JP6539023B2 - 粒子分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、血液細胞など液体中の粒子を少なくともフローサイトメトリーに基いて分析するための粒子分析装置に関するものである。

血液中の血液細胞（赤血球、白血球、血小板など）の分析を光学的に行なう方法として、フローサイトメトリーが知られている。フローサイトメトリーは、流路を進む試料液中の血液細胞に所定の照射光をビーム光として焦点を合わせて照射し、その結果得られる光散乱や光吸収度などの光学的特性から、該血液細胞の識別や計数などの分析を行なう手法である（例えば、特許文献１）。

図８は、フローサイトメトリーに基いて血液細胞の計数を行なうための装置の構成例を示す断面図である。図８に示すように、フローサイトメトリーでは、血液細胞Ｘ１０を含んだ試料液Ｍ１０を流路１１０に流し、光源装置２００から照射光Ｌ１０を光学系ＯＰ１０を通して流路中の所定の照射区間に照射する。そして、血液細胞Ｘ１０に照射光Ｌ１０が当たった結果として生じた光（以下、説明のため「透過光」とも呼ぶ）Ｌ２０について、各血液細胞による吸光の度合い、散乱の度合い、蛍光の度合いなど、種々の光学的特性を、光学系ＯＰ２０を通して受光装置３００で測定する。該測定の結果から、血液細胞の大きさ、種類、数、状態などが特定される。図８では、光学系ＯＰ１０、ＯＰ２０を一点鎖線のブロックとして表しているが、実際には、光路上にレンズなどの光学部品が必要数だけ配置されている。光源装置側の光学系ＯＰ１０には、照射光Ｌ１０の断面形状（横断面の形状）を所定形状へと成形するためのマスク部材（後述）が含まれている。マスク部材は、その貫通孔の開口形状によっては、スリットとも呼ばれる。

フローサイトメトリーを実施し得るように構成された流路を含んだ部品は、フローセルとも呼ばれている。フローセルは、単一の管であってもよいが、図８の装置では、流路１１０の上流側（図の下方の側）が２重管の構造となっており、内管１２０内の試料液Ｍ１０の流れ（血液細胞Ｘ１０を含む）が、外管１３０内のシースＭ２０の流れに取り巻かれた状態で流路１１０に入るようになっている。この構成によって、試料液Ｍ１０の流れがより細くなり、血液細胞Ｘ１０が１つ１つ順に流路１１０を通過し、照射区間において、個々の血液細胞に照射光Ｌ１０を照射できるようになる。照射区間を含んだ壁部は、照射光が透過可能なように透明になっている。
また、前記の２重管の構造にさらに外管を加えて３重管とした構造であってもよい。その場合には、内管からの試料液の流れが第１のシース流に取り巻かれ、その流れがさらに第２のシース流に取り巻かれ、その結果、乱流が抑制された流れとなって照射区間に入るようになる。

従来、上記のような粒子分析装置では、光源装置（光源、電源、配線回路、筐体を含む装置）の光源（光を発生させる部分）としてハロゲンランプが用いられている。しかし、ハロゲンランプは発熱量が大きく、光学系に影響を及ぼして測定性能を悪化させるという問題がある。また、ハロゲンランプを用いた光源装置は、ランプ自体の大きさのために、小型化に限界がある。また、ハロゲンランプは定格寿命が比較的短いために、ランプ交換の手間やコストを要する。
また、蛍光測定などの複数の光学測定系を分析装置に同時に搭載する場合、光源装置からの光を各光学測定系に分配しなければならないため、各光学測定系では光量が不足する。しかし、光量不足を補うためにハロゲンランプの出力を高くすると、発熱量もより高くなり、光学系への悪影響はより顕著になる。また、冷却用の構造が必要となるために、光学系の小型化がより困難になり、装置全体のコストも高くなるという問題がある。

上記のようなハロゲンランプの問題を解消すべく、本発明者らは、光源装置の光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも呼ぶ）を用いることを検討した。しかしながら、血液細胞のような微細な粒子をフローサイトメトリーに基いて分析する装置において、実際に光源としてＬＥＤを用いると、極めて微小な領域に光を照射しなければならないフローサイトメトリーに特有の、次のような問題が存在することが新たにわかった。
該問題とは、フローサイトメトリーでは、流路中の照射区間の長さが微小（通常１０μｍ〜１０００μｍ程度）であるために、そのような微小な照射区間にＬＥＤの光を光学系によって集めると、該ＬＥＤの光取り出し面の中央に形成された電極が障害物となって、照射光の中心部の光の強度が低くなり、正確な測定結果が得られないという問題である。以下に、この問題をより具体的に説明する。

