JPH0575257B2 - - Google Patents

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
ローセル内の流通部を流れるサンプル液流の流径
の測定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の微少な断面を有する流通部内を、シー
ス液に包まれた流体力学的焦点合わせの原理に基
づいて、層流の状態で流れているサンプル液流に
レーザービームを照射し、発生する検体粒子から
の前方散乱光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ように
なつている。

サンプル液及びシース液を高速で流すために、
サンプル液、シース液はそれぞれ加圧されてお
り、サンプル液はシース液より僅かに高く加圧さ
れている。サンプル液の流径はサンプル液に加え
られる圧力とシース液に加えられる圧力の差によ
つて変化し、これらの液圧の差が大きくなるとサ
ンプル液の流径は大きくなり、差が小さくなると
流径は小さくなる。

ここで、検体粒子の大きさに比べてサンプル液
の流径が大きい場合には、サンプル液流の中で検
体粒子の通過位置はばらつきを生じてくる。ま
た、検体粒子に照射されるレーザービームの光強
度分布はガウス分布となるので、検体粒子の通過
位置にばらつを生じると、同一の検体粒子でも照
射光強度に差が生ずるため、検体粒子から得られ
る光電信号に強度差が生じて精度の高い測定が困
難となる。逆に、検体粒子の大きさぬ比べてサン
プル液の流径が小さい場合には、測定精度は高く
なるが、単位時間当りの検体粒子の通過個数が減
少するために解析速度が低下するので、効率良く
かつ高精度の測定結果を得るには、サンプル液の
流径を検体粒子の外径と同程度に調整することが
望ましい。

従来、サンプル液、シース液への加圧は、検体
粒子の単位時間当りの通過個数が一定の値となる
ように調整されていたが、この方法では検体粒子
の単位時間当りの通過個数はサンプル液中の検体
粒子濃度に左右されることになる。従つて、検体
粒子の濃度が小さい場合には、検体粒子の単位時
間当りの通過個数を増加させるために、サンプル
液への加圧を高くして、サンプル液の流径を大き
くしなければならなくなる。

しかし、流径を大きくすると前述のように流通
部内で検体粒子の通過位置にばらつきが生じて、
高精度の計測が困難となり、測定精度がサンプル
液中の検体粒子の濃度に左右されることになる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の問題点を解消し、フロ
ーセル内の流通部を流れるサンプル液の流径を測
定することにより、高精度の測定結果が得られる
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、
粒子が浮遊するサンプル液とシース液に所定圧力
差を与えることによつて、フローセル内部の流通
路に前記シース液で包むようにして前記サンプル
液を流す流体手段と、前記サンプル液の流れに対
して光ビームを照射する照射手段と、前記光ビー
ムの照射によつてサンプル液中の粒子から発生す
る光を検出して粒子解析のためのデータを得る検
出手段と、前記光ビームで照射された粒子の流れ
位置を検出する光アレイセンサの出力から、前記
サンプル液の流径を測定する流径測定手段とを有
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・サンプル調整系・信号処理系
の構成図である。ここで、１はフローセルであ
り、フローセル１の中央部に上下方向にサンプル
液Ｓが通過する流通部２が設けられている。この
フローセル１には、流通部２を通過するサンプル
液Ｓの検体粒子に、その流れと垂直な方向にレー
ザービームＬを照射するレーザー光源３が設けら
れており、レーザー光源３とフローセル１との間
には集光レンズ４が配置され、またサンプル液Ｓ
の検体粒子による前方散乱光側には、フローセル
１側から集光レンズ５、ハーフミラー６、光電検
出器７が配置され、更にハーフミラー６の反射側
にはCCD（電荷結合素子）等から成る光アレイセ
ンサ８が配置されている。

サンプル調整系においては、９はサンプル液貯
蔵部、１０はシース液貯蔵部であり、フローセル
１はサンプルチユーブ１１とシースチユーブ１２
を介してサンプル液貯蔵部９とシース液貯蔵部１
０に接続されており、サンプル液貯蔵部９及びシ
ース液貯蔵部１０は圧力発生器１３にそれぞれエ
アチユーブ１４、圧力制御器１５、及びエアチユ
ーブ１６、圧力制御器１７を介して接続されてい
る。

信号処理系においては、粒子位置検出器１８が
光アレイセンサ８に接続され、この粒子位置検出
部１８の出力は演算部１９に接続されている。演
算部１９の出力は記憶部２０、圧力制御部２１、
表示部２２に接続され、圧力制御部２１の出力は
圧力制御器１５，１７に接続されている。また、
演算部１９には操作部２３の出力が接続されてい
る。

シース液Ｃはシース液貯蔵部１０内で圧力発生
器１３と圧力制御器１７によりエアチユーブ１６
を介して適宜な液圧に加圧された後に、シースチ
ユーブ１２を介してフローセル１中に流入され
る。サンプル液Ｓも同様にサンプル液貯蔵部９内
で圧力制御器１５により適圧に調圧された後に、
サンプルチユーブ１１を介してフローセル１の流
通部２内の中心部に注入され、シース液Ｃに包ま
れた層流状態で流通部２を高速で上下に流れる。
この場合に、サンプル液Ｓとシース液Ｃは演算部
１９、圧力制御部２１の出力を基に、圧力制御器
１５，１７により適切な液圧に調整されているの
であるが、通常ではサンプル液Ｓの方がシース液
Ｃよりも僅かに高く加圧されている。

レーザー光源３からのレーザービームＬは、集
光レンズ４を介してフローセル１の流通部２に照
射され、サンプル液Ｓ中の検体粒子からの前方散
乱光は集光レンズ５を介して光電検出器７で受光
されて検出され、主に検体粒子の大きさに関する
情報が得られる、また、検体粒子からの側方散乱
光及び蛍光は、図示しない側方光学系及びその測
光検出器によつて検出され、検体粒子内部の複雑
な構造に関しての情報を得ることができる。

