JP2008032659A - 粒子分析装置用光学系、及びそれを用いた粒子分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化された粒子分析装置用光学系、及びそれを用いた粒子分析装置を提供する。
【解決手段】本発明の粒子分析装置用光学系は、光源と、光源からの光を、フローセルを通過する被検粒子に照射する照射光学系と、前記被検粒子からの散乱光を受光する光センサと、光源から光センサに入射する直接光を遮断する遮光部材と、前記散乱光を前記光センサに入射させる集光レンズと、を備え、前記照射光学系は、フローセルを通過する被検粒子に光源からの光を集光する第１焦点と、前記集光レンズと光センサとの間の位置に光源からの光を集光する第２焦点とを形成し、前記遮光部材が、前記第２焦点の位置に配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、粒子分析装置用光学系、及びそれを用いた粒子分析装置に関する。

血液中の血球や尿中の有形成分などを検出する方法としてフローサイトメータを用いる方法が一般に知られている。

このフローサイトメータは、フローセル中を流れる被検粒子に光を照射し、被検粒子からの光情報を検出することで被検粒子の分析を行う。

例えば、フローサイトメータとして図１Ａ及びＢに示す光学系を備えたものが知られている。図１Ａの光学系は、レーザー１０１、ビーム分割機１０２、光検出器１０３、円柱状のレンズ１０４及び１０５によって形成されるレンズ対１０６、ワイヤーあるいはその類似物の障害物１１３、顕微鏡の対物レンズ１１５、不透明なスクリーン１１７、光レンズ１１８、並びに光検出器１１９より構成されている。図１Ｂは円柱状のレンズ１０４及び１０５による、レーザー１０１からの入射光の光路を示している。
光源であるレーザー１０１からの光は、円柱状のレンズ１０４及び１０５によって点１１２及び点１１４で焦点を結ぶ。点１１２は流路１０７を通過する細胞が通過するように準備されている。点１１４点はワイヤー１１３に焦点が結ばれており、ワイヤー１１３はレンズ対１０６から点１１２を直通して透過されるすべての光を阻止する。これによりレンズ対１０６からの直接光はワイヤー１１３によって阻止される。点１１２において細胞によって散乱された光はワイヤー１１３を通過して顕微鏡の対物レンズ１１５へ達する。顕微鏡の対物レンズ１１５の目的は、点１１２における細胞からの散乱光を検出することである。散乱光は対物レンズ１１５によって、別の不透明なスクリーン１１７によって形成される開口である点１１６へ集められる。対物レンズ１１５の像面の中心に開口１１６が位置する結果、散乱光だけが開口１１６を通過し、光検出器１１９に達する。（特許文献１)。

近年、例えば血液分析装置のようにフローサイトメータを備えた分析装置に対する小型化の要求が高くなってきている。特許文献１記載のフローサイトメータの光学系では、フローセルである流路１０７と集光レンズとしての顕微鏡の対物レンズ１１５の間に遮光部材であるワイヤー１１３を配置するためのスペースが必要となるため、流路１０７と顕微鏡の対物レンズ１１５の距離が長くなってしまう。一方、光センサである光検出器１１９において適度な光学倍率を確保するため、顕微鏡の対物レンズ１１５と光検出器１１９の距離は所定の長さが必要とされ、短くすることは困難である。その結果、検出部全体が大きくなり、粒子分析装置自体が大きくなってしまうという問題があった。

