WO2014061368A1 - 微小粒子測定装置 - Google Patents

微小粒子測定装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014061368A1
WO2014061368A1 PCT/JP2013/074002 JP2013074002W WO2014061368A1 WO 2014061368 A1 WO2014061368 A1 WO 2014061368A1 JP 2013074002 W JP2013074002 W JP 2013074002W WO 2014061368 A1 WO2014061368 A1 WO 2014061368A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
scattered light
region
detector
microparticle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/074002
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
太一 竹内
今西　慎悟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to EP13846617.2A priority Critical patent/EP2889603B1/en
Priority to JP2014541992A priority patent/JP6299600B2/ja
Priority to US14/434,404 priority patent/US9429508B2/en
Priority to CN201380052651.9A priority patent/CN104718444B/zh
Publication of WO2014061368A1 publication Critical patent/WO2014061368A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US15/231,146 priority patent/US9816913B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • G01N15/1436—Optical arrangements the optical arrangement forming an integrated apparatus with the sample container, e.g. a flow cell
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1429—Signal processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/01—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials specially adapted for biological cells, e.g. blood cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics
    • G01N2021/6478—Special lenses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/063—Illuminating optical parts
    • G01N2201/0638—Refractive parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/068—Optics, miscellaneous
    • G01N2201/0683—Brewster plate; polarisation controlling elements

