JPH0638064B2 - 粒子解析装置 - Google Patents

粒子解析装置

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JPH0638064B2
JPH0638064B2 JP60008101A JP810185A JPH0638064B2 JP H0638064 B2 JPH0638064 B2 JP H0638064B2 JP 60008101 A JP60008101 A JP 60008101A JP 810185 A JP810185 A JP 810185A JP H0638064 B2 JPH0638064 B2 JP H0638064B2
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    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421Measuring at two or more wavelengths

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、測光用対物
レンズの合焦・合軸状態の判定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、フローセルの中央部の例えば70μm×20μm
の微小な矩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検体に照射光を照射し、そ
の結果生ずる前方及び側方散乱光により、検体の形状・
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検体に対しては、
照射光とほぼ直角方向の側方散乱光から検体の蛍光を検
出することにより、検体を解析するための重要な情報を
求めることができる。
フローサイトメータ等において正確な測定を行うために
は、検体粒子以外の物体からに疑似信号が混入しないよ
うに、測光用対物レンズにより正確に検体粒子或いはそ
の極く近傍のみを集光させると共に、検体粒子の流れの
軸と光軸とを正確に一致させなけばならない。そのため
に、対物レンズの焦点及び軸調整を行う必要があるが、
従来装置においては測定前に標準サンプルを流しなが
ら、操作者が目視により手動で焦点及び軸調整を行って
いるので、操作が繁雑である上に、操作者によって個人
差が生じ、十分に正確な焦点及び光軸調整を行うことが
困難であるのが現状である。
また、測定中に焦点及び光軸の移動が生じた場合に、そ
の確認が不可能なため、測定途中に疑似信号が混入した
か否かを判別できず、データの信頼性についての不安が
ある。
更に、ノズルやフローセル等を交換するごとに焦点及び
光軸調整を必要とし、測定に手間が掛かる欠点がある。
また、蛍光測定を行う場合に微弱な蛍光信号を増強する
必要があるが、そのために蛍光を検出する光電検出器を
フォトマルにすること・蛍光剤の発光効率を向上させる
こと・照射光源のパワーを増大させること・対物レンズ
の集効率を向上させること等が考えられている。蛍光剤
の発光能率は現在のところ盛んに研究されており、照射
光源のパワーの増大は製造コストを無視すれば相当に大
きくすることができるが、反面で極端にパワーを増大さ
せ過ぎると検体粒子を傷付けることにもなり良い方法と
は云い難い。
測光用対物レンズの集光効率の向上は、対物レンズの開
口数を上げれば達成されるが、その代償として、焦点深
度が浅くなるという効果を伴うことになる。焦点深度が
浅くなれば、検体流通部と測光用対物レンズとの間の距
離が僅かに移動しただけでも、検体粒子からの信号だけ
てなく、他の物体からの信号が混入してしまい、正確な
測定を行うことができない。このように、従来装置では
焦点及び光軸調整が繁雑である上に、十分な蛍光信号強
度が得られず、解析精度が向上しないという欠点を有し
ている。
[発明の目的] 本発明の目的は、測光用対物レンズの合焦・合軸状態の
検出を行うことにより、焦点及び光軸調整を容易にしか
も正確に行い得ると共に、十分な蛍光信号強度を得るこ
とによって測定精度を向上させ得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光ビームを照射する照
射光学系と、光ビームの検体粒子への照射によって発生
する光を測定用対物レンズを介して測光する測光光学系
と、前記測光用対物レンズの合焦状態及び合軸状態を検
出するために前記測光光学系内に設けた検出手段とを備
えたことを特徴とする粒子解析装置である。
[発明の実施例] 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
第1図は粒子解析装置の構成図であり、フローセル1の
中央部の紙面に垂直な流通部2内を検体粒子Sが通過
し、この流れと直交する方向にレーザー光源3が配置さ
れている。このレーザー光源3から出射されたレーザー
光Lの光軸O上で検体粒子Sに対してレーザー光源3側
に、2組のシリンドリカルレンズを直交させて成る結像
レンズ4が配置されている。また、検体粒子Sに対して
レーザー光源3と反対側の光軸O上に、遮光板5、集光
レンズ6、光電検出器7が順次に配列されている。
また、レーザー光Lの光軸O及び検体粒子Sの流れの中
心方向とそれぞれほぼ直交する方向に、測光用対物レン
ズ8を含むオートフォーカス・オートアライメントユニ
ット(以下AF・AAユニットと云う)9、絞り板1
0、集光レンズ11、ダイクロイックミラー等から成る
波長選別手段12、13、14が順次に配列され、光軸
