JP6714427B2 - 粒子検出装置及び粒子検出装置の検査方法 - Google Patents

粒子検出装置及び粒子検出装置の検査方法 Download PDF

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Description

本発明は検出技術に関し、粒子検出装置及び粒子検出装置の検査方法に関する。
液体パーティクルカウンタやフローサイトメータを含む粒子検出装置においては、サンプルである流体を流すためのフローセルが用いられる。フローセルは透明であり、フローセル内部を流れる流体に検査光を照射すると、流体中に含まれる粒子が蛍光を発したり、散乱光が生じたりする。蛍光や散乱光は、フローセルの隣に配置されたレンズで集光されて検出される。蛍光や散乱光の検出回数、検出強度、及び検出波長等から、流体中に含まれていた粒子の数や種類を特定することが可能である。例えば、粒子が生物粒子であるか否か、粒子が樹脂であるか否か、あるいは粒子が気泡であるか否か等を判別することが可能である。
粒子検出装置においては、出荷時や定期検査の際に、検査光源の位置、フローセルに対する検査光の入射位置及び入射角度を含む検査光の光路、検査光の焦点、並びにフローセルの位置等が検査される。また、これらの位置や角度が設計値からずれている場合は、これらの位置や角度を調整する。
例えば、特許文献1は、レーザビームを適正にキャピラリセルに入射させるために、集光レンズ又はキャピラリセルを移動させて、レーザビームと波長が同じ散乱光のピークを検出する方法を記載している。特許文献2は、レーザ光の照射位置を調整するために、レーザ光源に対するフローセルの位置を移動させ、フローセル内を流れる粒子によって生じたレーザ光と波長が同じ散乱光を検出する方法を記載している。特許文献3は、光学系及びフローセルの位置を調整するために、フローセルに粒子を流してフローセルにレーザ光を照射し、粒子で生じた、レーザ光と波長が同じ散乱光の画像を撮像する方法を記載している。
特許第2745568号公報 特開2004−257756号公報 特開平6−229904号公報
本発明は、楕円鏡を含む粒子検出装置において、フローセルを含む光学系の検査が容易な粒子検出装置及び粒子検出装置の検査方法を提供可能することを目的の一つとする。
本発明の態様によれば、(a)検査光を発する検査光源と、(b)検査光を照射されるフローセルと、(c)フローセルの位置を第1焦点とする、頂点に孔が設けられた楕円鏡と、を備える、粒子検出装置が提供される。
上記の粒子検出装置において、孔が、楕円鏡の第2焦点を通る、フローセルの外周の接線と、楕円鏡と、の交点の内側に設けられていてもよい。あるいは、孔が、楕円鏡の第2焦点に配置された光検出器の受光面の外端を通る、フローセルの外周の接線と、楕円鏡と、の交点の内側に設けられていてもよい。
上記の粒子検出装置において、フローセルが、光を反射する半球面反射膜と、半球面反射膜で反射された光が透過する半球面レンズ部と、を備えていてもよい。
上記の粒子検出装置が、楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、フローセルを撮像する撮像装置をさらに備えていてもよい。あるいは、上記の粒子検出装置が、楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、フローセル内の流体を横切る検査光によって生じた反応光の形状を撮像する撮像装置をさらに備えていてもよい。またあるいは、上記の粒子検出装置が、楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、フローセル内の流体を横切る検査光によって生じた反応光を検出する検査用光検出器をさらに備えていてもよい。
上記の粒子検出装置において、フローセルを満たす流体が任意の液体又は水を含む液体であり、反応光がラマン散乱光であってもよい。あるいは、フローセルを満たす流体が蛍光色素を含む液体であり、反応光が蛍光であってもよい。またあるいは、フローセルを満たす流体が粒子を含む液体であり、反応光がミー散乱光であってもよい。