特公昭６３-５１２６８号公報

本発明は、従来の粒子分析装置用光学系に比べて小型な粒子分析装置用光学系、及びそれを用いた粒子分析装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、
（１）光源と、光源からの光を、フローセルを通過する被検粒子に照射する照射光学系と、前記被検粒子からの光を受光する光センサと、光源から光センサに入射する直接光を遮断する遮光部材と、前記被検粒子からの光を前記光センサに入射させる集光レンズと、を備え、前記照射光学系は、フローセルを通過する被検粒子に光源からの光を集光する第１焦点と、前記集光レンズと光センサとの間の位置に光源からの光を集光する第２焦点とを形成し、前記遮光部材が、前記第２焦点の位置に配置される、粒子分析装置用光学系；
（２）前記照射光学系が、前記フローセルと前記光源の間の位置に光源からの光を集光する第３焦点を形成し、この第３焦点を前記集光レンズで再結像させることにより第２焦点を形成する（１）又は（２）に記載の粒子分析装置用光学系；
（３）前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第２焦点とを形成する（１）に記載の粒子分析装置用光学系；
（４）前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第３焦点を形成する（２）に記載の粒子分析装置用光学系；
（５）前記照射光学系が、少なくとも１つのシリンドリカルレンズを有する（１）〜（４）のいずれか１つに記載の粒子分析装置用光学系；
（６）前記集光レンズと前記遮光部材の間に、ビームスプリッタを有し、このビームスプリッタによって分岐された一方の光を受光する第２光センサと、ビームスプリッタと第２光センサとの間に第２遮光部材を有する（１）〜（５）のいずれか１つに記載の粒子分析装置用光学系；
（７）ビームスプリッタによって分岐した光路それぞれに対し、透過光の散乱角度範囲が異なる前記遮光部材を配置する（６）に記載の粒子分析装置用光学系；
（８）前記集光レンズと前記遮光部材の間に、ダイクロイックミラーを有し、このダイクロイックミラーによって分岐された蛍光を受光する蛍光検出器を有する（１）〜（５）のいずれか１つに記載の粒子分析装置用光学系；
（９）被検粒子が通過するフローセルと、光源と、光源からの光を、前記フローセルを通過する被検粒子に照射する照射光学系と、前記被検粒子からの光を受光する光センサと、光源から光センサに入射する直接光を遮断する遮光部材と、前記被検粒子からの光を前記光センサに入射させる集光レンズと、光センサによって検出された検出信号に基づいて被検粒子を分析する分析部と、を備え、前記照射光学系は、フローセルを通過する被検粒子に光源からの光を集光する第１焦点と、前記集光レンズと光センサとの間の位置に光源からの光を集光する第２焦点とを形成し、前記受光光学系は、第２焦点の位置に前記遮光部材を備える、粒子分析装置；
（１０）前記照射光学系が、前記フローセルと前記光源の間の位置に光源からの光を集光する第３焦点を形成し、この第３焦点を集光レンズにより再結像させることにより第２焦点を形成する（９）に記載の粒子分析装置；
（１１）前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第２焦点とを形成する、（９）〜（１０）のいずれか１つに記載の粒子分析装置；
（１２）前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第３焦点を形成する、（１０）に記載の粒子分析装置；
を提供するものである。

本発明によれば、小型化された粒子分析装置用光学系、及びそれを用いた粒子分析装置を提供することができる。また、本発明によれば、コストの上昇や機構の複雑化を伴うことなく光学系の小型化を達成することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図面は、説明の便宜のために用いられるものであり、本発明の範囲は、図面に示す実施形態に限定されない。

図２は、本発明に係る粒子分析装置の構成を示した一実施形態である。図２の粒子分析装置１は、測定ユニット２および分析部３から構成される。測定ユニット２は、検出部４および制御部５からなり、検出部４は、フローセル７、フローセル７を通過する被検粒子にレーザー光を照射する照射光学系６、被検粒子からの散乱光をフォトダイオード１０に入射させる集光レンズ８、照射光学系６からの直接光を遮断する遮光板９及び被検粒子からの散乱光を受光するフォトダイオード１０を備えている。フォトダイオード１０によって検出された光信号は制御部５によってデジタル信号として分析部３の情報処理部３１に伝達される。分析部３の情報処理部３１において、被検粒子の特徴を反映したデジタル信号を処理し分析した結果は、出力部３２に表示される。以下に、図３および図４を用いて本発明の第１の実施形態の粒子分析装置用光学系を説明する。

図３は検出部４の側面図であり、図４は検出部４の平面図（上面図）である。図３および図４に示される検出部４は、照射光学系６、被検粒子をｙ方向に流す流路を有するフローセル７、被検粒子からの散乱光を受光するためのフォトダイオード１０、被検粒子からの散乱光をフォトダイオード１０に集光するための球面レンズである集光レンズ８及びフローセル７を通過した直接光を遮光する遮光板９より構成されている。上記照射光学系６は、光源であるレーザダイオード６１、レーザレーザダイオード６１から照射されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ６２、コリメータレンズ６２から入射した光を水平方向（フローセルの流れに直交する方向）に集光する凸シリンドリカルレンズ６３及び凸シリンドリカルレンズ６３からの光をフローセル７に集光するための球面レンズであるコンデンサレンズ６４を備えている。尚、図３および図４において、レーザダイオード６１から照射された直接光の光路を波線で、また、フローセル７を流れる被検粒子からの散乱光の光路を、実線で示している。

