JP2024127759A - Flow cytometer, biological sample analysis system, and optical detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、フローサイトメータ、生体試料分析システム、及び光検出装置に関する。より特には、本開示は、生体粒子への光照射によって生じた光に基づく分析を行うフローサイトメータ及び生体試料分析システム、並びに、前記フローサイトメータ又は前記生体試料分析システムにおいて用いられる光検出装置に関する。 The present disclosure relates to a flow cytometer, a biological sample analysis system, and an optical detection device. More particularly, the present disclosure relates to a flow cytometer and a biological sample analysis system that perform analysis based on light generated by irradiating biological particles with light, and an optical detection device used in the flow cytometer or the biological sample analysis system.
例えば細胞、微生物、及びリポソームなどの粒子集団を蛍光色素によって標識し、当該粒子集団のそれぞれの粒子にレーザ光を照射して励起された蛍光色素から発生する蛍光の強度及び/又はパターンを計測することによって、粒子の特性を測定することが行われている。当該測定を行う粒子分析装置の例として、フローサイトメータを挙げることができる。 For example, particle characteristics are measured by labeling a particle population, such as cells, microorganisms, and liposomes, with a fluorescent dye, irradiating each particle in the particle population with laser light, and measuring the intensity and/or pattern of fluorescence emitted from the excited fluorescent dye. An example of a particle analyzer that performs such measurements is a flow cytometer.
フローサイトメータなどの生体試料分析装置は、流路内を1列に並んで通流する粒子に特定波長のレーザ光(励起光)を照射して、各粒子から発せられた蛍光及び/又は散乱光を検出することにより複数の粒子を1つずつ分析する。また、当該分析結果に基づき、所望の生体粒子が分取されることもある。分取機能を有する装置に関しては、セルソータと呼ばれることもある。 Biosample analyzers such as flow cytometers analyze multiple particles one by one by irradiating the particles flowing in a line through a flow channel with laser light (excitation light) of a specific wavelength and detecting the fluorescence and/or scattered light emitted from each particle. In addition, based on the analysis results, desired bioparticles may be separated. Devices with a separation function are sometimes called cell sorters.
このような生体試料分析装置は、当該分析のために光検出装置を有している。当該光検出装置に関する技術がこれまでにいくつか開示されている。例えば以下の特許文献1には、複数の蛍光体を含む測定対象物に対して、互いに異なる周波数を有するキャリアで変調された複数の励起光を照射する複数の光源と、前記複数の励起光に応じて発生した複数の蛍光を検出する複数の蛍光検出部と、前記複数の蛍光検出部の前段に位置し、前記複数の蛍光を複数の光路へと分岐させるものであり、波長の連続しない複数の蛍光体からの蛍光を透過させるマルチバンドパス光学フィルタと、それぞれの前記蛍光検出部により検出された検出信号を同期検波して、前記複数の蛍光体に対応する蛍光を分離する同期検波部と、を備える、蛍光信号取得装置が開示されている(請求項1)。前記蛍光検出部として、光電子増倍管が挙げられている(請求項11)。 Such a biological sample analyzer has a light detection device for the analysis. Several technologies related to the light detection device have been disclosed so far. For example, the following Patent Document 1 discloses a fluorescence signal acquisition device (claim 1) that includes a plurality of light sources that irradiate a measurement object containing a plurality of fluorophores with a plurality of excitation light beams modulated by a carrier having different frequencies, a plurality of fluorescence detection units that detect a plurality of fluorescence beams generated in response to the plurality of excitation light beams, a multi-bandpass optical filter that is located in front of the plurality of fluorescence detection units and branches the plurality of fluorescence beams into a plurality of optical paths and transmits fluorescence from a plurality of fluorophores with discontinuous wavelengths, and a synchronous detection unit that synchronously detects the detection signals detected by each of the fluorescence detection units and separates the fluorescence corresponding to the plurality of fluorophores. The fluorescence detection unit is a photomultiplier tube (claim 11).
フローサイトメータなどの生体試料分析システムは、細胞から生じる微弱な蛍光や散乱光を検出する。このような微弱な光を検出するために、感度の良い光検出装置が用いられる。当該光検出装置として、上記で述べたように、例えば光電子増倍管(PMTともいう)が用いられる。 Bioanalysis systems such as flow cytometers detect weak fluorescence and scattered light generated by cells. To detect such weak light, a sensitive photodetector is used. As mentioned above, for example, a photomultiplier tube (also called a PMT) is used as the photodetector.
このような光検出装置によって光検出を行う前記生体試料分析システムは、しばしばそのサイズが大きくなる。これは、当該生体試料分析システムが複数の光照射スポットで生体粒子に光照射するように構成される場合において特に問題となる。例えば、このような生体試料分析装置では、複数の光照射スポットからの光をそれぞれ検出するため、複数の光検出ユニットが用意されており、これは、光検出装置の数の増加及び各光検出装置へ光を導くための光学系の構成の増大及び複雑化をもたらし、生体試料分析システムのサイズの増大ももたらす。 The biological sample analysis system, which performs light detection using such a light detection device, is often large in size. This is particularly problematic when the biological sample analysis system is configured to irradiate biological particles with light from multiple light irradiation spots. For example, in such a biological sample analysis device, multiple light detection units are provided to detect light from each of the multiple light irradiation spots, which results in an increase in the number of light detection devices and an increase and complication of the configuration of the optical system for guiding light to each light detection device, and also results in an increase in the size of the biological sample analysis system.
前記生体試料分析システムの小型化が求められている。前記生体試料分析システムが小型化されることで、ユーザが利用しやすいものとなり、また、実験環境をより広く活用することができる。そこで、本開示は、前記生体試料分析システムの小型化を目的とする。 There is a demand for miniaturizing the biological sample analysis system. By miniaturizing the biological sample analysis system, it becomes easier for users to use and allows for a wider range of experimental environments to be utilized. Therefore, an object of the present disclosure is to miniaturize the biological sample analysis system.
本開示は、
流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出する光検出装置を有しており、
前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている、
フローサイトメータを提供する。
前記複数の光検出器アレイは、前記流路の流れ方向と対応するように配置されてよい。
前記複数の光検出器アレイのそれぞれは、
光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイであり;又は、
アバランシェフォトダイオード素子が一列に並んでいる光検出器アレイであり;又は、
光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイ若しくはアバランシェフォトダイオード素子が一列に並んでいる光検出器アレイであってよい。
前記複数の光検出器アレイのそれぞれが、光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイであってよい。
前記光電子増倍管素子は、半導体素子を有するダイノードを備えている光電子増倍管素子又は複数段のダイノードを備えている光電子増倍管素子であってよい。
前記光検出装置は、マルチピクセルフォトンカウンタであってよい。
前記フローサイトメータは、前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向に沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部を有してよい。
前記複数の光照射位置のそれぞれに、互いに異なる波長を有する光が照射されてよい。
前記フローサイトメータは、前記複数の光照射位置のうちの2つ以上の位置での光照射に由来する光を、1つの光検出装置によって検出するように構成されてよい。
前記複数の光検出器アレイのそれぞれが、互いに独立してゲイン調整できるように構成されてよい。
前記光検出器アレイが有する複数の光検出器単位のそれぞれが、互いに独立してゲイン調整できるように構成されてよい。
前記複数の光検出器アレイのうちの1つ以上が、互いに独立に、前記各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向における位置を変更できるように構成されてよい。
前記複数の光検出器アレイの1つ以上が、互いに独立に、前記各光検出器アレイのアレイ方向における位置を変更できるように構成されてよい。
前記光検出装置は、マイクロレンズアレイをさらに備えてよく、
前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイを構成する各レンズが前記光検出装置の各光検出器素子上に存在するように設けられてよい。
前記フローサイトメータは、前記光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路を有してよく、
前記伝搬光路は、1本以上の光ファイバを含んでよい。
前記フローサイトメータは、
前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部、及び、
前記光照射部による光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路
をさらに有してよく、
前記伝搬光路は、複数の光ファイバコア光路を有し、
前記複数の光ファイバコア光路の光入射側末端は、前記複数の光照射位置の間隔に対応するように配置されてよい。
前記フローサイトメータは、
前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部、及び、
前記光照射部による光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路
をさらに有してよく、
前記伝搬光路は、複数の光ファイバコア光路を有し、
前記複数の光ファイバコア光路の光出射側末端は、前記光検出器アレイの間隔に対応するように配置されてよい。
前記フローサイトメータは、前記流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路をさらに有してよく、
前記伝搬光路は、視野絞りを経由してよい。
前記複数の光検出器アレイのうちの少なくとも一つが、10以上の光検出器単位を有してよい。
前記光検出装置に含まれる複数の光検出器は、時間的に互いに独立して光を検出できるように構成されてよい。
また、本開示は、
流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出する光検出装置を有しており、
前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている、
生体試料分析システムも提供する。
また、本開示は、
光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有しており、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されており、且つ、
流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出するために用いられる、
光検出装置も提供する。
前記光検出装置は、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で前記生体粒子へ光を照射する光照射部と組み合わせて用いられてよい。
前記光検出装置は、前記複数の光照射位置での光照射によって生じた複数の光を分光する分光光学系と組み合わせて用いられてよい。
前記複数の光検出器アレイのうちの2つ以上の光検出器アレイが、検出波長範囲が同じである光検出器素子を少なくとも一つ含みうる。
The present disclosure relates to
The device has a light detection device that detects light generated by irradiating light onto biological particles flowing through the flow path,
The light detection device includes a plurality of light detector arrays each having a line of light detector elements;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each of the photodetector arrays.
A flow cytometer is provided.
The plurality of photodetector arrays may be arranged to correspond to a flow direction of the flow channel.
Each of the plurality of photodetector arrays comprises:
a photodetector array having a row of photomultiplier tube elements; or
a photodetector array having a row of avalanche photodiode elements; or
The photodetector array may be an array of photomultiplier tube elements arranged in a row, or an array of avalanche photodiode elements arranged in a row.
Each of the plurality of photodetector arrays may be a photodetector array in which photomultiplier tube elements are arranged in a line.
The photomultiplier tube element may be a photomultiplier tube element equipped with a dynode having a semiconductor element or a photomultiplier tube element equipped with a multi-stage dynode.
The light detection device may be a multi-pixel photon counter.
The flow cytometer may include a light irradiating unit that irradiates light onto bioparticles flowing through the flow channel at a plurality of light irradiation positions along a flow direction of the flow channel.
The plurality of light irradiation positions may be irradiated with light having wavelengths different from one another.
The flow cytometer may be configured to detect light resulting from light irradiation at two or more of the plurality of light irradiation positions using a single light detection device.
Each of the multiple photodetector arrays may be configured to have an adjustable gain independent of the others.
The photodetector array may be configured so that each of the multiple photodetector units can have a gain adjusted independently of the others.
One or more of the photodetector arrays may be configured such that their positions in a cross-array direction can be altered independently of one another.
One or more of the plurality of photodetector arrays may be configured such that the position of each of the photodetector arrays in the array direction can be changed independently of each other.
The light detection device may further comprise a microlens array;
The microlens array may be arranged such that each lens constituting the microlens array is located above a respective photodetector element of the light detection device.
The flow cytometer may have a propagation optical path that propagates light generated by the light irradiation to the light detection device,
The optical propagation path may include one or more optical fibers.
The flow cytometer comprises:
a light irradiation unit that irradiates light onto the bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow path; and
The optical fiber may further include a propagation optical path through which light generated by the light irradiation by the light irradiation unit is propagated to the light detection device,
the propagation path includes a plurality of optical fiber core paths;
The light incident ends of the plurality of optical fiber core optical paths may be arranged to correspond to intervals between the plurality of light irradiation positions.
The flow cytometer comprises:
a light irradiation unit that irradiates light onto the bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow path; and
The optical fiber may further include a propagation optical path through which light generated by the light irradiation by the light irradiation unit is propagated to the light detection device,
the propagation path includes a plurality of optical fiber core paths;
The light output ends of the plurality of optical fiber core paths may be arranged to correspond to the intervals of the photodetector array.
The flow cytometer may further include a propagation optical path that propagates light generated by irradiating light onto biological particles flowing through the flow path to the light detection device,
The propagation light path may pass through a field stop.
At least one of the plurality of photodetector arrays may have 10 or more photodetector units.
The multiple photodetectors included in the photodetection device may be configured to detect light independently of one another in time.
The present disclosure also provides
The device has a light detection device that detects light generated by irradiating light onto biological particles flowing through the flow path,
The light detection device includes a plurality of light detector arrays each having a line of light detector elements;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each of the photodetector arrays.
A biological sample analysis system is also provided.
The present disclosure also provides
a photodetector array having a plurality of photodetector elements arranged in a line;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting an array direction of each of the photodetector arrays, and
Used to detect light generated by irradiating biological particles flowing through a flow channel.
A light detection device is also provided.
The light detection device may be used in combination with a light irradiation unit that irradiates the bioparticles with light at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow channel.
The light detection device may be used in combination with a spectroscopic optical system that separates a plurality of light beams generated by light irradiation at the plurality of light irradiation positions.
Two or more of the photodetector arrays of the plurality of photodetector arrays may include at least one photodetector element having the same detection wavelength range.
以下、本開示を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本開示の代表的な実施形態を示したものであり、本開示の範囲がこれらの実施形態のみに限定されることはない。なお、本開示の説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(フローサイトメータ)
(1)基本的な構成例
(2)光検出装置の構成例
(3)光照射部との関係
(4)光検出装置の変形例
(4-1)位置の変更
(4-2)光検出器アレイの変形例
(4-3)マイクロレンズアレイ
(5)光ファイバの利用
(6)分光光学系による光路の設計
(7)他の構成例(複数の光検出装置の利用)
(8)対物レンズを有さない実施態様
(9)フローサイトメータの構成例
2.第2の実施形態(生体試料分析システム)
3.第3の実施形態(光検出装置)
Preferred embodiments for carrying out the present disclosure will be described below. Note that the embodiments described below are representative embodiments of the present disclosure, and the scope of the present disclosure is not limited to these embodiments. Note that the present disclosure will be described in the following order.
1. First embodiment (flow cytometer)
(1) Basic configuration example (2) Configuration example of photodetector (3) Relationship with the light irradiation unit (4) Modifications of photodetector (4-1) Change in position (4-2) Modifications of photodetector array (4-3) Microlens array (5) Use of optical fiber (6) Design of optical path by spectroscopic optical system (7) Other configuration examples (use of multiple photodetectors)
(8) An embodiment without an objective lens (9) Configuration example of a flow cytometer 2. Second embodiment (biological sample analysis system)
3. Third embodiment (photodetector)
1.第1の実施形態(フローサイトメータ) 1. First embodiment (flow cytometer)
(1)基本的な構成例 (1) Basic configuration example
上記で述べたように、フローサイトメータなどの生体試料分析システムの小型化が求められている。生体試料分析システムの主要な構成要素の一つとして、生体粒子から生じた光を検出する光検出装置を含む検出部が挙げられる。当該検出部は、生体試料分析システムのサイズの増大をもたらす要因となることがある。そこで、当該検出部が占める空間を減少することが望ましい。 As mentioned above, there is a demand for miniaturization of biological sample analysis systems such as flow cytometers. One of the main components of a biological sample analysis system is a detection unit that includes a light detection device that detects light emitted from biological particles. The detection unit can be a factor that leads to an increase in the size of the biological sample analysis system. Therefore, it is desirable to reduce the space occupied by the detection unit.
光検出装置として、例えばCCD及びCMOSなどのイメージセンサが挙げられる。しかしながら、これらのイメージセンサの読み出し方式はフレーム方式であるので、各画素を独立して光検出させることはできない。また、これらイメージセンサは、生体粒子から生じる蛍光などの微弱な光を検出するために適した感度を有さない。 Examples of light detection devices include image sensors such as CCD and CMOS. However, the readout method of these image sensors is a frame method, so each pixel cannot be made to detect light independently. In addition, these image sensors do not have the sensitivity suitable for detecting weak light such as fluorescence generated by biological particles.
イメージセンサよりも感度に優れている光検出器として、光電子増倍管及びアバランシェフォトダイオードを挙げることができる。本発明者らは、このような光検出器を有する特定の光検出装置が、例えばフローサイトメータなどの生体試料分析システムにおける利用に適していることを見出した。
すなわち、本開示は、流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出する光検出装置を有しており、前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている、生体試料分析システムを提供する。
Photodetectors having a higher sensitivity than image sensors include photomultiplier tubes and avalanche photodiodes. The present inventors have found that a specific photodetection device having such a photodetector is suitable for use in a biological sample analysis system such as a flow cytometer.
That is, the present disclosure provides a biological sample analysis system having a photodetection device that detects light generated by irradiating light on biological particles flowing through a flow path, the photodetection device having a plurality of photodetector arrays in which photodetector elements are arranged in a line, and the plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each photodetector array.
一実施態様において、当該生体試料分析システムはフローサイトメータであってよい。前記光検出装置は、流路内を流れる生体粒子(例えば細胞又はリポソームなど)への光照射により生じる蛍光及び/又は散乱光などの微弱な光を検出するために適しており、特には当該生体粒子が複数の位置で光照射される場合に適している。 In one embodiment, the biological sample analysis system may be a flow cytometer. The light detection device is suitable for detecting weak light such as fluorescent light and/or scattered light generated by irradiating light on biological particles (e.g., cells or liposomes) flowing through a flow channel, and is particularly suitable for detecting the biological particles when the biological particles are irradiated with light at multiple positions.
前記光検出装置を用いることは、前記生体試料分析システムの小型化に貢献し、特には検出部の小型化に貢献する。
また、前記光検出装置は、各光検出器素子又は各光検出器アレイを独立にゲイン調整できるように構成することができる。蛍光信号などは、波長によって信号強度が大きく異なる場合がある。このような場合に、上記のようにゲイン調整することによって、各波長の光をダイナミックレンジ内に収めることができる。
また、前記光検出装置に含まれる複数の光検出器素子は、時間的に互いに独立して光を検出できるように構成されていてよい。これにより、各光検出器素子が、互いに独立にリアルタイムで光検出できる。
Use of the light detection device contributes to miniaturization of the biological sample analysis system, and in particular to miniaturization of the detection unit.
The photodetector device can be configured so that the gain of each photodetector element or each photodetector array can be adjusted independently. The signal strength of a fluorescent signal or the like may vary greatly depending on the wavelength. In such a case, the light of each wavelength can be kept within the dynamic range by adjusting the gain as described above.
Furthermore, the multiple photodetector elements included in the photodetection device may be configured to detect light independently of one another in time, whereby each photodetector element can detect light independently of one another in real time.
以下で、図面を参照しながら、本開示についてより詳細に説明する。 The present disclosure is described in more detail below with reference to the drawings.
フローサイトメータにおいて用いられる検出部は、例えば以下の図1に示されるように構成することが考えられる。同図は、当該検出部の模式的な概要図である。 The detection unit used in a flow cytometer may be configured, for example, as shown in Figure 1 below. This figure is a schematic overview of the detection unit.
同図に示されるフローサイトメータ100は、フローセル110内に設けられた流路Cを流れる生体粒子Pへ光を照射するように構成されている。同図においては、生体粒子Pは破線矢印の方向へ流れる。
当該フローサイトメータの光照射部(図示されていない)は、複数の位置で光を照射するように構成されている。同図においては、3つの光照射位置S1~S3が示されている。すなわち、前記光照射部は、当該3つの光照射位置へそれぞれ光(特にはレーザ光)を照射するように構成されており、例えば3つのレーザ光源を有する。当該レーザ光源は、互いに異なる波長の光を出射する。
流路Cを生体粒子Pが流れると、当該生体粒子は、これら光照射位置を通過する。当該通過の際に、各光照射位置で光が当該粒子に照射されて、当該照射によって粒子から光が生じる。生じた光は、対物レンズ120を通過し、流路側導光光学系130を通過し、そして光ファイババンドル140へ到達する。
対物レンズ120は、その視野V内に3つの光照射位置S1~S3が存在するように構成されている。流路側導光光学系130は、対物レンズ120から出射した光を、伝搬光路である光ファイババンドルへと到達させる導光光学系である。これらは、当技術分野において既知の構成が採用されてよく、当業者が適宜構成することができる。
A flow cytometer 100 shown in the figure is configured to irradiate light onto a bioparticle P flowing through a flow path C provided in a flow cell 110. In the figure, the bioparticle P flows in the direction of the dashed arrow.
The light irradiation unit (not shown) of the flow cytometer is configured to irradiate light at a plurality of positions. In the figure, three light irradiation positions S1 to S3 are shown. That is, the light irradiation unit is configured to irradiate light (particularly laser light) to each of the three light irradiation positions, and has, for example, three laser light sources. The laser light sources emit light of different wavelengths.
When a bioparticle P flows through the flow path C, the bioparticle passes through these light irradiation positions. During the passage, the particle is irradiated with light at each light irradiation position, and light is generated from the particle by the irradiation. The generated light passes through the objective lens 120, passes through the flow path side light guiding optical system 130, and reaches the optical fiber bundle 140.
The objective lens 120 is configured so that three light irradiation positions S1 to S3 exist within its field of view V. The flow channel side light guiding optical system 130 is a light guiding optical system that causes the light emitted from the objective lens 120 to reach the optical fiber bundle, which is the propagation light path. These may be configured in a manner known in the art, and can be configured appropriately by a person skilled in the art.
光ファイババンドル140は、後段で説明する光検出装置180(180-1、180-2、及び180-3)の数に相当する数の光ファイバコアを有するバンドルであり、又は、光検出装置180の数以上の光ファイバコアを有するバンドルであってもよい。当該バンドルは、例えば、1つのコアと当該コアを囲むクラッドと当該クラッドを囲む被覆層とを有する複数本の光ファイバが束ねられたものであってよい。この場合において、光ファイババンドル140は、光検出装置の数と同じ数又は光検出装置の数よりも多い数の光ファイバを有してよい。
代替的には、当該バンドルは、1つのコアと当該コアを囲むクラッドとを有する複数のコア-クラッドセットが束ねられたものを1つの被覆層によって被覆したものであってもよい。この場合において、光ファイババンドル140は、光検出装置の数と同じ数又は光検出装置の数よりも多い数のコア-クラッドセットを有してよい。
また、光ファイババンドルの代わりに、1つのクラッドに複数のコアが含まれている光ファイバが用いられてもよい。この場合において、当該ファイバが有するコアの数は、光検出装置の数と同じであってよく、又は、光検出装置の数よりも多くてもよい。
光ファイババンドル140の流路側端EIにおいて、光ファイバのコアの位置が固定されている。同図においては3つのコアEC1、EC2、及びEC3が所定間隔で配置されるように、光ファイババンドルが構成されている。これらコアの間隔は、光照射位置S1~S3の間隔に対応しており、例えば光照射位置S1~S3の間隔に所定の倍率を乗じた間隔であってよい。当該流路側端EIへ入射した光は、光検出装置側端EO1~EO3へと向かって進行する。
The optical fiber bundle 140 may be a bundle having optical fiber cores in a number corresponding to the number of photodetectors 180 (180-1, 180-2, and 180-3) described later, or may be a bundle having optical fiber cores in a number equal to or greater than the number of photodetectors 180. The bundle may be, for example, a bundle of multiple optical fibers each having one core, a clad surrounding the core, and a coating layer surrounding the clad. In this case, the optical fiber bundle 140 may have optical fibers in the same number as the number of photodetectors or in a number greater than the number of photodetectors.
Alternatively, the bundle may be a bundle of multiple core-clad sets, each having a core and a cladding surrounding the core, covered with a single coating layer. In this case, the optical fiber bundle 140 may have the same number of core-clad sets as the number of photodetectors or a number greater than the number of photodetectors.
Alternatively, instead of an optical fiber bundle, an optical fiber having multiple cores in one cladding may be used, in which case the number of cores in the fiber may be the same as or greater than the number of photodetectors.
At the flow path end EI of the optical fiber bundle 140, the positions of the optical fiber cores are fixed. In the figure, the optical fiber bundle is configured so that three cores EC1, EC2, and EC3 are arranged at a predetermined interval. The intervals between these cores correspond to the intervals between the light irradiation positions S1 to S3, and may be, for example, the intervals between the light irradiation positions S1 to S3 multiplied by a predetermined factor. The light incident on the flow path end EI travels toward the light detection device end EO1 to EO3.
光ファイババンドル140は、途中でバンドルが分離されて、3つの光ファイバそれぞれへ分岐している。当該分岐後の光ファイバの分岐数は、光検出装置の数に対応するものである。同図のフローサイトメータは、3つの光検出装置を有し、これに対応するように、光ファイババンドル140は3本の光ファイバへ分岐している。 The optical fiber bundle 140 is separated midway and branches into three optical fibers. The number of branches into the optical fibers after branching corresponds to the number of photodetectors. The flow cytometer in the figure has three photodetectors, and the optical fiber bundle 140 branches into three optical fibers to correspond to these.
分岐後の光ファイバ140-1から出射した光は、検出器側導光光学系光150-1を経由して、分光光学系160-1へ到達する。 The light emitted from the branched optical fiber 140-1 passes through the detector side light guide optical system light 150-1 and reaches the spectroscopic optical system 160-1.
当該検出器側導光光学系150-1は、同図においては、簡略化のために1つのレンズとして示されているが、当該検出器側導光光学系の構成はこれに限られないことは明らかである。当該検出器側導光光学系は、光ファイバ140-1から出射した光を分光光学素子160-1の所望の位置へ入射させるように構成されればよく、この構成は、当業者により適宜設計されてよい。例えば、当該検出器側導光光学系は、1以上のレンズ及び/又は1以上のミラーを含んでよい。
なお、本明細書内において、検出器側導光光学系150-1、150-2、及び150-3は、まとめて符号150により示されることがある。
The detector-side light-guiding optical system 150-1 is shown as one lens in the figure for simplification, but it is clear that the configuration of the detector-side light-guiding optical system is not limited to this. The detector-side light-guiding optical system may be configured to cause the light emitted from the optical fiber 140-1 to enter a desired position of the spectroscopic optical element 160-1, and this configuration may be appropriately designed by a person skilled in the art. For example, the detector-side light-guiding optical system may include one or more lenses and/or one or more mirrors.
