JP2756298B2 - 検体検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は主にフローサイトメータや粒子カウンタ等に
適用され、光学測定により検体検査を行なう検体検査装
置に関する。

［従来の技術］ シースフロー方式によって一個ずつ分離され高速で流
される生体細胞やラテツクス粒子や細菌等の微小検体に
光を照射し、発生する散乱光や蛍光等を測光することに
より、検体の径や性質に関する情報を得て、多数の検体
についての測定データを統計的に処理するフローサイト
メータでは、従来、同一検体に対し流れ方向に固定され
たレーザ照射位置で一回だけ測光していた。

また、流れ方向に２個のレーザ光源を用意し、異なる
照射条件で同一検体から異なる情報を得ることができる
フローサイトメータが、例えば文献Dean PN,Pinkel D:H
igh resolution dual laser flow cytometry,J.Histoch
em.Cytochem.Vol.26,pp.622−627,1973に知られる。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、前記従来の装置では同一検体を同一の
照射条件で複数回の測定をして統計的な情報を得るとい
うことができなかった。

また、前記従来の装置では、流れ方向に沿った複数箇
所にレーザ光を照射して複数回の測定をしようとして
も、複数箇所同時にレーザ光が照射されるため、注目し
ている検体以外の検体にも光が照射されて雑光が混入す
る虞れがある。

［発明の目的］ 本発明は簡素且つ安価な構成にて、各々の検体につい
て、同一の照射条件若しくは異なる照射条件での複数の
測定を一検査で行なうことのできる検体検査装置の提供
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決する本発明は、照射光源からの光が
照射される照射位置を通過する検体を光学的に測定して
検体を検査する検体検査装置において、第１の照射位置
を検体が通過したことを検知する検知手段と、該検知手
段により通過が検知されたら、照射位置を検体の通過方
向に沿った第２の照射位置に変更する変更手段と、前記
第１、第２の照射位置を通過する前記検体からの光を測
光する測光手段を有することを特徴とする検体検査装置
である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図乃至第２図は本発明の第１実施例の構成図を示
すもので、第１図は本実施例の装置における前方散乱光
を検出する光学系の配置図、第２図は第１図を上方から
見た図で、側方散乱光及び蛍光を検出する光学系の配置
を示す。

第１図において、１は測定用のレーザ光を発射するレ
ーザ光源、２はレーザ光の光路中に配された音響光学偏
向素子（AOD）であり、不図示の制御回路からの制御信
号により、レーザ光源からのビームの偏向度を変化させ
てレーザ光路を変更させる機能を持っている。３はフロ
ーセルであり、該フローセル内部には血液細胞やラテツ
クス粒子等の検体が流れる流通部が設けられている。音
響光学偏向素子２によって偏向され切換えられるそれぞ
れの光路のレーザビームはフローセル３の流通部におい
て、A,B,Cの位置に照射される。Ｂの光路の途中には非
線形光学効果を有するKDP等のSHG素子４、該SHG素子４
によって1/2波長に変換された光波長のみを通過させる
波長選択フイルタ６が配置されている。又、Ｃの光路の
途中には蛍光板５、該蛍光板５からの蛍光波長のみを通
過させる波長選択フイルタ７が配置されている。これに
より被検部A,B,Cにはそれぞれ波長の異なる光が照射さ
れる。なお、それぞれの光路中には不図示の光減衰フイ
ルタが配置されており、被検部A,B,Cに照射される光強
度が等しくなるようになっている。

なお、本実施例では波長を変換する部材の一例として
SHG素子と蛍光板を用いたが、この他にも例えばラマン
セル等、入射光の波長を変換する部材であれば使用可能
である。

被検部A,B,Cにおいて検体に照射されて発する前方方
向への散乱光は、それぞれ集光レンズ８、９、10によっ
て集光され、絞り11、12、13、レンズ14、15、16を経
て、光検出部17、18、19にてそれぞれ独立に検出され
る。絞り11、12、13はそれぞれ被検部A,B,Cからの光の
みを通過させるための視野絞りの機能を持っている。な
お、それぞれの光路中、フローセル後方には光ストツパ
20、21、22が置かれ、検体に当たらずにフローセルを通
過した直接光や検体を透過した透過光を遮断し、これら
の光が光検出器に入射しないようになっている。なお、
ストツパの部分での光強度を検出する構成で光検出器を
設ければ、透過光を検出することもできる。