また、本発明の態様によれば、フローセルの位置を第1焦点とする楕円鏡の頂点に設けられた孔から、フローセルを観察することを備える、粒子検出装置の検査方法が提供される。
上記の粒子検出装置の検査方法において、孔が、楕円鏡の第2焦点を通る、フローセルの外周の接線と、楕円鏡と、の交点の内側に設けられていてもよい。あるいは、孔が、楕円鏡の第2焦点に配置された光検出器の受光面の外端を通る、フローセルの外周の接線と、楕円鏡と、の交点の内側に設けられていてもよい。
上記の粒子検出装置の検査方法において、フローセルが、光を反射する半球面反射膜と、半球面反射膜で反射された光が透過する半球面レンズ部と、を備えていてもよい。
上記の粒子検出装置の検査方法において、楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、フローセルを撮像してもよい。あるいは、上記の粒子検出装置の検査方法において、楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、フローセル内の流体を横切る検査光によって生じた反応光の形状を撮像してもよい。またあるいは、上記の粒子検出装置の検査方法において、楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、フローセル内の流体を横切る検査光によって生じた反応光を検出してもよい。
上記の粒子検出装置の検査方法において、フローセルを満たす流体が任意の液体又は水を含む液体であり、反応光がラマン散乱光であってもよい。あるいは、フローセルを満たす流体が蛍光色素を含む液体であり、反応光が蛍光であってもよい。またあるいは、フローセルを満たす流体が粒子を含む液体であり、反応光がミー散乱光であってもよい。
本発明によれば、楕円鏡を含む粒子検出装置において、フローセルを含む光学系の検査が容易な粒子検出装置及び粒子検出装置の検査方法を提供可能である。
本発明の第1の実施の形態に係る粒子検出装置の模式図である。 本発明の第1の実施の形態に係るフローセルをなす球状部材の模式図である。 本発明の第1の実施の形態に係るフローセルの側面図である。 本発明の第1の実施の形態に係るフローセルの断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る粒子検出装置のフローセルと楕円鏡の模式図である。 本発明の第1の実施の形態に係る粒子検出装置のフローセルと楕円鏡の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る粒子検出装置の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る基準マークの模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第1の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。 本発明の第2の実施の形態に係る反応光(ラマン散乱光)の形状の模式図である。
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る粒子検出装置は、図1に示すように、検査光を発する検査光源30と、検査光を照射されるフローセル40と、フローセル40の位置を第1焦点とする、頂点に孔51が設けられた楕円鏡50と、を備える。
粒子検出装置が検出対象とする粒子は、微生物等を含む生体物質、細胞、化学物質、ごみ、ちり、及び埃等のダスト等を含む。微生物の例としては細菌及び真菌が含まれる。細菌の例としては、グラム陰性菌及びグラム陽性菌が挙げられる。グラム陰性菌の例としては、大腸菌が挙げられる。グラム陽性菌の例としては、表皮ブドウ球菌、枯草菌、マイクロコッカス、及びコリネバクテリウムが挙げられる。真菌の例としては、黒カビ等のアスペルギルスが挙げられる。ただし、微生物はこれらに限定されない。
