JPS586445A - 粒子量と螢光特性の同時測定分析装置 - 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】

本発明は液流を流れる粒子の少な（とも２つの特性を同
時に分析する装置に関し、さらに詳細にはこのような粒
子の量と発光特性を同時に測定する装置に関する。 粒子のフロー分析は個々の粒子の腹合特性の６１す定に
用いられ−Ｃきている。このフロー分析は血液学、免疫
学などの研究分野に有用な情報収集に供される細胞＝１
．！ｌ性の分析に最も役立つ。研究者はかかる細胞を分
類、同定、定数し、恐らくはさらに分析を進めるために
類別できるように個々の細胞の特有の特性決定に関心を
寄せるものである。その他の細胞特性はフロー分析器内
の電子手段によって決定されるが、２つの顕著な特性は
細胞量と蛍光性である。 公知のジウルタ−（Ｃｏｕｌｔｅｒ　）の原理による細
胞量の測定はこれらの細胞に関する容量分布情報を与え
る。たとえば、既知量の細胞実験中に測定された細胞量
の比較は実験細胞を分類する研究者の助けになる。電子
的な細胞量測定はある時間間隔に依存するので、多くの
研究者は比較と分析の目５／′的のために有効細胞蓋を
集めていた。従って細竺量は研究者に重要で意味のある
データを提供する細胞特性の１つとしてそのままにされ
ていた、同じように、かつまた細胞に関しては特に、蛍
光性は同定、類別および細胞のより一層の分析に寄与す
る特性である。公知の染色技術にあっては、抗原または
抗体と接合した代表的な生物学的蛍光色素を用いである
細胞に染色を行なっている。蛍光色素が励起させられる
と、色スはクトルの他の領域内に再放射または蛍光を放
っている。適切な光学系を用いることによって、蛍光添
加染色に対する親和力をもっている各細胞は励起後細胞
が発する蛍光によって検出されろ。従って蛍光はまた個
々の粒子、特に細胞の分析における重要な特性である。 フロー分析装＃円の粒子の複合特性を決定するに際して
、各細胞に対する特性に関する複合測定を同時に行なう
ことが望ましい。複合特性を同時に測定することによっ
て、フロー分析装置の電子部材は簡単化される。！％に
測定をほぼ同時に行なえば、各種θ）１！！延回路と電
子分析に事後用いられるための情報蓄積とが不要になる
。さらに所望のパラメータの同時測定が行なわれるとき
には、粒子分析速度が早くなることが可能になる。公知
技術には液流中を流れる粒子の特性を測定する各種の装
置、機構がある。 米国特許第３７１０９３３号にはコウルタ一式オリフィ
スを介して細胞量を測定し、それから（大きさに関する
）散乱と蛍光を測定する装置が開示される、しかし、こ
れらの測定は電子的細胞量測定と散乱、蛍光に関する光
学測定との間には時間のずれがあるので同時には行なわ
れない。 米国特許第３７３８７５９号の外照明装置は分散系を流
れる粒子の特性を測定する。測定帯の粒子のフローは光
学軸に平行である。測定帯から離れたところで分散系を
洗浄するのに洗浄流が用意されろ。測定帯の粒子によっ
て発散しまたは反射される光に関する粒子の特性はそれ
から分析される。 この米国特許の発明では細胞量を測定する手段がない０ 米国特許第４１９８１６０号には、蛍光、細胞量の同時
測定が開示される。この特許発明の粒子のフローは光学
軸に平行で、液流はかくて測定オリフィスを介し流動方
向に対して直角に転回する。蛍光測定は測定オリフィス
と同軸の光を粒子のフロー径路に沿って方向づけること
により行なわれる。 米国特許第４１０６０４号は、液流中を流れる粒子が（
粒子とともに）試料液体を流動する液流の中心に集中限
定する鞘（シース）液に囲まれろ粒子音度…１［定装置
を開示する。 ニューヨークのアカデミツクブレス社発行のジョーク・
Ｌ、ウィート’　（Ｇｅｏｒｇｅ−Ｌ−Ｗｌｅｄ）氏監
修の「自動細１抱同定と細胞分類Ｊ（１９７０年版）第
１６１頁〜第１５９頁掲載のロバート・Ｃ・リーフ（Ｒ
ｏｂｅｒｔ−Ｃ−Ｌｅｌｆ）代著の論文「細胞の自動複
合パラメータ分析器に対する提案」には、細胞量と光学
特性とが分析される細胞複合パラメータ分析器が述べら
れている。４者は光学測定技術におけろ外視鏡式照明を
提案している。 学会誌「組織化学と細胞化学Ｊ（１９７７年）、第２５
巻、第７号、第８２７頁〜第８６５頁掲載のＲ、Ａ、　
）　−−ｒｘ（Ｒ，Ａ、ＴｈｏｍａＳ）代著の論文「細
胞の自動複合パラメータ分析変圧器での細胞の光学電子
結合分析」には、両端に感知電極があるオリフィスを用
いた光学電子結合分析装置が述べられている。この装置
は蛍光、光散乱、電子的細胞址が同時に測定できると云
われている。粒子の流れは光学軸に垂直に配向されるの
でレンズ０）焦点面のレーザ光線をさえぎる。また開口
数０．６０長距離対物レンズが用いられて蛍光放射を集
めている。 公知の特許と文献には同時測定ケ含め細胞量と蛍光を測
定する各種の技法が開示されているが、同時測定の実用
的で市場性のある技法は今もって求められている。粒子