Definitions

  • This technology relates to a fine particle measuring apparatus for analyzing fine particles by an optical method. More specifically, the present invention relates to a microparticle measurement apparatus that detects light emitted from microparticles and detects fluorescence or scattered light emitted from the microparticles flowing through a flow path.
  • An optical measurement method using flow cytometry is used for analysis of biologically relevant microparticles such as cells, microorganisms and liposomes.
  • a flow cytometer is a device that irradiates light to the microparticles that flow through the flow path formed in the flow cell or microchip, and detects and analyzes the fluorescence and scattered light emitted from each microparticle. is there.
  • each microparticle when detecting fluorescence emitted from microparticles such as cells and beads with a flow cytometer, each microparticle is irradiated with light of a specific wavelength such as laser light with a predetermined intensity as excitation light. Then, after the fluorescence emitted from each minute particle is collected by a lens or the like, a target wavelength is separated and selected using a filter or a dichroic mirror, and the light is converted into a photomultiplier tube (PMT: Photomultiplier). It is detected by a light receiving element such as Tube).
  • PMT Photomultiplier
  • the laminar flow is formed so that the fine particles pass through almost the center of the flow path, but there may be variations in the flow positions of the individual fine particles. If the flow position is different for each microparticle, the positional relationship between the microparticle and the optical system for light irradiation and light detection changes, so the detection intensity of fluorescence and scattered light fluctuates and data accuracy decreases. . In view of this, conventionally, techniques for detecting the flow position of fine particles and improving the detection accuracy have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • detection light sintered light extracted from forward scattered light, side scattered light, or back scattered light through a light splitter is converted into a four-divided photodiode or area CCD ( It is detected by a charge coupled device. Then, a position shift between the center of the excitation light and the center of the sheath flow is detected from the detection position, and the position of the flow cell is adjusted so that the position shift falls within a predetermined range.
  • Patent Document 2 utilizes the change in the polarization angle generated in the scattered light emitted from the microparticles to detect the position information of the microparticles and adjust the focal position of the excitation light and the position of the flow cell or microchip. Technology is disclosed.
  • the main object of the present disclosure is to provide a microparticle measuring apparatus capable of detecting the position of microparticles flowing through the flow path with high accuracy.
  • a microparticle measurement device includes a light irradiation unit that irradiates light to microparticles flowing through a flow path, and a scattered light detection unit that detects scattered light emitted from the microparticles, The scattered light detector at least divides the scattered light into the first scattered light and the second scattered light among the objective lens that collects the light emitted from the fine particles and the light collected by the objective lens.
  • An astigmatism element that provides a relationship between a distance L from a rear principal point of the objective lens to a front principal point of the astigmatism element and a focal length f of the astigmatism element. The following formula 1 is satisfied.
  • the “rear principal point” was obtained by using parallel light incident from the front side (light irradiation unit side) of the optical system and light emitted from the rear side (detector side) of the optical system.
  • the principal point also called the image side principal point.
  • the "front principal point” is a principal point obtained using parallel light incident from the rear side (detector side) of the optical system and light emitted from the front side (light irradiation unit side) of the optical system. It is also called the object side principal point.
  • the light splitting element may be a polarizing element that splits the scattered light into an S-polarized component and a P-polarized component, and the first scattered light may be an S-polarized component.
  • a cylindrical lens can be used for the astigmatism element.
  • the astigmatism element is On the plane orthogonal to the y direction, the angle between the generatrix and the line extending in the x direction or the line extending in the z direction may be 0-5 °.
  • the first scattered light detector may be a detector in which the light receiving surface is divided into a plurality of regions.
  • a four-division photodiode can be used.
  • the first scattered light detection The vessel can be arranged on the plane perpendicular to the y direction so that the angle formed by the dividing line and the line extending in the x direction or the line extending in the z direction is 40 to 50 °.
  • the flow position of the microparticles can be detected from the change in the light receiving position of the first scattered light.
  • the detection value A of the first area is detected.
  • the position information of the microparticles can be acquired from the difference (A ⁇ C) between the detection value C of the third region that is not adjacent to the first region.
  • the position information of the microparticles can also be acquired.
  • the light irradiating unit may irradiate light to the microparticles flowing through the analysis chip including the microchannel.
  • the position of the fine particles flowing through the flow path can be detected with higher accuracy than in the past.
  • FIG. 1 It is a figure showing an outline of a minute particle measuring device of a 1st embodiment of this indication. It is a figure which shows the structural example of the position detection optical system in the microparticle measuring apparatus 1 shown in FIG. It is a figure which shows typically arrangement
  • FIG. It is a figure which shows the movement of the projection image accompanying the position shift of the y direction shown in FIG. It is a figure which shows the movement of the projection image accompanying the position shift of the z direction shown in FIG.
  • FIG. 4A to 4C are diagrams showing the movement of the projected image accompanying the positional deviation in the x direction shown in FIG.
  • A is a figure which shows the behavior of a detection signal when the fluctuation
  • B is a figure which shows the behavior of a projection image.
  • A is a figure which shows the behavior of a detection signal at the time of suppressing the fluctuation
  • B is a figure which shows the behavior of a projection image.
  • A is a drawing-substituting photograph showing actual measurement values of detection signals when fluctuations in the flow direction of microparticles are not suppressed
  • B shows actual measurement values of detection signals when fluctuations in the flow direction of microparticles are suppressed.
  • It is a drawing substitute photograph. It is a figure which shows typically arrangement
  • the position information of the obtained microparticles is two directions, that is, the direction orthogonal to the flow of the microparticles and the optical axis direction of the excitation light, and in the flow direction of the microparticles.
  • the fluctuation is superimposed as an error between these two types of position information.
  • it is necessary to suppress fluctuations in the flow direction of the particles.
  • the position detection optical system is arranged in a specific manner, thereby suppressing the influence of the position variation in the flow direction of the microparticles.
  • the microparticle measurement apparatus of the present embodiment includes a light irradiation unit that irradiates light to microparticles flowing through a flow path, and a light detection unit that detects fluorescence and scattered light emitted from the microparticles.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a microparticle measurement apparatus according to this embodiment.
  • the microparticles 10 measured by the microparticle measuring apparatus 1 of the present embodiment may be anything that emits fluorescence 12 and scattered light 13 by irradiating with excitation light 11, and is related to living bodies such as cells, microorganisms, and ribosomes. Fine particles or synthetic particles such as latex particles, gel particles and industrial particles are widely included.
  • the living body-related microparticles include chromosomes, ribosomes, mitochondria, organelles (cell organelles) and the like that constitute various cells.
  • the cells include plant cells, animal cells, blood cells, and the like.
  • microorganisms include bacteria such as Escherichia coli, viruses such as tobacco mosaic virus, and fungi such as yeast.
  • the biologically relevant microparticles may include biologically relevant polymers such as nucleic acids, proteins, and complexes thereof.
  • examples of the industrial particles include those formed of an organic polymer material, an inorganic material, or a metal material.
  • organic polymer material polystyrene, styrene / divinylbenzene, polymethyl methacrylate, or the like can be used.
  • inorganic material glass, silica, a magnetic material, etc. can be used.
  • metal material for example, gold colloid and aluminum can be used.
  • shape of these fine particles is generally spherical, it may be non-spherical, and the size and mass are not particularly limited.
  • the light irradiation unit includes an objective lens that collects the excitation light 11 toward the fine particles 10.
  • the light source 2 used here can be selected as appropriate according to the measurement content, for example, a laser diode, a SHG (Second Harmonic Generation) laser, a gas laser, a high-intensity LED (Light Emitting Diode), or the like is used. can do.
  • a band pass filter (not shown) having a characteristic of transmitting only light of a specific wavelength and reflecting other light can be disposed between the light source 2 and the objective lens.
  • the light irradiation part should just be the structure which can irradiate the light (excitation light 11) of a specific wavelength to the microparticle 10, and the kind and arrangement
  • the present invention is not limited to the configuration described above.
  • the light detection unit includes a fluorescence detection unit that detects fluorescence 12 and a scattered light detection unit that detects scattered light 13. Between the fluorescence detection unit and the scattered light detection unit and the microparticles 10, an objective lens (not shown) for collecting the fluorescence 12 and the scattered light 13 emitted from the microparticles 10, and the fluorescence 12 and the scattering. A spectral filter 4 that separates the light 13 is disposed.
  • the fluorescence detector is provided with a spectroscopic element 8 that further separates the fluorescence 12 separated from the scattered light 13 for each predetermined wavelength, a fluorescence detector 9 that can individually detect each fluorescence 14 separated by the spectroscopic element 8, and the like. It has been.
  • a fluorescence detector 9 for example, a light receiving element array in which a plurality of independent detection channels are arranged can be used.
  • a PMT array or a photodiode array in which light receiving elements 9a to 9z such as a PMT (Photo-Multiplier Tube) and a PD (Photo diode) are arranged one-dimensionally, a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS, etc.
  • a two-dimensional light receiving element such as (Complementary Metal Oxide Semiconductor) can be used.
  • a plurality of types of fluorescent dyes can be detected and analyzed by combining a plurality of wavelength selection elements such as filters and dichroic mirrors and a light receiving element such as PMT. It is. Furthermore, the number of analyzable dyes can be increased by combining a plurality of excitation light sources having different wavelengths.
  • the scattered light detection unit includes a scattered light intensity detector 6 and a particle position detector 7 that detect the scattered light 13 emitted from the microparticles 10, and a light splitting element that divides the scattered light 13 into two, for example, a polarizing element. 5 etc. are provided.
  • the polarizing element 5 separates incident non-polarized light into two polarized light whose vibration directions are orthogonal to each other.
  • the scattered light 13 is converted into S-polarized light 13s and P-polarized light 13p.
  • the polarizing element 5 transmits the P-polarized light 13p of the incident scattered light 13 and reflects the S-polarized light 13s. Thereby, only the P-polarized light 13p enters the scattered light intensity detector 6, and only the S-polarized light 13s enters the particle position detector 7.
  • the scattered light intensity detector 6 detects the intensity of the forward scattered light emitted from the microparticles 10 and may be any one that can detect the P-polarized light 13p dispersed by the polarizing element 5. Thus, by detecting the intensity of the forward scattered light (P-polarized light 13p), for example, information on the size of the microparticle 10 can be obtained.
  • the particle position detector 7 detects a change in the polarization angle of the scattered light 13 emitted from the microparticles 10 and may be any one that can detect the S-polarized light 13s dispersed by the polarizing element 5.
  • a detector in which the light receiving surface is divided into a plurality of regions can be used. Specifically, a quadrant photodiode, a CCD, or the like can be used.
  • the polarization angle changes before and after that, that is, between the excitation light 11 and the scattered light 13. Then, for example, the polarization of the excitation light 11 emitted from the light source 2 is only P-polarized light, and only the component (S-polarized light 13s) whose polarization angle is rotated is separated from the scattered light 13 generated in the microparticle 10 to detect the particle position.
  • the position of the microparticle 10 in the flow path 3 can be known.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the position detection optical system of the microparticle measurement apparatus 1 of the present embodiment
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the arrangement of optical components of the position detection optical system.
  • parts not related to the description are omitted as appropriate for easy understanding of the drawings.
  • the position detection optical system of the microparticle measurement apparatus 1 of the present embodiment can be configured with an objective lens 21, a spectral filter 4, a polarizing element 5, an astigmatism element 22, a condenser lens 23, and the like. it can.
  • the objective lens 21 collects the scattered light 13 emitted from the microparticles 10, and it is preferable to use a lens having a high numerical aperture NA from the viewpoint of detection sensitivity.
  • the astigmatism element 22 intentionally gives astigmatism to the scattered light (S-polarized light 13s) bundle, and a typical example is a cylindrical lens.
  • a glass plate or the like that is inclined with respect to the traveling direction of the scattered light (S-polarized light 13s) can also be used.
  • the condenser lens 23 collects the S-polarized light 13 s provided with astigmatism by the astigmatism element 22 on the particle position detector 7.
  • the position of the condenser lens 23 is not particularly limited, and may be disposed either in front of or behind the astigmatism element 22, and the S-polarized light 13 s is condensed on the image plane of the particle position detector 7. Thus, it can be set as appropriate according to the F value.
  • the fine particle measuring apparatus 1 has a distance L from the rear principal point (image side principal point) of the objective lens 21 to the front principal point (object side principal point) of the astigmatism element 22 and the non-point. It is designed so that the relationship between the focal length f of the point aberration element 22 satisfies the following formula 2.
  • the “rear principal point (image side principal point)” refers to the parallel light incident from the front side (light irradiation unit side) of the optical system and the light emitted from the rear side (detector side) of the optical system. This is the main point obtained using.
  • the “front principal point (object side principal point)” uses parallel light incident from the rear side (detector side) of the optical system and light emitted from the front side (light irradiation unit side) of the optical system. This is the main point.
  • the focal length f of the astigmatism element 22 is determined and the positions of the objective lens 21 and the astigmatism element 22 are determined so as to satisfy the above formula 2.
  • the relationship between the distance L and the focal length f of the astigmatism element 22 does not satisfy the above formula 2