In this specification, the detector side light guiding optical systems 150-1, 150-2, and 150-3 may be collectively referred to as 150.
当該分光光学系160-1は、同図においては反射型回折格子として示されているが、当該分光光学系の構成がこれに限られないことは明らかである。当該分光光学系は、光を波長毎に分光する光学特性を有し、すなわち分光器であればよく、その構成は、当業者により適宜設計されてよい。当該分光光学系が光を波長ごとに分光することで、波長ごとの光データが得られる。例えば、当該分光光学系は、反射型回折格子に限られず、透過型回折格子であってもよく、又は、プリズムであってもよい。当該プリズムは1つのプリズムであってよく、又は、複数のプリズムの組合せであってもよい。
なお、本明細書内において、分光光学系160-1、160-2、及び160-3は、まとめて符号160により示されることがある。
The spectroscopic optical system 160-1 is shown as a reflective diffraction grating in the figure, but it is clear that the configuration of the spectroscopic optical system is not limited to this. The spectroscopic optical system has optical characteristics that disperse light into wavelengths, that is, it is sufficient to be a spectroscope, and the configuration may be appropriately designed by a person skilled in the art. The spectroscopic optical system disperses light into wavelengths, thereby obtaining optical data for each wavelength. For example, the spectroscopic optical system is not limited to a reflective diffraction grating, and may be a transmissive diffraction grating or a prism. The prism may be one prism, or may be a combination of multiple prisms.
In this specification, the spectroscopic optical systems 160-1, 160-2, and 160-3 may be collectively referred to as 160.
当該分光光学系によって波長ごとに分光された光は、テレセントリック集光レンズ170-1へ到達する。当該テレセントリック集光レンズは、分光された光の光軸を平行にして、光検出装置180-1へ向けて出射する。当該テレセントリック集光レンズは、同図においては1つのレンズとして示されているが、当該テレセントリック集光レンズの構成がこれに限られないことは当業者に明らかである。当該テレセントリック集光レンズは、分光された光を平行にするように構成されればよく、その構成は当業者により適宜設計されてよい。例えば、当該テレセントリック集光レンズは、1つのレンズであってよいが、複数のレンズから構成されてもよい。
なお、本明細書内において、テレセントリック集光レンズ170-1、170-2、及び170-3は、まとめて符号170により示されることがある。
The light separated into wavelengths by the spectroscopic optical system reaches the telecentric condensing lens 170-1. The telecentric condensing lens collimates the optical axis of the separated light and emits it toward the photodetector 180-1. The telecentric condensing lens is shown as one lens in the figure, but it is clear to those skilled in the art that the configuration of the telecentric condensing lens is not limited to this. The telecentric condensing lens only needs to be configured to collimate the separated light, and the configuration may be appropriately designed by those skilled in the art. For example, the telecentric condensing lens may be one lens, but may also be configured of multiple lenses.
In this specification, the telecentric focusing lenses 170-1, 170-2, and 170-3 may be collectively referred to as 170.
光検出装置180-1は、同図に示されるように、複数の光検出器素子181が一列に並んでいる構成を有している。同図においては、5つの光検出器素子が一列に並んでいるが、当該列に並ぶ当該素子の数は5に限定されないことは当業者に明らかである。各光検出器素子は例えばPMTであってよい。当該光検出器素子は、蛍光チャネルとして用いられる。各PMTの入射窓から入射した光子が光電面において光電子に変換され、そして、増幅された後に、電気信号として出力される。出力された電気信号は、光データとして後述の情報処理部により、生体粒子分析のために用いられる。 As shown in the figure, the photodetector device 180-1 has a configuration in which multiple photodetector elements 181 are arranged in a row. In the figure, five photodetector elements are arranged in a row, but it will be clear to those skilled in the art that the number of elements arranged in the row is not limited to five. Each photodetector element may be, for example, a PMT. The photodetector element is used as a fluorescence channel. Photons incident from the entrance window of each PMT are converted into photoelectrons on the photoelectric surface, and after being amplified, are output as an electrical signal. The output electrical signal is used as optical data for bioparticle analysis by an information processing unit described below.
光ファイバ140-2から出射した光についても、光ファイバ140-1からの光に関して上記で述べたように、検出器側導光光学系150-2、回折格子160-2、及びテレセントリック集光レンズ170-2を経由して、光検出装置180-2によって検出される。
光ファイバ140-3から出射した光についても、光ファイバ140-1から出射した光に関して上記で述べたように、検出器側導光光学系150-3、回折格子160-3、及びテレセントリック集光レンズ170-3を経由して、光検出装置180-3によって検出される。
As described above for the light from the optical fiber 140-1, the light emitted from the optical fiber 140-2 also passes through the detector side light guiding optical system 150-2, the diffraction grating 160-2, and the telecentric focusing lens 170-2 and is detected by the photodetector 180-2.
As described above for the light emitted from the optical fiber 140-1, the light emitted from the optical fiber 140-3 also passes through the detector side light guiding optical system 150-3, the diffraction grating 160-3, and the telecentric focusing lens 170-3 and is detected by the photodetector 180-3.
上記3つの光検出装置180-1~180-3のそれぞれに、光照射部が有する3つのレーザ光源がそれぞれ割り当てられている。光検出装置180-1は、1つのレーザ光源による光照射位置S1での生体粒子への光照射により生じた光を検出する。光検出装置180-2及び180-3はそれぞれ、他のレーザ光源による光照射位置S2での生体粒子への光照射により生じた光及びさらに他のレーザ光源による光照射位置S3での生体粒子への光照射により生じた光をそれぞれ検出する。このように、レーザ光源と光検出装置は1対1の関係を有している。
このように1対1の関係で、光検出装置による光検出を行うために、同図に示されるように、各種の光学素子が設けられる。例えば、光検出装置180-1~180-3のそれぞれへ光を到達させるために、検出器側導光光学系、分光光学系、及びテレセントリック集光レンズのセットが、光ファイバと光検出装置との光路上に設けられている。すなわち、光検出装置の数に応じて、導光光学系、回折格子、及び集光レンズのセットの数も増加する。そのため、フローサイトメータのサイズが大きくなりやすい。
The three laser light sources of the light irradiation unit are assigned to each of the three light detection devices 180-1 to 180-3. The light detection device 180-1 detects light generated by light irradiation of a biological particle at a light irradiation position S1 by one laser light source. The light detection devices 180-2 and 180-3 each detect light generated by light irradiation of a biological particle at a light irradiation position S2 by another laser light source and light generated by light irradiation of a biological particle at a light irradiation position S3 by yet another laser light source. In this way, the laser light sources and the light detection devices have a one-to-one relationship.
In order to perform light detection by the light detection device in this one-to-one relationship, various optical elements are provided as shown in the figure. For example, in order to allow light to reach each of the light detection devices 180-1 to 180-3, a set of a detector-side light guiding optical system, a spectroscopic optical system, and a telecentric condenser lens is provided on the optical path between the optical fiber and the light detection device. That is, the number of sets of light guiding optical systems, diffraction gratings, and condenser lenses increases according to the number of light detection devices. Therefore, the size of the flow cytometer tends to increase.
本開示に従うフローサイトメータは、特定の光検出装置を備えている。当該光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、且つ、当該複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている。これにより、フローサイトメータに搭載される光学系の構成をコンパクトにすることができ、特には導光光学系、分光光学系、及びテレセントリック集光レンズなどの光学部品の数を減少させることができ、これはフローサイトメータの小型化に貢献する。 The flow cytometer according to the present disclosure includes a specific photodetection device. The photodetection device has a plurality of photodetector arrays in which photodetector elements are arranged in a row, and the plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each photodetector array. This allows the configuration of the optical system mounted in the flow cytometer to be made compact, and in particular the number of optical components such as the light guiding optical system, the spectroscopic optical system, and the telecentric focusing lens can be reduced, which contributes to the miniaturization of the flow cytometer.
本開示に従うフローサイトメータの模式的な構成例が図2に示されている。同図に示されるフローサイトメータ200は、フローセル210内に設けられた流路を流れる生体粒子Pへ光を照射するように構成されている。当該フローサイトメータは、対物レンズ220及び流路側導光光学系230を有している。対物レンズ220は、視野V内に3つの光照射位置S1~S3が存在するように構成されている。フローセル210、対物レンズ220、及び流路側導光光学系230は、上記で図1において述べたフローセル110、対物レンズ120、及び流路側導光光学系130と同じように構成されてよく、それらの説明がフローサイトメータ200についても当てはまる。 A schematic configuration example of a flow cytometer according to the present disclosure is shown in FIG. 2. The flow cytometer 200 shown in the figure is configured to irradiate light onto a bioparticle P flowing through a flow path provided in a flow cell 210. The flow cytometer has an objective lens 220 and a flow path side light guiding optical system 230. The objective lens 220 is configured so that three light irradiation positions S1 to S3 exist within the field of view V. The flow cell 210, the objective lens 220, and the flow path side light guiding optical system 230 may be configured in the same manner as the flow cell 110, the objective lens 120, and the flow path side light guiding optical system 130 described above in FIG. 1, and the description thereof also applies to the flow cytometer 200.
流路側導光光学系230から出射した光は、視野絞り240、検出器側導光光学系250、分光光学系260、及びテレセントリック集光レンズ270を経由して、光検出装置280へ到達する。 The light emitted from the flow channel side light guiding optical system 230 passes through the field stop 240, the detector side light guiding optical system 250, the spectroscopic optical system 260, and the telecentric focusing lens 270, and reaches the light detection device 280.
視野絞り240は、観察対象領域を制限することができるように構成されてよく、例えば光照射位置S1~S3での光照射により生じた光のそれぞれに対応する視野絞りA1~A3が設けられていてよい。これにより、不要迷光の漏れこみを防止することができる。 The field stop 240 may be configured to limit the observation area, and may be provided with field stops A1 to A3 corresponding to the light generated by the light irradiation at the light irradiation positions S1 to S3, respectively. This makes it possible to prevent the leakage of unnecessary stray light.
視野絞り240を通過した光は、検出器側導光光学系250へ到達する。検出器側導光光学系250は、当該光を分光光学系260へ導くように構成される。検出器側導光光学系250を構成する光学部品については、上記で述べた検出器側導光光学系150に関する説明が当てはまる。検出器側導光光学系250は、例えば当該光をコリメートする1以上のコリメートレンズ及び/又は当該光の像を拡大又は縮小する1以上のレンズを含んでよい。検出器側導光光学系250の構成は、当業者により適宜設計されてよい。
同図に示されるように、3つの光照射位置での光照射により生じた3つの光は、いずれも、同じ検出器側導光光学系250を経由している。このように、本開示のフローサイトメータは、1つの検出器側導光光学系が、複数の光照射位置での光照射により生じた複数の光の光路として用いられるように構成されてよい。
The light that has passed through the field stop 240 reaches the detector-side light-guiding optical system 250. The detector-side light-guiding optical system 250 is configured to guide the light to the spectroscopic optical system 260. The above description of the detector-side light-guiding optical system 150 applies to the optical components that configure the detector-side light-guiding optical system 250. The detector-side light-guiding optical system 250 may include, for example, one or more collimating lenses that collimate the light and/or one or more lenses that enlarge or reduce an image of the light. The configuration of the detector-side light-guiding optical system 250 may be designed as appropriate by a person skilled in the art.
As shown in the figure, all three lights generated by light irradiation at the three light irradiation positions pass through the same detector-side light guiding optical system 250. In this manner, the flow cytometer of the present disclosure may be configured such that one detector-side light guiding optical system is used as an optical path for multiple lights generated by light irradiation at multiple light irradiation positions.
検出器側導光光学系250を出発した光は、分光光学系260へ到達する。分光光学系260は、当該光を分光してテレセントリック集光レンズ270へ到達させる。当該分光光学系によって、当該光は、波長ごとに分光される。当該分光光学系を構成する光学部品については、上記で述べた分光光学系160に関する説明が当てはまる。当該分光光学系は、上記で分光光学系160について述べたように、例えば回折格子(透過型回折格子又は反射型回折格子)であってよく、又は、プリズムであってもよい。
分光光学系として、プリズムを用いる場合、当該プリズムを構成する材料は、硝材等、プリズムに使用し得る公知の材料を好適に使用できるが、この中でも、内部透過率の高い材料を用いることが好ましい。内部透過率の高い材料を用いることで、プリズムに入射した光の光量の損失を低減し、効果的に光検出装置に光を導光することが期待できる。特に、短波長側の内部透過率が高い材料を用いることで波長毎に異なる光の減衰の影響を低減することができる。さらに、プリズム表面をARコート(反射防止コーティング:Anti Reflecting Coating)することで分光時の光の減衰量を低減することができる。
また、当該プリズムを構成する材料として、分散性の高い材料を用いることで、当該プリズムに入射した光を波長毎に好適に分離し得る。これにより、光路中に使用するプリズムの数を低減し得る。
分光光学系として、プリズムを用いる場合、使用の目的に応じ、頂角の角度等を調整することで任意の形状に設計されたプリズムを用いることができる。
同図に示されるように、3つの光照射位置での光照射により生じた3つの光は、いずれも、同じ分光光学系260を経由しており、当該分光光学系によって分光される。このように、本開示のフローサイトメータは、1つの分光光学系が、複数の光照射位置での光照射により生じた複数の光の光路として用いられるように構成されてよい。
The light leaving the detector side light guiding optical system 250 reaches the spectroscopic optical system 260. The spectroscopic optical system 260 disperses the light and causes it to reach the telecentric focusing lens 270. The light is dispersed into wavelengths by the spectroscopic optical system. The above description of the spectroscopic optical system 160 applies to the optical components that constitute the spectroscopic optical system. As described above for the spectroscopic optical system 160, the spectroscopic optical system may be, for example, a diffraction grating (transmissive diffraction grating or reflective diffraction grating) or a prism.
When a prism is used as the spectroscopic optical system, the material constituting the prism can be suitably selected from known materials that can be used for prisms, such as glass materials, but among these, it is preferable to use a material with high internal transmittance. By using a material with high internal transmittance, it is expected that the loss of the amount of light incident on the prism can be reduced and the light can be effectively guided to the photodetector. In particular, by using a material with high internal transmittance on the short wavelength side, the influence of light attenuation that differs for each wavelength can be reduced. Furthermore, the amount of light attenuation during spectroscopic analysis can be reduced by applying an AR coating (anti-reflection coating) to the surface of the prism.
Furthermore, by using a highly dispersive material as the material for forming the prism, the light incident on the prism can be suitably separated into individual wavelengths, thereby reducing the number of prisms used in the optical path.
When a prism is used as the spectroscopic optical system, a prism designed in any shape can be used by adjusting the apex angle etc. depending on the purpose of use.
As shown in the figure, the three lights generated by light irradiation at the three light irradiation positions all pass through the same spectroscopic optical system 260 and are dispersed by the spectroscopic optical system. In this manner, the flow cytometer of the present disclosure may be configured such that one spectroscopic optical system is used as the optical path for the multiple lights generated by light irradiation at the multiple light irradiation positions.
分光光学系260によって分光された光は、テレセントリック集光レンズ270へ到達する。テレセントリック集光レンズ270は、当該分光された光を平行にして、光検出装置280へ到達させる。当該テレセントリック集光レンズは、上記でテレセントリック集光レンズ170について述べたように構成されてよい。
同図に示されるように、3つの光照射位置での光照射により生じた3つの光は、いずれも、分光光学系260の通過後に、同じテレセントリック集光レンズ270を経由しており、当該テレセントリック集光レンズによって、分光された光の進行方向が平行にされる。当該平行にされた光が、光検出装置へ到達する。このように、本開示のフローサイトメータは、1つのテレセントリック集光レンズが、複数の光照射位置での光照射により生じた複数の光の光路として用いられるように構成されてよい。
The light separated by the spectroscopic optical system 260 reaches the telecentric condenser lens 270. The telecentric condenser lens 270 collimates the separated light and causes it to reach the photodetector 280. The telecentric condenser lens may be configured as described above for the telecentric condenser lens 170.
As shown in the figure, the three light beams generated by the light irradiation at the three light irradiation positions all pass through the same telecentric condensing lens 270 after passing through the spectroscopic optical system 260, and the traveling direction of the dispersed light beams is made parallel by the telecentric condensing lens. The parallel light beams reach the photodetector. In this manner, the flow cytometer of the present disclosure may be configured such that one telecentric condensing lens is used as the optical path of the multiple light beams generated by the light irradiation at the multiple light irradiation positions.
光検出装置280の光入射面Wから見た場合の光検出器素子の構成も同図に示されている。同図の符号Wの領域内に示されるように、光検出装置280は、複数の光検出器素子281が一列に並んでいる3つの光検出器アレイ282-1~282-3を有している。
同図においては、各光検出器アレイには、5つの光検出器素子が一列に並んでいるが、当該列に並ぶ当該素子の数は5に限定されないことは当業者に明らかである。当該素子の数は、例えば所望の蛍光チャネル数に応じて当業者により適宜選択されてよい。
また、同図においては、光検出装置280は、3つの光検出器アレイを有しているが、1つの光検出装置が有する光検出器アレイの数は3つに限定されない。光検出器アレイの数は、例えば光照射位置の数に応じて変更されてよい。例えば、前記光検出装置は、前記光照射位置の数と同じ数の光検出器アレイを有してよい。いくつかの実施態様においては、前記光検出装置は、前記光照射位置の数よりも小さい又は大きい数の光検出器アレイを有してよい。
当該光検出器素子は、蛍光チャネルとして用いられる。光検出器素子へ入射した光子が光電面において光電子に変換され、そして、増幅された後に、電気信号として出力される。出力された電気信号は、後述の情報処理部により、光データとして用いられ、例えば生体粒子分析のために用いられる。
The figure also shows the configuration of the photodetector elements when viewed from the light incident surface W of the photodetector device 280. As shown in the area indicated by the symbol W in the figure, the photodetector device 280 has three photodetector arrays 282-1 to 282-3 in which a plurality of photodetector elements 281 are arranged in a row.
In the figure, five photodetector elements are arranged in a row in each photodetector array, but it will be apparent to those skilled in the art that the number of elements arranged in the row is not limited to 5. The number of elements may be appropriately selected by those skilled in the art depending on, for example, the desired number of fluorescence channels.
In addition, in the figure, the light detection device 280 has three light detector arrays, but the number of light detector arrays in one light detection device is not limited to three. The number of light detector arrays may be changed depending on, for example, the number of light irradiation positions. For example, the light detection device may have the same number of light detector arrays as the number of light irradiation positions. In some embodiments, the light detection device may have a number of light detector arrays smaller or larger than the number of light irradiation positions.
The photodetector element is used as a fluorescence channel. Photons incident on the photodetector element are converted to photoelectrons at the photoelectric surface, and then amplified and output as an electrical signal. The output electrical signal is used as optical data by an information processing unit described later, for example, for bioparticle analysis.
図2に示される光検出装置280は、3つの光検出器アレイ280-1~280-3を有しており、各検出器アレイが一列に並んだ光検出器素子を有している。光検出器アレイ280-1は光照射位置S1での光照射により生じた光を検出するように割り当てられており、光検出器アレイ280-2は光照射位置S2での光照射により生じた光を検出するように割り当てられており、且つ、光検出器アレイ280-3は光照射位置S3での光照射により生じた光を検出するように割り当てられている。同図に示されるように、光照射位置S1~S3は流れ方向に沿って並んでおり、その並び順に対応するように、光検出器アレイ280-1~280-3も並んでいる。すなわち、光検出器アレイ280-1~280-3も、生体粒子の流れ方向に対応するように並んでいる。
また、これら3つの光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向(特には直交する方向)に沿って所定間隔で配置されている、とも捉えられる。
このように、本開示に従う光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている。
The light detection device 280 shown in FIG. 2 has three light detector arrays 280-1 to 280-3, each of which has light detector elements arranged in a row. The light detector array 280-1 is assigned to detect light generated by light irradiation at the light irradiation position S1, the light detector array 280-2 is assigned to detect light generated by light irradiation at the light irradiation position S2, and the light detector array 280-3 is assigned to detect light generated by light irradiation at the light irradiation position S3. As shown in the figure, the light irradiation positions S1 to S3 are lined up along the flow direction, and the light detector arrays 280-1 to 280-3 are also lined up in the same order. That is, the light detector arrays 280-1 to 280-3 are also lined up to correspond to the flow direction of the bioparticles.
These three photodetector arrays can also be considered to be arranged at predetermined intervals along a direction intersecting (particularly, a direction perpendicular to) the array direction of each photodetector array.
Thus, the photodetector device according to the present disclosure has a plurality of photodetector arrays in which photodetector elements are arranged in a row, and the plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each photodetector array.
前記光検出装置及び当該光検出装置が有する光検出器素子について、図3A及び図3Bを参照しながら、以下でより詳細に説明する。図3Aには、前記光検出装置の受光面側の構成例が、寸法を説明するための矢印や位置を示すドットなどとともに、模式的に示されている。図3Bには、筐体に収容されている光検出装置が示されている。 The photodetector and the photodetector element of the photodetector are described in more detail below with reference to Figures 3A and 3B. Figure 3A shows a schematic diagram of an example of the configuration of the light receiving surface side of the photodetector, with arrows to explain dimensions and dots to indicate positions. Figure 3B shows the photodetector housed in a housing.
図3Aに示される光検出装置280は、光検出器単位281が一列に並んでいる複数の検出器アレイ282-1~282-3を有する。各検出器アレイは、同図においては10の光検出器単位を有しているが、各検出器アレイが有する光検出器単位の数は10に限定されない。また、同図においては、光検出装置280は、3つの検出器アレイを有しているが、前記光検出装置が有する検出器アレイの数は3に限定されない。各検出器アレイが有する光検出器単位の数及び光検出装置が有する検出器アレイの数の具体例については、後段で別途説明する。
図3Bに示されるように、光検出装置280は、前記光検出器アレイ282が露出している窓を有する筐体285に格納されたモジュールとして構成されてよい。当該モジュールは、ケーブル286を介して、例えば情報処理部と接続されてよい。
3A has a plurality of detector arrays 282-1 to 282-3 in which photodetector units 281 are arranged in a row. Each detector array has 10 photodetector units in the figure, but the number of photodetector units in each detector array is not limited to 10. Also, in the figure, the photodetector device 280 has three detector arrays, but the number of detector arrays in the photodetector device is not limited to three. Specific examples of the number of photodetector units in each detector array and the number of detector arrays in the photodetector device will be described separately later.
3B, the light detection device 280 may be configured as a module housed in a housing 285 having a window through which the light detector array 282 is exposed. The module may be connected to, for example, an information processing unit via a cable 286.
前記複数の検出器アレイ282-1~282-3は、各光検出器アレイのアレイ方向DAと交差する方向DB(「交差方向DB」ともいう)に沿って並ぶように配置されている。アレイ方向DAと交差方向DBについて以下に説明する。 The multiple detector arrays 282-1 to 282-3 are arranged in a line along a direction DB (also called the "cross direction DB") that intersects with the array direction DA of each photodetector array. The array direction DA and the cross direction DB are described below.
前記複数の検出器アレイ282-1~282-3のそれぞれは、同図に示されるように、これら検出器アレイの光検出器素子の列が、略平行になるように配置されている。すなわち、前記アレイ方向DAは、検出器アレイを構成する光検出器素子の列と略平行である方向を意味してよい。 As shown in the figure, each of the multiple detector arrays 282-1 to 282-3 is arranged so that the rows of photodetector elements of these detector arrays are approximately parallel. In other words, the array direction DA may mean a direction that is approximately parallel to the rows of photodetector elements that make up the detector array.
また、同図においては、3つの検出器アレイ282が、交差方向DBに沿って配置されている。すなわち、前記交差方向DBは、前記光検出器素子の列と非平行である方向を意味してよい。より具体的には、「1つの検出器アレイの中心位置(例えばC1)と、当該1つの検出器アレイの隣に存在する(直近に配置された)アレイの中心位置(例えばC2)と、を結ぶ線」が、前記アレイ方向DAと交差するように、前記複数の検出器アレイ282は配置されてよい。
同図においては、検出器アレイ282-1の中心位置C1と検出器アレイ282-2の中心位置C2とを結ぶ線がアレイ方向DAと直交するように、検出器アレイ282-1及び検出器アレイ282-2は配置されている。また、検出器アレイ282-2の中心位置C2と検出器アレイ282-3の中心位置C3とを結ぶ線がアレイ方向DAと直交するように、検出器アレイ282-2及び検出器アレイ282-3は配置されている。すなわち、3つの検出器アレイの中心位置が直線を形成するように並んでおり、当該直線が前記アレイ方向DAと直交するように、これら3つの検出器アレイは配置されている。
なお、後述のとおりこれら検出器アレイはアレイ方向に位置変更されてよく、すなわち、これら中心位置を結ぶ線はアレイ方向と必ずしも直交していなくてもよく、光検出のために許容される限りにおいて、90°未満の角度を形成するように交差していてもよい。
In addition, in the figure, three detector arrays 282 are arranged along a cross direction DB. That is, the cross direction DB may mean a direction that is not parallel to the row of the photodetector elements. More specifically, the multiple detector arrays 282 may be arranged so that a line connecting the center position (e.g., C1) of one detector array and the center position (e.g., C2) of an array adjacent to the one detector array (arranged closest to the one detector array) intersects with the array direction DA.
