JPS5935130A - フロ−・セル - 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】 本発明はある流れ中に存在する粒子を分析する光学的流
れシステムに関する。

流れ粒子自動分析器を適用する場合、標本又は試料の不
均質細胞（セル：　ｃｅｌｌ　）母集団中に存在する各
種の細胞を識別するためのほんの少数の粒子識別子（デ
ィスクリプター：　ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ　）を使用す
ることも不可能である。現在のところ、大抵の流れシス
テムでは螢光とか、光散乱とか細胞の電気的（又は電子
的）な量を測定している。

しかしながら、複合型電子−光学式粒子分析器でｙＣＣ
測測定インピーダンス測定との両測定を行なうことに起
因した設計上の主要な問題がある。従来の大部分の複合
型電子−光学粒子分析器では、光学測定に先立って細胞
の電気的な量の測定（ｅｌｅｃｔｒｏｎ工Ｑ　ｃｅｌｌ
　ｖｏｌｕｍｅ　）を行ない、これら２つのタイプの測
定に相関をもたさせることが必要である。この相関問題
は粒子の流速度が極めて遅い場合にはあまり重要ではな
いが、粒子の流速度が速い場合には、電気旦検出用オリ
フィスの通過後に引き離されて光学検出区域に個別的に
移動するような、非螢光粒子の存在する細胞の集団のよ
うなアーチ７アクトのために、検出された信号が乱され
るおそれがあると共に、２つの隣り合う細胞が流れ中で
位置交換を生ずるおそれがある。

従来は、この相関問題の解決を２つの方法で図ろうとし
た。一つの方法は１個の所定の粒子に対する光学信号及
び電気信号間の時間遅延を補償するための特定回路を開
発することである。第二の方法は全ての測定を同時に行
なう電子−光学粒子分析器を開発し、これによって順次
の下流での測定により得られたデータを相関付ける作業
の複雑化及びその不確定性を除去することにある。後者
の方式の電子−光学粒子分析器は文献；　ＴＨＥＪＯＵ
ＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＩＳ’ｆ’ＯＯＨＥＭＩＳＴＲＹ　
ＡＮＤ　ＯＹ’ｌ！００）（ＥＭＩＳ’［’ＲＹ。

ＶＯｉ２５．Ａ７（１９７７）、ＰＰ。８２７−８８５
の記載された論文”　Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　０ｐｔｉｃａ
ｌ　ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　
Ｏｆ　Ｃｅ１ｌｓ　ｗｉｔｈ　ＡＨＡ（Ｅ’ｒｒａｎｓ
ａｕｃｅｒｓ　’″に開示されている。これに開示され
ている多パラメータ粒子分析器では、全てのパラメータ
を同時に測定するため方形の検出チェンバ又ハオリフィ
スを使用する。この方形オリフィスは４個の角錐を一体
に付着して形成された立方体内に画成する。しかしなが
ら、この構成の光学及び機械的特徴は最適ではないこと
が判った。

この粒子分析器の検出区域から生じて発散する螢光を集
光するため、後段の光学素子でそれ以降の光処理等のた
め光を集束（フォーカシング）出来るように、この螢光
を実質的に編成する（又は整える）　（ｏｒｇａｎｉｚ
ｅ　）必要がある。例えば、フィルタにより螢光を迷光
から除去するため、典型的には螢光を集束させてこの螢
光がピンホールを通るようにする。さらに、バリヤーフ
ィルタと光電子増倍管とがこれらの表面に垂直に入射す
る光に対してさらに効率良く作動するようにすることが
必要となる。このように編成することに加えて、集光す
べき発散螢光は検出区域に関して理想的な立体角を有す
る必要がある。換言すれば、フィルタに通すため光を集
束させたり或いは垂直光を形ａしたすするため、コリメ
ータ・レンズのような少なくとも１個の光学素子が必要
となる。このコリメータ・レンズが受光する光が発散す
ればする程、このレンズの屈折力を増々大きくする必要
がある。実際、安価なコリメータ・レンズにはＦナンバ
ーを０．７以上とする必要があり、こうすることにより
光を約４（］０の半角に制限して集光することが出来る
。上述した立方体の表面を光学表面とすると、この立方
体の平坦な外周辺部から光を広範囲に発散するようにし
て出射せしめる。従って、安価な普通の単一コリメータ
・レンズを使用する場合には、この広範囲の発散光の一
部分のみを集光して編成して平行ビームとすることが出
来る。例えば、方形オリフィスを用いる場合には、正確
に編成するために利用出来る光量は方形オリフィスの１
個の平坦表面に対する領域（又は面積）の光に制限され
る。この方形オリフィスを立方体形状の平坦外周辺部と
組合わせると、立方体形状によって広がって発散するた
めに、このオリフィスの平坦表面に入射する光の全てが
集光され得るとは限らない。また、この立方体形状によ
り、照明の取り得る広い角度が著しく縮小される。

