JPS61173141A - 粒子解析装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フローサイトメータ等に用いられ、蛍光剤に
よって標識された検体粒子が発する蛍光を分光分析する
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８図に示すようにフローセル１の中央部の例え
ば７０４ｍＸ２０ｇｍの微小な矩形断面を有する流通部
２内を、シース掖に包まれて通過する血球細胞などの検
体Ｓに照射光りを照射し、その結果束ずる前方及び側方
散乱光により検体Ｓの形状・大きさ・屈折率等の粒子的
性質を得ることができる。また、蛍光剤により染色され
得る検体Ｓに対しては、照射光りとほぼ直角な方向の側
方散乱光から検体Ｓの蛍光を検出することにより、検体
Ｓを解析するために重要な情報を求めることが可能であ
る。

一般的に、フローサイトメータで行われる細胞の蛍光分
光分析としては、検体細胞から放射される蛍光をグイク
ロイックミラーにより赤色と緑色の蛍光に分解し、緑色
蛍光強度でデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）量を、赤色蛍光
強度でリポ核酸（ＲＮＡ）量、タンパク質量を計測する
という方法が採られている。このように、従来装置は蛍
光を赤／緑（又は赤／青）の２色によって区別する二色
法で測定し、それらの強度及びその比、或いはこれらと
散乱光による粒子的性質とを組み合わせて、検体Ｓを識
別するための情報としている。

この第８図はグイクロイックミラーを用いた従来例であ
り、検体Ｓに照射する照射光りの進行方向とほぼ直交す
る方向に、レンズ３、第１のグイクロイックミラー４ａ
、第２のグイクロイックミラー４ｂ、第３の光電検出器
５ｃが順次に配列され、＄１のグイクロイックミラー４
ａ、第２のグイクロイックミラー４ｂによって反射され
た蛍光を検出する位置にそれぞれ第１の光電検出器５ａ
、第２の光電検出器５ｂが設置されている。

そして、検体Ｓから発した蛍光の第１の波長成分は、第
１のグイクロイックミラー４ａによって反射されて第１
の光電検出器５ａによって検出される。第１のグイクロ
イックミラー４ａを通過した第２の波長成分は、第２の
グイクロイックミラー４ｂによって反射されて第２の光
電検出器５ｂによって検出され、第２のグイクロイック
ミラー４ｂを通過した残りの波長成分は第３の光電検出
器５ｃによって検出される。

このようなグイクロイックミラーを用いた従来の二色法
では、検出する蛍光の波長帯が限られるために、対象と
する検体細胞に適した蛍光剤が限定される上に、多種類
の細胞が混在する検体に対してはその分解能が低下する
。また、最近注目を集めている癌細胞に選択的に集まる
ヘマトポルフィリン（ＨＰ）誘導体による腫瘍細胞の識
別では、対象細胞によって２峰性又は３峰性を示すので
正確な検出が不可能となる。

グイクロイックミラーを用いた従来例の他に、色フィル
タ又は干渉フィルタを用いた装置も知られている。即ち
、第９図に示すように、第８図のグイクロイックミラー
４ａ、４ｂの代りに、第１、第２の半透鏡６ａ、６ｂ及
び第１．第２、第３の色フィルタ又は干渉フィルタ７ａ
、７ｂ、７Ｃが設けられている。第１の半透鏡６ａによ
り反射された蛍光を第１の色フィルタ又は干渉フィルタ
７ａにより望みの波長領域光だけにして第１の光電検出
器５ａにより検出する。そして、第１の半透鏡６ａを通
過し第２の半透鏡６ｂにより反射された蛍光を、第２の
色フィルタ又は干渉フィルタ７ｂにより、望みの波長領
域光だけにして第２の光電検出器５ｂにより検出し、第
２の半透鏡６ｂを通過した残りの蛍光を、第３の色フィ
ルタ又は干渉フィルタ７Ｃにより望みの波長領域光だけ
にして第３の光電検出器５Ｃにより検出するものである
。

ところが、この種の装置においてはグイクロイックミラ
ーを用いた装置と同様に、検出する蛍光の波長領域が限
られる上に、色フィルタ又は干渉フィルタ７による透明
光の吸収のために蛍光の損失が大きく、微弱な蛍光測光
には不向きである。更に、上述の２例共に多くの波長域
、つまり多くのチャンネルにおいて測光を行おうとする
と、グイクロイックミラー、フィルタの数を多くしなけ
ればならず、光学系が複雑になるという欠点を有してい
る。

