JPH061241B2 - 粒子解析装置 - Google Patents

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において、測光光学系
及びフローセルの光軸との調整を可能とした粒子解析装
置に関するものである。

［従来の技術］ フローサイトメータ等に用いられる従来の粒子解析装置
では、第５図に示すように、フローセル１の中央部の例
えば２００μｍ×２００μｍの微小な断面を有する流通
部２内を、シース液に包まれて高速で流れる検体粒子Ｓ
に、図示しないレーザー光源からの平行なレーザービー
ムＬを、第６図に示すように集光レンズ３を介してフロ
ーセル１内の流通部２に照射する。検体粒子Ｓにより散
乱された前方散乱光は、対物レンズ４を介して光電検出
器５上に集光され、主に検体粒子Ｓの大きさに関する情
報が得られる。また、検体粒子Ｓからの側方散乱光及び
蛍光散乱光は、対物レンズ６を介して光電検出器７上に
集光され、主に検体粒子Ｓの内部の複雑性に関する重要
な情報を得ることができる。

フローサイトメータにおいて正確な測定を行うには、レ
ーザービームＬの光軸とフローセル１の中心が一致して
いると共に、検体粒子Ｓからの散乱光が測光用対物レン
ズ４、６により正確に集光されなければならない。その
ために、レーザービームＬの光軸に対して検体粒子Ｓの
流れの軸及び集光レンズ４、６を正確に調整しなければ
ならないが、従来装置においてはフローセル１と測光光
学系とが分離されており、フローセル１が微動した状態
で、レーザービームＬの光軸に対して検体粒子Ｓの流れ
の軸を調整すると、側方散乱光用光学系の焦点位置がず
れるため、側方散乱光用光学系の調整も行う必要があ
り、操作が繁雑になる上に十分に正確な調整を行うこと
が困難である。

［発明の目的］ 本発明の目的は、測光光学系とフローセルを固定するこ
とにより、レーザービームの光軸に対して検体粒子の流
れの軸の合軸調整を行うだけで容易に位置合わせが実施
でき、高精度の測定を可能とする粒子解析装置を提供す
ることにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、フローセ
ル内の流通部を流れる検体粒子に向けて光ビームを集光
させて照射する照射光学系と、光ビームの検体粒子への
照射によって側方方向に発する光を測光する測光光学系
と、前記フローセルと前記測光光学系とを共に載置する
基台と、該基台を前記側方方向及び前記照射光学系の光
軸方向に移動させる移動機構と、前記フローセルからの
前記光ビームの出射方向に配置した単一のアレイ状光電
検出器とを有し、該アレイ状光電検出器の出力を基に前
記フローセルと前記光ビームの合軸状態及び合焦状態を
検出し、前記移動機構を前記側方方向及び前記照射光学
系の光軸方向に駆動して合軸調整及び焦点調整を行うこ
とを特徴とする粒子解析装置である。

［発明の実施例］ 本発明を第１図〜第４図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図は光学系及びアライメント装置の平面図である。
フローセル１の中央部には、紙面に垂直な上下方向にサ
ンプル液を通過する流通部２が設けられており、このサ
ンプル液の流れと直交する方向にレーザー光源１０が配
置され、レーザー光源１０からの照射光を流通部２に導
光するために、光軸01上にレーザービームＬの結像形状
を調整する結像レンズ１１が配されている。また、レー
ザービームＬによる検体粒子Ｓからの前方散乱光側に
は、フローセル１側からビームスプリッタ１２、対物レ
ンズ１３及び光電検出器１４が配置されている。また、
ビームスプリッタ１２により分割された光束の分布状態
を検出するために、ビームスプリッタ１２の反射側の光
軸02上に対物レンズ１５及びアレイ状光電検出器１６が
配されている。そして、光電変換器１６の出力は光強度
分布を観察するモニタ１７に接続されている。また、検
体粒子Ｓの流れの軸及び光軸01にそれぞれ直交する光軸
03上に、フローセル１側から測光用対物レンズ１８、ハ
ーフミラー１９、集光レンズ２０、絞り２１、集光レン
ズ２２、ダイクロイックミラー２３、２４及びミラー２
５が順次に配置されている。ダイクロイックミラー２３
の反射方向にバリアフィルタ２６と光電検出器２７が、
ダイクロイックミラー２３の反射方向にバリアフィルタ
２８と光電検出器２９が、ミラー２５の反射方向にバリ
アフィルタ３０と光電検出器３１が配置されている。こ
れらの光電検出器２７、２７、３１には、微弱光を増強
して検出可能にするフォトマルが用いられている。そし
て、ハーフミラー１９の反射側には、フローセル１と側
方散乱光及び蛍光測光用光学系との焦点調整に用いるオ
ートフォーカスユニット３２が設けられている。