また、立方体の表面を光学表面とするため、特に散乱光
が入射照明ビームの中心軸がらのふれの立体角と相関す
る場合には、この散乱光の集光が困難である。また、こ
の立方体の光学表面のためフーリエ変換光学の適用が困
難である。

顕微鏡技術分野では公知であるが、対物レンズの範囲内
に物体を載置すると集光効率が著しく高まり解像度が上
がる。また、水での液浸糸を使用すると乾燥系の場合よ
りも光の効率が良くなるが、レンズの屈折率と等しい屈
折率の浸漬媒質で得られる効率面ではない。

本発明の目的は流体流中に懸濁される粒子がフロー・セ
ル中に形成されているオリフィスを通過する際放射源か
ら照射を受けた時に発生する光学信号を測定するための
光学的に透明な７０−・セル（ｆｌｏｗ　ｃｅｌｌ　）
に関するものである。この７０−・セルは放射を集める
ための少なくとも１個の実質的に球状の部分を有し、こ
のほぼ球状の部分によってオリフィスを通る光軸Ｑこ関
し放射方向に対称な回転表面を画成する。方形オリフィ
スを使用するときは、その少なくとも１個の平坦表面を
集光光軸に垂直に整列させる。本発明の第一実施例では
、フロー・セルは中心にオリフィスを配設させた光学的
に透明な球状素子を具える。本発明の第二実施例では、
このオリフィスの中心を球状素子の曲率中心に対してず
らせて位置決めさせる。

動作に際し、照明用放射によってこのオリフィス内部の
検出区域で流れ中にある個々の粒子を照明して光学信号
を生ずる。一方これと同時にこねら各照明された粒子に
対し随意に粒子インピーダンスを測定することも出来る
。

第一実施例によれば、検出区域を球状素子の中心に位置
させてあり、従って、球状素子の周辺球面部における光
学信号である光の屈折が最小となり、これがため光学信
号は球状素子から理想的な発散状態で比較的編成すなわ
ち整えられた放射として取り出される。

第二実施例によりば、集光光軸の一方の端部側の球状素
子の周辺球面部は屈折力のより大きなレンズとして作用
するので、放射は球状素子から発散が割合い小さい状態
で出て行く。

これら第−及び第二実施例の好適装置では、少なくとも
１個の平坦表面を有するオリフィスを使用しており、こ
のオリフィスの中心からやってきて平坦表面に入射する
放射は、流れとガラスとの境界で集光光軸の周りに半径
方向に対称的に屈折するので、相当整った光を効率良く
集光することが出来る。

本発明の第一実施例の変形例では、球状素子の一部分Ｏ
二反射被膜を設けて集光及び又は照度を高めることが出
来る。また、第−及び第二実施例において、平行な光を
使用する代わりに平行にされていない照明光を使用して
粒子内部の照度が一様でないという問題を除去すること
が出来る。第−及び第二実施例では、球状素子の周辺球
面部の１個以上の部分を変更して曲率半径のより大きな
球面部分として放射を整えて集束させることも出来る。

また、他の構成例では、フロー・セルに１個以上の球面
部分と少なくとも１個の非球面部分と全設けて集光用の
追加表面を形成してもよい。

以下図面により本発明の実施例につき説明する。

尚、以下光について説明するが、この光の意味にはいわ
ゆる放射を含むものとする。

第】図は光学的フロー・セル１０の第一実施例ヲ示シ、
コノフロー・セルは好ましくは石瑛で形成した光学的に
透明な球状素子１２を具えている０好ましくは断面がほ
ぼ方形のオリフィス１４を球状素子１２の曲率中心１５
を中心として位置決めする。相対向して連通している一
対の流路すなわち為上流の流路］６と下流の流路１８を
、この方形オリフィス】４の一対の開口端２０及び２２
から外側へと、それぞれ延在させて球状素子１２の周辺
球面部２８で終端させる。従って、これら流路１６及び
１８並びにオリフィス１４は、球状素子１２を経て通る
流体流を受は取るためのチャンネルを画成している。好
ましくは、これら流路１６及び１８並びにオリフィス１
４を流体流の流れ軸１９に位置決めする。これら流路１
６及び１８は球状素子１２を通る流体流の圧力降下を最
小にする。