In the figure, the detector arrays 282-1 and 282-2 are arranged so that a line connecting the center position C1 of the detector array 282-1 and the center position C2 of the detector array 282-2 is perpendicular to the array direction DA. Also, the detector arrays 282-2 and 282-3 are arranged so that a line connecting the center position C2 of the detector array 282-2 and the center position C3 of the detector array 282-3 is perpendicular to the array direction DA. In other words, the centers of the three detector arrays are arranged to form a straight line, and these three detector arrays are arranged so that the straight line is perpendicular to the array direction DA.
As described below, these detector arrays may be repositioned in the array direction, i.e., the line connecting these center positions does not necessarily have to be perpendicular to the array direction, and may intersect to form an angle of less than 90°, as long as this is acceptable for light detection.
光検出器アレイ282-1、282-2、及び282-3の各アレイを構成する光検出器素子の1つ以上、2つ以上、又は3つ以上が、同じ波長の光を検出するように構成されてよく、特には同じ蛍光チャネルとして利用されてよい。例えば、光検出器アレイ283-1を構成する光検出器素子のうち1つ以上、2つ以上、又は3つ以上が、光検出器アレイ283-2又は283-3を構成する光検出器素子のうちの1つ以上、2つ以上、又は3つ以上と同じ波長範囲を検出するように構成されてよい。例えば、各光検出器アレイ中に、同じ蛍光チャネルとして利用される光検出器素子が1つ以上、2つ以上、又は3つ以上存在してよい。
このように、本開示において用いられる光検出装置が有する複数の光検出器アレイのそれぞれを構成する光検出器素子のうち、1つ以上、2つ以上、又は3つ以上が、同じ波長範囲の光を検出するように構成されてよく、特には同じ蛍光チャネルとして利用されてよい。さらには、複数の光検出器アレイのそれぞれを構成する光検出器素子のうち、5以上、10以上、又は15以上が、同じ波長範囲の光を検出するように構成されてよい。
また、必ずしもすべての光検出器アレイが同じ数の光検出器素子を有している必要はない。例えば、各光検出器アレイは、互いに異なる光検出器素子を有してもよい。例えば、前記複数の光検出器アレイのうちの少なくとも一つが5以上、10以上、又は15以上の光検出器素子を有してよい。
例えば、複数の光検出器アレイのそれぞれを構成する光検出器素子のうち、半分以上、2/3以上、3/4以上、又は4/5以上が、同じ波長範囲の光を検出するように構成されてよい。
いくつかの実施態様においては、光検出装置が有する複数の光検出器アレイのそれぞれを構成する光検出器素子のすべてが、同じ波長範囲の光を検出するように構成されてよく、特には同じ蛍光チャネルとして利用されてよい。
なお、各光検出器アレイの間で、同じ波長範囲の光を検出しない1以上の光検出器素子が存在してもよい。
One or more, two or more, or three or more of the photodetector elements constituting each of the photodetector arrays 282-1, 282-2, and 282-3 may be configured to detect light of the same wavelength, and in particular may be used as the same fluorescence channel. For example, one or more, two or more, or three or more of the photodetector elements constituting the photodetector array 283-1 may be configured to detect the same wavelength range as one or more, two or more, or three or more of the photodetector elements constituting the photodetector arrays 283-2 or 283-3. For example, there may be one or more, two or more, or three or more photodetector elements in each photodetector array that are used as the same fluorescence channel.
In this manner, one or more, two or more, or three or more of the photodetector elements constituting each of the multiple photodetector arrays included in the photodetection device used in the present disclosure may be configured to detect light in the same wavelength range, and may be used in particular as the same fluorescence channel. Furthermore, five or more, ten or more, or fifteen or more of the photodetector elements constituting each of the multiple photodetector arrays may be configured to detect light in the same wavelength range.
Also, not all photodetector arrays need have the same number of photodetector elements, for example each photodetector array may have different photodetector elements, for example at least one of the photodetector arrays may have 5 or more, 10 or more, or 15 or more photodetector elements.
For example, more than half, more than two-thirds, more than three-quarters, or more than four-fifths of the photodetector elements constituting each of the multiple photodetector arrays may be configured to detect light in the same wavelength range.
In some embodiments, all of the photodetector elements constituting each of the multiple photodetector arrays of the photodetection device may be configured to detect light in the same wavelength range, and in particular may be utilized as the same fluorescence channel.
It should be noted that among each photodetector array, there may be one or more photodetector elements that do not detect light in the same wavelength range.
このように構成された光検出装置をフローサイトメータが有することによる利点及び当該光検出装置及び当該フローサイトメータの利用方法の例を以下に説明する。 The advantages of having a flow cytometer with a photodetector configured in this way, as well as examples of how to use the photodetector and the flow cytometer, are described below.
図1に記載のフローサイトメータは、複数の光検出装置がそれぞれ光検出器アレイ(一列に並んだ複数の光検出器単位)を有する。この場合、各光検出装置へ光を導光し且つ分光するために、光検出装置の数に対応する数の導光光学系、分光光学系、及びテレセントリック集光レンズを設ける必要がある。
一方で、図2に記載のフローサイトメータは、1つの光検出装置に、複数の検出器アレイが備えられている。そのため、導光光学系、分光光学系、及びテレセントリック集光レンズの数を減らすことができる。これにより、フローサイトメータの小型化が可能となり、特には検出部の小型化が可能になる。
1, each of the multiple photodetection devices has a photodetector array (a plurality of photodetector units arranged in a row). In this case, in order to guide light to each photodetection device and disperse the light, it is necessary to provide a number of light guiding optical systems, dispersing optical systems, and telecentric condensing lenses corresponding to the number of photodetection devices.
On the other hand, the flow cytometer shown in Fig. 2 has a single light detection device equipped with multiple detector arrays. This allows the number of light guiding optics, spectroscopic optics, and telecentric condensing lenses to be reduced. This allows the flow cytometer to be made more compact, particularly the detection unit.
また、例えば、各検出器アレイによって、生体粒子から生じた光のスペクトル(例えば蛍光スペクトル)を取得することができ、さらに、複数の励起光源(特には互いに波長の異なる複数の励起光源)それぞれからの生体粒子への光照射により生じた光のスペクトル(例えば蛍光スペクトル)を取得することができる。 Furthermore, for example, each detector array can acquire the spectrum of light (e.g., fluorescence spectrum) generated from the bioparticle, and furthermore, the spectrum of light (e.g., fluorescence spectrum) generated by irradiating the bioparticle with light from each of multiple excitation light sources (particularly multiple excitation light sources having different wavelengths) can be acquired.
また、複数の検出器アレイがアレイ方向と交差する方向(特には直交する方向)に沿って配置されていることによって、高速で移動する生体粒子の画像を取得してもよい。
例えば、1つの検出器アレイを構成する複数の光検出器素子のいずれもが、1つの光照射位置での生体粒子への光照射によって生じた光の信号強度(例えば同じ波長又は同じ波長範囲の光の信号強度、特には流路を横断する方向における信号強度分布)を取得するように構成されうる。そして、当該信号強度の取得を、所定時間にわたって経時的に行うことで、各時刻における信号強度の分布状態データが取得される。当該分布状態データを、時間軸に沿って並べることによって、当該生体粒子の二次元的な画像データを取得することができる。すなわち、当該光検出器アレイは、流れる粒子をスキャンするように用いられる。
前記光検出装置は、複数の光検出器アレイを有するので、各検出器アレイは、複数の光照射位置での互いに異なる波長の光(励起光)の生体粒子への光照射により生じた光を取得するように構成されてよい。これにより、各波長の光の照射により生じた光に基づく複数の画像データを取得することができる。
このように、本開示に従うフローサイトメータ(特には光検出装置)は、当該生体粒子の画像を取得するように構成されてもよい。
Furthermore, a plurality of detector arrays may be arranged along a direction intersecting (particularly perpendicular to) the array direction, thereby making it possible to obtain images of bioparticles moving at high speed.
For example, each of the multiple photodetector elements constituting one detector array can be configured to acquire the signal intensity of light (e.g., the signal intensity of light of the same wavelength or the same wavelength range, particularly the signal intensity distribution in the direction across the flow path) generated by irradiating a biological particle with light at one light irradiation position. Then, the signal intensity is acquired over a predetermined time period to acquire distribution state data of the signal intensity at each time. By arranging the distribution state data along the time axis, two-dimensional image data of the biological particle can be acquired. That is, the photodetector array is used to scan the flowing particles.
Since the light detection device has a plurality of light detector arrays, each detector array may be configured to acquire light generated by irradiating a bioparticle with light (excitation light) having different wavelengths at a plurality of light irradiation positions, thereby acquiring a plurality of image data based on the light generated by irradiation with light of each wavelength.
Thus, a flow cytometer (particularly a light detection device) according to the present disclosure may be configured to acquire images of the bioparticles.
また、前記光検出装置は複数の検出器アレイを有するところ、これら複数の検出器アレイのうち、一部の検出器アレイによって、上記で述べたように生体粒子への光照射により生じる光(特には蛍光)のスペクトルを取得し、且つ、残りの検出器アレイによって、上記で述べたように生体粒子の画像データを取得してもよい。このように、本開示に従うフローサイトメータは、前記光検出装置を有するので、上記のようにスペクトルデータ及び画像データの両方を取得するように構成されてよい。 The optical detection device may have multiple detector arrays, and some of these detector arrays may be used to obtain the spectrum of light (particularly fluorescence) generated by irradiating the bioparticles with light as described above, and the remaining detector arrays may be used to obtain image data of the bioparticles as described above. In this way, a flow cytometer according to the present disclosure may have the optical detection device, and may be configured to obtain both spectral data and image data as described above.
また、前記光検出装置を利用することによって、当該生体粒子が光照射位置を通過する際の位置情報を取得することもできる。当該位置情報は、例えば、各検出器アレイが流れ方向に直交するように配置されていることによって、各検出器アレイから得られた信号に基づき取得することができる。位置情報を取得するために、例えば複数の光照射位置のいずれにも同じ波長の光が照射され、そして、流れ方向における光のスペクトルが取得されてよい。 The optical detection device can also be used to obtain position information when the bioparticle passes through the light irradiation position. The position information can be obtained based on signals obtained from each detector array, for example, by arranging each detector array perpendicular to the flow direction. To obtain the position information, for example, light of the same wavelength can be irradiated onto each of the multiple light irradiation positions, and the spectrum of the light in the flow direction can be obtained.
(2)光検出装置の構成例 (2) Example of optical detection device configuration
前記光検出装置の構成例について、以下でより詳細に説明する。
図3Aに示されるとおり、本開示に従う光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる検出器アレイを複数有する。当該光検出器素子は、光検出器単位とも呼ばれてよい。すなわち、光検出器としての機能を有する単位が一列に並んでいてもよい。
各検出器アレイが有する光検出器素子の数は、例えば所望の波長毎に分光された光を検出するために、例えば5以上であり、好ましくは10以上、より好ましくは15以上であってよい。
各検出器アレイが有する光検出器素子の数は、例えば光検出装置の製造上の容易さの観点から、例えば100以下であり、好ましくは70以下であり、より好ましくは50以下である。いくつかの実施態様においては、当該数は、例えば45以下、40以下、又は35以下であってよい。当該光検出器素子の数は、例えば64、48、32、16、又は8などであってよく、特には32又は16であってよい。当該光検出器単位の数は、例えばフローサイトメータの蛍光チャネル数に対応する。当該チャネル数に応じて、各検出器アレイが有する光検出器素子の数は変更されてよい。
また、各検出器アレイは、複数の連続する光検出器素子から得られる信号を、合算して信号処理することにより、光検出器素子の数がより少ない検出器アレイと等価なものとして使用されてもよい。このように信号を合算して処理することによって、検出器アレイを、光検出器素子数がより少ない検出器アレイと等価的に取り扱うことができる。すなわち、光検出器素子の数を変更せずに、検出器アレイを、蛍光チャネル数に対応させることもできる。
An example of the configuration of the light detection device will be described in more detail below.
As shown in Figure 3A, the light detection device according to the present disclosure includes a detector array in which light detector elements are arranged in a row. The light detector elements may also be called light detector units. In other words, units having a function as a light detector may be arranged in a row.
The number of photodetector elements in each detector array may be, for example, 5 or more, preferably 10 or more, and more preferably 15 or more, in order to detect light separated into desired wavelengths.
The number of photodetector elements in each detector array is, for example, 100 or less, preferably 70 or less, more preferably 50 or less, for example, from the viewpoint of ease of manufacturing the photodetection device. In some embodiments, the number may be, for example, 45 or less, 40 or less, or 35 or less. The number of photodetector elements may be, for example, 64, 48, 32, 16, or 8, and in particular 32 or 16. The number of photodetector units corresponds, for example, to the number of fluorescence channels of a flow cytometer. Depending on the number of channels, the number of photodetector elements in each detector array may be changed.
Also, each detector array may be used as an equivalent to a detector array with a smaller number of photodetector elements by summing and processing signals obtained from multiple consecutive photodetector elements. By summing and processing signals in this manner, the detector array can be treated as an equivalent to a detector array with a smaller number of photodetector elements. In other words, the detector array can be made to correspond to the number of fluorescence channels without changing the number of photodetector elements.
各光検出器素子は、光電子増倍管であってよく、又は、アバランシェフォトダイオードであってもよい。すなわち、各検出器アレイを構成するすべての光検出器素子が、光電子増倍管であってよく、若しくは、アバランシェフォトダイオードであってもよい。いくつかの実施態様においては、各検出器アレイが光電子増倍管及びアバランシェフォトダイオードを含んでもよい。 Each photodetector element may be a photomultiplier tube or an avalanche photodiode. That is, all of the photodetector elements that make up each detector array may be photomultiplier tubes or avalanche photodiodes. In some embodiments, each detector array may include photomultiplier tubes and avalanche photodiodes.
好ましい実施態様において、各光検出器素子は、光電子増倍管であってよい。すなわち、前記複数の光検出器アレイそれぞれが、一列に並んでいる光電子増倍管素子を有する光検出器アレイであってよい。 In a preferred embodiment, each photodetector element may be a photomultiplier tube. That is, each of the plurality of photodetector arrays may be a photodetector array having a row of photomultiplier tube elements.
前記光電子増倍管素子(以下「光電子増倍管」とも呼ばれる)は、半導体素子を有するダイノードを備えているものであってもよい。半導体素子を有するダイノードを備えている光電子増倍管として、例えばHPD(ハイブリッドフォトディテクタ、Hybrid Photo Detector)を挙げることができる。HPDの構成例を、図4を参照しながら説明する。同図に示されるHPD300は、生体粒子から生じた光が入射する入射窓301、当該光の到達に応じて電子(光電子)を放出する光電面302、当該光電子を加速する集束電極部303、及び、当該電子の入射に応じて当該電子を増倍して電気信号を出力する半導体素子(特にはアバランシェダイオード)304を有する。半導体素子304は、基板305上に固定されていてよい。さらに、基板305はベース306上に固定されていてよい。HPD300は、さらに、給電部307、給電部307と基板305とを接続するワイヤ308、及び、半導体素子304から信号を取り出す信号取り出し部309を有している。 The photomultiplier element (hereinafter also referred to as a "photomultiplier tube") may be provided with a dynode having a semiconductor element. An example of a photomultiplier tube provided with a dynode having a semiconductor element is an HPD (Hybrid Photo Detector). An example of the configuration of an HPD will be described with reference to FIG. 4. The HPD 300 shown in the figure has an entrance window 301 through which light generated from a bioparticle enters, a photocathode 302 that emits electrons (photoelectrons) in response to the arrival of the light, a focusing electrode portion 303 that accelerates the photoelectrons, and a semiconductor element (particularly an avalanche diode) 304 that multiplies the electrons in response to the entrance of the electrons and outputs an electrical signal. The semiconductor element 304 may be fixed on a substrate 305. Furthermore, the substrate 305 may be fixed on a base 306. The HPD 300 further includes a power supply unit 307, a wire 308 that connects the power supply unit 307 to the substrate 305, and a signal extraction unit 309 that extracts a signal from the semiconductor element 304.
前記入射窓301から入射した光Lは、光電面302へ到達する。当該光が光電面302へ到達することによって、当該光電面から光電子Eが放出する。当該光電子は、集束電極部303によって加速されながら、アバランシェダイオード304へ向かって進行する。半導体素子304は、ダイノード(電子増倍部)として機能するように構成されている。半導体素子304は、光電子の入射エネルギーに応じた電子正孔対を生成する。当該半導体素子の光電子入射面に光電子が入射すると、当該半導体素子によって、その光電子が増倍されて電気信号が出力される。
当該半導体素子を有するダイノードを備えている光電子増倍管単位は、単位光電子分解能に優れており、生体粒子から生じる微弱な光(特には蛍光又は散乱光)を検出するために特に優れている。
Light L incident from the entrance window 301 reaches the photocathode 302. When the light reaches the photocathode 302, photoelectrons E are emitted from the photocathode. The photoelectrons proceed toward the avalanche diode 304 while being accelerated by the focusing electrode portion 303. The semiconductor element 304 is configured to function as a dynode (electron multiplier portion). The semiconductor element 304 generates electron-hole pairs according to the incident energy of the photoelectrons. When photoelectrons are incident on the photoelectron entrance surface of the semiconductor element, the photoelectrons are multiplied by the semiconductor element and an electrical signal is output.
A photomultiplier unit equipped with a dynode having the semiconductor element has excellent unit photoelectron resolution and is particularly suitable for detecting weak light (particularly fluorescent or scattered light) generated from biological particles.
前記光電子増倍管単位は、複数段のダイノードを備えているものであってもよい。そのような光電子増倍管として、例えば、メタルチャンネル型又はマイクロチャンネルプレート型の光電子増倍管が用いられてよい。このような光電子増倍管は、生体粒子から生じる微弱な光を検出するために特に適している。また、サーキュラーケージ型、ボックス型、ラインフォーカス型、ボックスライン型、サーキュラライン型、又はベネシアンブラインド型の光電子増倍管が前記光電子増倍管単位として用いられてもよい。 The photomultiplier unit may include multiple stages of dynodes. For example, a metal channel type or microchannel plate type photomultiplier may be used as such a photomultiplier. Such a photomultiplier is particularly suitable for detecting weak light generated from biological particles. In addition, a circular cage type, box type, line focus type, box line type, circular line type, or Venetian blind type photomultiplier may be used as the photomultiplier unit.
他の好ましい実施態様において、各光検出器単位は、アバランシェフォトダイオードであってよい。すなわち、前記複数の光検出器アレイが、アバランシェフォトダイオードが一列に並んでいる複数の光検出器アレイから構成されてよい。この実施態様における光検出装置の例として、マルチピクセルフォトンカウンタ(MPPC)を挙げることができるが、これに限定されない。 In another preferred embodiment, each photodetector unit may be an avalanche photodiode. That is, the photodetector array may be composed of a plurality of photodetector arrays in which avalanche photodiodes are arranged in a line. An example of a photodetector device in this embodiment may include, but is not limited to, a multi-pixel photon counter (MPPC).
さらに他の好ましい実施態様において、前記複数の光検出器アレイは、光電子増倍管単位が一列に並んでいる光検出器アレイ及びアバランシェフォトダイオード単位が一列に並んでいる光検出器アレイの両方から構成されていてもよい。 In yet another preferred embodiment, the plurality of photodetector arrays may be composed of both a photodetector array in which photomultiplier tube units are arranged in a row and a photodetector array in which avalanche photodiode units are arranged in a row.
例えばMPPCは、複数のアバランシェフォトダイオードから出力される信号は、合算された信号として出力される。一方で、光電子増倍管素子のアレイについては、各光電子増倍管素子から信号を出力することができる。そのため、好ましくは、前記複数の光検出器アレイは、光電子増倍管素子のアレイであってよい。または、アレイの各素子ひとつひとつが、MPPCで構成されてもよい。 For example, the MPPC outputs signals from multiple avalanche photodiodes as a summed signal. On the other hand, for an array of photomultiplier tube elements, a signal can be output from each photomultiplier tube element. Therefore, preferably, the array of multiple photodetectors may be an array of photomultiplier tube elements. Alternatively, each element of the array may be composed of an MPPC.
前記複数の光検出器アレイのそれぞれが、互いに独立してゲイン調整できるように構成されていてよい。すなわち、前記光検出装置は、アレイ単位でのゲイン調整ができるように構成されていてよい。当該ゲイン調整は、光検出器素子が光電子増倍管又はアバランシェフォトダイオードである場合に特に実行しやすい。
互いに異なる波長の複数のレーザ光が生体粒子に照射される場合において、各レーザ光の光照射により生じる蛍光の信号強度は、しばしば異なる。1つのレーザ光と1つのアレイとが対応づけられている場合において、アレイごとのゲイン調整によって、レーザ光の強度(又は当該レーザ光の照射により生じる光の信号強度)に応じた信号出力調整が可能となり、これは光データの分析の行いやすさに貢献する。
すなわち、本開示に従うフローサイトメータは、光検出器アレイ毎のゲインを調整できるように構成されてよい。例えば、当該フローサイトメータは、例えば光照射部から出射される各光(特にはレーザ光)の強度に基づき又は光照射によって生じる光の信号強度に基づき、光検出器アレイ毎のゲインを調整できるように構成されてよい。例えば後述の情報処理部が、前記各光の強度又は前記光照射によって生じる光の信号強度に関するデータを取得し、当該データに基づき各光検出器アレイのゲインを調整してよい。
The photodetector arrays may be configured to have independent gain adjustments for each of the photodetector arrays, i.e., the photodetection device may be configured to have gain adjustments for each array, which is particularly easy to perform when the photodetector elements are photomultiplier tubes or avalanche photodiodes.
When multiple laser beams with different wavelengths are irradiated onto a bioparticle, the signal strength of the fluorescence generated by the irradiation of each laser beam is often different. When one laser beam corresponds to one array, the signal output can be adjusted according to the intensity of the laser beam (or the signal strength of the light generated by the irradiation of the laser beam) by adjusting the gain for each array, which contributes to the ease of analyzing the optical data.
That is, a flow cytometer according to the present disclosure may be configured to adjust the gain of each photodetector array. For example, the flow cytometer may be configured to adjust the gain of each photodetector array based on the intensity of each light (particularly laser light) emitted from the light irradiation unit or based on the signal intensity of light generated by the light irradiation. For example, an information processing unit described below may obtain data regarding the intensity of each light or the signal intensity of light generated by the light irradiation, and adjust the gain of each photodetector array based on the data.
前記光検出器アレイが有する複数の光検出器素子のそれぞれが、互いに独立してゲイン調整できるように構成されていてもよい。すなわち、前記光検出装置は、光検出器素子毎にゲイン調整ができるように構成されていてもよい。当該ゲイン調整は、光検出器素子が光電子増倍管又はアバランシェフォトダイオードである場合に特に実行しやすい。
1つの光検出器アレイのアレイ方向における位置によって、検出される光の信号強度が異なる場合がある。そのため、検出器アレイ中の光検出器素子毎にゲイン調整することによって、より適切な分析結果を得ることができる。
すなわち、本開示に従うフローサイトメータは、検出器アレイ中の光検出器素子毎のゲインを調整できるように構成されてよい。例えば、前記フローサイトメータは、各光検出器素子が検出する光の信号強度に基づき、検出器アレイ中の光検出器素子毎のゲインを調整しうる。例えば後述の情報処理部が、各光検出器素子が検出する光の信号強度に関するデータを取得し、当該データに基づき各光検出器素子のゲインを調整してよい。
The photodetector array may be configured so that each of the photodetector elements can be adjusted in gain independently of one another. That is, the photodetector device may be configured so that gain adjustment can be performed for each photodetector element. The gain adjustment is particularly easy to perform when the photodetector elements are photomultiplier tubes or avalanche photodiodes.
The signal strength of the detected light may differ depending on the position in the array direction of a single photodetector array, so more appropriate analysis results can be obtained by adjusting the gain for each photodetector element in the detector array.
That is, a flow cytometer according to the present disclosure may be configured to adjust the gain of each photodetector element in the detector array. For example, the flow cytometer may adjust the gain of each photodetector element in the detector array based on the signal strength of light detected by each photodetector element. For example, an information processing unit described below may obtain data regarding the signal strength of light detected by each photodetector element, and adjust the gain of each photodetector element based on the data.
また、図2及び3に示されるように、光検出装置280は、光検出器単位281が一列に並んでいる複数の検出器アレイ282を有する。光検出装置280が有する検出器アレイの数は、これらの図における3または10に限定されない。検出器アレイの数は、例えば、光照射位置の数と同じであってよく、又は、光照射部が有するレーザ光源の種類の数と同じであってもよい。
前記光検出装置が有する検出器アレイの数は、例えば2以上であってよく、好ましくは3以上、より好ましくは4以上であってよい。
前記光検出装置が有する検出器アレイの数の上限値は特に限定されなくてよいが、例えば20以下、特には15以下であり、より特には10以下、9以下、又は8以下であってよい。
2 and 3, the light detection device 280 has a plurality of detector arrays 282 in which the light detector units 281 are arranged in a row. The number of detector arrays that the light detection device 280 has is not limited to 3 or 10 in these figures. The number of detector arrays may be the same as the number of light irradiation positions, for example, or may be the same as the number of types of laser light sources that the light irradiation unit has.
The number of detector arrays included in the light detection device may be, for example, two or more, preferably three or more, and more preferably four or more.
The upper limit of the number of detector arrays in the light detection device may not be particularly limited, but may be, for example, 20 or less, particularly 15 or less, and more particularly 10 or less, 9 or less, or 8 or less.