に対して斜設されたこれらの波長選別手段12、13、
14により反射される方向の光路上に、バリヤフィルタ
15・光電検出器16、バリヤフィルタ17・光電検出
器18、バリヤフィルタ19・光電検出器20がそれぞ
れ配置されている。そして、これらの光電検出器16、
18、20には、例えば微弱光を倍増して検出すること
が可能なフォトマルが使用されている。
従って、レーザー光源3から出射されたレーザー光L
は、2組のシリンドリカルレンズを直交させた結像レン
ズ4により任意の長径・短径の結像ビームに成形され、
流通部2内を流れる検体粒子Sに照射される。検体粒子
Sに照射され散乱された散乱光のうち、前方散乱光は遮
光板5によって検体粒子Sが無い位置を通過した照射光
が取り除かれ、集光レンズ6を介して光電検出器7に集
光され、検体粒子Sの性状が測定される。
また、各種蛍光剤により染色された検体粒子Sについて
は、側方散乱光としてFA・AAユニット9内の測光用
対物レンズ8を介して絞り板10に集光される。側方散
乱光及び蛍光は、検体粒子Sに共役な位置に設置された
この絞り板10を通過させることにより、雑音の少ない
測光信号を得ることができる。絞り板10を通過後の光
束を集光レンズ11により平行光束とし、適当な分光特
性を持たせた波長選別手段12によって側方散乱光と蛍
光とに分光し、側方散乱光はバリヤフィルタ15及び光
電検出器16で検出され、検体粒子S内部の顆粒性が観
測できる。一方、蛍光は波長選別手段12を通過し、波
長選別手段13によって例えば緑色蛍光と赤色蛍光とに
分光され、緑色蛍光はバリヤフィルタ17を介して光電
検出器18で検出され、赤色蛍光は波長選別手段14と
バリヤフィルタ19を介して光電検出器20で検出さ
れ、粒体粒子Sの生化学的性質が観測される。
なお、蛍光を選別する波長選別手段13、14として
は、緑赤二色のダイクロイックミラーが使用されている
が、例えば波長を連続的に分光できる分光プリズム或い
は回折格子等の波長選別手段を用いてもよい。また、光
源3と結像レンズ4との間に、ビームエキスパンダ又は
ビームコンプレッサ等のビーム径可変手段を挿入するこ
ともできる。
ここで、微弱光の集光効率を上げ、なおかつ正確に合焦
・合軸状態を得ることのできるAF・AAユニット9に
ついて、第2図、第3図により説明する。第2図(a) は
AF・AAユニット9を側方から見た構成図であり、第
2図(b) は上方から見た構成図である。このAF・AA
ユニット9内のフローセル1側には測光用対物レンズ8
が設置され、後方下部には焦点・光軸検出用光源21が
対物レンズ8の光軸にほぼ垂直に光を照射するように設
置され、光源21の光路中に開口絞り22、23が順次
に配置され、光源21の光路中の対物レンズ8の光軸近
傍に反射ミラー24が配置されている。更に、AF・A
Aユニット9内の後方上部の対分レンズ8の光軸近傍に
反射ミラー25が設置され、反射ミラー25の上部の対
物レンズ8の光軸に対して開口絞り22とほぼ対称な位
置に4分割素子26が配置されている。そして、開口絞
り22及び4分割素子26は、絞り10と同様に対物レ
ンズ8の結像点に位置するようになっている。なお、光
源21の投射光束N及び4分割素子26への入射光束N
は、第2図(a) の側面図で見ると対物レンズ8の側光光
束Mの上下部を、また(b) の平面図で見ると測光光束M
の中央部を通過するように反射ミラー24、25は調整
されている。従って、第2図(c) の対物レンズ8の光軸
を中心とした断面図で見ると、測光光束Mはその上下部
が合焦・合軸用用光束Nで削られることになるが、この
程度では測光の精度に殆ど影響を及ぼすことはない。
開口絞り22を通過した光源21からの光束は、開口絞
り23によって反射ミラー24に入射する光束に絞られ
た後に、反射ミラー24によって投射光束Nとして対物
レンズ8側に反射され、対物レンズ8の下部によって屈
折された後に、フローセル1の流通部2の前面及び後面
で反射される。そして、反射光束Nは対物レンズ8によ
って再び屈折された後に反射ミラー25によって反射さ
れ、4分割素子26上に開口絞り22の2つの像Bとし
て結蔵される。
第3図はI 、II、III、IVの4素子面から成る4分割素
子26上における開口絞り22の2つの光像Bと、流通
部2の幅2aとの関係を示しており、対物レンズ8が合
焦時には、開口絞り22の流通部2の前面及び後面で反
射された2つの光像Bが、面I 、IIと面III、IVとにそ
れぞれ同一の大きさで結像されるように調整されてい
る。従って、4分割素子26の面I 、II、III、IVの出
力をそれぞれP1、P2、P3、P4とすると、面I 、IIと面II
I、IVの出力、即ち(P1+P2)と(P3+P4)とが等しい
か否かによって合焦の判別が可能である。
また、合軸していない場合には、合焦・合軸用光束Nは
流通部2の中央からずれ、流通部2の幅2aからはみだ
す部分が生じ、このはみだした部分においては反射が生
ずることはない。第3図(a) では面I及び面IVの斜線部
分、(c) では面II及び面IIIの斜線部分だけ光量が減少
し、面I、IVと面II、IIIの出力、即ち(P1+P4)と(P
2+P3)とが等しいか否かによって合軸の判別が可能で
ある。第3図(b) は合焦・合軸状態の4分割素子26上
の光像Bの位置を示しており、合焦条件P1+P2=P3+P
4、及び合軸条件P1+P4=P2+P3を同時に満足する合焦
・合軸条件はP1=P2=P3=P4となり、4分割素子26の
各出力の大小を比較することにより、合焦・合軸してい
るか否を判別することができる。
また、これらの各出力が等しくない場合でも、(P1+P