図９〜図１１は、上記の問題を、より分かり易いように模式的に示した図である。
図９、図１０では、説明のために、ＬＥＤ２１０を大きく描いて、その光取り出し面２１１上に設けられた電極２１２を見せている。以下、光取り出し面２１１上に設けられた電極を、単に「電極」とも呼ぶ。ＬＥＤ２１０は、基板２２０上に実装されており、光取り出し面２１１が流路の方に向けられている。基板２２０上の導体や、電極２１２に接続されるボンディング用の導体ワイヤーは図示を省略している。ＬＥＤ２１０から発せられる光Ｌ１０は、説明の便宜上、光取り出し面２１１だけから放出されるように描いているが、実際にはＬＥＤの側面からも放出され、反射板等（図示せず）によって出射方向に送られる。
光路上には、光源装置側の光学系ＯＰ１０として、レンズＯＰ１１０、マスク部材ＯＰ１２０、レンズＯＰ１３０が設けられ、受光装置３００側の光学系としてレンズＯＰ２０が設けられている。図では、説明のために、各レンズを１点鎖線のブロックとして描いているが、実際には、複数枚のレンズを重ね合わせてなる組合せレンズなど、多数のレンズが必要に応じて用いられる。
ＬＥＤ２１０から発せられた照射光Ｌ１０は、マスク部材ＯＰ１２０の貫通孔ＯＰ１２１によって断面形状を長方形に成形され、後の光学系を経て流路１１０の照射区間に照射される。

しかし、図１０に示すとおり、ＬＥＤ２１０の光取り出し面の中央に電極２１２が障害物として位置するために、照射光Ｌ１０の中心部には光の強度が低い部分（以下、低強度部分ともいう）Ｌ１０ａが存在する。図１０では、説明のために、低強度部分Ｌ１０ａにハッチングを施している。低強度部分Ｌ１０ａにおける光は、その周囲の光の強度が高い部分（以下、高強度部分ともいう）の光の強度に対して極めて低く、周囲の光のまわり込みがなければ、低強度部分の光の強度は０である。しかも、該低強度部分は、周囲の高強度部分から光強度が急峻に低くなった領域として照射光の中心に存在する。
図１１は、マスク部材によって照射光が断面形状を成形される様子、および、成形された光が流路の照射区間に照射された様子を示した図である。図１１（ａ）に示すように、マスク部材ＯＰ１２０に照射された照射光Ｌ１０が、長方形など、貫通孔ＯＰ１２１の開口に応じた断面形状へと成形される。断面形状を成形された光は、光学系を経て、図１１（ｂ）に示すように、流路の照射区間ｅ１０に照射される。
図１１（ａ）に明確に表れているように、貫通孔ＯＰ１２１によって切り取られる照射光の断面のうち、中心の主要部分を低強度部分Ｌ１０ａが占めており、その周囲に高強度部分Ｌ１０ｂがある。本発明者らの研究によれば、貫通孔ＯＰ１２１の入口付近で照射光Ｌ１０の断面を観察した場合に、ＬＥＤ２１０の電極２１２が結像していることがわかった。そのような照射光Ｌ１０の中心部がマスク部材を通過すると、図１１（ｂ）に示すように、照射区間ｅ１０に照射される照射光Ｌ１０の中心の主要部分が低強度部分Ｌ１０ａとなる。その結果、粒子Ｘ１０が照射区間ｅ１０に入る前の透過光の強度と、粒子Ｘ１０が照射区間ｅ１０（特に、照射区間内の低強度部分Ｌ１０ａ）に入った時の透過光の強度との差異が小さくなる。照射区間ｅ１０をどのような粒子が通過したかは、受光素子における受光強度の変化に基いて判定しているが、前記のように、低強度部分が存在するために受光強度の変化も小さくなり、該判定の精度や信頼性が低下する。これが本発明者らが見出した上記問題である。

