JPH0296638A - 光学装置及び該光学装置を用いた粒子測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光学装置及び該光学装置を用いた粒子測定装置
、例えばフローセル内を通過する被検粒子にレーザ光等
を照射し、被検粒子から放射される散乱光や蛍光を検出
して被検粒子のカウントや性質、構造等を解析するフロ
ーサイトメータに関する。

［従来の技術］ 従来フローサイトメータ等の粒子測定装置においては、
クロスランド・ティラーによって考案された細胞溶液の
外側に高速層流を流す方法によって個々の細胞を分離し
、これによって個々の細胞についての情報を得ることが
可能となったわけであるが、特に細胞への光ビームの照
射によってその散乱光の測定、さらには被検粒子を蛍光
染料により染色しておき光ビームの照射によって励起さ
れて発する蛍光を測定することにより多くの情報が得ら
れる。ここで微小な細胞による散乱光や蛍光を精度よく
得るためには大出力でノイズが少なく、かつ集光性の良
い光ビームが必要であり、一般にレーザ光が用いられる
。散乱光からは細胞の大きさ、形状、細胞核の径、体積
、核内構造の？！ｉ雑さ等の情報が得られる。また蛍光
からはＤＮＡ、ＲＮＡの染色によってＤＮＡ量、ＲＮＡ
量を求めることが可能である。特に蛍光色素を抗原もし
くは抗体と結合させ、抗原もしくは抗体と反応させるこ
とにより、フローサイトメータにて蛍光を測定すること
で抗原もしくは抗体の定量的な測定が可能となる。これ
らの場合、照射する光ビームは蛍光色素を励起する波長
のものでなけわばならない。

本願出願人は先に出願した特願昭６３−２１５０２にお
いて、非線形光学部材を用いて複数の波長の照射光が得
られ、様々な蛍光色素に対応できる粒子解析装置を提案
した。

第３図は特願昭６３−２１５０２の照射光学系の簡略図
であるが、集光レンズ７は２枚のシリンドリカルレンズ
により構成されており、被検粒子の流わに直交する水平
方向（ａ）にだけパワーを持ったシリンドリカルレンズ
７ａと、被検粒子の流むと同一の垂直方向（ｂ）にだけ
パワーを持ったシリンドリカルレンズ７ｂとが順に配置
されている。

この構成においてシリンドリカルレンズ７ａの焦点距離
によって水平方向の、またシリンドリカルレンズ７ｂの
焦点距離によって垂直方向のレーザビームスポットのサ
イズが決定される。これにより被検粒子に照射されるレ
ーザビームスポットの形状は、例えば１０μｍｘ１５０
μｍの楕円形状となる。

［発明が解決しようとしている問題点］［２・かじなが
ら、上記従来例では２波長以上の複数の照射光を同一レ
ンズを用いて集光させているため、色収差の影響で第４
図のように各波長によ−）でビームウェストの位置が異
なってしまい、被検部でのビームスポットのサイズが波
長によって異なってしまった。例えば波長４８８ｎｍの
レーザ光を・使用したとき、ビームウェスト１０μｍ×
１５Ｃ）μｍの光束において、ビームウェストから１ｍ
ｒｉｉｌｉれた所の光束の大きさは約６３μｍ　Ｘ　　
１５０μｍと大ぎく変化してしまう。ビームスポットサ
イズが大と（なるとエネルギ密度が弱まり、また特に垂
直方向のサイズが大きくなると、ビームスポットの中に
複数の粒子が入って誤測定をしてしまう可能性が増大す
る。こうして測定精度が悪化するという問題点があった
。

本発明は異なる波長の照射光でも被検部でのスポットサ
イズが同一となるような光学装置、及び該光学装置を備
えた粒子測定装置の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上述した問題点を解決する本発明は、光源より光路中順
に、非線形光学部材と、該非線形光学部材より出射する
第１、第２の波長の光の色収差を補正する光学系を有す
る光学装置、 並びに、被検粒子が通過する被検部に第１の波長及び第
２の波長の光ビームを照射する照射光学系と、被検部か
らの光を測光する測光光学系と、該測光光学系による測
光出力から被検粒子の測定を行なう演算部を有する粒子
測定装置において、前記照射光学系の光路中に前記第１
、第２の波長の光の色収差を補正する光学系を有する粒
子測定装置である。