また、図３および図４において、ｚ方向はレーザ光の光軸に平行な方向であり、ｙ方向は、ｚ方向に直交し、フローセル７を通過する被検粒子の流路に平行な方向であり、ｘ方向は、ｚ方向およびｙ方向の両方に直交する方向である。以下、レーザダイオード６１側から見て、ｙ方向を垂直方向と呼び、ｘ方向を水平方向と呼ぶ。

図３に示されるように、検出部４を側面から見ると、レーザダイオード６１から発せられた放射状のレーザ光は、コリメータレンズ６２で平行光に変換され、凸シリンドリカルレンズ６３を屈折することなく通過し、コンデンサレンズ６４によりフローセル７の被検粒子流の中心の第１集光点Ａに集光される。なお、第１集光点Ａの位置はコンデンサレンズ６４の焦点の位置又はその近傍である。また、第１集光点Ａにおけるビーム形状（レーザダイオード６１側から見たビーム形状）は、垂直方向（ｙ方向）に収束し、水平方向（ｘ方向）に延びた長楕円形状となる。（正しいですか？ご確認下さい。）第１集光点Ａを通過した直接光は、後述するように遮光板９によって遮蔽され、一方、被検粒子からの散乱光は、集光レンズ８により集光されてフォトダイオード１０に入射する。

一方、図４に示されるように、検出部４を上方から見ると、レーザダイオード６１から発せられた放射状のレーザ光は、コリメータレンズ６２で平行光に変換され、凸シリンドリカルレンズ６３及びコンデンサレンズ６４によりフローセル７の手前の第２集光点Ｂに集光される。なお、第２集光点Ｂにおけるビーム形状（レーザダイオード６１側から見たビーム形状）は、水平方向（ｘ方向）に収束し、垂直方向（ｙ方向）に延びた長楕円形状となる。第２集光点Ｂを通過したレーザ光は、集光レンズ８により第３集光点Ｃに集光される。第３集光点Ｃにおけるビーム形状（レーザダイオード６１側から見たビーム形状）は、水平方向（ｘ方向）に収束し、垂直方向（ｙ方向）に延びた長楕円形状となる。

この第３集光点Ｃの位置に遮光板９が配置されている。図５に示されるように、遮光板９は、その中央部に円形開口９２が形成され、円形開口９２の中央にワイヤ形の遮光部９１が設けられている。遮光部９１は垂直方向（ｙ方向）に延びて円形開口９２を縦断し、水平方向（ｘ方向）に狭い幅を有している。このため上述したように第３集光点Ｃにおけるビーム形状が水平方向（ｘ方向）に収束し、垂直方向（ｙ方向）に延びた長楕円形状であるため、レーザ光は遮光部９１によって完全に遮光される。一方、第１集光点Ａで被検粒子から生じた散乱光は、集光レンズ８によって集光され、遮光板９の円形開口９２を介してフォトダイオード１０に入射する。

なお、図５において、遮光板９の円形開口９２の直径ａ−ａ’の長さによりフォトダイオード１０が受光する最大散乱角度が規定され、ワイヤ形の遮光部９１の幅ｂ−ｂ’の長さによりフォトダイオード１０が受光する最小散乱角度が規定される。このため測定対象により適切なａ−ａ’値およびｂ−ｂ’値を有する遮光板を使用すればよい。このような遮光板９は黒色塗装した金属板等を加工することで容易に形成できる。

本実施形態によれば、遮光板９をフローセル７と集光レンズ８との間に配置する必要が無いため、フローセル７と集光レンズ８との間隔を短くすることができる。

例えば、従来技術では焦点距離約８ｍｍの集光レンズ８を用い、光学倍率２０倍で被検粒子からの散乱光をフォトダイオード１０により受光する場合、フォトダイオード１０は集光レンズ８から１６０ｍｍの位置に配置することが必要になる。しかし、本実施形態では遮光板９のスペースが不要であるため、集光レンズ８として焦点距離約４ｍｍのものを用い、光学倍率２０倍で被検粒子からの散乱光をフォトダイオード１０により受光する場合、フォトダイオード１０は集光レンズ８から８０ｍｍの位置に配置することが可能となり、大幅に光学系を小型化できる。

