JPH0486546A - 検体検査装置 - 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、フローサイトメータ等のように、フローセル
内を通過する被検粒子にレーザービーム等を照射し、被
検粒子からの光学信号を検出して被検粒子の性質・構造
等を解析する検体検査装置に関するものである。

［従来の技術］ フローサイトメータとは、高速で流れる細胞浮遊溶液、
即ちサンプル液に例えばレーザー光を照射し、その散乱
光・蛍光による光電信号を検出し、細胞の性質・構造を
解明する装置であり、細胞化学、免疫学、血液学、腫瘍
学、遺伝学等の分野で使用されている。

このフローサイトメータ等に用いられる従来の粒子解析
装置では、フローセルの中央部の例えば２００μｍＸ２
００μｍの微小な四角形断面を有する流通部内を、シー
ス液に包まれて通過する血球細胞などの被検粒子にレー
ザー光等の照射光を照射し、その結果として生ずる前方
及び側方散乱光により、被検粒子の形状・大きさ・屈折
率等の粒子的性質を得ることが可能である。また、蛍光
剤により染色され得る被検粒子に対しては、照射光とほ
ぼ直角方向の側方散乱光及び蛍光を検出することにより
、被検粒子を解析するための重要な情報を求めることが
できる。

この照射光に偏光光束を使用した際に、シース液内の単
一の被検粒子で散乱される散乱光、蛍光は、照射光と同
じ方向に偏光したままであるが、１個の被検粒子内で多
数回散乱されると所謂偏光解消光が生じて、照射光と異
なった偏光成分の散乱光、蛍光が発生する。この偏光解
消光の発生率は、被検粒子である生体膜や細胞質の濃度
に依存するが、蛍光の偏光解消光の発生率はその粘性等
にも影響される。従って、照射光に偏光光束を使用して
散乱光及び蛍光の偏光状態を測定することは被検粒子の
情報を得る上で重要であり、従来から照射光には偏光光
束を使用する場合が一般的である。

第３図は従来例の検体検査装置の構成図であり、レーザ
ー光源１から出射されたレーザービームＬ１は矢印の鉛
直方向に偏光されていて、フローセル２の流通部２ａ内
をシース液に包まれて高速で流れる被検粒子に照射され
る。その側方散乱光は集光レンズ３で集光されて、偏光
ビームスプリッタ４によりレーザービームＬｌの偏光方
向と同じ鉛直方向成分の光束Ｌ２と、水平方向成分の光
束Ｌ３とに分光され、光束Ｌ２は鉛直方向の偏光板５ａ
、集光レンズ６ａを経てフォトマル７ａで受光され、光
束Ｌ３は水平方向の偏光板５ｂ、集光レンズ６ｂを経て
フォトマル７ｂで受光され、これらの受光量比から偏光
成分比を算出して偏光解析が行われる。

このような測定を行う従来例では、レーザー光源１のレ
ーザービームＬ１は偏光比が高いことが要求されるので
、−船釣には例えばＡｒ”等のガスレーザー光源が使用
されている。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、半導体レーザー光源による短波長化及び近赤外光
束で励起される蛍光色素の実用化に伴い、検体検査装置
、特にフローサイトメータの光源として半導体レーザー
光源を使用する動向が見られる。その他にも、半導体レ
ーザー光源は小型、安価で熱を殆ど発生せず、騒音・振
動を発生するファンが不要であり、直接変調が可能であ
る等の数々の利点を有している。しかし、一方で半導体
レーザー光源は共振器長が短＜、ＬＥＤ発光のランダム
偏光成分を無視できないため偏光比が低い。第４図の半
導体レーザー光源の光出力と偏光比の特性図に示すよう
に、特に低出力時において偏光比が著しく低下するので
、半導体レーザー光源を使用すると偏光解析を精度良（
実施することは不可能である。

