JPH0545355A - 細胞解析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蛍光の光学測定系の光学フィルターを交換する
ことなく、測定目的に応じた光学フィルターの最適な波
長特性を選択する 【構成】蛍光の測定光学系に二つの光学系ブロックを設
け、これらの中に光学フィルターを光軸に対して回動可
能な状態に取り付け、光学フィルターの回動角度に対す
る波長シフトの関係をあらかじめ測定しておくことによ
り、種々の測定目的に対応する光学フィルターの波長特
性を最適に、しかも容易に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定流体に光ビーム
を照射し、その流体中に含まれる細胞からの蛍光や散乱
光を測定して、細胞の識別、分取を行なう装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】バイオテクノロジーの発展に伴い、医
学、生物学などの広い分野で、細胞の自動分析および分
別を行なう装置の要求が高まっている。このような細胞
解析装置の代表的なものとしてフローサイトメータが知
られている。

【０００３】図５は一般的な細胞解析装置（フローサイ
トメータ）の要部の構成と、その作動を説明するための
模式図である。図５において、容器中にあり細胞を含む
サンプル液１は、別の容器中にあるシース液２ととも
に、エアポンプ３によってフローセル４に導かれ、フロ
ーセル４の内部では、シース液２がサンプル液１を円筒
状に包み込む鞘状のシースフローが形成される。このシ
ースフローは細胞をフローセル４の中心軸に沿って一つ
一つ正確に流すための手段として形成されるものであ
る。フローセル４の下部には、レーザ光源５から出射さ
れ、収束レンズ６によって絞り込まれたレーザ光７が照
射される。サンプル液１に含まれる細胞は、多くの場
合、蛍光染料や蛍光ラベルモノクロナール抗体などの蛍
光物質で蛍光標識されており、細胞がレーザ光７中を通
過するとき、散乱光と蛍光が発生する。

【０００４】散乱光は、集光レンズ８，ビームブロック
９およびピンホール１０からなる集光光学系を経て、例
えばフォトダイオードなどの光検出器１１で検出され
る。一方蛍光については、集光レンズ１２によって集め
られ、波長選択性を持つハーフミラーのダイクロイック
フィルター１３での反射または透過により、赤色系蛍光
と緑色系蛍光に分離される。そして、反射光は第一の光
学フィルター１４により波長選択された後、光検出器１
５で赤色蛍光が検出され、透過光は第二の光学フィルタ
ー１６により波長選択された後、光検出器１７で緑色蛍
光が検出される。二つの光学フィルター１４，１６に
は、干渉フィルターまたは色ガラスフィルターが用いら
れる。散乱光を検出する光検出器１１，赤色蛍光を検出
する光検出器１５，および緑色蛍光を検出する光検出器
１７からの信号は、それぞれ信号処理回路１８に送ら
れ、ここで、散乱光と蛍光の強度を分析することによ
り、細胞の同定が行なわれる。

【０００５】上記の例では光源にレーザ光源５を使用し
ているが、これより安価な水銀ランプやキセノンランプ
を用いた装置もある。また、蛍光の測定を３色，４色に
細分して測定する装置や散乱光の多角度成分を測定する
装置もある。さらに細胞識別機能に加えて、識別した細
胞を分取、ソーティングする機構を備えた装置もあり、
これをセルソータと呼んでいる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の細胞解析装置で
問題となる点は、蛍光物質の種類と細胞の種類により、
蛍光標識の波長と強度が異なることである。特に蛍光波
長に関しては、測定目的により最適な波長範囲を設定す
る必要があり、ダイクロイックフィルター１３，干渉フ
ィルターなどの光学フィルター１４，１６の透過または
反射波長特性を測定系に応じて決めなければならない。
このように、様々の波長と強度の全てについて最適な設
定をするには、それぞれに対応する波長特性を持つ光学
フィルターを何枚も用意しておき、測定目的によって蛍
光標識の波長と強度が変わる都度、光学フィルターを交
換する必要が生ずる。特に、最適な波長範囲の設定を精
密に行なう場合に、要求される測定精度が高くなるほ
ど、波長特性を細かく設定した光学フィルターを数多く
用意しておき、これらの中から最適なものを選択しなけ
ればならず、光学フィルターの準備とこれを交換する煩
雑な手間がかかることになる。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、光学フィルターを交換することな
く、簡便に光学フィルターの透過波長および反射波長の
設定可能な細胞解析装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の細胞解析装置は、蛍光の測定光学系とし
て、ダイクロイックフィルター，第一の光学フィルタ
ー，第一の光検出器をその中に収容する第一の光学系ブ
ロックと、第二の光学フィルター，第二の光検出器をそ
の中に収容する第二の光学系ブロックとを備え、第一の
光学系ブロック，第一の光学フィルターおよび第二の光
学フィルターをそれぞれ光軸に対して回動可能としたも
のである。

