粒子分類装置
【課題】 測定対象粒子の蛍光についての分析を適正かつ能率的に達成することができる粒子分類装置を提供する。
【解決手段】 フローセル１４における細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子１５を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源１０ａからレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、前記測定対象粒子１５に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）３０を設け、前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器２６を設けて構成する。
【解決手段】 フローセル１４における細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子１５を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源１０ａからレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、前記測定対象粒子１５に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）３０を設け、前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器２６を設けて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子を含む水溶液の流れに対して、レーザー光を照射し、細胞等から放射される蛍光と散乱光等を検出し、細胞等の分類および計数を行う粒子分類装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒子分類装置は、(1) ＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素、蛋白質等の細胞内相対量を計測する手段として、(2) 細胞の活性、抗体の産生性、酵素活性等の機能を調べる手段として、および(3) 細胞、染色体、リンパ球等のタイプを自動分類する手段として、広く使用されている。
【０００３】
従来、この種の粒子分類装置として、例えば血液試料に希釈、染色処理を施して試料液とし、この試料液をフローセル中央部に細流にして流し、光源からの細く絞った光を前記細流部分に照射することにより検出部を形成し、血球がこの検出部を１個ずつ通過する度に発生する散乱光や蛍光の変化を光検出器で検出し、この検出された信号から散乱光強度と蛍光強度を２軸とした２次元分布図を作成して、この２次元分布図に分画線を設定することにより、各粒子の分類や計数を行うように構成したものが知られている。
【０００４】
本出願人は、先に、白血球細胞から散乱した前方散乱光、側方散乱光および後方散乱光を検出して小さな顆粒または粒子を含む白血球細胞の分類を行うことができる粒子分類装置の開発研究を行った結果、比較的含有率の少ない細胞を精度良く分類することができる装置開発に成功し、特許を得た（特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１における粒子分類装置は、(1) 粒子に光を照射し、該粒子による散乱光を検出して該粒子の分類を行う粒子分類装置において、(2) 前方小角散乱光を検出する前方小角散乱光検出手段と、(3) 上記前方小角散乱光検出手段と側方散乱光検出手段との間に配置され前方大角散乱光を検出する前方大角散乱光検出手段と、(4a)上記前方小角、前方大角および側方散乱光検出手段から出力される、前方小角散乱光、側方散乱光および前方大角散乱光に対応する検出信号を入力して夫々の散乱光強度データを算定して記憶する記憶手段と、(4b)上記前方小角、前方大角および側方散乱光強度データから前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の２次元分布データ並びに前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の２次元分布データを算定する手段と、(4c)上記前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の２次元分布データから特定の白血球細胞の領域を決定する手段とを備える分析手段と、(5) 上記算定された前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の２次元分布データ、前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の２次元分布データ並びに上記特定された白血球細胞のデータを上記前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の２次元座標上に表示する表示手段とから構成されるものである。
【０００６】
また、従来の粒子分類装置においては、測定対象粒子に対する蛍光励起用の光源として、アルゴンレーザーが用いられている。これは、測定対象粒子に蛍光を発生させるためには、比較的短波長の、青色領域の光を励起光として用いる必要があるからである。しかし、アルゴンレーザーは高価であり、またレーザー本体自体の占有容積が大きいだけでなく、レーザーを駆動するための所要電源等レーザーに付随する周辺装置も大きいものとなっている。さらに、全体的に電力消費量も大きいという問題もある。
【０００７】
このような観点から、従来において、照射光源としてレーザー光源とランプ光源とを併用した光学式粒子分析装置が提案されている（特許文献２参照）。この光学式粒子分析装置は、試料粒子の蛍光励起用としてランプ光を用い、散乱光用として半導体レーザーを用い、これら小型化し低コストの光源からのレーザー光とランプ光とがフローセルの粒子細流領域で交差して照射されるように構成することにより、１つの粒子の散乱光と蛍光を同一場所、同一タイミングで検出することができるものである。また、レーザー光は細く絞られ単一ピークを有するので、散乱光信号もピーク信号になり、この散乱光信号をタイミング信号として用いて、蛍光信号の値を検出することにより、ランプ光の強度分布にむらがあっても、粒子から発せられる蛍光量と相関のとれた蛍光信号を検出することができるものである。
【０００８】
さらに、従来の光学式粒子分析装置においては、レーザー光源を、散乱角度の小さい前方小角散乱光の強度を検出する検出器および散乱角度の大きい前方大小角散乱光の強度を検出する検出器に対して、それぞれ受光させるための光学系として、コリメータレンズ、孔部付きミラー並びに集光レンズを必要とすることから、部品点数が多くなると共に、光学系の調整が高度で煩雑となり、しかもこれらの占有面積も大きくなって、装置全体の小型化を困難とする問題があった。
【０００９】
このような問題を解消するため、本出願人等は、簡単な構成で異なる散乱角度の光を分離することができ、光学系の調整も容易に行え、光の利用率も高く、しかも分割する領域数が増えても、光を分離する光学系の部品点数も増えることなく、それらの占有面積も大型化を招かずに前記検出器の増加に伴うスペースの増大のみに止めることができ、測定精度の高い粒子分析装置を得ることができる、前記検出器への受光を行うための光学系を構成する複合レンズを開発に成功し、特許出願を行った（特許文献３参照）。
【００１０】
すなわち、前記特許文献３に記載の粒子分析装置は、(1) 粒子に光を照射することにより発生する散乱光のうち、異なる散乱角度のものを分離して検出することにより前記粒子の分類を行うようにした粒子分析装置において、(2) 前記散乱光の光路を遮るようにして配置された、焦点位置の異なる複数のリング状のレンズ要素を同心円上に位置させた状態で一体化された複合レンズと、(3) 前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光の結像位置にそれぞれ配置された各散乱角度検出用の検出器と、(4) 前記複数の検出器の検出出力に基づいて、前記粒子の分類を行う分析手段とを、備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【特許文献１】特許第３３５０７７５号公報
【特許文献２】特開平３−２３３３４４号公報
【特許文献３】特開平１１−２３４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかるに、従来において、散乱光と蛍光とを検出して、試料粒子の分析を行うことができる粒子分類装置として、図３に示す構成からなるものが知られている。すなわち、図３において、参照符号１０ｂはレーザー光源（散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源）を示し、このレーザー光源１０ｂより発光されるレーザー光は、光ビーム整形レンズ１２を介してフローセル１４内の測定対象粒子１５に対して照射される。このようにして、測定対象粒子１５に照射されたレーザー光は、前方散乱光と、側方散乱光および蛍光とをそれぞれ励起させる。なお、フローセル１４に対し照射されたレーザー光は、その前方に入射される直射光ビームが光ビーム遮断器１６により遮断されるように構成される。
【００１３】
このようにして、測定対象粒子１５について励起された前方散乱光は、散乱光集光レンズ１８ａにより集光され、前方散乱光検出器２０ａに入力されて電気信号に変換される。また、測定対象粒子１５について励起された側方散乱光および蛍光は、散乱光および蛍光集光レンズ１９ａにより集光されて、直列に配置された光ビーム分割器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに順次入射される。
【００１４】
光ビーム分割器２２ａにおいて、側方散乱光が反射され、この反射光ビームは、散乱光集光レンズ１８ｂにより集光され、側方散乱光検出器２０ｂに入力されて電気信号に変換される。これに対し、光ビーム分割器２２ａを透過した光ビームは、散乱光波長除去フィルタ３３を介し、前記散乱光励起用光源による散乱光波長除去ないし蛍光励起用光源からの乱光波長除去を行って、光ビーム分割器２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに順次入射される。そして、前記光ビーム分割器２２ｂにおいて、予め設定された第１の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ａを介し蛍光集光レンズ１９ｂにより集光され、蛍光検出器２６ａに入力されて電気信号に変換される。同様にして、光ビーム分割器２２ｃにおいて、予め設定された第２の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｂを介し蛍光集光レンズ１９ｃにより集光され、蛍光検出器２６ｂに入力されて電気信号に変換される。また、光ビーム分割器２２ｄにおいて、予め設定された第３の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｃを介し蛍光集光レンズ１９ｄにより集光され、蛍光検出器２６ｃに入力されて電気信号に変換される。一方、前記光ビーム分割器２２ｄを透過した第４の蛍光からなる透過光ビームは、波長選択フィルタ２４ｄを介し蛍光集光レンズ１９ｅにより集光され、蛍光検出器２６ｄに入力されて電気信号に変換される。
【００１５】
このように構成された粒子分類装置によれば、測定対象粒子を前述したようにそれぞれ蛍光の種類に分類して計測することによって、前述したような各種測定対象粒子の特異性についての分析を行うことができる。
【００１６】
しかしながら、前記構成からなる粒子分類装置において、測定対象粒子が異なる場合には、分析対象となる蛍光の種類が相違するために、例えば波長選択フィルタの設定を変更し、各検出器の感度や閾値設定を最適なものにする必要がある。このような変更を行う作業は、極めて煩雑となるため、多種類の測定対象粒子を分析するためには、予め測定対象粒子を特定して、それぞれ波長選択フィルタ毎の検出器の感度や閾値を最適化した複数の粒子分類装置を設置すれば簡便である。しかし、粒子分類装置は、光源およびその周辺装置が高価であることから、測定対象粒子の種類毎に粒子分類装置を設置することは、多大な設備費用と設置スペースとを必要とし、経済的に不利となる難点がある。
【００１７】
そこで、本発明者は、前記構成からなる粒子分類装置において、測定対象粒子に対する蛍光励起用の光源として、アルゴンレーザーを使用することは、比較的短波長の青色領域の光を励起光として用いる必要からであることから、蛍光励起用の光源として比較的短波長の青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源を、従来のレーザー光源に対して新たに設定することにより、従来のレーザー光源を測定対象粒子に対する散乱光励起用の光源として、比較的低コストの装置構成とすることができることを見出した。しかも、この場合、測定対象粒子の散乱光と蛍光の分析をより適正かつ能率的に達成することができることを見出した。