米国特許第３７１０９８８号及び第８９８９８８１号明
細書に開示されているような公知の層流技術を利用する
のが好適である。試料導入管２４から、例えば細胞のよ
うな個別の分離された粒子を、供給し懸濁液にする。こ
の試料導入管２４を上流のチェンバ２６で取り囲み、こ
のチェンバを流体さやとして用いて粒子がオリフィス１
４を通過する際これら流れに乗った粒子の位置決めを行
ナウ。下流のチェンバ２日はオリフィス１４及び下流の
流路１８を通ってきた流体流の流体を受ける。これらチ
ェンバ２６及び２８を一対の普通の封止手段２９によっ
て球状素子１２に液密封着して取り付ける。好ましくは
このオリフィス１４の断面を方形形状とするが、例えば
円形形状の断面とすることも出来る。後述するように、
例えば細胞仕分を行なうようなあるトランスジューサに
対して下流チャンバ２８を設けない方がよいかも知れな
い。

一対の電極すなわち上流電極８０及び下流電極３２をオ
リフィス１４の両側と電気的に連絡し、これら電極間に
電位差を与える。米国特許第２６５６５０８号及び同第
４０１４　Ｂ　１１号明細書に開示されているような従
来公知の方法で、オリフィス１４を通って流れる粒子の
インピーダンスを検出して計数データとか電気的な量の
データとかを得る。この図では、粒子のインピーダンス
測定を行なう一方法を示すために簡単な配置の２つの電
極３０及び３２を示しているにすぎない。他の配置とし
て電極をこのフロー・セル１０に使用することも出来、
例えば米国特許第４　（１１９１３４号明細書に開示さ
れた配置を用いることもできる。

従って、流れに乗った粒子のインピーダンス及び語数測
定に対する検出区域８４はオリフィス］４の、球状素子
１２の中心１５に生ずる。第一実施例ではインピーダン
ス検出について示したが、このフロー・セル１０を後述
する光信号の測定に対してのみ使用することも出来る。

光源（放射源）３６から発生し第一光軸４０に中心を合
わせへた、比較的平行にされた光ビーム３８、好ましく
はし・−ザビームで検出区域３４を照射する。吸収光と
か、螢光とか、散乱光とかを検出するため流れに照明を
与える技術については、米国特許第８７１０９ｒｄＢ号
明細書に開示されているように従来公知である。これら
照明技術において、球状素子１２に比較的平行な光を与
えるため、この球状素子１２に一対の平坦表面４１及び
４２を対向させて形成し、これら平坦表面の大きさ及び
形状を光ビーム８８の断面の大きさに等しいかそれより
も大きくする。これがため、光ビーム８８は最小の屈折
状態で球状素子１２の周辺部２８を２回通過する。粒子
によって散乱されない光ビーム８８の部分がこの球状素
子１２を通過し、鏡４３で反射されてビーム・ダンプ４
４に集められる。順方向の散乱光を、米国特許第３７１
０９３３号明細書に記載されている方法で、順方向散乱
光検出器４５で集光する。さらに、いずれの周辺球面部
２８を通過する散乱光を集光して従来公知の方法で分析
出来るので、フロー・セル１０は順方向散乱光の集光を
必らずしも必要としないしこれに限定されるものでもな
い。加えて、散乱光を７一リエ面に集光させて、そこで
検出したり或いは既知の光学データ処理技術で処理を行
なうことが出来る。このフロー・セル１０の第一実施例
の利点は、散乱光が周辺球面部２８を通過するので、球
状素子１２は、従来の立方体形状に比べて光学的に非素
子として実質的に作用することにある。換言すれば、散
乱光は周辺球面部２３にはぼ垂直な方向に存在し、従っ
て、光線４６で示すように、従来の立方体におけるよう
な、散乱光と広角度で発散せしめるような屈折は除失さ
れる。しかしながら、流れとガラスとの境界における屈
折に起因して、出射光はオリフィス１４中でのこれら光
の入射方向に対してほんの僅かだけ発散するＣ第２図は
球状素子１２の中心を通り第１図の面に直交する断面に
関するフロー・セル１０を示す断面図である。

従来標準的に行なわれているように、好ましくは検出区
域３４から出てくる螢光を光ビーム３８に対し直角方向
に集光する。特に、第一実施例においては、バリヤーフ
ィルタ４７及び螢光検出器４８を、好ましくは第一光軸
４０に直交する第二光軸５０Ｇこ心合わせする。理想的
には、この第−及び第二光軸４０及び５０によって流体
流の流れ軸１９にほぼ直交する平面を規定する。フィル
タ４７と検出器４８に平行光を送るため、集光レンズ５
２を使用する。理想的な場合には、この集光レンズを球
状素子１２に直ぐ隣接させて位置決めする。レンズ及び
検出器の配置構成は、米国特許第８７１０９３３号に示
されているように、従来公知である。散乱光の場合と同
様に、螢光は周辺球面部２３に対しほぼ垂直に交わるの
で、螢光の屈折を最小限に押えることが出来る。光線５
３によりて示すように、この周辺球面部２３によって螢
光が球状素子１２から最小の屈折を受けて編成されて出
て行く。従って、従来の立方体形状によって生ずる広角
度発散を除去し得る。実際上、第一実施例によって屈折
量が僅かであると、出射光の発散も僅かに減少する。

