JPH0566980B2

JPH0566980B2 -

Info

Publication number: JPH0566980B2
Application number: JP60232804A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1993-09-22
Also published as: JPS6291836A

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、フ
ローセルに対する合焦機能を有する粒子解析装置
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粒子解析装
置では、フローセルの中央部の例えば200μｍ×
200μｍの微小な矩形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
粒子にレーザービームを照射し、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、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く近傍からの光束のみを集
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、
対物レンズにより焦点調整を行う必要があるが、
次に述べるような不便な要素が幾つかある。

(1) 操作者が目視によつて手動で軸調整を行つて
いるために、操作が繁雑であり十分に正確な光
軸調整を行うことが困難である。

(2) 測定中に焦点の移動が生じた場合においても
その確認が不可能なため、測定途中における疑
似信号の混入の有無を判断できず、データの信
頼性について不安がある。

(3) ノズルやフローセルの交換の度に焦点調整を
必要とし、測定に手間が掛かる。

［発明の目的］本発明の目的は、フローセルの前面及び後面か
らの反射光の位置関係を検出することにより、フ
ローセルの光軸中心に対する焦点調整を自動的に
かつ正確に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、
フローセル内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、光ビームの検体粒子
への照射によつて発生する光を測光用対物レンズ
で集光して測光する測光光学系とを備え、前記測
光用対物レンズを通して前記測光光学系の測光方
向から前記流通部に向けて斜め方向に指標光束を
投射する投射光学系と、前記流通部の前後それぞ
れの境界面によつて縁切指標光束が反射され前記
測光用対物レンズを通つた２つの反射光の入射位
置を検出する光アレイセンサとを有し、該光アレ
イセンサの出力信号に基づいて前記流通部に対す
る前記測光光学系の合焦状態を検出することを特
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、第２図は測光光学系及び照明系の構成
図であつて、第１図はフローセル１に流れるサン
プル液流と平行な方向から見た場合であり、第２
図はサンプル液流の断面方向から見た場合であ
る。フローセル１には、上のＡ方向から被検体サ
ンプルが注入されると同時に、Ｂ方向からシース
液が流入されている。フローセル１の流通部１ａ
では、シース液がサンプル液流をその内部に包み
込み層流の状態で流れており、流体力学的な焦点
合わせがなされ、Ｃ方向にドレインとして排出さ
れる。Ar⁺レーザー光源２から出射されるレーザ
ー光は、結像レンズ系３を通してフローセル１の
流通部１ａ付近に結像される。レーザー光の直進
方向には、検体粒子による前方散乱光を集光する
対物レンズ４及び光検知器５が配置されている。
また、レーザー光の入射方向と直角な方向の光軸
上には、順次に凸レンズ６、凹レンズ７、赤外光
噴射・可視光透過のダイクロイツクミラー８、結
像レンズ９、絞り１０、凸レンズ１１、ダイクロ
イツクミラー１２，１３、反射ミラー１４が配置
されている。

ダイクロイツクミラー１２はAr⁺レーザー光の
波長488nｍよりも長波長の光を透過させる特性
を有し、その反射側には結像レンズ１５、488n
ｍの波長を通過させるバリアフイルタ１６、オプ
チカルガイド１７が配置されている。また、ダイ
クロイツクミラー１３は緑色光反射・赤色光透過
の特性を有し、その反射側には結像レンズ１８、
バンドパスフイルタ１９、オプチカルガイド２０
が設けられている。反射ミラー１４の反射側に
は、結像レンズ２１、赤色光を透過させるバリア
フイルタ２２、オプチカルガイド２３が配置され
ている。

また、ダイクロイツクミラー８の反射側には、
投影光学系と測定光学系とから成る焦点検出部が
設けられており、先ず光軸上には投影光学系とし
て順次に凸レンズ２４、ハーフミラー２５、アパ
ーチヤマスク２６，２７、赤外光源２８が配置さ
れている。更に、ハーフミラー２５の反射側に
は、測光光学系としてバリアフイルタ２９、光ア
レイセンサ３０が設けられている。

