数本の光ファイバーを束にした場合、レンズ系を経て光が結像する焦点の位置では、各光ファイバーの明るさの違いや光ファイバー間の隙間がそのまま転写され、照明ムラが発生しやすくなる。本発明では、光の焦点位置を試料流の手前位置又は試料流を過ぎた位置に配置することにより、このような照明ムラを防止することができる。
[細胞分析装置の全体構成]
図1は、本発明の実施の形態に係る細胞分析装置10の斜視説明図である。この細胞分析装置10は、患者から採取した細胞(粒子)を含む測定試料をフローセルに流し、このフローセルを流れる測定試料に光を照射し、測定試料中の細胞から生じる光(前方散乱光、側方蛍光等)を検出・分析することで、上記細胞に癌細胞や異型細胞(以下、これらを「異常細胞」ともいう)が含まれているか否かを判断するとともに、光が照射された細胞の画像を撮像するのに用いられる。具体的に、本実施形態の細胞分析装置10は、子宮頸部の上皮細胞を用いて子宮頸癌をスクリーニングするのに用いられる。
図2に示すように、細胞分析装置10の装置本体12は、測定試料から細胞や核のサイズ等の情報を検出するための光学検出部3と、信号処理回路4と、測定制御部16と、モータ、アクチュエータ、バルブ等の駆動部17と、各種センサ18と、細胞の画像を撮像する撮像部26とを備えている。
測定制御部16は、マイクロプロセッサ20、記憶部21、I/Oコントローラ22、センサ信号処理部23、駆動部制御ドライバ24、及び外部通信コントローラ25等を備えている。記憶部21は、ROM、RAM等からなり、ROMには、駆動部17を制御するための制御プログラム、及び、制御プログラムの実行に必要なデータが格納されている。マイクロプロセッサ20は、制御プログラムをRAMにロードし、又はROMから直接実行することが可能である。
図1に示すように、システム制御部13はパーソナルコンピュータ等からなり、本体27と、表示部28と、入力部29とから主に構成されている。本体27は、CPU、ROM、RAM、ハードディスク、読出装置、入出力インターフェース、画像出力インターフェース等を備えている。
図3は、光学検出部3及び撮像部26の構成を示す図である。この光学検出部3は、半導体レーザからなる光源53を備え、この光源53から放射されたレーザ光は、レンズ系52を経てフローセル51を流れる測定試料(試料流)に集光する。このレーザ光により測定試料中の細胞から生じた前方散乱光は、対物レンズ54及びフィルタ56を経てフォトダイオード(第1検出器)55によって検出される。なお、レンズ系52は、コリメータレンズ、シリンダーレンズ、コンデンサレンズ等を含むレンズ群から構成されている。
異常細胞比率:W=X/(X+Z)・・・(1)
異常細胞比率は分析結果としてシステム制御部13の表示部28に表示され、細胞検査士や医師による診断に供せられる。また、このときシステム制御部13のCPUは、横軸がパルス幅(FSCW)、縦軸がピーク値(FSCP)のFSCW−FSCPスキャッタグラム及び縦軸が蛍光信号波形の差分積分値(DIV)をピーク値(PEAK)で除した値(DIV/PEAK)、横軸が側方散乱光の信号波形のパルス幅(SSCW)の(DIV/PEAK)−SSCWスキャッタグラムなどを作成し、表示部28に表示する。
次に、撮像部26におけるレンズ系60及び光ファイバー束70について詳細に説明する。図4は、レンズ系60の側面図、図5はレンズ系60の平面図、図6は、光ファイバー束70の断面図、図7(a)は、図6のA矢視図、図7(b)は図6のB矢示図である。
図5に示すように、光源66には複数本の光ファイバーを束ねた光ファイバー束70が接続されている。本実施の形態では、図7に示すように、7本の光ファイバー70aを束ねることによって1本の光ファイバー束70が形成されている。光源66から出射されたパルスレーザ光は、図6に示すように、コンデンサレンズ66aを介して光ファイバー束70の一端に入射し、光ファイバー束70の他端から出射される。なお、光ファイバー束70の入射側端部にはフェルール70bが設けられ、出射側端部にはコネクタ部70cが設けられている。
図5に示すように、光ファイバー束70から出射されたパルスレーザ光を上方から見ると、光ファイバー束70から出射されて拡散するパルスレーザ光は、両凸単レンズ(コリメータレンズ)60aに入射して平行光に変化され、平凸シリンドリカルレンズ60bを屈折することなく通過し、両Rシリンドリカルレンズ60c、両R球面レンズ60d、及び両R球面シリンドリカルレンズ60eにより、フローセル51よりも後方の焦点位置Pで集光(結像)する。
なお、フローセル51にパルスレーザ光を照射させるレンズ系60のNAは、φ5μm程度の粒子に対して干渉縞の可視度を十分に低下させるため、0.1以上、例えば0.155に設定するのが好ましい。
なお、各光ファイバー70aから出射されたパルスレーザ光の焦点位置Pは、試料流の手前に配置してもよく、これによっても同様の理由で照明ムラの発生を防止することができる。また、試料流と焦点位置Pとの距離L(図5参照)は、1.0〜2.0mm(例えば、1.6mm)とすることができ、試料流に照射する部分でのスポットサイズは細胞の径よりも十分に大きい寸法、例えば約2mmとすることができる。
また、上記実施の形態の細胞分析装置は、子宮頸部の上皮細胞を分析するものとされているが、これに限定されるものではなく、口腔細胞、膀胱や咽頭等他の上皮細胞、さらには血球細胞等、種々の細胞(粒子)を分析するために用いることができる。
12 装置本体
13 システム制御部
16 測定制御部
26 撮像部
60 レンズ系
65 カメラ(撮像器)
66 光源
70 光ファイバー束
70a 光ファイバー
71 光ファイバー束の入射面
72 光ファイバー束の出射面
Claims (8)
- 光源と、
複数本の光ファイバーからなり、前記光源からの光が入射されるとともに粒子を含む試料流に対して光を出射する光ファイバー束と、
光が照射された試料流中の粒子を撮像する撮像器と、を備えている粒子分析装置。 - 前記光源からの光が入射される前記光ファイバー束の入射面が、当該光の入射形状に対応した形状に形成されている請求項1に記載の粒子分析装置。
- 前記光ファイバー束を構成する複数本の光ファイバーが、細長い光の入射形状に合わせて細長く配列されている請求項2に記載の粒子分析装置。
- 前記光ファイバー束の前記入射面と前記出射面とが異なる形状に形成されている請求項2又は3に記載の粒子分析装置。
- 前記光ファイバー束の出射面が、略円形状又は略正多角形状に形成されている請求項4に記載の粒子分析装置。
- 前記光ファイバー束から出射された光を集光させるレンズ系が設けられ、このレンズ系を経た光の焦点位置が、前記試料流の手前位置又は前記試料流を過ぎた位置に配置されている請求項1〜5のいずれかに記載の粒子分析装置。
- 前記粒子が、子宮頸部から採取された上皮細胞である請求項1〜6のいずれかに記載の粒子分析装置。
- 前記粒子を含む試料をシース液によって包むことで試料流を形成するフローセルをさらに備える請求項1〜7のいずれかに記載の粒子分析装置。
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