量と蛍光の如き発光を同時に分析する実用的な装置に対
する要求に応じて本発明が登場するσ）である。 不発明の装置は流動する粒子Ｑ）量と発光特性を同時に
測定する。不装置は電気的に感応する場と協動するオリ
フィスを備えろ。粒子のない鞘液内の粒子をオリフィス
を弁して流動させろ手段によって、オリフィスを貫通す
る粒子が電気信号を粒子量（！て関し発生させる。光、
望ましくは非干渉性光源から生じた光を予選択された波
長でオリフィスを通る粒子の流れの方向に直交（−で伝
達する手段を設けて粒子に励起光を与える。粒子がオリ
フィスを貫通する際、電気信号の発生と同時に首粒子か
ら発ｆる光を検出する手段がある。 本発明の好適な実施例では、装置は流動する液流内を流
れろ粒子量と蛍光時ｆＦを測冨する。この好］尚な実施
例による装置には、間にオリフィスをもった入口と出口
の開口のある通路を備えた透明の液流チャンバが設けら
れる。オリフィスは人口と出口の開口より小さい断面寸
法をもつ。ｇ流の二分力流は入ロ開ロ同に＋たオリフィ
スを介して与えられる。この二分力流は電流を運ぶこと
ができる粒子のない外鞘液と、励起されたとき色ス啄り
トルの予選択された領域に蛍光を発する粒子含有θ）同
軸におかれた内部液とを含んでいる。電極手段は液流に
電流を生じさせ、かつ粒子がオリフィス′ｌｊ！−質流
するときの電気的変化を感知するのに設けられる。これ
らの゛電気的変化は粒子の電圧変化に連動する。Ｉ／ｉ
’ｌ起光源は先光源光能のある粒子に向ける。外照明レ
ンズ手段は励起光をオリフィスを貫流する液体方向に対
し直角の粒子に向け、かつオリフィスを貫流する粒子に
よって発した蛍光を受入れる０）に設けられる。粒子が
オリフィスを貫流する際に各粒子とｐｙＪ動する電気信
号と蛍光信号を同時に分析する手段か設けられて、粒子
の細胞量と蛍光特性を測定する。 本発明の原理によれば・奴多くの利点と目的とが達カ゛
ンされる。第一に、本発明は個別化された基準で細胞を
含めて粒子量と粒子の発光ケ同時に分析測定することを
可能にする。このｌ＋′ｆ１時測定を利用することによ
り、測定結果を集めて表示するのに用いられる電気的構
成部品が簡単化できる。粒子量と蛍光の測定が同時に行
なわれるので遅延回路または遅延方式でのデータの目立
った集積は必要でなくなる。時間遅延は必要でなくなる
ので、不明細軒で述べる如き同時測定によって装置は高
１＊で粒子分析ケ行なえろ。さらに以下に述べる好適な
実施例では、レーザの如き源から出ろ非干渉性光のみな
らず水銀アーク灯の如き非干渉性光を使用できる。さら
ＶＣ本発明の実施例はフローチャンバを異なった量の粒
子分析が必要とされろときは分析装着から動かすことが
できろ。本発明の装置は必要とされる最小の水準とする
スＲ−スで手早く包装できる。本装置の使用と作用とは
実用向で簡単であるとともに前述したような利点と目的
とを提供する。 本発明には多くの実施例があるが、ここでは時に好適な
実施例についてのみ図示しかつ記載を行なう。以下の記
載は本発明の）Ｊ７Ｃ理の例示であって、本発明を実施
例に限定することを意図するものではない。本発明の範
囲は特許請求の範囲によって決められる。 図面、殊に第１図と梗２図を参照すると粒子数と発光特
性とを同時［測定する本発明の好適な分析器１０が示さ
れる。蛍光は分析される好適な発光特性である。すなわ
ち、分析器１０は以下に述べろように粒子７と蛍光の両
測定成分の両方を入れるように構成Ｌ７たｌ成体試料の
採取コンソール１２からなっている。しかし、このコン
ソール１２は分析コンソール１４とは別にされている。 分析コンソール１４は電気的な構成部材、表示スクリー
ンおよび分析器の制御と機能に関するその他のデータ情
報を備えろ。第１図示の如き採取コンソールは分析され
る粒子を含有する鈴〕勅の液流を与えろように構成され
た匠動マニホルド組立体１５を（＋ｆｆえろ。流動マニ
ホルド組立体１５は２つの部分すなわち上方部分１６と
下方部分１８とに組立てるのがよい。これら２つの部分
は流体のフローチャンバ２０が流動マニホルド組立体の
内側の流路内に互換のために挿入され動くように各別に
される。この実施例の試料の射出マニホルド２１は、分
析される粒子を入れている容器２２が挿入されるように
下方に下がっている。Ｏリング２４は射出マニホルド２
１上におかれ容器との間に液イｒはめを行なっている。 流動マニホルド組立体１５についての詳細は、構成部材
と機能を説明する第６図を参照することにより明らかに
なる。 第６図に示すように、、流動マニホルド組立体１５には
、フローチャンバ２０より普通は大体直径が大きい主流
キャビティ２６がある。淀みのない層流を促がすために
主流キャビティにはフローチャンバ２０に向けて収れん
するチーーｅｔａ分２８が設けられる。貫通する内腔３
０をもった試料管２９は主流キャビティ２６に沿って設
けられる。試料管２９はまたフローチャンバ２０に向け
てテーパされたテーパ部分３１を備える。適切な流れを
５え、かつ試料液と哨）ｆ

【との混合を避けるために、