前記光検出装置は、生体粒子への光照射により生じた光を通過させるように構成された筐体又は通過用窓を有してよい。当該筐体又は当該通過用窓の形状は、同図に示されるように矩形であってよく又は円形であってもよい。当該筐体又は当該通過用窓のサイズL1は、例えば100mm以下、好ましくは80mm以下、より好ましくは60mm以下であってよい。当該サイズL1の下限値は特に限定されなくてよく、例えば光検出器アレイのサイズ及び数に応じて適宜変更されてよいが、例えば5mm以上、10mm以上、20mm以上、又は30mm以上であってよい。
当該サイズL1は、当該筐体又は当該通過用窓の形状が矩形である場合は、一辺又は長辺の長さであり、当該筐体又は当該通過用窓の形状が円形である場合は、当該円形の直径を意味する。なお円形は、真円及び楕円を包含する。当該円形が楕円である場合は、当該サイズは、当該楕円の長径を意味する。
The light detection device may have a housing or a window configured to pass light generated by irradiating a biological particle with light. The shape of the housing or the window may be rectangular or circular as shown in the figure. The size L1 of the housing or the window may be, for example, 100 mm or less, preferably 80 mm or less, and more preferably 60 mm or less. The lower limit of the size L1 is not particularly limited and may be changed appropriately depending on, for example, the size and number of the photodetector array, and may be, for example, 5 mm or more, 10 mm or more, 20 mm or more, or 30 mm or more.
The size L1 is the length of one side or the long side when the shape of the housing or the passage window is rectangular, and means the diameter of the circle when the shape of the housing or the passage window is circular. Note that a circle includes a perfect circle and an ellipse. When the circle is an ellipse, the size means the major axis of the ellipse.
前記複数の光検出器アレイは、交差方向において、例えば5mm以下のピッチ間隔LPで配置されてよく、特には4mm以下、好ましくは3mm以下、より好ましくは2mm以下であってよく、いくつかの実施態様においては1mm以下であってもよい。
前記ピッチ間隔の下限値は、各光検出器単位の交差方向(特には直交方向)におけるサイズに応じて決定されてよく、例えば隣接する光検出器アレイが接している場合は、光検出器アレイのサイズがピッチ間隔の下限値に相当する。そのため、前記ピッチ間隔の下限値は特に限定される必要はないが、例えば0.3mm以上、好ましくは0.4mm以上、より好ましくは0.5mm以上、さらにより好ましくは0.6mm以上であってよい。
前記ピッチ間隔は、隣接する2つの検出器アレイの間隔であり、例えば隣接する2つの検出器アレイの交差方向(流れ方向)における寸法の中央の位置の間の間隔である。
The multiple photodetector arrays may be arranged in the cross direction with a pitch spacing LP of, for example, 5 mm or less, in particular 4 mm or less, preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less, and in some embodiments 1 mm or less.
The lower limit of the pitch interval may be determined according to the size of each photodetector unit in the cross direction (particularly the orthogonal direction), and for example, when adjacent photodetector arrays are in contact with each other, the size of the photodetector array corresponds to the lower limit of the pitch interval. Therefore, the lower limit of the pitch interval does not need to be particularly limited, and may be, for example, 0.3 mm or more, preferably 0.4 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, and even more preferably 0.6 mm or more.
The pitch interval is the interval between two adjacent detector arrays, for example the interval between the center positions of the cross-direction (flow direction) dimensions of two adjacent detector arrays.
前記複数の光検出器アレイのそれぞれの、光検出器単位が並んでいるアレイ方向における全長LAは、例えば50mm以下であり、好ましくは40mm以下、さらにより好ましくは30mm以下、特には20mm以下であってよく、さらには15mm以下であってもよい。
前記全長は、例えば3mm以上、好ましくは5mm以上であり、さらには7mm以上であってもよい。
The overall length LA of each of the multiple photodetector arrays in the array direction in which the photodetector units are lined up may be, for example, 50 mm or less, preferably 40 mm or less, even more preferably 30 mm or less, particularly 20 mm or less, or even 15 mm or less.
The total length is, for example, 3 mm or more, preferably 5 mm or more, and may further be 7 mm or more.
各光検出器アレイ中の光検出器単位のピッチ間隔は、例えば0.05mm以上、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.2mm以上であってよい。
前記ピッチ間隔は、例えば5mm以下、好ましくは3mm以下、より好ましくは1mm以下であってよい。
The pitch spacing of the photodetector units in each photodetector array may be, for example, 0.05 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.2 mm or more.
The pitch interval may be, for example, 5 mm or less, preferably 3 mm or less, and more preferably 1 mm or less.
各光検出器アレイ中の隣接する光検出器単位の間には不感帯が存在してもよいが、当該不感帯の幅は、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下であり、さらにより好ましくは70μm以下である。好ましくは、各光検出器単位のアレイ方向のサイズの例えば30%以下、好ましくは25%以下、よりこの好ましくは20%以下であってよい。 There may be dead zones between adjacent photodetector units in each photodetector array, but the width of the dead zones is preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less, and even more preferably 70 μm or less. Preferably, it may be, for example, 30% or less, preferably 25% or less, more preferably 20% or less of the size of each photodetector unit in the array direction.
各光検出器単位のアレイ方向と垂直な方向におけるサイズLdbは、より確実に光を検出するために、例えば0.3mm以上、好ましくは0.4mm以上、より好ましくは0.5mm以上であってよく、さらには0.6mm以上であってよい。
前記サイズLdbは、光検出装置の小型化の観点から、例えば3mm以下、好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下であってよい。
各光検出器単位のアレイ方向と平行な方向におけるサイズLdaは、より確実に光を検出するために、例えば0.3mm以上、好ましくは0.4mm以上、より好ましくは0.5mm以上であってよく、さらには0.6mm以上であってよい。
前記サイズLdaは、光検出装置の小型化の観点から、例えば3mm以下、好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下であってよい。
The size Ldb of each photodetector unit in the direction perpendicular to the array direction may be, for example, 0.3 mm or more, preferably 0.4 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, and even 0.6 mm or more, in order to detect light more reliably.
From the viewpoint of miniaturization of the photodetector, the size Ldb may be, for example, 3 mm or less, preferably 2 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less.
The size Lda of each photodetector unit in a direction parallel to the array direction may be, for example, 0.3 mm or more, preferably 0.4 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, or even 0.6 mm or more, in order to detect light more reliably.
From the viewpoint of miniaturization of the photodetector, the size Lda may be, for example, 3 mm or less, preferably 2 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less.
前記光検出装置は、光電面を備えているものであってよい。すなわち、各光検出器単位は光電面を有してよい。
当該光電面による光電変換の最大量子効率は、例えば5%以上であってよく、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であってよい。
また、当該最大量子効率の上限値は特に設定されなくてよいが、例えば60%以下、50%以下、又は40%以下であってよい。
The light detection device may comprise a photocathode, i.e. each light detector unit may have a photocathode.
The maximum quantum efficiency of photoelectric conversion by the photocathode may be, for example, 5% or more, preferably 10% or more, and more preferably 15% or more.
Furthermore, the upper limit of the maximum quantum efficiency does not need to be set in particular, but may be, for example, 60% or less, 50% or less, or 40% or less.
当該光電面の陰極ルーメン感度は、例えば100μA/lm以上、好ましくは200μA/lm以上、より好ましくは300μA/lm以上、さらにより好ましくは400μA/lm以上であってよい。
前記光電面の陰極ルーメン感度の上限値は特に限定されなくてよいが、例えば1000μA/lm以下であってよい。
The cathode lumen sensitivity of the photocathode may be, for example, 100 μA/lm or more, preferably 200 μA/lm or more, more preferably 300 μA/lm or more, and even more preferably 400 μA/lm or more.
The upper limit of the cathode lumen sensitivity of the photocathode is not particularly limited, but may be, for example, 1000 μA/lm or less.
前記光検出装置が、光電子増倍管単位が一列に並んでいる光検出器アレイを含む場合において、各光電子増倍管単位のダイノードの電流増倍率は、例えば104以上であり、好ましくは105以上、より好ましくは0.5×106以上であり、さらにより好ましくは106以上であってよい。
前記電流増倍率の上限値は特に限定されなくてよいが、例えば1012以下、1010以下、又は108以下、であってよい。
In the case where the photodetection device includes a photodetector array in which photomultiplier units are arranged in a row, the current multiplication factor of the dynode of each photomultiplier unit may be, for example, 10 4 or more, preferably 10 5 or more, more preferably 0.5 × 10 6 or more, and even more preferably 10 6 or more.
The upper limit of the current multiplication factor is not particularly limited, but may be, for example, 10 12 or less, 10 10 or less, or 10 8 or less.
前記光検出装置が、光電子増倍管単位が一列に並んでいる光検出器アレイを含む場合において、各光電子増倍管単位のダイノードの暗電流は、各光電子増倍管単位当たり、例えば5nA以下であり、好ましくは4nA以下であり、より好ましくは3nA以下である。当該暗電流は極力小さいことが望ましく、その下限値は特に限定される必要はないが、各光電子増倍管単位当たり、例えば0nA以上であってよい。 When the photodetector device includes a photodetector array in which photomultiplier units are arranged in a row, the dark current of the dynode of each photomultiplier unit is, for example, 5 nA or less, preferably 4 nA or less, and more preferably 3 nA or less per photomultiplier unit. It is desirable for the dark current to be as small as possible, and the lower limit does not need to be particularly limited, but it may be, for example, 0 nA or more per photomultiplier unit.
また、各光検出器単位のダイノードは、互いに独立にゲイン補正できるように構成されていてよい。
アレイ内の各素子で調整できるゲイン間の比率の下限は、例えば1:1、10:1、又は100:1以上であってよい。当該比率の上限に関しては、少なくとも100:1、好ましくは1000:1であり、さらには10000:1であってもよい。
当該比率は、素子自体がもつゲインや感度のばらつきを補正し、同じ光量が入った時に同じ出力が出るように補正するために使用される。また、サンプルから得られるスペクトル光が常に暗くなる波長領域があれば、当該波長領域に対応する素子についてはゲインを上げる補正が行われてよい。
Furthermore, the dynodes of each photodetector unit may be configured so that gain correction can be performed independently of each other.
The lower limit of the ratio between the adjustable gains of each element in the array may be, for example, 1:1, 10:1, or even 100:1 or more, while the upper limit of the ratio is at least 100:1, preferably 1000:1, or even 10000:1.
This ratio is used to correct the variation in gain and sensitivity of the element itself, and to correct so that the same output is obtained when the same amount of light is input. Also, if there is a wavelength region in which the spectral light obtained from the sample is always dark, a correction may be made to increase the gain of the element corresponding to that wavelength region.
各光検出装置は、電気信号を出力する出力回路を有してよい。当該出力回路は、例えば光検出器単位それぞれの最大出力信号電圧が、時間平均において0.01V以上、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.05以上となるように構成されてよい。
また、当該出力回路は、光検出器単位それぞれの最大出力信号電圧が、時間平均において例えば10V以下、好ましくは1V以下となるように構成されてよい。
Each photodetector device may have an output circuit for outputting an electrical signal, the output circuit being configured, for example, such that the maximum output signal voltage of each photodetector unit is 0.01 V or more, preferably 0.03 V or more, more preferably 0.05 V or more, on a time average.
The output circuit may be configured so that the maximum output signal voltage of each photodetector unit is, on a time average, for example, 10 V or less, preferably 1 V or less.
前記出力回路の帯域は、例えばDC~5MHz、好ましくはDC~4MHzであってよく、より好ましくDC~3.5MHzであってよく、いくつかの実施態様においてはDC~3MHz、又はDC~2.5MHz、又はDC~2MHzであってもよい。 The bandwidth of the output circuit may be, for example, DC to 5 MHz, preferably DC to 4 MHz, more preferably DC to 3.5 MHz, and in some embodiments DC to 3 MHz, or DC to 2.5 MHz, or DC to 2 MHz.
前記出力回路の電流電圧変換特性は、例えば0.001V/μA以上、好ましくは0.005V/μA以上であってよい。
前記出力回路の電流電圧変換特性は、例えば10V/μA以下、好ましくは1V/μA以下であってよい。
The current-voltage conversion characteristic of the output circuit may be, for example, 0.001 V/μA or more, and preferably 0.005 V/μA or more.
The current-voltage conversion characteristic of the output circuit may be, for example, 10 V/μA or less, preferably 1 V/μA or less.
前記出力回路は、リップルノイズを低減するために、例えばローパスフィルタを有してもよく、又は、当該リップルノイズを低減するための当技術分野で既知の他の回路又は処理が施されていてもよい。 The output circuit may have, for example, a low pass filter to reduce ripple noise, or may have other circuits or processes known in the art to reduce the ripple noise.
前記出力回路に関して、各光検出器単位の間のクロストークは、例えば3%以下、好ましくは2%以下、より好ましくは1.5%以下であってよい。当該クロストークの値は、特定の素子のみに光を入射したときの光入射素子の信号出力を分母とし、且つ、その隣接素子の信号出力を分子とする比率である。 With regard to the output circuit, the crosstalk between each photodetector unit may be, for example, 3% or less, preferably 2% or less, and more preferably 1.5% or less. The value of the crosstalk is a ratio in which the signal output of the light incident element when light is incident only on a specific element is the denominator, and the signal output of the adjacent element is the numerator.
(3)光照射部との関係 (3) Relationship with the light irradiation part
好ましい実施態様において、本開示に従うフローサイトメータは、前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部を有してよい。上記で述べた光検出装置は、複数の光検出器アレイを有するので、流路内の複数の位置で生体粒子へ光照射する光照射部と組み合わせて利用することによって、フローサイトメータの小型化を実現しつつ、且つ、各位置での光照射により生じた光に基づく詳細な生体粒子分析が可能となる。すなわち、本開示に従うフローサイトメータは、異軸照射される2以上のレーザ光源を含む光照射部を有してよい。
複数の光照射位置で光を照射する前記光照射部は、前記複数の光照射位置のそれぞれに、互い異なる波長を有する光を照射するように構成されてよい。照射される光の波長は、例えば200nm~1000nmの波長であってよく、特には300nm~900nmの波長であってよい。前記光照射部は、この波長範囲内のいずれかの値を中心波長とするレーザ光を出射するレーザ光源を複数有してよい。これら複数のレーザ光源から出射されたレーザ光それぞれ、前記複数の光照射位置のそれぞれへ照射される。
In a preferred embodiment, the flow cytometer according to the present disclosure may have a light irradiation unit that irradiates the bioparticles flowing through the flow path with light at multiple light irradiation positions along the flow direction of the flow path. Since the above-mentioned light detection device has multiple photodetector arrays, by using it in combination with a light irradiation unit that irradiates the bioparticles with light at multiple positions in the flow path, it is possible to realize a miniaturized flow cytometer and perform detailed bioparticle analysis based on the light generated by the light irradiation at each position. In other words, the flow cytometer according to the present disclosure may have a light irradiation unit including two or more laser light sources that are irradiated with light along different axes.
The light irradiation unit that irradiates light at a plurality of light irradiation positions may be configured to irradiate each of the plurality of light irradiation positions with light having a different wavelength. The wavelength of the irradiated light may be, for example, 200 nm to 1000 nm, and in particular, 300 nm to 900 nm. The light irradiation unit may have a plurality of laser light sources that emit laser light having a center wavelength within this wavelength range. Each of the laser lights emitted from the plurality of laser light sources is irradiated to each of the plurality of light irradiation positions.
いくつかの実施態様においては、本開示に従うフローサイトメータは、前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路中の1つの光照射位置で光を照射する光照射部を有してもよい。上記で述べた光検出装置は、当該光照射部との組み合わせで、フローサイトメータに組み込まれていてもよい。すなわち、本開示に従うフローサイトメータは、同軸照射される2以上のレーザ光源を含んでもよい。照射される光の波長に関しては、異軸照射の場合の説明が当てはまる。
この実施態様において、当該2以上のレーザ光源は、例えば所定の光学系によって合波されて上記の1つの光照射位置に照射される。当該所定の光学系は、例えば1以上ハーフミラー及び/又は1以上のダイクロイックミラーなどを含んでよく、当業者が適宜設計することができる。
In some embodiments, the flow cytometer according to the present disclosure may have a light irradiation unit that irradiates the bioparticles flowing through the flow path with light at one light irradiation position in the flow path. The above-mentioned light detection device may be incorporated into the flow cytometer in combination with the light irradiation unit. That is, the flow cytometer according to the present disclosure may include two or more laser light sources that are coaxially irradiated. Regarding the wavelength of the irradiated light, the explanation in the case of different axial irradiation applies.
In this embodiment, the two or more laser light sources are combined by, for example, a predetermined optical system and irradiated onto the one light irradiation position. The predetermined optical system may include, for example, one or more half mirrors and/or one or more dichroic mirrors, and can be appropriately designed by a person skilled in the art.
特に好ましい実施態様において、本開示に従うフローサイトメータは、前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部を有し、さらに、前記複数の光照射位置のうちの2つ以上の位置での光照射に由来する光を、1つの光検出装置によって検出するように構成されてよく、特には、前記複数の光照射位置すべてでの光照射に由来する光を、1つの光検出装置によって検出するように構成されてよい。
これにより、上記で述べたとおり、光検出器側導光光学系、回折格子、及びテレセントリック集光レンズなどの光学素子の数を減らすことができ、フローサイトメータを小型化することができる。
In a particularly preferred embodiment, a flow cytometer according to the present disclosure has a light irradiation unit that irradiates bioparticles flowing through the flow path with light at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow path, and may be further configured to detect light resulting from light irradiation at two or more of the plurality of light irradiation positions by a single light detection device, and may be particularly configured to detect light resulting from light irradiation at all of the plurality of light irradiation positions by a single light detection device.
As a result, as described above, it is possible to reduce the number of optical elements such as the photodetector side light guiding optical system, the diffraction grating, and the telecentric focusing lens, and it is possible to reduce the size of the flow cytometer.
前記光検出装置が有する複数の光検出器アレイは、前記光照射部が有する光源(特にはレーザ光源)と対応づけられていてよい。この対応関係について、以下で図5を参照しながら説明する。
同図には、3つの光照射位置S1、S2、及びS3が示されている。これら光照射位置へ、それぞれレーザ光L1、L2、及びL3が照射される。すなわち、光照射部は、レーザ光L1、L2、及びL3を、位置S1、S2、及びS3へそれぞれ照射するように構成されている。レーザ光L1、L2、及びL3は、互いに異なる波長を有する光であってよい。これら3つの光照射位置が、1つの対物レンズを介して観察されてよい。また、これら3つの光照射位置での光照射により生じた光はいずれも、1つの光検出装置によって検出されてよい。
このように、本開示のフローサイトメータは、複数の光照射位置での光照射により生じた光が、1つの光検出装置によって検出されるように構成されてよい。
The photodetector arrays of the photodetector device may be associated with the light sources (particularly laser light sources) of the light irradiation unit, as will be described below with reference to FIG.
In the figure, three light irradiation positions S1, S2, and S3 are shown. Laser beams L1, L2, and L3 are irradiated to these light irradiation positions, respectively. That is, the light irradiation unit is configured to irradiate the laser beams L1, L2, and L3 to the positions S1, S2, and S3, respectively. The laser beams L1, L2, and L3 may be beams having different wavelengths. These three light irradiation positions may be observed through one objective lens. In addition, all of the light generated by the light irradiation at these three light irradiation positions may be detected by one photodetector.
In this manner, the flow cytometer of the present disclosure may be configured such that light generated by light irradiation at multiple light irradiation positions is detected by a single light detection device.
生体粒子Pは、流路Cを流れていき、まずレーザ光L1を照射され、次にレーザ光L2を照射され、最後にレーザ光L3を照射される。それぞれの光照射によって、生体粒子から光(例えば蛍光及び/又は散乱光など)が生じる。
また、これら位置での光照射により生じた光を検出する光検出装置は、例えば図2又は図3に示されるように、3つの検出器アレイを有するように構成されてよい。当該光検出装置は、検出器アレイ282-1、282-2、及び282-3を有する。検出器アレイ282-1は、レーザ光L1と対応づけられてよく、同様に、検出器アレイ282-2はレーザ光L2と対応づけられていてよい、検出器アレイ282-3はレーザ光L3と対応づけられていてよい。より具体的には、検出器アレイ282-1はレーザ光L1の粒子への光照射により生じた光を検出し、検出器アレイ282-2はレーザ光L2の粒子への光照射により生じた光を検出し、検出器アレイ282-3はレーザ光L3の粒子への光照射により生じた光を検出する。このように、光照射位置と検出器アレイとは予め関連付けられていてよい。
すなわち、複数の光照射位置は、粒子の流れ方向に沿って並んでおり、且つ、光検出装置中の複数の検出器アレイは、前記複数の光照射位置と対応するように並んでいてよい。前記複数の検出器アレイの並び順は、前記複数の検出器アレイそれぞれが検出する光を生じさせる光照射が行われる光照射位置の並び順と同じであってよい。すなわち、前記複数の検出器アレイは、前記粒子の流れ方向と対応するように並べられていてよい。
The bioparticle P flows through the flow path C and is first irradiated with the laser beam L1, then with the laser beam L2, and finally with the laser beam L3. Each light irradiation causes light (e.g., fluorescent light and/or scattered light) to be generated from the bioparticle.
Also, the light detection device that detects the light generated by the light irradiation at these positions may be configured to have three detector arrays, for example, as shown in FIG. 2 or FIG. 3. The light detection device has detector arrays 282-1, 282-2, and 282-3. The detector array 282-1 may be associated with the laser light L1, and similarly, the detector array 282-2 may be associated with the laser light L2, and the detector array 282-3 may be associated with the laser light L3. More specifically, the detector array 282-1 detects light generated by the light irradiation of the particles with the laser light L1, the detector array 282-2 detects light generated by the light irradiation of the particles with the laser light L2, and the detector array 282-3 detects light generated by the light irradiation of the particles with the laser light L3. In this way, the light irradiation positions and the detector arrays may be associated in advance.
That is, the multiple light irradiation positions may be aligned along the flow direction of the particles, and the multiple detector arrays in the light detection device may be aligned to correspond to the multiple light irradiation positions. The order of the multiple detector arrays may be the same as the order of the light irradiation positions at which light irradiation that generates light detected by each of the multiple detector arrays is performed. That is, the multiple detector arrays may be aligned to correspond to the flow direction of the particles.
(4)光検出装置の変形例 (4) Modified examples of optical detection devices
(4-1)位置の変更 (4-1) Change of position
上記(2)において説明した光検出装置は、複数の光検出器アレイを有している。各光検出器アレイは、その位置を変更できるように構成されてよい。光検出器アレイの位置変更に関して、以下でその例を説明する。 The light detection device described in (2) above has multiple light detector arrays. Each light detector array may be configured so that its position can be changed. An example of changing the position of a light detector array is described below.
(4-1-1)流れ方向における光検出器アレイの位置変更
一実施態様において、前記複数の光検出器アレイのうちの1つ以上が、互いに独立に、アレイの配列方向における位置を変更できるように構成されていてよい。すなわち、アレイの間隔が調整できるように構成されてよい。これに関して、図6を参照しながら説明する。
同図には、3つの検出器アレイA1~A3が示されている。これらのうち1つ以上が、アレイ配列方向DBに沿って移動できるように構成されていてよい。
例えば、同図に示されるように、3つのアレイのうち、アレイA2だけがその位置を変更できるように構成されており、且つ、アレイA1及びA3はその位置を変更できないように構成されてよい。すなわち、アレイA2は、アレイA3へ近づくように移動することができ、又は、アレイA1へ近づくように移動することができる。
3つのアレイのうちの2つがその位置を変更できるように構成されてもよい。例えばアレイA2の位置は固定されており、且つ、アレイA1及びA3の位置が変更可能であってもよい。アレイA1及びA3は、アレイ配列方向DBに沿って移動できるように構成されてよい。代替的には、アレイA1が固定されており且つアレイA2及びA3がアレイ配列方向DBに沿って移動できるように構成されてよく、又は、アレイA3が固定されており且つアレイA1及びA2が配列方向DBに沿って移動できるように構成されてもよい。
3つのアレイすべてがその位置を変更できるように構成されてもよい。すなわち、アレイA1~A3の全てが、配列方向DBに沿って移動できるように構成されてもよい。
以上では、説明の簡略化のために、3つの検出器アレイを有する光検出装置に関して説明したが、4つ以上の検出器アレイを有する場合についても、同様に1以上の検出器アレイがその位置を変更できるように構成されてよい。
(4-1-1) Changing the Position of the Photodetector Array in the Flow Direction In one embodiment, one or more of the multiple photodetector arrays may be configured so that the positions of the arrays in the arrangement direction can be changed independently of each other. That is, the spacing between the arrays may be configured so that it can be adjusted. This will be described with reference to FIG. 6.
The figure shows three detector arrays A1 to A3, one or more of which may be configured to be movable along an array arrangement direction DB.
For example, as shown in the figure, among the three arrays, only array A2 may be configured to be able to change its position, and arrays A1 and A3 may be configured to be unable to change their positions, i.e., array A2 may be moved closer to array A3, or may be moved closer to array A1.
Two of the three arrays may be configured to be able to change their positions. For example, the position of array A2 may be fixed, and the positions of arrays A1 and A3 may be changeable. Arrays A1 and A3 may be configured to be able to move along the array arrangement direction DB. Alternatively, array A1 may be configured to be fixed and arrays A2 and A3 may be configured to be able to move along the array arrangement direction DB, or array A3 may be configured to be fixed and arrays A1 and A2 may be configured to be able to move along the array arrangement direction DB.
All three arrays may be configured so that their positions can be changed, that is, all of the arrays A1 to A3 may be configured so that they can be moved along the array direction DB.
For the sake of simplicity, the above description has been given with respect to an optical detection device having three detector arrays; however, in the case of an optical detection device having four or more detector arrays, one or more of the detector arrays may be configured so that their positions can be changed in a similar manner.