本発明の目的は、光源として半導体レーザー光源を使用
しても、検体の偏光解析を精度良（行うことができる検
体検査装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明に係る検体検査装
置においては、光源から出射された光束を流体中の検体
に照射する照射手段と、前記光束によって検体から発生
した散乱光及び（又は）蛍光を集光して光検出器で受光
する受光手段とを有する検体検査装置において、前記照
射手段中に配置した特定の偏光方向の成分を選択する第
１の選択手段と、前記受光手段中に配置した特定の偏光
方向の成分を選択する第２の選択手段とを備えたことを
特徴とするものである。

［作用］ 上述の構成を有する検体検査装置は、光源からの光束の
特定の偏光成分のみを選択的に流体中の被検粒子に照射
し、被検粒子から発生された散乱光及び蛍光の特定の偏
光成分のみを選択的に光検出器上で受光して、得られる
光学信号を検出して被検粒子の解析を行う。

［実施例］ 本発明を第１図、第２図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図は本発明をフローサイトメータに適用した第１の
実施例の装置の構成図を示し、フローセル２の流通部２
ａには被検粒子がシース液と共に高速で鉛直方向に流れ
るようにされている。このフローセル２に対向して半導
体レーザー光源８が設けられており、半導体レーザー光
源８からフローセル２に向けて出射されるレーザービー
ムＬｌの光路Ｏ１上には、コリメータレンズ９、鉛直方
向の偏光板１０、集光レンズ１１、シリンドリカルレン
ズ１２が順次に配置されている。前方散乱光を測定する
ためにフローセル２を挟んで半導体レーザー光源８と反
対側の光路０２上には、集光レンズ６ｃ、視野絞り１３
ｃ、フォトディテクタ１４が配置されている。また、側
方偏光光の測定をするために光路０１と直交する光路０
３上には開口数１．０の集光レンズ３、ダイクロイック
ミラ１５、ダイクロイックミラー１６、バンドパスフィ
ルタ１７ｂ、鉛直方向の偏光板５ｂ、集光レンズ６ｂ、
視野絞り１３ｂ、フォトマル７ｂが配置されている。ダ
イクロイックミラー１５の反射方向の光路０４上には、
バンドパスフィルタ１７ａ、鉛直方向の偏光板５ａ、集
光レンズ６ａ、視野絞り１３ａ、フォトマル７ａが配置
されている。更に、ダイクロイックミラー１６の反射方
向の光路０５上には、バンドパスフィルタ１７ｄ、鉛直
方向の偏光板５ｄ、集光レンズ６ｄ、視野絞り１３ｄ、
フォトマル７ｄが配置されている。

流通部２ａには、例えば白血球のような全体細胞等の被
検粒子がシース液と共に流されるが、半導体レーザー光
源８から出射されるレーザービームＬｌによって蛍光を
発生するような蛍光色素が、抗原、抗体反応を利用して
特定の被検粒子に予め付着されている。半導体レーザー
光源８から発振されたレーザービームＬ１は光路０１上
を進み、コリメータレンズ９で略平行光とされ、偏光板
１０で鉛直方向成分のみが透過されて集光レンズ１１、
シリンドリカルレンズ１２によって流通部２ａで楕円状
に集光されて被検粒子を照射する。発生された前方散乱
光は光路０２上を進み、集光レンズ６Ｃ１視野絞り１３
ｃを経てフォトディテクタ１４で受光される。

一方、９０”側方散乱光及び蛍光は光路０３上を進み、
ダイクロイックミラー１５によって波長の異なる散乱光
と蛍光とに分光され、散乱光はダイクロイックミラー１
５で反射されて光路０４上を進み、バンドパスフィルタ
１７ａ、偏光板５ａ、集光レンズ６ａ、視野絞り１３ａ
を経てフォトマル７ａで受光される。また、蛍光はダイ
クロイックミラー１５を透過し、その後方のダイクロイ
ックミラー１６によって波長分離され、ダイクロイック
ミラー１６を透過した光束はバンドパスフィルタ１７ｂ
、偏光板５ｂ、集光レンズ６ｂ、視野絞り１３ｂを経て
フォトマル７ｂで受光される。また、ダイクロイックミ
ラー１６で反射された光束はバンドパスフィルタ１７ｄ
、偏光板５ｄ、集光レンズ６ｄ、視野絞り１３ｄを経て
フォトマル７ｄで受光される。そして、フォトディテク
タ１４の受光量から前方散乱光に関する情報が得られ、
フォトマル７ａの受光量からは側方散乱光の情報が得ら
れ、フォトマル７ｂ、７ｄの受光量から蛍光の波長ごと
の情報が得られて、被検粒子の解析が行われる。