テーパ部分６１は主流キャビティ内に設けられて端部と
フローチャンバ２００間に短かい空間を残しておく。試
料管の皮対端６２は射出マニホルド２１を超えてのびて
いるので容器２２の試料液６４内に沈下している。試料
液は、託中全俸に分散している分析される粒子３３を容
している。前述したように、Ｏリング２４は射出マニホ
ルド２１と液の容器２２との間に流体密のシールン行な
う。 みぞ６５は主流キャビティ２６と連通している。 液体はこのみぞ６５ケ介して主流キャビティに供給され
液流内を流れる粒子の外殼として作用する。 みぞ３５の入口と採取コンソールとの間には流動マニホ
ルドが採取コンソールに取付けられる際に適切な液体連
結を行なう。鞘液６６はたとえば６３ｃｍのＨ２Ｏでお
おむね圧縮され、かつ典型的には毎分１〜２ｔｎｌ：の
開会でみぞ６５を流れる。鞘液６６は太棒粒子を含有し
ないので採取液３４からの粒子６６の分析の妨げとはな
らない。また鞘液６６は電流を運ぶことができ電位が以
下に評述するようにフロチャンバのオリフィスに印加さ
れるようになっていなければならない。含塩倫イｉの鞘
液として用いられるのが望ま（２い。 主流キャビティ２６とは反対にあるフローチャンバ２０
の片側にもう１つのみぞが流動マニホルド組立体１５内
に設けられる。みぞ６８はフローチャンバ２０の出口端
と連通する。第２の鞘液６９はみぞ６５内の鞘液の流れ
よりやや低い圧力で通常はみぞ６８を貫流する。ここで
も再び第２の鞘液３９として含塩溶液を用いるのが望ま
しい。排液管４０は流動マニホルド組立体内に位置決め
されているので、みぞ３９と流体連通し、また内側端は
フローチャンバ２０の出口端に隣接ｔル０’ｆ腔４１は
排液管４０と完全に連通ずる。 排液路４２は主流キャビティ２６と連通し液体の主流が
流動マニホルド組立体を質流する間は通常開じている弁
４４を備える。排液路４２はフロー作用が終ってから流
動マニホルド組立体からの液体を排出するのに設けられ
、排液路はまた詰まりを生じさせるかも知れないなんら
かの微片や他の挾雑物を除去するために液体をフローチ
ャンバ２０や主流キャビティ２６内を逆流させる。この
目的のために、流動マニホルド組立体の鞘液の流れは止
められ弁を開いて該組立体からの液体の内容物を排出す
る。空気はそこでみぞ６８から流動マニホルド組立体を
介して射出されろ。これは機構を清潔にしておく一方好
ましくない微細物をこの機構から追い出すのを助ける。 別の流動みぞ４５が流動マニホルド組立体１５からのび
て試料管１９と並ぶ射出マニホルド２１の開口までのび
ている。粒子３３と試料液３４を入れている容器２２が
試料射Ｗ１マニホルドに接続されると、採取コンソール
１２の源からの圧動空気は流動みぞ４５を介して供給さ
れる。普通、空気は鞘液６６の圧力より多少高い圧力で
流動みそ４５を介して供給される。この空気圧のもとで
試料液は試料室の内腔６０を抜けて主流キャビティ２６
に向け（記載の実施例におけるように、また第６図示の
如く）上方に通されろ。試料液６４が試料管のテーパ部
分６１を出ると試料液と鞘液の間で合流が生じる。同時
で２つの成分のある液流は望ましくは層流領域における
速度で形成される。 分析される粒子を含有する試料液は流動する液流の内部
成分を形成する。液流が７０−チャンバ２０に入るまで
に鞘液と試料液の速度には実質的な平衡がある。さらに
液流の中心にある内部試料液流の粒子６６は、以下に指
摘するよ”うにオリフィスの壁から離れて維持される。 従ってこの流れの配合は粒子がフローチャンバに接触す
るおそれケ最少限に抑えている。様々な圧力と流量は採
取コンソール上での制御によって調節されろ。典型的な
試料液量は試料管を流れる試料液につき毎分５−５０ミ
クロリットルの範囲内にある。さらに流動みぞ４５の空
気圧は調節されてフローチャンバを通る粒子の計数率を
制御することができろ。代表的には計数率はフローチャ
ンバを流れる粒子につき毎秒１００と１０００の間の範
囲にある。主流キャビティ２６の構造と試料管２９０位
圃位置決、液がフローチャンバ２０に向けて流れるとき
２つの成分の液流に最小の流れ抵抗を生じさせようとす
る。 第６図を特に関連させて第４図を％照すると、望ましく
は円筒形状のものである３、フローチャンバの両端には
入口開口４８と出口開口５０とがある。入口間［」４８
と連通する滑らかにテーパさＪまた凹所５１がフローチ
ャンバ２０内で内方にのびている。フローチャンバの他
方側には出口開口５゜と連通ずる滑らかにテーパされた
凹所５２か７０−チャンバ内で内方にのびている。小径
のオリフィス５４は凹所５１．５２を接続して液流路を
形成している。このオリフィスはフローチャンバ内に同
心的に位置決めされているのでフローチャンバの長手方
向軸線に横たわっている。オリフィス５４は円形断面を
有し、かつフローチャンバ２ｏの長手方向軸線に平行に
走る短かい円筒伐さをもつオリフィス５４０に手方向の
長さは粒子分析用のいくつかのファクタによって可変し
、またオリフィスの断面形状も円形以外の幾何学的形状