また、上記のようなＬＥＤの電極に起因する問題に対して、本発明者らは、図１１（ａ）に示した照射光Ｌ１０のうち、外側の高強度部分Ｌ１０ｂを利用することを検討した。しかし、図１０に示すように、ＬＥＤの発光層２１３は、電極２１２の直下の部分が最も強い光を発し、その直下の部分から横方向に離れるほど発光強度は弱くなっていく。よって、照射光Ｌ１０の外側の高強度部分からは、貫通孔の開口全面にわたって（即ち、照射区間全体にわたって）十分な強度でかつ均一な光強度となっている照射光が得られないことがわかった。照射区間内において、照射光の強度に大きな差異が存在すると、照射区間全体としては十分な強度の照射光を与えているようであっても、上記低強度部分が存在する場合と同様に、受光素子による粒子の判定の精度や信頼性が低下する。これは上記したように、粒子が照射光強度の低い領域に入ると、本来示されるべき受光強度が示されないので、粒子の大小に関する適切な判定ができないからである。

上記のようなフローサイトメトリーにおける光源装置の問題は、血液細胞を対象とする計数装置や血球分類装置のみならず、フローサイトメトリーを用いて種々の粒子の分析を行なう装置にも、同様に生じ得る問題である。

特開平８−３２７５２９号公報

本発明の課題は、流路の照射区間に対して十分な強度の照射光を得ることができ、かつ、小型化も可能であり、さらには、照射区間に対して均一な光照射が可能な光源を有する粒子分析装置を提供することにある。

本発明の主たる構成は次のとおりである。
〔１〕少なくともフローサイトメトリーに基づいて試料液中の粒子を分析する構成を有する粒子分析装置であって、当該粒子分析装置は、
分析すべき粒子を含んだ試料液を流すための流路を有するフローセルと、
フローサイトメトリーのための照射光を出射する光源装置と、
前記照射光を、前記流路中の照射区間に照射するための光学系と、
該照射区間に照射光を照射して得られる光を検出するための受光装置とを有し、
前記光源装置は発光ダイオードを光源として有し、該発光ダイオードの光取り出し面に形成された電極が、複数の導体線が互いに平行に配置された部分を主として有する電極であることを特徴とする、
前記粒子分析装置。
〔２〕上記光学系には、照射光の断面形状を成形するための貫通孔を持ったマスク部材が含まれており、
上記発光ダイオードから発せられた光のうち、下記（Ａ）の光だけが該貫通孔を通過し上記照射区間に照射されるように、上記光学系が調節されている、
上記〔１〕記載の粒子分析装置。
（Ａ）上記発光ダイオードの電極に含まれた上記複数の導体線のなかから選ばれた、互いに隣り合った２本の導体線の間から発せられた光。
〔３〕上記マスク部材の貫通孔の開口形状が長方形であって、
該長方形の直辺の方向が、上記流路の流れ方向に対して直交するように、上記マスク部材が配置されており、かつ、
上記発光ダイオードの電極に含まれた上記複数の導体線の長手方向が、前記長方形の長辺の方向と一致するように、該発光ダイオードが配置されている、
上記〔２〕記載の粒子分析装置。
〔４〕上記マスク部材の貫通孔を通過した光の断面において、光の強度の最高値と最低値との差異が、該最高値の１０％以内となっている、上記〔２〕または〔３〕記載の粒子分析装置。
〔５〕上記粒子が血液細胞であって、上記粒子の分析が血液細胞の計数を含む、上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の粒子分析装置。

本発明では、粒子分析装置の光源装置の光源として、ハロゲンランプの代わりにＬＥＤを用いており、かつ、そのＬＥＤの電極として、櫛形電極に代表されるように、複数の導体線が互いに平行に配置された部分を主として有する電極を採用している（以下、このような電極を、平行縞状電極とも呼ぶ）。このような平行縞状電極を持ったＬＥＤを光源として用いることによって、図２（ａ）に、発光層２３から発せられる光と照射光Ｌ１の様子を示すように、電極２２に起因する顕著な低強度部分Ｌ１ａが中央の主要部分に集中的に存在するといった状態がなくなり、該低強度部分が分散した好ましい照射光Ｌ１が得られる。その結果、図２（ｂ）に示すように、流路１１の照射区間ｅ１に照射される照射光Ｌ１も、低強度部分が好ましく分散した光となる。よって、ハロゲンランプの代わりにＬＥＤを用いても、図９〜図１１を用いて上述したような判定の精度の低下や信頼性の低下が抑制される。

