JP2642632B2 - 微粒子計測装置および微粒子計測方法 - Google Patents
微粒子計測装置および微粒子計測方法Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は流体中の微粒子に光を照射し、上記微粒子
からの光散乱を検出器で検出し、微粒子の特性を計測す
る微粒子計測装置および微粒子計測方法に関するもので
ある。
からの光散乱を検出器で検出し、微粒子の特性を計測す
る微粒子計測装置および微粒子計測方法に関するもので
ある。
従来の微粒子計測装置においては、特開昭54−114260
号公報に記載されているように、１つの検出器からの信
号により、微粒子の特性を計測するためのパルス信号を
検出している。
号公報に記載されているように、１つの検出器からの信
号により、微粒子の特性を計測するためのパルス信号を
検出している。
しかし、従来の微粒子計測装置のように、１つの検出
器からの信号により、微粒子の特性を計測するためのパ
ルス信号を検出したときには、検出器等でノイズが発生
するので、このノイズのパルスの大きさより小さい散乱
光パルスを発生させる微粒子すなわち粒経の小さな微粒
子を計測することができない。
器からの信号により、微粒子の特性を計測するためのパ
ルス信号を検出したときには、検出器等でノイズが発生
するので、このノイズのパルスの大きさより小さい散乱
光パルスを発生させる微粒子すなわち粒経の小さな微粒
子を計測することができない。
この発明は上述の問題点を解決するためになされたも
ので、粒経の小さな微粒子を計測することができる微粒
子計測装置および微粒子計測方法を提供することを目的
とする。
ので、粒経の小さな微粒子を計測することができる微粒
子計測装置および微粒子計測方法を提供することを目的
とする。
この目的を達成するため、この発明においては、波長
の異なるレーザ光を発生する複数のレーザ光源と、上記
レーザ光源からの波長の異なるレーザ光を合波して移動
する粒子に照射する光照射手段と、上記レーザ光の照射
により発生する上記粒子からの散乱光を上記レーザ光の
上記波長毎に分離する波長分離手段と、分離された上記
散乱光を上記波長毎に検出する複数の検出器と、上記各
検出器によりほぼ同時に検出される波長の異なる上記レ
ーザ光に対応したパルス信号のみを波長の異なる上記レ
ーザ光に対応した上記パルス信号毎にそれぞれ記憶する
記憶手段とを備えてなる構成とする。
の異なるレーザ光を発生する複数のレーザ光源と、上記
レーザ光源からの波長の異なるレーザ光を合波して移動
する粒子に照射する光照射手段と、上記レーザ光の照射
により発生する上記粒子からの散乱光を上記レーザ光の
上記波長毎に分離する波長分離手段と、分離された上記
散乱光を上記波長毎に検出する複数の検出器と、上記各
検出器によりほぼ同時に検出される波長の異なる上記レ
ーザ光に対応したパルス信号のみを波長の異なる上記レ
ーザ光に対応した上記パルス信号毎にそれぞれ記憶する
記憶手段とを備えてなる構成とする。
また、波長の異なるレーザ光を合波して移動する粒子
に照射する工程と、上記レーザ光の照射により発生する
上記粒子からの散乱光を上記レーザ光の上記波長毎に分
離して検出する工程と、上記波長毎に分離して検出した
上記散乱光のパルス信号から検出時刻のほぼ一致するパ
ルス信号のみを波長の異なる上記レーザ光に対応した上
記パルス信号毎にそれぞれ記憶する工程とを有する構成
とする。
に照射する工程と、上記レーザ光の照射により発生する
上記粒子からの散乱光を上記レーザ光の上記波長毎に分
離して検出する工程と、上記波長毎に分離して検出した
上記散乱光のパルス信号から検出時刻のほぼ一致するパ
ルス信号のみを波長の異なる上記レーザ光に対応した上
記パルス信号毎にそれぞれ記憶する工程とを有する構成
とする。
この微粒子計測装置および微粒子計測方法において
は、複数の検出器の検出信号のタイミングの一致するパ
ルス信号から微粒子の特性を計測するから、検出器等か
らノイズが発生したとしても、ノイズパルスを除去する
ことができるので、微粒子からの散乱光によるパルスの
みから微粒子の特性を計測することができる。
は、複数の検出器の検出信号のタイミングの一致するパ
ルス信号から微粒子の特性を計測するから、検出器等か
らノイズが発生したとしても、ノイズパルスを除去する
ことができるので、微粒子からの散乱光によるパルスの
みから微粒子の特性を計測することができる。
第１図はこの発明に係る微粒子計測装置を示す概略図
である。図において、７はガラスからなるフローセル、
６はフローセル７内を流れる試料水、１はHe−Cdレーザ