  • the fluctuation of the signal is suppressed when the positional deviation occurs in the flow direction x of the microparticle 10. I can't.
  • the astigmatism element 22 has a generatrix line 22 a substantially perpendicular to the flow direction x of the fine particles 10 on the y axis. It is preferable to arrange so as to be. Specifically, the astigmatism element 22 is arranged such that an angle formed between the generatrix 22a and a line extending in the z-axis direction is 0 to 5 ° on a plane orthogonal to the y-axis. preferable.
  • the particle position detector 7 is also arranged on the y-axis.
  • the dividing line 7a is approximately ⁇ 45 ° with respect to the flow direction x of the microparticles 10. It is preferable to arrange
  • the angle formed by the dividing line 7a, the line extending in the x-axis direction, and the line extending in the z-axis direction is 40 to 50 °. It is preferable that they are arranged as described above. In this case, the angle formed by the generatrix 22a of the astigmatism element 22 and the dividing line 7a of the particle position detector 7 is also approximately ⁇ 45 °.
  • the “variation” means the position and shape of the particle projection image of the particle position detector 7 caused by the change in the object height and the optical axis inclination of the scattered light 13 caused by the change of the flow position of the microparticles. Refers to changes.
  • x indicates the direction in which the laminar flow 30 including the microparticles 10 flows through the microchip 20.
  • z indicates the irradiation direction of the excitation light 11 irradiated on the excitation light irradiation unit 31 of the microchip 20, and y indicates a direction perpendicular to the x direction and the z direction.
  • the x direction and the y direction are indicated by solid lines
  • the z direction is indicated by a broken line
  • the traveling directions of the excitation light 11 and the scattered light 13 are the same.
  • the traveling direction of the scattered light 13 may be adjusted by mirrors 24 and 25.
  • the microparticle measurement apparatus 1 that is, a method for analyzing the microparticles 10 using the microparticle measurement apparatus 1 of the present embodiment will be described.
  • the microparticles 10 that flow through the flow path 3 are irradiated with excitation light 11 from the light source 2 provided in the light irradiation unit, Fluorescence 12 and scattered light 13 emitted from the microparticles 10 are detected by the light detection unit.
  • the fluorescence 12 emitted from the microparticles 10 is separated from the scattered light 13 by the spectral filter 4 and dispersed by the spectral element 8 such as a prism or a grating.
  • the spectral element 8 such as a prism or a grating.
  • Each of the light receiving elements 9a to 9z electrically detects a current or the like, and converts fluorescence intensity information into electrical information. Based on the result, for example, the wavelength characteristic of the fluorescence intensity is analyzed and displayed.
  • the microparticle measurement apparatus 1 of the present embodiment can not only detect a plurality of fractional wavelength regions using a filter but also measure a fluorescence spectrum.
  • the scattered light 13 emitted from the microparticles 10 is separated from the fluorescence 12 by the spectral filter 4 and then split into the P-polarized component 13p and the S-polarized component 13s by the polarizing element 5.
  • the P-polarized component 13 p is detected by the scattered light intensity detector 6, and the S-polarized component 13 s is detected by the particle position detector 7.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the flow position of the microparticles 10 and the projection image detected by the particle position detector 7.
  • FIG. 5 is a diagram showing the movement of the projection image accompanying the positional deviation in the y direction shown in FIG. 3
  • FIG. 6 is a diagram showing the movement of the projection image accompanying the positional deviation in the z direction.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams showing the movement of the projected image accompanying the positional deviation in the x direction shown in FIG.
  • the projected image obtained by the particle position detector 7 is an image obtained by forming the S-polarized light 13 s of the scattered light 13 emitted from the microparticle 10.
  • the image is a perfect circle, but the microparticles are located at positions deviated from the focal position. If present, it is elliptical. Then, the flow position of the minute particles can be detected from the change in the light receiving position of the S-polarized light 13s.
  • the particle position detector 7 is a quadrant detector
  • the signal values obtained in the light receiving regions a, b, c and d are A, B, C and D, respectively
  • the positional deviation of 10 in the y direction can be calculated by (AC).
  • the positional deviation in the z direction of the microparticle 10 shown in FIG. 6 can be calculated by ⁇ (A + C) ⁇ (B + D) ⁇ .
  • the projected image of the particle position detector 7 also fluctuates in a direction orthogonal to the movement caused by the positional deviation of the fine particles 10 shown in FIG. 5 in the y direction.
  • the change in the position of the projected image due to the fluctuation is superimposed as an error when calculating the y direction and the z direction of the microparticle 10, which causes a decrease in detection accuracy.
  • the effective diameter of the detector is narrowed by offsetting the position of the projected image from the center position of the particle position detector 7, the detection dynamic range and the linearity with respect to the particle diameter deteriorate.
  • the position of the detector can be adjusted so as to suppress the fluctuation of the projected image due to the position shift, in that case, the projected image is deformed into an elliptical shape as shown in FIG. 7B. Linearity with respect to range and particle size deteriorates.
  • the optical system is in a specific arrangement, and therefore, as shown in FIG. 7C, the variation in the projected image due to the positional deviation in the flow direction of the microparticles 10 is effective. Can be suppressed.
  • FIG. 8A is a diagram showing the behavior of the detection signal when fluctuations in the flow direction of the microparticles are not suppressed
  • FIG. 8B is a diagram showing the behavior of the projected image
  • FIG. 9A is a diagram showing the behavior of the detection signal when fluctuations in the flow direction of the microparticles are suppressed
  • FIG. 9B is a diagram showing the behavior of the projected image.
  • the fine particles 10 flowing in the flow path 3 are irradiated with laser light having a wavelength of 488 nm as the excitation light 11 from the light source 2. Fluorescence 12 and scattered light 13 emitted from were detected. Specifically, the light emitted from the fine particles 10 was collected by the objective lens, and was separated into the fluorescence 12 and the scattered light 13 by the wavelength using the spectral filter 4.
  • a prism was used as the spectroscopic element 8, and the fluorescence 14 dispersed according to the wavelength by the prism was projected onto a 32-channel light receiving element array (fluorescence detector 9) and detected.
  • the scattered light 13 was spectrally separated by the polarizing element 5, the P-polarized light 13 p was detected by the scattered light intensity detector 6, and the S-polarized light 13 s was projected onto a four-division photodiode (particle position detector 7).
  • FIG. 10A is an actual measurement value of the detection signal when the fluctuation in the flow direction of the microparticle is not suppressed
  • FIG. 10B is an actual measurement value of the detection signal when the fluctuation in the flow direction of the microparticle is suppressed.
  • FIGS. 10A and 10B it is confirmed that the deviation of the signal value due to the fluctuation of the projected image due to the deviation of the particle position in the flow direction x of the microparticle 10 can be suppressed by performing the fluctuation suppression. It was.
  • the microparticle measurement device 1 of the present embodiment fluctuations in the flow direction x of the microparticles 10 can be optically suppressed, so that the detection signal of the microparticle flow position is used. Therefore, it is possible to prevent an extra error signal from being superimposed. Thereby, noise at the time of correcting various light detection values is reduced based on the position information of the microparticles, so that it is possible to expect an improvement in the CV value and an improvement in the accuracy of the fluorescence spectrum shape with respect to the intensity of fluorescence and scattered light. . For example, by performing a trimming process for narrowing the analysis target to the microparticles 10 that flow within a certain position range in the lamina flow 30, it is possible to reduce dispersion of measurement values and improve dispersion and CV values.
  • the microparticle measuring apparatus 1 of the present embodiment since a position detecting optical system is provided separately from the detection of the fluorescence 12 and the scattered light 13, a pinhole for limiting the field of view becomes unnecessary, and particle position detection is performed.
  • the visual field range that can be projected onto the light receiving surface of the device 7 can be increased. Thereby, the linearity of the detection signal is improved. Further, the light scattered in the particles propagates with an inclination with respect to the optical axis, and the influence becomes remarkable with the large-diameter particles.
  • the microparticle measuring apparatus 1 of the present embodiment the light is inclined with respect to the optical axis. Since it can be captured as a signal including the scattered light that propagates, it leads to an expansion of the dynamic range.
  • the scattered light 13 is dispersed by the polarizing element 5, but the present disclosure is not limited to this, and the scattered light intensity detector 6 and the particle position detector. It is sufficient that a light splitting element for splitting the scattered light 13 into two is provided in front of 7. As this light splitting element, in addition to the polarizing element 5 described above, a power splitting element having no polarization separation characteristic can also be used. In this case, incident light to the scattered light intensity detector 6: particle position detector 7 is preferably about 9: 1.
  • the arrangement of the optical components of the microchip 20 and the position detection optical system is not limited to the arrangement shown in FIG. 3.
  • the direction of the mirror 25 is changed to detect the astigmatism element 22 and the particle position.
  • the vessel 7 can also be arranged on the z-axis. In that case, the installation angle of the astigmatism element 22 and the particle position detector 7 may be adjusted according to the signal behavior.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an arrangement of each optical component of the position detection optical system in the microparticle measurement device according to the modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • the astigmatism element 22 has a generatrix 22 a that is substantially parallel to the flow direction x of the microparticles 10 on the y-axis. Is arranged. Specifically, the astigmatism element 22 is arranged on the plane orthogonal to the y-axis so that the angle between the generatrix 22a and a line extending in the x-axis direction is 0 to 5 °.
  • the particle position detector 7 is also arranged on the y-axis.
  • the dividing line 7a is approximately ⁇ 45 ° with respect to the flow direction x of the microparticles 10. Is arranged.
  • the angle formed by the dividing line 7a, the line extending in the x-axis direction, and the line extending in the z-axis direction is 40 to 50 °. It is preferable that they are arranged as described above. Also in this case, the angle formed by the generatrix 22a of the astigmatism element 22 and the dividing line 7a of the particle position detector 7 is approximately ⁇ 45 °.
  • the influence of the positional fluctuation in the flow direction of the microparticles can be suppressed.
  • the position can be detected with higher accuracy than in the past.
  • the configuration and effects other than those described above in the present modification are the same as those in the first embodiment described above.
  • a light irradiator that irradiates light to the microparticles flowing through the flow path;
  • a scattered light detector for detecting scattered light emitted from the microparticles,
  • the scattered light detection unit is at least An objective lens for condensing light emitted from the microparticles;
  • a light splitting element that splits the scattered light of the light collected by the objective lens into a first scattered light and a second scattered light;
  • a first scattered light detector for receiving the first scattered light;
  • An astigmatism element disposed between the light splitting element and the first scattered light detector and providing astigmatism to the first scattered light, and
  • a fine particle measuring apparatus in which a relationship between a distance L from a rear principal point of the objective lens to a front principal point of the astigmatism element and a focal length f of the astigmatism element satisfies the following formula (I).
  • the light splitting element is a polarizing element that splits the scattered light into an S-polarized component and a P-polarized component, and the first scattered light is an S-polarized component.
  • the flow direction of the fine particles is the x direction
  • the z direction and the direction perpendicular to the x direction are the y direction
  • the astigmatism element is arranged on the plane perpendicular to the y direction so that an angle formed between a generatrix and a line extending in the x direction or a line extending in the z direction is 0 to 5 °.
  • the microparticle measuring apparatus according to any one of (1) to (3).
  • the first scattered light detector is a detector in which a light receiving surface is divided into a plurality of regions.
  • the fine particle measuring apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the first scattered light detector is a four-division photodiode.
  • the incident direction of light with respect to the fine particles is the z direction
  • the flow direction of the fine particles is the x direction
  • the z direction and the direction perpendicular to the x direction are the y direction
  • an angle formed between the dividing line and a line extending in the x direction or a line extending in the z direction is 40 to 50 ° on a plane orthogonal to the y direction.
  • the fine particle measuring apparatus according to any one of (1) to (6), which is arranged.
  • the microparticle measurement device according to any one of (1) to (7), wherein a flow position of the microparticle is detected from a change in a light receiving position of the first scattered light.
  • the first scattered light detector has a light receiving surface divided into a first region, a second region, a third region, and a fourth region in a lattice shape, From the difference (A ⁇ C) between the detection value A of the first region and the detection value C of the third region not adjacent to the first region, the position information of the microparticles is acquired (1) to (8 ) The fine particle measuring apparatus according to any one of the above.
  • the first scattered light detector has a light receiving surface divided into a first region, a second region, a third region, and a fourth region in a lattice shape, The sum (A + C) of the detection value A of the first region and the detection value C of the third region not adjacent to the first region, the detection value B of the second region adjacent to the first region, and the first From the difference ((A + C) ⁇ (B + D)) with the sum (B + D) of the detection value D of the fourth region that is not adjacent to the second region, the position information of the microparticles is acquired (1) to (8) The microparticle measuring apparatus according to any one of the above. (11) The microparticle measuring apparatus according to any one of (1) to (10), wherein the light irradiation unit irradiates light to microparticles flowing through an analysis chip including a microchannel.
  • 1 fine particle measuring device
  • 2 light source
  • 3 flow path
  • 4 spectral filter
  • 5 polarizing element
  • 6 scattered light intensity detector
  • 7 particle position detector
  • 7a dividing line
  • 8 spectral element
  • 9 fluorescence detector
  • 9a to 9z light receiving element
  • 10 fine particles
  • 11 excitation light
  • 12 fluorescence
  • 13 scattered light 13s: S polarized light
  • 13p P polarized light
  • 20 microchip
  • 21 Objective lens
  • 22 astigmatism element
  • 22a busbar
  • 23 condenser lens
  • 24, 25 mirror
  • 30 laminar flow
  • 31 excitation light irradiation unit