【０００９】

【作用】ダイクロイックフィルターや光学フィルター
は、ガラスなどの基板に誘電体の多層膜を蒸着してあ
り、蒸着膜の干渉により特定の波長範囲の光を選択的に
透過または反射すが、普通ダイクロイックフィルターは
光軸と４５°，光学フィルターは、光軸と垂直に設置し
て使用しているのに対して、これを本発明では上記のよ
うに光学フィルターを光軸に対して回動させ、角度をず
らせて使用することにより、蒸着膜内における光路長が
変化するので、透過または反射する光学フィルターの波
長範囲のシフトが生ずる。そこで、光学フィルターの回
動角度に対する波長シフトの関係をあらかじめ測定して
おき、目的に応じて、光学フィルターの角度調整を行な
い、所望の波長特性を簡単に選択し設定することができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。図
１は本発明の細胞解析装置を上からみた模式図である。
図１の図５と共通部分を同一符号で表わしてあり、図１
の送液系，フローセル，投光系，散乱光検出部などにつ
いては、図５と同じであるからここではそれらの説明を
省略する。図１が図５と異なる点は、図１の本発明の細
胞解析装置は、ダイクロイックフィルター１３，第一の
光学フィルター１４，および光検出器１５を第一の光学
系ブロック１９に収め、これをスライドガイド２０に沿
って可滑動とするとともに、第一の光学フィルター１４
はそれ自体を回動可能とし、また第二の光学フィルター
１６と光検出器１７を第二の光学系ブロック２５に収
め、第二の光学フィルター１６も回動可能として、光の
入射角度の調整を行なうことができるようにしたことで
ある。

【００１１】図２は第一の光学系ブロック１９とスライ
ドガイド２０を示す模式図であり、（ａ）は部分斜視
図，（ｂ）は断面図である。図２（ａ）は図１に示した
ダイクロイックフィルター１３，第一の光学フィルター
１４および光検出器１５の図示を省略してあるが、第一
の光学系ブロック１９は、ダイクロイックフィルター１
３と光軸の交点Ａ（図１）を含む第一の光学系ブロック
１９の中心線上に回動基点を有し、目盛りを付したスラ
イドガイド２０に沿って滑動することにより、ダイクロ
イックフィルター１３の波長特性に応じて、第一の光学
系ブロック１９のスライド角度の調整を簡単に行なうこ
とができるようにしてある。第一の光学系ブロック１９
のスライドは、図２（ｂ）に示すように、図１には図示
省略した装置全体を載せてある定板２１上で、Ａを通る
垂直線上に形成した凹部２２に、第一の光学系ブロック
１９の底面に設けた凸部を嵌め込み、第一の光学系ブロ
ック１９を回すことにより行なうことができる。第一の
光学系ブロック１９の回動は手動により行なう。

【００１２】図３はダイクロイックフィルター１３の光
軸に対する設定角度と透過波長特性との関係を示す線図
である。図３のように、ダイクロイックフィルター１３
の角度を−１０°から＋１０°まで変えることにより、
透過波長は約−２５ｎｍから＋２５ｎｍまでシフトする
ことがわかる。

【００１３】図４は第一の光学フィルター１４の第一の
光学系ブロック１９への取り付け状態を示す模式図であ
り、（ａ）は全体の斜視図，（ｂ）はフィルターホルダ
ーを表わす斜視図である。図４（ａ）において、第一の
光学フィルター１４を収めたフィルターホルダー２３の
中心Ｂの中心線が光軸と交わるように、このフィルター
ホルダー２３を第一の光学系ブロック１９に嵌め込んで
あり、手動によって回すことができる。フィルターホル
ダー２３を回動させる角度は、第一の光学系ブロック１
９に付した目盛りによって設定する。このフィルターホ
ルダー２３は、図４（ｂ）に示す形状を持ち、円板状の
つまみ部２４が第一の光学系ブロック１９の表面に露出
し、つまみ部２４の直角方向に一体として形成した板状
部２５を、第一の光学系ブロック１９の内部に可滑動状
態に取り付け、板状部２５に第一の光学フィルター１４
を設置してあるので、円板状のつまみ部２４を回すこと
により、第一の光学フィルター１４も回るようになる。
したがって、第一の光学フィルター１４は、前に述べた
ダイクロイックフィルター１３の場合と同様に、波長特
性に応じた角度の調整を行なうことができる。一方、第
二の光学フィルター１６も、第一の光学フィルター１４
と同様に、図１に示した通りフィルターホルダー２６に
収め、これを第二の光学系ブロック２７に嵌め込んで角
度調整を可能としている。フィルターホルダー２６は、
フィルターホルダー２３と同じ形状であるから説明を省
略する。

