JPH0418618B2 - - Google Patents

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JPH0418618B2
JPH0418618B2 JP57215566A JP21556682A JPH0418618B2 JP H0418618 B2 JPH0418618 B2 JP H0418618B2 JP 57215566 A JP57215566 A JP 57215566A JP 21556682 A JP21556682 A JP 21556682A JP H0418618 B2 JPH0418618 B2 JP H0418618B2
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Japan
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light
passage
spherical mirror
capillary passage
flow
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JP57215566A
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JPS59107238A (ja
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Toshiaki Aritomi
Isao Shindo
Hiroatsu Nakamura
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光散乱を用いた粒子測定装置に係
り、特に液体中に浮遊している粒子に光を照射し
て散乱光を検出する粒子測定装置に関する。
〔従来技術〕
血液中の赤血球、白血球、血小板等の識別、大
きさの分布、計数等の測定は、臨床検査では多く
要求される。この種の測定装置は血球カウンタと
称されており、1つの代表的な測定装置として光
散乱を用いた血球カウンタが知られている。
光散乱を用いた血球カウンタの例は特開昭55−
37998号公報に記載されている。この公知技術で
は、フローセルに希釈血液を流しておき、レーザ
光源からの光を2個の円柱レンズを組み合わせた
レンズ対を通してフローセルに照射し、血液中の
血球に基づく散乱光を検出している。上述の円柱
レンズのレンズ対は、第1の円柱レンズによつて
フローセル上に光束を収斂させ、第2の円柱レン
ズによつて光阻止部材に光束を収斂させるための
ものである。
この種の従来の血球カウンタには、いくつかの
問題点があつた。第1の問題点は、2個の円柱レ
ンズを組合せて所定場所に2つの焦点を得るため
の光学系の調整作業が、非常に困難をともない面
倒である点であり、第2の問題点は、円柱レンズ
の内部反射の影響により、光束が不均一となり、
測定誤差をもたらす点である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、焦点合せのための光学系の調
整が容易で、測定誤差も小さい粒子測定装置を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、被測定粒子を含む試料が流通される
細管通路を有するフローセルを備え、その細管通
路に光源からの照射光を方向づけ、細管通路内を
被測定粒子が通つたときに生ずる散乱光を光検出
器で検出して当該被測定粒子に基づく情報を得る
粒子測定装置において、上記細管通路と上記光検
出器の間に、上記細管通路に対する上記照射光の
直進透過光である直射光が上記光検出器に入るの
を阻止する直射光阻止部材を設け、上記光源と上
記細管通路の間に球面鏡を設け、上記球面鏡を、
上記細管通路の位置にて結ぶ焦点と上記直射光阻
止部材の位置にて結ぶ焦点とが出現するように、
上記細管通路における試料の流れ方向に対して傾
斜して配置したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
第1図の実施例におけるフローセル1は、試料
液流入口2を有する部屋と、希釈液流入口3を有
する部屋と、光が照射される通路6を備えてい
る。サンプルカツプ25内の試料、例えば血液は
サンプラー26によつて一定量採取され、希釈部
27へ移送される。希釈部27では試料は希釈液
によつて所定比率で希釈され、希釈後の液がポン
プ28によつてフローセル1へ供給される。一
方、希釈液槽35内の希釈液はポンプ38によつ
てフローセル1へ供給される。この希釈液は、血
球を壊さない性質を持つ市販品である。希釈され
た試料は、試料液出口22から流出して内側の流
れを形成し、希釈液流入口3から流入した液は、
外側の流れを形成し、いわゆるシースフローとな
る。
すなわち、テーパ形状の出口23に続く細管通
路6内では、中央部を試料である血球浮遊液が流
れ、いわゆる血液の流れ4を形成する。この血液
の流れ4は希釈液の流れによつて周囲をとりまか
