JPS61186835A - 流れ式粒子分析装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、液体内に浮遊した粒子に光を照射して光学
特性を測定する流れ成粒光分析装置に関する。

（ロ）従来の技術 一般に、血液細胞などの各種微粒子を測定する装置には
１粒子の光学特性、つまり螢光量などを利用して高速に
分類計数するものがある。この分析装置は１粒子の浮遊
液を層流状態で細く絞り。

この浮遊液に粒子を送り込み、光を照射し９粒子の光学
特性を測定して細胞などの粒子を分類計数している。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上述した流れ式粒子分析装置のうち光学特性を利用した
ものは、従来より大別してレーザ光を照射するものと、
水銀灯などを光源としたものがある。

しかし、レーザ光を用いたものは１粒子の螢光量等に対
して光が強いものが多く、高感度であるが、出力の大き
な連続発振のレーザ光源を必要とし、高価になるという
問題があった。しかも、特別に冷却装置や大容量電源な
どの設備を要し、更に、メンテナンスにも熟練を要すな
どの欠点があった。

一方、水銀灯などを用いたものは、安価で操作が容易で
あるが、レーザ光に比し光が弱いため。

光照射部の構造が複雑となり、得られる光学信号が制限
されていた。つまり、この種の分析装置は第８図及び第
９図に示す構造となっている。第８図の分析装置は、カ
バーグラスａの下面側に流路すが形成され、上面側に対
物レンズＣが近接配置され、このカバーグラスａに沿っ
て浮遊Ｈｄとシース液ｅとが流れるように構成されてい
る。また。

第９図の分析装置は１円柱形のフローセ／ｙｆの中心に
流路ｇが穿設され、このフローセルｆに近接して対物レ
ンズｈと光ファイバｉとが配置され。

流路ｇに浮遊液ｄとシース液ｅとを流すように構成され
ている。

しかし、これら何れの分析装置においても、１つの対物
レンズｅ、ｈを用い、光源から出射光ｊの照射と粒子か
らの螢光にの集光とを同一方向で行う落射式で、螢光に
のみを検出し、光ファイバｉも単に散乱光を検出するの
みであった。これでは透過光を検出することができず１
分析上重要な測定要素を検知できないという問題があっ
た。

また、第８図の分析装置においては流路すがＵ字状に屈
折しているので、目詰り等が生起し易く。

一方、第９図の分析装置においてはフローセルが円柱で
あるため、対物レンズｈとの間隙が大きく。

光の屈折などの点から油浸液ｅｌｒ、多量に要し、取扱
いが不便であった。

に）問題点を解決するための手段 この発明は、被測定粒子が浮遊する液体が流通してこの
液体内の粒子に光が照射される測定部と。

この測定部に設置され且つ液体の流路が前面側に偏心し
て穿設されると共に無色透明で螢光放射の少ない材質で
構成されたフローセルと、前記粒子が螢光を発する波長
域の光を出射する光源部と。

前記フローセルの前面に近接配置され光源部の出射光を
前記流路に集中照射すると共に粒子の螢光を集光する第
１レンズ手段と、この第１レンズ手段を通過した螢光を
受光して電気信号に変換する螢光検出部と、前記フロー
セルの背面に配置されこのフローセルを透過した透過光
を集光する第２レンズ手段と、この第２レンズ手段を通
過した透過光のうち測定位置における粒子近傍の光のみ
に絞る絞り部と、この絞り部を通過した透過光を受光し
て電気信号に変換する透過光検出部と、この透過光検出
部及び螢光検出部の出方信号を処理して粒子を分析する
信号処理部とより構成されている。

（ホ）作用 上述のように構成された流れ式粒子分析装置は。

光源部よシ出射した出射光が第１レンズ手段πよりフロ
ーセルの流路に集中照射されて粒子に照射され、この粒
子が螢光を発し、この螢光が再び第１レンズ手段で集光
されて螢光検出部で受光され。

電気信号に変換される一方、フローセルを透過した透過
光が第２レンズ手段で集光され、絞９部で絞られた後、
透過光検出部で受光され、電気信号に変換され１両検出
部の出力信号が信号処理部で処理されて螢光量と光透過
特性とを分析するように成っている。

（へ）実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図乃至第５図に示すように、１は流れ式粒子分析装
置であって、血液細胞などの粒子２を分析するもので、
この粒子２の光学特性である螢光量や光透過特性を測定
して粒子２を分類計数するように構成されている。

この流れ式粒子分析装置１は、ケース６内に光源部４．
測測定５．螢光検出部６及び透過光検出部７等が収納さ
れると共に、信号処理部８が設けられて構成されている
。そして、測定部５にはフローセ／Ｉ／９が取付けられ
ている。

