JPH0979971A

JPH0979971A - 受光光学系およびその受光光学系を備えた粒子分析装置

Info

Publication number: JPH0979971A
Application number: JP7236799A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kususawa; 英夫楠澤
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化、簡略化を図ることのできる受光光学
系およびその受光光学系を備えた粒子分析装置を提供す
る。【解決手段】照射光学系１から出た光は前方のフロー
セル４に照射される。側方受光光学系９は、波長選択フ
ィルタが組み込まれたロッドレンズユニット２０を備え
てなる。ロッドレンズユニット２０は、フローセル４の
試料細流部から側方へ発せられた散乱光・蛍光を検出す
る。ロッドレンズユニット２０は、ロッドレンズ２０ａ
と、波長選択フィルタとしての色ガラス２０ｂとを備え
てなる。ロッドレンズ２０ａの出射面と色ガラス２０ｂ
の一方端面とは光学接着されている。ロッドレンズ２０
ａの入射面には、波長選択フィルタとしての干渉膜２０
ｃが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光光学系および
その受光光学系を備えた粒子分析装置に関し、さらに詳
しくは、各種光学機器に用いられ、目的の光を受ける受
光レンズを備えた受光光学系および、その受光光学系を
備え、血球や各種細胞などの粒子成分を含有する試料を
シース液とともにフローセルに流し、フローセルに形成
された試料細流部に光を照射して試料細流部からの散乱
光や蛍光を測定することによって、試料中の粒子の大き
さや性状などを測定するための粒子分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、粒子分析を行うための装置とし
て、フローサイトメータが広く知られている。図７は、
従来の一般的なフローサイトメータの検出部を示す。

【０００３】図７において、フローセル１０４には、血
球や各種細胞などの粒子成分を含有する試料をシース液
を外層として流したとき（粒子成分および液体は紙面に
垂直な方向に流れる）、その試料の細流が形成される。
１０１は照射光学系であり、これはアルゴンレーザ光源
１０２とコンデンサレンズユニット１０３とを備えてな
る。照射光学系１０１から出た光は前方のフローセル１
０４に形成された試料細流部１１３に照射される。

【０００４】１０５はフローセル１０４の試料細流部１
１３から前方へ発せられた光を受ける前方受光光学系で
あり、これはビームストッパ１０６と、対物レンズユニ
ット１０７と、フォトダイオード１０８とからなる。ビ
ームストッパ１０６は、アルゴンレーザ光源１０２から
出てフローセル１０４を前方へ透過した前方直接光を遮
断するためのものである。対物レンズユニット１０７
は、フローセル１０４の試料細流部１１３から前方へ発
せられた散乱光・蛍光（前方散乱光・前方蛍光）を検出
する。フォトダイオード１０８は、対物レンズユニット
１０７を経た前方蛍光を検出する。

【０００５】１０９はフローセル１０４の試料細流部１
１３から側方へ発せられた光を受ける側方受光光学系で
あり、これは対物レンズユニット１１０と、波長選択フ
ィルタとしてのシャープカットフィルタ１１１と、フォ
トマルチプライア１１２とからなる。対物レンズユニッ
ト１１０は、フローセル１０４の試料細流部１１３から
側方へ発せられた散乱光・蛍光（側方散乱光・側方蛍
光）を検出する。フォトマルチプライア１１２は、対物
レンズユニット１１０とフィルタ１１１とを経た側方蛍
光を検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなフローサイ
トメータにおいては、前記のように、側方受光光学系に
占める体積割合が比較的大きい対物レンズユニット１１
０とは別に、対物レンズユニット１１０とフォトマルチ
プライア１１２との間にシャープカットフィルタ１１１
が配されており、側方受光光学系の占有体積がかなり大
きくなっていた。

【０００７】このような問題点は、フローサイトメータ
などの粒子分析装置のみならず、各種光学機器における
受光光学系においても、存在していた。

【０００８】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたものであり、その主要目的は、小型化、簡略化を図
ることのできる受光光学系およびその受光光学系を備え
た粒子分析装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
れば、受光レンズを備え、その受光レンズが波長選択フ
ィルタを一体的に備えてなる受光光学系が提供される。

【００１０】ここで、受光レンズは、光源から発せられ
た光や、光源により照射された箇所から発せられた光な
どの、目的の光を受ける。

【００１１】受光レンズが波長選択フィルタを一体的に
備えてなるとは、受光レンズ表面にフィルタ材料がコー
ティングされたり接着されたり、あるいは受光レンズ自
体がフィルタ材料で構成されたりして、受光レンズとフ
ィルタとが一部品として扱えるようにされていることで
ある。