［発明の目的］ 本発明の目的は１分光手段として分光プリズムや回折格
子等を使用することにより、複雑な光学系を用いずにほ
ぼ連続的な波長による分析を可能とし、測定精度の良好
な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、検体に対
する照射光の進行方向とほぼ直交する側方へ散乱される
検体からの蛍光を、連続した波長成分で分光するための
分光手段と、該分光手段によって分光された各波長成分
を検出する複数側のセンサ素子を有する一次元光電検出
手段と、該光電検出手段からの出力信号を演算する演算
処理手段とを具備することを特徴とした粒子解析装置で
ある。

［発明の実施例］ 本発明を第１図〜第７図に図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。なお、第８図、第９図と同一の符号は同−
又は同等の部材を示している。

第１図は蛍光を分光するための分光手段としてプリズム
を用いた実施例であり、フローセル１の中央部の流通部
２を紙面に垂直に通過する検体Ｓにレーザー光から成る
照射光りを照射し、この照射光りの進行方向とほぼ直交
する方向に、コリメータレンズ８、分光プリズム９、レ
ンズ１０、複数個のセンサ素子を配列したラインセンサ
又はＣＣＤ　（電荷結合素子）等から成る一次元光電検
出器１１が順次に直列的に配置されている。

従って、照射光りによりフローセル１の流通部２を通過
する検体Ｓから発せられ側方に出射した蛍光は、コリメ
ータレンズ８により平行光束とされ分光プリズム９に入
射する。一般に、分光プリズム９による分光は第２図に
示すように、波長λの光に対する分光プリズム９の屈折
率をＮとし、入射光に対する分光プリズム９の入射面の
角度ψが９０度のとき・ ａ＝ｓｊｎ　−’　　（Ｎ　ｓｉｎθ）−〇として表さ
れる。

また、レンズ１０の焦点距離をｆとすると、光電検出器
１１上での光の位置は、 ｆ　　ｔａｎαｘ　ｆ　　ｔａｎ　（５ｉｎ−’　　（
Ｎ　ｓｉｎθ）−〇）として表される。

更に、蛍光は分光プリズム９により、連続した波長成分
に分光され、レンズ１０により紙面に平行な直線上に集
光され１紙面と平行に配置された光電検出器１１に到達
する。かくすることにより検体粒子による蛍光を高い波
長分解能で測定することができる。

第３図は分光手段として回折格子を用いた第２の実施例
であり、フローセル１、コリメータレンズ８の位置関係
は、先の第１の実施例と全く同様である。そして、分光
プリズム９の代りに回折格子１２が光軸をほぼ９０度回
転する方向に斜設され、９０度回転した光軸上にレンズ
１０．光電検出器１１が順次に配列されている。

一般に、ピッチをｄとする回折格子１２による１次回折
光の回折角βは、第４図に示したように波長入、入射角
γの光に対しては。

断 β＝　　５ｉｎ−’　　（λ／　ｄ　＋　５ｉｎｙ）と
表される。

従って第１の実施例と同様に、蛍光は回折格子１２によ
り連続した波長成分に分光され、次いでレンズ１０によ
り紙面に平行な直線上に集光され光電検出器１１に到達
する。このようにして回折格子１２により第１の実施例
と全く同様な効果を得ることができる。

上述の第１、第２の実施例は、フローセルとして角型フ
ローセルを用いた場合について述べたが、角型フローセ
ルに限らずジェット・イン・エアタイプのブローセルに
ついても全く同様にして適用可能である。即ち、第５図
に示すようように、ジェットｅイン・エアタイプのフロ
ーセル１３により上から下へ流出する層流Ｒ中の検体Ｓ
に、照射光りが照射されている。そして、検体Ｓから発
される蛍光は、第２の実施例と同様に配置されたコリメ
ータレンズ８、回折格子１２．レンズ１０、光電検出器
１１により、高い分解能の連続した波長成分に分光され
測光される。なお、このジェット・イン・エアタイプの
フローセルに、第１の実施例と同様にプリズムを配し、
同様の効果を得ることもできる。

