JPH0136109Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、液体中に含まれる微粒子を分析する
光学式粒子検出器、詳しくは血液分析装置におい
て血球の大きさを正確に検出、測定する光学式血
球検出器のような光学式粒子検出器に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来から、レーザを光源とする光散乱型粒子検
出器が提案されているが、微粒子をＳ／Ｎ比（信
号雑音比）よく電気信号として検出するには、散
乱光強度を高めるためにレーザビームを微小スポ
ツトに集光する必要がある。レーザビームはその
断面において強度が一定でなく、一般にガウス分
布をとつている。このため均一な強さの照明とす
ることは困難であるが、微小スポツトに集光した
場合には、微粒子の大きさを測る上で大きな障害
となる。すなわち、レーザビームを集光した微小
スポツト中を、同じ大きさの微粒子が通過して
も、通過位置のわずかな違いによつて、これらの
微粒子による散乱光の強度は大きく異なつたもの
となる。この状態を第１ａ図に示す。１は粒子、
２はビーム断面、下部の曲線はビーム強度分布を
示している。レーザビームの強度Ｍに対する通過
位置の違いによる強度の差Ｎはかなり大きい。こ
のため散乱光より粒子の大きさの分布を求めた場
合、第２図に示すように、その分布は正しい分布
（実線）に比べて、あたかもより小さい粒子が多
く含まれているかの如くに誤つた分布（破線）と
なる。

従来、血液分析に関係する粒子検出装置におい
ては、微粒子数千〜数万を１つの検体として取り
扱い、大きさを比較する場合にも平均値を用いる
ことが多かつた。このため上述のような分布の不
正確さはあまり問題とされなかつた。

一般に光の散乱理論としてよく知られているよ
うに、微粒子による低角度の散乱光は高角度の散
乱光よりもはるかに大きい。しかし光散乱型粒子
検出器において、照明として微小スポツトに集光
された光は、焦点を通過した後、角速に広がつて
ゆく。このため照明の光軸に対して低角度の散乱
光は透過光（散乱されなかつた光）に埋もれてし
まい、散乱光だけをＳ／Ｎ比よく電気信号として
検出することは困難であつた。

従来、特公昭56−10579号公報に示されるよう
に、微小粒子を含む気体流に対して、気体流の方
向に対して幅のせまい偏平形状に集光された光ビ
ームを照射し、光散乱を測定して、微小粒子を検
出する装置が提案されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の特公昭56−10579号公報
記載の装置は、粒子を光で照射する一点にのみ焦
点を設定し、ビームを縦方向に絞るように構成さ
れており、粒子の大きさを検出するものではな
く、単に粒子を検出することを目的としているか
ら、低角度前方散乱光を検出することは何ら考慮
されていないものであり、粒子の大きさを正確に
測定することはできないという問題点を有してい
る。

本考案は上記の諸点に鑑みなされたもので、縦
方向と横方向の２つの焦点を設定することによ
り、微粒子による低角度の散乱光を容易に検出す
ることができ、粒子の大きさを正確に測定するこ
とができる光学式粒子検出器の提供を目的とする
ものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本考案の光学式粒子検出器は、図面を参照して
説明すれば、凸レンズとシリンドリカルレンズと
を、または凹面鏡と反射ミラーとシリンドリカル
レンズとを組み合わせて集光用光学系とし、この
集光用光学系を用いてレーザビームを縦方向に絞
つた長楕円形状のスポツトに集光し、このスポツ
トの中央部のレーザ強度がほぼ均一な領域に、微
粒子を含む液体を前記領域の幅以下の細い流れと
して通過させる光学セル８を設け、この光学セル
の前方に横方向に絞つたレーザビームの断面形状
に合わせたビームストツパ５を透過光が阻止され
るように設け、このビームストツパの前方に散乱
光集光レンズ９および光検出器１０を配設して、
微粒子による低角度の散乱光を検出するようにし
てなることを特徴としている。

本考案においては、上述のようにレーザビーム
を長楕円形状のスポツトに集光する。この場合、
スポツトの断面におけるレーザの強度分布は第１
ｂ図のように広くなり、レーザビームの強度
M′に対する通過位置の違いによる強度の差N′は
第１ａ図の場合に比べて大幅に小さくなる。２ａ
はビーム断面である。

第３図は本考案において、断面円形のレーザビ
ームが長楕円形状のスポツトに集光される過程を
ビーム断面の形状で示したものである。点Ｃにお
いてレーザビームは縦方向の長さが最も短かくな
り、縦５〜10μｍ、、横300〜400μｍの長楕円形状
となる。その後、レーザビームは縦長の楕円形状
に変化し、点Ｄにおいて横幅が最も短かくなる。
すなわち、この光学系では縦方向の焦点と横方向
の焦点が存在することになる。本考案においては
以上のようにレーザビームを集光し、点Ｃの位置
において粒子を含む液体を幅20〜30μ₂程度の細い
流れとして流す。これにはシースフローまたは流
体力学的焦点合わせという名称で知られている技
術を利用できる。点Ｃの位置を粒子１が通過する
と、第４図に示すように破線で示す散乱光３とと
もに、実線で示す透過光４（散乱されなかつた
光）が生じるが、これは上述のように縦長の楕円
形状のビームとなり、点Ｄの位置において長楕円
形状のビームストツパ５によつて阻止される。こ
のビームストツパ５の幅は0.5mm以下とするのが
望ましく、透過光４を阻止しながら0.5゜程度のき
わめて低角度の散乱光まで透過させることができ
る。θは散乱角である。

