JPH03146848A - アライメント機構を備える検体測定装置 - 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１個ずつ分離して流される個々の検体に、レー
ザ光等を照射して、その光学的反作用を検出することに
より検体の測定を行なう検体測定装置に関する。

［従来の技術］ 従来の検体測定装置、例えばフローサイトメータては、
フローセルの中央部の２５０μｍ×２５０μｍ程度の微
小な矩形断面を有する流通部内にシースフロ一方式によ
って１粒子ずつ分離されて流れるサンプル検体中の細胞
やラテックス等の微粒子にレーザ光を照射し、その結果
発生ずる透過光、散乱光、蛍光等を各粒子毎に測光する
。粒子は１秒間に１０００〜２０００個という高速で測
定され、多数の粒子について得られる散乱光や蛍光等の
測定データをコンピュータで統計的に処理することによ
り検体の解析を行なう。統計処理の手法としてはヒスト
グラムやサイトグラム処理が数的である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、フローサイトメータは微小な照射レーザ
スポットを微小な検体に正確に照射しなければならずア
ライメント調整に高い精度が要求される。従来は操作者
が光学ステージを動かしながら手動で調整を行っていた
ため、手間がかかり容易ではなかった。

さらにはズームレンズを動かして照射スポット形状を変
更する際に、可動部の機械的精度の影響でレーザスポッ
トの照射位置が微妙にずれてしまう畏れがあり、その都
度手間のかかるアライメント調整か必要となってしまっ
た。

本発明は被検部へ光照射する光ビームのアライメントを
自動化し、簡便で信頼性の高い検体測定装置の提供を目
的とする。

［課題を解決するための手段コ 上述の課題を解決する本発明は、被検部を順次通過する
個々の検体に光ビームを照射し、被検部からの光を検出
することにより検体測定を行なう装置において、光ビー
ムを発生する光源と、被検部を通過する検体に対して、
通過方向と交差する方向に相対的に光ビーム照射位置を
移動させる手段と、被検部からの光を測光する検出器と
、該検出器の出力を基に検体の通過位置と光ビームの照
射位置が一致するように光ビームの照射位置を固定する
手段を有することを特徴とするアライメント機構を備え
る検体測定装置である。

［第１実施例］ 以下本発明の第１実施例を図面を用いて詳細に説明する
。第１図は本発明の実施例の構成図であり、図中１はレ
ーザ光源、２は光偏向器で、具体的には音響光学偏向素
子（ＡＯＤ）であり、光源１からのレーザビームを任意
の量だけ偏向することができる。４はシリンドリカルレ
ンズＬｌ、Ｌ２によりレーザ光を任意の長径、短径のビ
ームでフローセル５内の検体粒子Ｓに結像するビーム可
変手段である。レーザ光源１から発射されたレーザ光は
、光路中に設けられた光偏向器２によって、検体粒子Ｓ
の流れであるサンプル流（紙面に垂直方向）と直交する
平面内で偏向される。サンプル流は公知のシースフロ一
方式によってシース液に包まれるようにして細く流され
、サンプル液中の検体粒子が一個ずつ分離されて順に流
れている。

なお、３はレーザ光源１からの直進方向の０次光をカッ
トするためのストッパである。

レーザ光軸上にはフローセル５、ストッパ６、結像レン
ズ７、光電検出器８が配置され、検体粒子Ｓから放射さ
れる前方散乱光を測光する。ストッパ６は検体粒子Ｓが
被検部に無い場合にレーザ光源１からの走査あるいは固
定された直接光を遮断し、強力なレーザ光が充電検出器
に入射するのを防ぐものである。ストッパ６は走査範囲
の直接光を遮断するように走査方向に細長い形状となっ
ている。なお、レーザ光の走査範囲はごく微小であるた
め、」二連のような光学配置でも光検出器８で前方散乱
光のみを検出することができる。なお実質的にストッパ
６と同等の位置に光電検出器を設けて透過光を検出する
ようにしても良い。

レーザ光軸及びサンプル流の流れ方向のそれぞれに直交
する方向には、測光用対物レンズ９、絞り１０、集光レ
ンズ１１、ダイクロイックミラー１２．１３が順次配置
され、光路に対して斜設されたこれらのダイクロイック
ミラー１２．１３により反射された方向の光路上には、
バリアフィルタ１４．１５、光電検出器１６．１７がそ
れぞれ配置されている。これら光電検出器１６．１７に
は例えば微弱光を増強して検出することが可能なフォト
マルが使用され、検体粒子Ｓからの側方散乱光及び蛍光
を測光する。

光電検出器８．１６．１７の出力、更には前述のように
透過光を検出する場合にはその出力は、演算制御回路１
８に人力され、検体粒子Ｓから放射される散乱光及び蛍
光、更には透過光の測光強度を用いて演算が行なわれる
。又、演算制御回路１８からはレーザビームを連続的に
偏向して高速走査するための制御信号（細波）が光偏向
器２に出力される。又、演算制御回路１８には粒子解析
回路１９が接続され、測定データの記憶、該データを基
に粒子解析のための統計処理等の演算処理が行なわれる
。