【００１４】

【発明の効果】細胞解析装置は、細胞の種類などにより
蛍光標識の波長と強度が異なることから、特に蛍光波長
について最適波長範囲を決めなければならず、そのた
め、従来は測定目的に応じた波長特性を持つ光学フィル
ターを多数用意しておき、光学フィルターを交換する頻
度が多かったが、本発明では、蛍光の測定光学系に二つ
の光学系ブロックを設け、これらの中に光学フィルター
を光軸に対して回動可能な状態に取り付けたために、光
学フィルターの回動角度に対する波長シフトの関係をあ
らかじめ測定しておくことにより、種々の測定目的に対
応する光学フィルターの波長特性を容易に選択すること
ができ、最適状態に設定することができるので、これま
で煩雑で手間のかかる光学フィルターの準備と交換の作
業は無くなり、測定効率が極めて向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置構成を示す上からみた模式図

【図２】（ａ）は第一の光学系ブロックを示す模式斜視
図、（ｂ）は同じく模式断面図

【図３】ダイクロイックフィルターの光軸に対する設定
角度と透過波長特性との関係を示す線図

【図４】（ａ）は第一の光学フィルターの取り付け状態
を示す模式斜視図、（ｂ）はフィルターホルダーの形状
を示す模式斜視図

【図５】従来の細胞解析装置を示す模式図

【符号の説明】

１ サンプル液 ２ シース液 ３ エアポンプ ４ フローセル ５ レーザ光源 ６ 収束レンズ ７ レーザ光 ８ 集光レンズ ９ ビームブロック １０ ピンホール １１ 光検出器 １２ 集光レンズ １３ ダイクロイックフィルター １４ 第一の光学フィルター １５ 光検出器 １６ 第二の光学フィルター １７ 光検出器 １８ 信号処理回路 １９ 第一の光学系ブロック ２０ スライドガイド ２１ 定板 ２２ 凹部２３ フィルターホルダー ２４ つまみ部 ２５ 板状部 ２６ フィルターホルダー ２７ 第二の光学系ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星川 寛 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】細胞を含む流体をフローセルに送り込む送
   液系と、このフローセルを通過中の前記流体に光ビーム
   を照射する投光光学系と、前記光ビームの照射を受けて
   前記細胞から発する散乱光と蛍光の少なくとも一つを測
   定する測定光学系を備え、前記測定光学系により測定さ
   れる蛍光強度から前記細胞の識別を行なう細胞解析装置
   であって、前記蛍光の測定光学系は、ダイクロイックフ
   ィルター，このダイクロイックフィルターによる反射光
   を受ける第一の光学フィルター，第一の光検出器をその
   中に取り付けた第一の光学系ブロックと、前記ダイクロ
   イックフィルターの透過光を受ける第二の光学フィルタ
   ー，第二の光検出器をその中に取り付けた第二の光学系
   ブロックとを有し、前記第一の光学系ブロック，前記第
   一の光学フィルターおよび前記第二の光学フィルターを
   それぞれ光軸に対して回動可能としたことを特徴とする
   細胞解析装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の細胞解析装置において、第
   一の光学系ブロックは、ダイクロイックフィルターと光
   軸の交点を含む前記第一の光学系ブロックの中心線上に
   位置する基点により回動することを特徴とする細胞解析
   装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の細胞解析装置において、第
   一の光学フィルターは、光軸と交差するフィルターホル
   ダーのつまみ部の中心線上に位置する基点により回動す
   ることを特徴とする細胞解析装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の細胞解析装置において、第
   二の光学フィルターは、光軸と交差するフィルターホル
   ダーのつまみ部の中心線上に位置する基点により回動す
   ることを特徴とする細胞解析装置。