フローセル40は、図2に示すように、検査対象粒子を含む流体が流れる貫通孔44が設けられた透明な球体部材41を備える。ここで、流体とは、例えば液体である。透明な球体部材41の表面及び貫通孔44の内壁は、例えば、研磨されている。貫通孔44は、例えば球体部材41の中心を通る。貫通孔44の延伸方向に対する貫通孔44の断面形状は、例えば円である。貫通孔44の断面形状を円とし、内壁に角がないようにすると、貫通孔44の内部に気泡が滞留したり、汚れが付着したりすることを抑制することが可能となる。図1に示す貫通孔44の延伸方向は、検査光の進行方向に対して垂直、かつ楕円鏡50の長軸方向に対して垂直である。貫通孔44の直径は、これに限定されないが、例えば1mm未満である。球体部材41は、例えば石英ガラスからなる。
図3及び図4に示すように、フローセル40は、球体部材41の一部、例えば貫通孔44を境に約半分を覆っている半球面反射膜42を備える。半球面反射膜42は、例えば蒸着膜であり、金属等からなる。あるいは、半球面反射膜42は、誘電体多層膜であってもよい。球体部材41の半球面反射膜42で覆われていない部分は、半球面レンズ部43として機能する。半球面反射膜42と、半球面レンズ部43と、は、対向している。
図1に示すように、フローセル40は、半球面レンズ部43の凸部及び半球面反射膜42の凹部が楕円鏡50と対向するように配置される。また、フローセル40は、貫通孔44が通るフローセル40の中心が、楕円鏡50の第1焦点と一致するよう、配置される。
フローセル40を流れる流体に、微生物等の蛍光性粒子が含まれていると、粒子は励起光としての検査光を照射されて蛍光を発する。例えば、微生物に含まれるリボフラビン(riboflavin)、フラビンヌクレオチド(FMN)、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NAD(P)H)、ピリドキサミン(pyridoxamine)、ピリドキサールリン酸(pyridoxal−5’−phosphate)、ピリドキシン(pyridoxine)、トリプトファン(tryptophan)、チロシン(tyrosine)、及びフェニルアラニン(phenylalanine)等が、蛍光を発する。
フローセル40内部を流れる蛍光性粒子を検出するための検査光は、例えば、楕円鏡50の第1焦点と一致する、球状のフローセル40の中心に焦点を結ぶよう、検査光源30から照射される。検査光源30としては、発光ダイオード(LED)及びレーザが使用可能である。検査光の波長は、例えば250ないし550nmである。検査光は、可視光であっても、紫外光であってもよい。検査光が可視光である場合、検査光の波長は、例えば400ないし550nmの範囲内であり、例えば405nmである。検査光が紫外光である場合、検査光の波長は、例えば300ないし380nmの範囲内であり、例えば340nmである。ただし、検査光の波長は、これらに限定されない。
検査領域としての貫通孔44内部で励起光を照射された蛍光性粒子は蛍光を発する。また、励起光を照射された蛍光性粒子及び非蛍光性粒子において、例えばミー散乱による散乱光が生じる。ミー散乱による散乱光の波長は、検査光の波長と同じである。検査光を照射された粒子において生じた蛍光及び散乱光は、粒子から全方位的に発せられる。
検査光を照射された粒子で生じた蛍光及び散乱光であって、図4に示すフローセル40の半球面レンズ部43の方に進行した蛍光及び散乱光は、半球面レンズ部43の表面から出射し、楕円鏡50に到達する。検査光の焦点が球体部材41の中心と一致する場合、検査光の焦点で生じた蛍光及び散乱光は、半球面レンズ部43の表面に対してほぼ垂直に入射する。そのため、蛍光及び散乱光は、半球面レンズ部43の表面でほぼ屈折することなく、半球面レンズ部43の表面から出射する。
フローセル40の半球面反射膜42の方に進行した蛍光及び散乱光は、半球面反射膜42で反射され、半球面レンズ部43の表面から出射し、楕円鏡50に到達する。検査光の焦点が球体部材41の中心と一致する場合、検査光の焦点で生じた蛍光及び散乱光は、半球面反射膜42に対してほぼ垂直に入射する。そのため、蛍光及び散乱光は、半球面反射膜42でほぼ垂直に反射され、球体部材41のほぼ中心を経て、半球面レンズ部43の表面でほぼ屈折することなく、半球面レンズ部43の表面から出射する。
図1に示す楕円鏡50の凹面は、フローセル40の半球面反射膜42の凹面、及び半球面レンズ部43の凸面と対向している。半球面レンズ部43の表面から出射した蛍光及び散乱光は、楕円鏡50で反射され、フローセル40の後方の楕円鏡50の第2焦点に集光される。例えば、フローセル40の半球面反射膜42と比較して楕円鏡を十分に大きくすることによって、楕円鏡50による蛍光及び散乱光の集光効率が向上する。