上述の実施例において、偏光板５ａ、５ｂ、５ｄを回転
させて偏光方向を自在に設置する機構を設けてもよい。

例えば、偏光板５ａ、５ｂ、５ｄを全て鉛直方向に設置
すると偏光解消しなかった光束を検知することができ、
偏光板５ａ、５ｂ、５ｄを全方向に設置すると偏光解消
光を検知することができる。そこで、偏光解消しながっ
た光と偏光解消光との光量比を測定すれば、被検粒子の
偏光解消に関する平均的な性質、例えば均質ラテックス
粒子の偏光特性などを得ることができる。

なお、偏光板５ａ、５ｂ、５ｄは同一方向に設置する必
要はなく、目的に応じて個別に任意方向に設置してもよ
く、単色の蛍光色素で染色された検体を用いてバンドパ
スフィルタ１６をハーフミラ−に置換すると、各被検粒
子ごとに４偏光方向の偏光解消光を測定することができ
る。

第２図は本発明の第２の実施例の構成図を示している。

側方散乱光及び蛍光を測定するために、光路０３上には
フローセル２側から、集光レンズ３、ダイクロイックミ
ラー１５．バンドパスフィルタ１７ｂ、偏光ビームスプ
リッタ１８、集光レンズ６ｂ、視野絞り１３ｂ、フォト
マル７ｂが配置されている。ダイクロイックミラー１５
の反射方向の光路０４上には、バンドパスフィルタ１７
ａ、偏光ビームスプリッタ１９、集光レンズ６ａ、視野
絞り１３ａ、フォトマル７ａが配置され、偏光ビームス
プリッタ１９の反射方向の光路０６上には、集光レンズ
６ｅ、視野絞り１３ｅ。

フォトマル７ｅが配置されている。そして、偏光ビーム
スプリッタ１８の反射方向の光路０５上には、集光レン
ズ６ｄ、視野絞り１３ｄ、フォトマル７ｄが配置されて
いる。

被検粒子による前方散乱光は第１の実施例と同様に受光
され、蛍光及び側方散乱光は光路０３上を進み、ダイク
ロイックミラー１５によって波長の異なる散乱光と蛍光
とに分光される。散乱光はダイクロイックミラー１５で
反射されて光路０４上を進み、バンドパスフィルタ１７
ａを経て、偏光ビームスプリッタ１９によって偏光解消
しなかった鉛直方向成分の光束と偏光解消した水平方向
成分の光束とに分光される。そして、その鉛直方向成分
はそのまま光路０４上を進み、集光レンズ６ａによって
視野絞り１３ａを経てフォトマル７ａ上に集光される。

水平方向成分は偏光ビームスプリッタ１９によって反射
されて光路ｏ６上を進み、集光レンズ６ｅによって視野
絞り１３ｅを経てフォトマル７ｅ上に集光され、フォト
マル７ａ、７ｅの受光量比から蛍光の偏光比が測定され
る。

一方、蛍光は光路０３上を更に進み、バンドパスフィル
タ１７ｂを経た後に、偏光ビームスプリッタ１８によっ
て、偏光解消しなかった鉛直方向成分の光束と偏光解消
した水平方向成分の光束とに分光され、鉛直方向成分は
そのまま光路０３上を進み、集光レンズ６ｂによって視
野絞り１３ｂを経た後にフォトマル７ｂ上に集光され、
水平方向成分は偏光ビームスプリッタ１８によって反射
されて光路０５上を進み、集光レンズ６ｄによって視野
絞り１３ｄを経た後にフォトマル７ｄ上に集光される。