［実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する
。

第２図は実施例の全体構成図を表わす。レーザ光源１（
出力１００ｍＷ、波長７８０ｎｍの半導体レーザ）より
発射された基本レーザ光（波長λ、）をレンズ２にてＳ
ＨＧ用に設計された非線形光学部材３へ収斂して入射さ
せる。ここで収斂して入射させるのは入射光のパワー密
度が大きいほど非線形光学部材の変換効率が良いからで
ある。非線形光学部材３において位相整合がとられてい
るために、基本レーザ光は光第２高調波（波長λ５＝λ
１／２）へ変換されて出射する。この時、光第２高調波
に変換されなかった基本レーザ光も同時に出射する。光
路中、前記非線形光学部材３の後方に設けられた基本レ
ーザ光のみを通過させるフィルタ５および光第２高調波
のみを通過させるフィルタ６は光路中に出し入れ自在で
あり、いずれかを選択して基本レーザ光のみまたは光第
２高調波のみを通過させる。この時、ＳＨＧ以外の非線
形光学効果によって極僅かながら発生する他波長の光は
前記フィルタによって除去される。なお両方のフィルタ
を光路中から外すことによって基本レーザ光および光第
２高調波の両波長を含んだ照射光を得ることもできる０
選択された波長の照射光は、色消シリンドリカルレンズ
の組から成る結像レンズユニット７にてフローセル８内
の流通部の被検部へ収斂して照射される。被検部にはシ
ースフロ一方式によって生体細胞粒子やラテックス粒子
等の被検粒子１０が１個ずつあるいは１塊ずつ漬れてお
り、被検部への通過ごとに被検粒子に照射光ビームが照
射される。ここで被検部でのビームスポットの形状は流
れに対して横長の楕円形状である。これは被検粒子の漬
れ位置にずれが生じても均一強度で被検粒子を光照射で
きるようにするためである。被検部を被検粒子１０が通
過して光照射されると、被検粒子から透過光、散乱光お
よび蛍光が発せられる。そしてストッパ１１にて透過光
や散乱されなかった直接光がカットされ、所定角度の前
方散乱光は集光レンズ１２にて集光され、基本レーザ光
と光第２高調波が一方の光を透過し他方の光を反射する
ダイクロイックミラー１３にて分離されて、それぞれ他
の波長の光を除去する波長選択フィルタ２２、光検出器
２３、および他の波長の光を除去する波長選択フィルタ
２４、光検出器２５の組にて受光される。

また、被検粒子の粒状性の情報を側方散乱光から得るた
めに、集光レンズ１４、ダイクロイックミラー１５．１
６を通過した側方散乱光（基本レーザ光と光第２高調波
）を波長選択フィルタ２６、光検出器１７の組にて強度
検出する。なお波長選択フィルタ２６は基本レーザ光と
光第２高調波のいずれか一方を選択するフィルタであり
、このフィルタ２６を光路外へ退去させれば基本レーザ
光と光第２高調波を共に検出できる。なおダイクロイッ
クミラー１５．１６は側方散乱光（基本レーザ光と光第
２′高調波）を透過し、蛍光（基本レーザ光に対応した
蛍光と光第２高調波に対応した蛍光）を反射する。

さらに被検粒子を蛍光染料にて染色して、照射光により
励起されて被検粒子より発する蛍光を受光してその綿層
化学的性質を知るのに、ダイクロイックミラー１５、基
本レーザ光に対応した蛍光のみを波長選択する波長選択
フィルタ１８、光検出器１９で構成される光学系で蛍光
強度を検出し、ダイクロイックミラー１６、光第２高調
波に対応した蛍光のみを波長選択できる波長選択フィル
タ２０、光検出器２１で構成される光学系で別波長の蛍
光強度が検出される。光検出器２３．２５．１７．１９
．２１の検出信号は不図示の演算回路に入力されて粒子
解析の演算が行なわれる。