【００１８】
前記構成からなる粒子分類装置においては、蛍光は散乱光に比較して、極めて弱い光のため、感度とＳ／Ｎ比を上げることが重要になる場合がある。すなわち、蛍光励起用の光源および散乱光励起用の光源からの直接光は、各種の光学素子やフローセルで反射・屈折・散乱を生じる。このような光は、検出しようとしている蛍光と比較して、極めて大きな強度となっている（これを迷光という）。そして、このような迷光は、意図した光路以外から検出器へ入ってくる。そこで、このような迷光を除去して、蛍光検出のＳ／Ｎ比と感度を上げるために、ピンホールを使用して迷光除去を行う方法が一般に採用されている。
【００１９】
さらに、所要の選択された波長の蛍光を得るために設けられる波長選択フィルタは、光ビームが垂直入射する場合が最良の状態であるため、斜め入射を回避するように設定することが重要である。この場合、コリメータにより、平行した光を波長選択フィルタに入射することで、前記波長選択フィルタは波長選択性能を最良の状態にして使用することができる。
【００２０】
そして、本発明者は、前述した特許文献３に記載されるように、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズと、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せを使用して、前述した蛍光検出を行うように構成することにより、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を容易に達成できる粒子分類装置が得られることを突き止めた。
【００２１】
従って、本発明の目的は、散乱光励起用の光源と蛍光励起用の光源とを個別に設けると共に、測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを設けて、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器に入射するように構成して、特に測定対象粒子の蛍光についての分析をより適正かつ能率的に達成することができる粒子分類装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の粒子分類装置は、フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２に記載の粒子分類装置は、前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成したことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の粒子分類装置は、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、電気信号に変換する蛍光検出器に対し、前記複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せの最前段に、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の粒子分類装置は、前記前方散乱光を電気信号に変換する前方散乱光検出器に対し、前記散乱光集光レンズと前方散乱光検出器との間に、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の粒子分類装置は、フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成してなり、
前記前方散乱光、側方散乱光および蛍光をそれぞれ集光して電気信号に変換する前記各集光レンズと検出器との組合せを、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズと、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せから構成してなることを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項６に記載の粒子分類装置は、前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項７に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項８に記載の粒子分類装置は、前記前方散乱光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項９に記載の粒子分類装置は、前記前方散乱光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置した構成
または散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置した構成からなることを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項１０に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項１１に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００３３】
本発明の請求項１２に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置
または散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置したことを特徴とする。
【００３４】
本発明の請求項１３に記載の粒子分類装置は、前記複合レンズは、中心部に迷光除去用ピンホールを設けてなることを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項１４に記載の粒子分類装置は、前記複合レンズに対し、コリメータと、集光レンズおよび迷光除去用ピンホールとを、組合せ配置してなることを特徴とする。
【００３６】
本発明の請求項１５に記載の粒子分類装置は、吸光度を測定する吸光度測定部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の請求項１に記載の粒子分類装置によれば、蛍光励起用光源として比較的短波長の青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源を、従来のレーザー光源に対して新たに設定することにより、従来のレーザー光源を測定対象粒子に対する散乱光励起用光源として機能させて、低コストの装置構成とすることができ、しかも測定対象粒子の散乱光と蛍光の分析を容易かつ簡便に達成することができると共に、特に測定対象粒子の蛍光の分析をより適正かつ能率的に達成することができる。
【００３８】
本発明の請求項２に記載の粒子分類装置によれば、レーザー光源を測定対象粒子に対する散乱光励起用光源とし、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオードを測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、それぞれ測定対象粒子の前方散乱光、側方散乱光および蛍光に関する信号を、同時にかつ確実に検出して、それらの分析を適正かつ能率的に達成することができる。
【００３９】
本発明の請求項３に記載の粒子分類装置によれば、蛍光に関する波長を検出するに際して、散乱光励起用光源からの散乱光に関する波長を除去して、より適正な蛍光に関する信号を検出することができる。
【００４０】
本発明の請求項４に記載の粒子分類装置によれば、前方散乱光に関する波長を検出するに際して、蛍光励起用光源からの散乱光に関する波長を除去して、より適正な前方散乱光に関する信号を検出することができる。
【００４１】
本発明の請求項５に記載の粒子分類装置によれば、前記請求項１に記載の粒子分類装置と同様に、測定対象粒子の散乱光と蛍光とについての分析を容易かつ簡便に達成することができると共に、測定対象粒子の蛍光についての分析をより適正かつ能率的に達成することができる。
【００４２】
本発明の請求項６ないし１２に記載の粒子分類装置によれば、焦点位置の異なる複数のリング状のレンズ要素を備えた複合レンズと、前記複数の焦点位置に応じた散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せを使用して、測定対象粒子の蛍光検出による分析を行うことにより、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を容易に達成することができる。
【００４３】
本発明の請求項１３および１４に記載の粒子分類装置によれば、複合レンズによる迷光除去を有効に達成して、測定対象粒子に対する蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比をより一層向上させることができる。
【００４４】
本発明の請求項１５に記載の粒子分類装置によれば、粒子の分類および計数を行えることに加えて、吸光度の測定も可能なことにより細胞（粒子）内の吸光物質の量も測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
次に、本発明に係る粒子分類装置の実施の形態につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、前述した図３に示す粒子分類装置と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明する。
【実施例１】
【００４６】
図１は、本発明に係る粒子分類装置の一実施例の概略システム構成を示すものである。図１において、参照符号１０ａはレーザー光源を示し、このレーザー光源１０ａは散乱光励起用光源として、発光されるレーザー光を、光ビーム整形レンズ１２を介してフローセル１４内の測定対象粒子１５に対して照射する。このようにして、測定対象粒子１５に照射されたレーザー光は、前方散乱光と、側方散乱光をそれぞれ励起させる。なお、フローセル１４に対し照射されたレーザー光は、その前方に入射される直射光ビームが光ビーム遮断器１６により遮断されるように構成される。
【００４７】
本実施例の粒子分類装置においては、前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、比較的短波長の青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）３０を設ける。この発光ダイオード３０より発光される光ビームは、フローセル１４内の測定対象粒子１５に対して照射され、蛍光を励起させる。
【００４８】
このようにして、測定対象粒子１５について励起された前方散乱光は、散乱光集光レンズ１８ａにより集光し、次いで前記発光ダイオード３０からなる蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して、前方散乱光検出器２０ａに入力されて電気信号に変換される。また、測定対象粒子１５について励起された側方散乱光および蛍光は、散乱光および蛍光集光レンズ１９ａにより集光されて直列に配置された光ビーム分割器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに順次入射される。
【００４９】
そこで、まず光ビーム分割器２２ａにおいて、側方散乱光が反射され、この反射光ビームは、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して、散乱光集光レンズ１８ｂにより集光され、側方散乱光検出器２０ｂに入力されて電気信号に変換される。これに対し、前記光ビーム分割器２２ａを透過した蛍光は、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して、光ビーム分割器２２ｂにより予め設定された第１の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ａを介し蛍光集光レンズ１９ｂにより集光され、蛍光検出器２６ａに入力されて電気信号に変換される。
【００５０】
前記光ビーム分割器２２ｂを透過した蛍光は、光ビーム分割器２２ｃにより予め設定された第２の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｂを介し蛍光集光レンズ１９ｃにより集光され、蛍光検出器２６ｂに入力されて電気信号に変換される。
【００５１】
同様にして、前記光ビーム分割器２２ｃを透過した蛍光は、光ビーム分割器２２ｄにより予め設定された第３の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｃを介し蛍光集光レンズ１９ｄにより集光され、蛍光検出器２６ｃに入力されて電気信号に変換される。
【００５２】
そして、前記光ビーム分割器２２ｄを透過した第４の蛍光からなる透過光ビームは、波長選択フィルタ２４ｄを介し蛍光集光レンズ１９ｅにより集光され、蛍光検出器２６ｄに入力されて電気信号に変換される。
【００５３】