〔実施例〕

つぎに本考案の光学式粒子検出器の一実施例を
第５図に基づいて説明する。６および７は集光レ
ンズで、これらの集光レンズ６，７によつて断面
円形状のレーザビームは、第３図に示すように長
楕円形状に集光される。８は微粒子が懸濁した試
量液を流すための光学セルである。この光学セル
８の前方にレーザビームの断面形状に合わせたビ
ームストツパ５が透過光を阻止できるように設け
られる。このビームストツパ５は光学ガラス上に
レーザビームの断面形状をクロム蒸着して作製さ
れる。９は散乱光集光レンズで、このレンズ９に
よつて集められた散乱光が光検出器１０によつて
電気信号に変換される。第５図においては、集光
レンズ６は縦方向の焦点を光学セル８の中央部に
結ぶように設計され、シリンドリカル凹レンズで
ある集光レンズ７は集光レンズ６とともにビーム
ストツパ５において横方向の焦点を結ぶように設
計される。

第６図および第７図は、本考案の検出器におけ
る集光レンズの実施例を示しており、第５図に示
す集光レンズ６，７をこのような構成に置き換え
ても同様の効果が得られる。すなわち、第６図に
おいては、集光レンズ６ａは横方向の焦点をビー
ムストツパ上に結ぶように設計され、シリンドリ
カル凸レンズである集光レンズ７ａは集光レンズ
６ａとともに縦方向の焦点を光学セル中央部に結
ぶように設計される。第７図は凹面鏡６ｂおよび
反射ミラー１１を利用した集光レンズの実施例
で、凹面鏡６ｂは縦方向の焦点を光学セル中央部
に結ぶように設計され、シリンドリカル凹レンズ
である集光レンズ７ｂは凹面鏡６ｂとともに横方
向の焦点をビームストツパ上に結ぶように設計さ
れる。なおシリンドリカルレンズを２枚使用して
も同様の効果が期待できるが、本考案の検出器に
おいては、製作が難かしく精度も出にくいシリン
ドリカルレンズの使用を最小限の１枚に押えてい
る。

〔考案の効果〕

本考案の光学式粒子検出器においては、上記の
ようにビームストツパの点でビームを横方向に極
力狭く絞つているので、ビームストツパの幅を狭
くしても透過光を完全に阻止できる。このため前
方散乱光のうちビームストツパで阻止されるもの
は極力少なくおさえられている。この結果、低角
度の散乱光が検出できるという作用効果が奏せら
れる。

また本考案の光学式粒子検出器は上記のように
構成されているから、粒子の検出領域においてほ
ぼ均一な強さの照明が得られ、このため散乱光を
検出することにより粒子の大きさを正確に求める
ことができ、とくに低角度の散乱光を捕えること
ができ、微粒子の検出を容易に行うことができる
という効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図はレーザを光源とする従来の光散乱型
粒子検出器におけるビーム断面および強度分布状
態を示す説明図、第１ｂ図は本考案の光学式粒子
検出器におけるビーム断面および強度分布状態を
示す説明図、第２図はレーザを光源とする従来の
光散乱型粒子検出器により求めた粒子の大きさと
頻度との関係を示す曲線（破線）および正しい分
布を示す曲線（実線）を示す説明図、第３図は本
考案におけるビーム断面の形状を示す説明図、第
４図は本考案における散乱光、透過光、ビームス
トツパを示す説明図、第５図は本考案の検出器の
一実施例を示す説明図、第６図および第７図は本
考案における集光レンズの組合わせ例を示す説明
図である。 １……粒子、２，２ａ……ビーム断面、３……
散乱光、４……透過光、５……ビームストツパ、
６，６ａ，６ｂ，７，７ａ，７ｂ……集光レン
ズ、８……光学セル、９……散乱光集光レンズ、
１０……光検出器、１１……反射ミラー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 凸レンズとシリンドリカルレンズとを、または
   凹面鏡と反射ミラーとシリンドリカルレンズとを
   組み合わせて集光用光学系とし、この集光用光学
   系を用いてレーザビームを縦方向に絞つた長楕円
   形状のスポツトに集光し、このスポツトの中央部
   のレーザ強度がほぼ均一な領域に、微粒子を含む
   液体を前記領域の幅以下の細い流れとして通過さ
   せる光学セルを設け、この光学セルの前方に横方
   向に絞つたレーザビームの断面形状に合わせたビ
   ームストツパを透過光が阻止されるように設け、
   このビームストツパの前方に散乱光集光レンズお
   よび光検出器を配設して、微粒子による低角度の
   散乱光を検出するようにしてなることを特徴とす
   る光学式粒子検出器。