光源、２はHe−Neレーザ光源で、レーザ光源１から発生
するレーザ光を波長とレーザ光源２から発生するレーザ
光の波長とは異なる。３はレーザ光源１から発生するレ
ーザ光を反射する反射鏡、４は反射鏡３の反射光を透過
しかつレーザ光源２から発生するレーザ光を反射するダ
イクロイックミラー、５はレーザ光を絞って試料水６に
照射する集光レンズで、反射鏡３、ダイクロイックミラ
ー４、集光レンズ５によって光照射手段が構成されてい
る。９は試料水６中の微粒子から発生した散乱光を波長
分離する波長分離手段であるダイクロイックミラー、８
は散乱光をダイクロイックミラー９に集光する集光レン
ズ10、11はダイクロイックミラー９で波長分離された散
乱光を検出する検出器、12、13は検出器10、11の検出信
号を増幅する増幅器、14は増幅器12、13の出力信号を入
力して、検出器10の検出信号のパルスと検出器11の検出
信号のパルスとのタイミングが一致したときにゲート信
号パルスを発生するゲート信号発生器、15、16はゲート
信号発生器14からゲート信号が発生されたときにのみゲ
ートを開くゲート回路、17、18はゲート回路15、16のア
ナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器、19はA
/D変換器17、18の出力信号を記憶する記憶手段である半
導体メモリである。
である。図において、７はガラスからなるフローセル、
６はフローセル７内を流れる試料水、１はHe−Cdレーザ
光源、２はHe−Neレーザ光源で、レーザ光源１から発生
するレーザ光を波長とレーザ光源２から発生するレーザ
光の波長とは異なる。３はレーザ光源１から発生するレ
ーザ光を反射する反射鏡、４は反射鏡３の反射光を透過
しかつレーザ光源２から発生するレーザ光を反射するダ
イクロイックミラー、５はレーザ光を絞って試料水６に
照射する集光レンズで、反射鏡３、ダイクロイックミラ
ー４、集光レンズ５によって光照射手段が構成されてい
る。９は試料水６中の微粒子から発生した散乱光を波長
分離する波長分離手段であるダイクロイックミラー、８
は散乱光をダイクロイックミラー９に集光する集光レン
ズ10、11はダイクロイックミラー９で波長分離された散
乱光を検出する検出器、12、13は検出器10、11の検出信
号を増幅する増幅器、14は増幅器12、13の出力信号を入
力して、検出器10の検出信号のパルスと検出器11の検出
信号のパルスとのタイミングが一致したときにゲート信
号パルスを発生するゲート信号発生器、15、16はゲート
信号発生器14からゲート信号が発生されたときにのみゲ
ートを開くゲート回路、17、18はゲート回路15、16のア
ナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器、19はA
/D変換器17、18の出力信号を記憶する記憶手段である半
導体メモリである。
この微粒子計測装置においては、フローセル７内に試
料水６を流した状態で、レーザ光源１、２からレーザ光
を発生させると、レーザ光が試料水６に照射され、試料
水６中の微粒子がレーザ光を通過した瞬間に散乱光が生
じる。この散乱光は集光レンズ８によってダイクロイッ
クミラー９に集光され、散乱光はダイクロイックミラー
９によって波長分離され、波長分離された散乱光は検出
機10、11によって検出され、検出器10、11の出力信号は
増幅器12、13によって増幅され、ゲート信号発生器14は
検出器10の検出信号のパルスと検出器11の検出信号のパ
ルスとのタイミングが一致したときにゲート信号パルス
を発生し、ゲート回路15、16はゲート信号発生器14から
ゲート信号が発生したときにのみゲートを開き、A/D変
換器17、18はゲート回路15、16のアナログ信号をデジタ
ル信号に変換し、半導体メモリ19はA/D変換器17、18の
出力信号を記憶する。たとえば、増幅器12から第２図
（イ）に示すような信号が出力され、増幅器13から第２
図（ロ）に示すような信号が出力されたときには、ゲー
ト回路16の出力信号は第２図（ハ）に示すようになる。
つまり、増幅器12、13の出力信号には、散乱光によるパ
ルスPaとノイズパルスPbとが混在しているが、１つの微
粒子から発生する散乱光は検出器10、11によって同時に
検出されるから、パルスPaのタイミングは一致するのに
対して、パルスPbのタイミングは一致しないので、パル
スのタイミングが一致したときにのみゲート回路15、16
を開けば、タイミングの一致しないパルスPbが除去さ
れ、ゲート回路15、16の出力信号は散乱光によるパルス
Paのみとなる、したがって、増幅器12、13の出力信号に