このようにアレイの間隔を調整することによって、流路側光学系若しくは検出器側光学系の倍率又は流路側光学系若しくは検出器側光学系の構成若しくは状態に応じて、適切なアレイ間隔を実現することができる。例えば流路側光学系若しくは検出器側光学系の光学部品によっては、光照射により生じた光を、光照射位置の間隔を反映したまま、光検出装置へ到達させることが難しい場合もありうる。また、光照射位置の流れ方向における位置がずれる場合もある。これらの場合において、上記のとおりにアレイ間隔を調整することによって、より適切な光検出が可能となる。 By adjusting the array spacing in this way, appropriate array spacing can be achieved depending on the magnification of the flow path side optical system or the detector side optical system or the configuration or state of the flow path side optical system or the detector side optical system. For example, depending on the optical components of the flow path side optical system or the detector side optical system, it may be difficult for the light generated by light irradiation to reach the light detection device while reflecting the spacing of the light irradiation positions. In addition, the position of the light irradiation position in the flow direction may shift. In these cases, more appropriate light detection is possible by adjusting the array spacing as described above.
(4-1-2)アレイ方向における光検出器アレイの位置変更
他の実施態様において、前記複数の光検出器アレイの1つ以上が、互いに独立に、光検出器単位が並んでいる方向における位置を変更できるように構成されていてよい。これに関して、図7を参照しながら説明する。
同図には、3つの検出器アレイA1~A3が示されている。これらのうち1つ以上が、光検出器単位が並んでいる方向(検出器単位配列方向)DAに沿って移動できるように構成されていてよい。
例えば、3つのアレイのうち、アレイA2だけがその位置を変更できるように構成されており、且つ、アレイA1及びA3はその位置を変更できないように構成されてよい。すなわち、アレイA2は、検出器単位配列方向に沿って移動することができ、例えば同図の左又は右へと移動することができる。
3つのアレイのうちの2つがその位置を変更できるように構成されてもよく、又は、3つのアレイすべてがその位置を変更できるように構成されてもよい。
以上では、説明の簡略化のために、3つの検出器アレイを有する光検出装置に関して説明したが、4つ以上の検出器アレイを有する場合についても、同様に1以上の検出器アレイがその位置を変更できるように構成されてよい。
(4-1-2) Changing the Position of the Photodetector Array in the Array Direction In another embodiment, one or more of the multiple photodetector arrays may be configured so that the positions of the photodetector units in the array direction can be changed independently of one another. This will be described with reference to FIG.
The figure shows three detector arrays A1 to A3. One or more of these may be configured to be movable along a direction DA in which the photodetector units are lined up (detector unit array direction).
For example, among the three arrays, only the array A2 may be configured to be able to change its position, and the arrays A1 and A3 may be configured to be unable to change their positions, i.e., the array A2 may be moved along the detector unit array direction, for example, to the left or right in the figure.
Two of the three arrays may be configured so that their positions can be altered, or all three arrays may be configured so that their positions can be altered.
For the sake of simplicity, the above description has been given with respect to an optical detection device having three detector arrays; however, in the case of an optical detection device having four or more detector arrays, one or more of the detector arrays may be configured so that their positions can be changed in a similar manner.
このようにアレイの検出器単位配列方向における位置を調整することによって、光照射により生じた光を効率的に検出することができる。例えば、粒子が流れる流路内の位置に応じて当該位置を調整することで、より適切な光検出が可能となる。また、各検出器単位に検出すべき光の波長が予め設定されている場合において、前記位置を変更することによって、所望の光をより効率的に検出することもできる。 By adjusting the position of the detector units in the array in this way, it is possible to efficiently detect the light generated by the light irradiation. For example, by adjusting the position according to the position in the flow channel through which the particles flow, more appropriate light detection is possible. Furthermore, when the wavelength of light to be detected is preset for each detector unit, the desired light can be detected more efficiently by changing the position.
例えば、蛍光を分光光学系によって波長ごとに分光した場合、分光後の各波長の光は、検出器アレイのアレイ方向に沿って、短波長の光から長波長の光へと連続的に並んでいる。ここで、蛍光は、通常は励起光波長または励起光よりも長い波長を有する。そのため、アレイ方向の位置が固定されたままである場合は、1つの検出器アレイのうちの、当該励起光よりも短い波長の蛍光は存在しないにもかかわらず、その存在しない波長の蛍光が到達する位置に、光検出器アレイのうちの一部の光検出器素子が存在することになる。当該一部の光検出器素子は、光検出において有効活用されていないことになりうる。そこで、光検出器アレイの位置を、アレイ方向に移動させることで、光検出において有効活用されない光検出器素子を減らすことができる。
例えば図8の左に示されるように、光検出器アレイA2は、短波長側の光が到達する位置(Short)から長波長側の光が到達する位置(Long)にわたって並んで配置されている。ここで、光検出器アレイA2が検出する蛍光を生じさせた励起光の波長がLexで示される位置の波長の光である場合において、Lexよりも短波長側の蛍光は存在しない。そこで、同図の右に示されるように、光検出器アレイA2の位置を、長波長側へと移動させる。これにより、当該蛍光の検出において有効活用されない光検出器素子を減らすことができる。
For example, when fluorescence is split into wavelengths by a spectroscopic optical system, the light of each wavelength after splitting is arranged continuously from short wavelength light to long wavelength light along the array direction of the detector array. Here, the fluorescence usually has a wavelength longer than the excitation light wavelength or the excitation light. Therefore, when the position in the array direction remains fixed, some of the photodetector elements of the photodetector array will be present at the position where the fluorescence of the non-existent wavelength reaches, even though there is no fluorescence of a wavelength shorter than the excitation light in one detector array. The part of the photodetector elements may not be effectively used in the light detection. Therefore, by moving the position of the photodetector array in the array direction, the number of photodetector elements that are not effectively used in the light detection can be reduced.
For example, as shown on the left in Fig. 8, the photodetector array A2 is arranged from the position (Short) where the light on the short wavelength side reaches to the position (Long) where the light on the long wavelength side reaches. Here, when the wavelength of the excitation light that caused the fluorescence detected by the photodetector array A2 is the light of the wavelength at the position indicated by Lex, there is no fluorescence on the shorter wavelength side than Lex. Therefore, as shown on the right in the same figure, the position of the photodetector array A2 is moved to the long wavelength side. This makes it possible to reduce the photodetector elements that are not effectively used in detecting the fluorescence.
(4-1-3)両方の方向における光検出器アレイの位置変更
さらに他の実施態様において、前記複数の光検出器アレイの1つ以上が、互いに独立に、アレイの配列方向における位置を変更でき且つ光検出器単位が並んでいる方向における位置を変更できるように構成されていてもよい。これらの位置変更は、上記で図6及び図7を参照して説明したとおりである。
(4-1-3) Changing the Position of the Photodetector Array in Both Directions In yet another embodiment, one or more of the photodetector arrays may be configured to be able to change their positions in the array arrangement direction and in the direction in which the photodetector units are aligned, independently of one another. These changes in position are as described above with reference to Figures 6 and 7.
以上で述べた光検出器アレイの位置変更を行うために、前記光検出装置は、アレイ位置調整部を有してよい。当該アレイ位置調整部は、例えばピエゾアクチュエータ又はモータとネジ送り機構など、電気的動力源を利用してアレイ位置調整するように構成されてよく、又は、ドライバーなどの工具を使用してアレイ位置を動かし調整後はネジ締め固定するように構成されてもよい。当該アレイ位置調整部によって、光検出器アレイの位置が制御されうる。当該アレイ位置調整部は、後述の情報処理部によってその駆動が制御されてよい。 To change the position of the photodetector array as described above, the photodetector device may have an array position adjustment unit. The array position adjustment unit may be configured to adjust the array position using an electrical power source, such as a piezoelectric actuator or a motor and a screw feed mechanism, or may be configured to move the array position using a tool such as a screwdriver and then fix it with a screw after adjustment. The position of the photodetector array can be controlled by the array position adjustment unit. The drive of the array position adjustment unit may be controlled by an information processing unit described later.
(4-2)光検出器アレイの変形例 (4-2) Modified photodetector array
上記(2)において説明した図3において、3つの光検出器アレイはいずれも10の光検出器素子を有する。光検出器アレイが有する光検出器素子の数は、同図におけるように同じであってよいが、2以上の光検出器アレイの間で異なっていてもよい。例えば図9に示される光検出装置410は、3つの光検出器アレイA11、A12、及びA13を有する。光検出器アレイA11が有する光検出器素子の数は10であり、光検出器アレイ12及び光検出器アレイA13が有する光検出器素子の数はそれぞれ12及び14である。このように、本開示に従う光検出装置が有する複数の光検出器アレイは、互いに異なる数の光検出器素子を有してもよい。例えば、光検出装置が有する複数の光検出器アレイのうち、1つ又は2つ以上の光検出器アレイの光検出器素子数が、他の光検出器アレイの光検出装置が有する複数の光検出器アレイと異なっていてよい。 3 described in (2) above, each of the three photodetector arrays has 10 photodetector elements. The number of photodetector elements in the photodetector arrays may be the same as in the figure, but may be different between two or more photodetector arrays. For example, the photodetector device 410 shown in FIG. 9 has three photodetector arrays A11, A12, and A13. The number of photodetector elements in the photodetector array A11 is 10, and the number of photodetector elements in the photodetector arrays A12 and A13 is 12 and 14, respectively. In this way, the multiple photodetector arrays in the photodetector device according to the present disclosure may have different numbers of photodetector elements. For example, the number of photodetector elements in one or more of the multiple photodetector arrays in the photodetector device may be different from the multiple photodetector arrays in the photodetector device of the other photodetector arrays.
上記(2)において説明した図3において、3つの光検出器アレイはアレイ方向DAにおける位置は同じである。そして、上記(4-1)で説明したように、これら光検出器アレイの位置は、アレイ方向に変更できるように構成されてよい。本開示において、予め、複数の検出器アレイのアレイ方向DAにおける位置は異なっていてもよい。例えば図10に示される光検出装置415は、4つの光検出器アレイA21、A22、A23、及びA24を有する。光検出器アレイA21及びA22のアレイ方向DAにおける位置は同じである。また、光検出器アレイA23及びA24のアレイ方向DAにおける位置も同じである。一方で、光検出器アレイA21及びA22のアレイ方向DAにおける位置は、光検出器アレイA23及びA24のアレイ方向DAにおける位置と異なる。このように、本開示に従う光検出装置が有する複数の光検出器アレイのアレイ方向における位置は、互いに異なっていてもよい。例えば、光検出装置が有する複数の光検出器アレイのうち、1つ又は2つ以上の光検出器アレイのアレイ方向における位置が、他の光検出器アレイのアレイ方向における位置と異なっていてよい。
なお、光検出器アレイのアレイ方向における位置は、各アレイのアレイ方向における両端のうちのいずれか一方の端の位置を意味してよく、又は、各アレイのアレイ方向における中心位置を意味してもよい。
In FIG. 3 described in (2) above, the positions of the three photodetector arrays in the array direction DA are the same. And, as described in (4-1) above, the positions of these photodetector arrays may be configured to be changeable in the array direction. In the present disclosure, the positions of the multiple detector arrays in the array direction DA may be different in advance. For example, the photodetector device 415 shown in FIG. 10 has four photodetector arrays A21, A22, A23, and A24. The positions of the photodetector arrays A21 and A22 in the array direction DA are the same. Also, the positions of the photodetector arrays A23 and A24 in the array direction DA are the same. On the other hand, the positions of the photodetector arrays A21 and A22 in the array direction DA are different from the positions of the photodetector arrays A23 and A24 in the array direction DA. In this way, the positions of the multiple photodetector arrays in the array direction DA of the photodetector device according to the present disclosure may be different from each other. For example, among a plurality of photodetector arrays included in the photodetection device, the position of one or more photodetector arrays in the array direction may be different from the position of the other photodetector arrays in the array direction.
The position of the photodetector array in the array direction may mean either one of the ends of each array in the array direction, or may mean the center position of each array in the array direction.
(4-3)マイクロレンズアレイ (4-3) Microlens array
前記光検出装置は、マイクロレンズアレイをさらに備えてよい。当該マイクロレンズアレイは、検出されるべき光を各光検出器単位へ集光するように構成されていてよい。これにより、光をより効率的に光検出器内へ導くことができる。図11を参照して、当該マイクロレンズアレイについて説明する。
同図に示されるように、マイクロレンズアレイMLAは、光検出器素子PDEそれぞれに光が集光されるように設けられてよい。すなわち、当該マイクロレンズアレイは、1つの光検出器素子PDEの上に1つのマイクロレンズ単位LUが存在するように構成されてよい。
当該マイクロレンズアレイのレンズ単位はそれぞれが、アレイ方向DBにおける曲率を有してよく、アレイ配列方向DA(同図の紙面手前から奥に向かう方向)における曲率を有してよく、又は、これらの両方の方向における曲率を有してもよい。
The light detection device may further include a microlens array. The microlens array may be configured to focus light to be detected onto each light detector unit, thereby allowing light to be more efficiently guided into the light detector. The microlens array will be described with reference to FIG. 11.
As shown in the figure, the microlens array MLA may be provided so that light is focused on each of the photodetector elements PDE, i.e., the microlens array may be configured so that one microlens unit LU is present above one photodetector element PDE.
Each lens unit of the microlens array may have a curvature in the array direction DB, may have a curvature in the array arrangement direction DA (the direction from the front to the back of the paper in the figure), or may have a curvature in both of these directions.
(5)光ファイバの利用 (5) Use of optical fiber
前記フローサイトメータは、前記光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路を有し、前記伝搬光路は1本以上の光ファイバを含んでよい。光ファイバの本数は、例えば光ファイバの構成(特にはコアの数)及び/又は光照射位置の構成に応じて適宜変更されてよい。
例えば、1本の光ファイバが1つのコアを有する場合(例えば1つのコアと当該コアを囲む1つのクラッドと当該クラッドの周囲を囲む被覆層とを有する光ファイバが用いられる場合)は、例えば光照射位置の数と同じ本数の光ファイバが、前記伝搬光路として用いられてよい。
1本の光ファイバが複数のコアを有する場合(例えば複数のコアを有するクラッドと当該クラッドの周囲を囲む被覆層とを有する光ファイバが用いられる場合)は、光照射位置の数よりも少ない本数の光ファイバが、前記伝搬光路として用いられてよい。
The flow cytometer may have a propagation optical path that propagates the light generated by the light irradiation to the light detection device, and the propagation optical path may include one or more optical fibers. The number of optical fibers may be appropriately changed depending on, for example, the configuration of the optical fibers (particularly the number of cores) and/or the configuration of the light irradiation position.
For example, when a single optical fiber has one core (e.g., when an optical fiber having one core, one clad surrounding the core, and a coating layer surrounding the clad is used), the same number of optical fibers as the number of light irradiation positions may be used as the propagation optical path.
When a single optical fiber has multiple cores (for example, when an optical fiber having a clad with multiple cores and a coating layer surrounding the clad is used), a number of optical fibers fewer than the number of light irradiation positions may be used as the propagation optical path.
一実施態様において、前記伝播光路は、複数本の光ファイバを含む。当該複数本の光ファイバは、好ましくはバンドルされてよい。すなわち、前記伝搬光路は、光ファイババンドルを有してよい。各光ファイバは、1つのコアを有するものであってよいが、複数のコアを有してもよい。
例えば、光の入射側末端(生体粒子への光照射により生じた光が入射する端)において各光ファイバのコアの配置が固定されるように、前記複数本の光ファイバはバンドルされてよい。
また、光の出射側末端(前記入射側末端から入射した光を出射する端)において、各光ファイバのコアの配置が固定されるように、前記複数本の光ファイバはバンドルされてよい。
このようにバンドルされることで、前記複数本の光ファイバのコアを、前記入射側末端及び/又は前記出射側末端において、直線状に1つの列を形成するように配置することができる。
In one embodiment, the propagation path includes a plurality of optical fibers, which may preferably be bundled together, i.e. the propagation path may comprise an optical fiber bundle, each optical fiber having one core, but may also have multiple cores.
For example, the multiple optical fibers may be bundled so that the arrangement of the cores of each optical fiber is fixed at the light incident end (the end where light generated by irradiating a bioparticle with light is incident).
Furthermore, the plurality of optical fibers may be bundled so that the arrangement of the cores of each optical fiber is fixed at the light output end (the end that outputs light that has been input from the input end).
By bundling in this manner, the cores of the plurality of optical fibers can be arranged to form a linear row at the input end and/or the output end.
他の実施態様において、前記伝搬光路は1本の光ファイバを含み、当該1本の光ファイバ内に、複数のコア-クラッドセットが設けられてよい。
例えば、光の入射側末端において当該複数のコアの配置が固定されるように、前記複数のコア-クラッドセットが固定されてよい。
また、光の出射側末端において、当該複数のコアの配置が固定されるように、前記複数のコア-クラッドセットが固定されてよい。
前記複数本の光ファイバはバンドルされてよい。
このようにコアの配置が固定されることで、前記光ファイバの複数のコアを、前記入射側末端及び/又は前記出射側末端において、直線状に1つの列を形成するように配置することができる。
In another embodiment, the propagation path may include a single optical fiber, and multiple core-clad sets may be provided within the single optical fiber.
For example, the multiple core-clad sets may be fixed so that the arrangement of the multiple cores is fixed at the light input end.
Furthermore, the plurality of core-clad sets may be fixed at the light output end so that the arrangement of the plurality of cores is fixed.
The plurality of optical fibers may be bundled.
By fixing the arrangement of the cores in this manner, the multiple cores of the optical fiber can be arranged to form a linear row at the input end and/or the output end.
さらに他の実施態様において、前記伝搬光路は1本の光ファイバを含み、当該1本の光ファイバ内に、複数のコアが設けられてよく、特には1つのクラッド内に複数のコアが設けられてよい。これにより、光の入射側末端において当該複数のコアの配置が固定される。また、光の出射側末端においても、当該複数のコアの配置が固定される。
このようにコアの配置が固定されることで、前記光ファイバの複数のコアを、前記入射側末端及び/又は前記出射側末端において、直線状に1つの列を形成するように配置することができる。
In yet another embodiment, the propagation optical path includes a single optical fiber, and multiple cores may be provided in the single optical fiber, particularly multiple cores may be provided in a single clad, such that the arrangement of the multiple cores is fixed at the light input end, and also at the light output end.
By fixing the arrangement of the cores in this manner, the multiple cores of the optical fiber can be arranged to form a linear row at the input end and/or the output end.
なお、光ファイバの構成例については、後段で別途図19A~図19Hを参照して説明する。また、前記フローサイトメータにおける、光照射によって生じた光を光検出装置へ伝搬する伝搬光路の例として光ファイバを活用する例を示したが、伝搬光路としては、光ファイバに代えて、入射した光を内部で全反射して伝搬するロッドインテグレータ等、光の伝搬光路として使用し得る任意の手段を用いてもよい。この場合、光ファイバに代えて任意の光の伝搬手段を用いる他は、本明細書に記載の構成を好適に使用することができる。 An example of the optical fiber configuration will be described later with reference to Figures 19A to 19H. In addition, an example of using an optical fiber as an example of a propagation optical path that propagates light generated by light irradiation to a light detection device in the flow cytometer has been shown, but instead of an optical fiber, any means that can be used as a light propagation optical path may be used as the propagation optical path, such as a rod integrator that propagates incident light by total internal reflection. In this case, other than using any light propagation means instead of an optical fiber, the configuration described in this specification can be preferably used.
光ファイバを含む伝搬光路を有する本開示に従うフローサイトメータの構成例を、図12を参照しながら説明する。同図に示されるフローサイトメータ400は、視野絞り240の代わりに光ファイババンドル440が設けられていること以外は、図2に示されるフローサイトメータ200と同じである。 An example of the configuration of a flow cytometer according to the present disclosure having a propagation optical path including an optical fiber will be described with reference to FIG. 12. The flow cytometer 400 shown in the figure is the same as the flow cytometer 200 shown in FIG. 2, except that an optical fiber bundle 440 is provided instead of the field stop 240.
光ファイババンドル440は、図12に示されるように、フローセル210と分光光学系260との間の光路上に設けられてよく、例えば流路側導光光学系230と検出器側導光光学系250との間の光路上に設けられてよい。
光ファイババンドル440は、光照射位置の数に対応する数の光ファイバがバンドルされたものであってよく、同図においては3本の光ファイバが束ねられている。光ファイババンドル440は、例えば後述の図19Aに示されるような構造を有するものであってよい。
As shown in FIG. 12 , the optical fiber bundle 440 may be provided on the optical path between the flow cell 210 and the spectroscopic optical system 260, for example, on the optical path between the flow path side light-guiding optical system 230 and the detector side light-guiding optical system 250.
The optical fiber bundle 440 may be a bundle of optical fibers corresponding to the number of light irradiation positions, and three optical fibers are bundled in the figure. The optical fiber bundle 440 may have a structure as shown in Fig. 19A described below, for example.
光ファイババンドル440の光入射側末端IEには、同図に示されるように、3つの光ファイバコアCI1、CI2、及びCI3が存在している(なお、同図においては、クラッド及び被覆層は省略されている)。光ファイバコアCI1は、光照射位置S1での生体粒子への光照射により生じた光が入射するコアである。同様に、光ファイバコアCI2及びCI3はそれぞれ、光照射位置S2での生体粒子への光照射により生じた光が入射するコア及び光照射位置S3での生体粒子への光照射により生じた光が入射するコアである。
当該末端において、3つの光ファイバコアCI1、CI2、及びCI3の配置間隔は固定されている。当該配置間隔は、光照射位置S1、S2、及びS3の間隔に対応するものであってよい。例えば、前記光入射側末端に存在する或る2つの光ファイバコアの配置間隔は、「当該2つの光ファイバコアへ入射する光が生じるところの2つの光照射位置の間隔」と「流路側導光光学系の倍率」とに基づいて設定されてよい。当該流路側導光光学系の倍率は、例えば光照射される流路と光ファイババンドルの光入射側末端との間に存在する1以上の光学素子(例えばレンズなど)によって決まる光学倍率であってよい。
このように、前記光入射側末端において複数の光ファイバコアの配置が固定されてよく、特には当該複数の光ファイバコアは、前記光入射側末端において、流路上の複数の光照射位置の間隔に対応するように配置されてよい。この場合において、前記光入射側末端における光ファイバコアの間隔は、例えば(流路上の光照射位置の間隔)及び(流路側導光光学系の倍率)に基づき設定された間隔であってよく、例えば「(流路上の光照射位置の間隔)×(流路側導光光学系の倍率)」に相当する間隔であってよい。
As shown in the figure, three optical fiber cores CI1, CI2, and CI3 are present at the light-input end IE of the optical fiber bundle 440 (note that the cladding and coating layer are omitted in the figure). The optical fiber core CI1 is a core into which light generated by irradiating a bioparticle with light at the light irradiation position S1 enters. Similarly, the optical fiber cores CI2 and CI3 are cores into which light generated by irradiating a bioparticle with light at the light irradiation position S2 enters and cores into which light generated by irradiating a bioparticle with light at the light irradiation position S3 enters, respectively.
At the end, the arrangement intervals of the three optical fiber cores CI1, CI2, and CI3 are fixed. The arrangement intervals may correspond to the intervals between the light irradiation positions S1, S2, and S3. For example, the arrangement interval of two optical fiber cores present at the light incident end may be set based on "the interval between two light irradiation positions at which light incident on the two optical fiber cores occurs" and "the magnification of the flow path side light guiding optical system". The magnification of the flow path side light guiding optical system may be an optical magnification determined by one or more optical elements (e.g., lenses, etc.) present between the flow path to be irradiated with light and the light incident end of the optical fiber bundle.
In this way, the arrangement of the optical fiber cores may be fixed at the light incident end, and in particular, the optical fiber cores may be arranged at the light incident end so as to correspond to the intervals between the light irradiation positions on the flow path. In this case, the intervals between the optical fiber cores at the light incident end may be set based on, for example, (the intervals between the light irradiation positions on the flow path) and (the magnification of the flow path side light guiding optical system), and may be, for example, an interval equivalent to "(the intervals between the light irradiation positions on the flow path) x (the magnification of the flow path side light guiding optical system)".
光ファイババンドル440の光出射側末端OEには、同図に示されるように、3つの光ファイバコアCO1、CO2、及びCO3が存在している。光ファイバコアCO1は、光照射位置S1での生体粒子への光照射により生じた光を出射させるコアである。同様に、光ファイバコアCO2及びCO3はそれぞれ、光照射位置S2での生体粒子への光照射により生じた光を出射させるコア及び光照射位置S3での生体粒子への光照射により生じた光を出射させるコアである。
当該末端において、3つの光ファイバコアCO1、CO2、及びCO3の配置間隔は固定されている。当該配置間隔は、光検出装置280の光検出器アレイ282-1~282-3の間隔に対応するものであってよい。例えば、前記光出射側末端に存在する或る2つの光ファイバコアの配置間隔は、「当該2つの光ファイバコアが出射する光を検出するように割り当てられた2つの光検出器アレイの間隔」と「検出器側導光光学系の倍率」とに基づいて設定されてよい。当該光検出器アレイの間隔は、交差方向DBにおける間隔を意味してよい。また、当該検出器側導光光学系の倍率は、例えば光検出装置と光ファイババンドルの光出射側末端との間に存在する1以上の光学素子(例えばレンズなど)によって決まる光学倍率であってよい。
このように、前記光出射側末端において複数の光ファイバコアの配置が固定されてよく、特には当該複数の光ファイバコアは、前記光出射側末端において、前記光検出器アレイの間隔に対応するように配置されてよい。この場合において、前記出射側末端における光ファイバコアの間隔は、例えば(光検出器アレイの間隔)及び(検出器側光学系の倍率)に基づき設定された間隔であってよく、例えば「(光検出器アレイの間隔)×(検出器側光学系の倍率)」に相当する間隔であってよい。
なお、上記の複数の光ファイバコアの光出射側末端に対応した光検出器アレイの配置は、光ファイババンドル440の光出射側末端から光検出装置280までの光の光路に合わせて適宜、調整して対応させてもよい。また、逆に、光検出器アレイの配置に合わせて、光ファイバコアの光出射側末端の配置を調整することもできる。
ここで、光ファイババンドル440の光出射側末端から光検出装置280までの光の光路は、使用する検出器側導光光学系250、分光光学系260およびテレセントリック集光レンズ270や、これらの組み合わせ、またはこれらの構成の配置によって決定される。
As shown in the figure, three optical fiber cores CO1, CO2, and CO3 are present at the light output end OE of the optical fiber bundle 440. The optical fiber core CO1 is a core that outputs light generated by light irradiation of a bioparticle at a light irradiation position S1. Similarly, the optical fiber cores CO2 and CO3 are cores that output light generated by light irradiation of a bioparticle at a light irradiation position S2 and a core that output light generated by light irradiation of a bioparticle at a light irradiation position S3, respectively.