ここで、光軸01上のレーザー光源１０〜光電検出器１４
及び光軸02上の対物レンズ１５、光電検出器１６は軸調
整後に基板４０上に固定されている。また、フローセル
１及び光軸03上の対物レンズ１８〜ミラー２５、バリア
フィルタ２６、２８、３０、光電検出器２７、２９、３
１、オートフォーカスユニット３２は、焦点調整後に光
軸03と平行なＹ方向に移動自在のステージ４１上に配置
され、基板４０とステージ４１の間には、更に光軸01と
平行なＸ方向に移動自在のステージ４２が介在されてい
る。そして、ステージ４１のＹ方向の移動量はダイアル
ゲージ４３により、ステージ４２のＸ方向の移動量はダ
イアルゲージ４４により測定されるようになっている。

第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿つた断面図であり、ステ
ージ４２の上面にＹ方向に２本のレール５０が敷設さ
れ、ステージ４１の下面のレール５１との嵌合により、
ステージ４１はステージ４２に対してＹ方向に平行移動
できるようになっている。ステージ４２の右端部には軸
受５３が設けられ、この軸受５３にはカム５４が回転自
在に軸着され、更にカム軸５４の外側にカム軸５５が嵌
合されており、このカム軸５５はカム軸５４に対して回
転自在な状態となっている。カム軸５４及びカム軸５５
には、それぞれ偏心カム５４ａ、５５ａが周設されてお
り、これらのカム５４ａ、５５ａは基板４０上に固定さ
れているガイド５６及びステージ４１に固定されている
第３図に図示のガイド５７とそれぞれ常時接触するよう
に、ステージ４１、４２は図示しないばねにより付勢さ
れた状態となっている。更に、カム軸５４の上部には抜
け止め５８とカム軸５４を回転させる回転つまみ５９が
取り付けられ、カム軸５５の上部に回転つまみ６０が取
り付けられている。

第３図は第１図のＢ方向から見た側面図であり、基板４
０上にＸ方向に２本のレール６１が敷設され、ステージ
４２の下面の２本のレール６２と嵌合しており、ステー
ジ４２は基板４０に対してＸ方向に平行移動できるよう
になっている。

レーザー光源１０から照射されたレーザービームＬは、
結像レンズ１１を介してフローセル１の流通部２に入射
し、検体粒子Ｓによる前方散乱光の一部はビームスプリ
ッタ１２を直進して、対物レンズ１３を介して光電検出
器１４に集光されその光強度が測光される。また、残り
の一部はビームスプリッタ１２によって反射され、対物
レンズ１５を介してアレイ状光電検出器１６に集光さ
れ、光軸01に対する検体粒子Ｓの流れの位置関係を検出
することになる。

また、検体粒子Ｓによる側方散乱光は、測光用対物レン
ズ１８、ハーフミラー１９、集光レンズ２０、絞り２
１、更に集光レンズ２２を介してダイクロイックミラー
２３、２４及びミラー２５に入射し、これらのミラー２
３、２４、２５による波長領域ごとの各反射光は、バリ
アフィルタ２６、２８、３０を介して、光電検出器２
７、２９、３１上にそれぞれ集光され光強度が測光され
る。

フローセル１と測光光学系をＸ方向、Ｙ方向についての
調整を行うには、先ずカム軸５４の回転つまみ５９を廻
すと、カム５４ａがガイド５６と回転摺動するため、カ
ム５４ａのこのリフト量だけステージ４２が基板４０に
対してＸ方向に平行移動できる。同様に、カム軸５５に
固定されている回転つまみ６０を廻すと、カム５５ａが
ガイド５７に回転摺動するため、カム５５ａのリフト量
だけステージ４１をステージ４２に対してＹ方向に平行
移動することができる。

これらのＸ、Ｙ方向への平行移動量は、回転角度に対す
るリフト量をカム５４ａ、５５ａによって任意に設定す
ることができるため、相当に微量の範囲での移動が可能
であり、これらの移動量は基板４０上に固定されたダイ
アルゲージ４３、４４によって読み取りが可能である。

次に、この粒子解析装置の調整手順を説明すると、側方
測光用光学系を光軸03に対して軸調整した後にステージ
４１に固定して、測光用光学系に対するフローセル１の
アライメントを行う。このために、オートフォーカスユ
ニット３２を用いて、フローセル１をＸ、Ｙ方向へそれ
ぞれ独立に平行移動させながら、フローセル１の中心に
焦点が合つた位置で、フローセル１をステージ４１に固
定する。従って、フローセル１と側方測光用光学系はス
テージ４１上で一体となって、基板４０に対してＸ、Ｙ
方向に平行移動できることになる。