ノイズパルスPbが生じたとしても、微粒子からの散乱光
によるパルスPaのみから微粒子の特性すなち粒経、屈折
率、形状等を計測することができる。
料水６を流した状態で、レーザ光源１、２からレーザ光
を発生させると、レーザ光が試料水６に照射され、試料
水６中の微粒子がレーザ光を通過した瞬間に散乱光が生
じる。この散乱光は集光レンズ８によってダイクロイッ
クミラー９に集光され、散乱光はダイクロイックミラー
９によって波長分離され、波長分離された散乱光は検出
機10、11によって検出され、検出器10、11の出力信号は
増幅器12、13によって増幅され、ゲート信号発生器14は
検出器10の検出信号のパルスと検出器11の検出信号のパ
ルスとのタイミングが一致したときにゲート信号パルス
を発生し、ゲート回路15、16はゲート信号発生器14から
ゲート信号が発生したときにのみゲートを開き、A/D変
換器17、18はゲート回路15、16のアナログ信号をデジタ
ル信号に変換し、半導体メモリ19はA/D変換器17、18の
出力信号を記憶する。たとえば、増幅器12から第２図
（イ）に示すような信号が出力され、増幅器13から第２
図（ロ）に示すような信号が出力されたときには、ゲー
ト回路16の出力信号は第２図（ハ）に示すようになる。
つまり、増幅器12、13の出力信号には、散乱光によるパ
ルスPaとノイズパルスPbとが混在しているが、１つの微
粒子から発生する散乱光は検出器10、11によって同時に
検出されるから、パルスPaのタイミングは一致するのに
対して、パルスPbのタイミングは一致しないので、パル
スのタイミングが一致したときにのみゲート回路15、16
を開けば、タイミングの一致しないパルスPbが除去さ
れ、ゲート回路15、16の出力信号は散乱光によるパルス
Paのみとなる、したがって、増幅器12、13の出力信号に
ノイズパルスPbが生じたとしても、微粒子からの散乱光
によるパルスPaのみから微粒子の特性すなち粒経、屈折
率、形状等を計測することができる。
第３図は試験水中に粒経1.1μｍのポリスチレン微粒
子を流し、波長441.6nmのレーザ光および波長632.8nmの
レーザ光を照射し、微粒子からの前方散乱光を波長分離
素子で分離し、分離された散乱光をそれぞれ別の検出器
で検出した場合のパルス強度とパルス数との関係を示す
グラフ（波長632.8nmの方のデータ）であり、線ａは両
検出器の検出信号のタイミングが一致したパルスの分布
すなわち微粒子からの散乱光によるパルスのみの分布を
示し、線ｂは両検出器の検出信号のタイミングが一致し
ないのパルスの分布すなわちノイズパルスのみの分布を
示す。このグラフから明らかなように、線ａと線ｂとは
交差しているので、従来の微粒子計測装置で計測したと
きには、パルス強度の小さいすなわち粒経の小さい微粒
子の計測が不可能であるのに対して、この発明に係る微
粒子計測装置で計測したときには、粒経の小さい微粒子
の計測が可能である。
子を流し、波長441.6nmのレーザ光および波長632.8nmの
レーザ光を照射し、微粒子からの前方散乱光を波長分離
素子で分離し、分離された散乱光をそれぞれ別の検出器
で検出した場合のパルス強度とパルス数との関係を示す
グラフ（波長632.8nmの方のデータ）であり、線ａは両
検出器の検出信号のタイミングが一致したパルスの分布
すなわち微粒子からの散乱光によるパルスのみの分布を
示し、線ｂは両検出器の検出信号のタイミングが一致し
ないのパルスの分布すなわちノイズパルスのみの分布を
示す。このグラフから明らかなように、線ａと線ｂとは
交差しているので、従来の微粒子計測装置で計測したと
きには、パルス強度の小さいすなわち粒経の小さい微粒
子の計測が不可能であるのに対して、この発明に係る微
粒子計測装置で計測したときには、粒経の小さい微粒子
の計測が可能である。
第４図はこの発明に係る他の微粒子計測装置を示す概
略図である。図において、22、23は試料水６中の微粒子
から発生した散乱光を波長分離するダイクロイックミラ
ー、24〜27はダイクロイックミラー22、23を透過した散
乱光の迷光を除去するためのスリット、20、21は散乱光
をスリット24〜27に集光する集光レンズ、28〜31はダイ
クロイックミラー22、23で波長分離された散乱光を検出
する検出器、32〜35は検出器28〜31の検出信号を増幅す
る増幅器、36は増幅器32〜35の出力信号を入力して、検
出器28〜31の検出信号のパルスのタイミングが一致した
ときにゲート信号パルスを発生するゲート信号発生器、
37〜40はゲート信号発生器36からゲート信号が発生され
たときにのみゲートを開くゲート回路、41〜44はゲート