図６は、本発明の第２実施形態の光学系を有する検出部４の平面図であり、第１実施形態の光学系と同じ構成については同じ符号を付している。第２実施形態の粒子分析装置用光学系は、照射光学系６、集光レンズ８、ビームスプリッタ２０、及びビームスプリッタ２０を透過する光の光路に配置される遮光板９とフォトダイオード１０及びビームスプリッタ２０により反射した光の光路に配置される遮光板２１とフォトダイオード２２を有する構成となっている。尚、フローセル７を流れる被検粒子からの散乱光の光路は実線で、レーザダイオード６１からの直接光の光路は破線で示されている。

ビームスプリッタ２０を透過する光は、第一実施形態と同様に、レーザダイオード６１からの直接光は、遮光板９が配置された第３集光点Ｃにおいて、水平方向（ｘ方向）に収束し、垂直方向（ｙ方向）に延びた長楕円形状のビーム形状となっており、遮光板９の遮光部９１によって遮断される。また、被検粒子からの散乱光は遮光板９の円形開口９２を介してフォトダイオード１０に入射する。

一方、ビームスプリッタ２０により反射した光のうちレーザダイオード６１からの直接光は、遮光板２１が配置された第３集光点Ｃ’において、第３集光点Ｃと同様に、垂直方向（ｙ方向）に延びた長楕円形状のビーム形状となっており、図７に示される遮光板２１の遮光部２１１によって遮断される。また、被検粒子からの散乱光は遮光板２１の円形開口２１２を介してフォトダイオード２２に入射する。ここで、図７に示す遮光板２１は、図５に示した遮光板９の遮光部９１より幅の広い遮光部２１１を備えている。このため遮光板２１の円形開口２１２を通過する散乱光の最小散乱角度は、遮光板９の円形開口９２を通過する散乱光の最小散乱角度より大きくなっている。その結果、フォトダイオード２２は、フォトダイオード１０に比べて最小散乱角度の大きい散乱光を受光する。

図８に遮光板の変形例を示す。この遮光板２１’は、遮光板９の遮光部９１より幅の広い遮光部２１１’と、円形開口９２より直径の大きい円形開口２１２’を備えている。このため円形開口２１２’を通過する散乱光の最小散乱角度および最大散乱角度は、何れも円形開口９２を通過する散乱光の最小散乱角度および最大散乱角度より大きくなっている。その結果、フォトダイオード２２は、フォトダイオード１０に比べて最小散乱角度および最大散乱角度の両方が大きい散乱光を受光する。

次に、検出散乱角度の説明のため、散乱特性の角度分布の模式図を図９に示す。散乱光の最適な検出散乱角度の範囲は被検粒子の屈折率や大きさによって異なる。屈折率ｎがｎ１、ｎ２のように異なる場合、被検粒子の大きさによる散乱特性が変化し、被検粒子の大きさを反映しやすい検出範囲も異なる。図６に示す第２実施形態のように異なる散乱角度を有する散乱光を検出可能な光学系を用いることにより、散乱特性が異なる複数の粒子種を含む試料を測定することができる。

第二実施形態によればビームスプリッタ２０により分割された光路の第３集光点Ｃ及びＣ’それぞれに対し、透過光の散乱角度範囲が異なる遮光板９及び遮光板２１を配置することで、容易に異なる散乱特性を有する散乱光の検出が可能となる。

尚、フォトダイオード１０及びフォトダイオード２２で検出された検出散乱角度の異なる散乱光の信号値を元に、２次元分布図を作成する際には、フォトダイオード１０の信号値とフォトダイオード２２の信号値の２軸による分布図を作成しても良い。例えば、フォトダイオード１０の信号値とフォトダイオード２２の信号値の２軸による分布図は、赤血球のヘモグロビン量と容積の分布を知るために有効である。

図１０は、第３実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部４の平面図であり、上述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。第３実施形態の粒子分析装置用光学系は、第１実施形態の粒子分析装置用光学系にダイクロイックミラー２３及び光電子倍増管２４を追加した構成となっている。尚、フローセル７を流れる被検粒子からの散乱光の光路は実線で、レーザダイオード６１からの直接光の光路は破線で示されている。