をとることができろ。凹ＰＪ′ｒ５１．５２はまた好適
にはオリフィス５４に向けて内方にチー・モされている
滑らかで′寸曲面をなすものとして図示されているか、
他の形状たとえば大きい入口開口と出口開口からフロー
チャンバ内の小径オリフィスに向けろまっすぐなテーパ
形状とすることもできる。図示の目的のみのために、代
表的なフローチャンバはほぼ４朋の外イ≠をもち、オリ
フィスの径は０．０５ｍｍから０．１５ｍｍにおよんで
いる。オリフィスの長手方向における長さは０．１０２
ｍｍとしフローチャンバの全長は４．７０關とする。フ
ローチャンバ′／！０を流れる液流に対するある抵抗は
＃、動する液がオリフィス５４を通るとき生じる。 フローチャンバの形状は公知のコウルタの原理採用を可
能にしている。この原理に従えば、不導電の粒子が導電
媒体をいれているオリフィスを通るときには、オリフィ
スでの電気抵抗を増す。電位をオリフィスに印加するこ
とにより、抵抗増加を電気パルスとして測定することが
可能である。 オリフィスを通る粒子量と、粒子量がオリフィスを横切
る際、測定される電気パルスの振幅との間に比例相関が
で永る。王位をオリフィスに印加するために、電極５６
がみぞ６５内におかれているので鞘液６６は陰極５６と
接触する。フローチャンバ２０の他方側で陽悼５８がみ
ぞ６８内におかれているので第２の鞘液６９は陽極と接
触する。 電流を両電極に通すことにより、電位はオリフィス５４
に生じる。ここに述べる実施例にあっては、第６の電極
６０は排液管４００内腔４１におかれろ。第６０′４１
４６０は感知電極として作用するが、この場合感知電極
上の瞬時電圧は粒子が通り過ぎる際オリフィスを横切っ
て測定された抵抗変化に比例する。電極すなわち感知電
極６ｏは排液管４゜の端部で電位ケ画定する。排液管４
０には電流は流れず、排液管４００粒子はもはや電界に
よって影響されろことはない。実際、感知電極６０はオ
と りフイスシ陰極曲の抵抗を測定する。従ってたとえ別の
感知電極を設けたとしても、感知電極６０はフローチャ
ンバのオリフィスを横切る゛成界設定に際し陽極として
作用するので、不発明には別の電極は必要ではない。両
電極はオリフィスを横切つて電位を生じさせるが、フロ
ーチャンバの領域外に両電極を設けて両市４似に生じる
泡をオリフィスから離１２ておくのを確実にするのが望
ましい。 第６図に戻って述べれば、２つの成分の液流は同軸の流
れ配合で主流キャビティ２６から出口開口４８とオリフ
ィス５４とを貫流する、試料液の粒子６６０どのおのが
オリフィス５４を慣切ろと、オリフィスでの抵抗が変化
する。各粒子に苅するこの抵抗変化を測定することによ
って、粒子量を６１１１足することができる。オリフィ
スでの抵抗増加に関するパルス振幅は分析コンソール１
４またはその他のデータ収集もしくは表示機器に表示で
きる。さらに粒子量に関する情報は事後の分析または訂
正用にコンピュータに記憶させてもよい。粒子量に関す
る情報を測定、表示、記憶するのに用いられる電気的構
成部材は公知である。米国特許第４，１１０．６０４号
１１ではこの種の装置が開示されている。 液流がフローチャンバ２０をぼ流した後は排液管４０に
集められる。第２の鞘液３９の目的に液流が排液管４０
に直接流れるのを確実にするためにある。感知領域から
粒子を排液管に効果的に流動させることによって、感知
領域に擬似パルスを生じさせるかも知れない様々な渦巻
流を除去する。 フローチャンバ２００Å口端におけるように、みぞ３８
と排液管４Ｄは液が排液管に集められると感知領域から
なだらかな液の層流が与えられるように構成される。 前述した液流配合によって、オリフィスを通過する粒子
量が効果的に測定される。粒子量が測定されるのと同時
に本発明の光学的な現象面が、これら粒子の発光特性測
定に供される。従って各粒子カフローチャンバのオリフ
ィスを通ると、酸と発光の同時測定を分析できる。第５
図は粒子量の測定と同時に粒子の発光特性を同時に測定
することを可能にする本発明の好ましい光学的構成部材
を概略的に示す図である。 ＊発明の実施例の特定な構成部材について記載を進める
目的のために、試料液内の全部とは云わないまでもあ７
−１粒子は、発光染色材料に対し親和粒子の染色材料は
蛍光特性をもち、また例示の目的で蛍光材料は色スペク
トルの青・縁領域で励起を受け、他方再放射または蛍光
は色スはクトルの緑・赤領域で生じる。図示の目的のた
めに、代表的な色領域に関する光学的構成部材について
述べる。しカルながら別の光学的構成部材も、用いられ
る染色材料次第で発明に使用できる。例えば染色材料を
励起させて違った色領域で蛍光を発するようにするか、
または染色材料に、蛍光の代りに燐光または他の発光を
発生させてもよい。第５図の概略図には、分析される粒
子が、流れ８６５に沿ってオリフィス５４を通り抜けて
いくのが示される。各粒子がオリフィスを通り抜けると
、粒子量は電気的流れ線６６上にある分析コンソール１
４に向けられる測定値に関し前述したコウルタの原理に