７０−・セル１０の第一実施例の光学的特徴は１第２図
に示すように、周辺球面部２８の一側に・被着させた反
射被膜５４にある。光線５６で示すように、検出区域３
４から生じた光の部分は反射被膜５４で反射してこの検
出区域３４を通り集光される。当業者には螢光とか任意
の他の光学信号を集光するため多くの変形をなし得るこ
と明らかである。例えば、二色性材料で形成しである波
長領域の放射を反射させ他の波長領域の放射を透過させ
るようにすることが出来る。さらに加えて、他の波長の
螢光又は散乱光を第２図に示す球状素子１２の、反射被
膜を有する側で集光することが出来る。このような追加
の集光は反射被膜５４を用いずに又は異なる波長の螢光
を分離出来る既知タイプの二色性反射被膜５４を用いて
行なうことが出来る。当業者によれば、この７０−・セ
ル１０を使用して螢光のみ又は散乱光のみを集光したり
或いは第一実施例のようにこれらの組合わせて集光した
りすることが出来ること明らかである。その上さらに、
このフロー・セルｌ　Ｏを既知のスリット走査技術と使
用したり、螢光の偏りの研究に使用したりすることが出
来る。例えば、偏りの研究では、レーザの直線偏光を粒
子に当てて部分的に偏光をなくす。入射光の入射面に対
し平行に及び垂直に偏光された螢光の強度を測定する。

このような測定に際しては、螢光の信号は光学的に編成
されていることが必要である。従って、このフロー・セ
ル■０を使用して検出区域８４からやってくる任意の光
学信号を集めることが出来る。

球状素子■２の他の利点は平行光ビーム８８の代わりに
非平行光ビームを光源３６から供給することが出来る点
にある。特に、光源８６は検出区域３４に集束する光ビ
ームを与えることが出来る。

入射光を周辺球面部２３に垂直に入射させ、よって光の
屈折を小さくして光が検出区域８４に集束するようにす
る。

水銀ランプや、キセノンランプや、従来普通のエビスフ
ピック（ｅｐｉｓｃｏｐｉｃ　）顕微鏡の照明のような
非レーザ光源を７０−・セル１１１に用いることが出来
る。しかしながら、非平行光の光源を使用すると順方向
散乱光の測定が簡単となる。

下流のチェンバ２８を従来既知の多くの異なる形態とす
ることが出来る。これを米国特許第８７４６９７６−＠
及び第４０１４６１１号に示されているような、流体流
から流体を処理するために使用する簡単なチェンバとす
ることが出来る。或いハ又、フロー・セル１０の流れシ
ステムで、個々の分離された粒子を内部に有し、その後
に仕分けられる（図示されていない）小滴を形成するよ
うにすることも出来る。この場合には、下流のチェンバ
２８は必要ではなく、下流の流路を周囲の雰囲気に直接
連通ずる。その一つの方法は米国特許第８７１０９８３
号に示すような接地された第二さや構造を使用するか、
或いは又米国特許第３３８　（］　５８４号に示すよう
な接地されたプレート構造を使用する。仕分は構成部分
を組込む場合には・オリフィス１４の深さ対幅の比を約
４：１とするのが望ましい。仕分けを行なわない場合に
は、この比を約１：１とするのが望ましい。オリフィス
】４の幅を分析されるべき粒子の大きさに応じて変える
ことが出来る。好ましくは球状素子１２を石瑛で形成す
るが、特定の適用例の場合には、屈折率が小さく透過の
大きな池の材料、例えばプラスチック又はサファイアを
使用することが出来る。

これまでの説明では、第１図及び第２図に示す第一実施
例を試料導入管２４によって導入した、例えば生物細胞
のような粒子の研究に使用する場合につき説明した。ト
ランスジューサ１０の別の適用例はクロマトグラフィの
分野であり、この場合には光学フロー・セルを使用して
クロマトグラフィの流出液を分析する。クロマトグラフ
ィの分野では、前述した層流技術従って試料導入管２４
を使用してもよいし又使用しなくてもよい。その結果、
検出されるべき試験片を液体流又はガラス流中に位置決
めしてもしなくてもよい。ここにおいて°゛粒子゛°と
いう言葉の意味には、クロマトグラフィの流出液の螢光
分子を含むものとする。