ダイクロイックミラー２３は、レーザダイオード６１からのレーザ光の波長（約６３５ｎｍ）付近の光を透過し、それよりも長波長側の光を反射させる光学特性を有している。即ち、被検粒子から発せられる長波長の蛍光が、ダイクロイックミラー２３により反射し、レーザダイオード６１からの直接光はダイクロイックミラー２３を透過する。従って、ダイクロイックミラー２３と光電子倍増管２４との間には、レーザダイオード６１からの直接光を遮光するための遮光部材を配置する必要はない。一方、ダイクロイックミラー２３を透過する光は、第１実施形態と同様に、直接光は遮光板９の遮光部９１によって遮断され、被検粒子からの散乱光は遮光板９の円形開口９２を介してフォトダイオード１０に入射する。

第３実施形態においては、遮光板を介することなく前方蛍光を光電子倍増管２４により検出することができるため、遮光板による蛍光の光量低下を防止することができる。その結果、側方蛍光を検出する場合に比べて、被検粒子からの側方蛍光を集光するためのレンズ等が不要となり、光学系の小型化を図ることができる。

図１１は、第４実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部４の平面図であり、上述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。第４実施形態の粒子分析装置用光学系は、フローセル７を経由した被検粒子からの散乱光を平行光に変換するコリメータレンズ２５、ビームスプリッタ２０、ビームスプリッタ２０を透過する光の光路に配置される第１集光レンズ２６、遮光板９及びフォトダイオード１０、並びにビームスプリッタ２０により反射した光の光路に配置される第２集光レンズ２７、遮光板２１及びフォトダイオード２２を有する構成となっている。尚、フローセル１を流れる被検粒子からの散乱光の光路は実線で、レーザダイオード６１からの直接光の光路は破線で示されている。

レーザダイオード６１からの直接光は、コリメータレンズ２５を介してビームスプリッタ２０に入射する。ビームスプリッタ２０を透過した直接光は、第１集光レンズ２６により遮光板９が配置された第３集光点Ｃに集光され、遮光板９の遮光部９１によって遮断される。被検粒子からの散乱光は、コリメータレンズ２５を介してビームスプリッタ２０に入射する。ビームスプリッタ２０を透過した散乱光は遮光板９の円形開口９２を介してフォトダイオード１０に入射する。一方、ビームスプリッタ２０により反射した直接光は、第２集光レンズ２７により遮光板２１が配置された第３集光点Ｃ’に集光され、遮光板２１の遮光部２１１によって遮断される。被検粒子からの散乱光は遮光板２１の円形開口２１２を介してフォトダイオード２２に入射する。

第４実施形態では、フローセル７を経由した被検粒子からの散乱光を、一旦コリメータレンズ２５により平行光としているので、該平行光をフォトダイオード１０に入射させる第１集光レンズ２６の位置を、レーザダイオード６１の光軸上、自由に移動することができる。即ち、コリメータレンズ２５から第１集光レンズ２６までの距離を自由に設定できることから、ビームスプリッタ２０及び／又はダイクロイックミラー２３を配置するスペースを十分確保できることになる。従って、これにより、複数のビームスプリッタ２０を配置し、３種以上の検出散乱角度が異なる散乱光を検出することや、ビームスプリッタ２０の代わりダイクロイックミラー２３を配置することで、蛍光検出を併せて行うこと等が可能となる。尚、図１１ではビームスプリッタ２０を一つ配置している実施形態を図示しているが、当然これに限定されることなく、上述のごとく、複数のビームスプリッタ２０及び／又はダイクロイックミラー２３を配置することができる。

図１２は、第５実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部４の平面図であり、上述の実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。第５実施形態の粒子分析装置用光学系の構成は、第４実施形態の遮光板９及び第１集光レンズ２６が黒塗り塗装２８を施した第３集光レンズ２９に変更されており、遮光板２１及び第２集光レンズ２７が黒塗り塗装２８を施した第４集光レンズ３０に変更されている。この構成によれば、遮光部材と集光レンズが一体化されているため、容易に光軸の調整を行うことができる。

図１３及び図１４は、第６実施形態の粒子分析装置用光学系を示した図であり、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付している。第６実施形態の粒子分析装置用光学系は、図３及び図４に示される第１実施形態の照射光学系６の凸シリンドリカルレンズ６３が、凹シリンドリカルレンズ６５に変更された構成となっている。尚、図１３は検出部４の側面図を、図１４は検出部４の平面図（上面図）を示す。