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

流路内を通流する微小粒子の位置を高精度で検出することが可能な微小粒子測定装置を提供する。流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、微小粒子から発せられた散乱光を検出する散乱光検出部とを有する微小粒子測定装置において、散乱光検出部に、微小粒子から発せられた光を集光する対物レンズと、対物レンズで集光された光のうち散乱光を第１散乱光及び第２散乱光に分割する光分割素子と、Ｓ偏光成分を受光する第１散乱光検出器と、光分割素子と第１散乱光検出器との間に配設され、第１散乱光に非点収差を与える非点収差素子とを設け、対物レンズの後側主点から非点収差素子の前側主点までの距離Ｌと、非点収差素子の焦点距離ｆとの関係が下記数式Ｉを満たすようにする。　１．５ｆ≦Ｌ≦２．５ｆ　・・・（Ｉ）

Description

微小粒子測定装置
　本技術は、光学的手法により微小粒子を分析する微小粒子測定装置に関する。より詳しくは、流路内を通流する微小粒子に光を照射して微小粒子から発せられる蛍光や散乱光を検出する微小粒子測定装置に関する。
　細胞、微生物及びリポソームなどの生体関連微小粒子の分析には、フローサイトメトリー（フローサイトメーター）を用いた光学的測定方法が利用されている。フローサイトメーターは、フローセルやマイクロチップなどに形成された流路内を通流する微小粒子に光を照射し、個々の微小粒子から発せられた蛍光や散乱光を検出して、分析する装置である。
　例えば、フローサイトメーターにより細胞やビーズなどの微小粒子から発せられる蛍光を検出する場合は、各微小粒子に、励起光としてレーザ光などの特定波長の光を所定の強度で照射する。そして、各微小粒子から発せられた蛍光を、レンズなどで集光した後、フィルタやダイクロイックミラーなどを用いて目的とする波長を分離・選択し、その光を、光電子増倍管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　Ｔｕｂｅ）などの受光素子によって検出する。
　一方、フローサイトメーターでは、流路の概ね中央を微小粒子が通過するようにラミナフローを形成しているが、個々の微小粒子の通流位置にばらつきが生じることがある。微小粒子毎に通流位置が異なると、微小粒子と光照射や光検出のための光学系との位置関係が変化するため、蛍光や散乱光の検出強度が変動し、データの精度が低下する。そこで、従来、微小粒子の通流位置を検出して、検出精度を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
　特許文献１に記載の流動粒子分析装置では、前方散乱光、側方散乱光又は後方散乱光から、光分割器を介して取り出した検出光（散乱光）を、４分割フォトダイオードやエリアＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ；電荷結合素子）などによって検出している。そして、その検出位置から、励起光の中心とシースフローの中心との位置ずれを検出し、この位置ずれが所定の範囲内に入るように、フローセルの位置を調節している。
　また、特許文献２には、微小粒子から発せられる散乱光に生じる偏光角の変化を利用して、微小粒子の位置情報を検出し、励起光の焦点位置やフローセル又はマイクロチップの位置を調整する技術が開示されている。
特開平９−１６６５４１号公報 特開２０１１−１４９８２２号公報
　しかしながら、前述した特許文献１，２に記載の技術では、微小粒子の位置検出精度が十分とは言えず、更なる検出精度向上が求められている。
　そこで、本開示は、流路内を通流する微小粒子の位置を高精度で検出することが可能な微小粒子測定装置を提供することを主目的とする。
　本開示に係る微小粒子測定装置は、流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、該微小粒子から発せられた散乱光を検出する散乱光検出部とを有し、前記散乱光検出部は、少なくとも、前記微小粒子から発せられた光を集光する対物レンズと、該対物レンズで集光された光のうち散乱光を第１散乱光と第２散乱光に分割する光分割素子と、前記第１散乱光を受光する第１散乱光検出器と、前記光分割素子と前記第１散乱光検出器との間に配設され、前記第１散乱光に非点収差を与える非点収差素子と、を備えており、前記対物レンズの後側主点から前記非点収差素子の前側主点までの距離Ｌと、前記非点収差素子の焦点距離ｆとの関係が下記数式１を満たすものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、「後側主点」とは、光学系の前側（光照射部側）から入射させた平行光と、光学系の後側（検出器側）から出射した光とを使って求めた主点であり、像側主点ともいう。また、「前側主点」とは、光学系の後側（検出器側）から入射させた平行光と、光学系の前側（光照射部側）から出射した光とを使って求めた主点であり、物体側主点ともいう。
　この微小粒子測定装置では、前記光分割素子が前記散乱光をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分光する偏光素子であり、前記第１散乱光がＳ偏光成分であってもよい。
　また、前記非点収差素子には、シリンドリカルレンズを用いることができる。
　その場合、前記微小粒子に対する光の入射方向をｚ方向、前記微小粒子の通流方向をｘ方向、前記ｚ方向及び前記ｘ方向に垂直な方向をｙ方向としたとき、前記非点収差素子は、前記ｙ方向に直交する平面上において、その母線と、前記ｘ方向に延びる線又は前記ｚ方向に延びる線とのなす角が０~５°となるように配置することができる。
　一方、前記第１散乱光検出器は、受光面が複数領域に分割された検出器でもよく、例えば、４分割フォトダイオードを用いることができる。
　その場合、前記微小粒子に対する光の入射方向をｚ方向、前記微小粒子の通流方向をｘ方向、前記ｚ方向及び前記ｘ方向に垂直な方向をｙ方向としたとき、前記第１散乱光検出器は、前記ｙ方向に直交する平面上において、その分割線と、前記ｘ方向に延びる線又は前記ｚ方向に延びる線とのなす角が４０~５０°となるように配置することができる。
　また、この微小粒子測定装置では、前記第１散乱光の受光位置の変化から、前記微小粒子の通流位置を検出することができる。
　そして、前記第１散乱光検出器は、その受光面が、格子状に、第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域に分割されている場合、前記第１領域の検出値Ａと、前記第１領域に隣接しない前記第３領域の検出値Ｃとの差（Ａ−Ｃ）から、前記微小粒子の位置情報を取得することができる。
　又は、前記第１領域の検出値Ａ及び前記第１領域に隣接しない前記第３領域の検出値Ｃとの和（Ａ＋Ｃ）と、前記第１領域に隣接する前記第２領域の検出値Ｂ及び前記第２領域に隣接しない前記第４領域の検出値Ｄとの和（Ｂ＋Ｄ）との差（（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ））から、前記微小粒子の位置情報を取得することもできる。
　更に、前記光照射部は、マイクロ流路を備えた分析チップ内を通流する微小粒子に光を照射してもよい。
　本開示によれば、微小粒子の流れ方向における位置変動の影響を抑制しているため、流路内を通流する微小粒子の位置を従来よりも高精度で検出することができる。
本開示の第１の実施形態の微小粒子測定装置の概要を示す図である。 図１に示す微小粒子測定装置１における位置検出光学系の構成例を示す図である。 図２に示す位置検出光学系の各光学部品の配置を模式的に示す図である。 微小粒子１０の通流位置と、粒子位置検出器７で検出される投影像との関係を示す図である。 図３に示すｙ方向の位置ずれに付随した投影像の移動を示す図である。 図３に示すｚ方向の位置ずれに付随した投影像の移動を示す図である。 Ａ~Ｃは図３に示すｘ方向の位置ずれに付随した投影像の移動を示す図である。 Ａは微小粒子の通流方向における変動を抑制しない場合の検出信号の挙動を示す図であり、Ｂは投影像の挙動を示す図である。 Ａは微小粒子の通流方向における変動を抑制した場合の検出信号の挙動を示す図であり、Ｂは投影像の挙動を示す図である。 Ａは微小粒子の通流方向における変動を抑制しない場合の検出信号の実測値を示す図面代用写真であり、Ｂは微小粒子の通流方向における変動を抑制した場合の検出信号の実測値を示す図面代用写真である。 本開示の第１の実施形態の変形例の微小粒子測定装置における位置検出光学系の各光学部品の配置を模式的に示す図である。
　以下、本開示を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
（非点収差素子の母線がｘ軸に対して垂直になるように配置されている例）
２．第１の実施の形態の変形例
（非点収差素子の母線がｘ軸に対して平行になるように配置されている例）
＜１．第１の実施の形態＞
　本発明者は、前述した課題を解決するために鋭意実験検討を行った結果、以下に示す知見を得た。前述した特許文献１，２に記載の技術では、微小粒子にレーザを照射した際に発せられる散乱光を受光素子上に投影している。受光素子に投影された散乱光は、対物視野内の粒子位置に対して感度があり、粒子の位置が変わると受光素子上の投影位置及び形状が変化する。
　そして、この投影位置や形状の変化を受光素子で検知することにより、流路内における粒子通過位置をマッピングすることが可能となる。また、微小粒子の位置情報に基づいて各種光検出値を補正することにより、蛍光及び散乱光の強度についてＣＶ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）値の改善や、蛍光スペクトル形状の正確性向上が見込まれる。
　一方、特許文献１，２に記載の技術では、得られる微小粒子の位置情報が、微小粒子の流れに直交する方向及び励起光の光軸方向の２方向であり、微小粒子の通流方向における変動については、これら２種の位置情報の誤差として重畳される。このとき、微小粒子の通流位置を更に精度よく検出するためには、粒子の通流方向における変動を抑制する必要がある。
　そこで、本実施形態の微小粒子測定装置においては、微小粒子の位置検出精度を向上させるため、位置検出光学系を特定の配置にすることにより、微小粒子の流れ方向における位置変動の影響を抑制する。
［装置の全体構成］
　本実施形態の微小粒子測定装置は、流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、この微小粒子から発せられた蛍光や散乱光を検出する光検出部とを有する。図１は本実施形態の微小粒子測定装置の概要を示す図である。
［微小粒子１０について］
　本実施形態の微小粒子測定装置１により測定される微小粒子１０は、励起光１１を照射することにより、蛍光１２及び散乱光１３を発するものであればよく、細胞、微生物及びリボゾームなどの生体関連微小粒子、又はラテックス粒子、ゲル粒子及び工業用粒子などの合成粒子などが広く含まれる。
　そして、生体関連微小粒子には、各種細胞を構成する染色体、リボゾーム、ミトコンドリア、オルガネラ（細胞小器官）などが含まれる。また、細胞には、植物細胞、動物細胞及び血球系細胞などが含まれる。更に、微生物には、大腸菌などの細菌類、タバコモザイクウイルスなどのウイルス類、イースト菌などの菌類などが含まれる。この生体関連微小粒子には、核酸や蛋白質、これらの複合体などの生体関連高分子も包含され得るものとする。