よって測定される。各粒子は本発明の光学的構成部材に
、よって発光特性にゆいて同時に分析される。 粒子の蛍光染色材料は通常は紫外線で励起されるので不
発明の好適な励起光源は紫外線領域に％に非干渉性光７
尿ヲ放つものである。光ｔＬＱ、　７０は１００ヮッ４
．）工。７７．□ツー２ケ、カ、よ５、。１ユ。オ銀ア
ーク灯は黄色領域から紫外純領域を覆ういくつかの光線
を発する。他の非干渉性光源もまた本発明に使用できる
。さらにレーザの如き干渉光源もまた用いられる。以下
に述べるフィルタ素子のいくつかは、狭い波長に光を発
し、かつ蛍光染色材料を励起させるために）苫択色で選
択されるレーザが用いられるときは不要になる。レーザ
はおおむね容積を大きくとり、水銀アーク灯では不要の
特別の動力や冷却水の要求のために、不発明の目的のた
めにはあまり好ましくはない。 楕円体の反射器７１は水銀アーク灯７０を囲みこれから
のすべての光を受けている。楕円体の反射器は水銀アー
ク灯からの光の大きい立体角Ｖ　一点に集めている１、
塚の質を同上させるためにレンズを用いることもできる
がご楕円体の反射器は波長には無関係で、他方レンズは
多重素子系を用い・なければ波長とは無関係にならない
ので前者が望ましい。光はそこで楕円体の反射器７１か
ら冷間鏡７２に伝達される。冷間境は代表的には透明の
薄い１＋１ｉ１のつ、いたガラス構造体で、短かい波長
は反射され、長い波長は伝達される如き高低の屈折率を
交互にさせている。長い波長、代表的には赤と赤外部が
熱と結びつく。従って長い波長の伝達はアーク灯から出
た熱の影響をいくらかなくしている。図示はしないが２
つまたはそれ以上の冷間蔑を採用して長い波長伝達を約
１％に縮め、また光学的構成部材を内蔵するのに光路を
折曲させる。 アーク灯から伝達された光は冷間−から一連の励起フィ
ルタ７４を】Ｐｌ過する。粒子上の蛍光染色材料次第で
、波長帯が選択されて本実施例における肯・緑である蛍
光染色材料を励起する。励起フィルタは水銀アーク灯が
粒子から期待される蛍光の波長をカバーする広いスはク
トルに大体光を発するので、背景蛍光を弁別して蛍光染
色材料の波長の光を阻止する。励起フィルタ通過後、ア
ーク灯から伝達された光はスリット部材７５を通過する
。このスリット部材は背景励起を除いて励起を、粒子が
分析されるフローチャンバ２０内のオリフィス５４の領
域に集中限定するのを助けろ。第５図から明らかなよう
に、スリット部材７５は光学軸に直交の面においてオリ
フィスの矩形断面とぢおむね一致する矩形状のスリット
７６？：備える。 スリット部材７５はスリット７６を電気化学的に腐食さ
せた真ちゅうで作るのがよい。スリット７６通過後は、
伝達された光は励起ビームスシリツタ７８に開けられろ
。励起ビームスシリツタ７８は二色フィルタにするのが
よい。本実施例では二色フィルタは励起エネルギを粒子
に伝えるための波長での効率的な送波機であるとともに
、他方において二色フィルタは発光色領域内の粒子から
出る光の効率的な反射器である。例として励起ビームス
プリッタ７８は励起を行なうために青・緑の光を粒子に
向けて有効に伝達する一方、事後励起する粒子から出る
緑・赤の光を有効に反射させる。 第５図示のように伝達された光の径路は光線７９ζ７９
ｂ［よって規定される。 励起ビームスプリッタ７８を弁して伝えられた光はかく
してビームスプリッタ８０まで走行する。 ビームスプリッタは波長と関係のない光の約４％を採取
する。この４％またはその他の少ない％はスリット７６
を通過する光をモニタする励起光モニタ８１に反映され
る。励起光モニタ８１は光度に比例する光電池を生じさ
せる。励起光モニタの出力は分析コンノール１４内の電
子機器に向けられる。本質的に、励起光モニタは蛍光利
得の並列順送り補償として作用する。たとえばスリット
部材る放射度が減少すると、粒子の蛍光染色材料の蛍光
度もまた減少する。測定を行なっている間に安定度の形
式を用意するため、励起光モニタは分析コンソール内の
センサユニット蛍光プリアンズに信号を発し、もしアー
ク灯からの伝達信号が弱くなれば分析コンソールでの蛍
光パルスに対する利得を比例的に増大させる。アーク灯
は時間、枯らし、フリッカなどでドリフトするので、励
起光モニタの利用はこのような異常性を補償する機構を
もたらす。 励起ビームスプリッタ７８からの光の殆んどはビームス
プリッタ８０を通って集光レンズ州立体８２に入る。集
光レンズ組立体８２０目的はフローチャンバ２０内のオ
リフィス５４に励起光を集めることである。第５図とと
もに第２図と第６図を参照すると、そこには粒子駿が測
定できるようにフローチャンバを通る粒子６６の液流の
外に励起と蛍光の両方の光学的な流れの径路があるのが
示される。集光レンズ組立体はり＠蔵元を像影し、かつ
粒子からの蛍光散財を受入れるための同じレンズを用い
た外照明機構であるのがよい。第６図に特に示すように
、オリフィス５４に流れる同軸の液流は粒子を液流の中
心に保持するので、不均一な′電界分布によるひずみ旺
気悟号が生じるオリフィスを囲む壁に近付くことはない