図１３に示されるように、検出部４を側面から見ると、レーザダイオード６１から発せられた放射状のレーザ光は、コリメータレンズ６２で平行光に変換され、凹シリンドリカルレンズ６５を屈折することなく通過し、コンデンサレンズ６４によりフローセル７の被検粒子流の中心の第１集光点Ａに集光される。第１集光点Ａを通過した直接光は、遮光板９によって遮蔽され、一方、被検粒子からの散乱光は、集光レンズ８により集光されてフォトダイオード１０に入射する。

一方、図１４に示されるように、検出部４を上方から見ると、レーザダイオード６１から発せられた放射状のレーザ光は、コリメータレンズ６２で平行光に変換され、凹シリンドリカルレンズ６５により光が水平方向で光軸に対して外側に屈折した後、コンデンサレンズ６４によりフォトダイオード１０側の第３集光点Ｃに集光される。即ち、照射光学系において凹シリンドリカルレンズ６５を配置しているため、フローセル７と光源の間に第２集光点Ｂを結ぶことなく、第３集光点Ｃをフォトダイオード１０と集光レンズ８の間に形成することができる。従って、遮光板９をフローセル７と集光レンズ８の間に配置する必要が無く、焦点距離の短い集光レンズ８が使用でき、光学系を大幅に小型化することができる。

ここまで、特定の実施形態を例にとって説明してきたが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

本発明における被検粒子は、フローセル中を通過する粒子であれば、特に制限されることは無いが、例えば、血液中に含まれる赤血球、白血球、又は血小板等の血球や、尿中に含まれる細菌、赤血球、白血球、上皮細胞又は円柱等の有形成分、及びトナーや顔料等の粉体又は粒子などが挙げられる。

本発明において用いられる、フローセルは、その内部を通過する粒子から、光情報を得ることができるものであれば、特に制限されないが、透明で表面が滑らかなものが好ましい。その素材としては、ガラス等が挙げられる。

本発明における、粒子分析装置としては、光学的フローサイトメータ法を用い、フローセルを通過する被検粒子からの光情報を検出し、その検出された光情報を基に、被検粒子の形態情報を分析するものであれば、特に制限されないが、例えば、血液分析装置、尿分析装置、トナー分析装置及び顔料分析装置等が挙げられ、特に血液分析装置及び尿分析装置が好ましい。

本発明において用いられる、光源は、光を照射できるものであれば、特に制限されないが、例えば半導体レーザやアルゴンレーザー等が挙げられる。

本発明における被検粒子からの光としては、光センサによって認識されるものであれば、特に制限されないが、例えば散乱光、蛍光、吸光及び光損失が挙げられ、特に散乱光や蛍光が好ましい。

本発明において用いられる、照射光学系は、フローセルを通過する被検粒子に光源からの光を集光する第１焦点と、集光レンズと光センサとの間の位置に光源からの光を集光する第２焦点とを形成するものであれば、特に制限されないが、第１焦点では、光源からの光が垂直方向（レーザ光の光軸に直行し、フローセルを通過する被検粒子の流路に平行する方向）に収束し水平方向（レーザ光の光軸に直行し、フローセルを通過する被検粒子の流路に直行する方向）に延びた楕円スポットに、第２焦点では水平方向に収束し垂直方向に延びた楕円スポットになるように、少なくとも１つのシリンドリカルレンズで構成されたものが好ましい。

本発明において用いられる、光センサは、光学的情報を光電変換して光検出信号を得ることができるものであれば、特に制限されないが、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、フォトトランジスタ、及び光電子倍増管が挙げられ、散乱光検出用にはフォトダイオードが好ましく、蛍光検出用にはアバランシェフォトダイオード及び光電子倍増管が好ましい。

本発明において用いられる、遮光部材は光源からの被検粒子で散乱されずにフローセルを通過する通過光を遮光できるものであれば、特に制限されないが、例えば、円形開口の中央にワイヤ形の遮光部を設けたものや、レンズ面に黒塗り塗装を施した集光レンズが挙げられる。

以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明の光学系に採用することができる。

従来のフローサイトメータにおける、光学系の概略図である。 粒子分析装置の概略構成を示した図である。 本発明の第１実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の側面図である。 第１実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の平面図である。 遮光板を示した図である。 本発明の第２実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の平面図である。 遮光部の幅が異なる遮光板を示した図である。 遮光部の幅及び円形開口の直径が異なる遮光板を示した図である。 散乱光の強度と角度との関係を示す散乱角度特性を示した図である。 本発明の第３実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の平面図である。 本発明の第４実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の平面図である。 本発明の第５実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の平面図である。 本発明の第６実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の側面図である。 本発明の第６実施形態の粒子分析装置用光学系を備えた検出部の平面図である。