　一方、工業用粒子としては、例えば有機高分子材料、無機材料又は金属材料などで形成されたものが挙げられる。有機高分子材料としては、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレートなどを使用することができる。また、無機材料としては、ガラス、シリカ及び磁性材料などを使用することができる。金属材料としては、例えば金コロイド及びアルミニウムなどを使用することができる。なお、これら微小粒子の形状は、一般には球形であるが、非球形であってもよく、また大きさや質量なども特に限定されない。
［光照射部の構成］
　光照射部は、励起光１１を発する光源２の他、この励起光１１を微小粒子１０に向けて集光する対物レンズなどを備えている。ここで使用する光源２は、測定内容などに応じて適宜選択することができるが、例えばレーザダイオード、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザ、ガスレーザ及び高輝度ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）などを使用することができる。
　また、光源２と対物レンズとの間には、特定波長の光のみを透過し、それ以外の光は反射する特性をもつバンドパスフィルタ（図示せず）を配設することもできる。なお、光照射部は、特定波長の光（励起光１１）を、微小粒子１０に照射可能な構成であればよく、光源、レンズ及び光学フィルタなどの各種光学部品の種類及び配置は適宜選択可能であり、前述した構成に限定されるものではない。
［光検出部の構成］
　光検出部は、蛍光１２を検出する蛍光検出部と、散乱光１３を検出する散乱光検出部を備えている。そして、これら蛍光検出部及び散乱光検出部と微小粒子１０との間には、微小粒子１０から発せられた蛍光１２や散乱光１３を集光する対物レンズ（図示せず）、蛍光１２と散乱光１３とを分離する分光フィルタ４などが配置されている。
（蛍光検出部）
　蛍光検出部は、散乱光１３と分離された蛍光１２を更に所定波長毎に分離する分光素子８と、分光素子８で分光された各蛍光１４を個別に検出可能な蛍光検出器９などが設けられている。蛍光検出器９としては、例えば独立した検出チャネルが複数並べられた受光素子アレイを用いることができる。具体的には、ＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ　Ｔｕｂｅ）やＰＤ（Ｐｈｏｔｏ　ｄｉｏｄｅ）などの受光素子９ａ~９ｚが一次元に配列されたＰＭＴアレイ又はフォトダイオードアレイなどの他、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの２次元受光素子を用いることができる。
　また、本実施形態の微小粒子測定装置１では、フィルタやダイクロイックミラーなどの波長選択素子と、ＰＭＴなどの受光素子とを複数組み合わせることにより、複数種の蛍光色素を検出し、解析することが可能である。更に、波長の異なる複数の励起光源を組み合わせることにより、解析可能な色素の数を増やすこともできる。
（散乱光検出部）
　散乱光検出部には、微小粒子１０から発せられた散乱光１３を検出する散乱光強度検出器６及び粒子位置検出器７と、散乱光１３を２つに分割する光分割素子として例えば偏光素子５などが設けられている。
　偏光素子５は、入射する非偏光を、振動方向が直交する２つの偏光に分離するものであり、本実施形態の微小粒子測定装置１では、散乱光１３を、Ｓ偏光１３ｓとＰ偏光１３ｐとに分離する。具体的には、偏光素子５により、入射した散乱光１３のうちＰ偏光１３ｐを透過し、Ｓ偏光１３ｓを反射する。これにより、Ｐ偏光１３ｐのみが散乱光強度検出器６に入射し、Ｓ偏光１３ｓのみが粒子位置検出器７に入射することとなる。
　また、散乱光強度検出器６は、微小粒子１０から発せられた前方散乱光の強度を検出するものであり、偏光素子５により分光されたＰ偏光１３ｐを検出可能なものであればよい。このように、前方散乱光（Ｐ偏光１３ｐ）の強度を検出することにより、例えば微小粒子１０の大きさに関する情報を得ることができる。
　一方、粒子位置検出器７は、微小粒子１０から発せられた散乱光１３の偏光角の変化を検出するものであり、偏光素子５により分光されたＳ偏光１３ｓを検出可能なものであればよい。微小粒子位置検出器７としては、受光面が複数領域に分割された検出器を使用することができ、具体的には４分割フォトダイオードやＣＣＤなどを用いることができる。
　微小粒子１０において、励起光１１に散乱現象が起きると、その前後、即ち、励起光１１と散乱光１３とで偏光角に変化が生じる。そして、例えば、光源２から出射する励起光１１の偏光をＰ偏光のみとし、微小粒子１０において生じた散乱光１３から偏光角が回転した成分（Ｓ偏光１３ｓ）のみを分離して、粒子位置検出器７で検出すると、流路３内における微小粒子１０の位置を知ることができる。
［位置検出光学系について］
　次に、本実施形態の微小粒子測定装置１において、微小粒子１０の通流位置を検出する光学系（位置検出光学系）について、具体的に説明する。図２は本実施形態の微小粒子測定装置１の位置検出光学系の構成例を示す図であり、図３はその位置検出光学系の各光学部品の配置を模式的に示す図である。なお、図１~３では、図を見やすくするため、説明に関係のない部品は適宜省略して示している。
　図２に示すように、本実施形態の微小粒子測定装置１の位置検出光学系は、対物レンズ２１、分光フィルタ４、偏光素子５、非点収差素子２２及びコンデンサレンズ２３などで構成することができる。対物レンズ２１は、微小粒子１０から発せられた散乱光１３を集光するものであり、検出感度の観点から、開口数ＮＡが高いものを使用することが好ましい。
　非点収差素子２２は、散乱光（Ｓ偏光１３ｓ）束に意図的に非点収差を与えるものであり、代表的なものとしてはシリンドリカルレンズが挙げられる。また、非点収差素子２２をコンデンサレンズ２３の後方に配置する場合は、散乱光（Ｓ偏光１３ｓ）の進行方向に対して傾斜配置されたガラス板などを使用することもできる。
　コンデンサレンズ２３は、非点収差素子２２により非点収差が与えられたＳ偏光１３ｓを、粒子位置検出器７に集光するものである。なお、コンデンサレンズ２３の位置は、特に限定されるものではなく、非点収差素子２２の前方及び後方のいずれに配置してもよく、Ｓ偏光１３ｓが粒子位置検出器７の像面に集光するように、そのＦ値に応じて適宜設定することができる。
　そして、本実施形態の微小粒子測定装置１は、対物レンズ２１の後側主点（像側主点）から非点収差素子２２の前側主点（物体側主点）までの距離Ｌと、非点収差素子２２の焦点距離ｆとの関係が下記数式２を満たすように設計されている。ここで、「後側主点（像側主点）」は、光学系の前側（光照射部側）から入射させた平行光と、光学系の後側（検出器側）から出射した光とを使って求めた主点である。また、「前側主点（物体側主点）」は、光学系の後側（検出器側）から入射させた平行光と、光学系の前側（光照射部側）から出射した光とを使って求めた主点である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　具体的には、本実施形態の微小粒子測定装置１では、上記数式２を満たすように、非点収差素子２２の焦点距離ｆを決定したり、対物レンズ２１及非点収差素子２２の位置を決定している。なお、距離Ｌと非点収差素子２２の焦点距離ｆとの関係が上記数式２を満たさない場合、微小粒子１０の通流方向ｘに位置ずれが発生したときに、信号の変動を抑制することができない。この距離Ｌと非点収差素子２２の焦点距離ｆとの関係はＬ＝２ｆであることが好ましく、これにより微小粒子１０の通流位置によらず、像面の結像位置を一定にすることができる。
　一方、図３に示すように、本実施形態の微小粒子測定装置１では、非点収差素子２２は、ｙ軸上に、その母線２２ａが微小粒子１０の通流方向ｘに対して略垂直となるように配置されていることが好ましい。具体的には、非点収差素子２２は、ｙ軸に直交する平面上において、母線２２ａと、ｚ軸方向に延びる線とのなす角が０~５°となるように配置されていることが好ましい。
　また、粒子位置検出器７もｙ軸上に配置されており、例えば４分割の検出器の場合は、その分割線７ａが微小粒子１０の通流方向ｘに対して略±４５°となるように配置されていることが好ましい。具体的には、粒子位置検出器７は、ｙ軸に直交する平面上において、分割線７ａと、ｘ軸方向に延びる線及びｚ軸方向に延びる線とのなす角が４０~５０°となるように配置されていることが好ましい。この場合、非点収差素子２２の母線２２ａと、粒子位置検出器７の分割線７ａとがなす角も略±４５°となる。
　このような配置にすることにより、微小粒子の通流方向ｘにおける変動を効果的に抑え込むことができる。なお、ここでいう「変動」とは、微小粒子の通流位置が変化することにより生じる散乱光１３の物体高及び光軸傾きの変化がもたらす粒子位置検出器７の粒子投影像の位置及び形状の変化を指す。
　また、図３においてｘは、マイクロチップ２０内を、微小粒子１０を含むラミナーフロー３０が通通流する方向を示す。また、ｚはマイクロチップ２０の励起光照射部３１に照射される励起光１１の照射方向を示し、ｙはｘ方向及びｚ方向に垂直な方向を示す。そして、図３においては、ｘ方向及びｙ方向を実線で、ｚ方向を破線で示しており、励起光１１及び散乱光１３の進行方向についても、同様にしている。更に、光学系を図３に示すような配置にする場合、散乱光１３は、ミラー２４，２５などにより、その進行方向を調整すればよい。
［動作］
　次に、微小粒子測定装置１の動作、即ち、本実施形態の微小粒子測定装置１を使用して微小粒子１０を分析する方法について説明する。図１に示すように、本実施形態の微小粒子測定装置１では、流路３中を通流する微小粒子１０に対して、光照射部に設けられた光源２から励起光１１を照射し、光検出部において微小粒子１０から発せられた蛍光１２や散乱光１３を検出する。
　具体的には、微小粒子１０から発せられた蛍光１２は、分光フィルタ４により散乱光１３と分離され、プリズムやグレーティングなどの分光素子８で分光された後、分光された蛍光１４が、蛍光検出器９の各受光素子９ａ~９ｚで検出される。各受光素子９ａ~９ｚでは、電流などを電気的に検出し、蛍光強度情報を電気的情報に変換する。そして、その結果に基づいて、例えば、蛍光強度の波長特性を解析し、表示する。なお、本実施形態の微小粒子測定装置１では、フィルタを用いて断片的な波長領域を複数点検出するだけでなく、蛍光スペクトルを測定することもできる。
　一方、微小粒子１０から発せられた散乱光１３は、分光フィルタ４により蛍光１２と分離された後、偏光素子５により、Ｐ偏光成分１３ｐとＳ偏光成分１３ｓに分光される。そして、Ｐ偏光成分１３ｐは散乱光強度検出器６で検出され、Ｓ偏光成分１３ｓは粒子位置検出器７で検出される。
　図４は微小粒子１０の通流位置と、粒子位置検出器７で検出される投影像との関係を示す図である。また、図５は図３に示すｙ方向の位置ずれに付随した投影像の移動を示す図であり、図６はｚ方向の位置ずれに付随した投影像の移動を示す図である。更に、図７Ａ~Ｃは図３に示すｘ方向の位置ずれに付随した投影像の移動を示す図である。
　粒子位置検出器７で得られる投影像は、微小粒子１０から発せられた散乱光１３のＳ偏光１３ｓを結像させた像である。そして、図４に示すように、光照射部に設けられた対物レンズの焦点位置に微小粒子１０が存在する場合は、真円状の像となるが、焦点位置からずれた位置に微小粒子が存在する場合、楕円状となる。そして、Ｓ偏光１３ｓの受光位置の変化から、微小粒子の通流位置を検出することができる。
　例えば、粒子位置検出器７が４分割検出器であった場合、各受光領域ａ，ｂ，ｃ，ｄにおいて得られるシグナル値をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとすると、図５に示す微小粒子１０のｙ方向における位置ずれは、（Ａ−Ｃ）により算出することができる。また、図６に示す微小粒子１０のｚ方向における位置ずれは、｛（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）｝により算出することができる。