検体粒子によるレーザー光の前方散乱光は、対
物レンズ４、光検知器５で検出され、光検知器５
の出力信号の大きさと検体粒子の大きさには相関
関係があるので、検体粒子のサイズ決定に用いら
れる。また、蛍光を発光するように染色されてい
る検体粒子は、通常では波長488nｍのA⁺レーザ
ー光の照射により、その反射光は緑色又は赤色の
蛍光を呈する。DNA（デオキシリボ核酸）の量を
検出するために用いられるPIは赤色蛍光を発し、
細胞膜表面抗原の検出に用いるFITCは緑色蛍光
を発することが知られている。その他に、A⁺レ
ーザー光の照射による側方散乱光中には、検体粒
子内部の複雑な構造が反映されている。

このような側方散乱光からの情報を得るため
に、フローセル１からの側方散乱光は、凸レンズ
６と凹レンズ７から構成されている対物レンズ系
及び結像レンズ９を通り絞り１０の焦点位置に一
旦結像される。側方散乱光は更に凸レンズ１１を
経て、ダイクロイツクミラー１２に達するが、
A⁺レーザー光の波長488nｍよりも短波長の光は、
このダイクロイツクミラー１２で反射され、結像
レンズ１５を経てバリアフイルタ１６により
488nｍの光のみがオプチカルガイド１７の端面
に結像され、図示しない光検知器に伝達され測定
される。

ダイクロイツクミラー１２を通過した光束のう
ち、緑色光はダイクロイツクミラー１３で反射さ
れ、結像レンズ１８、緑色光のみを通過させるバ
リアフイルタ１９を経てオプチカルガイド２０に
入射する。更に、ダイクロイツクミラー１３を通
過した光束は反射ミラー１４により反射され、結
像レンズ２１、赤色光のみを通過するバリアフイ
ルタ２２を経てオプチカルガイド２３に入射する
ことになる。

次に焦点検出部においては、赤外光源２８は赤
外光領域の光を出射しており、第１図ａに示すア
パーチヤマスク２７を透過した照射光は、ｂに示
すパターンを有するアパーチヤマスク２６、ハー
フミラー２５、凸レンズ２４を経てダイクロイツ
クミラー８に達し、ここで左方に反射され凹レン
ズ７、凸レンズ６を介してフローセル１に投影さ
れる。ここで、マスク２７のパターンの幅はフロ
ーセル１の流通部１ａの幅よりも多少小さくなつ
ており、投影光はフローセル１の前面と後面で反
射される。しかし、反射効率を無視すれば、パタ
ーンの幅は流通部１ａの幅からはみ出していても
よい。

アパーチヤマスク２６のパターンはスリツト部
が光軸から偏心しており、マスク２７による指標
をフローセル１上に斜め方向から入射させるため
のものであるが、投影光束はこのアパーチヤマス
ク２６を経由しているので、フローセル１が正常
な位置、つまりその中心部が測光光学系と光学的
に共役な状態であれば、凸レンズ２４と光学的に
等価な位置にある光アレイセンサ３０上に第３図
のｄに示すような状態が得られる。第３図ａはフ
ローセル１全体の光学共役な位置の関係、ｂはフ
ローセル１の前面及び後面からの反射光の位置、
ｃはフローセル１の前面及び後面からの反射光の
光電変換された出力波形をそれぞれ表している。
このように、焦点の位置がａに示すａ〜ｃ，ｅ〜
ｇのように前後にずれた場合には、ｂに示す位置
に結像され、ｃに示す信号波形が光アレイセンサ
３０から出力される。