また、本発明の好ましい態様では、流路の照射区間に照射される照射光の強度を、該照射区間全体にわたってより均一にすることが可能となる。図２（ａ）に示すように、平行縞状電極を持ったＬＥＤの場合、該平行縞状電極に含まれる隣り合った２本の導体線の間から外界に放出される光だけに着目すると、その光は断面全体にわたって、光の強度が均一に近く、かつ、高い強度の光である。これは平行縞状電極を持ったＬＥＤ特有の特性である。よって、２本の導体線の間から放出された光だけをマスク部材の貫通孔で選択するように光学系を設定し、選択した光を照射光として用いれば、電極の存在に起因した低強度部分が排除され、光の断面全体にわたって（＝照射区間全体にわたって）均一で十分な強度の光を照射することが可能になる。これにより、光源にＬＥＤを用いても、どのような粒子が通過したかの判定の精度や信頼性が低下することはない。

図１は、本発明による粒子分析装置の構成の実施例を模式的に示した断面図である。同図では、流路に関しては、光を照射する部分だけを拡大しており、シース流を形成するための細部の構造は図示を省略している。同図に例として描かれたＬＥＤの４つの電極は、複数の平行な導体線が図面の紙面に垂直に延びていることを示唆している（図２も同様である）。また同図では、説明のために、光学系を構成する各レンズを一点鎖線によるブロックとして表している。 図２は、本発明において、ＬＥＤから発せられる照射光の状態と、照射区間に照射される照射光の状態を分かり易く示した図である。 図３は、本発明で利用可能なＬＥＤの電極の好ましい形態を例示する図である。図３（ａ）〜図３（ｄ）では、電極の導体線だけを描いており、ボンディングパッドや光取り出し面の外形線は省略している。 図４は、本発明において利用可能なＬＥＤの光取り出し面を示した概略図であって、電極の好ましい一例を示している。同図では、電極の導体線（符号２２）を、太い線で表現している。 図５は、本発明で利用可能なＬＥＤの電極の好ましい寸法を説明するための図である。 図６は、本発明における、照射光の低強度部分とマスク部材の貫通孔との関係を例示する図である。 図７は、本発明の好ましい態様における、照射光の低強度部分とマスク部材の貫通孔との関係を例示する図である。 図８は、フローサイトメトリーを行なうための従来の粒子分析装置の構成例を示す断面図である。 図９は、従来の粒子分析装置において、光源としてＬＥＤを用いた場合の問題を分かり易く示した断面図である。同図では、図１と同様、光学系を構成する各レンズを一点鎖線によるブロックとして表している。 図１０は、従来の粒子分析装置において、光源としてＬＥＤを用いた場合の問題を分かり易く示した図であり、ＬＥＤを拡大して示している。 図１１は、従来の粒子分析装置において、光源としてＬＥＤを用いた場合の問題を分かり易く示した図であり、マスク部材によって照射光が断面形状を成形される様子、および、成形された光が流路の照射区間に照射された様子を示した図である。

以下、実施例を挙げながら、本発明による粒子分析装置の構成を詳細に説明する。
当該粒子分析装置は、図１、図２に実施例を示すように、少なくともフローサイトメトリーに基づいて、試料液Ｍ１中の粒子Ｘ１を分析し得る構成を有する装置である。当該装置は、分析すべき粒子Ｘ１を含んだ試料液Ｍ１を流すための流路１１を有するフローセル１と、フローサイトメトリーのための照射光Ｌ１を出射する光源装置２と、前記照射光Ｌ１を、前記流路１１中の照射区間ｅ１（図２（ｂ））に集めて照射するための光学系ＯＰ１と、該照射区間ｅ１に照射光Ｌ１を照射した結果の光（透過光）Ｌ２を検出するための受光装置３とを有して構成される。図１の例では、受光装置側に光学系ＯＰ２が設けられている。
本発明の最も重要な点は光源装置２にある。また、該光源装置の特徴を利用するために調節された光学系ＯＰ１（とりわけマスク部材ＯＰ１２）も重要である。
図１、図２に示すように、本発明では、光源装置２の光源としてＬＥＤ２０が用いられており、該ＬＥＤの光取り出し面２１に形成された電極２２は、櫛形電極に代表される平行縞状電極となっている。このような電極を備えたＬＥＤを光源として用いることによって、上記したように、図９〜図１１を用いて説明した問題が解消される。