さて、以上の構成において測定初期状態では光ビームの
照射位置と粒子流れ位置とのアライメントは合致してい
る保証は無い。さらには、例え始めは検体粒子Ｓに照射
されるレーザビームスポットの中心が検体粒子Ｓの流れ
の中心に正確に合っていたとしても、途中でズーム可変
手段によりズーくング状態を変えた際にズーム可変手段
のメカ的精度が良くない場合には検体粒子Ｓの流れ中心
からビームの中心が僅かにずれてしまう可能性もある。

そこで、このずれを無くすため、レーザビームの照射位
置と粒子の流れ位置を正確に一致させるアライメント調
整が必要であるが、その調整手順について以下説明する
。

まず、第２図に示すごとく、通常の測定時と同様に検体
粒子Ｓを含むサンプル２０をフローセル内の流通部に上
方から下方に向けて流し、検体粒子を次々と通過させる
。この時のサンプル流の流れ位置をＸＩ　とする。ここ
で光偏向器２を連続鋸波状の駆動電流で駆動することに
より、光ビームを第２図中のＸ方向、２１Ａから２１Ｂ
の範囲で検体粒子の流れ速度に対して十分高速に連続走
査して検体粒子をスキャンする。

この時、検体粒子から発生する散乱光あるいは蛍光の検
出強度は第３図のようになる。横軸は走査の経過時間で
、縦軸は検出強度である。

なお、検体粒子は間隔を置いて順々に流れてくるため、
走査光ビームは常に検体粒子をスキャンされるわけでは
無い。走査光ビームが検体粒子に当たらなかった場合に
は、出力信号は第３図のようなピークを持たすＯに近い
一定出力となる。しかしながら、走査光ビームは連続し
て高速走査されているため、どこかの時点で必ず検体粒
子をスキャンして第３図のような出力が得られるので、
この出力をアライメント調整に使用する。

第３図では時間１．の時に最大強度が得られている。演
算制御回路１８においてピーク検出を行なってｔｌを計
測する。光ビームの走査スピードは所定の一定値である
ので、ｔｌから検体粒子の通過位置、即ちサンプル流２
０の流れ位置ｘ１を求めることができる。この演算も演
算制御回路１８にて行なう。

なお、ｔｌを計測してｘｌを求める方法以外にも、光偏
向器２の偏向量からダイレクトにＸＩを求めるようにし
ても良い。偏向量と照射位置Ｘは１対１に対応している
ので、最大強度が得られた時点での光偏向器２の偏向量
よりｘｌを求めることができる。

以上のように最大検出強度が得られた地点ｘ１が求まっ
たら、照射ビームの中心がＸ、に一致するように、演算
制御回路１８で光偏向器２の偏向量を制御して、ｘ１地
点、即ち第２図２２の位置に光ビームを固定し照射する
。

このようにして照射ビームの中心とサンプル流２０の中
心、即ち検体粒子Ｓの流れ中心とのアライメント調整を
正確に行なうことができる。

この調整は１回だけでも可能であるが、調整を複数回繰
り返し、その平均値を取ることによって更に信頼性を高
めることができる。

なお、以上は散乱光又は蛍光の出力を用いて粒子の通過
位置Ｘ、を検出するものであるが、前述の透過光を用い
て検出することもできる。この場合は透過光の検出出力
が最小になる地点が検体の通過地点であると判断する。

以上のアライメント調整が終わった後に、通常の粒子測
定を開始する。次々と光照射される粒子による前方散乱
光、側方散乱光、蛍光の各測光出力は粒子解析回路１９
に蓄積され、ヒストグラムやサイトダラムの統計手法を
用いて粒子解析の演算を行なう。演算結果はＣＲＴやプ
リンタ等の不図示の出力手段に出力される。この演算は
フローサイトメトリの分野では様々な方法が知られてい
るので、ここでは詳細な説明は省略する。

なお、前記アライメント調整は装置立上げ時の最初の測
定時と、ズーム可変手段等の可動部を動かした際に最低
限行なうべきであるが、毎回の測定開始に当たりその都
度行なうようにすれば更に好ましい。

又、検体粒子を走査する際のビームスポットの形状は第
２図では真円形状であるが、ズーム可変手段４を調節し
て走査方向と交差する方向に偏平な縦長楕円形状にすれ
ば、走査方向の分解能が高まり、より精度の高いアライ
メント調整が可能となる。

［第２実施例］ 次に本発明の第２実施例を説明するが、装置の構成は先
の第１図とほぼ同様である。

先の実施例では１個の検体粒子を高速に光ビームてスキ
ャンして最大強度検出の得られる時間ｔ１からサンプル
流の流れ位置ｘ１を求めたが、本実施例では光照射地点
を少しずつ移動させながら複数の各地点において検体粒
子の光学測定を次々と行なう。そして各検出地点の中で
最大の検出値か得られる地点×１を求め、その地点へ光
照射位置を固定する。