前述した構成により、本実施例の粒子分類装置によれば、測定対象粒子１５に対し、散乱光励起用光源（１０）と蛍光励起用光源（３０）とを個別に設け、これらの光源によって励起される前方散乱光、側方散乱光および蛍光を、適正かつ確実に選択して検出することができ、装置構成も全体的に簡便な構成とし、製造コストも低減することができ、各種の測定対象粒子の分析に対して汎用的に適用することができる利点を得ることができる。
【実施例２】
【００５４】
図２は、図１に示す実施例１の粒子分類装置の変形例を示すものである。すなわち、図２に示す粒子分類装置においては、測定対象粒子１５について励起された前方散乱光を、電気信号に変換する際に、前方散乱光検出器２０ａと散乱光集光レンズ１８ａとの間、光ビーム分割器２２ａと側方散乱光検出器２０ｂの散乱光集光レンズ１８ｂとの間および光ビーム分割器２２ａと散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２との間に、それぞれ設けた蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４（図１参照）を省略したものである。その他の構成は、前記図１に示す実施例の粒子分類装置の構成と全く同様である。
【００５５】
従って、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。このように構成した本実施例２の粒子分類装置によっても、前記実施例１の粒子分類装置と同様の機能を保持することができる。
【００５６】
次に、図４ないし図９は、前述した図１ないし図３に示す粒子分類装置において、前記前方散乱光、側方散乱光および蛍光をそれぞれ集光して電気信号に変換する前記各集光レンズ１８ａ、１８ｂ、１９ａ〜１９ｃ、ビーム分割器２２ａ〜２２ｃおよび検出器２２ａ、２２ｂ、２６ａ、２６ｂの組合せを、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０、４２、４２′、４４、４４′と、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器２０ａ、２０ｂ、２６ａ〜２６ｃとの組合せから構成して、測定対象粒子の蛍光検出による分析を行うことにより、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上させた粒子分類装置のそれぞれ実施例を示す。
【実施例３】
【００５７】
図４は、前述した図２に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２ａ、４２′を適用した実施例を示すものである。本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０に蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００５８】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなるピンホール付き複合レンズ４２′を使用する。そして、前記複合レンズ４２とピンホール付き複合レンズ４２′とを、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００５９】
この場合、前記複合レンズ４２に対しては、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して光ビームを集光し、この複合レンズ４２の一方の焦点位置に対して、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対して、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記ピンホール付き複合レンズ４２′に対しては、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４および散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して光ビームを集光し、このピンホール付き複合レンズ４２′の各焦点位置に対して、それぞれ波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂを介して蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００６０】
このように構成した本実施例３の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕およびそのピンホール付き複合レンズ４２′に代えて、複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕またはそのピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【実施例４】
【００６１】
図５は、前述した図３に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２、４２′を適用した別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００６２】
また、本実施例においては、前記実施例３と同様に、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなるピンホール付き複合レンズ４２′を使用する。そして、前記複合レンズ４２とピンホール付き複合レンズ４２′とを、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００６３】
この場合、前記複合レンズ４２の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記ピンホール付き複合レンズ４２′に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して光ビームを集光し、このピンホール付き複合レンズ４２′の各焦点位置に対して、それぞれ波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂを介して蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００６４】
このように構成した本実施例４の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕およびピンホール付き複合レンズ４２′に代えて、複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕またはそのピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【実施例５】
【００６５】
図６および図７（ａ）、（ｂ）は、前述した図３に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４４′を適用した実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００６６】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなるピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、前記ピンホール付き複合レンズ４４′を、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの一側方に配置した構成からなる（図６参照）。
【００６７】
この場合、前記ピンホール付き複合レンズ４４′の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して蛍光検出器２６ｃを配置する〔図７（ａ）参照〕。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００６８】
このように構成した本実施例５の粒子分類装置によれば、図７（ｂ）に示すように、１枚の基板４６上に蛍光励起用光源３０と、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ｃを配置することができ、装置全体の小型化および低コスト化を容易に達成することができる。また、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【実施例６】
【００６９】
図８は、前述した図１に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２を適用した実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００７０】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第１の複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第２の複合レンズ４２を使用する。そして、前記第１の複合レンズ４２と第２の複合レンズ４２を、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００７１】
この場合、前記第１の複合レンズ４２の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記第２の複合レンズ４２に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して光ビームを集光し、この複合レンズ４２の各焦点位置に対して、それぞれ波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂを介して蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００７２】
このように構成した本実施例６の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕に代えて、そのピンホール付き複合レンズ４２′、あるいは複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕またはそのピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【実施例７】
【００７３】
図９は、前述した図１に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２を適用した実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００７４】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第１の複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第２の複合レンズ４２を使用する。そして、前記第１の複合レンズ４２と第２の複合レンズ４２を、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００７５】
この場合、前記第１の複合レンズ４２の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記第２の複合レンズ４２に対しては、コリメータ５０ａ、集光レンズ５２、ピンホールプレート５４、コリメータ５０ｂからなる組合せと、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２と、波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂとを介して光ビームを集光し、この複合レンズ４２の各焦点位置に対して、それぞれ蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００７６】
このように構成した本実施例７の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕に代えて、ピンホール付き複合レンズ４２′、あるいは複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕およびピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【００７７】
次に、前述した実施例３ないし実施例７の粒子分類装置において使用する複合レンズ４０、４２、４４、４４′について、それぞれ特性とその製造方法につき説明する。
【００７８】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０の特性とその製造方法を示すものである。
【００７９】
