JPS61294334A - 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おいて、合軸状態を
容易に判定すること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２００４ｍＸ２００
ｐｍの微小な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の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〈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ればならない。

そのために、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、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。また、測定中の照射ビームの形
状変化及び照射ビームと流通部との相対的なずれの発生
等を確認することが不可能であるため、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
ついて不安がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、光軸調整時及び散乱光測定時において
照射ビーム形状をそれぞれ最適な形状に変更することに
より、正確な光軸調整を行い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、該光ビームが検体粒子によって散乱された散
乱光を測定する測光光学系とを備え、測定時と合軸調整
時との前記光ビームの前記流通部におけるビーム形状を
変更するビーム形状変更手段と、合軸調整時のビーム形
状を用いて前記流通部における合軸状態を検出する合軸
検出手段とを有する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図は光学系の配置図を示し、（ａ）はその水平断面
図、（ｂ）は垂直断面図である。フローセル１の中央部
の流通部２内を高速層流となったシース液に包まれて、
流体力学的焦点合わせの行われた検体粒子Ｓが（ａ）で
は紙面に垂直に、（ｂ）では紙面に沿って通過するよう
になっている。この流れと直交する方向に図示しないレ
ーザ光源が配置されており、このレーザ光源から出射さ
れたレーザ光りの光軸０１上には、レーザ光りを流通部
２に結像させるためのシリンドリカルレンズ３及び４が
配されている。

検体粒子Ｓによって散乱されたレーザ光りの前方散乱光
の光軸０２上には順次にビームスプリッタ５、凸レンズ
６、光電検出器７が配列されており、レーザ光りはシリ
ンドリカルレンズ３，４を介して流通部２の検体粒子Ｓ
により散乱され、ビームスプリッタ５、凸レンズ６を経
て光電検出器７に至り、主に検体粒子Ｓの大きさの情帳
が得られるようになっている。

更に、ビームスプリッタ５で分割された光束の光軸０３
上には凸レンズ８及び反射鏡９が配され。

反射鏡９の反射光路に一次元の７レイ状光電検出器ｌＯ
が配置されている。

また、検体粒子Ｓの流れの中心軸とレーザ光りの光軸０
１とに、それぞれほぼ直交する方向即ちＸ方向の光軸０
４上には、側方散乱光用対物レンズ１１及び図示しない
絞り、波長選別手段、光電検出器等の光学系が配置され
、検体粒子Ｓの９０゜方向の散乱光及び蛍光が測定され
、９０″散乱光により検体粒子Ｓの顆粒性が、蛍光によ
り検体粒子Ｓの生化学的性質が観測できるようになって
いる。

ところで、レーザ光りは通常ガウス分布状の強度分布を
有しており、一般に中心強度のｌ　／　ｅ　２となる径
をもってビームの大きさとしている。そして、レンズの
口径が入射ビーム径りの２倍以上あると仮定すると、こ
のときの結像ビーム径ｄは、 ｄ＝（４／π）・Ｆ・λ　　　　　・・・（１）で表さ
れる。ここで、入は入射レーザ光の波長、Ｆはレンズの
Ｆ値であり、ｆをレンズの焦点距離とするとＦ＝ｆ／Ｄ
である。（１）式から、結像ビーム径ｄはレンズの焦点
距離に比例し、入射ビーム径りに反比例することが判る
。

従って、光軸０１及び流通方向と直交する平面内に屈折
力を有するシリンドリカルレンズ３の焦点距ｔｌｌｆ３
を、流通方向に屈折力のあるシリンドリカルレンズ４の
焦点距離ｆ４よりも長くすることにより、Ｘ方向を長軸
とする楕円形状の結像ビームを流通部２に得ることがで
きる。このように、流通部２における結像ビーム形状を
流通方向を短軸とし、流通方向及び光軸と直交するＸ方
向を長袖とする楕円形状にすることにより、検体粒子Ｓ
に対する光の集光密度を高くすることができると共に、
検体粒子Ｓの流れる位置が若干移動しても強度の変化を
最小限に抑えることができる。

このように、Ｘ方向の結像ビーム径を成る程度長くする
ことにより測定精度を向上させることができるが、逆に
Ｘ方向の結像ビーム径をあまり長くし過ぎると、第１図
に示したクローズドタイプのフローセルｌの場合には流
通部２のエツジ部での散乱が多くなり、得られる散乱光
へ疑似信号が混入し、かえって測定精度を低下させる原
因ともなる。そこで、測定時には流通部２の水平方向の
反復よりもＸ方向の結像ビーム径が短くな乞ようにしな
ければならない、ところが、合軸調整時には流通部２の
水平方向の長さよりも、結像ビーム径のＸ方向の長さが
短いと、流通部２の中心と結像ビームの中心とが一致し
たか否かの判断が困難となる。

従って、結像ビーム径のＸ方向の長さを流通部の水平方
向の長さより長くして合軸調整を行う必要がある。即ち
、合軸調整時にはシリンドリカルレンズ３の代りに更に
焦点距離ｆの長いシリンドリカルレンズ３″を光軸０１
上のレーザ光源に近い側に挿入し、第１図（ａ）の破線
で示すように、更にＸ方向の結像ビーム径を長くするよ
うに流通部２にレーザ光りを結像させるようにする。

流通部２を通過した光束のうち、ビームスプリッタ５に
より分割反射された光束は、凸レンズ８、反射鏡９によ
りアレイ状光電検出器１０上に結像される。そして、ア
レイ状光電検出器１０の出力により合軸調整が行われた
後に、シリンドリカルレンズ３′をシリンドリカルレン
ズ３と交換゛し、ビームスプリッタ５を透過した前方散
乱光と凸レンズ６を介して光電検出器７で検出するよう
にすればよい。

第２図はアレイ状光電検出器１０上の光ビームの強度分
布を示したものであり、第２図（ａ）はシリンドリカル
レンズ３．４によって得られた流通部２のＡ−Ａ断面で
の光ビームの強度紗布を示しており、流通部２のエツジ
部での散乱は軽減されている。しかし、アレイ状光電検
出器１０での信号では流通部２の中心にビームの中心が
あるか否かは判定できないので、合軸調整後の測定時に
出射するビーム形状には好適であるが、合軸調整用には
不向きであることが判る。

第２　図（ｂ）はシリンドリカルレンズ３′、４によっ
て得られた流通部２のＢ−Ｂ断面での光ビームの強度分
布を示し、このようにＸ方向に伸長したビームにより流
通部２のエツジ部を検出することが可能である。即ち、
エツジ部の番地ｂｌとｂ２の中間に強度分布の最大値の
番地ｂＯが至るように光軸を調整することにより、容易
に正確な合軸調整を行うことができる。

実際に軸調整をする際には第２図（ｂ）に示す強度分布
の出力信号により、フローセル１を移動させて、予め調
整されている光学系の光軸０１にフローセル１の軸を合
わせるようにすればよい、なお、合軸調整は番地ｂｏが
ｂｌとｂ２の中間になった合軸信号により手動で行って
もよいし、合軸信号によって停止する駆動機構を設けて
自動的に行ってもよい。

このように、レーザ光のビーム径を変更する手段を設け
ることにより、正確な合軸調整が可能とナル力、ビーム
径を変更する手段は、レンズの焦点距離に比例して結像
ビーム径が大きくなることを利用した前述したシリンド
リカルレンズ３と３°との交換以外に、結像ビーム径は
レンズに入射する入射ビーム径に反比例することを利用
して、シリンドリカルレンズ３．４とレーザ光源との間
に図示しないビームコンプレッサを挿入し。

シリンドリカルレンズ３．４に入射する光束のビーム径
を小さくすることにより、流通部２における形状をビー
ムコンプレッサ挿入前より比例的に大きくするようにし
てもよい、また、シリンドリカルレンズ３と３”との交
換する代りに、シリンドリカルレンズ３をズームレンズ
にすることにより、この軸方向にズームレンズを移動さ
せる操作のみで容易にビーム径を変更することもできる
。

［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、照射
ビームの形状寸法を変更する手段を設けることにより、
合軸調整時及び測定時の双方にそれぞれ最適の照射ビー
ム径を得ることができ、合軸調整を正確に容易に行うこ
とを可能とし、検体粒子以外の物体からの疑似信号の混
入を防止し、高精度な分析を可能としている。

【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すもの
であり、第１図（ａ）は光学系の水平断面図、（ｂ）は
垂直断面図、第２図（ａ）は流通部での照射ビームの測
定時の強度分布図、（ｂ）は合焦時の強度分布図である
。 符号１はフローセル、２は流通部、３．３°、４はシリ
ンドリカルレンズ、５はビームスプリッタ、６，８は凸
レンズ、７は光電検出器、１０はアレイ状光電検出器で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フローセル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、該光ビームが検体粒子によって
   散乱された散乱光を測定する測光光学系とを備え、測定
   時と合軸調整時との前記光ビームの前記流通部における
   ビーム形状を変更するビーム形状変更手段と、合軸調整
   時のビーム形状を用いて前記流通部における合軸状態を
   検出する合軸検出手段とを有することを特徴とする粒子
   解析装置。 ２、前記ビーム形状変更手段を前記照射光学系内に設け
   、前記合軸検出手段を前記測光光学系内に設けた特許請
   求の範囲第１項に記載の粒子解析装置。 ３、前記ビーム形状変更手段は、前記検体粒子の流通方
   向と前記照射光学系の光軸とにそれぞれ垂直な方向の結
   像ビーム径が、合軸調整時には測定時よりも長くなるよ
   うに作動するようにした特許請求の範囲第１項に記載の
   粒子解析装置。 ４、前記ビーム形状変更手段はシリンドリカルレンズの
   切換えによるものとした特許請求の範囲第１項に記載の
   粒子解析装置。 ５、前記ビーム形状変更手段はビームコンプレッサの挿
   入によるものとした特許請求の範囲第１項に記載の粒子
   解析装置。 ６、前記ビーム形状変更手段をズームレンズとした特許
   請求の範囲第１項に記載の粒子解析装置。