光源部４は、超高圧水銀灯やキセノン灯などの光源１０
を備えており１弱い光１１を出射している。この光源１
０の背面には凹面鏡１２が、前面にはコンデンサレンズ
１３が設けられ、このコンデンサレンズ１３の前方にフ
ィルタ１４が設ケラれて９粒子２が螢光１５を発する波
長域の出射光１１のみを透過させるように構成されてい
る。このフィルタ１４の前方にはダイクロイックミラー
１６が設けられ、光源部４の出射光１１を測定部５に屈
折反射させている。

測定部５は、第１７７１手段１７と第２Ｖンズ手段１８
とを備えており、８ルンズ手段１７は螢光顕微鏡に適用
される対物レンズで落射式に構成されている。つまシ、
フローセル９への出射光１１の照射と粒子２の螢光１５
の集光とを１つの第１７７１手段１７で同一方向に行う
ようになっており、この第１ンンズ手段１７は開口数が
０．８以上のレンズで構成され、フローセル９の前方に
近接配置されている。第２レンズ手段１８ｆｆ７Ｃｆｆ
−セル９を透過した透過光１９を集光するもので。

フローセル９の後方に配置されている。

このフローセｌＶ９は、第２図に拡大して示すように１
本体２０に流路２１が穿設されて構成されている。この
本体２０Ｉ′ｉ、光学的に無色透明で。

螢光放射を生じない材料で、材質の均一な例えば。

光学用ガラス、石英ガラス又は光学用プラヌチックで構
成されている。更に１本体２０は、断面が矩形の角柱体
に形成され、前面２０４と背面２０ｂとが平行な平坦面
に形成され、この前面２０ａより光が入射するようにな
っている。

流路２１は１本体２０の上下面に貫通して真直に穿設さ
れており、断面が正方形に形成され９例えば−辺が２０
０μｍに構成されている。そして。

この流路２１は本体２０の前面２Ｏａ側に偏心して設け
られ、流路２１の中心と前面２０ａとの距離りが例えば
０．４脇に構成されておシ、流路２１と前面２０ａとの
厚さが背面２０ｂとの厚さより薄く形成されている。

更に２本体２０の前面２０ａにおいて、上下両端部には
、前方に突出した厚肉部２０Ｑ、２０Ｃが形成され、中
央部よシ厚くなっている。この厚肉部２ｏｃ、２００は
本体２０を補強している。

一方、流路２１の下端部２１ａは本体２０を切削して漏
斗状に形成され９粒子等が流入容易に構成されている。

このフローセフ１／　９は支持部材２２によシ取付けら
れ、流路２１の上下端にガイド管２３ａ、　２３　ｂが
連接されている。そして、下部ガイド管２３ａには粒子
２の浮遊液管２４とシース液管２５とが。

上部ガイド管２３ｂにはドレン管２６とが連接されてお
り、血液細胞等の粒子２を浮遊液に送シ込み、この浮遊
液をシース液で囲繞して流路２１を通過させるように構
成されている。尚、　２７ａ　、２７ｂはフローセル９
の位置決めを行う調節ネジである。

また、フローセ／ｌ／９の前面２０ａと第１７７１手段
１７との間には油浸液２８が介設され、出射光１１が流
路２１内に集中照射されるように構成されている。

螢光検出部６は、第１７７１手段１７とダイクロイック
ミラー１６を通過した螢光１５を受けて電気信号に変換
するもので、絞り部２９．フイルり３ｏ及び光検出器３
１が順に並設されて構成されている。この絞り部２９は
ピンホールを備え。

迷光やパックグランド光を除去するもので、フィルり３
０は螢光１５を分光し、螢光検出器３１は電気信号に変
換して信号処理部８に出力するようになっている。

透過光検出部７は、フローセル９を透過した透過光１９
を第２レンズ手段１８を介して受光し。

電気信号に変換するもので、フィルり３２及び光検出器
３３が並設されて構成され、このフィルタ５２と光検出
器３５との間に絞り部３４が並設されている。このフィ
ルタ３２は透過光１９を減光又は分光しており、光検出
器３３は光ダイオードで、電気信号に変換して信号処理
部８に出力するようになっている。絞り部３４は、不用
な透過光１９を除去するもので、開口を備えておシ、流
路２１内において出射光１１の照射部に粒子２が位置し
た際、この粒子２近傍の光のみが通過して。

光検出器５５に導入されるように構成されている。

この絞り部３４で透過光１９を絞るため、フローセ／Ｌ
／９に照射する出射光１１の光束を細いビーム状にする
必要がなく、第１７７１手段１７の開口数を第２レンズ
手段１Ｂより大きく構成することが可能となっている。