フローサイトメトリーを実施するための装置の各部の基本的な構成、例えば、フローセル、光学系、受光装置、制御回路の構成、処理装置（コンピュータなど）による分析方法などは、従来技術を参照することができる。
図１の実施例においても、図９と同様、ＬＥＤ２０は、基板２４上に実装されており、光取り出し面２１がフローセル１の流路１１の方に向けられている。光路上には、光源装置２側の光学系ＯＰ１として、レンズＯＰ１１、マスク部材ＯＰ１２、レンズＯＰ１３が設けられ、受光装置３側の光学系としてレンズＯＰ２が設けられている。ＬＥＤ２０から発せられた照射光Ｌ１は、マスク部材ＯＰ１２の貫通孔ＯＰ１２ａの開口形状に応じて断面形状（光軸に垂直に切断したときの断面（横断面）の形状）を成形され、後のレンズＯＰ１３を経て流路１１の照射区間に照射される。図では、説明のために、各レンズを１点鎖線のブロックとして描いているが、実際には、複数枚のレンズを重ね合わせてなる組合せレンズなど、多数のレンズを必要に応じて用いてよい。フローセル１は、照射光を流路の照射区間に照射し得るように、壁部が部分的にまたは全体的に透明になっている。

本発明において光源として用いられるＬＥＤの発光波長は、特に限定はされないが、ハロゲンランプに替わるものとして、波長２００ｎｍ〜２５００ｎｍ程度が好ましく、４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度がより好ましい。
このような発光波長を持ったＬＥＤとしては、例えば、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、または、ＺｎＳｅなどの半導体材料を少なくとも発光層の材料として有するものが挙げられる。このようなＬＥＤでは、光取り出し面はｐ型層側の面である場合が多い。

本発明において用いられるＬＥＤの発光出力は、特に限定はされないが、発光出力が１００ｍＷ程度以上のものが好ましい。

本発明において光源として用いられるＬＥＤの電極は、図３に典型的なパターンを例示するように、複数の導体線２２が互いに平行に配置された部分を主として有するものであればよく、平行な導体線同士を接続する導体線の位置や、導体線が全体的に描く形状は、特に限定はされない。
図３（ａ）は櫛形であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の櫛形に縦の導体線を加え、外周を閉じた正方形とした形状であり、図３（ｃ）は蛇行形状であり、図３（ｄ）は網状である。また、これらの形状を組み合わせた形状であってもよい。図３は、説明のための図であり、平行な導体線２２の数を限定するものではない。
図３（ｄ）の網状は、図３（ａ）〜図３（ｃ）の態様よりも、導体線が光取り出し面を細かく分割している。しかし、ＬＥＤチップのサイズや発光強度によっては利用可能であり、本発明の効果を得ることができる。
図３（ａ）〜図３（ｄ）のいずれの態様でも、ボンディングパッド（図示せず）は、できるだけ光の取り出しの障害物にならないように、取り出し面の周縁や隅に設けられている。

図４は、ＬＥＤの電極形状の好ましい一例を示した図である。同図は、ＬＥＤの光取り出し面全体を示しており、取り出し面２１の中央には１１本の平行な導体線２２が配置されている。それら導体線２２は片方の端部または両方の端部で互いに連結され、全体として、図３（ａ）と図３（ｂ）とを加え合わせたような複雑な形状となっている。同図の例では、正方形の取り出し面２１の右端の２か所に、円形のボンディングパッドが設けられ、それぞれに外部からの導体ワイヤーが接続されている。

図５は、ＬＥＤの電極を構成する導体線のうちの、互いに隣り合った２本の導体線２２を部分的に拡大した図である。導体線２２同士の間隔（光取り出し面の露出部分の幅）Ｗ１は、ＬＥＤのサイズによって異なるが、１０μｍ〜１ｍｍ程度が好ましい。また、導体線２２の長さ（光取り出し面の露出部分の連続的な長さ）Ｗ２は、１０μｍ程度以上であることが好ましく、１ｍｍ以上がより好ましい。Ｗ２の上限は、ＬＥＤのサイズに応じて異なる。