　一方、図７Ａに示すように、粒子位置検出器７の投影像は、図５に示す微小粒子１０のｙ方向における位置ずれに起因する動きと直交する方向にも変動する。従来の検出方法では、このような場合、変動による投影像の位置変化が微小粒子１０のｙ方向及びｚ方向の算出時に誤差として重畳されるため、検出精度低下の原因となっていた。また、投影像の位置が粒子位置検出器７の中心位置からオフセットされることにより、検出器の有効径が狭まるため、検出のダイナミックレンジ及び粒子径に対するリニアリティが劣化する。
　位置ずれに因る投影像の変動を抑えるようにディテクターの位置を調整することもできるが、その場合、図７Ｂに示すように、投影像が楕円形状に変形するため、同様に、検出のダイナミックレンジ及び粒子径に対するリニアリティが劣化する。これに対して、本実施形態の微小粒子測定装置では、光学系を特定の配置にしているため、図７Ｃに示すように、微小粒子１０の通流方向の位置ズレによる投影像の変動を効果的に抑制することができる。
　図８Ａは微小粒子の通流方向における変動を抑制しない場合の検出信号の挙動を示す図であり、図８Ｂは投影像の挙動を示す図である。また、図９Ａは微小粒子の通流方向における変動を抑制した場合の検出信号の挙動を示す図であり、図９Ｂは投影像の挙動を示す図である。
　本来、粒子位置検出器７の各受光面ａ，ｂ，ｃ，ｄにおけるシグナルは重なる状態が理想的であるが、図８Ａ及び図８Ｂに示すように微小粒子１０の通流方向ｘにおける変動を抑制しない場合は、各受光面ａ，ｂ，ｃ，ｄのシグナル値に乖離が生じる。一方、本実施形態の微小粒子測定装置１のように、微小粒子１０の通流方向ｘにおける変動を抑制すると、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、シグナル値の乖離を小さく抑えることができる。
　微小粒子１０の通流方向ｘにおける変動を抑制効果を確認するため、流路３中を流れる微小粒子１０に対して、光源２から励起光１１として波長４８８ｎｍのレーザ光を照射し、微小粒子１０から発せられた蛍光１２及び散乱光１３を検出した。具体的には、微小粒子１０から発せられた光を対物レンズで回収し、分光フィルタ４を用いて波長によって蛍光１２と散乱光１３とに分光した。
　そして、蛍光１２については、分光素子８としてプリズムを用い、このプリズムによって波長に応じて分光された蛍光１４を、３２チャネルの受光素子アレイ（蛍光検出器９）に投影して検出した。一方、散乱光１３については偏光素子５で分光して、Ｐ偏光１３ｐについては散乱光強度検出器６で検出し、Ｓ偏光１３ｓについては４分割フォトダイオード（粒子位置検出器７）に投影した。
　図１０Ａは微小粒子の通流方向における変動を抑制しない場合の検出信号の実測値であり、図１０Ｂは微小粒子の通流方向における変動を抑制した場合の検出信号の実測値である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、変動抑止を実施することにより、微小粒子１０の通流方向ｘにおける粒子位置ズレに起因した投影像の変動によるシグナル値の乖離を小さく抑えられることが確認された。
　以上詳述したように、本実施形態の微小粒子測定装置１では、微小粒子１０の通流方向ｘにおける変動を、光学的に抑制することができるため、微小粒子の通流位置の検出信号に、余分な誤差信号の重畳されることを防止することができる。これにより、微小粒子の位置情報に基づき、各種光検出値を補正する際のノイズが低減されるため、蛍光及び散乱光の強度についてＣＶ値の改善や、蛍光スペクトル形状の正確性向上が期待できる。例えば、ラミナフロー３０中の一定の位置範囲内を通流する微小粒子１０に解析対象を絞り込むトリミング処理を施すことにより、計測値のばらつきを低減して、分散やＣＶ値を改善することができる。
　また、本実施形態の微小粒子測定装置１では、蛍光１２及び散乱光１３の検出とは別に、位置検出用の光学系を設けているため、視野限定用のピンホールが不要となり、粒子位置検出器７の受光面に投影できる視野範囲を大きく取ることができる。これにより、検出信号のリニアリティーが向上する。更に、粒子内で散乱した光は光軸に対して傾いて伝搬し、大径の粒子ではその影響が顕著となるが、本実施形態の微小粒子測定装置１では、光軸に対して傾いて伝搬する散乱光も含めて信号として取り込めるため、ダイナミックレンジの拡大にも繋がる。
　なお、本実施形態の微小粒子測定装置１では、偏光素子５により散乱光１３を分光しているが、本開示はこれに限定されるものではなく、散乱光強度検出器６及び粒子位置検出器７の手前に散乱光１３を２つに分割する光分割素子が設けられていればよい。この光分割素子には、前述した偏光素子５の他に、偏光分離特性を持たないパワー分割素子を使用することもでき、その場合、散乱光強度検出器６への入射光：粒子位置検出器７への入射光が、９：１程度になることが好ましい。
　また、マイクロチップ２０と位置検出光学系の各光学部品の配置も、図３に示す配置に限定されるものではなく、例えば、ミラー２５の向きを変更し、非点収差素子２２及び粒子位置検出器７をｚ軸上に配置することもできる。その場合、信号挙動に応じて、非点収差素子２２及び粒子位置検出器７の設置角度を調整すればよい。
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
　図３に示す微小粒子測定装置１では、非点収差素子２２を、母線２２ａが微小粒子１０の通流方向ｘに対して垂直となるように配置しているが、本開示はこれに限定されるものではなく、母線２２ａが微小粒子１０の通流方向ｘに対して平行になるように配置してもよい。図１１は本開示の第１の実施形態の変形例に係る微小粒子測定装置における位置検出光学系の各光学部品の配置を模式的に示す図である。
　図１１に示すように、本変形例に係る微小粒子測定装置では、非点収差素子２２は、ｙ軸上に、その母線２２ａが微小粒子１０の通流方向ｘに対して略平行となるように配置されている。具体的には、非点収差素子２２が、ｙ軸に直交する平面上において、その母線２２ａと、ｘ軸方向に延びる線とのなす角が０~５°となるように配置されている。
　また、粒子位置検出器７もｙ軸上に配置されており、例えば４分割の検出器の場合は、その分割線７ａが微小粒子１０の通流方向ｘに対して略±４５°となるように配置されている。具体的には、粒子位置検出器７は、ｙ軸に直交する平面上において、分割線７ａと、ｘ軸方向に延びる線及びｚ軸方向に延びる線とのなす角が４０~５０°となるように配置されていることが好ましい。この場合も、非点収差素子２２の母線２２ａと、粒子位置検出器７の分割線７ａとがなす角は略±４５°となる。
　本変形例においても、前述した第１の実施形態の微小粒子測定装置と同様に、微小粒子の流れ方向における位置変動の影響を抑制することができるため、流路内を通流する微小粒子の位置を従来よりも高精度で検出することができる。なお、本変形例における上記以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
　また、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
　流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
　該微小粒子から発せられた散乱光を検出する散乱光検出部と、を有し、
　前記散乱光検出部は、少なくとも、
　前記微小粒子から発せられた光を集光する対物レンズと、
　該対物レンズで集光された光のうち散乱光を第１散乱光と第２散乱光に分割する光分割素子と、
　前記第１散乱光を受光する第１散乱光検出器と、
　前記光分割素子と前記第１散乱光検出器との間に配設され、前記第１散乱光に非点収差を与える非点収差素子と、を備えており、
　前記対物レンズの後側主点から前記非点収差素子の前側主点までの距離Ｌと、前記非点収差素子の焦点距離ｆとの関係が下記数式（Ｉ）を満たす微小粒子測定装置。
　１．５ｆ≦Ｌ≦２．５ｆ　　　・・・（Ｉ）
（２）
　前記光分割素子は前記散乱光をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分光する偏光素子であり、前記第１散乱光はＳ偏光成分である（１）に記載の微小粒子測定装置。
（３）
　前記非点収差素子がシリンドリカルレンズである（１）又は（２）に記載の微小粒子測定装置。
（４）
　前記微小粒子に対する光の入射方向をｚ方向、前記微小粒子の通流方向をｘ方向、前記ｚ方向及び前記ｘ方向に垂直な方向をｙ方向としたとき、
　前記非点収差素子は、前記ｙ方向に直交する平面上において、その母線と、前記ｘ方向に延びる線又は前記ｚ方向に延びる線とのなす角が０~５°となるように配置されている（１）~（３）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（５）
　前記第１散乱光検出器は、受光面が複数領域に分割された検出器である（１）~（４）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（６）
　前記第１散乱光検出器は、４分割フォトダイオードである（１）~（５）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（７）
　前記微小粒子に対する光の入射方向をｚ方向、前記微小粒子の通流方向をｘ方向、前記ｚ方向及び前記ｘ方向に垂直な方向をｙ方向としたとき、
　前記第１散乱光検出器は、前記ｙ方向に直交する平面上において、その分割線と、前記ｘ方向に延びる線又は前記ｚ方向に延びる線とのなす角が４０~５０°となるように配置されている（１）~（６）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（８）
　前記第１散乱光の受光位置の変化から、前記微小粒子の通流位置を検出する（１）~（７）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（９）
　前記第１散乱光検出器は、その受光面が、格子状に、第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域に分割されており、
　前記第１領域の検出値Ａと、前記第１領域に隣接しない前記第３領域の検出値Ｃとの差（Ａ−Ｃ）から、前記微小粒子の位置情報を取得する（１）~（８）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（１０）
　前記第１散乱光検出器は、その受光面が、格子状に、第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域に分割されており、
　前記第１領域の検出値Ａ及び前記第１領域に隣接しない前記第３領域の検出値Ｃとの和（Ａ＋Ｃ）と、前記第１領域に隣接する前記第２領域の検出値Ｂ及び前記第２領域に隣接しない前記第４領域の検出値Ｄとの和（Ｂ＋Ｄ）との差（（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ））から、前記微小粒子の位置情報を取得する（１）~（８）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
（１１）
　前記光照射部は、マイクロ流路を備えた分析チップ内を通流する微小粒子に光を照射する（１）~（１０）のいずれかに記載の微小粒子測定装置。
１：微小粒子測定装置、２：光源、３：流路、４：分光フィルタ、５：偏光素子、６：散乱光強度検出器、７：粒子位置検出器、７ａ：分割線、８：分光素子、９：蛍光検出器、９ａ~９ｚ：受光素子、１０：微小粒子、１１：励起光、１２，１４：蛍光、１３　散乱光、１３ｓ：Ｓ偏光、１３ｐ：Ｐ偏光、２０：マイクロチップ、２１：対物レンズ、２２：非点収差素子、２２ａ：母線、２３：コンデンサレンズ、２４，２５：ミラー、３０：ラミナーフロー、３１：励起光照射部