回路37〜40のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/
D変換器、45はA/D変換器41〜44の出力信号を記憶する半
導体メモリである。
略図である。図において、22、23は試料水６中の微粒子
から発生した散乱光を波長分離するダイクロイックミラ
ー、24〜27はダイクロイックミラー22、23を透過した散
乱光の迷光を除去するためのスリット、20、21は散乱光
をスリット24〜27に集光する集光レンズ、28〜31はダイ
クロイックミラー22、23で波長分離された散乱光を検出
する検出器、32〜35は検出器28〜31の検出信号を増幅す
る増幅器、36は増幅器32〜35の出力信号を入力して、検
出器28〜31の検出信号のパルスのタイミングが一致した
ときにゲート信号パルスを発生するゲート信号発生器、
37〜40はゲート信号発生器36からゲート信号が発生され
たときにのみゲートを開くゲート回路、41〜44はゲート
回路37〜40のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/
D変換器、45はA/D変換器41〜44の出力信号を記憶する半
導体メモリである。
この微粒子計測装置においては、検出器28〜31の検出
信号のパルスのタイミングが一致したときのみゲート回
路37〜40が開くから、タイミングの一致しないパルスが
除去され、ゲート回路15、16の出力信号は散乱光による
パルスのみとなる。したがって、増幅器32〜35の出力信
号にノイズパルスが生じたとしても、微粒子からの散乱
光によるパルスのみから微粒子の特性を計測することが
できる。
信号のパルスのタイミングが一致したときのみゲート回
路37〜40が開くから、タイミングの一致しないパルスが
除去され、ゲート回路15、16の出力信号は散乱光による
パルスのみとなる。したがって、増幅器32〜35の出力信
号にノイズパルスが生じたとしても、微粒子からの散乱
光によるパルスのみから微粒子の特性を計測することが
できる。
第５図はこの発明に係る他の微粒子計測装置の一部を
示す概略図である。図において、57、58は試料水６中の
微粒子から発生した散乱光を波長分離するダイクロイッ
クミラー、55、56は散乱光をダイクロイックミラー57、
58に集光する集光レンズ、59〜62はダイクロイックミラ
ー57、58で波長分離された散乱光を偏光成分ごとに分離
する偏光子、63〜70は偏光子59〜62で分離された散乱光
を検出する検出器で、検出器63〜70には増幅器、ゲート
信号発生器、ゲート回路、A/D変換器、半導体メモリが
接続されており、検出器63〜70の出力信号は増幅器によ
って増幅され、ゲート信号発生器は検出器63〜70の検出
信号のパルスのタイミングが一致したときにゲート信号
パルスを発生し、ゲート回路はゲート信号発生器からゲ
ート信号が発生したときにのみゲートを開き、A/D変換
器はゲート回路のアナログ信号をデジタル信号に変換
し、半導体メモリはA/D変換器の出力信号を記憶する。
示す概略図である。図において、57、58は試料水６中の
微粒子から発生した散乱光を波長分離するダイクロイッ
クミラー、55、56は散乱光をダイクロイックミラー57、
58に集光する集光レンズ、59〜62はダイクロイックミラ
ー57、58で波長分離された散乱光を偏光成分ごとに分離
する偏光子、63〜70は偏光子59〜62で分離された散乱光
を検出する検出器で、検出器63〜70には増幅器、ゲート
信号発生器、ゲート回路、A/D変換器、半導体メモリが
接続されており、検出器63〜70の出力信号は増幅器によ
って増幅され、ゲート信号発生器は検出器63〜70の検出
信号のパルスのタイミングが一致したときにゲート信号
パルスを発生し、ゲート回路はゲート信号発生器からゲ
ート信号が発生したときにのみゲートを開き、A/D変換
器はゲート回路のアナログ信号をデジタル信号に変換
し、半導体メモリはA/D変換器の出力信号を記憶する。
この微粒子計測装置においては、検出器63〜70の検出
信号のタイミングの一致するパルス信号から微粒子の特
性を計測するから、微粒子からの散乱光によるパルスの
みから微粒子の特性を計測することができる。
信号のタイミングの一致するパルス信号から微粒子の特
性を計測するから、微粒子からの散乱光によるパルスの
みから微粒子の特性を計測することができる。
なお、上述実施例においては、試料水６中の微粒子の
計測について説明したが、他の流体中の微粒子の計測に
この発明を適用することができる。
計測について説明したが、他の流体中の微粒子の計測に
この発明を適用することができる。