第１図及び第２図に示す方形オリフィス１４の表面５８
は平坦な表面である。従来既知のように、オリフィス】
４の中心５９からの光は各平坦表面５８と交わり、この
表面５８の流体流とガラスとの境界において屈折されて
光軸４０及び５０の周りで放射方向に対称的に曲げられ
る。同様にこの光は周辺球面部２３によってさらに屈折
され光軸４０及び５０の周りに放射方向に対称的に曲げ
られる。従って、この周辺球面部２３と少なくとも１個
の平坦表面５８との組合わさった作用によって、光は光
軸５　Ｔｌに沿って集められ、その屈折にゆって光は放
射方向に対称的に曲げられる。このことは集光レンズ５
２のような安価な球面レンズを使用してこの光を集光し
て極めて良く編成されたビームとすることが出来る。図
には示されていないが、検出器４８を第一光軸４０上に
位置決めして上述した平坦表面５８の利点を利用するこ
とが出来る。しかしながら、光源３６と、これに関連す
る光学素子が集光をある程度妨げる。また、粒子の流れ
を方形オリフィス１４の中心からずらせて位置決めし、
一つの平坦表面５８がこれら粒子に対して張る領域を広
くすることが出来る。従って、集光角度が広がりかつイ
ンピーダンス検出用パルスを方形パルスとすることが出
来る。

第８図はフロｍ−セル１０の第二実施例を示し、とのｊ
ｌにはオリフィス１４の流れ軸１９を球状素子１２の中
心１５からずらせて位置決めさせている。顕微鏡技術に
おいて知られているように、球面レンズ素子に光源を中
心からずらせて位置決めすると、１．４程度の大きさの
開口数を有するレンズ素子を提供出来る。特に、オリフ
ィス１４からやってくる光は周辺球面部２３に入射して
第二光軸５０に関して放射方向に対称的に屈折する。

従って、オリフィス１４から球状素子１２の遠い部分６
１にくる光線６０は第二光軸５０の方向に内側へと屈折
する。この光線が内側に曲げられるためζ光軸５０に中
心を有し球状素子１２からやってくる発散の小さいビー
ムは集光レンズ５２によって集められる。しかしながら
、第一実施例の集光レンズ５２に比べて、第二実施例の
集光レンズ５２は同じ光の集光に対し遥かに弱い屈折力
でよく、従って、実質的に価格の低減を図ることが出来
る。或いは叉、同一屈折力の集光レンズ５２を使用して
光を受けて実質的にさらに多量の光を・集光することが
出来る。特に、方形オリフィス１４の１つの平坦表向５
８からくるほとんど全部の光を集光レンズ５２によって
集めて平行光ビームにすることが出来る。光源８６から
の光線は矢印で２方向に示した光線６０のように集束照
明光を供給する。この集束照明光を得るために、照射光
を反射すると共に螢光を透過させるか又はこれらとは逆
の作用をすることの出来る従来普通のダイクロイック・
ミラーを用いることが出来る。レンズ５２は照明光を集
束しかつ出射螢光を集光すする。このレンズ５２を球状
素子１２に対し離間させてもよいし又は取り付けてもよ
い。第１図及び第２図の実施例では、光軸４０及び５０
が流れ軸１９に対し直交していない場合であっても、編
成された光を集光出来るものであった。しかしながら、
第８図に示すような第二実施例においては、同軸にある
光軸４０及び５０は流れ軸１９に垂直でなければならな
い。又、第二光軸５０は球状素子１２の中心１５を実質
的に通らなければならない。さらに、広角照明を望む場
合には、第一光軸４０を第二光軸５０と同軸にする必要
がある。池の点については、第−及び第二実施例の構造
及び動作は同じである。

第４図はこれまで説明した実施例の２つの変形例を示す
線図である。光源８６から光線６４で示すような光（放
射）を生じ、このツＣは図面内で集束するようになって
いる。この光源３６から生ずる光の、図面に垂直な方向
の幅は狭くて僅かに集束するようになっている。従って
、集束しつつある゛スリット状゛′ビームである光がオ
リフィス１４に向けられる。このような光は周辺球面部
２３にほぼ直交するので、出射した光はこの球面部の空
気−ガラス境界で最小限定の屈折を生じるこの光はオリ
フィス１４のガラス−流体流境界によって微小量だけふ
られるが、この集束光によってオリフィス１４を通過す
る粒子を照明出来る。