At the end, the arrangement intervals of the three optical fiber cores CO1, CO2, and CO3 are fixed. The arrangement intervals may correspond to the intervals of the photodetector arrays 282-1 to 282-3 of the photodetector 280. For example, the arrangement interval of two optical fiber cores present at the light emission end may be set based on the "interval between two photodetector arrays assigned to detect light emitted by the two optical fiber cores" and the "magnification of the detector-side light guiding optical system". The interval between the photodetector arrays may mean the interval in the cross direction DB. In addition, the magnification of the detector-side light guiding optical system may be an optical magnification determined by one or more optical elements (e.g., lenses, etc.) present between the photodetector and the light emission end of the optical fiber bundle.
In this way, the arrangement of the optical fiber cores may be fixed at the light output end, and in particular, the optical fiber cores may be arranged at the light output end so as to correspond to the spacing of the photodetector array. In this case, the spacing of the optical fiber cores at the output end may be set based on, for example, the spacing of the photodetector array and the magnification of the detector-side optical system, and may be, for example, a spacing equivalent to "(spacing of the photodetector array) x (magnification of the detector-side optical system)".
The arrangement of the photodetector array corresponding to the light-emitting ends of the above-mentioned multiple optical fiber cores may be adjusted appropriately to correspond to the optical path of light from the light-emitting end of the optical fiber bundle 440 to the photodetector 280. Conversely, the arrangement of the light-emitting ends of the optical fiber cores may be adjusted to correspond to the arrangement of the photodetector array.
Here, the optical path of light from the light emitting end of the optical fiber bundle 440 to the light detection device 280 is determined by the detector side light guiding optical system 250, the spectroscopic optical system 260 and the telecentric focusing lens 270 used, or a combination of these, or the arrangement of these configurations.
本開示のフローサイトメータが有する光ファイババンドルの模式的な例を図13に示す。同図に示される光ファイババンドル450は、4本の光ファイバのバンドルである。なお同図において、末端IE及び末端OEの付近で4本のファイバへと分岐しているように示されているが、これは、4つのコアの間隔を説明するために図面上においてのみ分岐しているように表示されているだけであり、実際に用いられる光ファイババンドルはこのような分岐を有さなくてよく、図12に示されるように1本の線状構造体として構成されてよい。
当該バンドルの光入射側末端IE及び光出射側末端OEのいずれにおいても、4本の光ファイバの位置関係は固定されており、すなわちこれら末端における4つの光ファイバコアの配置(間隔)は固定されている。同図に示されるように、光入射側末端IEにおいて、複数のコアは直線状に並んでいてよい。光出射側末端OEにおいても、複数のコアは直線状に並んでいてよい。
また、上記で説明した或る2つの光ファイバのコアの間隔は、例えば同図中の光入射側末端のコアCI1及びCI2に関しては、コアCI1及びCI2の間の直線距離であってよく、同図中の矢印Lciにおいて示される距離である。他の2つのコアの間隔についても同様である。
また、例えば同図中の光入射側末端のコアCO1及びCO2に関しては、コアCO1及びCO2の間の直線距離であってよく、同図中の矢印Lcoにより示される距離である。他の2つのコアの間隔についても同様である。
また、距離Lciと距離Lcoとは、必ずしも同じ距離でなくてよい。すなわち、これらの距離は、入射側と出射側の光学倍率に合わせて、適宜調整されてよい。
A schematic example of an optical fiber bundle included in the flow cytometer of the present disclosure is shown in Fig. 13. The optical fiber bundle 450 shown in the figure is a bundle of four optical fibers. Note that in the figure, the optical fiber bundle is shown branched into four fibers near the ends IE and OE, but this is only shown as branched on the drawing to explain the spacing between the four cores, and an optical fiber bundle that is actually used does not need to have such branches, and may be configured as a single linear structure as shown in Fig. 12.
At both the light input end IE and the light output end OE of the bundle, the positional relationship of the four optical fibers is fixed, i.e., the arrangement (spacing) of the four optical fiber cores at these ends is fixed. As shown in the figure, at the light input end IE, the multiple cores may be arranged in a straight line. At the light output end OE, the multiple cores may also be arranged in a straight line.
In addition, the distance between the cores of two optical fibers described above may be the linear distance between the cores CI1 and CI2 at the light input end in the figure, and is the distance indicated by the arrow Lci in the figure. The same applies to the distances between the other two cores.
For example, the distance between the cores CO1 and CO2 at the light input end in the figure may be the straight-line distance between the cores CO1 and CO2, which is the distance indicated by the arrow Lco in the figure. The same is true for the interval between the other two cores.
Furthermore, the distance Lci and the distance Lco do not necessarily have to be the same distance, that is, these distances may be appropriately adjusted according to the optical magnifications on the entrance side and exit side.
以上のとおり、本開示のフローサイトメータは、光ファイババンドルを有してよい。当該光ファイババンドルの、両末端(光入射側末端及び光出射側末端)において、当該光ファイババンドルが有する複数本の光ファイバのコアの配置は固定されてよく、特には当該複数本の光ファイバのコアの配置間隔が固定されてよい。
なお、コアの数は、図12及び13においてはそれぞれ3つ及び4つであるが、これらに限定されないことは明らかである。例えば、コアの数は、光照射位置の数(又は光検出装置中の光検出器アレイの数)と同じであってよく、例えば2以上であってよい。
また、或る実施態様においては、コアの数は、光照射位置の数(又は光検出装置中の光検出器アレイの数)よりも少なくてよい。この場合、少なくとも1つの光ファイバが、2以上の光照射位置での光照射により生じた光によって、光路として共有されてよい。
また、他の実施態様において、コアの数は、光照射位置の数(又は光検出装置中の光検出器アレイの数)よりも多くてもよい。この場合、生体粒子への光照射により生じた光の伝搬光路として利用される光ファイバが、適宜切り替えられてもよい。
また、図12には光ファイババンドルが用いられるフローサイトメータの例が示されているが、光ファイババンドルの代わりに、バンドルされていない光ファイバが用いられてもよい。当該光ファイバは、例えば上記で述べたように、後述のとおり複数のコア-クラッドセットを有する光ファイバであってよく、又は、複数のコアが1つのクラッドに設けられている光ファイバであってもよい。
このような光ファイバが用いられる場合においても、上記で述べたように、当該光ファイバが有する複数の光ファイバコアは、前記光入射側末端において、流路上の複数の光照射位置の間隔に対応するように配置されてよい。また、上記で述べたように、当該光ファイバが有する複数の光ファイバコアは、前記光出射側末端において、前記光検出器アレイの間隔に対応するように配置されてよい。
As described above, the flow cytometer of the present disclosure may have an optical fiber bundle. At both ends (the light input end and the light output end) of the optical fiber bundle, the arrangement of the cores of the optical fibers included in the optical fiber bundle may be fixed, and in particular, the arrangement intervals of the cores of the optical fibers may be fixed.
12 and 13, the number of cores is three and four, respectively, but it is clear that the number is not limited thereto. For example, the number of cores may be the same as the number of light irradiation positions (or the number of photodetector arrays in the photodetector device), and may be, for example, two or more.
Also, in some embodiments, the number of cores may be less than the number of light irradiation positions (or the number of photodetector arrays in a light detection device), in which case at least one optical fiber may be shared as an optical path by light generated by irradiation at two or more light irradiation positions.
In another embodiment, the number of cores may be greater than the number of light irradiation positions (or the number of photodetector arrays in the photodetection device). In this case, the optical fiber used as the propagation path of the light generated by the light irradiation of the bioparticles may be appropriately switched.
12 shows an example of a flow cytometer in which an optical fiber bundle is used, an unbundled optical fiber may be used instead of the optical fiber bundle. The optical fiber may be, for example, an optical fiber having multiple core-clad sets as described above, as described below, or an optical fiber having multiple cores in a single clad.
Even when such an optical fiber is used, as described above, the optical fiber cores may be arranged at the light input end so as to correspond to the intervals between the light irradiation positions on the flow path, and as described above, the optical fiber cores may be arranged at the light output end so as to correspond to the intervals between the photodetector arrays.
本開示において用いられうる光ファイバの構成例について、以下で図を参照しながら説明する。前記伝搬光路を形成する光ファイバとして、以下例1~3に記載のいずれかの光ファイババンドル又は光ファイバが用いられてよく、これらが2つ以上組み合わせて用いられてもよい。 Examples of the configuration of optical fibers that can be used in the present disclosure are described below with reference to the drawings. As the optical fiber that forms the optical propagation path, any of the optical fiber bundles or optical fibers described in Examples 1 to 3 below may be used, and two or more of these may be used in combination.
(例1:光ファイババンドル)
図19Aは、光ファイババンドルの一例の横断面模式図である。当該図は、光の進行方向に対して略垂直な断面の模式図であり、各構成要素は実際のサイズを反映しているものでない。
同図に示される光ファイババンドル700は、3本の光ファイバ701を有するバンドルである。各光ファイバ701は、コア703、当該コアの周囲を囲むクラッド704、及び当該クラッドの周囲を囲む被覆層704のセットを有する。すなわち、当該コア、当該クラッド、及び当該被覆層は、同心円状に積層されている。前記コア、前記クラッド、及び前記被覆層の材料はいずれも、当技術分野において用いられている既知の材料であってよい。
光ファイババンドル700は、同図に示されるように3本の光ファイバ701が、前記横断面において一列に並んで現れるように配置されており、その配置が、固定部材702によって固定されている。なお、当該配置は固定されていなくてもよく、例えばバンドルの途中(すなわち、バンドルの光入射側末端及び光出射末端以外の途中領域)においては固定されていなくてもよい。固定部材702は、例えば樹脂又はゴム又は繊維などの当技術分野において用いられている既知の材料であってよい。
また、図19Aに示される光ファイババンドル700は、3本の光ファイバを有しているが、当該バンドルが有する光ファイバの本数は、3に限られず、2以上、3以上、又は4以上であってよく、例えば光検出器アレイの数に対応する数又はそれ以上の数であってよい。さらに、図19Aにおいては、当該バンドルは、光ファイババンドル断面に3本の光ファイバが1列に並んで現れるように構成されているが、光ファイバの配置はこれに限定されない。例えば図19Bに示される光ファイババンドル800のように、より多くの本数の光ファイバが束ねられていてよく、すなわち、必ずしも図19Aのように一つの列だけを形成するように配置されていなくてもよい。
(Example 1: Optical fiber bundle)
19A is a schematic cross-sectional view of an example of an optical fiber bundle. This drawing is a schematic cross-sectional view approximately perpendicular to the light traveling direction, and each component does not reflect its actual size.
The optical fiber bundle 700 shown in the figure is a bundle having three optical fibers 701. Each optical fiber 701 has a core 703, a cladding 704 surrounding the periphery of the core, and a coating layer 704 surrounding the periphery of the cladding. In other words, the core, the cladding, and the coating layer are stacked concentrically. The materials of the core, the cladding, and the coating layer may all be known materials used in the art.
As shown in the figure, the optical fiber bundle 700 has three optical fibers 701 arranged so that they appear lined up in a row in the cross section, and the arrangement is fixed by a fixing member 702. Note that the arrangement does not have to be fixed, and for example, the bundle does not have to be fixed in the middle (i.e., in the middle region other than the light input end and the light output end of the bundle). The fixing member 702 may be a known material used in this technical field, such as resin, rubber, or fiber.
In addition, although the optical fiber bundle 700 shown in Fig. 19A has three optical fibers, the number of optical fibers in the bundle is not limited to three, and may be two or more, three or more, or four or more, for example, a number corresponding to or greater than the number of photodetector arrays. Furthermore, in Fig. 19A, the bundle is configured such that three optical fibers appear in a row in the cross section of the optical fiber bundle, but the arrangement of the optical fibers is not limited to this. For example, as in the optical fiber bundle 800 shown in Fig. 19B, a larger number of optical fibers may be bundled, that is, they do not necessarily have to be arranged to form only one row as in Fig. 19A.
(例2:複数のコア-クラッドセットを有する光ファイバ)
図19Cは、1本の光ファイバの一例の横断面模式図である。同図に示される光ファイバ710は、3つのコア-クラッドセット711を有する。各コア-クラッドセットは、コア713と当該コアの周囲を囲むクラッド714とのセット(すなわちこれら2要素からなる構造体)を意味する。さらに、3つのコア-クラッドセットを囲むように被覆層712が設けられている。前記コア、前記クラッド、及び前記被覆層の材料はいずれも、当技術分野において用いられている既知の材料であってよい。
同図に示される光ファイバ710は、3本のコア-クラッドセット711が、前記横断面において一列に並んで現れるように配置されており、その配置が、被覆層712によって固定されている。なお、当該配置は固定されていなくてもよく、例えばバンドルの途中(すなわち、バンドルの光入射側末端及び光出射末端以外の途中領域)においては固定されていなくてもよい。
また、図19Cに示される光ファイバ710は、3本のコア-クラッドセット711を有しているが、当該光ファイバが有するコア-クラッドセットの本数は、3に限られず、2以上、3以上、又は4以上であってよく、例えば光検出器アレイの数に対応する数又はそれ以上の数であってよい。さらに、図19Cにおいては、当該光ファイバは、光ファイバ断面に3本のコア-クラッドセットが1列に並んで現れるように構成されているが、コア-クラッドセットの配置はこれに限定されない。例えば図19Dに示される光ファイババンドル810のように、複数のコア-クラッドセットが束ねられていてもよく、すなわち、必ずしも図19Cのように一つの列だけを形成するように配置されていなくてもよい。
(Example 2: Optical fiber having multiple core-cladding sets)
19C is a schematic cross-sectional view of an example of an optical fiber. The optical fiber 710 shown in the figure has three core-clad sets 711. Each core-clad set refers to a set of a core 713 and a clad 714 surrounding the core (i.e., a structure consisting of these two elements). Furthermore, a coating layer 712 is provided so as to surround the three core-clad sets. The materials of the core, the clad, and the coating layer may all be known materials used in the art.
The optical fiber 710 shown in the figure has three core-clad sets 711 arranged so as to appear lined up in a row in the cross section, and this arrangement is fixed by a coating layer 712. Note that this arrangement does not have to be fixed, and for example, it does not have to be fixed in the middle of the bundle (i.e., in a middle region other than the light input end and light output end of the bundle).
Also, although the optical fiber 710 shown in Fig. 19C has three core-clad sets 711, the number of core-clad sets that the optical fiber has is not limited to three, and may be two or more, three or more, or four or more, for example, a number corresponding to or greater than the number of photodetector arrays. Furthermore, although the optical fiber in Fig. 19C is configured such that three core-clad sets appear lined up in a row in the optical fiber cross section, the arrangement of the core-clad sets is not limited to this. For example, as in the optical fiber bundle 810 shown in Fig. 19D, a plurality of core-clad sets may be bundled together, that is, they do not necessarily have to be arranged to form only one row as in Fig. 19C.
図19Eは、1本の光ファイバの他の例の横断面模式図である。同図に示される光ファイバ720は、3つのコア-クラッドセット711が、固定化材料(例えば樹脂など)715によってそれらの位置が固定化されていること以外は、図19Cに示される光ファイバ710と同じである。本開示において、このように複数のコア-クラッドセット711の配置が固定化材料によって固定化された光ファイバが用いられてもよい。当該固定化材料の周囲には、図19Cと同様に被覆層が存在していてよい。当該固定化材料は、当技術分野において用いられている既知の材料であってよい。
また、図19Eに示される光ファイバ720は、3本のコア-クラッドセット711を有しているが、当該光ファイバが有するコア-クラッドセットの本数は、3に限られず、2以上、3以上、又は4以上であってよく、例えば光検出器アレイの数に対応する数又はそれ以上の数であってよい。また、図19Eにおいては、当該光ファイバは、光ファイバ断面に3本のコア-クラッドセットが1列に並んで現れるように構成されているが、コア-クラッドセットの配置はこれに限定されない。例えば図19Fに示される光ファイババンドル820のように、複数の光ファイバが束ねられていてもよく、すなわち、必ずしも図19Eのように一つの列だけを形成するように配置されていなくてもよい。
一実施態様において、図19Eにおいて示した固定化材料による固定化は、例えば光ファイバの光出射端及び/又は光入射端においてのみ行われてよく、途中領域においては固定化されていなくてもよい。すなわち、当該光ファイバは、光出射端及び/又は光入射端においては、図19E又はFに示されるように固定化材料によって固定されており、途中領域においては、図19C又はDに示されるように、固定化材料による固定は行わなくてよい。
他の実施態様において、図19Eにおいて示した固定化材料による固定化は、光ファイバの光出射端及び/又は光入射端を含む光ファイバ全域にわたって行われていてもよい。
Fig. 19E is a schematic cross-sectional view of another example of a single optical fiber. The optical fiber 720 shown in this figure is the same as the optical fiber 710 shown in Fig. 19C, except that the positions of the three core-clad sets 711 are fixed by a fixing material (e.g., a resin or the like) 715. In the present disclosure, an optical fiber in which the arrangement of the multiple core-clad sets 711 is fixed by a fixing material in this manner may be used. A coating layer may be present around the fixing material, as in Fig. 19C. The fixing material may be a known material used in the art.
Also, the optical fiber 720 shown in Fig. 19E has three core-clad sets 711, but the number of core-clad sets in the optical fiber is not limited to three, and may be two or more, three or more, or four or more, for example, a number corresponding to or greater than the number of photodetector arrays. Also, in Fig. 19E, the optical fiber is configured such that three core-clad sets appear in a row in the optical fiber cross section, but the arrangement of the core-clad sets is not limited to this. For example, a plurality of optical fibers may be bundled together, as in the optical fiber bundle 820 shown in Fig. 19F, that is, they do not necessarily have to be arranged to form only one row as in Fig. 19E.
In one embodiment, the fixation with the fixation material shown in Fig. 19E may be performed, for example, only at the light output end and/or the light input end of the optical fiber, and fixation may not be performed in the intermediate region. That is, the optical fiber is fixed with the fixation material at the light output end and/or the light input end as shown in Fig. 19E or F, and fixation with the fixation material may not be performed in the intermediate region as shown in Fig. 19C or D.
In another embodiment, immobilization with the immobilization material shown in FIG. 19E may be performed over the entire optical fiber, including the light output end and/or the light input end of the optical fiber.
(例3:複数のコアがクラッド内に設けられている光ファイバ)
図19Gは、1本の光ファイバの他の例の横断面模式図である。同図に示される光ファイバ730は、3つのコア733を有する。3つのコア733が、1つのクラッド734内に存在している。そして、当該クラッドを囲むように被覆層732が設けられている。前記コア、前記クラッド、及び前記被覆層の材料はいずれも、当技術分野において用いられている既知の材料であってよい。
同図に示される光ファイバ730は、3本のコア733が、一列に並んでおり、その配置が、クラッド734によって固定されている。
また、同図に示される光ファイバ730は、3本のコア733を有しているが、当該光ファイバが有するコアの本数は、3に限られず、2以上、3以上、又は4以上であってよく、例えば光検出器アレイの数に対応する数又はそれ以上の数であってよい。また、同図においては、当該光ファイバは、光ファイバ断面に3本のコアが1列に並んで現れるように構成されているが、コアの配置はこれに限定されない。例えば図19Hに示される光ファイバ830のように、複数のコアがクラッド内に存在していてよく、すなわち、必ずしも図19Gのように一つの列だけを形成するように配置されていなくてもよい。
(Example 3: Optical fiber with multiple cores in the cladding)
19G is a schematic cross-sectional view of another example of an optical fiber. The optical fiber 730 shown in the figure has three cores 733. The three cores 733 are present in one cladding 734. A coating layer 732 is provided to surround the cladding. The materials of the core, the cladding, and the coating layer may all be known materials used in the art.
The optical fiber 730 shown in the figure has three cores 733 arranged in a row, and their arrangement is fixed by a cladding 734.
In addition, the optical fiber 730 shown in the figure has three cores 733, but the number of cores in the optical fiber is not limited to three, and may be two or more, three or more, or four or more, for example, a number corresponding to or greater than the number of photodetector arrays. In addition, in the figure, the optical fiber is configured so that three cores appear in a row in the optical fiber cross section, but the arrangement of the cores is not limited to this. For example, as in the optical fiber 830 shown in Figure 19H, multiple cores may be present in the cladding, that is, they do not necessarily have to be arranged to form only one row as in Figure 19G.
(6)分光光学系による光路の設計 (6) Designing the light path using a spectroscopic optical system
本開示に従うフローサイトメータにおける、分光光学系による光検出装置までの光の光路の設計の例について、図14を参照しながら説明する。
図14は、分光光学系によって設計された光検出装置までの光の光路の模式図である。当該光路は、例えば、図2に示されるフローサイトメータの構成例においては、視野絞り240から光検出器280までの光路として適用し得る。また、図12に示されるフローサイトメータの構成例においては、光ファイババンドル440の光出射側末端から光検出装置280までの光路として適用し得る。
An example of the design of the optical path of light through the spectroscopic optical system to the light detection device in the flow cytometer according to the present disclosure will be described with reference to FIG.
Fig. 14 is a schematic diagram of the optical path of light to a photodetector designed by a spectroscopic optical system. For example, in the configuration example of the flow cytometer shown in Fig. 2, the optical path can be applied as the optical path from the field stop 240 to the photodetector 280. Also, in the configuration example of the flow cytometer shown in Fig. 12, the optical path can be applied as the optical path from the light emission end of the optical fiber bundle 440 to the photodetector 280.
前記の視野絞り240や光ファイババンドル440の光出射側末端等から、図14に示す光の入射端Xから入射した光は、検出器側導光光学系250を通過し、進行方向を平行等の任意の方向に整えられる。検出器側導光光学系250を構成する光学部品は、本明細書に記載する検出器側導光光学系として使用し得る光学部品を好適に使用し得る。図14においては、2つのレンズからなる光学系を用いた例が示されているが、これに限定されず、目的に応じて、当業者が任意に設計してもよい。 Light incident from the light input end X shown in FIG. 14, such as from the light output end of the field stop 240 or the optical fiber bundle 440, passes through the detector-side light-guiding optical system 250 and is adjusted to an arbitrary direction, such as parallel. The optical components constituting the detector-side light-guiding optical system 250 may suitably be optical components that can be used as the detector-side light-guiding optical system described in this specification. FIG. 14 shows an example in which an optical system consisting of two lenses is used, but this is not limiting and a person skilled in the art may design it as desired depending on the purpose.
検出器側導光光学系250により任意の方向に進路を整えられた光は、分光光学系260によって、波長ごとに分光される。分光光学系260を構成する光学部品は、本明細書に記載する分光光学系として使用し得る光学部品を好適に使用し得る。図14においては、頂角40度で設計された3つのプリズムを用いた例が示されているが、これに限定されず、目的に応じて、当業者が任意に設計してもよい。 The light that has been adjusted in a desired direction by the detector-side light-guiding optical system 250 is separated into wavelengths by the spectroscopic optical system 260. The optical components that make up the spectroscopic optical system 260 may suitably be optical components that can be used as spectroscopic optical systems described in this specification. In FIG. 14, an example is shown in which three prisms designed with an apex angle of 40 degrees are used, but this is not limiting and a person skilled in the art may design it as desired depending on the purpose.
分光光学系260によって分光された光は、テレセントリック集光レンズ270へ到達する。テレセントリック集光レンズ270は、当該分光された光の進行方向を平行等の任意の方向に整え、光検出装置280へ到達させる。テレセントリック集光レンズ270を構成する光学部品は、本明細書に記載するテレセントリック集光レンズとして使用し得る光学部品を好適に使用し得る。図14においては、2つのレンズからなる光学系を用いた例が示されているが、これに限定されず、目的に応じて、当業者が任意に設計してもよい。 The light dispersed by the dispersive optical system 260 reaches the telecentric focusing lens 270. The telecentric focusing lens 270 adjusts the traveling direction of the dispersed light to any direction, such as parallel, and causes it to reach the photodetector 280. The optical components constituting the telecentric focusing lens 270 may suitably be optical components that can be used as the telecentric focusing lens described in this specification. FIG. 14 shows an example in which an optical system consisting of two lenses is used, but this is not limiting and a person skilled in the art may design it as desired depending on the purpose.