光源装置側の光学系ＯＰ１に含まれるマスク部材ＯＰ１２には、照射光Ｌ１の断面形状を成形するための開口形状をもった貫通孔ＯＰ１２ａが形成されており、該貫通孔を通過した照射光だけが、後の光学系を通過して上記流路の照射区間に照射される。
貫通孔の開口形状は、流路の幅と照射区間の長さに応じて決定すればよく、照射区間を２つの平行な直線によって流路中に定める点からは、正方形や長方形が好ましい形状として挙げられる。該貫通孔を通過した照射光は、後の光学系によって流路の照射区間に照射される。その場合、照射光の断面形状（正方形または長方形）の平行な２辺が、流路の流れ方向と直交するようにマスク部材が位置決めされる。また、流路の流れ方向と直交する前記２辺の長さは、流路の幅よりも適当な余裕の分だけ長く設定することが好ましい。この余裕により、流路に垂直な方向についての照射光の位置決めが容易になる。
貫通孔の開口形状が正方形や長方形である場合、該貫通孔の直交する２辺の長さの比率は、〔流路の幅＋位置決めの余裕分〕と〔流路の照射区間の長さ〕の比率に応じて適宜決定すればよい。正方形や長方形は、照射や位置決めに影響しないならば、角部が丸みを帯びたものであってもよい。
血液細胞の分析のためのフローセルでは、図２（ｂ）に示すように、〔流路の幅＋位置決めの余裕分〕Ｗ３よりも〔流路の照射区間ｅ１の長さ〕の方が短い場合が多いので、該貫通孔の開口形状は長方形となる場合が多い。ただし、流路の照射区間ｅ１をより長くとれば、該貫通孔の開口形状は正方形に近づき、さらには、流れ方向に長い長方形になる。

貫通孔の開口形状が長方形であって、かつ、該長方形の長辺が流路の流れ方向と直交するようにマスク部材ＯＰ１２が配置される場合、図２（ｂ）に示すように、流路に照射されたときの照射光Ｌ１の断面形状（長方形）のうち、短辺の長さが照射区間ｅ１の長さとなる。一方、上記したように、流路に照射されたときの照射光Ｌ１の断面形状（長方形）の長辺の長さＷ３は、流路の幅よりも長く設定されることが好ましい。

図６は、平行縞状電極を有するＬＥＤから発せられた光がマスク部材の貫通孔を通過するときの低強度部分の状態を示している。貫通孔の開口形状は正方形であってもよいが、図６の例では、長方形の場合を示している。図６（ａ）の例では、平行縞状電極に起因する低強度部分Ｌ１ａが貫通孔ＯＰ１２ａの短辺に平行に延びている。一方、図６（ｂ）の例では、低強度部分Ｌ１ａが貫通孔ＯＰ１２ａの長辺に平行に延びている。いずれの例でも、図９〜図１１を用いて説明した問題は軽減されるが、低強度部分Ｌ１ａが貫通孔を通過する照射光に含まれるので、測定への悪影響が残っている。
そこで、本発明のより好ましい態様では、平行縞状電極を有するＬＥＤから発せられた光のうち、〔平行縞状電極に含まれた複数の導体線のなかから選ばれた、互いに隣り合った２本の導体線の間から発せられた光〕だけが貫通孔を通過するように、光学系を調節する。ここでいう光学系を調節するとは、例えば、貫通孔のサイズの選択、必要なレンズの選択、マスク部材およびレンズの配置位置の決定、または、焦点や光路の調節、などの操作であって、これらの操作を適宜組み合わせてもよい。
この態様によって、貫通孔を通過した後の照射光に低強度部分が存在せず、照射区間内における照射光の強度は均一となる。よって、光源にＬＥＤを用いても、粒子の判定の精度や信頼性が低下することが十分に抑制される。