この周辺球面部２３に小さな帯状反射被膜６５を被着し
て反射ミラーを形成し、これによりオリフィス１４を通
過した照明光を遮えぎる。この反射被膜６５の詳細を第
５図に示す。この反射被膜６５＆こ入射する時の照明光
の形状は例えばほぼ楕円形状６６である。反射被膜６５
の幅を照明光に対し小さくシ、この反射被膜の上下の散
乱光を散乱光検出器４５を用いて検出出来る。このフロ
ー・セル１０を反射鏡をもったレーザ・キャビティ内に
置くことも出来る。このように構成すれば、安価で低電
力の光源を使用することが出来る。加えて、粒子を広角
照明することにより、比較的細いビームの光で生物細胞
を照明することによって通常生ずるような問題の発生を
減少させることが出来る。特に、例えばレーザ光のよう
な相当細いビームの照明光で細胞を照明すると゛′ホッ
ト・スポット”′すなわち細胞内の近くの領域に比べて
エネルギー密度が相当高い領域が生ずる。換言すれば、
ツＣが一様でない領域すなわち゛ホット・スポットは照
明が一様でないことを表わしており、従って、細胞の全
ての部分が必ずしも同一のエネルギー量で照射されるこ
とはない。これら“ホット・スポット１′は細胞及び細
胞器官の境界での光学効果によるもので、特にこのこと
は平行光によって照射されている細胞について云える。

その上さらに、既知のように、ガウス型の強度分布を有
する集束ビームの光例えば１ノーザ光は回折により焦点
領域において平行となるため同様に°′ホット・スポッ
ト”が生ずる。これら゛ホット・スポット′による問題
は、これらのホット・スポットの位置が細胞内の螢光物
質の領域に一致している場合には、この螢光物質は、°
“ホット・スポット“′中にない同じ螢光物質が生ずる
であろう強度の低い螢光信号よりも強度が高い螢光信号
を、生ずるということである。簡単に云えば、″゛ホツ
トスポット”′が螢光物質と一致する場合には、螢光読
取りが不正確となる。第３図及び第４図に示すように広
角照明によれば、上述したような問題の発生を最小限に
押えることが出来る。又、細胞は光を捕えるので、光は
これら細胞から均一に発生しない。

第４図に示す変形例では、周辺球面部２３の領域を変形
してこの周辺球面部２３よりも曲率の大きい突出した球
面レンズ部６７を含むようにするこれら球面レンズ部を
球状素子１２に一体形成す（２８） ・るか又は球状素子１２に取り付は出来る個別部品とし
て形成することが出来る。この球状素子１２自体はモノ
リシック素子であり、このモノリシックの特性によって
被着面を除去しよって集光を良好になし得ている。特に
、被着面に使用するにかわは光学的に不均質であるので
迷光を生ずる。この不均質が螢光を発生する原因となり
、時間の経過と共ににかわは剥れ落ちる。第４図に示す
ように、−例として周辺球面部２８は球面レンズ部６７
の内側半径に等しい外側半径６８を有している。この球
面レンズ部６７の外側半径７ｏは第二光軸５０上に位置
させた曲率中心７２の回りの回転表面全形成する。この
外側半径７０の大きさは　　。

半径６８よりも短かく、従ってレンズ部６７の外側の曲
率は周辺球面部２８の曲率よりも大である。

本発明の範囲には球状素子１２はもとより、球面レンズ
部６７のような１個以上の球面部或いはこの球状素子１
２と一体に形成された又はこれに取り付けられた１個以
上の球面状部を含むことが出来ること明らかである。

次に第６図につき説明する。この分野の当業者にも明ら
かなように、球状素子１２を、一対の対向する球面状部
７４のような１個以上の球面状部を有したり或いは又例
えば円柱状部７６のような１個以上の非球面状部を有す
る光学素子として形成することが出来る。この図に示す
実施例は、オリフィス】４を中心からずらせて位置させ
て用いて多数の球面状部７４からの光を集光出来るよう
に、球状の輪郭７８及び周辺球面２８とによって示され
るこれら球面状部を接合する方法を示す。

加えて、２個よりも多くの球面状部７４をオリフィス１
４の周辺で接合させることも出来る。例えば、集光用第
二九軸５０と同一直線上にある第一光軸４０に中心を有
する集束光を用いることによって、オリフィス１４を広
角照明することが出来る。或いは又、例えば、集束する
パスリット状゛′照明光を光軸８０に治って当てて円柱
状部７６を゛°スリット状゛′光の断面の広い部分に対
し集束レンズのように作用させることも出来る。