【００１２】すなわち、波長選択フィルタは、受光レン
ズにコーティングされたフィルタ膜であってもよい。こ
のフィルタ膜は、具体的には、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ₂、Ｍｇ
Ｆ₂などの誘電体により形成された干渉膜である。

【００１３】また、波長選択フィルタは、受光レンズに
光学接着されたフィルタ材料からなるものであってもよ
い。例えば、受光レンズの一方端面とフィルタ材料であ
る色ガラスの一方端面とを光学接着し、両者を一体化す
る。

【００１４】さらに、波長選択フィルタは、受光レンズ
を兼ねるフィルタ材料からなるものであってもよい。例
えば、フィルタ材料である色ガラスから受光レンズを作
製する。

【００１５】受光レンズ単体で波長選択フィルタ機能を
備えるようにすることにより、波長選択フィルタをレン
ズユニットと別に設けていた従来とは異なり、受光光学
系の小型化、簡略化を図ることができる。このような受
光光学系は、光学機器一般に適用可能である。

【００１６】受光レンズは、従来のような対物レンズで
もよく、ロッドレンズでもよい。受光レンズをロッドレ
ンズにした場合には、一般にレンズの大きさが小さくて
すむので、対物レンズである場合に比較して、一層、光
学系の小型化、簡略化を図ることができる。

【００１７】ロッドレンズとは、形状が円柱状であっ
て、屈折率が円柱の中心軸から外周面へ向かって放物線
状に連続的に変化するように分布するレンズであり、屈
折率分布型レンズ、分布屈折率型レンズあるいはセルフ
ォックレンズ（ＳＥＬＦＯＣＬｅｎｓ）とも称される。
このようなロッドレンズを用いた場合、ロッドレンズの
一方の端面に入射した光は、円柱内をサインカーブ（ｓ
ｉｎｅｃｕｒｖｅ）状あるいはヘリカル（ｈｅｌｉｃ
ａｌ）状の光路を描いて伝搬し、他方の端面から出射す
る。

【００１８】このロッドレンズとしては、たとえば、直
径１〜２ｍｍ、長さ３〜３０ｍｍ程度のものが用いられ
る。

【００１９】本発明の他の観点によれば、粒子成分を含
有する試料の細流を形成することのできるフローセル
と、このフローセルに形成された試料細流部に光を照射
する照射光学系と、この照射光学系により照射されフロ
ーセルの試料細流部から発せられた光を受ける受光光学
系とを備え、受光光学系が、請求項１〜５のいずれか１
つに記載されたものであることを特徴とする粒子分析装
置が提供される。

【００２０】フローセルとしては、血球や各種細胞など
の粒子成分を含有する試料の細流を形成することのでき
る、公知のものを用いることができる。このようなフロ
ーセルにより、シース液を外層として試料を流し、試料
細流部を形成する。照射光学系としては、たとえばアル
ゴンレーザ光源とコンデンサレンズユニットとを備えて
なる、公知のものを用いることができる。このような照
射光学系により、フローセルの試料細流部に光を照射す
る。

【００２１】受光光学系は、照射光学系により照射され
フローセルの試料細流部から発せられた光を受けて所望
の散乱光や蛍光を検出する。この受光光学系は、検出目
的に応じた所定箇所に配される。すなわち、フローセル
の試料細流部から前方へ発せられた光を受ける前方受光
光学系として用いる場合は、フローセルの試料細流部の
前方に配され、フローセルの試料細流部から側方へ発せ
られた光を受ける側方受光光学系として用いる場合は、
フローセルの試料細流部の側方に配され、前方受光光学
系および側方受光光学系として用いる場合は、フローセ
ルの試料細流部の前方および側方に配される。

【００２２】受光光学系に用いられるものとしては、
受光レンズを備え、その受光レンズが波長選択フィルタ
を一体的に備えてなるもの、その波長選択フィルタ
が、受光レンズにコーティングされたフィルタ膜である
もの、波長選択フィルタが、受光レンズに光学接着さ
れたフィルタ材料からなるもの、波長選択フィルタ
が、受光レンズを兼ねるフィルタ材料からなるもの、
受光レンズがロッドレンズであって、〜のいずれか
１つを満たすものなどがある。

【００２３】受光光学系は、フローセルの試料細流部か
ら前方へ発せられた光を受ける受光レンズを有する前方
受光光学系であってもよく、試料細流部から側方へ発せ
られた光を受ける受光レンズを有する側方受光光学系で
あってもよい。後者の場合、側方蛍光の検出をするのに
好適である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳しく説明する。なお、これによって本発明
が限定されるものではない。