このように焦点検出部において得られた信号波
形は信号処理部で解析され、焦点位置がずれてい
る場合には自動的に焦点調整が行われる。なお、
ここで行う焦点調整は、第１図、第２図における
側方散乱光の出射方向に対する焦点ずれを調整し
て、光学系の焦点位置に移動させることである
が、前方散乱光に対しても同様の焦点検出部を配
置してもよいことは勿論である。

第４図は自動焦点調整のためのブロツク回路構
成図であり、光アレイセンサ３０からの出力信号
をピーク位置検出部３１で解析する。このピーク
位置検出部３１では、フローセル１の前面からの
反射光に対応する信号のピーク位置P1、後面か
らの反射光に対応するピーク位置P2が得られ、
加算器３２において、P1＋P2を計算し、更に割
算器３３によりＰ＝（P1＋P2）／２を求める。こ
のＰは現在の投影光学系の合焦状態、つまり凸レ
ンズ６、凹レンズ７から成る対物レンズ系の焦点
位置を示している。従つて、基準位置設定部３４
に予め設定してある光学的焦点位置データの出力
Ｓと、割算器３３からの出力値Ｐを比較器３５に
おいて比較し、Ｐ＝Ｓとなるようにセル駆動部３
６に出力を送り、フローセル１の位置を制御す
る。比較器３５において、Ｐ＞Ｓの場合とＰ＜Ｓ
の場合ではセル駆動部３６に対する駆動方向を変
えて、フローセル１の中心を光学的焦点位置に制
御して自動合焦が行われることになる。

本実施例の焦点検出部においては、光アレイセ
ンサ３０としてCCDを用いており、投影光によ
るフローセル１からの反射光を電気的に走査させ
ることにより信号波形を抽出しているが、光電素
子に機械的な駆動機構を取り付けて走査を行つて
も同様の信号波形が得られる。また、信号処理部
にマイロプロセツサを導入し各演算をソフトウエ
アで行うようにすると、回路構成も簡単になり、
かつ同様の性能を得ることができる。なお、合焦
調整はフローセル１を移動させて行うのではな
く、対物レンズ系を調整するようにしてもよいこ
とは云うまでもない。

［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、焦点検出部からマスクパターンをフローセル
に投影し、フローセルの前面及び後面からの反射
光を基に合焦検出を行い、フローセルの中心を光
学系の中心位置に相対的に駆動させるので、従来
の手動による焦点調整の繁雑さから開放されると
共に、高精度の焦点位置調整ができるために信頼
性の高いデータが得られることになる。

【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
示し、第１図、第２図は光学系の構成図、第３図
はフローセル中心と焦点位置関係の説明図、第４
図は信号処理部及び駆動部のブロツク回路構成図
である。符号１はフローセル、１ａは流通部、２はレー
ザー光源、３は結像レンズ系、４は対物レンズ、
５は光検知器、６は凸レンズ、７は凹レンズ、
８，１２，１３はダイクロイツクミラー、９は結
像レンズ、１６，１９，２２はバリアフイルタ、
１７，２０，２３はオプチカルガイド、２５はハ
ーフミラー、２６，２７はアパーチヤマスク、２
８は赤色光源、３０は光アレイセンサ、３１はピ
ーク位置検出器、３２は加算器、３３は割算器、
３４は基準位置設定器、３５は比較器、３６はセ
ル駆動部である。

Claims

【特許請求の範囲】

１フローセル内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、光ビームの検体
粒子への照射によつて発生する光を測定用対物レ
ンズで集光して測光する測光光学系とを備え、前
記測光用対物レンズを通して前記測光光学系の測
光方向から前記流通部に向けて斜め方向に指標光
束を投射する投射光学系と、前記流通部の前後そ
れぞれの境界面によつて前記指標光束が反射され
前記測光用対物レンズを通つた２つの反射光の入
射位置を検出する光アレイセンサとを有し、該光
アレイセンサの出力信号に基づいて前記流通部に
対する前記測光光学系の合焦状態を検出すること
を特徴とする粒子解析装置。