すなわち、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４０は、フレネルレンズＡを成型できるモールドＡ（moldＡ）から円形に切断またはくり抜いて第１のレンズ要素としてのモールドＡ′（moldＡ′）を成型する〔図１０（ａ）参照〕。また、前記モールドＡ′を組み入れることができる程度の孔が設けられたリング状の第２のレンズ要素としてのモールドＢ′（moldＢ′）を、これを成型できるモールドＢ（moldＢ）から切断またはくり抜いて成型する〔図１０（ｂ）参照〕。このようにして得られた、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′に組み入れることにより、同心円としてのモールド表面からなる複合レンズ４０を成型することができる〔図１０（ｃ）参照〕。この場合、モールドＡ（moldＡ）とモールドＢ（moldＢ）は、同一のものであってもよいし、異なる焦点距離または異なる主軸を有するフレネルレンズを成型するためのモールドであってもよい。また、このように成型された複合レンズ４０は、図示のように、前記各レンズ要素に応じた焦点位置を得るように設定することができる。
【００８０】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４２の特性とその製造方法を示すものである。
【００８１】
すなわち、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４２は、フレネルレンズＡを成型できるモールドＡ（moldＡ）から円形より左半円形にくり抜きないし切断して第１のレンズ要素としてのモールドＡ′（moldＡ′）を成型する〔図１１（ａ）参照〕。また、前記モールドＢ（moldＢ）から円形より右半円形にくり抜きないし切断して第２のレンズ要素としてのモールドＢ′（moldＢ′）を成型する〔図１１（ｂ）参照〕。このようにして得られた、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合することにより、同一円としてのモールド表面からなる複合レンズ４２を成型することができる〔図１１（ｃ）参照〕。この場合、モールドＡ（moldＡ）とモールドＢ（moldＢ）は、同一のものであってもよいし、異なる焦点距離または異なる主軸を有するフレネルレンズを成型するためのモールドであってもよい。また、このように成型された複合レンズ４２は、図示のように、前記各レンズ要素に応じた焦点位置を得るように設定することができる。
【００８２】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる別の複合レンズ４４の特性とその製造方法を示すものである。
【００８３】
すなわち、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４は、フレネルレンズＡを成型できるモールドＡ（moldＡ）から円形より上半円形にくり抜きないし切断して第１のレンズ要素としてのモールドＡ′（moldＡ′）を成型する〔図１２（ａ）参照〕。また、前記モールドＢ（moldＢ）から円形より下半円形にくり抜きないし切断して第２のレンズ要素としてのモールドＢ′（moldＢ′）を成型する〔図１２（ｂ）参照〕。このようにして得られた、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合することにより、同一円としてのモールド表面からなる複合レンズ４４を成型することができる〔図１２（ｃ）参照〕。この場合、モールドＡ（moldＡ）とモールドＢ（moldＢ）は、同一のものであってもよいし、異なる焦点距離または異なる主軸を有するフレネルレンズを成型するためのモールドであってもよい。また、このように成型された複合レンズ４４は、図示のように、前記各レンズ要素に応じた焦点位置を得るように設定することができる。
【００８４】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４において、ピンホールｐを設けた複合レンズ４４′の特性とその製造方法を示すものである。
【００８５】
すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４′は、前記図１２（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４の製造方法と基本的に同じであり、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合する際に、その結合中心部にピンホールｐを設けた構成からなる。
従って、図示しないが、前述した図１１（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４２についても、前記と同様に、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合する際に、その結合中心部にピンホールｐを設けた複合レンズ４２′を成型することができる。
【００８６】
以上、本発明の好適な実施例についてそれぞれ説明したが、本発明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る粒子分類装置の第１実施例を示す概略システム構成図である。
【図２】本発明に係る粒子分類装置の第２実施例を示す概略システム構成図である。
【図３】従来の粒子分類装置の構成例を示す概略システム構成図である。
【図４】図２に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第３実施例を示す概略システム構成図である。
【図５】図３に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第４実施例を示す概略システム構成図である。
【図６】図３に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第５実施例を示す概略システム構成図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は図６に示す本発明に係る粒子分類装置の第５実施例における蛍光検出器のそれぞれ構成配置例を示す概略システム構成図である。
【図８】図１に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第６実施例を示す概略システム構成図である。
【図９】図１に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第７実施例を示す概略システム構成図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明に係る粒子分類装置に適用する複合レンズ［４０］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明に係る粒子分類装置に適用する別の複合レンズ［４２ａ〜ｃ］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明に係る粒子分類装置に適用するまた別の複合レンズ［４４ａ〜ｃ］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明の粒子分類装置に適用するさらに別の複合レンズ［４４ａ′〜ｃ′］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０ａ 本発明のレーザー光源（散乱光励起用）
１０ｂ 従来のレーザー光源（散乱光検出および蛍光励起用）
１２ 光ビーム整形レンズ
１４ フローセル
１５ 測定対象粒子
１６ 光ビーム遮断器
１８ａ、１８ｂ 散乱光集光レンズ
１９ａ 散乱光および蛍光集光レンズ
１９ｂ〜１９ｅ 蛍光集光レンズ
２０ａ 前方散乱光検出器
２０ｂ 側方散乱光検出器
２２ａ〜２２ｄ 光ビーム分割器
２４ａ〜２４ｄ 波長選択フィルタ
２６ａ〜２６ｄ 蛍光検出器
３０ 発光ダイオード（蛍光励起用光源）
３２ フィルタ（散乱光励起用光源による散乱光波長除去）
３３ フィルタ（散乱光励起用光源による散乱光波長除去ないし蛍光励起用光源からの散乱光波長除去）
３４ フィルタ（蛍光励起用光源からの散乱光波長除去）
４０ 複合レンズ（同心型フレネルレンズ）
４２ 複合レンズ（横分割型フレネルレンズ）
４２′ ピンホール付き複合レンズ（横分割型フレネルレンズ）
４４ 複合レンズ（縦分割型フレネルレンズ）
４４′ ピンホール付き複合レンズ（縦分割型フレネルレンズ）
４６ 基板
５０ａ、５０ｂ コリメータ
５２ 集光レンズ
５４ ピンホールプレート
ｐ ピンホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子を含む水溶液の流れに対して、レーザー光を照射し、細胞等から放射される蛍光と散乱光等を検出し、細胞等の分類および計数を行う粒子分類装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒子分類装置は、(1) ＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素、蛋白質等の細胞内相対量を計測する手段として、(2) 細胞の活性、抗体の産生性、酵素活性等の機能を調べる手段として、および(3) 細胞、染色体、リンパ球等のタイプを自動分類する手段として、広く使用されている。
【０００３】
従来、この種の粒子分類装置として、例えば血液試料に希釈、染色処理を施して試料液とし、この試料液をフローセル中央部に細流にして流し、光源からの細く絞った光を前記細流部分に照射することにより検出部を形成し、血球がこの検出部を１個ずつ通過する度に発生する散乱光や蛍光の変化を光検出器で検出し、この検出された信号から散乱光強度と蛍光強度を２軸とした２次元分布図を作成して、この２次元分布図に分画線を設定することにより、各粒子の分類や計数を行うように構成したものが知られている。
【０００４】
本出願人は、先に、白血球細胞から散乱した前方散乱光、側方散乱光および後方散乱光を検出して小さな顆粒または粒子を含む白血球細胞の分類を行うことができる粒子分類装置の開発研究を行った結果、比較的含有率の少ない細胞を精度良く分類することができる装置開発に成功し、特許を得た（特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１における粒子分類装置は、(1) 粒子に光を照射し、該粒子による散乱光を検出して該粒子の分類を行う粒子分類装置において、(2) 前方小角散乱光を検出する前方小角散乱光検出手段と、(3) 上記前方小角散乱光検出手段と側方散乱光検出手段との間に配置され前方大角散乱光を検出する前方大角散乱光検出手段と、(4a)上記前方小角、前方大角および側方散乱光検出手段から出力される、前方小角散乱光、側方散乱光および前方大角散乱光に対応する検出信号を入力して夫々の散乱光強度データを算定して記憶する記憶手段と、(4b)上記前方小角、前方大角および側方散乱光強度データから前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の２次元分布データ並びに前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の２次元分布データを算定する手段と、(4c)上記前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の２次元分布データから特定の白血球細胞の領域を決定する手段とを備える分析手段と、(5) 上記算定された前方小角散乱光強度と前方大角散乱光強度の２次元分布データ、前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の２次元分布データ並びに上記特定された白血球細胞のデータを上記前方小角散乱光強度と側方散乱光強度の２次元座標上に表示する表示手段とから構成されるものである。
【０００６】
また、従来の粒子分類装置においては、測定対象粒子に対する蛍光励起用の光源として、アルゴンレーザーが用いられている。これは、測定対象粒子に蛍光を発生させるためには、比較的短波長の、青色領域の光を励起光として用いる必要があるからである。しかし、アルゴンレーザーは高価であり、またレーザー本体自体の占有容積が大きいだけでなく、レーザーを駆動するための所要電源等レーザーに付随する周辺装置も大きいものとなっている。さらに、全体的に電力消費量も大きいという問題もある。
【０００７】
このような観点から、従来において、照射光源としてレーザー光源とランプ光源とを併用した光学式粒子分析装置が提案されている（特許文献２参照）。この光学式粒子分析装置は、試料粒子の蛍光励起用としてランプ光を用い、散乱光用として半導体レーザーを用い、これら小型化し低コストの光源からのレーザー光とランプ光とがフローセルの粒子細流領域で交差して照射されるように構成することにより、１つの粒子の散乱光と蛍光を同一場所、同一タイミングで検出することができるものである。また、レーザー光は細く絞られ単一ピークを有するので、散乱光信号もピーク信号になり、この散乱光信号をタイミング信号として用いて、蛍光信号の値を検出することにより、ランプ光の強度分布にむらがあっても、粒子から発せられる蛍光量と相関のとれた蛍光信号を検出することができるものである。
【０００８】
さらに、従来の光学式粒子分析装置においては、レーザー光源を、散乱角度の小さい前方小角散乱光の強度を検出する検出器および散乱角度の大きい前方大小角散乱光の強度を検出する検出器に対して、それぞれ受光させるための光学系として、コリメータレンズ、孔部付きミラー並びに集光レンズを必要とすることから、部品点数が多くなると共に、光学系の調整が高度で煩雑となり、しかもこれらの占有面積も大きくなって、装置全体の小型化を困難とする問題があった。