【００２５】

【実施例１】図１は、本発明の実施例１に係る粒子分析
装置としてのフローサイトメータにおける検出部を示
す。図１において、１は照射光学系であり、これはアル
ゴンレーザ光源２とコンデンサレンズユニット３とを備
えてなる。照射光学系１から出た光は前方のフローセル
４に照射される。フローセル４には、血球や各種細胞な
どの粒子成分を含有する試料をシース液を外層として流
したとき（粒子成分および液体は紙面に垂直な方向に流
れる）、試料細流部１５が形成される。

【００２６】５はフローセル４の試料細流部１５から前
方へ発せられた光を受ける前方受光光学系であり、これ
はビームストッパ７とロッドレンズユニット６とフォト
ダイオード８とからなる。ビームストッパ７は、アルゴ
ンレーザ光源２から出てフローセル４を前方へ通過した
前方直接光を遮断するためのものである。ロッドレンズ
ユニット６は、フローセル４の試料細流部１５から前方
へ発せられた散乱光・蛍光（前方散乱光・前方蛍光）を
検出する。フォトダイオード８は、ロッドレンズユニッ
ト６を経た前方蛍光を検出する。

【００２７】９はフローセル４の試料細流部１５から側
方へ発せられた光を受ける側方受光光学系であり、これ
は波長選択フィルタが組み込まれたロッドレンズユニッ
ト２０とフォトマルチプライア１２とからなる。ロッド
レンズユニット２０は、フローセル４の試料細流部１５
から側方へ発せられた散乱光・蛍光（側方散乱光・側方
蛍光）を検出する。フォトマルチプライア１２は、ロッ
ドレンズユニット２０を経た側方蛍光を検出する。

【００２８】図２は前方受光光学系におけるロッドレン
ズユニット６の拡大図である。ロッドレンズユニット６
は、受光レンズとしてのロッドレンズ６ａと、このロッ
ドレンズ６ａの一部が挿入されてガラスハンダで接着、
保持されている円筒状部材６ｂとからなっている。

【００２９】ロッドレンズ６ａは、日本板硝子株式会社
製のＳＭＬのＨ１８に所定の研磨加工を施した素材から
形成されており、直径が１．８ｍｍ、長さが１０．０ｍ
ｍの円柱状であり、その入射面である一方の端面（フロ
ーセルに近い方の端面）は平坦である。

【００３０】従来のフローサイトメータにおける検出部
では、図７に示すように、レンズユニット１１０とフィ
ルタ１１１とを分離して使用していたが、本発明の実施
例１に係るフローサイトメータにおける検出部では両者
を一体的に構成することにより、小型化、簡略化を図っ
た。ここで一体化とは、レンズ表面にフィルタ材料をコ
ートしたり、レンズとフィルタ材料とを接着したり、あ
るいはレンズ自体をフィルタ材料で構成したりして、レ
ンズとフィルタとを一部品として扱えるようにすること
である。

【００３１】すなわち、図３に示すように、側方受光光
学系におけるロッドレンズユニット２０は、Ｈ１８に所
定の研磨加工を施した前記素材から形成された円柱状ロ
ッドレンズ２０ａと、波長選択フィルタとしての円柱状
色ガラス２０ｂと、これらの一部が挿入されてガラスハ
ンダで接着、保持されている円筒状部材２０ｆとから構
成されている。ロッドレンズ２０ａの出射面と色ガラス
２０ｂの一方端面とは光学接着されている。さらに、ロ
ッドレンズ２０ａの入射面には、フィルタ材料がコート
されて波長選択フィルタとしての干渉膜２０ｃが形成さ
れている。また、色ガラス２０ｂの出射面にはＡＲコー
ト２０ｄが施されている。

【００３２】図８および図９はそれぞれ、対物レンズユ
ニット１１０を備えた従来のフローサイトメータと、ロ
ッドレンズユニット２０を備えた本発明の実施例１に係
るフローサイトメータとにおいて、蛍光染料を均一に付
着させた径７μｍのラテックス粒子を被検粒子としてフ
ローセルに流した場合の、検出された側方散乱光信号の
波形を示す。両者を比較すれば明らかなように、この実
施例１（図９）の方は従来（図８）の約２倍の大きさの
信号を検出している。これはレンズの集光能力の違いに
よる。一般に、レンズの枚数が多くなればレンズ表面で
の反射が累積され透過効率が低下する。この点からも１
つのレンズで済むロッドレンズ２０ａは有効である。