このようにして光電検出器１１によって得られた各波長
成分は、第６図に示す信号処理系によって処理される。

第６図において、光電検出器１１の出力側には、Ａ／Ｄ
変換器１４、デジタルメモリ１５、演算処理部１６が直
列的に接続され、記録部１７、表示部１８が演算処理部
１６から並列的に接続されている。光電検出器１１にお
ける各チャンネルの出力は、それぞれ独立してＡ／Ｄ変
換器１４に入力し、そこでデジタル化され、それぞれ独
立にデジタルメモリ１５に入力し記憶される。そして、
デジタルメモリ１５の出力は演算処理部１６に入力し、
例えば成る粒子における波長に対する蛍光強度分布の算
出、或いは最大放射蛍光波長の算出、或いは予め装置入
力された蛍光強度分布と成る粒子の蛍光強度分布の比較
、或いは一連の蛍光測定における統計処理等の演算処理
がなされ、得られた測定値は記録部１７によりＩ＼−ド
コピー等の記録がなされ、表示部１８のＣＲＴディスプ
レイ等への表示がなされる。

第７図は第６図の光電検出器１１の代りに、光ファイバ
又は屈折率分布型レンズを配列した受光部１９を用い、
それぞれに光電検出器２０が結合され、それぞれの光電
検出器２０の出力を第６図の実施例の場合と同様にデジ
タルメモリ１５に入力し、その後は第６図の実施例と全
く同様に作用させるものである。

このように第１図、第３図、第５図に示した分光手段と
、第６図、第７図に示した光電検出手段及び演算処理手
段を組み合わせて、波長分解能の良い精度の高い検体粒
子の蛍光測定を行うことができる。

なお実施例では、１個のプリズム及び平面回折格子とし
て図示したが、複数の分光プリズムを組み合わせてもよ
いし、凹面回折格子を用いることも可能である。

［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、検体
粒子からの蛍光をプリズム又は回折格子等の分光手段を
用い・て、高い分解能で連続した波長成分に分光し、ラ
インセンサ、ＣＣＤ、光ファイバ、或いは屈折率分布型
レンズ等によって受光された多数の波長成分を演算処理
することによって、複雑な光学系を必要とせずに微弱な
蛍光であっても、高い波長分解能で精度の良い蛍光測光
を可能としている。これは従来の二色法による計測結果
に比較して得られる情報を飛躍的に増大させ、例えば多
種類の細胞が混在している検体についての細胞化学解析
や、ＨＰ誘導体による腫瘍細胞の分析等にも有効に活用
し得るなど、測定対象を広範囲にすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図〜第７図は本発明に係る粒子解析装置の実施
例を示し、第１図は分光手段として分光プリズムを用い
た光学系構成図、第２図は分光プリズムの作用説明図、
第３図は分光手段として回折格子を用いた光学系構成図
、第４図は回折格子の作用説明図、第５図はジェットイ
ンエアタイプのフローセルについての光学系構成図、第
６図は光電検出手段と演算処理手段とから成る信・号処
理系構成図、第７図は光ファイバ又は屈折率分布型レン
ズを用いた光電検出手段の構成図であり、第８図は分光
手段にグイクロイックミラーを用いた従来例の光学系の
構成図、第９図は分光手段に色フィルタ、干渉フィルタ
を用いた従来例の光学系の構成図である。 符号１．１３はフローセル、２は流通部、８はコリメー
タレンズ、９はプリズム、１０はシリンドリカルレンズ
、１１．２０は光電検出器、１２は回折格子、１４はＡ
／Ｄ変換器、１５はデジタルメモリ、１６は演算処理部
、１７は記録部、１８は表示部、１９は受光部である。 特許出願人　　　キャノン株式会社 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 莞７図 第８図 父 第９図 Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検体に対する照射光の進行方向とほぼ直交する側方
   へ散乱される検体からの蛍光を、連続した波長成分で分
   光するための分光手段と、該分光手段によって分光され
   た各波長成分を検出する複数個のセンサ素子を有する一
   次元光電検出手段と、該光電検出手段からの出力信号を
   演算する演算処理手段とを具備することを特徴とした粒
   子解析装置。 ２、前記分光手段を分光プリズムとした特許請求の範囲
   第１項に記載の粒子解析装置。 ３、前記分光手段を回折格子とした特許請求の範囲第１
   項に記載の粒子解析装置。 ４、前記光電検出手段を複数側のセンサ素子を配列した
   ラインセンサ又はＣＣＤとした特許請求の範囲第１項に
   記載の粒子解析装置。 ５、前記光電検出手段を複数の光ファイバ又は屈折率分
   布型レンズを配列した受光部と、該受光部にそれぞれ結
   合した光電検出器とから構成した特許請求の範囲第４項
   に記載の粒子解析装置。 ６、前記演算処理手段を、測定値を演算するデジタル演
   算処理部と、演算処理結果を表示及び記録する表示部及
   び記録部とによって構成した特許請求の範囲第１項に記
   載の粒子解析装置。