【０００９】
このような問題を解消するため、本出願人等は、簡単な構成で異なる散乱角度の光を分離することができ、光学系の調整も容易に行え、光の利用率も高く、しかも分割する領域数が増えても、光を分離する光学系の部品点数も増えることなく、それらの占有面積も大型化を招かずに前記検出器の増加に伴うスペースの増大のみに止めることができ、測定精度の高い粒子分析装置を得ることができる、前記検出器への受光を行うための光学系を構成する複合レンズを開発に成功し、特許出願を行った（特許文献３参照）。
【００１０】
すなわち、前記特許文献３に記載の粒子分析装置は、(1) 粒子に光を照射することにより発生する散乱光のうち、異なる散乱角度のものを分離して検出することにより前記粒子の分類を行うようにした粒子分析装置において、(2) 前記散乱光の光路を遮るようにして配置された、焦点位置の異なる複数のリング状のレンズ要素を同心円上に位置させた状態で一体化された複合レンズと、(3) 前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光の結像位置にそれぞれ配置された各散乱角度検出用の検出器と、(4) 前記複数の検出器の検出出力に基づいて、前記粒子の分類を行う分析手段とを、備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【特許文献１】特許第３３５０７７５号公報
【特許文献２】特開平３−２３３３４４号公報
【特許文献３】特開平１１−２３４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかるに、従来において、散乱光と蛍光とを検出して、試料粒子の分析を行うことができる粒子分類装置として、図３に示す構成からなるものが知られている。すなわち、図３において、参照符号１０ｂはレーザー光源（散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源）を示し、このレーザー光源１０ｂより発光されるレーザー光は、光ビーム整形レンズ１２を介してフローセル１４内の測定対象粒子１５に対して照射される。このようにして、測定対象粒子１５に照射されたレーザー光は、前方散乱光と、側方散乱光および蛍光とをそれぞれ励起させる。なお、フローセル１４に対し照射されたレーザー光は、その前方に入射される直射光ビームが光ビーム遮断器１６により遮断されるように構成される。
【００１３】
このようにして、測定対象粒子１５について励起された前方散乱光は、散乱光集光レンズ１８ａにより集光され、前方散乱光検出器２０ａに入力されて電気信号に変換される。また、測定対象粒子１５について励起された側方散乱光および蛍光は、散乱光および蛍光集光レンズ１９ａにより集光されて、直列に配置された光ビーム分割器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに順次入射される。
【００１４】
光ビーム分割器２２ａにおいて、側方散乱光が反射され、この反射光ビームは、散乱光集光レンズ１８ｂにより集光され、側方散乱光検出器２０ｂに入力されて電気信号に変換される。これに対し、光ビーム分割器２２ａを透過した光ビームは、散乱光波長除去フィルタ３３を介し、前記散乱光励起用光源による散乱光波長除去ないし蛍光励起用光源からの乱光波長除去を行って、光ビーム分割器２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに順次入射される。そして、前記光ビーム分割器２２ｂにおいて、予め設定された第１の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ａを介し蛍光集光レンズ１９ｂにより集光され、蛍光検出器２６ａに入力されて電気信号に変換される。同様にして、光ビーム分割器２２ｃにおいて、予め設定された第２の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｂを介し蛍光集光レンズ１９ｃにより集光され、蛍光検出器２６ｂに入力されて電気信号に変換される。また、光ビーム分割器２２ｄにおいて、予め設定された第３の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｃを介し蛍光集光レンズ１９ｄにより集光され、蛍光検出器２６ｃに入力されて電気信号に変換される。一方、前記光ビーム分割器２２ｄを透過した第４の蛍光からなる透過光ビームは、波長選択フィルタ２４ｄを介し蛍光集光レンズ１９ｅにより集光され、蛍光検出器２６ｄに入力されて電気信号に変換される。
【００１５】
このように構成された粒子分類装置によれば、測定対象粒子を前述したようにそれぞれ蛍光の種類に分類して計測することによって、前述したような各種測定対象粒子の特異性についての分析を行うことができる。
【００１６】
しかしながら、前記構成からなる粒子分類装置において、測定対象粒子が異なる場合には、分析対象となる蛍光の種類が相違するために、例えば波長選択フィルタの設定を変更し、各検出器の感度や閾値設定を最適なものにする必要がある。このような変更を行う作業は、極めて煩雑となるため、多種類の測定対象粒子を分析するためには、予め測定対象粒子を特定して、それぞれ波長選択フィルタ毎の検出器の感度や閾値を最適化した複数の粒子分類装置を設置すれば簡便である。しかし、粒子分類装置は、光源およびその周辺装置が高価であることから、測定対象粒子の種類毎に粒子分類装置を設置することは、多大な設備費用と設置スペースとを必要とし、経済的に不利となる難点がある。
【００１７】
そこで、本発明者は、前記構成からなる粒子分類装置において、測定対象粒子に対する蛍光励起用の光源として、アルゴンレーザーを使用することは、比較的短波長の青色領域の光を励起光として用いる必要からであることから、蛍光励起用の光源として比較的短波長の青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源を、従来のレーザー光源に対して新たに設定することにより、従来のレーザー光源を測定対象粒子に対する散乱光励起用の光源として、比較的低コストの装置構成とすることができることを見出した。しかも、この場合、測定対象粒子の散乱光と蛍光の分析をより適正かつ能率的に達成することができることを見出した。
【００１８】
前記構成からなる粒子分類装置においては、蛍光は散乱光に比較して、極めて弱い光のため、感度とＳ／Ｎ比を上げることが重要になる場合がある。すなわち、蛍光励起用の光源および散乱光励起用の光源からの直接光は、各種の光学素子やフローセルで反射・屈折・散乱を生じる。このような光は、検出しようとしている蛍光と比較して、極めて大きな強度となっている（これを迷光という）。そして、このような迷光は、意図した光路以外から検出器へ入ってくる。そこで、このような迷光を除去して、蛍光検出のＳ／Ｎ比と感度を上げるために、ピンホールを使用して迷光除去を行う方法が一般に採用されている。
【００１９】
さらに、所要の選択された波長の蛍光を得るために設けられる波長選択フィルタは、光ビームが垂直入射する場合が最良の状態であるため、斜め入射を回避するように設定することが重要である。この場合、コリメータにより、平行した光を波長選択フィルタに入射することで、前記波長選択フィルタは波長選択性能を最良の状態にして使用することができる。
【００２０】
そして、本発明者は、前述した特許文献３に記載されるように、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズと、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せを使用して、前述した蛍光検出を行うように構成することにより、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を容易に達成できる粒子分類装置が得られることを突き止めた。
【００２１】
従って、本発明の目的は、散乱光励起用の光源と蛍光励起用の光源とを個別に設けると共に、測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを設けて、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器に入射するように構成して、特に測定対象粒子の蛍光についての分析をより適正かつ能率的に達成することができる粒子分類装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記の目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の粒子分類装置は、フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２に記載の粒子分類装置は、前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成したことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の粒子分類装置は、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、電気信号に変換する蛍光検出器に対し、前記複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せの最前段に、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の粒子分類装置は、前記前方散乱光を電気信号に変換する前方散乱光検出器に対し、前記散乱光集光レンズと前方散乱光検出器との間に、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の粒子分類装置は、フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成してなり、
前記前方散乱光、側方散乱光および蛍光をそれぞれ集光して電気信号に変換する前記各集光レンズと検出器との組合せを、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズと、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せから構成してなることを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項６に記載の粒子分類装置は、前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項７に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項８に記載の粒子分類装置は、前記前方散乱光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項９に記載の粒子分類装置は、前記前方散乱光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置した構成
または散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置した構成からなることを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項１０に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項１１に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする。
【００３３】
本発明の請求項１２に記載の粒子分類装置は、前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置
または散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置したことを特徴とする。
【００３４】
本発明の請求項１３に記載の粒子分類装置は、前記複合レンズは、中心部に迷光除去用ピンホールを設けてなることを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項１４に記載の粒子分類装置は、前記複合レンズに対し、コリメータと、集光レンズおよび迷光除去用ピンホールとを、組合せ配置してなることを特徴とする。
【００３６】
本発明の請求項１５に記載の粒子分類装置は、吸光度を測定する吸光度測定部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の請求項１に記載の粒子分類装置によれば、蛍光励起用光源として比較的短波長の青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源を、従来のレーザー光源に対して新たに設定することにより、従来のレーザー光源を測定対象粒子に対する散乱光励起用光源として機能させて、低コストの装置構成とすることができ、しかも測定対象粒子の散乱光と蛍光の分析を容易かつ簡便に達成することができると共に、特に測定対象粒子の蛍光の分析をより適正かつ能率的に達成することができる。