楕円鏡50の幾何学的な第1焦点及び第2焦点の間に、波長選択的反射鏡70A、70Bが配置されている。波長選択的反射鏡70Aは、例えば、波長選択的に、ミー散乱による散乱光を反射する。波長選択的反射鏡70Aで反射された散乱光の焦点は、楕円鏡50の幾何学的な第2焦点と光学的に等価である。波長選択的反射鏡70Aで反射された散乱光の焦点に、散乱光を検出するための光検出器60Aが配置される。波長選択的反射鏡70Aと光検出器60Aの間に、誘電体多層膜等を含むバンドパスフィルタ、及びロングパスフィルタ等が配置されてもよい。
波長選択的反射鏡70Bは、例えば、波長選択的に、第1の波長帯域の蛍光を反射し、第2の波長帯域の蛍光を透過させる。波長選択的反射鏡70Bで反射された蛍光の焦点は、楕円鏡50の幾何学的な第2焦点と光学的に等価である。波長選択的反射鏡70Bで反射された第1の波長帯域の蛍光の焦点に、第1の波長帯域の蛍光を検出するための光検出器60Bが配置される。波長選択的反射鏡70Bで透過した第2の波長帯域の蛍光の焦点に、第2の波長帯域の蛍光を検出するための光検出器60Cが配置される。波長選択的反射鏡70Bと光検出器60Bの間、及び波長選択的反射鏡70Bと光検出器60Cの間に、誘電体多層膜等を含むバンドパスフィルタ、及びロングパスフィルタ等が配置されてもよい。
波長選択的反射鏡70A、70Bとしては、ダイクロイックミラー、干渉膜フィルタ、及び光学フィルタ等が使用可能である。なお、波長選択的反射鏡70A、70Bのそれぞれの設計入射角度が45度である場合、楕円鏡50の第1及び第2焦点の間隔を、波長選択的反射鏡70A、70Bに対する散乱光又は蛍光の入射角が35度以上55度以下になるように設定すると、干渉膜フィルタの分光効率が高くなる傾向にあるが、これに限定されない。また、設計入射角度が0度の光学系がバンドパスフィルタ及びロングパスフィルタを含む場合、バンドパスフィルタ及びロングパスフィルタに対する散乱光又は蛍光の入射角が10度以下になるように設定するとよい。
楕円鏡50の孔51は、例えば図5に示すように、楕円鏡50の第2焦点から球状のフローセル40の外周に接線を引いた場合に、当該接線と楕円鏡50の交点の内側である楕円鏡50の頂点側に設けられる。これにより、楕円鏡50の第2焦点からは、フローセル40の陰になって孔51は見えない。
あるいは、図6に示すように、楕円鏡50の孔51は、楕円鏡50の第2焦点に配置された光検出器60Cの有効受光面61Cの外端から球状のフローセル40の外周に接線を引いた場合に、当該接線と楕円鏡50の交点の内側である楕円鏡50の頂点側に設けられる。これにより、光検出器60Cからは、フローセル40の陰になって孔51は見えない。
以上説明した第1の実施の形態に係る粒子検出装置によれば、当初、図1に示す楕円鏡50と反対方向に進行した蛍光及び散乱光を半球面反射膜42で楕円鏡50の方向に反射し、光検出器60A、60B、60Cの位置に集光することが可能となる。そのため、フローセル40内において、当初、粒子から全方位的に発せられた蛍光及び散乱光を、レンズ集光系と同等以上の効率で集光し、検出することが可能となる。
さらに、第1の実施の形態に係る粒子検出装置においては、フローセル40に半球面反射膜42を設けることにより、半球面反射膜42を小さくすることが可能となる。そのため、半球面反射膜42の陰になる部分の面積を小さくすることが可能となり、蛍光及び散乱光の集光効率が向上し、高価な高開口数レンズを含む複雑な光学系を用いなくとも、微弱な蛍光や散乱光を効率よく検出することが可能となる。また、第1の実施の形態に係る粒子検出装置は、複雑な光学系を必要としないため、製造や調節が容易である。
また、楕円鏡50に孔51が設けられておらず、楕円鏡50と、フローセル40の半球面反射膜42と、が対向していると、外部からフローセル40の貫通孔44内を観察することが困難である。そのため、楕円鏡50に孔51が設けられていない場合、フローセル40を観察したり、検査光の照射位置を観察したりするためには、光学系を分解する必要が生じうる。