図７は、〔平行縞状電極に含まれた複数の導体線のなかから選ばれた、互いに隣り合った２本の導体線の間から発せられた光〕だけを、マスク部材の貫通孔を通過させる場合の、好ましい態様を例示している。図７では、説明のために、平行縞状電極として櫛形電極を用いている。また、貫通孔の開口形状は、互いに隣り合った２本の導体線の間の領域を十分に利用する点から、該領域に沿った長方形となっているが、正方形であってもよい。
マスク部材の貫通孔は、上記したように、その一辺（図７の例では、長辺）が上記流路の流れ方向と直交するように配置されている。そして、ＬＥＤは、櫛形電極に含まれた導体線２２の長手方向が、該貫通孔の一辺（図７の例では、長辺）の方向と一致するように方向付けられて配置されている。そして、図７（ａ）に示すように、櫛形電極の平行な導体線２２のなかから選ばれた、互いに隣り合った２本の導体線２２ａ、２２ｂの間の領域２１ｅから発せられた光だけが貫通孔ＯＰ１２ａを通過するように、光学系が調節されている。
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したＬＥＤから発せられた光Ｌ１が、光学系を通してマスク部材ＯＰ１２に照射されたときの様子を示した概略図である。図７（ａ）に破線で示した領域２１ｅは、図７（ｂ）に示した貫通孔ＯＰ１２ａの形状に対応している。同図に示すように、光学系が調節されて、低強度部分は貫通孔ＯＰ１２ａ内には入らず、図７（ａ）の２本の導体線２２ａ、２２ｂの間の領域２１ｅから発せられた光だけが選択的に該貫通孔を通過し、よって、照射光の断面形状が長方形に成形されている。
上記したように、平行縞状電極の隣り合った２本の導体線の間の領域は細長いので、断面長方形の貫通孔に好ましく適合し、２本の導体線の間から発せられた光が効率良く照射光に利用されている。平行縞状電極の隣り合った２本の導体線の間から発せられた光は、十分に高い光の強度を持っており、かつ、該光は、その断面における光の強度がほぼ均一に近いという特徴を持っている。よって、光学的な粒子係数への上記悪影響を十分に抑制することが可能になる。

図４は、実際に光源として利用したＬＥＤの平行縞状電極において、互いに隣り合った２本の導体線２２ａ、２２ｂの間で選択された領域２１ｅの一例を示す図であり、該領域２１ｅを破線で示している。上記したように、この領域２１ｅの形状と、マスク部材ＯＰ１２の貫通孔ＯＰ１２ａの開口形状とは、互いに対応しており相似である。図４の例では、領域２１ｅの形状は、長方形であるが、貫通孔の開口形状に応じて正方形であってもよい。
また、図４や図７の例では、ＬＥＤの平行縞状電極を構成する平行な導体線の長手方向は、マスク部材の貫通孔の方向に対応して、流路の流れ方向に直交するように方向付けられているが、流路の流れ方向に平行に方向付けられるなど、貫通孔の開口形状などに応じて、変更してもよい。
尚、ＬＥＤから外界に放出される残りの光については、該ＬＥＤを保持する部品に設けられた反射板による反射や、種々の光学系によって光を分岐し光路を変更し、照明や、他の光学測定系の照射光に利用してもよい。

図７に示すように、平行縞状電極の隣り合った２本の導体線の間から発せられた光だけを利用する場合、マスク部材の貫通孔を通過した光の断面における光の強度の均一性は高いものとなる。この場合、該貫通孔を通過した光の断面における、光の強度の最高値と最低値との差異は、該最高値の１０％以内となり得る。
即ち、（（（最高値−最低値）／最高値）×１００）≦１０〔％〕である。
換言すると、貫通孔を通過した光の断面内では、光の強度の最低値は、必ず、最高値の９０％以上となり、光の強度の変動が小さく高強度の照射光となる。好ましい態様では、該貫通孔を通過した光の断面における光の強度の最高値と最低値との差異は、該最高値の５％以内となり得、より好ましい態様では、該差異は、該最高値の１％以内となり得る。
マスク部材の貫通孔を通過した光の断面内の各部の光の強度は、光路上（図１の装置では、例えば、フローセル１とレンズＯＰ２との間など）に受光素子を挿入することによって測定することができる。例えば、アドバンテスト社製のパワーメータ（光出力測定装置）Q8320では、計測装置の本体部分からプローブが伸び出しており、該プローブの先端に受光素子が設けられている。また、マスク部材の貫通孔を通過した光の断面内の各部の光の強度は、本発明による粒子分析装置に設けられた受光装置（図１の受光装置３）を用いて測定することも可能である。
光の断面内の各部における光の強度は、測定すべき照射光の中心波長に関して、測定に用いた受光素子から出力された信号の強さ（相対強度（任意単位））で表すことができる。

本発明において分析の対象となる粒子は、特に限定はされず、例えば、薬剤等を封入した微粒子、リポソームなどであってもよい。赤血球、白血球、血小板などの血液細胞を分析（計数や分類など）の対象とする場合、本発明の装置は、ＬＥＤを光源としたことに起因して小型となるため、医療現場や検査機関等での有用性が顕著になる。