図14に示す例では、流路を流れる生体粒子への複数の光照射位置における光照射によって生じた光は、同一の、検出器側導光光学系250、分光光学系260およびテレセントリック集光レンズ270を経由して光検出装置280へ到達する。すなわち、本開示に従うフローサイトメータは、光照射位置の数よりも検出器側導光光学系250、分光光学系260およびテレセントリック集光レンズ270の数を少ない形態として設計できる。 In the example shown in FIG. 14, light generated by irradiating biological particles flowing through a flow channel with light at multiple light irradiation positions reaches the light detection device 280 via the same detector-side light guiding optical system 250, spectroscopic optical system 260, and telecentric focusing lens 270. In other words, a flow cytometer according to the present disclosure can be designed in a form in which the number of detector-side light guiding optical systems 250, spectroscopic optical systems 260, and telecentric focusing lenses 270 is fewer than the number of light irradiation positions.
図15は、例えば、図14の例等で示される光検出装置までの光の光路を経由した光が光検出装置へ入射する場合の入射面を示す。 Figure 15 shows the incident surface when light that has traveled along the optical path to the light detection device shown in the example of Figure 14, for example, enters the light detection device.
流路を流れる生体粒子への複数の光照射位置における光照射によって生じた光を、分光光学系によって分光させた後、光検出装置の入射面に結像させた場合、光学部品による収差等に起因し、前記入射面上における、光照射位置に対応した光のスペクトルが出力される位置がずれ得る。
また、上記の分光により、入射面上に出力されたスペクトルを構成する光は、波長毎に、当該波長によって出力される幅が異なる。一般的には、短波長の光の出力される幅は広くなり、長波長の光の出力される幅は狭くなる。このため、短波長の光は、長波長の光に比べ、入射面の出力される面積当たりの光量が相対的に小さくなる。
When the light generated by irradiating biological particles flowing through a flow path with light at multiple light irradiation positions is dispersed by a spectroscopic optical system and then imaged on the incident surface of a light detection device, the position on the incident surface where the spectrum of light corresponding to the light irradiation position is output may shift due to aberrations caused by optical components, etc.
In addition, the light constituting the spectrum output on the incident surface by the above-mentioned splitting has a different output width for each wavelength. In general, the output width of light with a short wavelength is wider, and the output width of light with a long wavelength is narrower. Therefore, the amount of light per unit area output on the incident surface of the short wavelength light is relatively smaller than that of light with a long wavelength.
図15に示す例では、光検出装置の入射面上に、4つの光照射位置に対応して、4つの光のスペクトルY1~Y4が出力されている。図15において、4つの光のスペクトルY1~Y4の出力される位置は、これらのスペクトルの出力位置に合わせて配置されるアレイのアレイ方向DAに沿ってずれていることが確認できる。これに伴い、同一波長の光が出力される位置も、アレイ方向DAに沿ってずれていることが確認できる。
さらには、図15において、スペクトルY1~Y4を構成する光はそれぞれ、短波長の光の出力される幅は広くなり、長波長の光の出力される幅は狭くなっていることが確認できる。
In the example shown in Fig. 15, four light spectra Y1 to Y4 are output on the incident surface of the light detection device in correspondence with four light irradiation positions. In Fig. 15, it can be seen that the positions at which the four light spectra Y1 to Y4 are output are shifted along the array direction DA of the array arranged to match the output positions of these spectra. Accordingly, it can be seen that the positions at which light of the same wavelength is output are also shifted along the array direction DA.
Furthermore, in FIG. 15, it can be seen that, for each of the light components Y1 to Y4, the width of the light having a short wavelength is wider, and the width of the light having a long wavelength is narrower.
入射面上における、光照射位置に対応した光のスペクトルが出力される位置がずれる量やずれる方向は、フローサイトメータにおいて使用する検出器側導光光学系250、分光光学系260およびテレセントリック集光レンズ270や、これらの組み合わせ、またはこれらの構成の配置およびこれらの光学部品を通る光路によって決定される。逆に、スペクトルを出力させたい位置に応じて、上記光学部品の配置や光路を調整することもでき得る。例えば、図15は、分光光学系としてプリズムを使用する図14の例等で示される光検出装置までの光の光路を経由した光が光検出装置へ入射する場合の入射面を示しているが、分光光学系としてプリズムに代えて、回折格子を用いた場合、一般的にはプリズムを用いた場合よりもスペクトルを出力する位置のずれへの影響が小さくなる。したがって、使用する光学部品の特性を考慮し、用いる光学部品およびその配置を調整することで、入射面上でのスペクトルを出力する位置を調整でき得る。
また、出力されるスペクトルを構成する波長毎の光の幅は、使用する分光光学系の光の分離能によって定まる。これを踏まえ、光検出器アレイを構成する光検出器素子の受光面の面積を、出力される波長毎の光の幅に合わせたり、感度を出力される波長毎の光の光量に合わせて調整してもよい。
The amount and direction of deviation of the position on the incident surface where the spectrum of light corresponding to the light irradiation position is output are determined by the detector-side light guiding optical system 250, the spectroscopic optical system 260, and the telecentric condenser lens 270 used in the flow cytometer, or a combination of these, or the arrangement of these configurations and the optical path through these optical components. Conversely, the arrangement and optical path of the optical components may be adjusted according to the position where the spectrum is to be output. For example, FIG. 15 shows the incident surface when light passing through the optical path to the photodetector shown in the example of FIG. 14 using a prism as the spectroscopic optical system is incident on the photodetector, but when a diffraction grating is used instead of a prism as the spectroscopic optical system, the effect on the deviation of the position where the spectrum is output is generally smaller than when a prism is used. Therefore, the position where the spectrum is output on the incident surface may be adjusted by considering the characteristics of the optical components used and adjusting the optical components used and their arrangement.
In addition, the width of the light for each wavelength constituting the output spectrum is determined by the light separation power of the spectroscopic optical system used. Based on this, the area of the light receiving surface of the photodetector elements constituting the photodetector array may be adjusted to match the width of the light for each wavelength output, or the sensitivity may be adjusted to match the amount of light for each wavelength output.
図15に示す例では、入射面上に出力されたスペクトルは、アレイ方向DAと交差する交差方向DBに沿って所定間隔で出力されている。このスペクトルの出力される間隔は、図14に示す光の入射端Xにおいて入射する光の間隔に対応する。例えば、流路を流れる生体粒子への光照射位置の間隔に対応した間隔で光が、前記入射端Xに入射した場合、入射面上に出力されるスペクトルの間隔は、当該光照射位置の間隔に対応した間隔となる。
従って、入射面上に出力されたスペクトルの間隔は、例えば、流路を流れる生体粒子への光照射位置の間隔や、光バンドルファイバの光出射側末端の光ファイバコアの配置位置等により、調整することもできる。
ここで、「対応した間隔」とは、同一の間隔となる場合に限定されず、一定の乗数を掛けた間隔となる場合を含む。
In the example shown in Fig. 15, the spectra output on the incident surface are output at a predetermined interval along a cross direction DB that crosses the array direction DA. The interval at which the spectra are output corresponds to the interval of light incident at the light incident end X shown in Fig. 14. For example, when light is incident on the incident end X at an interval corresponding to the interval of the light irradiation positions on the bioparticles flowing through the flow channel, the interval of the spectra output on the incident surface corresponds to the interval of the light irradiation positions.
Therefore, the spacing of the spectra output on the incident surface can also be adjusted, for example, by the spacing of the light irradiation positions on the biological particles flowing through the flow path, or the position of the optical fiber core at the light output end of the optical bundle fiber.
Here, the "corresponding interval" is not limited to the same interval, but includes the interval multiplied by a certain factor.
図16は、図15の例で示す、光検出装置の入射面に出力された光のスペクトルの位置に対応する複数の光検出器アレイを有する光検出装置の例を示す模式図である。 Figure 16 is a schematic diagram showing an example of a light detection device having multiple light detector arrays corresponding to the positions of the spectrum of light output to the incident surface of the light detection device shown in the example of Figure 15.
すなわち、図16に示す光検出装置が有する4つの光検出器アレイA1~A4は、図15の例で示された4つの光のスペクトルY1~Y4が出力される位置に対応して配置されている。なお、図16においては、図15に示す入射の例に合わせた例を示すが、これに限定されず、光検出装置の入射面に出力されるスペクトルの数やその出力される位置に合わせて、光検出器アレイの数の調整や光検出器アレイの配置を調整し得る。逆に、光検出装置が有する光検出器アレイの数や光検出器アレイの配置に合わせて、光検出装置の入射面に出力されるスペクトルの数やその出力される位置を調整してもよい。 That is, the four photodetector arrays A1 to A4 of the photodetector device shown in FIG. 16 are arranged corresponding to the positions where the four light spectra Y1 to Y4 shown in the example of FIG. 15 are output. Note that FIG. 16 shows an example that matches the incidence example shown in FIG. 15, but is not limited to this, and the number of photodetector arrays and the arrangement of the photodetector arrays can be adjusted according to the number of spectra output to the incident surface of the photodetector device and their output positions. Conversely, the number of spectra output to the incident surface of the photodetector device and their output positions can be adjusted according to the number of photodetector arrays of the photodetector device and the arrangement of the photodetector arrays.
また、図16では、受光面の面積が一定ではない複数の光検出器素子を備える光検出器アレイを有する光検出装置の例を示す。この場合、光検出器アレイが備える光検出器素子の受光面の面積を、検出する波長毎の光が出力される幅や、光量に応じた面積に調整することで、光の波長に対する光検出器アレイの検出感度にバラつきが生じることを抑制できる。上記に加えて、例えば、使用する光検出器素子の波長領域毎のAPD感度に応じて、当該素子の受光面の面積を調整することで、光の波長に対する光検出器アレイの検出感度にバラつきが生じることを抑制することもできる。 Also, FIG. 16 shows an example of a photodetection device having a photodetector array with multiple photodetector elements whose light receiving surface area is not constant. In this case, by adjusting the area of the light receiving surface of the photodetector elements in the photodetector array to an area according to the width at which light for each wavelength to be detected is output or the amount of light, it is possible to suppress variations in the detection sensitivity of the photodetector array for the wavelength of light. In addition to the above, for example, by adjusting the area of the light receiving surface of the element according to the APD sensitivity for each wavelength region of the photodetector element used, it is also possible to suppress variations in the detection sensitivity of the photodetector array for the wavelength of light.
光検出装置が有する複数の光検出器アレイは、図16に示すように、同一の光検出器素子の組み合わせからなる光検出器アレイを用いて、当該光検出器アレイを出力された光のスペクトルの位置に対応させて配置することで、波長毎の検出感度にバラつきが生じることを回避でき得る。 As shown in FIG. 16, the multiple photodetector arrays in the photodetector device are made up of a combination of identical photodetector elements, and the photodetector arrays are arranged to correspond to the positions of the spectrum of the output light, thereby making it possible to avoid variations in detection sensitivity for each wavelength.
(7)他の構成例(複数の光検出装置の利用) (7) Other configuration examples (using multiple photodetectors)
図2に示されるフローサイトメータは、1つの光検出装置を有する。本開示のフローサイトメータが有する光検出装置の数は1つに限られず、2以上であってもよい。すなわち、一実施態様において、本開示のフローサイトメータは、2以上の光検出装置を備えるものであってもよく、当該2以上の光検出装置のうちの少なくとも一つが、複数の光検出器アレイを有するものであってよい。
2以上の光検出器装置を有することは、各光検出装置の光検出器素子の有効活用のために貢献し、加えて、より細かく分光された光の検出のためにも貢献する。例えば、特定の波長の励起光が生体粒子へ照射されて生じた蛍光を検出する場合に、当該励起光が検出されることを防ぐために、当該励起光をカットするノッチフィルタが、導光光学系(例えば検出器側導光光学系)の光路上に設けられることがある。当該ノッチフィルタは励起光の波長付近の光を透過させない。そのため、当該ノッチフィルタによって、蛍光だけが検出されるという利点が得られるが、当該励起光の波長を有する光を検出するように割り当てられた光検出器素子が活用されないことになる。そこで、フローサイトメータに複数の光検出装置を組み込み、各光検出装置がそれぞれ異なる波長範囲の光を検出するように構成されてよい。
この実施態様について、以下で図17を参照しながら説明する。
2 has one photodetector. The number of photodetectors included in the flow cytometer of the present disclosure is not limited to one, and may be two or more. That is, in one embodiment, the flow cytometer of the present disclosure may include two or more photodetectors, and at least one of the two or more photodetectors may have a plurality of photodetector arrays.
Having two or more photodetector devices contributes to the effective use of the photodetector elements of each photodetector device, and also contributes to the detection of light that has been more finely dispersed. For example, when detecting fluorescence generated by irradiating a biological particle with excitation light of a specific wavelength, a notch filter that cuts the excitation light may be provided on the optical path of the light guide optical system (e.g., the detector-side light guide optical system) to prevent the excitation light from being detected. The notch filter does not transmit light near the wavelength of the excitation light. Therefore, the notch filter has the advantage that only fluorescence is detected, but the photodetector element assigned to detect light having the wavelength of the excitation light is not utilized. Therefore, a flow cytometer may be configured to incorporate multiple photodetector devices, with each photodetector device detecting light in a different wavelength range.
This embodiment is described below with reference to FIG.
図17に示されるフローサイトメータ500は、検出器側導光光学系250、分光光学系260、テレセントリック集光レンズ270、及び光検出装置280がそれぞれ検出器側導光光学系550(551~554)、分光光学系560(560-1~560-3)、テレセントリック集光レンズ570(570-1~570-3)、及び光検出装置580(580-1~580-3)変更されていること以外は、図2に示されるフローサイトメータと同じ構成を有する。 The flow cytometer 500 shown in FIG. 17 has the same configuration as the flow cytometer shown in FIG. 2, except that the detector-side light-guiding optical system 250, the spectroscopic optical system 260, the telecentric focusing lens 270, and the photodetector 280 have been changed to the detector-side light-guiding optical system 550 (551 to 554), the spectroscopic optical system 560 (560-1 to 560-3), the telecentric focusing lens 570 (570-1 to 570-3), and the photodetector 580 (580-1 to 580-3), respectively.
光検出装置580-1、580-2、及び580-3はいずれも、上記(1)で説明したように、流れ方向に沿って所定間隔で並んでいる複数の光検出器アレイを有する。フローサイトメータ500は、これら3つの光検出装置が、それぞれ異なる波長範囲の光を検出するように構成されている。
一例として、390nmの波長の励起光、540nmの波長の励起光、及び690nmの波長の励起光が3つの照射位置で生体粒子へ照射され、そして、400nm~850nmの波長の光を検出する場合を想定する。
この場合において、光検出装置580-1が400nm~530nmの波長の光を検出し、光検出装置580-2が550nm~680nmの波長の光を検出し、且つ、光検出装置580-3が700nm~850nmの波長の光を検出するように、各光検出装置はそれぞれ割り当てられているものとする。また、530nm~550nmの光及び680nm~700nmの光はそれぞれノッチフィルタによってカットされる。
As described in (1) above, each of the light detection devices 580-1, 580-2, and 580-3 has a plurality of light detector arrays arranged at predetermined intervals along the flow direction. The flow cytometer 500 is configured so that these three light detection devices each detect light in a different wavelength range.
As an example, assume that excitation light with a wavelength of 390 nm, excitation light with a wavelength of 540 nm, and excitation light with a wavelength of 690 nm are irradiated onto a biological particle at three irradiation positions, and light with a wavelength of 400 nm to 850 nm is detected.
In this case, each photodetector is assigned such that photodetector 580-1 detects light with wavelengths of 400 nm to 530 nm, photodetector 580-2 detects light with wavelengths of 550 nm to 680 nm, and photodetector 580-3 detects light with wavelengths of 700 nm to 850 nm. Also, light with wavelengths of 530 nm to 550 nm and light with wavelengths of 680 nm to 700 nm are cut by notch filters, respectively.
視野絞り240を通過した光は、検出器側導光光学系550によって、上記3つの波長範囲の光へ分けられる。当該導光光学系550は、例えば以下のとおりに構成されてよいが、その構成は、例えば光検出装置の数又は各光検出装置が検出する波長範囲などに応じて適宜変更されてよい。 The light that passes through the field stop 240 is separated into light of the three wavelength ranges by the detector-side light-guiding optical system 550. The light-guiding optical system 550 may be configured, for example, as follows, but the configuration may be changed as appropriate depending on, for example, the number of photodetectors or the wavelength range detected by each photodetector.
視野絞り240を通過した光は、レンズ551(例えばコリメータレンズなど)を通過し、そして、ダイクロイックミラー552へ到達する。 The light that passes through the field stop 240 passes through a lens 551 (e.g., a collimator lens) and then reaches the dichroic mirror 552.
ダイクロイックミラー552は、550nm以下の波長の光を反射し且つ550nm超の光を透過する光学特性を有する。これにより、550nm以下の波長の蛍光が、分光光学系560-1(同図においては透過型回折格子)へ到達する。
ダイクロイックミラー552と透過した光(すなわち波長550nm超の光)は、ダイクロイックミラー553へ到達する。ダイクロイックミラー553は、700nm以下の波長の光を反射し且つ700nm超の光を透過する光学特性を有する。これにより、550n超且つ700nm以下の波長の蛍光が、分光光学系560-2(透過型回折格子)へ到達する。
ダイクロイックミラー553を透過した光(すなわち波長700nm超の光)は、ミラー554へ到達する。ミラー554は、850nm以下の波長の光を反射する光学特性を有する。これにより、700nm超且つ850nm以下の波長の蛍光が、分光光学系560-3(透過型回折格子)へ到達する。
なお、検出器側導光光学系550は、さらに励起光をカットする1以上のノッチフィルタ(図示されていない)を有してよい。当該1以上のノッチフィルタは、当該光学系の光路上に適宜配置されてよい。
The dichroic mirror 552 has the optical property of reflecting light with a wavelength of 550 nm or less and transmitting light with a wavelength of more than 550 nm, so that the fluorescence with a wavelength of 550 nm or less reaches the spectroscopic optical system 560-1 (a transmission type diffraction grating in the figure).
The light transmitted through the dichroic mirror 552 (i.e., light with a wavelength longer than 550 nm) reaches the dichroic mirror 553. The dichroic mirror 553 has the optical property of reflecting light with a wavelength of 700 nm or less and transmitting light with a wavelength longer than 700 nm. As a result, the fluorescence with a wavelength longer than 550 nm and shorter than 700 nm reaches the spectroscopic optical system 560-2 (transmissive diffraction grating).
The light transmitted through the dichroic mirror 553 (i.e., light with a wavelength longer than 700 nm) reaches the mirror 554. The mirror 554 has the optical property of reflecting light with a wavelength of 850 nm or less. As a result, the fluorescence with a wavelength longer than 700 nm and shorter than 850 nm reaches the spectroscopic optical system 560-3 (transmissive diffraction grating).
The detector-side light-guiding optical system 550 may further include one or more notch filters (not shown) that cut off the excitation light. The one or more notch filters may be appropriately disposed on the optical path of the optical system.
分光光学系560-1は、到達した400nm~550nmの波長の光を分光する。分光された光は、テレセントリック集光レンズ570-1によって平行化されて、光検出装置580-1へ到達する。光検出装置580-1は、複数の光検出器アレイを有する。各光検出器アレイは、一列に並んだ光検出器素子を有する。各光検出器アレイは、400nm~550nmの光を検出するように割り当てられている。より具体的には、当該アレイの一端の光検出器素子が約400nmの波長の光を検出するように割り当てられており、当該アレイの多端の光検出器素子が550nmの波長の光を検出するように割り当てられている。両端の間に存在する光検出器素子は、分光された400nm~550nmの波長の光を検出する。 The spectroscopic optical system 560-1 separates the light of wavelengths between 400 nm and 550 nm that arrives. The separated light is collimated by the telecentric condenser lens 570-1 and reaches the photodetector device 580-1. The photodetector device 580-1 has a plurality of photodetector arrays. Each photodetector array has photodetector elements arranged in a row. Each photodetector array is assigned to detect light of 400 nm to 550 nm. More specifically, the photodetector elements at one end of the array are assigned to detect light of a wavelength of about 400 nm, and the photodetector elements at the other end of the array are assigned to detect light of a wavelength of 550 nm. The photodetector elements between the two ends detect the separated light of wavelengths between 400 nm and 550 nm.
分光光学系560-2は、到達した550nm~700nmの波長の光を分光する。分光された光は、テレセントリック集光レンズ570-2によって平行化されて、光検出装置580-2へ到達する。光検出装置580-2は、複数の光検出器アレイを有する。各光検出器アレイは、一列に並んだ光検出器素子を有する。各光検出器アレイは、550nm~700nmの光を検出するように割り当てられている。より具体的には、当該アレイの一端の光検出器素子が約550nmの波長の光を検出するように割り当てられており、当該アレイの多端の光検出器素子が700nmの波長の光を検出するように割り当てられている。両端の間に存在する光検出器素子は、分光された550nm~700nmの波長の光を検出する。 The spectroscopic optical system 560-2 separates the light of wavelengths between 550 nm and 700 nm that arrives. The separated light is collimated by the telecentric focusing lens 570-2 and reaches the photodetector device 580-2. The photodetector device 580-2 has a plurality of photodetector arrays. Each photodetector array has a row of photodetector elements. Each photodetector array is assigned to detect light of 550 nm to 700 nm. More specifically, the photodetector elements at one end of the array are assigned to detect light of a wavelength of about 550 nm, and the photodetector elements at the other end of the array are assigned to detect light of a wavelength of 700 nm. The photodetector elements between the two ends detect the separated light of wavelengths between 550 nm and 700 nm.
分光光学系560-3は、到達した700nm~850nmの波長の光を分光する。分光された光は、テレセントリック集光レンズ570-3によって平行化されて、光検出装置580-3へ到達する。光検出装置580-3は、複数の光検出器アレイを有する。各光検出器アレイは、一列に並んだ光検出器素子を有する。各光検出器アレイは、700nm~850nmの光を検出するように割り当てられている。より具体的には、当該アレイの一端の光検出器素子が約700mの波長の光を検出するように割り当てられており、当該アレイの多端の光検出器素子が850nmの波長の光を検出するように割り当てられている。両端の間に存在する光検出器素子は、分光された700nm~850nmの波長の光を検出する。 The spectroscopic optical system 560-3 separates the light of wavelengths between 700 nm and 850 nm that arrives. The separated light is collimated by the telecentric condenser lens 570-3 and reaches the photodetector device 580-3. The photodetector device 580-3 has a plurality of photodetector arrays. Each photodetector array has photodetector elements arranged in a row. Each photodetector array is assigned to detect light of 700 nm to 850 nm. More specifically, the photodetector elements at one end of the array are assigned to detect light of a wavelength of about 700 nm, and the photodetector elements at the other end of the array are assigned to detect light of a wavelength of 850 nm. The photodetector elements between the two ends detect the separated light of wavelengths between 700 nm and 850 nm.
以上のように、検出器側導光光学系550は、複数の光検出装置のそれぞれへ、複数の波長範囲へ光を分割して到達させる。そして、前記複数の光検出装置のそれぞれの光検出器アレイは、到達した波長範囲の光を、アレイ全域を使って検出するように構成されている。これにより、光検出器アレイが有効に活用される。加えて、より詳細な分析が可能となる。 As described above, the detector-side light-guiding optical system 550 splits the light into multiple wavelength ranges and causes it to reach each of the multiple light detection devices. The photodetector array of each of the multiple light detection devices is configured to detect the light in the wavelength range that reaches it using the entire array. This makes effective use of the photodetector array. In addition, more detailed analysis is possible.
(8)対物レンズを有さない実施態様 (8) An embodiment without an objective lens
一般的なフローサイトメータは、流路内を流れる生体粒子への光照射により生じた光が通過する対物レンズが設けられている。当該対物レンズは、当該流路の近傍に設けられており、例えばフローセル又はキュベットの直近に設けられている。
いくつかの実施態様において、本開示に従うフローサイトメータは、当該対物レンズを有さないものであってもよい。この実施態様において、前記流路上に前記光検出装置が配置されてよく、すなわち、対物レンズを経由せずに、前記光照射により生じた光が前記光検出装置によって検出されてよい。また、このように構成されたフローサイトメータにおいて、前記光検出装置によって、生体粒子の画像データが取得されてもよい。
A typical flow cytometer is provided with an objective lens through which light generated by irradiating biological particles flowing through a flow path passes. The objective lens is provided near the flow path, for example, immediately adjacent to a flow cell or a cuvette.
In some embodiments, the flow cytometer according to the present disclosure may not have the objective lens. In this embodiment, the light detection device may be disposed on the flow path, i.e., the light generated by the light irradiation may be detected by the light detection device without passing through an objective lens. In addition, in the flow cytometer configured in this manner, image data of the bioparticles may be acquired by the light detection device.
(9)フローサイトメータの構成例 (9) Example of flow cytometer configuration
本開示に従うフローサイトメータは、光照射部、検出部、及び情報処理部を有してよい。また、本開示に従うフローサイトメータは、さらに分取部を有してもよい。これら光照射部、検出部、情報処理部、及び分取部は、以下で生体試料分析装置に関して説明されるように構成されてよい。本開示に従う光検出装置は、当該検出部の構成要素としてフローサイトメータに搭載されてよい。
また、本開示に従うフローサイトメータにより光照射される生体粒子は、以下で説明する生体試料として用意されてよい。また、当該生体粒子が流れる流路は、以下で生体試料分析装置に関して説明されるように構成されてよい。
また、本開示に従うフローサイトメータは、生体粒子の分析だけを行うフローサイトメータだけでなく、分析結果に基づき所定の生体粒子を分取するフローサイトメータ(セルソータとも呼ばれる)として構成されてもよい。当該セルソータは、開放空間内で分取処理を行うように構成されてよく、又は、閉鎖空間内で分取処理を行うように構成されてもよい。
なお、上記(1)~(8)で説明する内容と本項(9)において説明する内容との間で相違がある場合は、上記(1)~(8)で説明する内容が優先する。
A flow cytometer according to the present disclosure may include a light irradiation unit, a detection unit, and an information processing unit. Furthermore, a flow cytometer according to the present disclosure may further include a fractionation unit. The light irradiation unit, detection unit, information processing unit, and fractionation unit may be configured as described below with respect to the biological sample analyzer. A light detection device according to the present disclosure may be mounted on the flow cytometer as a component of the detection unit.