れているので、通路6の壁に接触することがな
い。血球浮遊液の流速と希釈液の流速を同一に保
つことと、出口23をテーパ形状にすることが、
中央部に細い血液の流れを形成するために有効で
ある。血球浮遊液の出口22の内径が20μmで、
通路6の内径が250μmのときには、細管通路6内
の流通流体の中央部に直径約20μmの血液の流れ
4が形成される。
レーザー光源40からの単色光の光束5は、平
面鏡12で反射され、球面鏡13の中央点に向け
られる。このとき球面鏡13への入射光の法線と
のなす角度すなわち入射角を変えると、反射光束
7の2つの焦点位置が変わる。球面鏡13は通路
6に対して傾けて配置される。一方の焦点である
血液流れと同じ方向(縦方向)の焦点位置は細管
通路6内の血液の流れ4の場所となり、他方の焦
点である血液流れに直交する方向(横方向)の焦
点位置は直射光阻止部材の一態様としての光阻止
線8の場所となるように光学系が調節される。通
路6内に粒子が流通しなければ反射光7は散乱さ
れず、細管通路6を経た透過光が光阻止線8によ
つて実質的に通過を阻止される。光阻止線8のよ
うな直射光阻止部材は、光源40から平面反射鏡
12および球面鏡13によつて細管通路6に方向
づけられた照射光が細管通路6を直進して透過す
るので、その透過光が光検出器11に入るのを阻
止するものである。この場合、細管通路6を直進
透過した光を便宜上直射光と称する。
光阻止線8の後方には集光レンズ9を有する顕
微鏡用対物レンズ筒30が配置されている。血球
が含まれた血液が流れ4を形成するように流通す
ると、血球がC点を通過する毎にその血球の大き
さに比例した強度の散乱光10が生ずる。第1図
の実施例は、低角度の散乱光だけを集光するよう
に構成されている。第1図では直射光阻止部材と
しての光阻止線8と、外周囲の散乱光を遮断する
外周囲散乱光阻止部材14とが、光トラツプとし
て配置されている。この例では、光阻止線8には
直径500μm程度の光の透過を妨げ得る面積を有す
る部材が用いられ、外周囲散乱光阻止部材14に
は直径2mm程度の円形貫通穴を有する板が用いら
れている。両部材8および14は一体化されてい
てもよい。光阻止線8は第4図に示すような線材
であつてもよい。低角度の散乱光だけを集光する
場合は光阻止線8と外周囲散乱光阻止部材14の
両方を用いるが、広角度に散乱光を集光する場合
は光阻止線8を用いるだけでよい。細管通路6内
に粒子が通つて散乱光が生ずる場合にも直射光が
存在するが、この直射光は光阻止線8によつて進
路を遮断される。
散乱光10は光検出器11に検出され、光電変
換される。その出力信号は直流阻止用コンデンサ
15により交流分のみが抽出され基準電位補正回
路16により基準電圧の補正が行なわれた後、増
幅器17で増幅され、信号処理により血球の大き
さに対する頻度分布図等が求められる。
レーザ光源40としてこの実施例では市販品で
ある2mWのHe−Neレーザ光源を用いた。光源
40は、光軸をわずかに変えられるように調節可
能に取付けられている。又、平面鏡12および球
面鏡13は、傾き角度を調節できるように取付け
られている。これは焦点距離を正確に決める場合
に有効である。球面鏡13の可動部の概略構成を
第2図に示す。ベース48に固定された筒状ホー
ルダ44の孔内に、球面鏡13を固着した取付軸
42が挿入されており、接触部にはボールベアリ
ングが設けられている。
焦点距離は、球面鏡13への入射角で決まる。
球面鏡の細管通路6に対する傾きを変えたり、入
射光束の方向を変えるときは光軸がずれるから、
光軸調整は光源40および平面反射鏡12をわず
かに移動して行う。反射鏡12からの入射光は常
に球面鏡13の中央に方向づけられる。球面鏡1
3の傾きおよび入射角が決まつたら、取付軸42
は止めねじ46で固定される。
次に第3図を参照して球面鏡と焦点との関係を
説明する。
曲率半径Rの球面鏡13に入射光束5が入射角
θ/2なる角度から入射されると、垂直方向すな
わち血液流れ4と同じ方向(縦方向)での焦点距
離fVと、水平方向すなわち血液流れ4に対し直交
する方向(横方向)での焦点距離fHは、 fV=Rcosθ/2 fH=R/cosθ/2 で求まる。従つて垂直方向(細管通路の縦方向)
の結像位置はC点となるが、水平方向(細管通路
の横方向)の光はC点ではまだ結像しておらず、
広い幅を有する。このためC点では第3図bに示
すように垂直方向が最小光束幅を有し、水平方向
に拡がりを有するほぼ楕円状の光束が得られる。
血液の流れ4のC点位置におけるこのような光束
の形状は、粒子を確実に検出するために効果的で
ある。水平方向の結像位置には光阻止線8を配置
する。光阻止線8上では垂直方向が結像されてい
ないから、この位置における透過光の光束形状は
第3図bを90度回転したような形状となる。これ
は球面鏡の主軸に対し垂直な面と水平な面を考え
た場合、垂直な面に対しては光束は面対称をなす
二つの部分に分かれるが、水平な面に対しては面
対称をなさない。すなわち、光束に対し球面鏡の
主軸に対する垂直面と水平面とが異なつて作用す
るからである。