尚、３５は第２レンズ手段１８の焦点合せを行う微動用
調節ダイヤルで、第２レンズ手段１８を光軸に平行に微
動調節する。また、５６は透過光１９が絞り部５４の開
口に入射するようにこの絞り部３４と光検出器３５とを
一体に調節する調節ダイヤルであシ、光軸に垂直な２方
向に微動するようになっている。

信号処理部８は、螢光検出器３１の出力信号を波形整形
アンプ３７で波形を整形して多重パルス波高分析回路３
８だ入力する一方、透過光検出器３４の出力信号をバイ
パスフィルタ３９でパルス状の成分を分離した後、波形
整形アンプ４０で波形を整形して分析回路３８に入力し
９表示装＃４１で表示するように構成されている。この
螢光検出器３１の出力信号は、第６図（ａ）　Ｋ示すよ
うに、螢光量に比例した高さのパルス信号となシ、この
信号が整形されて分析回路５８に入力される。一方。

透過光検出器３４の出力前号は、第６図（ｂ）Ｋ示すよ
うに、フローセ／Ｉ／９に照射される出射光１１の光強
度に比例しており１粒子２が横切ると、パルス状の出力
減少を生起する。そして、この信号は。

第６図（ｅ）に示すように、ハイパヌフィルり３９゜波
形整形アンプ４０で分離整形され、遮光度を示すパルス
信号となって分析回路３８に入力される。

表示装置４１は、第７図に示すように、螢光量と光遮光
度とを２次元表示し９粒子２の光学特性を示すように構
成されている。

次に、この流れ式粒子分析装置１の測定動作について説
明する。

先ず、フローセｌｖ９の流路２１に粒子２を流す。

すなわち、浮遊液をシース液で囲繞して流路２１に流入
させ、この浮遊液に粒子２を順次送り込み。

流路２１を通過させる。

一方、光源１０が出射光１１を放射し、この出射光１１
はフィルり１４を通シ、螢光発生に必要なスペクトル範
囲の光となシ、ダイクロイックミラー１６で反射して第
１７７１手段１７で絞られることになる。そして、この
出射光１１は仁の第１７７１手段１７よりフローセル９
の前面から入射し、流路２１に至る。この出射光１１の
照射部分を粒子２が通過すると９粒子２が螢光１５を発
生し、この螢光１５は落射式に構成された第１７７１手
段１７に集光される。他方、出射光１１はフローセル９
を透過し、第２レンズ手段１８で透過光１９が集光され
２粒子２が通過すると、出射光１１が遮光されることに
なる。

出射光１１は螢光１５との相対関係からみてレーザ光等
と比較し９弱いことになるが、流路２１が偏心して第１
７７１手段１７に近接しているので、第１７７１手段１
７の開口数が大きく、充分な螢光１５が集光される。

螢光１５は第１７７１手段１７よりダイクロイックミラ
ー１６を通り、絞り部２９で迷光等が除去され、フィル
タ６０で分光された後、光検出器３１に入射して電気信
号に変換される。

一方、透過光１９は第２レンズ手段１８よりフィルタ３
２で減光又は分光された後、絞り部３４で絞られて光検
出器３３に入射し、電気信号に変換される。この絞り部
３４は粒子２が出校光１１の照射位置に来た際、この粒
子２近傍の光のみ通過させることになり、出射光１１か
細いビーム状でなくともよく、また、第１７７１手段１
７の開口数が第２レンズ手段１８より大きくても９粒子
２近傍の光のみを光検出器３３に入射させることになる
。そして、この透過光１９は粒子２が通過する毎に減少
することになる。

続いて、螢光検出器３１の出力信号は、第６図（ｎ）に
おける■、■のように１粒子２が通過して螢光１５を発
する苺にパルス信号となり、その高さが螢光量に比例す
ることになる。そして、この出力信号は波形整形アンプ
３７で整形されて分析回路３８に入力される。他方、透
過光検出器３４の出力信号は、第６図色）における■、
■のように。

粒子２が通過する毎に、その粒子２の光透過性又はサイ
ズにより減少することになる。例えば、第６図（ｂ）の
■、■では、先の粒子２が後の粒子２よりサイズ等が大
きいことになる。この出力信号はバイパスフィルタ３９
．波形整形アンプ４０で整形され、第６図（Ｃ）に示す
ように１反転されて光遮光度を示すパルス信号となって
分析回路３日に入力される。

そして、この両信号を分析した後１表示装置４１におい
て第７図に示すように２次元表示される。

この第７図では、■である先の粒子２が、■で示される
後の粒子２より螢光量並び光遮光度も大きいことになり
、この螢光量より粒子２のＤＮＡ量等が、光遮光度より
大きさに関係した物理量等が測定されることになる。

また、光源部４のフィルタ１４を交換することによシ出
射光１１を紫外光や複数波長域の光となる。つまり、超
高圧水銀灯の発光スペクトルは連続スペクトル或いは多
数の線スペクトルであり。