2)と(P3+P4)との大小関係、(P1+P4)と(P2+P
3)との大小関係を調べることにより、近方或いは遠方
の何れに合焦しているか、又は左右何れの方向に光軸が
ずれているかを判別することができ、直ちに修正をする
ことが可能である。
このように、実施例では容易にしかも正確に焦点を合わ
せることができるため、正確にピントを保持させたまま
測光用対物レンズ8の開口数を上げ、光学系の集光効率
を向上させて、測定信号強度を増大させることができる
ことになる。
なお、合焦・合軸用光源21の波長は、測光用レーザー
光源3の出射光の波長や蛍光の波長と分離することが好
ましいので、赤外光を使用することが好適である。
また、4分割素子26の出力信号によって駆動される機
構を設け、4分割素子26のそれぞれの所定位置に開口
絞り22の開口が結合されるまで、AF・AAユニット
9を駆動機構により光軸上を探索移動させ、合焦・合軸
した前述の信号により駆動機構を停止させるようにすれ
ば、自動的に合焦・合軸状態が得られ、更に操作性が良
くなる。
AF・AAユニット9の駆動機構が停止した状態の信
号、或いは合焦・合軸時の4分割素子26の出力信号に
より、粒子解析装置の測定開始信号を発するようにすれ
ば、測光用対物レンズ8が合焦・合軸していないときに
は、不正確な測定が行われないで済む。更に、4分割素
子26の所定位置に開口絞り23の開口が結像したこと
を知らせる合焦・合軸信号を表示する手段を設けること
もでき、手動でAF・AAユニット9を操作する場合に
は、合焦信号が出力した時点で測定を始めるようにすれ
ばよい。また、AF・AAユニット9を駆動させる代り
に、AF・AAユニット9に信号によりフローセル1を
手動又は自動で駆動して、焦点・光軸調整を行うことも
可能である。
なお実施例においては、測方散乱光の測光光学系内にA
F・AAユニット9を設置した場合を説明したが、前方
散乱光用の測光光学系においても、遮光板5と集光レン
ズ6との間にAF・AAユニットを配置し、同様の効果
を得ることができる。このようなAF・AAユニットを
側方・前方の両側光光学系に設置すれば、更に良好な結
果が得られることは当然である。
[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光学系
は、測光光学系内に焦点・光軸検出手段を設置すること
によって、測光用対物レンズの焦点・光軸調整を容易に
かつ正確に行うことを可能とし、測定精度を向上させ対
物レンズの開口数を増すこともでき、これによって蛍光
測定強度を向上させ高精度な解析を可能としている。
また所望によっては、焦点・光軸検出手段を駆動する機
構を設け、全自動的に焦点・光軸調整を行うことも可能
となり、更に合焦・合軸信号の表示機構を設けることに
よって、手動でも容易に焦点・光軸調整を行うことを可
能とし、また合焦・合軸状態にのみ装置が可動する機構
を設けて、測定を更に容易にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る粒子解析装置の一実施例を示し、第
1図は光学系の構成図、第2図(a) はAF・AAユニッ
トを側方から見た光学系配置図、(b) は上方から見た光
学系配置図、(c) は測光光束と合焦・合軸用検知用光束
との関係の説明図、第3図(a) 〜(c) は4分割素子上の
光像の説明図である。 符号1はフローセル、2は流通部、3はレーザー光源、
4は結像レンズ、8は測光用対物レンズ、9はAF・A
Aユニット、10は絞り板、11は集光レンズ、12、
13、14は波長選別手段、15、17、19はバリヤ
フィルタ、16、18、20は光電検出器、21は光
源、22、23は開口絞り、24、25は反射ミラー、
26は4分割素子である。

Claims (1)

    【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
    光ビームを照射する照射光学系と、光ビームの検体粒子
    への照射によって発生する光を測定用対物レンズを介し
    て測光する測光光学系と、前記測光用対物レンズの合焦
    状態及び合軸状態を検出するために前記測光光学系内に
    設けた検出手段とを備えたことを特徴とする粒子解析装
    置。
JP60008101A 1985-01-18 1985-01-19 粒子解析装置 Expired - Lifetime JPH0638064B2 (ja)

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JP60008101A JPH0638064B2 (ja) 1985-01-19 1985-01-19 粒子解析装置
US06/818,263 US4690561A (en) 1985-01-18 1986-01-13 Particle analyzing apparatus

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JP60008101A JPH0638064B2 (ja) 1985-01-19 1985-01-19 粒子解析装置

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JPS61167838A JPS61167838A (ja) 1986-07-29
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JPS61167838A (ja) 1986-07-29

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