Claims (11)

  1. 　流路を通流する微小粒子に光を照射する光照射部と、
    　該微小粒子から発せられた散乱光を検出する散乱光検出部と、を有し、
    　前記散乱光検出部は、少なくとも、
    　前記微小粒子から発せられた光を集光する対物レンズと、
    　該対物レンズで集光された光のうち散乱光を第１散乱光と第２散乱光に分割する光分割素子と、
    　前記第１散乱光を受光する第１散乱光検出器と、
    　前記光分割素子と前記第１散乱光検出器との間に配設され、前記第１散乱光に非点収差を与える非点収差素子と、を備えており、
    　前記対物レンズの後側主点から前記非点収差素子の前側主点までの距離Ｌと、前記非点収差素子の焦点距離をｆとの関係が下記数式（Ｉ）を満たす微小粒子測定装置。
    　１．５ｆ≦Ｌ≦２．５ｆ　　　・・・（Ｉ）
  2. 　前記光分割素子は前記散乱光をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分光する偏光素子であり、前記第１散乱光はＳ偏光成分である請求項１に記載の微小粒子測定装置。
  3. 　前記非点収差素子がシリンドリカルレンズである請求項１に記載の微小粒子測定装置。
  4. 　前記微小粒子に対する光の入射方向をｚ方向、前記微小粒子の通流方向をｘ方向、前記ｚ方向及び前記ｘ方向に垂直な方向をｙ方向としたとき、
    　前記非点収差素子は、前記ｙ方向に直交する平面上において、その母線と、前記ｘ方向に延びる線又は前記ｚ方向に延びる線とのなす角が０~５°となるように配置されている請求項３に記載の微小粒子測定装置。
  5. 　前記第１散乱光検出器は、受光面が複数領域に分割された検出器である請求項１に記載の微小粒子測定装置。
  6. 　前記第１散乱光検出器は、４分割フォトダイオードである請求項５に記載の微小粒子測定装置。
  7. 　前記微小粒子に対する光の入射方向をｚ方向、前記微小粒子の通流方向をｘ方向、前記ｚ方向及び前記ｘ方向に垂直な方向をｙ方向としたとき、
    　前記第１散乱光検出器は、前記ｙ方向に直交する平面上において、その分割線と、前記ｘ方向に延びる線又は前記ｚ方向に延びる線とのなす角が４０~５０°となるように配置されている請求項６に記載の微小粒子測定装置。
  8. 　前記第１散乱光の受光位置の変化から、前記微小粒子の通流位置を検出する請求項１に記載の微小粒子測定装置。
  9. 　前記第１散乱光検出器は、その受光面が、格子状に、第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域に分割されており、
    　前記第１領域の検出値Ａと、前記第１領域に隣接しない前記第３領域の検出値Ｃとの差（Ａ−Ｃ）から、前記微小粒子の位置情報を取得する請求項８に記載の微小粒子測定装置。
  10. 　前記第１散乱光検出器は、その受光面が、格子状に、第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域に分割されており、
    　前記第１領域の検出値Ａ及び前記第１領域に隣接しない前記第３領域の検出値Ｃとの和（Ａ＋Ｃ）と、前記第１領域に隣接する前記第２領域の検出値Ｂ及び前記第２領域に隣接しない前記第４領域の検出値Ｄとの和（Ｂ＋Ｄ）との差（（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ））から、前記微小粒子の位置情報を取得する請求項８に記載の微小粒子測定装置。
  11. 　前記光照射部は、マイクロ流路を備えた分析チップ内を通流する微小粒子に光を照射する請求項１に記載の微小粒子測定装置。
PCT/JP2013/074002 2012-10-15 2013-08-30 微小粒子測定装置 Ceased WO2014061368A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13846617.2A EP2889603B1 (en) 2012-10-15 2013-08-30 Microparticle measuring device
JP2014541992A JP6299600B2 (ja) 2012-10-15 2013-08-30 微小粒子測定装置
US14/434,404 US9429508B2 (en) 2012-10-15 2013-08-30 Microparticle measuring apparatus
CN201380052651.9A CN104718444B (zh) 2012-10-15 2013-08-30 微粒测量装置
US15/231,146 US9816913B2 (en) 2012-10-15 2016-08-08 Microparticle measuring apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012227954 2012-10-15
JP2012-227954 2012-10-15