次に、被検部からの検体による側方散乱光及び蛍光を
検出する光学系を第２図を用いて説明する。第２図は第
１図を図面上方から見たときの配置図である。フローセ
ル３の流通部を紙面垂直方向に流れる検体から発し、集
光レンズ23で集光された側方散乱光及び蛍光はレンズ2
4、絞り25を通過する。絞り25の開口部はは紙面垂直方
向に長いスリツト形状であり、被検部A,B,Cからの光を
通過させ、それ以外の光を遮断する。絞り25を通過した
光はレンズ26、ダイクロイツクミラー27、28、ミラー2
9、波長選択フイルタ36、37、38、レンズ30、31、32に
よる良く知られた光学配置により、赤色蛍光が光検出器
33にて、緑色蛍光が光検出器24にて、さらに側方散乱光
が光検出器35にて検出される。

前記それぞれの前方散乱光を検出する光検出器17、1
8、19の出力パルス、及び側方散乱光・蛍光を検出する
光検出器33、34、35の出力パルスは、一例として第４図
に示すような波形で出力され、第３図の制御回路40に入
力される。この入力された各パルスを基に、最大パルス
強度、パルス幅、パルス積分値等がそれぞれのパルスに
ついて測定され、データ記憶部42に送られて記憶され
る。そしてこれらのパルスの出力を基に、音響光学偏向
素子２を制御して照射ビームを流れ方向に変位させる。

次に、具体的な制御方法について更に詳細に説明す
る。フローセル３内の流通部には、この分野では良く知
られたシースフロー方式を用いて、サンプル液がシース
液に鞘状に包まれサンプル中の検体が一個ずつ順次流れ
ている。初期状態では照射レーザ光のビームが第１図の
Ａ地点に一定照射されている。ここで、ある一検体がＡ
地点を通過すると、散乱光あるいは蛍光が発生して、第
４図に示すような散乱光検出パルスが得られる。なおこ
の時、絞り11乃至13の効果によりＡ地点からの前方散乱
光は光検出器17でのみ検出されるようになっている。な
お側方散乱光、蛍光は第２図の光学系で検出される。

制御回路40では光検出器17からの信号をモニタし、Ａ
地点からの散乱光によるパルスの発生が終ったら、検体
がＡ地点を通過し終ったと判断する。通過が判断された
ら次に音響光学偏向素子２への制御周波数を変化させ、
照射ビームの照射位置をＢ地点に切換える。この制御の
速度は検体の通過速度よりも十分大きいものである。す
なわち検体がＡ地点からＢ地点へ移動する時間よりも十
分小さい時間で光ビーム照射位置をＡ地点からＢ地点へ
切換えて、Ｂ地点で検体が流れて来るのを待つように制
御される。Ｂ地点に照射される光ビームは、SHG素子４
及び波長選択フイルタ６によってレーザ光源１からの基
本レーザ光波長が半波長化されたものである。よって先
のＡ地点とは異なる条件で検体の測定を行なうことがで
きる。Ｂ地点を通過した検体から発する前方散乱光は光
検出器18でのみ検出され、側方散乱光及び蛍光は第２図
の光学系で検出され、検出データが記憶される。

Ｂ地点での測定が終了したら、先と同様の制御により
照射位置をＣ地点に切換える。Ｃ地点においては、蛍光
板５と波長選択フイルタ７によって先のＡ地点、Ｂ地点
とは異なる光波長で検体の測定が行なわれる。光検出器
19で検出されるＣ地点からの前方散乱光、及び第２図の
光学系で検出される側方散乱光、蛍光の検出データはデ
ータ記憶部42に記憶される。

こうしてＣ地点での測定が終了し、一検体の測定が全
て終了したら、照射ビームの照射位置を初期のＡ地点に
戻して次の検体の通過を待ち、以下同様に測定動作を繰
り返す。

なお、レーザ照射位置を変位させるための参照パルス
は、上述のような前方散乱光パルス以外にも、側方散乱
光や透過光、場合によっては蛍光の側光パルスを用いる
こともできる。