。この中心に限られた同軸流でもって、粒子は均一な放
射の非常に狭い鎖酸に限られる。従って集光レンズ組立
体８２は先端レンズ面８４がフローチャンバ２０の外径
に対し直接位置決めされろよう位置づけることがよい。 グリセロール８５のような指標整合媒体の薄層がレンズ
とフローチャンバの界面におかれて有効な紫外線放射を
行なうとともに固有の蛍光影響を除去する。グリセロー
ルのこの薄層はまたレンズ組立体が多少でも動くように
し、必要とあれば細かい調整と焦点合わせな行なう。先
端レンズ面８４と、オリフィス５４を通るフローチャン
バ２０の長手方向軸線との間の距離を計上するには、オ
リフィス内で中心に限られた粒子に適切に集中を行なう
ために集光レンズ組立体８２は両立性のある作動距離を
必要とする。例示の目的で述べろと、本実施例の作動距
離はほぼ２．０３ｍｍであるが、フローチャンバ２０の
直径を減少することにより作動距離は約０．２５朋まで
最小限にすることができる。代表的な拡大倍率の高い顕
徴税の通常の作動距離は典型的には０．２５ｍｍ以下で
あるので、不発明の集光レンズ組立体はこの種のレンズ
構成用の通常の作動距離より太きいものに対して提供さ
れる。さらに、粒子から最大に集光を行なうのには、レ
ンズの開口数ができるだけ大きく、レンズの球面収差形
＃を最小限に抑えるのが望ましい。 本発明の目的のためには、１．０より大きい開口数を必
らず（７もいつもとは：逼らないが用いるのが望ましい
。 第２図をよく見ろと、集光レンズ組立体には？＋１述の
特徴を備えた複数のレンズ累子がある。さらに集光レン
ズ組立体は近紫外領域では３５０マノメータから可視の
赤領域では６５０マノメータに至る波長の低い損失伝達
があるのが望ましい。またレンズ組立体には５０マイク
ロメータのスリットに適当な鋭端を与えるために対象面
ｖｃｏ、ｉマイクロメータの解像度または小錯乱円があ
るのがよい。この解像度は前述した６５０マノメータの
分光範囲内に保たれなければならない。低い固有の蛍光
材料が集光レンズ組立１本を作るのに組込まれることが
望ましい。レンズの材質、大きさ、彎曲および構成は、
前述した特徴を備えるように変えられることは云うまで
もない。もちろん、レンズ系は外照明構造であるので、
レンズ系は励起と蛍光範囲の色収集を考慮するように構
成される。 第６図によく示すように、光の径路７９ａ、７９ｂ１に
よって規定された励起光は７０−チヤンパ２０の壁を介
して伝達されろ。フローチャンバは放射領域にある粒子
外での励起、蛍光およびその他の光反射の波長に対し透
明である材′山から作られろ。 さらにフローチャンバの材質は、不導電で、低い自然の
固有蛍光を呈して背景蛍光（雑音）を最小限に抑えるべ
きものがもつとも望ましい。用いられる透明材質には水
晶、各欅のガラスなど数多くあるが、フローチャン、Ｆ
は醪融シリカで作るのが望ましい。従って、励起光は粒
子６３がオリフィス５４を通る際に粒子に集中される。 蛍光染色材料に親和力をもっている粒子は励起エネルギ
が粒子に近付いたとき急速に励起する。励起されろと、
青・緑の励起色領域とは違った緑・赤の如き色領域に蛍
光が発する。この蛍光粒子はかくてフローチャンバ２Ｄ
の壁を介して蛍光を、符号８８ａ、８８ｂで概略的に示
される光学的な流れの径路に沿って集光レンズ組立体８
２に向は後に発する。粒子が発するどんな蛍光も全方向
に生じ、おそら＜、３０％は集光レンズ組立体によって
集められろ。 第５図に関し再び述べると、蛍光または再放射光は集光
レンズ村立体８２とビームスプリンタ８゜とを通って走
行する。再放射光のわずかなパーセントすなわち４％は
どが反射特性によってビームスプリンタ８０の中で失な
われる。反射された再放射光はバッフル（図示しない）
に捕捉されるので光騒音は最小限に保たれる。再放射光
が励起ビームスプリッタ７８に届くと、この二色フィル
タの反射性質は緑・赤領域の如き再放射された波長の光
の反射を行なわせる。粒子がら再放射された光が有効か
つ効果的に捕捉されるので、励起ビームスシリツタ７８
は内蔵された組立体内で配向され、従ってビームスプリ
ッタは再放射光の光学軸に沿って角度をなして変位する
。励起ビームスプリッタの配向角度は変化する一方、励
起ビームスシリツタは再放射光の光学軸に垂直にできる
だけ近く保持されるのが好ましい。もちろん、励起ビー
ムスシリツタは光が集光レンズに対し後に反射するので
再放射された光学軸に正しく垂直をなすことかでとない
。他方３０場と４５度もしくはそれ以上の角度との間に
ある如き配向の大きな角度でもって伝達光から反射光へ
の遷移の鋭さは増大し、従って色スはクトルの緑・赤領
域内での光のみの捕捉の代りに多数の重なり合う色領域
が反射される。これによって所望の色領域の強度が減少
する。 これを考慮に入れると、励起ビームスプリッタが配回さ
れろようにこのスプリッタは再放射の光学軸に垂直な而
から１０度より小さい角度にされるのが望ましい。 励起ビームスシリツタの二色／ξミラメータよつ路を折