ステージ４１、４２を動かすことによって、前述の調整
されたフローセル１を光軸01上を移動しながら、検体粒
子Ｓの流れと光軸01とのアライメントを行うには、例え
ば検体粒子の代りにレーザービームＬの波長領域の光を
吸収する疑似サンプル液を使用する。レーザー光源１０
から照射されたレーザービームＬの一部は、この疑似サ
ンプル液で吸収され、吸収時の光強度分布はアレイ状光
電検出器１６で測定され、その出力信号はモニタ１７に
より観察される。光軸01と疑似サンプル液流の中心が合
致つまり合軸している場合には、第４図に示すように光
強度分布状態はガウス分布状の波形の中心部が凹状にな
った左右対象の波形が観察される。しかし合致していな
い場合には、中央の凹状部分が左右何れかにずれて対象
の波形を示さなくなる。この場合には、回転つまみ６０
を廻してフローセル１をＹ方向に平行移動しながら、モ
ニタ上の波形が左右対象を示すまで調整を行う。

また、レーザー光源１０からのレーザービームＬの焦点
位置と疑似サンプル液流の流れの中心の合致つまり合焦
を確認するには、回転つまみ５９を廻してフローセル１
をＸ方向に平行移動させながら、モニタ上のガウス分布
の凹状の谷の部分が、最も低レベルにかつ幅が最も狭く
なるように調整すればよい。このような調整方法を用い
て、光軸01に対して疑似サンプル液流の流れの軸との合
軸調整及び合焦調整を行うことができる。

本実施例では、照射光の検体粒子Ｓによる光軸03上の側
方散乱光及び蛍光測光用光学系を、フローセル１を固定
したステージ４１、４２上に載置し、これらのステージ
４１、４２をＹ方向又はＸ方向に平行移動させることに
よって、レーザービームＬの光軸01との合軸調整及び合
焦調整を行ったが、逆にレーザー光源１０と前方散乱光
側光用光学系とを載置する基板４０にフローセル１を固
定して、この基板４０を側方散乱光及び蛍光測光用光学
系に対して移動することにより、合軸調整及び合焦調整
を行っても同様の効果が得られる。更には、前方散乱光
用光学系のみをステージ４１、４２上に載置することも
ある。なお実施例では、ステージ４１、４２の微動調整
にカム軸５４、５５を用いる方法を使用したが、他の駆
動機構を用いて合軸調整及び合焦調整を行うことも勿論
可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る粒子解析装置は、一方
の測光光学系と共にフローセルを共通の基台に固定し、
他方の直交する方向の測光光学系の光軸に対して平行及
び垂直に相対的に移動させることによって、レーザービ
ームの光軸と検体粒子の流れの軸との合軸調整及び焦点
調整を正確にしかも容易に行うことができ、精度の高い
測定結果を得ることが可能である。また、上記の合軸調
整及び焦点調整のためのそれぞれの方向の検出は、単一
のアレイ状光電検出器によって両方を行うことができる
ため、構成が簡素で信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図〜第４図は本発明に係る粒子解析装置の一実
施例を示し、第１図は光学系とアライメント装置の構成
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿つた断面図、第３図
は第１図のＢ方向から見た側面図、第４図は合軸状態に
おける光強度分布図であり、第５図はフローセルの斜視
図、第６図は従来の光学系の配置図である。 符号１はフローセル、２は流通部、１０はレーザー光
源、１１は結像レンズ、１２はビームスプリッタ、１
３、１５、１８は対物レンズ、１４、１６は光電検出
器、１７はモニタ、２３、２４はダイクロイックミラ
ー、２５はミラー、２６、２８、３０はバリアフィル
タ、２７、２９、３１は光電検出器、３２はオートフォ
ーカスユニット、４０は基板、４１、４２はステージ、
４３、４４はダイアルゲージ、５０、５１、６１、６２
はレール、５４、５５はカム軸、５４ａ、５５ａはカ
ム、５９、６０は回転つまみである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フローセル内の流通部を流れる検体粒子に
   向けて光ビームを集光させて照射する照射光学系と、光
   ビームの検体粒子への照射によって側方方向に発する光
   を測光する測光光学系と、前記フローセルと前記測光光
   学系とを共に載置する基台と、該基台を前記側方方向及
   び前記照射光学系の光軸方向に移動させる移動機構と、
   前記フローセルからの前記光ビームの出射方向に配置し
   た単一のアレイ状光電検出器とを有し、該アレイ状光電
   検出器の出力を基に前記フローセルと前記光ビームとの
   合軸状態及び合焦状態を検出し、前記移動機構を前記側
   方方向及び前記照射光学系の光軸方向に駆動して合軸調
   整及び焦点調整を行うことを特徴とする粒子解析装置。
2. 【請求項２】前記測光光学系で測光する光は側方散乱光
   又は蛍光とした特許請求の範囲第１項記載の粒子解析装
   置。