以上のような手順で制御されるため、ある瞬間にはあ
る一点にしか光照射されず、万一検体が間隔をほとんど
置かず続けて流れてきた場合でも、光照射されるのは測
定中の検体のみであり、他の検体からの雑光による誤測
定を招くことが無い。更に本発明は、光ビームをハーフ
ミラーやプリズムで分割して複数の照射位置へ照射する
ものでは無く、エネルギロスとなるのは、音響光学偏向
素子の効率のみ（効率約90％）であるため、レーザ光源
のパワーを効率良く使用でき、大きな照射光強度を得る
ことができる。

サンプル中の検体の測定がすべて終了したら、第３図
のデータ記憶部42に記憶された測定データを基に検体解
析回路41にて統計処理等の検体解析の演算が行なわれ
る。具体的な解析方法については様々な文献にて広く知
られているため、詳細な説明は省略する。この演算結果
はモニタ表示やプリントアウト等の方法で結果出力部43
に出力される。

［実施例２］ 次に、前記実施例の変形例として、本発明の第２実施
例を第７図を用いて説明する。なお、第１図と同一の符
号は同一の部材を表わす。

レーザ光源１から出射された照射ビームは、先の実施
例と同様に検体の通過に合わせて、音響光学偏向素子２
によって偏向され、光路が切換えられる。それぞれの光
路の照射ビームはフローセル３の流通部においてA,B,C
の各地点に照射される。A,B,Cの各地点で散乱された散
乱光は、例えば第８図に描いたようなアパーチヤ（スト
ツパ）60の開口部に入射し、所定角度成分の前方散乱光
のみが通過する。アパーチヤ60を通過した散乱光は集光
レンズ61、62で集光され、単一の光検出器66で側光され
る。それぞれの検出光路中には波長選択フイルタ63乃至
65が挿入されている。フイルタ63はレーザ光源１から出
射される基本レーザ光の波長のみを通過させるもの、フ
イルタ64はフイルタ６と同一特性のもの、フイルタ65は
フイルタ７と同一特性のものである。なお、側方散乱光
及び蛍光を側光するため、先の第２図と同様の光学系が
設けられている。

本実施例によれば、集光レンズ及び前方散乱光の光検
出器の数を減らすことができ、コストの低減を図ること
ができる。

また、更なるコスト低減のためには、波長変換部材で
ある部材４、５、及び波長選択フイルタ６、７を外し、
フイルタ64として赤色蛍光の波長を通過させる波長選択
フイルタ、フイルタ65として緑色蛍光の波長を通過させ
る波長選択フイルタとする。すなわち、Ａ地点では散乱
光のみを測定し、Ｂ地点では赤色蛍光のみを測定し、Ｃ
地点では緑色蛍光のみを検出する構成とする。これによ
り、光検出器66一つだけで、散乱光及び赤色・緑色蛍光
を検出することができ、第２図に示す側方の検出光学系
を設ける必要が無くなる。

なお、検出する蛍光波長は赤色や緑色には限らない。
また、波長変換部材４、５を取り外さず、蛍光励起に適
した波長に変換する部材を設けるようにすればより好ま
しい。

［実施例３］ 第５図は本発明の第３実施例である。先の第１実施例
では照射光の光波長を変化させて、条件の異なる複数の
測定を各検体について行なったが、本実施例では検査位
置での照射光のスポツトサイズ及び形状を変化させるこ
とを特徴とする。

部材50乃至53はシリンドリカルレンズ・ユニツトであ
り、これによってそれぞれ検査位置Ａ地点乃至Ｄ地点で
は、一例として第６図に示すようなビームスポツト形状
となる。Ａ及びＢは光エネルギ分布が広く分散され検体
の流れ位置ずれに対する許容度が大きく、標準的な測定
を行なうための形状、Ｃは光エネルギ密度が高く感度の
高い測定を行なうための形状、Ｄは検体をスリツトスキ
ヤン測定するための形状である。図面中に書かれたサイ
ズは一例であり、測定する検体の大きさや測定条件等に
よって最適なサイズを決定するようにする。なおＢ地点
への照射光の光路途中には、先の実施例と同様にSHG素
子４と波長選択フイルタ６が挿入されており、Ｂ地点へ
の照射光はビームスポツト形状と共に光波長も異なって
いる。