より具体的には演算制御回路１８の制御信号を鋸波状に
変化させずに所定の一定値に保って、光偏向器２の偏向
量を所定の値に固定して光照射を行ない、検体粒子の通
過する際に発生する散乱光又は蛍光の最大強度を検出す
る。この際、複数個の粒子を連続して検出し、その平均
値を採用するようにすれば更に信頼性が高くなる。

次に前記所定値を微少に変化させて光偏向器２１ を駆動し、光照射位置をＸ方向に微少に移動させて光照
射する。そして上記と同様に最大強度を光学検出する。

こうして流通部の範囲内で相対的に光照射位置をずらし
ながら測定を繰り返す。これにより得られた測定信号か
ら第４図のような出力分布が得られる。横軸はビームス
ポットの照射位置、縦軸は検出強度である。この各信号
の中で最大強度の信号が得られる地点Ｘ、がサンプル流
２０の流れ中心であり、これを演算制御回路１８にて求
める。

そしてこの×１地点、即ち第２図２２の位置に光照射が
行なわれるように、演算制御回路１８の制御で光偏向器
２の偏向量を設定して第２図２２のように光照射位置を
固定する。

以上のアライメント調整がなされた後に通常の粒子測定
を開始し、測定した結果を粒子解析回路１９にて解析す
る。

なお、以上の検出を複数回行ない、平均値を取るように
すれば更に信頼性が向上する。

なお、先の実施例と同様、このアライメント調　２ 整は、装置立上げ時の最初の測定と、ズーム可変手段を
動かした際は最低限行なうべきであるが、毎回の測定開
始に当たり行なうようにすれば更に好ましい。

更に先の実施例と同様、アライメント調整の際のビーム
スポット形状を走査方向と交差する方向に偏平な形状と
することによりアライメント精度が更に高くなる。

なお、以上の実施例は光偏向手段を用いて、フローセル
内の検体の流れに対して光ビームの照射位置を移動させ
て検体の流れ位置を求めるものであるが、これとは逆に
光ビームは固定照射してフローセルの方を移動させるよ
うにしても良い。こうして検体の流れ位置が求まったら
、フローセルをその位置に固定する。即ち光ビームとフ
ローセルを相対的に移動させれば良く、どちらを動かし
ても本発明は有効である。

［発明の効果ゴ 本発明によれば、光ビームの中心と検体粒子Ｓの流れの
中心とのアライメントを自動化することができ、光学系
の精度は従来はど高い精度は要求されずに、高い信頼性
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、 第２図はフローセル部の詳細図、 第３図は第１実施例における信号出力、第４図は第２実
施例における信号出力、であり、図中の主な符号は、 １・・・・レーザ光源、２・・・・光偏向器、４・・・
・ビーム可変手段、５・・・・フローセル、７・・・・
結像レンズ、８・・・・充電検出器、９・・・・測光用
対物レンズ、１０・・・・絞り、１８・・・・演算制御
回路、 １９・・・・粒子解析回路、 ２０・・・・サンプル流、 ２１・・・・走査ビームスポット、 隅 う 目 弔 江 閉

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検部を順次通過する個々の検体に光ビームを照
   射し、被検部からの光を検出することにより検体測定を
   行なう装置において、 光ビームを発生する光源と、 被検部を通過する検体に対して、通過方向と交差する方
   向に相対的に光ビーム照射位置を移動させる手段と、 被検部からの光を測光する検出器と、 該検出器の出力を基に検体の通過位置と光ビームの照射
   位置が一致するように光ビームの照射位置を固定する手
   段と、 を有することを特徴とするアライメント機構を備える検
   体測定装置。
2. （２）前記光ビームを相対的に移動させる手段は、前記
   光源と被検部の間の光路中に設けられる光偏向手段であ
   り、該光偏向手段の偏向量を変化させて照射位置を移動
   させる請求項（１）記載の検体測定装置。
3. （３）前記光偏向手段は音響光学偏向素子である請求項
   （２）記載の検体測定装置。
4. （４）単一の検体を該検体の通過方向と交差する方向に
   光走査して、得られる検出値のピークから検体の通過位
   置を判別する請求項（３）記載の検体測定装置。
5. （５）次々と通過する検体に対し、ある位置に光照射を
   固定して光学検出したら、照射位置を通過方向と交差す
   る方向に移動させて、同様に順次検出を繰り返し、得ら
   れる複数の検出値の中のピーク検出値から検体の通過位
   置を判別する請求項（３）記載の検体測定装置。
6. （６）複数の検体の測定を行ない、各検体の平均通過位
   置に光ビームの照射位置を固定する請求項（４）又は（
   ５）記載の検体測定装置。