さらに、楕円鏡50の側面には、検査光を入射するための入射孔、及び検査光を出射するための出射孔が設けられていることがあるが、検査光の入出射方向からフローセル40を観察しても、フローセル40における検査光の反射屈折により生じる迷光が検査光の入出射方向に発せられるため、フローセル40の観察は困難である場合がある。
これに対し、第1の実施の形態に係る粒子検出装置においては、楕円鏡50の頂点に設けられた孔51から、フローセル40等を観察することが可能である。また、楕円鏡50の頂点は、検査光に対して垂直方向にあるため、フローセル40における検査光の反射屈折により生じる迷光の影響を受けにくい。そのため、例えば、楕円鏡50の頂点に設けられた孔51から、フローセル40の貫通孔44の内壁の汚れや、フローセル40が正確に配置されているかを確認することが可能である。また、楕円鏡50の頂点に設けられた孔51から、検査光がフローセル40に正確に照射されているかを確認することが可能である。なお、孔51を介して、撮像装置でフローセル40を撮像して観察してもよい。具体的には、撮像装置で、フローセル40の貫通孔44の内壁の汚れや、フローセル40の配置を撮像してもよい。あるいは、撮像装置で、フローセル40の貫通孔44に照射された検査光によって貫通孔44の内壁から生じる散乱光を撮像してもよい。
また、フローセル40内の粒子で生じた蛍光及び散乱光であって、楕円鏡50の第2焦点から見て、フローセル40の陰になる部分に到達した蛍光及び散乱光は、孔51の有無にかかわらず、楕円鏡50の第2焦点に到達しない。したがって、楕円鏡50の第2焦点から見て、フローセル40の陰になる楕円鏡50の部分は、蛍光及び散乱光の集光に寄与していない。そのため、楕円鏡50の第2焦点から見て、フローセル40の陰になる部分に孔51を設けることにより、楕円鏡50の集光性能は実質的に低下しない。よって、フローセル40内の粒子で生じた蛍光及び散乱光の損失を実質的に抑制しつつ、フローセル40を観察することが可能となる。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態に係る粒子検出装置は、図7に示すように、楕円鏡50の頂点に設けられた孔51を介して、フローセル40内の流体を横切る検査光によって生じた反応光の形状を撮像する撮像装置90と、孔51と撮像装置90の間に配置された、検査光を透過させず、ラマン散乱光を波長選択的に透過させる波長フィルタ80と、をさらに備える。波長フィルタ80としては、バンドパスフィルタあるいはロングパスフィルタ等が使用可能である。
第2の実施の形態に係る粒子検出装置において、光学系、例えば、検査光源30の位置、フローセル40に対する検査光の入射位置及び入射角度を含む検査光の光路、検査光の焦点、並びにフローセル40の位置の少なくとも一つが正確であるか否かを検査する際には、フローセル40の貫通孔44に任意の液体を流すか、任意の液体を充填する。任意の液体とは、例えば水を含む液体である。水を含む液体は、水のみからなっていてもよい。水を含む液体は、粒子を含んでいなくてもよい。エタノール等も、任意の液体として使用可能である。任意の液体に検査光を照射すると、液体に反応光としてラマン散乱光が生じる。ラマン散乱光の波長は、検査光の波長とは異なり、検査光の波長よりも長い。ラマン散乱光は、任意の液体を検査光が横切った位置に生じる。したがって、ラマン散乱光の形状は、液体を横切る検査光の光路と一致する。ラマン散乱光は、任意の液体がないところには生じない。
撮像装置90は、検査光の進行方向、及びフローセル40の貫通孔44の延伸方向に対して垂直である、楕円鏡50の長軸方向から、楕円鏡50の頂点に設けられた孔51を介して、ラマン散乱光を撮像し、画像データを出力する。
撮像装置90は、撮像した画像に図8に示す所定の形状の基準マークが写るよう設定されている。基準マークは、例えば十字型である。図7に示すフローセル40の貫通孔44及び検査光の焦点が正確な位置にある場合、図8に示す十字型の交点と、検査光の焦点と、が、一致するよう、基準マークは設定される。また、フローセル40の貫通孔44及び検査光の焦点が正確な位置にある場合、図8に示す十字型の横線と、検査光の光路と、が、重なるよう、基準マークは設定される。そのため、図9に示すように、十字型の横線と重なり、中心が十字型の交点と一致する線分形状のラマン散乱光が、撮像装置90で撮像される。なお、図9においては、模式的にフローセル40の貫通孔44を示しているが、ラマン散乱光のみが撮像されればよい。