上述した図示の全ての実施例のフロー・セル］０は、第
二九軸５０のある選定された部分（こ関し放射方向に対
称的な少なくとも１個以上の球面状部を有する光学素子
を備えている。第１図及び第２図の第一実施例では、第
二元軸５０が中心１５を通っている限り、第二光軸５０
は任意Ｃ位置を取り得、この場合周辺球面部２３全体に
より対向する一対の球面状部を規定する。第３図の第二
実施例においては、第二光軸５０は互いに離間したオリ
フィス１４と中心１５とを通過する必要があり、よって
部分６１によって第二光軸５ｏの回りに放射方向に対称
的である球面状部を規定する。第４図に示す変形実施例
では、周辺球面部２８及び球面レンズ部６７は第二光軸
５０に対し放射方向に対称的であり、この第二光軸５ｏ
上に両画率中心１５及び７２が位置している。第６図の
実施例では、一対の中心１５の両者とオリフィス■４と
を第二光軸５０上に位置決めしている。

方形オリフィス１４を使用する場合には、その少なくと
も１個の平坦表面５８を第二光軸５ｏに直交させるよう
に向ける。

（３１） 図示の全ての実施例において一般的に、周辺球面部２８
、球面レンズ部６７又は球面状部７４のようないずれの
球面状部をも非球面に形成し、例えば、球面収差を補正
出来るようにし得る。従って、これらの面を゛はぼ球面
状部゛′とか゛回転面を規定する周辺凸状部′”とか称
する。特に、この回転面には、光軸に回りに回転して放
射方向に対称な面を形成するために好適な曲線を含んで
いる。