各地点からの前方散乱光、側方散乱光、蛍光を検出す
るための光学配置、及び制御・演算回路の構成、及び制
御方法も先の実施例とほぼ同様であるため、詳細な説明
は省略する。

本実施例においても、各検体について条件の異なる複
数の測定を行なうことができ、様々な情報を含んだ複数
の測定パラメータを得ることができる。

［実施例４］ 以上の実施例では、各照射位置では異なる照射条件の
照射を行うことが前提であったが、本実施例では各照射
位置に実質的に同一の条件で照射する。

装置構成としては、上述の各実施例の構成図で照射光
の条件を変える部材（波長変換部材、シリンドリカルレ
ンズ）を取り外した構成とすれば良い。例えば第１図で
光波長変換のための部材４乃至７を取り外せは、各照射
位置に同一条件で光照射することができる。

複数箇所の検査位置を同一条件で光照射して、個々の
検体を同一条件で複数回測定し、これで得られる各粒子
の複数の測定値を用いて平均値等の統計的値を算出して
解析のデータとする。これにより従来例に比べより信頼
性の高い測定が可能となる。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は以
上の実施例の形態に限定されるものではない。照射光の
波長あるいはビームスポツトだけを変化させるのでな
く、照射光波長とビームスポツトのサイズや形状を同時
に様々な形態で組合わせて、個々の検体を２以上の複数
の測定条件で測定することにより、従来に比べ測定情報
量を飛躍的に向上させることができる。

また、変化させ得る条件は光波長やビームスポツトに
は限らず、照射光の照射光強度や、偏光度等の条件を変
えても良い。これらの場合、各光路中に光減衰部材や光
偏向部材を配置するだけで良い。

なお、以上説明してきた全ての実施例では、光源の数
は一つで良いため、装置のコンパクト化、低コスト化、
低消費電力化の効果があるが、これらの効果を必要とし
ないのであれば、複数の光源を用意して、各光源の点滅
制御を行って各照射位置へ切換えて照射するようにして
も良い。

［発明の効果］ 以上本発明によれば、簡素且つ安価な構成で、個々の
検体につき一検査で複数の測定を行なうことができる。

また、従来の装置とは違って一時には一箇所にしか光
照射されないため、測定する検体以外の検体からの雑光
による誤測定をすることが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の前方散乱光検出の光学系
配置図、 第２図は同実施例における側方散乱光・蛍光検出の光学
系配置図、 第３図は演算処理部の接続ブロツク図、 第４図は各光検出器の出力パルスの波形図、 第５図は本発明の第３実施例の構成図、 第６図は同実施例における被検部での照射スポツトの形
状、 第７図は本発明の第２実施例の構成図、 第８図は第７図におけるアパーチヤの形状図であり、図
中の主な符号は、 １……レーザ光源、２……音響光学偏向素子 ３……フローセル、４……SHG素子、５……蛍光板、
６、７……波長選択フイルタ 27、28……ダイクロイツクミラー、

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照射光源からの光が照射される照射位置を
   通過する検体を光学的に測定して検体を検査する検体検
   査装置において、 第１の照射位置を検体が通過したことを検知する検知手
   段と、 該検知手段により通過が検知されたら、照射位置を検体
   の通過方向に沿った第２の照射位置に変更する変更手段
   と、 前記第１、第２の照射位置を通過する前記検体からの光
   を測光する測光手段 を有することを特徴とする検体検査装置。
2. 【請求項２】前記異なる照射位置へ照射される照射光は
   同一の照射条件を持つ請求項１記載の検体検査装置。
3. 【請求項３】前記異なる照射位置へ照射される照射光は
   異なる照射条件を持つ請求項１記載の検体検査装置。
4. 【請求項４】前記異なる照射条件は、照射光の波長であ
   る請求項３記載の検体検査装置。
5. 【請求項５】前記異なる照射条件は、照射位置での照射
   光のスポツト形状である請求項３記載の検体検査装置。
6. 【請求項６】前記照射位置を変更する手段は、照射光の
   光路中に設けられ、照射光の偏向度を変化させる音響光
   学偏向素子である請求項１記載の検体検査装置。
7. 【請求項７】前記第２の照射位置での測光の後に、照射
   位置を前記第１の照射位置に復帰させる手段を有する請
   求項１記載の検体検査装置。