光学系に関し第4図および第5図を参照しても
う少し具体的に説明する。第4図は第1図におけ
るフローセル付近の側面図、第5図は第4図の光
軸に沿つた水平断面図である。水平面に対して
(90−θ/2)度の角度傾斜した平面反射鏡に、
レーザ光源40からの光を照射すると、水平面に
対して(90−θ/2)度の角度傾斜した球面鏡1
3の中心(回転中心軸線上の点)に方向づけられ
る。この場合、球面鏡13は細管通路6の縦方向
および血液流れの方向に対して傾斜していること
になる。この球面鏡13に角度θ/2の入射角で
入射された光束は、全反射するが、垂直方向と水
平方向とでは上述のように異つた作用をする。
この実施例では、光束5が直径約800μmの円形
状であり、反射鏡12により水平面と角度θをな
す方向へ全反射される。球面鏡13の曲率半径R
を15.8mmとし、角度θを46度とすると、血球等の
屈折率を考慮すれば焦点距離fVは15.6mmとなり、
焦点距離fHは18.6mmとなる。そして、血球浮遊液
の流れ4のC点位置における光束の大きさは、横
幅が約130μmであり、縦幅が約10μmである。第
3図bに示すようなこの光束の大きさは、角度θ
を変えることにより変更できる。
第1図における光検出器11の内部は第6図に
示すような構成になつている。レンズ9で集束さ
れた血球による散乱光はスリツト18の面で結像
するが、この時の結像の大きさは血液浮遊液の流
れ4の表面での集束光幅に、レンズ9の倍率を乗
じたものであるため、スリツト18はその結像の
大きさに相当する開口の幅に保たれる。この開口
は具体例では直径約500μmの円形である。このス
リツト18を通過した光は、レンズ19によつて
光増幅器20、例えば市販の光電子増倍管の表面
に結像される。光増幅器20の位置感応等が問題
になる場合はレンズ19を用いず拡散ガラス等で
拡散光として光増幅器20に導いてもよい。
従来のように2枚のシリンドリカルレンズを組
合せて2つの焦点を形成する方法では、シリンド
リカルレンズの内部反射の影響をなくすための調
整が困難であるが、上述の実施例によればそのよ
うな光束の不均一は排除できる。また、従来の方
法では、2焦点位置合せ作業が複雑であるが、上
述の実施例では治具なしでも調整が可能となるな
ど作業が容易となる。上述の実施例では、フロー
セルの位置で、垂直方向の光束幅を狭く、水平方
向の光束幅を広くできるから、粒子の同時通過現
象があつても計数誤差を低減でき、かつ、試料液
の流れ速度の変動に基づく散乱光強度の変化すな
わち体積情報の変化を小さくできる。又、血球カ
ウンタにおいては、赤血球と血小板の識別精度が
向上すると共に、容積等の情報がより正確に求ま
る。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明では球面鏡を利用
して2つの焦点合せを容易にし、粒子の高精度測
定を可能にしたから、その効果は甚大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成を示す
図、第2図は第1図における球面鏡の取付状態を
示す図、第3図aは球面鏡の反射状態を示す図、
第3図bはC点における光束形状例を示す図、第
4図は第1図における光学系の側面図、第5図は
第4図の光学軸に沿つた水平断面図、第6図は光
検出器の内部概略図である。 1……フローセル、4……血液の流れ、6……
通路、8……光阻止線、10……散乱光、11…
…光検出器、13……球面鏡、25……サンプル
カツプ、30……対物レンズ筒、35……希釈液
槽、40……レーザ光源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被測定粒子を含む試料が流通される細管通路
    を有するフローセルを備え、上記細管通路に光源
    からの照射光を方向づけ、上記細管通路内を上記
    被測定粒子が通つたときに生ずる散乱光を光検出
    器で検出して上記被測定粒子に基づく情報を得る
    粒子測定装置において、上記細管通路と上記光検
    出器の間に、上記細管通路に対する上記照射光の
    直進透過光である直射光が上記光検出器に入るの
    を阻止する直射光阻止部材を設け、上記光源と上
    記細管通路の間に球面鏡を設け、上記球面鏡を、
    上記細管通路の位置にて結ぶ焦点と上記直射光阻
    止部材の位置にて結ぶ焦点とが出現するように、
    上記細管通路における試料の流れ方向に対して傾
    斜して配置したことを特徴とする光散乱を用いた
    粒子測定装置。
JP57215566A 1982-12-10 1982-12-10 光散乱を用いた粒子測定装置 Granted JPS59107238A (ja)

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JPS59107238A JPS59107238A (ja) 1984-06-21
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