以上説明したように、この発明に係る微粒子計測装置
および微粒子計測方法においては、検出器等からノイズ
が発生したとしても、微粒子からの散乱光によるパルス
のみから微粒子の特性を計測することができるから、粒
経の小さな微粒子を計測することができる。このよう
に、この発明の効果は顕著である。
および微粒子計測方法においては、検出器等からノイズ
が発生したとしても、微粒子からの散乱光によるパルス
のみから微粒子の特性を計測することができるから、粒
経の小さな微粒子を計測することができる。このよう
に、この発明の効果は顕著である。
第１図はこの発明に係る微粒子計測装置を示す概略図、
第２図は第１図に示した微粒子計測装置の増幅器、ゲー
ト回路の出力信号を示す図、第３図は微粒子からの散乱
光によるパルスのみの分布、ノイズパルスのみの分布を
示すグラフ、第４図はこの発明に係る他の微粒子計測装
置を示す概略図、第５図はこの発明に係る他の微粒子計
測装置の一部を示す概略図である。 １……He−Cdレーザ光源 ２……He−Neレーザ光源 ６……試料水 ９……ダイクロイックミラー 10、11……検出器 14……ゲート信号発生器 15、16……ゲート回路 22、23……ダイクロイックミラー 28〜31……検出器 36……ゲート信号発生器 37〜40……ゲート回路 57、58……ダイクロイックミラー 59〜62……偏光子 63〜70……検出器
第２図は第１図に示した微粒子計測装置の増幅器、ゲー
ト回路の出力信号を示す図、第３図は微粒子からの散乱
光によるパルスのみの分布、ノイズパルスのみの分布を
示すグラフ、第４図はこの発明に係る他の微粒子計測装
置を示す概略図、第５図はこの発明に係る他の微粒子計
測装置の一部を示す概略図である。 １……He−Cdレーザ光源 ２……He−Neレーザ光源 ６……試料水 ９……ダイクロイックミラー 10、11……検出器 14……ゲート信号発生器 15、16……ゲート回路 22、23……ダイクロイックミラー 28〜31……検出器 36……ゲート信号発生器 37〜40……ゲート回路 57、58……ダイクロイックミラー 59〜62……偏光子 63〜70……検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−60261（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−114260（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−138063（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−12585（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (5)
- 【請求項１】波長の異なるレーザ光を発生する複数のレ
ーザ光源と、上記レーザ光源からの波長の異なるレーザ
光を合波して移動する粒子を照射する光照射手段と、上
記レーザ光の照射により発生する上記粒子からの散乱光
を上記レーザ光の上記波長毎に分離する波長分離手段
と、分離された上記散乱光を上記波長毎に検出する複数
の検出器と、上記各検出器によりほぼ同時に検出される
波長の異なる上記レーザ光に対応したパルス信号のみを
波長の異なる上記レーザ光に対応した上記パルス信号毎
にそれぞれ記憶する記憶手段とを備えてなることを特徴
とする微粒子計測装置。 - 【請求項２】上記波長分離手段がダイクロイックミラー
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微
粒子計測装置。 - 【請求項３】上記波長分離手段と上記検出器との間に偏
光子を挿入したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の微粒子計測装置。 - 【請求項４】上記光照射手段がダイクロイックミラーを
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微
粒子計測装置。 - 【請求項５】波長の異なるレーザ光を合波して移動する
粒子に照射する工程と、上記レーザ光の照射により発生
する上記粒子からの散乱光を上記レーザ光の上記波長毎
に分離して検出する工程と、上記波長毎に分離して検出
した上記散乱光のパルス信号から検出時刻のほぼ一致す
るパルス信号のみを波長の異なる上記レーザ光に対応し
た上記パルス信号毎にそれぞれ記憶する工程とを有する
ことを特徴とする微粒子計測方法。
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