次に第１図を用いて、レーザ光照射光学系の詳細な説明
を行なう、なお第１図において第２図と同一の記号は同
一の部材を表わす。

基本レーザ光（λ１）、光第２高調波（λｂ）は共に粒
子流れ直交方向の収斂は色消シリンドリカルレンズ７Ａ
によって行なわれ、粒子流れ方向の収斂は色消シリンド
リカルレンズ７Ｂによって行なわれる。この時、色消シ
リンドリカルレンズ７Ａ、７Ｂは共に、フローセル流通
部９に基本レーザ光（λ１）、第２高調波（λ、）のビ
ームウェストが位置するように設計しである。

次に色消を行なう方法について説明する。従来は光の波
長が異なると同一レンズでも屈折率ｎが異なってしまい
、従って焦点距１１１１ｆも異なり、当然収斂する位置
も異なってしまう色収差の現象が生じて問題であった。

そこで本発明は、この色収差を除去する色消を行なうこ
とにより問題点を解決している。

色収差のないレンズを作るには、正および負のレンズを
組合わせなければならない。これを構成する正、負レン
ズ（ｆ＋＞ｏ、シ＋：ｆ２＜０゜ν、）は分散率ν３、
Ｖ２の差ができるだけ大きいほうが良い、ここで用いた
分散率というのは、物質が光を分散する能力を示す量で
あり、物質ごとに異なる。実用上は重量および耐蝕性等
を考慮してクラウンとフリント硝子の組合わせが多く用
いられ、これに平行光線が入射すれば凹及び凸レンズの
屈折作用が打ち消し合い、異なる波長λ５、λ勧の光が
一点に収斂する。

このような方法で色消を行なったシリンドリカルレンズ
？Ａ、７Ｂを用いることによって、軸上色収差と倍率色
収差の両方を補正することができ基本レーザ光（λ１）
とその第２高調波（λｂ）のビームウェストを共にフロ
ーセル中の流通部の同一位置に収斂させることができる
。

なお、上述の実施例ではレーザユニットと色消の光学系
を分離して配置したが、レーザユニット内に同様の光学
系を組み込んでも良い。

また使用するレーザも実施例の半導体レーザには限らず
Ａｒ＋レーザやＩｆ　ｅ　−Ｎ　ｅレーザ等様々なレー
ザをイ吏用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、色消を考慮したシリンドリカルレ
ンズを用いて基本レーザ光又はその第２高調゛波をフロ
ーセル中の流通部に収斂させることによって、同一光路
でさらに同一レンズによって流通部の同一部にビームウ
ェストを位置させることができるため、照射光光量の損
失がなく測定精度も向上し、さらには照射に使用する光
の波長を変えるたびに微調整をする必要もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の実施例の照射光学
系の構成図、 第２図は実施例の全体構成図、 第３図は従来例における照射光形状の模式図、第４図は
従来例における色収差の説明図、であり、図中の記号は
、 １・・・レーザ光源、２．４・・・集光レンズ、３・・
・非線形光学部材、 ７・・・結像レンズユニット、 ７ａ、７ｂ・・・シリンドリカルレンズ、７Ａ、７Ｂ・
・・色消シリンドリカルレンズ、８・・・フローセル、
９・・・流通部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源より光路中順に、非線形光学部材と、該非線形
   光学部材より出射する第１、第２の波長の光の色収差を
   補正する光学系を有することを特徴とする光学装置。 ２、被検粒子が通過する被検部に第１の波長及び第２の
   波長の光ビームを照射する照射光学系と、被検部からの
   光を測光する測光光学系と、該測光光学系による測光出
   力から被検粒子の測定を行なう演算部を有する粒子測定
   装置において、前記照射光学系の光路中に前記第１、第
   ２の波長の光の色収差を補正する光学系を有することを
   特徴とする粒子測定装置。