そして、フォトマル７ｂ、７ｄの受光量比から側方散乱
光の偏光比が測定される。

この実施例は１回の測定で蛍光及び散乱光の偏光比を得
ることができるので、例えば散乱光の偏光解消光量を測
定して白血球の外径の情報を得ることができ、蛍光の偏
光比を測定して細部膜や細胞質の粘性の情報が得られる
ので、被検粒子を検査する検査センタのルーチンに適し
ている。

上述の実施例においては、半導体レーザー光源８のレー
ザービームＬ１の波長は限定されていないが、半導体レ
ーザー光源８として実現可能な短波長の例えば８５０ｎ
ｍ以下のレーザービームによる測定が可能であり、Ｉ１
１定の精度が向上する。また、近赤外光束で励起される
蛍光色素を予め被検粒子に付着させておいて、発生した
蛍光の測定も可能になる。なお、レーザー光の第２高調
波を光源として利用してもよい。

上述の第１及び第２の実施例は、共に従来のフローサイ
トメータの照射光学系及び受光光学系に偏光特性を持つ
素子を挿入したものであるので、受光光学系の偏光素子
をダイクロイックミラー等に置換すれば、通常のフロー
サイトメータとして使用することも可能である。また、
半導体レーザー光源は直接変調が可能であるので、その
特色を利用して検体粒子の散乱効率及び蛍光強度に応じ
て半導体レーザー光源の光出力を変化させることもでき
る。この場合に、被検粒子に照射されるレーザー光の偏
光比は一定であるから測定値の処理に支障はない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る検体検査装置は、光源
からの光束の特定の偏光成分のみを選択的に流体中の被
検粒子に照射し、発生した散乱光及び蛍光の特定の偏光
成分のみを選択的に光検出器上に受光して被検粒子の解
析を行っているので、光源として偏光比の低い半導体レ
ーザー光源を使用することができ、短波長のレーザービ
ームによる精度の高い測定が可能となり、更に装置を小
型にかつ安価に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図〜第２区は本発明に係る検体検査装置の実施
例を示し、第１図は第１の実施例の構成図、第２図は第
２の実施例の構成図であり、第３図は従来の検体検査装
置の構成図、第４図は半導体レーザー光源の光出力と偏
光比の特性図である。 符号１はレーザー光源、２はフローセル、３．６ａ、６
ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、１１は集光レンズ、４．１８．
１９は偏光ビームスプリッタ、５ａ、５ｂ、５ｄ、１０
は偏光板、７ａ、７ｂ、７ｄ、７ｅはフォトマル、８は
半導体レーザー光源、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ
、１３ｅは視野絞り、１４はフォトディテクタ、１５．
１６はダイクロイックミラー、１７ａ、１７ｂ、１７ｄ
はバンドパスフィルタである。 特許出願人　　キャノン株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源から出射された光束を流体中の検体に照射する
   照射手段と、前記光束によって検体から発生した散乱光
   及び（又は）蛍光を集光して光検出器で受光する受光手
   段とを有する核体検査装置において、前記照射手段中に
   配置した特定の偏光方向の成分を選択する第１の選択手
   段と、前記受光手段中に配置した特定の偏光方向の成分
   を選択する第２の選択手段とを備えたことを特徴とする
   核体検査装置。 ２、前記光源は波長８５０ｎｍ以下のレーザービームを
   出力する半導体レーザー光源とした請求項１に記載の核
   体検査装置。 ３、前記光源はレーザー光の第２高調波を出力するよう
   にした請求項１に記載の核体検査装置。 ４、前記第１の選択手段及び第２の選択手段は、偏光素
   子とした請求項１に記載の核体検査装置。 ５、前記第２の選択手段を複数個設け、前記第２の選択
   手段は前記第１の選択手段の偏光方向と平行方向の選択
   手段と、前記第１の選択手段の偏光方向と直交方向の選
   択手段とした請求項１の核体検査装置。 ６、前記平行方向の偏光成分の受光量と前記直交方向の
   偏光成分の受光量を比較することによって偏光解消光の
   測定を行う請求項５に記載の核体検査装置。