更に、ハーフミラー６により反射された前方散
乱光は光アレイセンサ８上に集光され、流通部２
を流れる検体粒子の像は光アレイセンサ８上に結
像されるが、検体粒子に照射されるレーザービー
ムＬの光強度分布はガウス分布を呈している。

レーザービームＬの光軸とサンプル液Ｓの流れ
の中心との合軸調整がなされているとすると、検
体粒子が第２図ａのａに示すようにサンプル液Ｓ
の中央を流れている場合には、光アレイセンサ８
からの出力波形はｂに示すa′になるが、実際には
検体粒子の通過位置はサンプル液の流径Ｗの範囲
でばらつきを生ずるので、検体粒子がサンプル液
Ｓの液流の両端ｂ及びｃを流れた時の出力波形
b′，c′を検出することによつて、このようなサン
プル液Ｓの流径Ｗを検出することができる。

ここで、光アレイセンサ８は０〜ｎ−１番地、
つまり第２図ｃに示すようにｎ画素の光電検出素
子を有しており、検体粒子の通過毎にその位置は
粒子位置検出部１８からＮ番地のデータとして演
算部１９に出力されるようになつており、マイク
ロコンピユータ等で構成されている演算部１９
は、粒子位置検出部１８からのデータを読み取つ
て、記憶部２０へ読み取つたデータを出力する。
記憶部２０は最小番地記憶部と最大番地記憶部と
を有しており、演算部１９は検体粒子の通過時に
得られた番地データが最小番地記憶部の内容より
小さい時、或いは最大番地記憶部の内容より大き
い時のみ、それぞれの記憶部の内容を更新する。
従つて、記憶部２０はそれまでの最小番地Nmin
と最大番地Nmaxが常時記憶されることになる。
検体粒子がサンプル液流の両端を流れる確率は、
中央部を流れる確率に比べると極めて小さいが、
それでも或る程度多数個の検体粒子を流通部２に
流すと、第２図ｂのb′，c′のようは波形を得るこ
とができる。毎秒約5000個の割合で流し、約２〜
４秒間、個数にして１〜２万個程度の検体粒子を
流せば、十分にサンプル液流の両端を検知するこ
とが可能である。

従つて、サンプル液Ｓの注入開始時に記憶部２
０のデータを消去して、順次前述のように新しい
NminとNmaxの番地を書き込んでゆくと、その
結果注入終了時にはａのｂとｃに対応する番地
Nb，Ncが得られることになる。そして、演算部
１９はNb−Ncを算出して、サンプル液Ｓの流径
Ｗの表示部２２に数値表示する。以後、これらの
操作を定期的に繰り返すことにより、サンプル液
Ｓの流径Ｗを監視しながら、サンプル液Ｓ、シー
ス液Ｃの圧力を制御することによつて、サンプル
液Ｓの流径Ｗを最適値に調整することができる。

また、この実施例では予め操作部２３において
所望のサンプル液Ｓの流径Ｗを設定して、実際の
サンプル液Ｓの流径Ｗが自動的に所望の値と一致
するような操作もできるようになつており、その
際は演算部１９は操作部２３から所望の設定値を
読み取り、検体粒子の位置から算出した実際の流
径Ｗが、設定値と一致するように制御信号を圧力
制御部２１へ出力し、圧力制御部２１から圧力制
御器１５，１７を駆動してサンプル液圧、シース
液圧を調整すればよい。

また、操作部２３はサンプル液、シース液の調
整と散乱光の測定中でも自動的に調整装置を作動
状態にしておくことも可能である。更に、サンプ
ル液Ｓとシース液Ｃに対する圧力検出器を設け、
各液圧値をサンプル液Ｓの流径値と共に表示部２
２に表示するようにすれば、サンプル液の流径と
サンプル液Ｓ及びシース液Ｃの各圧力との相関関
係が肉眼で観察でき効果的である。

［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、サンプル液の流径を精度良く測定することが
できる。これによりサンプル液流を適切な大きさ
の流径に精度良く保持することが可能となり高精
度の粒子解析が行える。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る粒子解析装置の実施例を示
し、第１図は光学系・サンプル調整系・信号処理
系の構成図、第２図はサンプル液の流径測定の説
明図である。 符号１はフローセル、２は流通部、３はレーザ
ー光源、４，５は集光レンズ、６はハーフミラ
ー、７は光電検出器、８は光アレイセンサ、９は
サンプル液貯蔵部、１０はシース液貯蔵部、１１
はサンプルチユーブ、１２はシースチユーブ、１
３は圧力発生器、１４，１６はエアチユーブ、１
５，１７は圧力制御器、１８は粒子位置検出部、
１９は演算部、２０は記憶部、２１は圧力制御
部、２２は表示部、２３は操作部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒子が浮遊するサンプル液とシース液に所定
   圧力差を与えることによつて、フローセル内部の
   流通路に前記シース液で包むようにして前記サン
   プル液を流す流体手段と、前記サンプル液の流れ
   に対して光ビームを照射する照射手段と、前記光
   ビームの照射によつてサンプル液中の粒子から発
   生する光を検出して粒子解析のためのデータを得
   る検出手段と、前記光ビームで照射された粒子の
   流れ位置を検出する光アレイセンサの出力から、
   前記サンプル液の流径を測定する流径測定手段と
   を有することを特徴とする粒子解析装置。 ２ 前記光アレイセンサの最大画素位置と最小画
   素位置の差から流径を求め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。 ３ 前記サンプル液の流径が一定に保たれるよう
   に、前記流径測定手段の出力を基に前記流体手段
   を制御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。