【００３３】次に、装置を調整して網赤血球用調整粒子
（レットチェック：東亜医用電子株式会社製）を測定し
た場合のスキャッタグラムを図１０に示す。スキャッタ
グラムの分布形態および計数結果であるＲＥＴ♯（網赤
血球数）やＲＥＴ％（網赤血球比率）について、従来の
装置と本発明の実施例１に係る装置とを比較した。その
結果、この実施例１に係る装置に問題はなく、従来の対
物レンズからロッドレンズへの置き換えが可能であるこ
とがわかった。

【００３４】このように、ロッドレンズ２０単体でフィ
ルタ機能を備えるようにするのが好ましい。なお、受光
レンズにフィルタを備えるという技術思想は、ロッドレ
ンズ以外のレンズにも適用可能であるのはもちろん、受
光光学系のみならず照射光学系にも適用可能である。

【００３５】

【実施例２】図４は、実施例１のロッドレンズ６ａに代
えて、ロッドレンズ６ａの入射面にその中心部を横断す
る幅１００〜２００μｍの直線状ビームストッパ１６を
形成した前方受光光学系用ロッドレンズ２６ａを示す。
ビームストッパ１６は、アルゴンレーザ光源２から出て
フローセル４を前方へ透過した前方直接光を遮断する。

【００３６】ビームストッパ１６は、ＩＣ製造工程にお
ける高精度マスキング技術を用いて形成されている。す
なわち、Ｃｒ、Ａｕ−ＣｒなどのＩＣマスキング材料を
ロッドレンズ６ａの入射面に蒸着することにより形成さ
れている。このビームストッパ１６はロッドレンズ以外
の受光レンズ一般に使用可能であるが、ビームストッパ
１６を精度良く形成するためには受光レンズの外形寸法
の精度が良好である必要がある。この点から、ビームス
トッパ１６を形成するレンズとしてはロッドレンズが優
れていると言える。

【００３７】

【実施例３】ビームストッパの形状は任意に設定可能で
ある。図４のロッドレンズ２６ａにおけるビームストッ
パ１６はここでは幅１００〜２００μｍの線状である
が、目的に応じて、幅を数十μｍ〜数百μｍにすること
ができ、また、図５に示すロッドレンズ３６ａのビーム
ストッパ１７のように、ロッドレンズ６ａの入射面の中
心部に面状（円形、楕円形、各種の多角形など）に形成
することも可能である。なお、ロッドレンズ６ａの入射
面は、平面であってもよく、曲面であってもよい。

【００３８】

【実施例４】ビームストッパ１６を形成する場合、図６
に示すロッドレンズ４６ａのように、ロッドレンズ６ａ
の入射面の一部を横断面Ｖ字形の直線状溝１８に切削加
工し、その溝１８部分を覆うようにマスキングするのが
好適である。それは、溝１８の表面とマスクの表面との
両方において光が反射される二重構造を形成することが
できるからである。

【００３９】その際の製造工程について例示する。ま
ず、素材としてのロッドレンズ６ａ（直径１．８ｍｍ、
長さ１０．０ｍｍの円柱状であり、その入射面である一
方の端面は平坦にされている）の入射面に、幅１５０μ
ｍのＶ字状の直線溝１８を形成する超音波加工を施す。
次いで、入射面一面にフォトレジストを塗布する。その
上に、所望のビームストッパ形状をパターン化したマス
クパターンを配置し、紫外線を露光させて露光部のフォ
トレジスト膜を硬化させ固定する。その後、露光されな
かったフォトレジスト部分（ビームストッパ１６になる
部分）を有機溶剤により除去する。そして、Ｃｒを蒸着
する。続いて、硫酸＋過酸化水素水などの薬剤により、
残りのフォトレジストを除去する。最後に、入射面一面
にＡＲコート１９を施す。

【００４０】このようにして製造されたロッドレンズ４
６ａを図１のロッドレンズ６ａに代えて用いたフローサ
イトメータと、図７に示す従来のフローサイトメータと
で、それぞれ、径７μｍのラテックス粒子からの前方散
乱光を測定した場合について、図１１（従来）および図
１２（実施例４）に基づいて説明する。両者を比較すれ
ば明らかなように、本発明の実施例４の方は従来の約
１．５倍の大きさの信号として検出されている。

【００４１】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の受光光学系に
よれば、受光レンズが波長選択フィルタを一体的に備え
ているので、波長選択フィルタをレンズユニットと別に
設けていた従来とは異なり、受光光学系の小型化、簡略
化を図ることができる。

【００４２】本発明の請求項２に記載の受光光学系によ
れば、波長選択フィルタが、受光レンズにコーティング
されたフィルタ膜であるので、請求項１に記載の受光光
学系が奏する前記効果を確保することができる。