検査光の光路が、本来の光路よりも垂直方向上側に平行にずれている場合、図10に示すように、十字型の横線よりも上の位置に、ラマン散乱光が、撮像装置90で撮像される。検査光の光路が、本来の光路よりも垂直方向下側に平行にずれている場合、図11に示すように、十字型の横線よりも下の位置に、ラマン散乱光が、撮像装置90で撮像される。
ラマン散乱光が垂直方向にずれて撮像された場合、ずれが無くなるよう、例えば検査光源30の位置を垂直方向に移動させる。検査光源30の移動量は、例えば、撮像装置90のレンズの倍率や、撮像装置90で撮像された画像における十字型の横線と、ラマン散乱光と、の垂直方向におけるずれから算出することができる。
検査光の光路が、本来の光路よりも垂直方向上側に傾いている場合、図12に示すように、十字型の横線に対して上方斜めのラマン散乱光が、撮像装置90で撮像される。検査光の光路が、本来の光路よりも垂直方向下側に傾いている場合、図13に示すように、十字型の横線に対して下方斜めのラマン散乱光が、撮像装置90で撮像される。
傾斜したラマン散乱光が撮像された場合、ラマン散乱光の傾斜が無くなるよう、例えば検査光源30を傾斜させる。検査光源30の傾斜量は、例えば、線分状のラマン散乱光の両端の位置のずれや、十字型の横線に対する線分状のラマン散乱光の角度から算出することができる。
フローセル40の貫通孔44が、検査光の進行方向と同じ方向、あるは検査光の進行方向と反対方向にずれていた場合、図14に示すように、十字型の交点と、線分状のラマン散乱光の中心と、がずれた画像が、撮像装置90で撮像される。このような画像が撮像された場合、ずれがなくなるよう、フローセル40の貫通孔44を移動させる。フローセル40の貫通孔44の移動量は、例えば、撮像装置90で撮像された画像における十字型の交点と、線分状のラマン散乱光の中心と、のずれから算出することができる。
フローセル40の貫通孔44が、傾いていた場合、図15に示すように、検査光の入射点及び出射点に対応する線分状のラマン散乱光の両端が傾いたり、線分状のラマン散乱光の長さが、貫通孔44の延伸方向に対して垂直方向における幅より長くなったりする。このような画像が撮像された場合、例えば、線分状のラマン散乱光の両端の傾きがなくなるよう、あるいは線分状のラマン散乱光の長さが貫通孔44の幅と同じになるよう、フローセル40の貫通孔44の傾きを補正する。
なお、検査光の焦点においては、図16に示すように、検査光が最も細く絞られ、強いラマン散乱光が発生する。したがって、撮像装置90で撮像された画像における十字型の交点と、ラマン散乱光の形状が最も細く絞られる点、あるいは、ラマン散乱光の強度が最も強い点と、を比較して、例えば検査光源30の位置が正しいか判定してもよい。撮像装置90で撮像された画像における十字型の交点と、ラマン散乱光の形状が最も細く絞られる点、あるいは、ラマン散乱光の強度が最も強い点と、がずれている場合、ずれがなくなるよう、検査光源30等を移動させる。
また、検査光の焦点がフローセル40の貫通孔44の中心軸上にあるよう設計されている場合、ラマン散乱光は、図16に示すように、検査光の焦点を中心に左右対称的に発生する。これに対し、フローセル40が検査光の進行方向にずれている場合、図17に示すように、ラマン散乱光は、検査光の焦点に対して左右非対称に現れる。この場合、ラマン散乱光が、検査光の焦点を中心に左右対称的に発生するよう、フローセル40を移動させる。
またさらに、フローセル40の貫通孔44の断面形状が円であり、図18に示すように、検査光は、貫通孔44の中心を通るように設定されている場合、図19に示すように、ラマン散乱光の形状の長さは、貫通孔44の直径とほぼ等しくなる。これに対し、図20に示すように、検査光の光路が貫通孔44の中心からずれている場合、図21に示すように、ラマン散乱光の形状の長さは、貫通孔44の直径よりも短くなる。