血液細胞を分析の対象とする場合の流路の幅は、１０μｍ〜１０００μｍ程度であり、照射区間の長さは、１０μｍ〜２０００μｍ程度である。また、流路の幅と照射区間の長さとの比率は、特に限定はされず、従来公知の粒子分析装置の比率を参照することができる。該比率を考慮し、さらに流路の幅方向の余裕分を加えて、貫通孔の開口の各辺の比率を決定すればよい。

血液細胞を分析の対象とする場合の分析内容としては、血液細胞の単純な計数、血液細胞の容積毎の計数、吸光度などに基いた血液細胞の分類とその種類毎の計数などが挙げられる。
血液細胞を分析する場合の、試料液やシース液、フローサイトメトリーによる粒子計数結果のグラフ化（度数分布グラフやスキャッターグラム化）、分析方法、データ処理方法などは、従来技術を参照すればよい。
例えば、白血球の５分類（リンパ球、単球、好中球、好酸球、好塩基球への分類）とそれぞれの血球の計数であれば、全血に溶血、希釈、染色の処理を施して試料液を作成し、当該装置によって個々の血球について、フローサイトメトリーによって容積や吸光度を測定する。得られた個々の血球ごとの測定データ（容積、吸光度）を、例えば、Ｘ軸（容積に対応する横軸）とＹ軸（吸光度に対応する縦軸）とからなるＸ−Ｙ平面上にプロットすれば、どのような容積の血球が、どの程度の密度で存在するかを示すスキャッターグラムが得られる。このようなスキャッターグラムによれば、リンパ球、単球、好中球、好酸球、好塩基球のそれぞれの分布の様子を好ましく示すことができる。

本発明の粒子分析装置には、フローサイトメトリーに基づいた粒子の分析のみならず、電気抵抗法に基づいた粒子の分析が可能なように、流路に電極を設けてもよい。

本発明によって、ハロゲンランプの問題点が解消され、流路の照射区間に対して十分な強度の照射光を得ながらも、小型化された光源を有する粒子分析装置を提供することが可能になった。また、光源としてＬＥＤを用いながらも、照射領域内に均一な強度の光を照射することが可能になった。

１ フローセル
１１ 流路
２ 光源装置
２０ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
２１ 光取り出し面
２２ 電極
３ 受光装置
ＯＰ１ 光学系
ＯＰ２ 光学系
Ｍ１ 試料液
Ｘ１ 粒子
Ｌ１ 照射光
Ｌ２ 透過光

Claims (3)

1. 少なくともフローサイトメトリーに基づいて試料液中の粒子を分析する構成を有する粒子分析装置であって、当該粒子分析装置は、
   分析すべき粒子を含んだ試料液を流すための流路を有するフローセルと、
   フローサイトメトリーのための照射光を出射する光源装置と、
   前記照射光を、前記流路中の照射区間に照射するための光学系と、
   該照射区間に照射光を照射して得られる光を検出するための受光装置とを有し、
   前記光源装置は発光ダイオードを光源として有し、該発光ダイオードの光取り出し面に形成された電極が、複数の導体線が互いに平行に配置された部分を主として有する電極であって、該電極の複数の導体線が互いに平行に配置された部分に起因して、該発光ダイオードから発せられる照射光には、高強度部分と低強度部分とが平行縞状となって含まれており、
   前記発光ダイオードの電極に含まれた互いに平行に配置された複数の導体線の長手方向と、前記フローセルの流路の方向とが、直交しており、それにより、前記フローセルの流路中の粒子と試料液の流れが、照射区間に照射された照射光に含まれる前記高強度部分と前記低強度部分とを交互に通過することを特徴とする、
   前記粒子分析装置。
2. 上記光学系には、照射光の断面形状を成形するための貫通孔を持ったマスク部材が含まれており、
   前記マスク部材の貫通孔の開口形状が長方形であって、
   該長方形の直辺の方向が、上記発光ダイオードの電極に含まれた上記複数の導体線の長手方向と一致している、
   請求項１記載の粒子分析装置。
3. 上記粒子が血液細胞であって、上記粒子の分析が血液細胞の計数を含む、請求項１または２に記載の粒子分析装置。