符号の説明

１：粒子分析装置 ２：測定ユニット ３：分析部 ４：検出部 ５：制御部
６：照射光学系 ７：フローセル ８：集光レンズ
９、２１：遮光板 １０：フォトダイオード ２０：ビームスプリッタ
２２：フォトダイオード ２３：ダイクロイックミラー
２６：第１集光レンズ ２７：第２集光レンズ ２８：黒塗り塗装
２９：第３集光レンズ ３０：第４集光レンズ
３１：情報処理部 ３２：出力部
６１：レーザダイオード ２５、６２：コリメータレンズ
６３：凸シリンドリカルレンズ ６４：コンデンサレンズ
６５：凹シリンドリカルレンズ
Ａ：第１集光点 Ｂ：第２集光点
Ｃ、Ｃ’：第３集光点

Claims (12)

1. 光源と、
   光源からの光を、フローセルを通過する被検粒子に照射する照射光学系と、
   前記被検粒子からの光を受光する光センサと、
   光源から光センサに入射する直接光を遮断する遮光部材と、
   前記被検粒子からの光を前記光センサに入射させる集光レンズと、
   を備え、
   前記照射光学系は、フローセルを通過する被検粒子に光源からの光を集光する第１焦点と、前記集光レンズと光センサとの間の位置に光源からの光を集光する第２焦点とを形成し、前記遮光部材が、前記第２焦点の位置に配置される、粒子分析装置用光学系。
2. 前記照射光学系が、前記フローセルと前記光源の間の位置に光源からの光を集光する第３焦点を形成し、この第３焦点を前記集光レンズで再結像させることにより第２焦点を形成する請求項１に記載の粒子分析装置用光学系。
3. 前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第２焦点とを形成する請求項１に記載の粒子分析装置用光学系。
4. 前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第３焦点を形成する請求項２に記載の粒子分析装置用光学系。
5. 前記照射光学系が、少なくとも１つのシリンドリカルレンズを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子分析装置用光学系。
6. 前記集光レンズと前記遮光部材の間に、ビームスプリッタを有し、このビームスプリッタによって分岐された一方の光を受光する第２光センサと、ビームスプリッタと第２光センサとの間に第２遮光部材を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の粒子分析装置用光学系。
7. ビームスプリッタによって分岐した光路それぞれに対し、散乱光を透過させる散乱角度範囲が異なる前記遮光部材を配置する請求項６に記載の粒子分析装置用光学系。
8. 前記集光レンズと前記遮光部材の間に、ダイクロイックミラーを有し、このダイクロイックミラーによって分岐された蛍光を受光する蛍光検出器を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の粒子分析装置用光学系。
9. 被検粒子が通過するフローセルと、
   光源と、
   光源からの光を、前記フローセルを通過する被検粒子に照射する照射光学系と、
   前記被検粒子からの光を受光する光センサと、
   光源から光センサに入射する直接光を遮断する遮光部材と、
   前記被検粒子からの光を前記光センサに入射させる集光レンズと、
   光センサによって検出された検出信号に基づいて被検粒子を分析する分析部と、を備え、
   前記照射光学系は、フローセルを通過する被検粒子に光源からの光を集光する第１焦点と、前記集光レンズと光センサとの間の位置に光源からの光を集光する第２焦点とを形成し、前記受光光学系は、第２焦点の位置に前記遮光部材を備える、粒子分析装置。
10. 前記照射光学系が、前記フローセルと前記光源の間の位置に光源からの光を集光する第３焦点を形成し、この第３焦点を集光レンズにより再結像させることにより第２焦点を形成する請求項９に記載の粒子分析装置。
11. 前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第２焦点とを形成する、請求項９〜１０のいずれか１項に記載の粒子分析装置。
12. 前記照射光学系は、光源からの光が被検粒子の通過方向に対し平行方向に収束し被検粒子の通過方向に対し垂直方向に延びた第１焦点と、被検粒子の通過方向に対し垂直方向に収束し被検粒子の通過方向に対し平行方向に延びた第３焦点を形成する、請求項１０記載の粒子分析装置。
    

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