貫通孔44の直径よりも短い形状のラマン散乱光が撮像された場合、ラマン散乱光の形状の長さが貫通孔44の直径とほぼ等しくなるよう、検査光源30を含む光学系あるいはフローセル40の位置を移動させる。移動量は、例えば、撮像装置90のレンズの倍率や、貫通孔44の直径に対するラマン散乱光の形状の長さの比に基づいて算出することができる。
また、検査光が球状のフローセル40の中心からずれている場合、図22に示すように、半球面反射膜42を介さずに半球面レンズ部43の表面から出射するラマン散乱光の形状と、半球面反射膜42を介して半球面レンズ部43の表面から出射するラマン散乱光の反射光の形状と、は、図23に示すように、ずれて現れる。この場合、半球面反射膜42を介さずに半球面レンズ部43の表面から出射するラマン散乱光の形状と、半球面反射膜42を介して半球面レンズ部43の表面から出射するラマン散乱光の反射光の形状と、が、重なるように、検査光源30を含む光学系あるいはフローセル40の位置を移動させる。
以上説明した第2の実施の形態に係る粒子検出装置によれば、ラマン散乱光の形状を撮像することにより、光学系、例えば、図7に示す検査光源30の位置、フローセルに対する検査光の入射位置及び入射角度を含む検査光の光路、検査光の焦点、並びにフローセル40の位置の少なくとも一つを把握することが可能である。また、把握した検査光源30の位置、フローセル40に対する検査光の入射位置及び入射角度を含む検査光の光路、検査光の焦点、並びにフローセル40の位置の少なくとも一つに基づいて、検査光の光学系や、フローセル40の位置及び角度の調整をすることが可能である。
また、第2の実施の形態に係る粒子検出装置によれば、ラマン散乱光の形状を撮像することにより、例えば、検査光源30の位置、フローセル40に対する検査光の入射位置及び入射角度を含む検査光の光路、検査光の焦点、並びにフローセル40の位置の任意の複数を同時に把握することが可能である。
さらに、第2の実施の形態に係る粒子検出装置によれば、粒子検出装置の光学系の検査の際に、フローセル40に粒子を含む流体を流す必要がない。そのため、検査のために用いる粒子がフローセル40を含む流路に残存することがない。また、検査光、及び検査光と波長が同じ散乱光とは波長が異なるラマン散乱光を波長選択的に観察することにより、検査光から生じた迷光の影響を抑制することが可能である。
(第3の実施の形態)
第2の実施の形態に係る粒子検出装置では、光学系を検査する際に、図7に示すフローセル40の貫通孔44に任意の液体を流すか、任意の液体を充填し、ラマン散乱光を撮像する例を説明した。これに対し、第3の実施の形態では、光学系を検査する際、フローセル40の貫通孔44に、検査光を励起光とする蛍光色素を含む液体を流すか、蛍光色素を含む液体を満たす。
また、第3の実施の形態においては、孔51と撮像装置90の間に配置された波長フィルタ80は、検査光を透過させず、蛍光を波長選択的に透過させる。
蛍光色素としては、検査光を励起光として蛍光を発する物質であればよく、リボフラビンや蛍光染料等が使用可能である。蛍光色素を含む液体は、粒子を含んでいなくてもよい。蛍光色素を含む液体に検査光を照射すると、液体に反応光として蛍光が生じる。蛍光は、蛍光色素を含む液体を検査光が横切った位置に生じる。したがって、蛍光の形状は、液体を横切る検査光の光路と一致する。蛍光は、蛍光色素を含む液体がないところには生じない。
第3の実施の形態に係る粒子検出装置によれば、撮像装置90で撮像される蛍光の形状から、光学系、例えば、図7に示す検査光源30の位置、フローセルに対する検査光の入射位置及び入射角度を含む検査光の光路、検査光の焦点、並びにフローセル40の位置の少なくとも一つを把握することが可能である。
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態では、光学系を検査する際、図7に示すフローセル40の貫通孔44に、粒子を含む液体を流すか、粒子を含む液体を満たす。また、第4の実施の形態においては、波長フィルタ80はなくともよい。
粒子を含む液体に検査光を照射すると、反応光としてミー散乱光が生じる。ミー散乱光は、粒子を含む液体を検査光が横切った位置に生じる。したがって、ミー散乱光の形状は、液体を横切る検査光の光路と一致する。ミー散乱光は、粒子を含む液体がないところには生じない。