適宜なフィルタ１４の適用によシ紫外光等となり。

粒子２の染色法を多種適用できる。例えば、紫外光励起
に必要な３３２５８　Ｈｏｅｃｈｓｉ、や青色光励起に
必要なＡｃｒｉｄｉｎｅ　Ｏｒａｎｇｅ　　を適用でき
る。

尚、この実施例におけるフローセ／ｖ９は流路２１を断
面正方形としたが、長方形や真円でもよく。

また、流路２１の大きさは粒子２の種類により。

適宜変換してもよい。更に、流路２１の中心と前面２０
ｃとの距離りは１鵡以下で０．１日以上が好ましい。

また、フローセル９の厚肉部２０ｃは強度を保持できれ
ば必ずしも形成する必要はなく、流路２１の漏斗状下端
部２１ａも必ずしも形成する必要はない。

また、第１レンズ手段１７は油浸液２８を用いた油浸系
としたが、乾燥系でもよい。

また、信号処理部８等は実施例に限られず１分析対象に
応じて変更してもよい。

（ト）発明の効果 以上のように、この発明の流れ大粒子分析装置によれば
、光源部、測定部及び螢光検出部の他。

透過光検出部を設けたために９分析上重要な透過光を検
出す墨ことができるので、各種の分析を同時に行うこと
ができ、迅速に処理することができる。

また、フローセルの流路を前方に偏心して形成したので
、超高圧水銀灯やキセノン灯など弱い光の光源を用いる
ことができ、安価に製作することができる。更に、フィ
ルタ手段を交換することのみで出射光の波長域を変更す
ることができるから。

粒子の染色法が多種類となり、検出も多種類行うことが
できる。

また、フローセ）Ｖ９の流路は目詰りし難く、前面がモ
坦であるから、第１レンズ手段間とが近接し、／１１１
浸液が少なく、取扱いが便利となる。

更にまた。透過光は絞９部で粒子近傍の光に絞られるの
で、フローセルに照射される出射光は太いビーム状でも
よく、シかも、第１レンズ手段の開口数を第２レンズ手
段より大きくすることができる。

その上、第１．レンズ手段の開口数は、フローセルの流
路が前方に偏心しているので、大きくすることができる
から１弱い光源の光、つまり、水銀灯でも螢光を確実に
集光することができる。

また、各レンズ手段を直線上に配置することができるの
で、焦点合せ等が容易で、操作が簡単と・なる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図はこの発明の一実施例を示し。 第１図は流れ大粒子分析装置の概略構成図、第２図（ａ
）はフローセルの平面図、第２図（ｂ）は同中央縦断面
図、第３図は流れ大粒子分析装置の一部断面平面図、第
４図は同一部断面側面図、第５図は信号処理部のブロッ
ク図、第６図（ｎ）（ｂ）（Ｃ）は信号処理部の出力波
形図、第７図は表示装置の表示例を示す図、第８図及び
第９図はそれぞれ従来の流れ大粒子分析装置の概略構成
図である。 １：流れ式粒子分析装置、　　２：粒子。 ４：光源部、　　５：測定部、　６：螢光検出部。 ７：透過光検出部、　８：信号処理部。 ９：フローセル、　　１０：光源、　　１１：出射光、
　　１５：螢光、　　１７：第１レンズ手段。 １８：第２レンズ手段、　　１９：透過光。 ２１：流路、　　３４：絞り部。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 第５図 第６図 第８図 ？！ 第９図　　　　　　　ｋ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定粒子が浮遊する液体が流通してこの液体内
   の粒子に光が照射される測定部と、この測定部に設置さ
   れ且つ液体の流路が前面側に偏心して穿設されると共に
   無色透明で螢光放射の少ない材質で構成されたフローセ
   ルと、前記粒子が螢光を発する波長域の光を出射する光
   源部と、前記フローセルの前面に近接配置され光源部の
   出射光を前記流路に集中照射すると共に粒子の螢光を集
   光する第１レンズ手段と、この第１レンズ手段を通過し
   た螢光を受光して電気信号に変換する螢光検出部と、前
   記フローセルの背面に配置されこのフローセルを透過し
   た透過光を集光する第２レンズ手段と、この第２レンズ
   手段を通過した透過光のうち測定位置における粒子近傍
   の光のみに絞る絞り部と、この絞り部を通過した透過光
   を受光して電気信号に変換する透過光検出部と、この透
   過光検出部及び螢光検出部の出力信号を処理して粒子を
   分析する信号処理部とより構成され、前記粒子の螢光量
   及び光透過特性を同時に分析することを特徴とする流れ
   式粒子分析装置。
2. （２）前記フローセルは、前面と背面とが平行な平坦面
   に形成されて断面が矩形状に形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の流れ式粒子分析装置
   。