【００４３】本発明の請求項３に記載の受光光学系によ
れば、波長選択フィルタが、受光レンズに光学接着され
たフィルタ材料からなるので、請求項１に記載の受光光
学系が奏する前記効果を確保することができる。

【００４４】本発明の請求項４に記載の受光光学系によ
れば、波長選択フィルタが、受光レンズを兼ねるフィル
タ材料からなるので、請求項１に記載の受光光学系が奏
する前記効果を確保することができる。

【００４５】本発明の請求項５に記載の受光光学系によ
れば、受光レンズがロッドレンズであるので、請求項１
〜４のいずれか１つに記載の受光光学系が奏する前記効
果に加えて、受光レンズが対物レンズである場合に比較
して、レンズの大きさが一般に小さくなり、より一層、
光学系の小型化、簡略化を図ることができる。

【００４６】本発明の請求項６に記載の粒子分析装置に
よれば、受光光学系が、請求項１〜５のいずれか１つに
記載されたものであるので、光学系ひいては粒子分析装
置の小型化、簡略化を図ることができる。

【００４７】本発明の請求項７に記載の粒子分析装置に
よれば、受光光学系が、フローセルの試料細流部から側
方へ発せられた光を受ける受光レンズを有する側方受光
光学系を含むので、光学系ひいては粒子分析装置の小型
化、簡略化を図ることができるとともに、側方蛍光の検
出をするのに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るフローサイトメータの
検出部を示す概略構成説明図。

【図２】図１のフローサイトメータの検出部における前
方受光光学系のロッドレンズユニットを示す拡大構成説
明図。

【図３】図１のフローサイトメータの検出部における側
方受光光学系のロッドレンズユニットを示す拡大構成説
明図。

【図４】本発明の実施例２に係るフローサイトメータの
検出部における前方受光光学系のロッドレンズを示す拡
大斜視図。

【図５】本発明の実施例３に係るフローサイトメータの
検出部における前方受光光学系のロッドレンズを示す拡
大斜視図。

【図６】本発明の実施例４に係るフローサイトメータの
検出部における前方受光光学系のロッドレンズを示す拡
大縦断面図。

【図７】従来のフローサイトメータの検出部を示す概略
構成説明図。

【図８】従来のフローサイトメータの検出部に用いられ
ている対物レンズユニットで側方蛍光を検出したときの
出力を示す説明図。

【図９】本発明の実施例１に係るフローサイトメータの
検出部に用いられているロッドレンズで側方蛍光を検出
したときの出力を示す説明図。

【図１０】本発明の実施例１に係るフローサイトメータ
の検出部に用いられているロッドレンズのスキャッタグ
ラムを示す説明図。

【図１１】従来のフローサイトメータの検出部に用いら
れている、ビームストッパおよび対物レンズユニットで
前方散乱光を検出したときの出力を示す説明図。

【図１２】本発明の実施例４に係るフローサイトメータ
の検出部に用いられているビームストッパ付きロッドレ
ンズで前方散乱光を検出したときの出力を示す説明図。

【符号の説明】

１照射光学系４フローセル５前方受光光学系６ロッドレンズユニット６ａロッドレンズ６ｂ円筒状部材９側方受光光学系１５試料細流部２０ロッドレンズユニット２０ａロッドレンズ（受光レンズ）２０ｂ色ガラス（波長選択フィルタ）２０ｃ干渉膜（波長選択フィルタ）２０ｄＡＲコート２０ｆ円筒状部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受光レンズを備え、その受光レンズが波長選択フィルタを一体的に備えてな
る受光光学系。
【請求項２】波長選択フィルタが、受光レンズにコー
ティングされたフィルタ膜である請求項１に記載の受光
光学系。
【請求項３】波長選択フィルタが、受光レンズに光学
接着されたフィルタ材料からなる請求項１に記載の受光
光学系。
【請求項４】波長選択フィルタが、受光レンズを兼ね
るフィルタ材料からなる請求項１に記載の受光光学系。
【請求項５】受光レンズがロッドレンズである請求項
１〜４のいずれか１つに記載の受光光学系。
【請求項６】粒子成分を含有する試料の細流を形成す
ることのできるフローセルと、このフローセルに形成さ
れた試料細流部に光を照射する照射光学系と、この照射
光学系により照射されフローセルの試料細流部から発せ
られた光を受ける受光光学系とを備え、受光光学系が、請求項１〜５のいずれか１つに記載され
たものであることを特徴とする粒子分析装置。
【請求項７】受光光学系が、フローセルの試料細流部
から側方へ発せられた光を受ける受光レンズを有する側
方受光光学系を含む請求項６に記載された粒子分析装
置。