曲するように介在させるのがよい。もし内蔵になんらの
制約がなげれば球面鏡を省くことができる。この実施例
でコンパクトな内蔵が望まれる場合には、球面鏡は（以
下に述べるン励起閉そくフィルタが互いに物理的に接近
しておかれるようにするため１つのモジュールが内蔵さ
れる。このようにして全フィルタモジュールは別の蛍光
染色材料が粒子を分析するのに用いられるときに容易に
取出して交換ができる。 粒子からの再放射光は球面鏡ソ０からこの実施例の別の
二色性咬９１に向けられる。二色性鏡９１の目的は再放
射された光の径路に沿って走る２つの異なった色を分け
るのでこれらを別々に分析できる。二色性跳９１を介在
させることによって球面鏡９０からの再放射光がこれ以
上分けられろことなく分析されるので、まさに好飛な実
施例を構成する。二色性鏡９１の介在は、従って１つま
たはそれ以上の色領域の蛍光分析を行なうのに際し不発
明の融通性を向上させる、従って二色性ｍ９１はたとえ
ば色スペクトルの緑・赤の領域から緑を分けるのに耐抗
される。赤の領域の波長は光路９２ａ、９２ｂに沿って
反射する一方、緑の領域の波長は光路９４ａ、９４ｂに
沿って二色性鏡の９１を介して伝達される。 反射した赤の光（光路９２ａ、９２ｂ）は１つの色、こ
の場合は赤の領域のみの波長を伝達するようにされた障
壁フィルタ９５に届（。障壁フィルタは従って二色性鏡
９１から反射される緑の領域の波長を阻止するようにな
っている。また粒子からはね返され、かつ再放射先日に
含まれる緑の励起領域からのいくらかの波長がある。障
壁フィルタ９５はまた緑の光の後方散乱を阻止するよう
にされているので、明らかに好ましくない背景雑音を除
去する。同時に障壁フィルタ９６は緑の光路９４ａ、９
４ｂに沿って設けられる。障壁フィルタ９６は緑の領域
の波長が通り抜けるようにまた二色性鋭９１を介して伝
達される外米異質の赤の光を阻止するようにされている
。この光路に沿う青の光の後方散乱もまた障壁フィルタ
９６によって阻止されるので、この光路に沿って走る背
景騒音を除去しまたはこれを最小限に抑える。また分析
コンソール１４の電子回路には蛍光補償を行なうことが
可能である。もし用いられる赤または緑あるいはまた他
の色の蛍光帯のどれかが賞なり合うと、電子が蛍光検出
器内にピックアップされる誤った色バンドに起因する比
例信号を吹出すようになっている。 スリット部材９８，１００はそれぞれの光路に沿って設
けられるので光はスリット９０，１０１ヲそれぞれ通過
する。スリット９９．１０１はスリット部材７５のスリ
ット７６と同じで、光検出器がフローチャンバ２０のオ
リフィス５４の二次元面積のみを確認できるようにし、
この場合励起ビームは質流する粒子の流れに当たる。こ
れらのスリットは従って光検出器が受入れる拡散背景光
を除く。スリット９９．１０１はたとえば真ちゅう板に
電気化学的［腐食した孔であってもよい。 ２つの蛍元候出器１０２．１０４は２つの別にされた赤
と緑の光路を受入れろために設けられる。これらの蛍光
検知器は光学信号を電気信号に変える在米の光倍率器で
ある。電気信号はそこで電気線１０５．１０６　にそれ
ぞれ沿って分析コンソール１４に供給される。この場合
電気信掛は分析目的のためにそこの電子によって処理さ
れる。分析コンソールには情報表示、蓄積または記録な
どの各種の表示器が設けられる。蛍光に関する電気信号
の分析を行な５　’４気構、成部材は、科学技術の状態
を入れたりまた分析内科の程度およびデータ呈示の程度
によって変えることができる。このような蛍光測定用の
電気装置の１つは米国％許第５，８２６，６６４号に記
載されている。 従って本発明は、粒子量とその発光特性を同時に測定す
る分析器を提供するものである。粒子の流れ方向に直交
する方向の粒子に対し励起光を伝達し、また粒子から再
放射光を受入れることにより、在米の液体操作技術を用
いることができろ。 ユニークな光学素子とともにユニークなフローチャンバ
を用いることによって本発明の分析器は照射された電気
感応の場を流れる粒子の複数のパラメータの同時分析を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粒子量とその発光特性を同時に測定する本発明
の分析装置の好適な実施例の斜視図で特に液体採取コン
ソールを示し、第２図は第１図の２−２線に沿った好適
な流動マニホルド組立体の拡大断面図で本発明の光学構
成に用いられる好適な集光レンズ組立体を示し、第６図
は液流径路と不発明の粒子量測定構成部材を概略的に示
す断面図、第４図は不発明の分析装置に用いられる好適
なフローチャンバの拡大断面図、第５図はフローチャン
バを流れる粒子の蛍光特性を測定する光学素子と光路を
特に示す概略図、ｋ・、６図は第２図におけるフローチ
ャンバを詳細部Ａとして印をしたものの拡大断面図でフ
ローチャンバ？通過する粒子量と蛍光との同時測定を示
すものである、１０・・・分析器、　　　　　１２・・
・採取コンソール、１４・・・分析コンソール、　１５