第4の実施の形態に係る粒子検出装置によれば、撮像装置90で撮像されるミー散乱光の形状から、光学系、例えば、図7に示す検査光源30の位置、フローセルに対する検査光の入射位置及び入射角度を含む検査光の光路、検査光の焦点、並びにフローセル40の位置の少なくとも一つを把握することが可能である。
(その他の実施の形態)
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、図7においては、粒子検出装置が、楕円鏡50の頂点に設けられた孔51を介して、フローセル40内の流体を横切る検査光によって生じた反応光を撮像する撮像装置90を備える例を示した。これに対し、粒子検出装置は、楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、フローセル内の流体を横切る検査光によって生じた反応光の強度を検出する検査用光検出器を備えていてもよい。検査用光検出器により、フローセルから発せられる反応光の強度を観察することにより、フローセルが検査光により正確に照射されているか検査することが可能である。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。
30 検査光源
40 フローセル
41 球体部材
42 半球面反射膜
43 半球面レンズ部
44 貫通孔
50 楕円鏡
51 孔
60A、60B、60C 光検出器
61C 有効受光面
70A、70B 波長選択的反射鏡
70B 波長選択的反射鏡
90 撮像装置

Claims (9)

  1. 検査光を発する検査光源と、
    前記検査光を照射されるフローセルと、
    前記フローセルの位置を第1焦点とする、頂点に孔が設けられた楕円鏡と、
    前記楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、前記フローセルを撮像する撮像装置と、
    を備える、粒子検出装置。
  2. 検査光を発する検査光源と、
    前記検査光を照射されるフローセルと、
    前記フローセルの位置を第1焦点とする、頂点に孔が設けられた楕円鏡と、
    前記楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、前記フローセル内の流体を横切る前記検査光によって生じた反応光の形状を撮像する撮像装置と、
    を備える、粒子検出装置。
  3. 検査光を発する検査光源と、
    前記検査光を照射されるフローセルと、
    前記フローセルの位置を第1焦点とする、頂点に孔が設けられた楕円鏡と、
    前記楕円鏡の頂点に設けられた孔を介して、前記フローセル内の流体を横切る前記検査光によって生じた反応光を検出する検査用光検出器と、
    を備える、粒子検出装置。
  4. 前記孔が、前記楕円鏡の第2焦点を通る、前記フローセルの外周の接線と、前記楕円鏡と、の交点の内側に設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の粒子検出装置。
  5. 前記孔が、前記楕円鏡の第2焦点に配置された光検出器の受光面の外端を通る、前記フローセルの外周の接線と、前記楕円鏡と、の交点の内側に設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の粒子検出装置。
  6. 前記フローセルが、光を反射する半球面反射膜と、前記半球面反射膜で反射された光が透過する半球面レンズ部と、を備える、請求項1からのいずれか1項に記載の粒子検出装置。
  7. フローセルの位置を第1焦点とする楕円鏡の頂点に設けられた孔から、前記フローセルを観察することを備える、粒子検出装置の検査方法。
  8. 前記孔が、前記楕円鏡の第2焦点を通る、前記フローセルの外周の接線と、前記楕円鏡と、の交点の内側に設けられている、請求項に記載の粒子検出装置の検査方法。
  9. 前記孔が、前記楕円鏡の第2焦点に配置された光検出器の受光面の外端を通る、前記フローセルの外周の接線と、前記楕円鏡と、の交点の内側に設けられている、請求項に記載の粒子検出装置の検査方法。
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