【００３８】
本発明の請求項２に記載の粒子分類装置によれば、レーザー光源を測定対象粒子に対する散乱光励起用光源とし、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオードを測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、それぞれ測定対象粒子の前方散乱光、側方散乱光および蛍光に関する信号を、同時にかつ確実に検出して、それらの分析を適正かつ能率的に達成することができる。
【００３９】
本発明の請求項３に記載の粒子分類装置によれば、蛍光に関する波長を検出するに際して、散乱光励起用光源からの散乱光に関する波長を除去して、より適正な蛍光に関する信号を検出することができる。
【００４０】
本発明の請求項４に記載の粒子分類装置によれば、前方散乱光に関する波長を検出するに際して、蛍光励起用光源からの散乱光に関する波長を除去して、より適正な前方散乱光に関する信号を検出することができる。
【００４１】
本発明の請求項５に記載の粒子分類装置によれば、前記請求項１に記載の粒子分類装置と同様に、測定対象粒子の散乱光と蛍光とについての分析を容易かつ簡便に達成することができると共に、測定対象粒子の蛍光についての分析をより適正かつ能率的に達成することができる。
【００４２】
本発明の請求項６ないし１２に記載の粒子分類装置によれば、焦点位置の異なる複数のリング状のレンズ要素を備えた複合レンズと、前記複数の焦点位置に応じた散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せを使用して、測定対象粒子の蛍光検出による分析を行うことにより、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を容易に達成することができる。
【００４３】
本発明の請求項１３および１４に記載の粒子分類装置によれば、複合レンズによる迷光除去を有効に達成して、測定対象粒子に対する蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比をより一層向上させることができる。
【００４４】
本発明の請求項１５に記載の粒子分類装置によれば、粒子の分類および計数を行えることに加えて、吸光度の測定も可能なことにより細胞（粒子）内の吸光物質の量も測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
次に、本発明に係る粒子分類装置の実施の形態につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜上、前述した図３に示す粒子分類装置と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して説明する。
【実施例１】
【００４６】
図１は、本発明に係る粒子分類装置の一実施例の概略システム構成を示すものである。図１において、参照符号１０ａはレーザー光源を示し、このレーザー光源１０ａは散乱光励起用光源として、発光されるレーザー光を、光ビーム整形レンズ１２を介してフローセル１４内の測定対象粒子１５に対して照射する。このようにして、測定対象粒子１５に照射されたレーザー光は、前方散乱光と、側方散乱光をそれぞれ励起させる。なお、フローセル１４に対し照射されたレーザー光は、その前方に入射される直射光ビームが光ビーム遮断器１６により遮断されるように構成される。
【００４７】
本実施例の粒子分類装置においては、前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、比較的短波長の青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）３０を設ける。この発光ダイオード３０より発光される光ビームは、フローセル１４内の測定対象粒子１５に対して照射され、蛍光を励起させる。
【００４８】
このようにして、測定対象粒子１５について励起された前方散乱光は、散乱光集光レンズ１８ａにより集光し、次いで前記発光ダイオード３０からなる蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して、前方散乱光検出器２０ａに入力されて電気信号に変換される。また、測定対象粒子１５について励起された側方散乱光および蛍光は、散乱光および蛍光集光レンズ１９ａにより集光されて直列に配置された光ビーム分割器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに順次入射される。
【００４９】
そこで、まず光ビーム分割器２２ａにおいて、側方散乱光が反射され、この反射光ビームは、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して、散乱光集光レンズ１８ｂにより集光され、側方散乱光検出器２０ｂに入力されて電気信号に変換される。これに対し、前記光ビーム分割器２２ａを透過した蛍光は、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して、光ビーム分割器２２ｂにより予め設定された第１の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ａを介し蛍光集光レンズ１９ｂにより集光され、蛍光検出器２６ａに入力されて電気信号に変換される。
【００５０】
前記光ビーム分割器２２ｂを透過した蛍光は、光ビーム分割器２２ｃにより予め設定された第２の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｂを介し蛍光集光レンズ１９ｃにより集光され、蛍光検出器２６ｂに入力されて電気信号に変換される。
【００５１】
同様にして、前記光ビーム分割器２２ｃを透過した蛍光は、光ビーム分割器２２ｄにより予め設定された第３の蛍光が反射され、この反射光ビームは、波長選択フィルタ２４ｃを介し蛍光集光レンズ１９ｄにより集光され、蛍光検出器２６ｃに入力されて電気信号に変換される。
【００５２】
そして、前記光ビーム分割器２２ｄを透過した第４の蛍光からなる透過光ビームは、波長選択フィルタ２４ｄを介し蛍光集光レンズ１９ｅにより集光され、蛍光検出器２６ｄに入力されて電気信号に変換される。
【００５３】
前述した構成により、本実施例の粒子分類装置によれば、測定対象粒子１５に対し、散乱光励起用光源（１０）と蛍光励起用光源（３０）とを個別に設け、これらの光源によって励起される前方散乱光、側方散乱光および蛍光を、適正かつ確実に選択して検出することができ、装置構成も全体的に簡便な構成とし、製造コストも低減することができ、各種の測定対象粒子の分析に対して汎用的に適用することができる利点を得ることができる。
【実施例２】
【００５４】
図２は、図１に示す実施例１の粒子分類装置の変形例を示すものである。すなわち、図２に示す粒子分類装置においては、測定対象粒子１５について励起された前方散乱光を、電気信号に変換する際に、前方散乱光検出器２０ａと散乱光集光レンズ１８ａとの間、光ビーム分割器２２ａと側方散乱光検出器２０ｂの散乱光集光レンズ１８ｂとの間および光ビーム分割器２２ａと散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２との間に、それぞれ設けた蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４（図１参照）を省略したものである。その他の構成は、前記図１に示す実施例の粒子分類装置の構成と全く同様である。
【００５５】
従って、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。このように構成した本実施例２の粒子分類装置によっても、前記実施例１の粒子分類装置と同様の機能を保持することができる。
【００５６】
次に、図４ないし図９は、前述した図１ないし図３に示す粒子分類装置において、前記前方散乱光、側方散乱光および蛍光をそれぞれ集光して電気信号に変換する前記各集光レンズ１８ａ、１８ｂ、１９ａ〜１９ｃ、ビーム分割器２２ａ〜２２ｃおよび検出器２２ａ、２２ｂ、２６ａ、２６ｂの組合せを、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０、４２、４２′、４４、４４′と、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器２０ａ、２０ｂ、２６ａ〜２６ｃとの組合せから構成して、測定対象粒子の蛍光検出による分析を行うことにより、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上させた粒子分類装置のそれぞれ実施例を示す。
【実施例３】
【００５７】
図４は、前述した図２に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２ａ、４２′を適用した実施例を示すものである。本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０に蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００５８】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなるピンホール付き複合レンズ４２′を使用する。そして、前記複合レンズ４２とピンホール付き複合レンズ４２′とを、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００５９】
この場合、前記複合レンズ４２に対しては、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４を介して光ビームを集光し、この複合レンズ４２の一方の焦点位置に対して、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対して、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記ピンホール付き複合レンズ４２′に対しては、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタ３４および散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して光ビームを集光し、このピンホール付き複合レンズ４２′の各焦点位置に対して、それぞれ波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂを介して蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００６０】
このように構成した本実施例３の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕およびそのピンホール付き複合レンズ４２′に代えて、複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕またはそのピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【実施例４】
【００６１】
図５は、前述した図３に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２、４２′を適用した別の実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００６２】
また、本実施例においては、前記実施例３と同様に、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなるピンホール付き複合レンズ４２′を使用する。そして、前記複合レンズ４２とピンホール付き複合レンズ４２′とを、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００６３】
この場合、前記複合レンズ４２の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記ピンホール付き複合レンズ４２′に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して光ビームを集光し、このピンホール付き複合レンズ４２′の各焦点位置に対して、それぞれ波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂを介して蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００６４】
このように構成した本実施例４の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕およびピンホール付き複合レンズ４２′に代えて、複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕またはそのピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【実施例５】
【００６５】
図６および図７（ａ）、（ｂ）は、前述した図３に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４４′を適用した実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００６６】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなるピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、前記ピンホール付き複合レンズ４４′を、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの一側方に配置した構成からなる（図６参照）。
【００６７】
この場合、前記ピンホール付き複合レンズ４４′の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して蛍光検出器２６ｃを配置する〔図７（ａ）参照〕。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００６８】
このように構成した本実施例５の粒子分類装置によれば、図７（ｂ）に示すように、１枚の基板４６上に蛍光励起用光源３０と、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ｃを配置することができ、装置全体の小型化および低コスト化を容易に達成することができる。また、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。
【実施例６】
【００６９】
図８は、前述した図１に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２を適用した実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００７０】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第１の複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第２の複合レンズ４２を使用する。そして、前記第１の複合レンズ４２と第２の複合レンズ４２を、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００７１】
この場合、前記第１の複合レンズ４２の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記第２の複合レンズ４２に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２を介して光ビームを集光し、この複合レンズ４２の各焦点位置に対して、それぞれ波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂを介して蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００７２】
このように構成した本実施例６の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕に代えて、そのピンホール付き複合レンズ４２′、あるいは複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕またはそのピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【実施例７】
【００７３】
図９は、前述した図１に示す粒子分類装置において、前方散乱光検出器２０ａ、側方散乱光検出器２０ｂおよび蛍光検出器２６ａ〜２６ｃに対して、前記複合レンズ４０、４２を適用した実施例を示すものである。すなわち、本実施例においては、前方散乱光に対する散乱光集光レンズ１８ａとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０〔図１０（ａ）〜（ｃ）参照〕を使用し、この複合レンズ４０の各焦点位置に前方散乱光検出器２０ａ、２０ａを設けた構成からなる。
【００７４】
また、本実施例においては、側方散乱光および蛍光に対する集光レンズ１９ａ、ビーム分割器２２ａおよび側方散乱光集光レンズ１８ｂとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第１の複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕と、蛍光集光レンズ１９ｂ、１９ｃおよびビーム分割器２２ｂ、２２ｃとして、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる第２の複合レンズ４２を使用する。そして、前記第１の複合レンズ４２と第２の複合レンズ４２を、散乱光励起用光源１０ａないし蛍光励起用光源３０より発光される光を測定対象粒子１５に照射するためのフローセル１４に対し、前記照射光ビームの両側方において左右対称位置にそれぞれ設けた構成からなる。
【００７５】
この場合、前記第１の複合レンズ４２の一方の焦点位置に対しては、側方散乱光検出器２０ｂを配置すると共に、他方の焦点位置に対しては、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２および波長選択フィルタ２４ｃを介して蛍光検出器２６ｃを配置する。また、前記第２の複合レンズ４２に対しては、コリメータ５０ａ、集光レンズ５２、ピンホールプレート５４、コリメータ５０ｂからなる組合せと、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタ３２と、波長選択フィルタ２４ａ、２４ｂとを介して光ビームを集光し、この複合レンズ４２の各焦点位置に対して、それぞれ蛍光検出器２６ａ、２６ｂを配置する。なお、実際の測定中に直接光を光ビーム遮断器１６で遮断することなく、フローセルと前記複合レンズ４０間の適当な位置に集光レンズまたは前記複合レンズ４０の代わりに、複合レンズと集合レンズを一体化したレンズを配置し、直接光検出器を配置してその出力を検出するならば、フローセル内を流れている粒子の吸光度が測定可能となる。
【００７６】
このように構成した本実施例７の粒子分類装置によれば、測定対象粒子の蛍光検出による分析に際して、蛍光検出の感度とＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。また、本実施例においては、前記複合レンズ４２〔図１１（ａ）〜（ｃ）参照〕に代えて、ピンホール付き複合レンズ４２′、あるいは複合レンズ４４〔図１２（ａ）〜（ｃ）参照〕およびピンホール付き複合レンズ４４′〔図１３（ａ）〜（ｃ）参照〕を適用することができる。
【００７７】
次に、前述した実施例３ないし実施例７の粒子分類装置において使用する複合レンズ４０、４２、４４、４４′について、それぞれ特性とその製造方法につき説明する。
【００７８】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４０の特性とその製造方法を示すものである。
【００７９】
すなわち、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４０は、フレネルレンズＡを成型できるモールドＡ（moldＡ）から円形に切断またはくり抜いて第１のレンズ要素としてのモールドＡ′（moldＡ′）を成型する〔図１０（ａ）参照〕。また、前記モールドＡ′を組み入れることができる程度の孔が設けられたリング状の第２のレンズ要素としてのモールドＢ′（moldＢ′）を、これを成型できるモールドＢ（moldＢ）から切断またはくり抜いて成型する〔図１０（ｂ）参照〕。このようにして得られた、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′に組み入れることにより、同心円としてのモールド表面からなる複合レンズ４０を成型することができる〔図１０（ｃ）参照〕。この場合、モールドＡ（moldＡ）とモールドＢ（moldＢ）は、同一のものであってもよいし、異なる焦点距離または異なる主軸を有するフレネルレンズを成型するためのモールドであってもよい。また、このように成型された複合レンズ４０は、図示のように、前記各レンズ要素に応じた焦点位置を得るように設定することができる。
【００８０】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズ４２の特性とその製造方法を示すものである。
【００８１】
すなわち、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４２は、フレネルレンズＡを成型できるモールドＡ（moldＡ）から円形より左半円形にくり抜きないし切断して第１のレンズ要素としてのモールドＡ′（moldＡ′）を成型する〔図１１（ａ）参照〕。また、前記モールドＢ（moldＢ）から円形より右半円形にくり抜きないし切断して第２のレンズ要素としてのモールドＢ′（moldＢ′）を成型する〔図１１（ｂ）参照〕。このようにして得られた、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合することにより、同一円としてのモールド表面からなる複合レンズ４２を成型することができる〔図１１（ｃ）参照〕。この場合、モールドＡ（moldＡ）とモールドＢ（moldＢ）は、同一のものであってもよいし、異なる焦点距離または異なる主軸を有するフレネルレンズを成型するためのモールドであってもよい。また、このように成型された複合レンズ４２は、図示のように、前記各レンズ要素に応じた焦点位置を得るように設定することができる。
【００８２】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化してなる別の複合レンズ４４の特性とその製造方法を示すものである。
【００８３】
すなわち、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４は、フレネルレンズＡを成型できるモールドＡ（moldＡ）から円形より上半円形にくり抜きないし切断して第１のレンズ要素としてのモールドＡ′（moldＡ′）を成型する〔図１２（ａ）参照〕。また、前記モールドＢ（moldＢ）から円形より下半円形にくり抜きないし切断して第２のレンズ要素としてのモールドＢ′（moldＢ′）を成型する〔図１２（ｂ）参照〕。このようにして得られた、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合することにより、同一円としてのモールド表面からなる複合レンズ４４を成型することができる〔図１２（ｃ）参照〕。この場合、モールドＡ（moldＡ）とモールドＢ（moldＢ）は、同一のものであってもよいし、異なる焦点距離または異なる主軸を有するフレネルレンズを成型するためのモールドであってもよい。また、このように成型された複合レンズ４４は、図示のように、前記各レンズ要素に応じた焦点位置を得るように設定することができる。
【００８４】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４において、ピンホールｐを設けた複合レンズ４４′の特性とその製造方法を示すものである。
【００８５】
すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４′は、前記図１２（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４４の製造方法と基本的に同じであり、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合する際に、その結合中心部にピンホールｐを設けた構成からなる。
従って、図示しないが、前述した図１１（ａ）〜（ｃ）に示す複合レンズ４２についても、前記と同様に、第１のレンズ要素としてのモールドＡ′を、第２のレンズ要素としてのモールドＢ′と相互に結合する際に、その結合中心部にピンホールｐを設けた複合レンズ４２′を成型することができる。
【００８６】
以上、本発明の好適な実施例についてそれぞれ説明したが、本発明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る粒子分類装置の第１実施例を示す概略システム構成図である。
【図２】本発明に係る粒子分類装置の第２実施例を示す概略システム構成図である。
【図３】従来の粒子分類装置の構成例を示す概略システム構成図である。
【図４】図２に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第３実施例を示す概略システム構成図である。
【図５】図３に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第４実施例を示す概略システム構成図である。
【図６】図３に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第５実施例を示す概略システム構成図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は図６に示す本発明に係る粒子分類装置の第５実施例における蛍光検出器のそれぞれ構成配置例を示す概略システム構成図である。
【図８】図１に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第６実施例を示す概略システム構成図である。
【図９】図１に示す粒子分類装置に複合レンズと複数の検出器の組合せを適用した本発明に係る粒子分類装置の第７実施例を示す概略システム構成図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明に係る粒子分類装置に適用する複合レンズ［４０］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明に係る粒子分類装置に適用する別の複合レンズ［４２ａ〜ｃ］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明に係る粒子分類装置に適用するまた別の複合レンズ［４４ａ〜ｃ］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明の粒子分類装置に適用するさらに別の複合レンズ［４４ａ′〜ｃ′］の特性とその製造工程をそれぞれ示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０ａ 本発明のレーザー光源（散乱光励起用）
１０ｂ 従来のレーザー光源（散乱光検出および蛍光励起用）
１２ 光ビーム整形レンズ
１４ フローセル
１５ 測定対象粒子
１６ 光ビーム遮断器
１８ａ、１８ｂ 散乱光集光レンズ
１９ａ 散乱光および蛍光集光レンズ
１９ｂ〜１９ｅ 蛍光集光レンズ
２０ａ 前方散乱光検出器
２０ｂ 側方散乱光検出器
２２ａ〜２２ｄ 光ビーム分割器
２４ａ〜２４ｄ 波長選択フィルタ
２６ａ〜２６ｄ 蛍光検出器
３０ 発光ダイオード（蛍光励起用光源）
３２ フィルタ（散乱光励起用光源による散乱光波長除去）
３３ フィルタ（散乱光励起用光源による散乱光波長除去ないし蛍光励起用光源からの散乱光波長除去）
３４ フィルタ（蛍光励起用光源からの散乱光波長除去）
４０ 複合レンズ（同心型フレネルレンズ）
４２ 複合レンズ（横分割型フレネルレンズ）
４２′ ピンホール付き複合レンズ（横分割型フレネルレンズ）
４４ 複合レンズ（縦分割型フレネルレンズ）
４４′ ピンホール付き複合レンズ（縦分割型フレネルレンズ）
４６ 基板
５０ａ、５０ｂ コリメータ
５２ 集光レンズ
５４ ピンホールプレート
ｐ ピンホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする粒子分類装置。
【請求項２】
前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成したことを特徴とする請求項１記載の粒子分類装置。
【請求項３】
前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、電気信号に変換する蛍光検出器に対し、前記複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せの最前段に、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする請求項２記載の粒子分類装置。
【請求項４】
前記前方散乱光を電気信号に変換する前方散乱光検出器に対し、前記散乱光集光レンズと前方散乱光検出器との間に、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする請求項３記載の粒子分類装置。
【請求項５】
フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成してなり、
前記前方散乱光、側方散乱光および蛍光をそれぞれ集光して電気信号に変換する前記各集光レンズと検出器との組合せを、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズと、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せから構成してなることを特徴とする粒子分類装置。
【請求項６】
前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする請求項５記載の粒子分類装置。
【請求項７】
前記前方散乱光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項８】
前記前方散乱光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項９】
前記前方散乱光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置した構成
または散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置した構成からなることを特徴とする請求項７または８記載の粒子分類装置。
【請求項１０】
前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項１１】
前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項１２】
前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置
または散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置したことを特徴とする請求項１０または１１記載の粒子分類装置。
【請求項１３】
前記複合レンズは、中心部に迷光除去用ピンホールを設けてなることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれかに記載の粒子分類装置。
【請求項１４】
前記複合レンズに対し、コリメータと、集光レンズおよび迷光除去用ピンホールとを、組合せ配置してなることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載の粒子分類装置。
【請求項１５】
前記前方散乱光に基づいて、吸光度を測定する吸光度測定部を有することを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項１】
フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする粒子分類装置。
【請求項２】
前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成したことを特徴とする請求項１記載の粒子分類装置。
【請求項３】
前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、電気信号に変換する蛍光検出器に対し、前記複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せの最前段に、散乱光励起用光源による散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする請求項２記載の粒子分類装置。
【請求項４】
前記前方散乱光を電気信号に変換する前方散乱光検出器に対し、前記散乱光集光レンズと前方散乱光検出器との間に、蛍光励起用光源からの散乱光波長を除去するためのフィルタを設けることを特徴とする請求項３記載の粒子分類装置。
【請求項５】
フローセルにおける細胞、染色体およびこれらに含まれる生体高分子等の測定対象粒子を含む水溶液の流れに対し、レーザー光源からレーザー光を照射することにより、前記測定対象粒子の発生する散乱光および蛍光を検出して、これらの検出された信号に基づいて測定対象粒子の分析を行う粒子分類装置において、
前記レーザー光源より発光されるレーザー光を光ビーム整形レンズを介してフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、前方散乱光と側方散乱光をそれぞれ励起させると同時に、前記蛍光励起用光源より発光される光をフローセル内の測定対象粒子に対して照射して、蛍光を励起させるように構成し、
前記前方散乱光を、散乱光集光レンズにより集光し前方散乱光検出器に入力して電気信号に変換するように構成し、
前記側方散乱光および蛍光を、散乱光および蛍光集光レンズにより集光し、光ビーム分割器を介して反射し、さらに散乱光集光レンズにより集光し側方散乱光検出器に入力して電気信号に変換すると共に、前記光ビーム分割器を透過して得られた蛍光を、それぞれ複数の光ビーム分割器と波長選択フィルタの組合せにより所要の選択された波長の光を蛍光集光レンズにより集光し、蛍光検出器に入力して電気信号に変換するように構成してなり、
前記前方散乱光、側方散乱光および蛍光をそれぞれ集光して電気信号に変換する前記各集光レンズと検出器との組合せを、散乱光の光路を遮るようにして配置され、焦点位置の異なる複数のレンズ要素を、同心円または同一円として結合位置させた状態で一体化してなる複合レンズと、前記複数のレンズ要素の焦点位置に応じた前記散乱光および蛍光の結像位置にそれぞれ配置された複数の検出器との組合せから構成してなることを特徴とする粒子分類装置。
【請求項６】
前記測定対象粒子に対する蛍光励起用光源として、青色領域の光を励起光として発光することができる発光ダイオード（ＬＥＤ）を設け、
前記測定対象粒子に前記各光源を照射して励起された散乱光および蛍光の光ビームに対し、散乱光波長を除去するためのフィルタを介して、それぞれ所要の蛍光信号を得るための蛍光検出器を設けたことを特徴とする請求項５記載の粒子分類装置。
【請求項７】
前記前方散乱光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項８】
前記前方散乱光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項９】
前記前方散乱光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置した構成
または散乱光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置した構成からなることを特徴とする請求項７または８記載の粒子分類装置。
【請求項１０】
前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる左右または上下半円からなる複数のレンズ要素を、同一円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項１１】
前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、焦点位置の異なる円とリングとからなる複数のレンズ要素を、同心円として結合位置させた状態で一体化した構成からなることを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【請求項１２】
前記側方散乱光および蛍光を集光する複合レンズは、散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの両側方において対称位置にそれぞれ配置
または散乱光励起用光源ないし蛍光励起用光源より発光される光を測定対象粒子に照射するためのフローセルに対し、前記照射光ビームの一側方に配置したことを特徴とする請求項１０または１１記載の粒子分類装置。
【請求項１３】
前記複合レンズは、中心部に迷光除去用ピンホールを設けてなることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれかに記載の粒子分類装置。
【請求項１４】
前記複合レンズに対し、コリメータと、集光レンズおよび迷光除去用ピンホールとを、組合せ配置してなることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれかに記載の粒子分類装置。
【請求項１５】
前記前方散乱光に基づいて、吸光度を測定する吸光度測定部を有することを特徴とする請求項５または６記載の粒子分類装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２５８７７６（Ｐ２００６−２５８７７６Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１２４６４（Ｐ２００５−１１２４６４）
【出願日】平成１７年４月８日（２００５．４．８）
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月８日（２００５．４．８）
【出願人】（０００２３０９６２）日本光電工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
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