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/434,404 A-371-Of-International US9429508B2 (en) 2012-10-15 2013-08-30 Microparticle measuring apparatus
US15/231,146 Continuation US9816913B2 (en) 2012-10-15 2016-08-08 Microparticle measuring apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014061368A1 true WO2014061368A1 (ja) 2014-04-24

Family

ID=50487945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/074002 Ceased WO2014061368A1 (ja) 2012-10-15 2013-08-30 微小粒子測定装置

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9429508B2 (ja)
EP (1) EP2889603B1 (ja)
JP (1) JP6299600B2 (ja)
CN (1) CN104718444B (ja)
WO (1) WO2014061368A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109923396A (zh) * 2016-11-07 2019-06-21 梅特里克斯微粒有限公司 在散射光模式及荧光模式中测量液体纳米颗粒的浓度、尺寸及z电位装置及方法
JP2019203897A (ja) * 2015-12-14 2019-11-28 三菱電機株式会社 微小物検出装置
WO2020067149A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 国立大学法人東京大学 微粒子検出装置
JP2020106383A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社堀場製作所 分析装置、分析方法、及びプログラム
WO2025197524A1 (ja) * 2024-03-22 2025-09-25 ソニーグループ株式会社 微小粒子分析装置、微小粒子の位置を特定する方法および微小粒子分析システム

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150260628A1 (en) 2011-12-01 2015-09-17 P.M.L - Particles Monitoring Technologies Ltd. Detection scheme for particle size and concentration measurement
US9429508B2 (en) * 2012-10-15 2016-08-30 Sony Corporation Microparticle measuring apparatus
US9778166B2 (en) * 2014-02-24 2017-10-03 National University Corporation Kagawa University Microparticle measurement device
EP3201310B1 (en) * 2014-10-01 2021-02-17 Purdue Research Foundation Microorganism identification
CN105892124B (zh) * 2016-06-06 2019-09-17 深圳市华星光电技术有限公司 一种压力触控式液晶显示装置
CN105928905B (zh) * 2016-06-14 2018-11-09 国家海洋局第二海洋研究所 颗粒物后向散射系数偏振敏感性测量装置
CN110312922B (zh) * 2017-02-16 2023-11-03 皇家飞利浦有限公司 粒子表征装置和方法
US11215545B2 (en) 2017-06-14 2022-01-04 Cytochip Inc. Devices and methods for cell analysis
CN107457189A (zh) * 2017-08-07 2017-12-12 南京理工大学 一种大颗粒粒径实时分析及高速分选系统
WO2019083844A1 (en) 2017-10-23 2019-05-02 Cytochip Inc. DEVICES AND METHOD FOR MEASURING TARGET ANALYTES AND PARTICLES
CN108593504A (zh) * 2017-12-26 2018-09-28 中国人民解放军第四军医大学 一种可检测pm2.5大小和形状的装置设计方法
KR102749855B1 (ko) * 2019-07-24 2025-01-02 삼성전자주식회사 미세먼지 측정 장치 및 방법
US11988593B2 (en) 2019-11-22 2024-05-21 Particle Measuring Systems, Inc. Advanced systems and methods for interferometric particle detection and detection of particles having small size dimensions
KR102447224B1 (ko) * 2020-10-26 2022-09-27 한국생산기술연구원 미세 입자의 정성 및 정량 분석 장치
CA3274168A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 Cytonome/St, Llc SEGMENTED LATERAL FLUORESCENCE DETECTOR FLOW CYTOMETRY

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6125116A (ja) * 1984-07-14 1986-02-04 Canon Inc レ−ザ−ビ−ム結像光学系
JPH09166541A (ja) 1995-12-18 1997-06-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 流動粒子分析装置
JP2011149822A (ja) 2010-01-21 2011-08-04 Sony Corp 光学的測定装置及び光学的測定方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6236541A (ja) * 1985-08-09 1987-02-17 Canon Inc 粒子解析装置
JP3123500B2 (ja) * 1998-03-12 2001-01-09 日本電気株式会社 光ディスク装置
US6388788B1 (en) * 1998-03-16 2002-05-14 Praelux, Inc. Method and apparatus for screening chemical compounds
EP1469465A3 (en) * 2003-04-15 2009-03-25 Konica Minolta Opto, Inc. Optical pickup device optical information recording and reproducing apparatus and objective lens
JP2007512148A (ja) * 2003-09-19 2007-05-17 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア ピボット回転する光ファイバを利用した光ビーム平行移動装置及び方法
JP2006276320A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Olympus Corp 自動合焦装置
US7804605B2 (en) * 2008-03-06 2010-09-28 Academia Sinica Optical multi-axis linear displacement measurement system and a method thereof
JP4711009B2 (ja) * 2008-10-16 2011-06-29 ソニー株式会社 光学的測定装置
EP2860511B1 (en) * 2012-06-06 2020-02-19 Sony Corporation Data correction method in fine particle measuring device and fine particle measuring device
US9417173B2 (en) * 2012-08-07 2016-08-16 Sony Corporation Fine particle measurement device, and laminar flow monitoring method and fine particle analysis method in fine particle measurement device
US9429508B2 (en) * 2012-10-15 2016-08-30 Sony Corporation Microparticle measuring apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6125116A (ja) * 1984-07-14 1986-02-04 Canon Inc レ−ザ−ビ−ム結像光学系
JPH09166541A (ja) 1995-12-18 1997-06-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 流動粒子分析装置
JP2011149822A (ja) 2010-01-21 2011-08-04 Sony Corp 光学的測定装置及び光学的測定方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019203897A (ja) * 2015-12-14 2019-11-28 三菱電機株式会社 微小物検出装置
CN109923396A (zh) * 2016-11-07 2019-06-21 梅特里克斯微粒有限公司 在散射光模式及荧光模式中测量液体纳米颗粒的浓度、尺寸及z电位装置及方法
CN109923396B (zh) * 2016-11-07 2021-11-12 梅特里克斯微粒有限公司 在散射光模式及荧光模式中测量液体纳米颗粒的浓度、尺寸及z电位装置及方法
WO2020067149A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 国立大学法人東京大学 微粒子検出装置
JPWO2020067149A1 (ja) * 2018-09-28 2021-08-30 国立大学法人 東京大学 微粒子検出装置
JP7333637B2 (ja) 2018-09-28 2023-08-25 国立大学法人 東京大学 微粒子検出装置
JP2020106383A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社堀場製作所 分析装置、分析方法、及びプログラム
JP7198078B2 (ja) 2018-12-27 2022-12-28 株式会社堀場製作所 分析装置、分析方法、及びプログラム
WO2025197524A1 (ja) * 2024-03-22 2025-09-25 ソニーグループ株式会社 微小粒子分析装置、微小粒子の位置を特定する方法および微小粒子分析システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP2889603A4 (en) 2016-04-20
US9816913B2 (en) 2017-11-14
US20150276575A1 (en) 2015-10-01
US20170030824A1 (en) 2017-02-02
EP2889603B1 (en) 2018-08-01
EP2889603A1 (en) 2015-07-01
US9429508B2 (en) 2016-08-30
CN104718444B (zh) 2017-09-08
JP6299600B2 (ja) 2018-03-28
CN104718444A (zh) 2015-06-17
JPWO2014061368A1 (ja) 2016-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6299600B2 (ja) 微小粒子測定装置
JP6428883B2 (ja) 微小粒子測定装置におけるデータ補正方法及び微小粒子測定装置
JP5381741B2 (ja) 光学的測定装置及び光学的測定方法
JP5533055B2 (ja) 光学的測定装置及び光学的測定方法
US8816311B2 (en) Fine particle measuring apparatus
JP4600573B2 (ja) 光学的測定装置、並びに光検出器の波長校正方法及び光学的測定方法
JP6274104B2 (ja) 微小粒子測定装置におけるラミナーフローモニタリング方法と微小粒子分析方法及び微小粒子測定装置
JP2012047464A (ja) 微小粒子測定装置及び光軸補正方法
JP2008032659A (ja) 粒子分析装置用光学系、及びそれを用いた粒子分析装置
JP2009505101A (ja) 光散乱及び結像光学システム
JP2012026837A (ja) 微小粒子測定装置
JP2022172075A (ja) 落射蛍光測定用の光学フローサイトメータ
US9086377B2 (en) Optical system for fluorescence detection and fine particle analyzing apparatus
US12298218B2 (en) Particle detection apparatus, information processing apparatus, information processing method, and particle detection method
JP2021051074A (ja) 分光分析装置
JP4105888B2 (ja) 粒子径分布測定装置
JP3046504B2 (ja) 微粒子測定方法及び微粒子測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13846617

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014541992

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013846617

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14434404

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE