JPH0213830A - 粒子測定装置 - 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］ 本発明は粒子測定装置、例えば検体粒子に光を照射して
散乱光や蛍光を測光することにより粒子測定を行なうフ
ローサイトメータに関する。

［従来の技術］ 従来、フローサイトメータ等の粒子測定装置においては
、フローセル内の流通部を順次通過する検体粒子に対し
てレーザ光等の照射光を照射し、それによって発生する
散乱光や蛍光を測光して測光信号により検体粒子の測定
を行なっていた。その際、レーザ光を検体粒子の通過方
向に対して横長の楕円形状に結像したビームスポットを
検体粒子に照射することが一般になされていた。そして
従来は楕円形状のビームスポットを形成するには２個の
シリンドリカルレンズの母線を直交して配置することに
より行なっていた。このため測定条件に応じて様々なビ
ームスポットを得るためには各種のシリンドリカルレン
ズを用意し、ターレット式に交換して組み合わせる必要
がある。

そこで本願出願人は特願昭６２−１５３８４５にて簡単
な構成にて制御が容易なズームレンズ系を提案した。こ
れにより検体粒子の粒子径等の測定条件に応じて最適な
形状のビームスポットを簡単な光学系にて形成すること
が可能となった。

［発明が解決しようとしている問題点］しかしながら、
上述した従来の粒子測定装置では測定条件に応じた適切
なサイズのビームスポットは、検体粒子の種類や測定条
件によって人間が判断して設定していたため、未知の検
体粒子を測定する時や、検体粒子の種類は分かつていて
も粒子径が分からない時は最適なビームスポットを設定
することは困難であった。

本発明は測定条件に応じた最適な形状の照射ビームスポ
ットを自動的に設定可能で、測定精度の高い粒子測定装
置の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上述した問題点を解決するため、被検部を通過する流れ
の中に存在する検体粒子に照射光を照射して発生する光
を測光することにより検体粒子の測定を行なう粒子測定
装置において、少なくとも検体粒子の粒子径情報と流れ
の流径情報の一方を検出する検出手段と、該検出手段の
出力値に基づいて照射光のビーム径を変更し設定する制
御手段を有する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る粒子測定装置の構成図であり、生
体細胞等の検体粒子が混入したサンプル液の入ったサン
プル液容器１５と、シース液である蒸留水の入ったシー
ス液容器１４は各々加圧されて、サンプル液がシース液
に包まれて細い流れに収斂されてフローセル４内の流通
部のほぼ中央部を通過する。この時サンプル液中の検体
粒子は分離されて１個ずつ順次流れる。この１個ずつ通
過する検体粒子に対して、レーザ光源１から出射された
レーザ光が、光軸に沿って順に配置されたズームレンズ
系２．３の組合せによって任意の楕円形状に収斂され照
射される。ここでズームレンズ系２は検体粒子の通過方
向に対して直交する方向に変倍機能を持ち、ズームレン
ズ系３は検体粒子の通過方向に変倍機能を持つ。また、
これらのズームレンズ系は外部信号により変倍度を制御
することができる。

前記検体粒子に光ビームが照射されると散乱光および蛍
光が発生する。前記散乱光の内、光路前方方向に発する
前方散乱光は集光レンズ５、光検出器６によって測光さ
れる。なお照射された光ビームが直接、光検出器６に入
射するのを防ぐため光路中集光レンズ５の前方に不図示
のストッパを設けて直接光を除去している。光検出器６
の出力は演算回路１６に入力される。また前記散乱光の
内、照射光光路に直交する側方方向に発する側方散乱光
は集光レンズ７で集光され、ダイクロイックミラー８で
反射されて光検出器１１で測光される。一般には側方散
乱光を測光する方向は本実施例のように直交方向である
ことが多いが、直交には限定されず例えば４５度方向や
６０度方向等であっても良い。また散乱光と共に発生す
る微弱な蛍光を測光するため、集光レンズ７によって集
光されダイクロイックミラー８を通過した蛍光の内、ダ
イクロイックミラー９、光検出器１２の組によって緑色
蛍光が検出され、全反射ミラー１０、光検出器１３の組
によって赤色蛍光が検出される。

各光検出器の前には各波長域の光のみを通過させるた−
めのバンドパスフィルタ２１．２２．２３が設置されて
いる。光検出器１１５．１２．１３の信号は演算回路１
６に入力され、該演算回路１６にて粒子測定の演算が行
なわれる。また演算回路１６からはズームレンズ系２．
３の変倍度を制御するための制御信号が出力される。

次に第２図を用いて本発明の実施例のズームレンズ系２
．３の光学系を説明する。第２図はズームレンズ系の光
学構成図であり、光軸に沿って光学補正型のズームレン
ズ系が２組配置された構成となっている。ただし２組の
ズームレンズ系は、それぞれ平面内及び側面内において
のみズーム機能を持っている。第２図（ａ）は平面図で
あり、第２図（ｂ）は平面図と直交する方向から見た側
面図である。光軸に沿って配置・°された凸シリンドリ
カルレンズ３０、凹シリンドリカルレンズ３１、凸シリ
ノリカルレンズ３２は、平面内においてのみズーム機能
を持つ光学補正型ズームレンズ系を構成し、凸シリンド
リカルレンズ３３、凹シリトリカルレンズ３４、凸シリ
ンドリカルレンズ３５は側面内においてのみズーム機能
を持つ光学補正型ズームレンズ系を構成している。この
光学補正型ズームレンズ系は、不動のレンズを挟んで２
つの動レンズが一体に連結されて動き、各群のパワーと
レンズ間隔を適切に選べば像位置が一定に保たれ、ズー
ミングの際にピント面が特定の条件以外のところで若干
ずれる性質を持っている。このため、シリンドリカルレ
ンズ３０．３１，３２のズームレンズ系の平面内での焦
点距離を連続的に変化させると、フローセル４の流通部
における平面内での結像ビーム径ｄが連続的に変化する
。また、シリンドリカルレンズ３３．３４．３５のズー
ムレンズ系の側面内での焦点距離を連続的に変化させる
と、フローセル４の流通部における側面内で９結像ビー
ム径ｄが連続的に変化する。これによりフローセル４の
流通部でのビームスポットの縦、横のサイズを別々に自
在に変化させることが可能で、任意の縦横サイズのズー
ムスポットを得ることができる。

さて、次に前記ズームレンズ系の変倍度を調節して測定
条件に適したビームスポットを設定する方法について説
明する。

°検体粒子に照射される光の強度が大ぎくなるほど、検
体粒′子から発生する散乱光や蛍光等の光も強くなる。

特に側方散乱光や蛍光は微弱であるため、検体粒子に照
射される光の強度もより大きいほうが、すなわち収斂さ
れるビームスポットのサイズが小さいほうが好ましい。

しかしながらフローセル中を次々と流れる個々の検体粒
子は常に一定位置を流れているわけではなく、フローセ
ル上部から見て前後または左右の若干の位置ずれを伴な
ってばらついている。ここで照射されるレーザビームは
ガウス分布状の強度分布を呈しているため、ビームスポ
ットを小さく絞りすぎると、検体粒子の位置ずれに対し
て照射される光強度の変動が大きくなってしまう。よっ
てなるべくビームスポットのサイズを小さくして照射光
強度を大きくしながらも、位置ずれに対する照射光強度
の変動が大きくならないような、適切なサイズの照射ビ
ームスポットを設定することが、粒子測定装置の測定精
度を向上させるのに重要となる。

最適ビームスポットの第１の設定方法として、ビームス
ポットの検体粒子の流れに対して直交する横方向のサイ
ズを変倍調節する方法を第３図を用いて以下に説明する
。

ビームスポットを横方向のサイズを設定するためのパラ
メータとして、サンプル液の流れの太さであるサンプル
流径を用いる。フローセル４の流通部内においてシース
液に包まれるサンプル液のサンプル流径は、サンプル液
容器１５とシース液容器１４へそれぞれ加えられる加圧
値の差によって決定されれる。このサンプル流径は検体
粒子の粒子径等によって値が設定され、一般にはサンプ
ル流径は検体粒子の粒子径になるべく近い値に絞り込ん
で設定することが望ましい。

ビームスポットを設定するためのサンプル流径を求める
方法として、シース液容器１４とサンプル液容器１５へ
のそれぞれの加圧値から演算するか、あるいは演算の替
りに経験によって得られた換算表により求めても良い。

そのほかの方法として、特願昭６０−２６４１５８に示
すようにフローセル中のサンプル液流をＣＣＤ等を用い
て直接光学的に測定することも可能である。

モして抜出されたサンプル流径に応じて照射ビームスポ
ットの横方向のサイズを設定する。具体的な設定方法と
して第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）のように、
サンプル流径が大きくなるほど横方向のビームスポット
のサイズも大きく設定する。流れる検体粒子の位置ずれ
はサンプル流径の範囲で起きるため、サンプル流径が大
きくなるほど流れる検体粒子の位置ずれも大きくなる可
能性がある。そのため位置ずれの増加に対する許容度を
高めるために、サンプル流径の大きさに応じてこのよう
に設定する。

なお縦方向のビームサイズに関しては第３図のように検
体粒子全体を照射するようなサイズのほかに、検体粒子
の粒子径よりも細いスリット状に設定することによって
、スリットスキャン方式で粒子測定を行なうことも可能
である。

基本的には上述のように設定するが、しかしながら最適
設定値はサンプル流径のみならず、測定目的によっても
変化する。すなわち検体粒子へ照射される光強度とＣＶ
値（変動係数）は互いに相反するため、測定目的に応じ
てその兼ね合いを決定しなければならない。例えばごく
微弱にしか発生しない蛍光を測定する時は、多少ＣＶ値
が悪くなってもビーム強度を上げて発生する蛍光強度を
大とくする必要があるため、横ビームサイズを小さくす
る。また前方散乱光を測光して粒子測定することが主な
目的であれば、前方散乱光は比較的大きな出力であるか
ら、横方向のビームサイズを大きくすることによりＣＶ
値を良くし、個々の検体粒子の測定データのばらつきを
少なくすることができる。

次に最適ビームスポットの第２の設定方法として、検体
粒子の流れと同一の縦方向のビームスポットサイズを変
倍調節する方法を以下に説明する。

縦方向の最適なビームスポットを得るためのパラメータ
としては検体粒子の粒子径を用い、該粒子径を得るため
の手段として、散乱光、特に前方散乱光強度すなわち光
検出器６の出力を用いる。

一般に検体粒子の粒子径と前方散乱光強度は相関関係に
あ乞。よって演算回路１６において、光検出器６で検出
された前方散乱光強度から検体粒子の粒子径を演算する
。

そして求められた粒子径により、ビームスポットの縦方
向について検体粒子の粒子径よりやや大きい程度のサイ
ズにズームレンズ系３を制御して設定する。このように
設定することによって、ＣＶ値を悪くすることなく、検
体粒子の測定に最低限必要な大きさのビームサイズを確
保しつつ、より強度の大きな光を検体粒子に照射するこ
とができる。さらに別の効果として第４図（ｄ）のよう
に、ビームスポット中に同時に２個の検体粒子が・入っ
てしまい誤信号を発生する可能性も小さくなる。

なお、前記第１、第２の設定方法によるビームスポット
横及び縦方向のサイズの設定は単独で行なっても良いが
、第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）のように両者
同時に行なうことによって一層測定精度を向上させるこ
とができる。

なお以上のビームスポット設定は、測定開始にあたって
少量のサンプル液を流して設定し、ビームスポットを固
定した後に、残りのサンプル液により粒子測定を開始す
る。

以上説明してきた本発明の実施例では、ズームレンズ系
として光学補正型ズームレンズを用いたが、これには限
られず例えば特願昭６１−２７２０７３や特願昭６１−
２７２０７４に示されるような機械補正型ズームレンズ
系を用いることも可能である。また本発明は上記フロー
サイトメータには限らず、ラテックス免疫診断装置や粒
子カウンタ等にも適用可能である。

［発明の効果］ 本発明によれば、測定条件によって最適なビームスポッ
トの照射光を自動的に設定することができ、測定精度の
高い粒子測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粒子測定装置の全体構成図、第２図は
ズームレンズ系の光学構成図、第３図はビームスポット
の横方向のサイズを設定する説明図、 第４図はビームスポットの横及び縦方向のサイズを設定
する説明図、 であり、図中の記号は、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検部を通過する流れの中に存在する検体粒子に照
   射光を照射して発生する光を測光することにより検体粒
   子の測定を行なう粒子測定装置において、少なくとも検
   体粒子の粒子径情報と流れの流径情報の一方を検出する
   検出手段と、該検出手段の出力値に基づいて照射光のビ
   ーム径を変更し設定する制御手段を有することを特徴と
   する粒子測定装置。 ２、前記制御手段は前記粒子径情報により照射光の流れ
   縦方向のビーム径を変更する請求項１記載の粒子測定装
   置。 ３、前記制御手段は前記流径情報により照射光の流れ横
   方向のビーム径を変更する請求項１記載の粒子測定装置
   。 ４、前記粒子径情報は前記検体粒子より発する散乱光強
   度により演算された検体粒子の粒子径である請求項２記
   載の粒子測定装置。 ５、前記流径情報は検体粒子を含むサンプル液とシース
   液のそれぞれの加圧値より演算されるサンプル流径であ
   る請求項３記載の粒子測定装置。 ６、実質的な測定前に照射光のビーム径を変更して設定
   する請求項１記載の粒子測定装置。