・・・流動マニホルド組立体、２０・・・フローチャン
バ、６６・・・粒　　子、３６・・・鞘　　液、　　　
　５６．５８・・・宙、　　極、７０・・・光　　源、
　　　　８２・Ｊ・集光レンズ組立体。 ％許出ａ人　　ベクトン・ディッキンソン・アンド・カ
ンパニー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　流動する液流円を流れる粒子量と蛍光特性を同時に
   測定する分析装置であって、入口開口と出口開口および
   これらの間のオリフィスをもった通路を備えたフローチ
   ャンバと、入口開口にオリフィスを介して液流の二成分
   の流れを提供する手段と、この液流に電流を発生させか
   つ粒子がオリフィスを流れる際に電気的変化を感知する
   ための電極手段とζ励起光源と、励起光を粒子に対しオ
   リフィスを質流する液体方向に直交に向けかつオリフィ
   スを通過する粒子によって発した蛍光を受入れるための
   外照明レンズ手段と、粒子がオリフィスを通過する際に
   粒子と協動して電気的変化と蛍光を同時に分析する手段
   とを備え、前記オリフィスは入口開口や出口開口より小
   さい断面寸法をもち、前記液流は、電流を運ぶことがで
   きる粒子の０′ ない外鞘液と励起したとき色スペクトルの予選択された
   領域に蛍光を発するようにした粒子を含有する同軸にお
   かれたＰ３部液を有し、前記電気変化は粒子量の変化に
   連動するようになっていることを特徴とする同時測定分
   析装置。 ２　フローチャンバはオリフィスを同心的に位置決めし
   た円筒形状にされている特許請求の範囲第１項記載の分
   析装置。 ３、オリフィスは円形断面をもっている特許請求の範囲
   第２項記載の分析装置。 ４、通路は入口開口と出口開口のそれぞれからオリフィ
   スにかけてテーパされている特許請求の範囲第１項記載
   の分析装置。 ５、　フローチャンバは分析装置から取出される特許請
   求の範囲第１項記載の分析装置。 ６、フローチャンバは水晶、ガラスまたは溶融シリカか
   らなる群から選択された材料で作られろ特許請求の範囲
   第１項記載の分析装置。 ７、　レンズ手段は直接フローチャンバに接して位より
   Ｋ。 置決めされるψでレンズ手段からの励記光路はフローチ
   ャンバを通過しオリフィス内を流れる液流と直交し、励
   起光はオリフィスの長手方向軸線上に実質的におかれて
   いる特許請求の範囲第２項記載の分析装置。 ８　レンズ手段には高い開口数と、レンズ手段から焦点
   面までの長い作動距離とを備えるレンズ構成がある特許
   請求の範囲第７項記載の分析装置。 ９、　レンズ手段の開口数は１．０より大きく、作動距
   離は０，２５朋より大きい特許請求の範囲第８項記載の
   分析装置。 １０、光源はレンズ手段に非干渉性光を与えている特許
   請求の範囲第１項記載の分析器＃。 １１、光源は水銀アーク灯である特許請求の範囲第１０
   項記載の分析装置。 １２、予選択された色領域の波長が通過用の該領域を介
   してレンズ手段に伝達されるように、光源からの光をフ
   ィルタを通す手段を有する特許請求の範囲第１１項記載
   の分析装置であって、予選択された色領域は蛍光能のあ
   る粒子用の励起光である分析装置。 １３、交換可能なフィルタ手段が色スペクトルの異なっ
   た領域で励起光と再放射光のために用いらねるように、
   光フイルタ手段は分析装置から除去可能である特許請求
   の範囲第１２項記載の分析装置。 １４　　光源はレーザである特許請求の範囲第１項記載
   の分析装置。 １５、電極手段はおのおのが電位をそこに発生するため
   にオリアイスの両側に位胃決めされている陽極と陰極を
   備えている特許請求の範囲第１項記載の分析装置。 １６、特許請求の範囲第１５項記載の分析装置であって
   、粒子がオリフィスを通過する際はオリフィスの電気信
   号変化を感知するために陽極と陰極の電流の場の外にお
   かれる感知手段をさらに備えている分析装置。 １７、電気的に感応する場と協動するオリフィスと、粒
   子をオリフィス貫流の粒子のない鞘液の中を流動させて
   オリフィスを通る粒子がその粒子量に関する電気信号を
   発生させる手段と、粒子の励起光に対し予選択された波
   長でオリフィスを通過する粒子方向に直交して光を伝達
   する手段と、粒子がオリフィスを通過する際に粒子によ
   って発生した電気信号を検ＩＪｊすると同時に粒子のお
   のおのから発した光を検出する手段とをＴｌｂｆえてな
   る流動粒子量とその発光特性を同時に測定する分析装置
   。 １８　　光は非干渉性光源から出ている特許請求の範囲
   第１７項記載の分析装置。 Ｉ９　　特、＊＃Ｗ求の範囲第１７項記載の分析装置で
   あって、オリフィスを通過する粒子のおのおのの電気信
   号と発光信号との同時検出に関する情報を発生する手段
   を備えている分析装置。