簡単に云えば、このような非球面部はこの非球面部に最
も対応する球面形状の曲率中心を有するとみなし得る。

上述した説明においては、本発明の特定の実施例につき
図示して説明したが、本発明はかような実施例の詳細に
限定されるものではないこと明らかである。これに対し
、本発明は明細書及び請求の範囲に記載した本発明の精
神及び範囲内に含まれる本発明の均等技術、慣用技術、
実施例、代替例、変更側等の全てをも含むものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフロー・セルの第一実施例を示す
路線的断面図、 第２図は第１図の２−２線に治って取って示しタフロー
・セルの第一実施例を示す断面図、第８図はフロー・セ
ルの第二実施例を示す平面図、 第４図は第１図及び第２図の実施例の第−変形側歪示す
平面図、 第５図は第４図の変形例の一部分を示す線図、第６図は
第３図の第二変形例を示す断面図である。 ＩＯ・・・７ＣＩ−・セル　　１２・・・球状素子■４
・・・オリフィス　　　１５・・・曲率中心１６・・・
上流の流路　　　１８・・・下流の流路　１９・・・流
れ軸　　　　　２０．２２・・・開口端２８・・・周辺
球面部　　　２４・・・試料導入管２６．２８・・・チ
ェンバ　２９・・・封止手段８０．８２・・・電極　　
　８４・・・検出区域３６・・・放射Ｒ（又は光源） ３８・・・フリメートされた光ビーム ４０・・・第一光軸　　　　４１，４２．５８・・・平
姐表面　　　　　　　　４３・・・鏡 ４４・・・・ビーム・ダンプ　４５・・・散乱光検出器
４６．５８．５６．６０．６４・・・光線４７・・フィ
ルタ　　　　４８・・・螢光検出器５０・・・第二光軸
　　　　５２・・・集光レンズ５４．６５・・・反射被
膜　５８・・・平坦表面５９・・・（オリフィスの）中
心 ６３・・・ダイクロイック・ミラー ６６・・・照明放射の形状　６７・・・球面レンズ部７
４・・・・球面状部　　　　７６・・・円柱状部８０・
・・光軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　懸濁流体中の個別粒子の流れが通過する粒子検出用
   オリフィス（１４）を有し、該粒子検出用オリフィス中
   の所定の粒子を照明するための放射を受けて該放射を前
   記所定の粒子が通過することによって生ずる光学信号を
   送出するように構成され、さらにフロー・セルの一端（
   ２０）に上流の流路（１６）を形成して設け、さらに前
   記粒子検出用オリフィスを該流路と流体を連通ずる関係
   に配置して成る懸濁流体中の個別粒子を測定するフロー
   ・セルにおいて、モノリシック構体として作用するほぼ
   球状素子（］２）と、前記放射がそれに沿って受は取ら
   れるべき照明光軸（４０）と、前記光学信号がそれに沿
   って集められる少なくとも１つの集光光軸（４０＋５０
   ）とを有し、これら光軸は前記粒子検出用オリフィスと
   交差するように整列されており、及び前記球状素子を前
   記光軸に対し放射方向に対称的になしたことを特徴とす
   る７０−・セル。 ２　前記粒子検出用オリフィス（１４）に少なくとも１
   個の平坦表面５８を含ませ、該平坦表面を前記集光光軸
   （４０，５０）に１ｕ交させて配設したことを特徴とす
   る特許請求の範囲１記載のフロー・セル。 ＆　前記粒子検出用オリフィス（１４）を、前記球状素
   子（１２）の曲率中心（１５）を取り囲むように、配設
   したことを特徴とする特許請求の範囲１又は２記載の７
   ０−・セル。 表　前記球状素子の曲率中心（１５）を前記粒子検出用
   オリアイス（１４）及び前記球状素子（１２）の間に位
   置決めしたことを特徴とする特許請求の範囲１又は２記
   載のフロー・セル。 ｂ　前記球状素子（１２）の少なくとも１個所の周辺領
   域に該球状素子から外側半径を越えて延在する彎曲レン
   ズ部（５２，６７）を設け、該彎曲レンズ部を前記集光
   光軸（５ｏ）」二に位置決めさせたことを特徴とする特
   許請求の範囲１〜４のいずれか一つに記載の７０−・セ
   ル。 ６　前記彎曲レンズ部（５２，６７）を内側半径（６８
   ）及び外側半径（７０）によって画成し、該内側半径を
   前記球状素子の外側半径と等しくし、前記彎曲レンズ部
   の前記外側半径を前記内側半径よりも小さくしたことを
   特徴とする特許請求の範囲５記載のフロー・セル０ ？、　前記球状素子（］２）に、これに形成した一対の
   対向する平坦表面（Φ１　、＋２）を設け、該平坦表面
   を照明光軸（４，（］　）上に位置決めし、該照明光軸
   を前記粒子検出用オリフィス（］４）を通って通すと共
   に前記平坦表面に直交するように配設し、さらに前記フ
   ロー・セルに前記照明光軸に中心が合わせられた平行放
   射の放射源（８６）を含ませたことを特徴とする特許請
   求の範囲１〜６のいずれか一つに記載のフロー・セル。 ８　前記粒子検出用オリフィス（］４）に対しほぼ集束
   される集束放射の放射源（３６）を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲］〜６のいずれか一つに記載の７０
   −・セル。 ９　さらに前記粒子検出用オリフィス（１４）から生ず
   る放射を受けるために前記集光光軸（４０’　、　５０
   　）に位置決めされた放射検出器（４８）を具える特許
   請求の範囲３〜８のいずれか一つに記載の７０−・セル
   において、前記球状素子の一部分に反射被膜（５４１）
   を設け、該反射被膜を前記集光光軸（５（＋　）−ヒで
   あって前記放射検出器に対向する前記球状素子の側部に
   位置決めしたことを特徴とする７０−〇セル。 １０　　スリット状断面形状（６６）を有し前記粒　　
   ・予検出用オリフィス（１４）にほぼ集束される集束放
   射の放射ｔｊ、（３６）と、前記球状素子（１２）に取
   り付けられ前記粒子検出用オリフィスを通過した前記集
   束放射を反射するための幅狭の帯状反射被膜（６５）と
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲３〜６のいず
   れか一つに記載の７０−・セル。 １】、　前記集光光軸（５０）に位置決めされ該集光光
   軸に沿い集光と照射と双方を可能ならしめるグイクロイ
   ック・ミラー（６８）を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲舎記載の７０−〇セル。 １２、　　前記集光光軸（４０）に関して放射方向に対
   称的に対向する一対の球状素子（７４゜７４）を有し、
   該一対の球状素子の曲率中心（１５，１５）を互いに離
   間させ、前記粒子検出用オリフィス（１４）を該曲率中
   心間に位置決めしたことを特徴とする特許請求の範囲４
   記載の７０−・セル。 １＆　前記粒子検出用オリフィス（１４）を粒子が通過
   すると同時に該粒子検出用オリフィスを通って電流を通
   すための手段（８０，８２）と、該粒子検出用オリアイ
   スを通る前記粒子の通過に応じた電気インピーダンスの
   変化に応答して粒子パルス信号を発生するための検出手
   段とを設けたことを特徴とする特許請求の範囲１〜１２
   のいずれか一つに記載のフロー・セル。 １４、　　放射を集めるための複数個の集光光軸（４ｏ
   　。 ５０）を有し、該集光光軸を前記粒子検出用オリフィス
   と交差させて配設し、さらに前記光学信号を集めるため
   前記集光光軸の各々上に位置決めされた放射検出手段（
   ４５，４８）を具えたことを特徴とする特許請求の範囲
   １〜１８のいずれか一つに記載の７０−・セル。。