Furthermore, the biological particles to be irradiated with light by a flow cytometer according to the present disclosure may be prepared as a biological sample as described below. Furthermore, a flow path through which the biological particles flow may be configured as described below with respect to a biological sample analyzer.
Furthermore, the flow cytometer according to the present disclosure may be configured not only as a flow cytometer that only analyzes bioparticles, but also as a flow cytometer (also called a cell sorter) that sorts predetermined bioparticles based on the analysis results. The cell sorter may be configured to perform sorting processing in an open space, or may be configured to perform sorting processing in a closed space.
In addition, if there is a discrepancy between the contents explained in (1) to (8) above and the contents explained in (9) of this section, the contents explained in (1) to (8) above shall take precedence.
本開示の生体試料分析装置の構成例を図18に示す。図18に示される生体試料分析装置6100は、流路Cを流れる生体試料Sに光を照射する光照射部6101、前記生体試料Sに光を照射することにより生じた光を検出する検出部6102、及び前記検出部により検出された光に関する情報を処理する情報処理部6103を含む。生体試料分析装置6100の例としては、フローサイトメータ及びイメージングサイトメータを挙げることができる。生体試料分析装置6100は、生体試料内の特定の生体粒子Pの分取を行う分取部6104を含んでもよい。前記分取部を含む生体試料分析装置6100の例としては、セルソータを挙げることができる。 An example of the configuration of the biological sample analyzer of the present disclosure is shown in FIG. 18. The biological sample analyzer 6100 shown in FIG. 18 includes a light irradiation unit 6101 that irradiates light onto the biological sample S flowing through a flow path C, a detection unit 6102 that detects light generated by irradiating the biological sample S with light, and an information processing unit 6103 that processes information related to the light detected by the detection unit. Examples of the biological sample analyzer 6100 include a flow cytometer and an imaging cytometer. The biological sample analyzer 6100 may include a fractionation unit 6104 that separates specific biological particles P from within the biological sample. An example of the biological sample analyzer 6100 that includes the fractionation unit is a cell sorter.
(生体試料)
生体試料Sは、生体粒子を含む液状試料であってよい。当該生体粒子は、例えば細胞又は非細胞性生体粒子である。前記細胞は、生細胞であってよく、より具体的な例として、赤血球や白血球などの血液細胞、及び精子や受精卵等生殖細胞を挙げることができる。また前記細胞は全血等検体から直接採取されたものでもよいし、培養後に取得された培養細胞であってもよい。前記非細胞性生体粒子として、細胞外小胞、特にはエクソソーム及びマイクロベシクルなどを挙げることができる。前記生体粒子は、1つ又は複数の標識物質(例えば色素(特には蛍光色素)及び蛍光色素標識抗体など)によって標識されていてもよい。なお、本開示の生体試料分析装置により、生体粒子以外の粒子が分析されてもよく、キャリブレーションなどのために、ビーズなどが分析されてもよい。
(Biological samples)
The biological sample S may be a liquid sample containing biological particles. The biological particles are, for example, cells or non-cellular biological particles. The cells may be living cells, and more specific examples include blood cells such as red blood cells and white blood cells, and reproductive cells such as sperm and fertilized eggs. The cells may be directly collected from a specimen such as whole blood, or may be cultured cells obtained after culture. Examples of the non-cellular biological particles include extracellular vesicles, particularly exosomes and microvesicles. The biological particles may be labeled with one or more labeling substances (e.g., dyes (particularly fluorescent dyes) and fluorescent dye-labeled antibodies, etc.). Note that the biological sample analyzer of the present disclosure may analyze particles other than biological particles, and beads, etc. may be analyzed for calibration, etc.
(流路)
流路Cは、生体試料Sが流れるように構成される。特には、流路Cは、前記生体試料に含まれる生体粒子が略一列に並んだ流れが形成されるように構成されうる。流路Cを含む流路構造は、層流が形成されるように設計されてよい。特には、当該流路構造は、生体試料の流れ(サンプル流)がシース液の流れによって包まれた層流が形成されるように設計される。当該流路構造の設計は、当業者により適宜選択されてよく、既知のものが採用されてもよい。流路Cは、マイクロチップ(マイクロメートルオーダーの流路を有するチップ)又はフローセルなどの流路構造体(flow channel structure)中に形成されてよい。流路Cの幅は、1mm以下であり、特には10μm以上1mm以下であってよい。流路C及びそれを含む流路構造体は、プラスチックやガラスなどの材料から形成されてよい。
(Flow path)
The flow channel C is configured to allow the biological sample S to flow. In particular, the flow channel C can be configured to form a flow in which biological particles contained in the biological sample are arranged in a substantially straight line. The flow channel structure including the flow channel C may be designed to form a laminar flow. In particular, the flow channel structure is designed to form a laminar flow in which the flow of the biological sample (sample flow) is surrounded by the flow of the sheath liquid. The design of the flow channel structure may be appropriately selected by a person skilled in the art, and a known design may be adopted. The flow channel C may be formed in a flow channel structure such as a microchip (a chip having a flow channel on the order of micrometers) or a flow cell. The width of the flow channel C may be 1 mm or less, and in particular, 10 μm or more and 1 mm or less. The flow channel C and the flow channel structure including the flow channel C may be formed from a material such as plastic or glass.
流路C内を流れる生体試料、特には当該生体試料中の生体粒子に、光照射部6101からの光が照射されるように、本開示の生体試料分析装置は構成される。本開示の生体試料分析装置は、生体試料に対する光の照射点(interrogation point)が、流路Cが形成されている流路構造体中にあるように構成されてよく、又は、当該光の照射点が、当該流路構造体の外にあるように構成されてもよい。前者の例として、マイクロチップ又はフローセル内の流路Cに前記光が照射される構成を挙げることができる。後者では、流路構造体(特にはそのノズル部)から出た後の生体粒子に前記光が照射されてよく、例えばJet in Air方式のフローサイトメータを挙げることができる。 The biological sample analyzer of the present disclosure is configured so that the biological sample flowing through the flow path C, particularly the biological particles in the biological sample, is irradiated with light from the light irradiating unit 6101. The biological sample analyzer of the present disclosure may be configured so that the interrogation point of light on the biological sample is in the flow path structure in which the flow path C is formed, or the interrogation point of light may be configured so that it is outside the flow path structure. An example of the former is a configuration in which the light is irradiated to the flow path C in a microchip or flow cell. In the latter, the light may be irradiated to the biological particles after they have left the flow path structure (particularly the nozzle portion thereof), and an example of this is a jet-in-air type flow cytometer.
(光照射部)
光照射部6101は、光を出射する光源部と、当該光を照射点へと導く導光光学系とを含む。前記光源部は、1又は複数の光源を含む。光源の種類は、例えばレーザ光源又はLEDである。各光源から出射される光の波長は、紫外光、可視光、又は赤外光のいずれかの波長であってよい。導光光学系は、例えばビームスプリッター群、ミラー群又は光ファイバなどの光学部品を含む。また、導光光学系は、光を集光するためのレンズ群を含んでよく、例えば対物レンズを含む。生体試料と光が交差する照射点は、1つ又は複数であってよい。光照射部6101は、一の照射点に対して、一つ又は異なる複数の光源から照射された光を集光するよう構成されていてもよい。
(Light Irradiation Unit)
The light irradiation unit 6101 includes a light source unit that emits light and a light guide optical system that guides the light to an irradiation point. The light source unit includes one or more light sources. The type of light source is, for example, a laser light source or an LED. The wavelength of the light emitted from each light source may be any of ultraviolet light, visible light, and infrared light. The light guide optical system includes optical components such as a beam splitter group, a mirror group, or an optical fiber. The light guide optical system may also include a lens group for collecting light, including, for example, an objective lens. There may be one or more irradiation points where the biological sample and the light intersect. The light irradiation unit 6101 may be configured to collect light irradiated from one or more different light sources to one irradiation point.
(検出部)
検出部6102は、生体粒子への光照射により生じた光を検出する少なくとも一つの光検出器を備えている。検出する光は、例えば蛍光又は散乱光(例えば前方散乱光、後方散乱光、及び側方散乱光のいずれか1つ以上)である。各光検出器は、1以上の受光素子を含み、例えば受光素子アレイを有する。各光検出器は、受光素子として、1又は複数のPMT(光電子増倍管)及び/又はAPD及びMPPC等のフォトダイオードを含んでよい。当該光検出器は、例えば複数のPMTを一次元方向に配列したPMTアレイを含む。また、検出部6102は、CCD又はCMOSなどの撮像素子を含んでもよい。検出部6102は、当該撮像素子により、生体粒子の画像(例えば明視野画像、暗視野画像、及び蛍光画像など)を取得しうる。
(Detection unit)
The detection unit 6102 includes at least one photodetector that detects light generated by irradiating the bioparticles with light. The light to be detected is, for example, fluorescence or scattered light (for example, one or more of forward scattered light, back scattered light, and side scattered light). Each photodetector includes one or more light receiving elements, and has, for example, a light receiving element array. Each photodetector may include, as a light receiving element, one or more PMTs (photomultiplier tubes) and/or photodiodes such as APDs and MPPCs. The photodetector includes, for example, a PMT array in which a plurality of PMTs are arranged in a one-dimensional direction. The detection unit 6102 may also include an imaging element such as a CCD or CMOS. The detection unit 6102 may acquire an image of the bioparticle (for example, a bright field image, a dark field image, and a fluorescent image) using the imaging element.
検出部6102は、所定の検出波長の光を、対応する光検出器に到達させる検出光学系を含む。検出光学系は、プリズムや回折格子等の分光部又はダイクロイックミラーや光学フィルタ等の波長分離部を含む。検出光学系は、例えば生体粒子への光照射により生じた光を分光し、当該分光された光が、生体粒子が標識された蛍光色素の数より多い複数の光検出器にて検出されるよう構成される。このような検出光学系を含むフローサイトメータをスペクトル型フローサイトメータと呼ぶ。また、検出光学系は、例えば生体粒子への光照射により生じた光から特定の蛍光色素の蛍光波長域に対応する光を分離し、当該分離された光を、対応する光検出器に検出させるよう構成される。 The detection unit 6102 includes a detection optical system that allows light of a predetermined detection wavelength to reach a corresponding photodetector. The detection optical system includes a spectroscopic section such as a prism or a diffraction grating, or a wavelength separation section such as a dichroic mirror or an optical filter. The detection optical system is configured to disperse light generated by irradiating a bioparticle with light, for example, and detect the dispersed light by a number of photodetectors greater than the number of fluorescent dyes with which the bioparticles are labeled. A flow cytometer that includes such a detection optical system is called a spectral flow cytometer. In addition, the detection optical system is configured to separate light corresponding to the fluorescent wavelength range of a specific fluorescent dye from the light generated by irradiating a bioparticle with light, for example, and detect the separated light by a corresponding photodetector.
また、検出部6102は、光検出器により得られた電気信号をデジタル信号に変換する信号処理部を含みうる。当該信号処理部が、当該変換を行う装置としてA/D変換器を含んでよい。当該信号処理部による変換により得られたデジタル信号が、情報処理部6103に送信されうる。前記デジタル信号が、情報処理部6103により、光に関するデータ(以下「光データ」ともいう)として取り扱われうる。前記光データは、例えば蛍光データを含む光データであってよい。より具体的には、前記光データは、光強度データであってよく、当該光強度は、蛍光を含む光の光強度データ(Area、Height、Width等の特徴量を含んでもよい)であってよい。 The detection unit 6102 may also include a signal processing unit that converts the electrical signal obtained by the photodetector into a digital signal. The signal processing unit may include an A/D converter as a device that performs the conversion. The digital signal obtained by the conversion by the signal processing unit may be transmitted to the information processing unit 6103. The digital signal may be treated by the information processing unit 6103 as data related to light (hereinafter also referred to as "light data"). The light data may be light data including, for example, fluorescent light data. More specifically, the light data may be light intensity data, and the light intensity may be light intensity data of light including fluorescent light (which may include feature quantities such as Area, Height, Width, etc.).
(情報処理部)
情報処理部6103は、例えば各種データ(例えば光データ)の処理を実行する処理部及び各種データを記憶する記憶部を含む。処理部は、蛍光色素に対応する光データを検出部6102より取得した場合、光強度データに対し蛍光漏れ込み補正(コンペンセーション処理)を行いうる。また、処理部は、スペクトル型フローサイトメータの場合、光データに対して蛍光分離処理を実行し、蛍光色素に対応する光強度データを取得する。 前記蛍光分離処理は、例えば特開2011-232259号公報に記載されたアンミキシング方法に従い行われてよい。検出部6102が撮像素子を含む場合、処理部は、撮像素子により取得された画像に基づき、生体粒子の形態情報を取得してもよい。記憶部は、取得された光データを格納できるように構成されていてよい。記憶部は、さらに、前記アンミキシング処理において用いられるスペクトラルリファレンスデータを格納できるように構成されていてよい。
(Information Processing Section)
The information processing unit 6103 includes, for example, a processing unit that executes processing of various data (for example, optical data) and a storage unit that stores various data. When the processing unit acquires optical data corresponding to a fluorescent dye from the detection unit 6102, the processing unit may perform a fluorescence leakage correction (compensation processing) on the light intensity data. In addition, in the case of a spectral flow cytometer, the processing unit executes a fluorescence separation processing on the optical data to acquire light intensity data corresponding to the fluorescent dye. The fluorescence separation processing may be performed according to, for example, the unmixing method described in JP 2011-232259 A. When the detection unit 6102 includes an image sensor, the processing unit may acquire morphological information of the bioparticles based on an image acquired by the image sensor. The storage unit may be configured to store the acquired optical data. The storage unit may further be configured to store spectral reference data used in the unmixing processing.
生体試料分析装置6100が後述の分取部6104を含む場合、情報処理部6103は、光データ及び/又は形態情報に基づき、生体粒子を分取するかの判定を実行しうる。そして、情報処理部6103は、当該判定の結果に基づき当該分取部6104を制御し、分取部6104による生体粒子の分取が行われうる。 When the biological sample analyzer 6100 includes a fractionation unit 6104 described below, the information processing unit 6103 can execute a judgment as to whether to fractionate biological particles based on the optical data and/or morphological information. Then, the information processing unit 6103 can control the fractionation unit 6104 based on the result of the judgment, and the fractionation unit 6104 can fractionate the biological particles.
情報処理部6103は、各種データ(例えば光データや画像)を出力することができるように構成されていてよい。例えば、情報処理部6103は、当該光データに基づき生成された各種データ(例えば二次元プロット、スペクトルプロットなど)を出力しうる。また、情報処理部6103は、各種データの入力を受け付けることができるように構成されていてよく、例えばユーザによるプロット上へのゲーティング処理を受け付ける。情報処理部6103は、当該出力又は当該入力を実行させるための出力部(例えばディスプレイなど)又は入力部(例えばキーボードなど)を含みうる。 The information processing unit 6103 may be configured to be able to output various data (e.g., optical data and images). For example, the information processing unit 6103 may output various data (e.g., two-dimensional plots, spectral plots, etc.) generated based on the optical data. The information processing unit 6103 may also be configured to be able to accept input of various data, for example, accepting gating processing on a plot by a user. The information processing unit 6103 may include an output unit (e.g., a display, etc.) or an input unit (e.g., a keyboard, etc.) for executing the output or input.
情報処理部6103は、汎用のコンピュータとして構成されてよく、例えばCPU、RAM、及びROMを備えている情報処理装置として構成されてよい。情報処理部6103は、光照射部6101及び検出部6102が備えられている筐体内に含まれていてよく、又は、当該筐体の外にあってもよい。また、情報処理部6103による各種処理又は機能は、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータ又はクラウドにより実現されてもよい。 The information processing unit 6103 may be configured as a general-purpose computer, for example, as an information processing device equipped with a CPU, RAM, and ROM. The information processing unit 6103 may be included in a housing in which the light irradiation unit 6101 and the detection unit 6102 are provided, or may be located outside the housing. In addition, various processes or functions by the information processing unit 6103 may be realized by a server computer or a cloud connected via a network.
(分取部)
分取部6104は、情報処理部6103による判定結果に応じて、生体粒子の分取を実行する。分取の方式は、振動により生体粒子を含む液滴を生成し、分取対象の液滴に対して電荷をかけ、当該液滴の進行方向を電極により制御する方式であってよい。分取の方式は、流路構造体内にて生体粒子の進行方向を制御し分取を行う方式であってもよい。当該流路構造体には、例えば、圧力(噴射若しくは吸引)又は電荷による制御機構が設けられる。当該流路構造体の例として、流路Cがその下流で回収流路及び廃液流路へと分岐している流路構造を有し、特定の生体粒子が当該回収流路へ回収されるチップ(例えば特開2020-76736に記載されたチップ)を挙げることができる。
(Fraction section)
The sorting unit 6104 executes sorting of the bioparticles according to the determination result by the information processing unit 6103. The sorting method may be a method of generating droplets containing bioparticles by vibration, applying an electric charge to the droplets to be sorted, and controlling the direction of travel of the droplets by electrodes. The sorting method may be a method of controlling the direction of travel of the bioparticles in the flow path structure and sorting them. The flow path structure is provided with, for example, a control mechanism using pressure (spray or suction) or electric charge. An example of the flow path structure is a chip (for example, a chip described in JP 2020-76736 A) having a flow path structure in which a flow path C branches into a recovery flow path and a waste liquid flow path downstream thereof, and specific bioparticles are collected into the recovery flow path.
2.第2の実施形態(生体試料分析システム) 2. Second embodiment (biological sample analysis system)
前記光検出装置は、フローサイトメータだけでなく、フローサイトメータ以外の分析システムにおいて用いられてもよい。すなわち、本開示は、上記1.において述べた光検出装置を含む生体試料分析システムも提供する。 The optical detection device may be used not only in a flow cytometer, but also in an analysis system other than a flow cytometer. In other words, the present disclosure also provides a biological sample analysis system including the optical detection device described in 1 above.
一実施態様において、前記生体試料分析システムは、流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出するように構成されて光検出装置を有してよい。当該光検出装置は、上記1.において述べたように、前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されてよい。
前記生体試料分析システムは、上記1.において述べたように、光照射部、検出部、及び情報処理部を有するものとして構成されてよい。さらに、当該システムは、分取部を有してもよい。前記生体試料分析システムにおいて、前記光照射部、前記検出部、及び前記情報処理部(並びに、任意的に前記分取部)は、1つの装置内に組み込まれてよく、又は、複数の装置に分散されていてもよい。
In one embodiment, the biological sample analysis system may include a light detection device configured to detect light generated by irradiating biological particles flowing through a flow path with light. As described in 1. above, the light detection device may include a plurality of light detector arrays in which light detector elements are arranged in a line, and the plurality of light detector arrays may be arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each light detector array.
The biological sample analyzing system may be configured to have a light irradiation unit, a detection unit, and an information processing unit, as described in 1 above. Furthermore, the system may have a fractionation unit. In the biological sample analyzing system, the light irradiation unit, the detection unit, and the information processing unit (and optionally the fractionation unit) may be incorporated into one device, or may be distributed among multiple devices.
また、光照射される生体粒子は、必ずしも流路内を流れていなくてもよい。すなわち、光照射される生体粒子は、流路以外の領域に存在してよく、例えば流れていない試料中に存在する生体粒子であってもよい。また、光照射される対象は生体粒子以外の粒子であってもよく、又は、粒子以外の生体物質であってもよい。例えば顕微鏡システム又は生体物質システム(例えば核酸又はタンパク質の分析システムなど)又は生体物質増幅システム(例えば核酸増幅システムなど)などにおいて、前記光検出装置は利用されてもよい。
すなわち、本開示は、生体試料への光照射によって生じた光を検出するように構成されて光検出装置を有する生体試料分析システムも提供する。
In addition, the bioparticles irradiated with light do not necessarily have to flow through the flow path. That is, the bioparticles irradiated with light may be present in an area other than the flow path, for example, bioparticles present in a non-flowing sample. In addition, the object irradiated with light may be a particle other than a bioparticle, or a biomaterial other than a particle. For example, the light detection device may be used in a microscope system, a biomaterial system (e.g., a nucleic acid or protein analysis system), or a biomaterial amplification system (e.g., a nucleic acid amplification system).
That is, the present disclosure also provides a biological sample analyzing system having a light detection device configured to detect light generated by irradiating a biological sample with light.
3.第3の実施形態(光検出装置) 3. Third embodiment (light detection device)
本開示は、上記1.において述べた光検出装置も提供する。前記光検出装置は、生体粒子の分析のために適している。例えば、前記光検出装置は、生体粒子への光照射により生じた光を検出するために用いられてよい。 The present disclosure also provides the optical detection device described in 1 above. The optical detection device is suitable for analyzing biological particles. For example, the optical detection device may be used to detect light generated by irradiating biological particles with light.
一実施態様において、前記光検出装置は、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で前記生体粒子へ光を照射する光照射部と組み合わせて用いられてよい。すなわち、本開示は、前記光照射部と前記光検出装置との組合せも提供する。前記光照射部は、上記1.において説明したとおりである。 In one embodiment, the light detection device may be used in combination with a light irradiation unit that irradiates the bioparticles with light at multiple light irradiation positions along the flow direction of the flow channel. That is, the present disclosure also provides a combination of the light irradiation unit and the light detection device. The light irradiation unit is as described in 1. above.
また、前記光検出装置は、前記複数の光照射位置での光照射によって生じた複数の光を分光する分光光学系と組み合わせて用いられてよい。すなわち、本開示は、前記分光光学系と前記光検出装置との組合せも提供する。前記分光光学系は、上記1.において説明したとおりである。 The light detection device may be used in combination with a spectroscopic optical system that disperses the multiple lights generated by the light irradiation at the multiple light irradiation positions. That is, the present disclosure also provides a combination of the spectroscopic optical system and the light detection device. The spectroscopic optical system is as described in 1. above.
前記分光光学系は、前記複数の光検出器アレイのうちの2つ以上の光検出器アレイが、検出波長範囲が同じであってよい。 The spectroscopic optical system may have two or more of the multiple photodetector arrays having the same detection wavelength range.
なお、本明細書に添付の図面に示される各光学素子(例えば導光光学系、分光光学系、及びテレセントリック集光レンズなど)の形状及び数は、模式的な例であり、その構成(形状及び数など)が同図に示されるものに限定されないことは当業者に明らかである。当業者は、各光学素子に所望される機能を発揮するように、各光学素子を適宜設計することができる。例えば、各図に表示される1つのレンズは、1枚のレンズだけに限られず、1つのレンズ系として構成されてよく、すなわち2以上のレンズの集合体であってもよい。 Note that the shape and number of each optical element (e.g., light-guiding optical system, spectroscopic optical system, and telecentric focusing lens, etc.) shown in the drawings attached to this specification are schematic examples, and it is clear to those skilled in the art that the configuration (shape, number, etc.) is not limited to those shown in the drawings. Those skilled in the art can appropriately design each optical element so that it exerts the desired function. For example, one lens shown in each drawing is not limited to only one lens, but may be configured as one lens system, that is, it may be a collection of two or more lenses.
また、本開示は以下も提供する。
〔1〕
流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出する光検出装置を有しており、
前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている、
フローサイトメータ。
〔2〕
前記複数の光検出器アレイは、前記流路の流れ方向と対応するように配置されている、〔1〕に記載のフローサイトメータ。
〔3〕
前記複数の光検出器アレイのそれぞれは、
光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイであり;又は、
アバランシェフォトダイオード素子が一列に並んでいる光検出器アレイであり;又は、
光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイ若しくはアバランシェフォトダイオード素子が一列に並んでいる光検出器アレイである、
〔1〕又は〔2〕に記載のフローサイトメータ。
〔4〕
前記複数の光検出器アレイのそれぞれが、光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイであり、
前記光電子増倍管素子は、半導体素子を有するダイノードを備えている光電子増倍管素子又は複数段のダイノードを備えている光電子増倍管素子である、
〔1〕又は〔2〕に記載のフローサイトメータ。
〔5〕
前記光検出装置は、マルチピクセルフォトンカウンタである、〔1〕又は〔2〕に記載のフローサイトメータ。
〔6〕
前記フローサイトメータは、前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向に沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部を有する、
〔1〕~〔5〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔7〕
前記複数の光照射位置のそれぞれに、互いに異なる波長を有する光が照射される、〔6〕に記載のフローサイトメータ。
〔8〕
前記複数の光照射位置のうちの2つ以上の位置での光照射に由来する光を、1つの光検出装置によって検出するように構成されている、〔6〕又は〔7〕に記載のフローサイトメータ。
〔9〕
前記複数の光検出器アレイのそれぞれが、互いに独立してゲイン調整できるように構成されている、〔1〕~〔8〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔10〕
前記光検出器アレイが有する複数の光検出器単位のそれぞれが、互いに独立してゲイン調整できるように構成されている、〔1〕~〔9〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔11〕
前記複数の光検出器アレイのうちの1つ以上が、互いに独立に、前記各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向における位置を変更できるように構成されている、〔1〕~〔10〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔12〕
前記複数の光検出器アレイの1つ以上が、互いに独立に、前記各光検出器アレイのアレイ方向における位置を変更できるように構成されている、〔1〕~〔11〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔13〕
前記光検出装置は、マイクロレンズアレイをさらに備えており、
前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイを構成する各レンズが前記光検出装置の各光検出器素子上に存在するように設けられている、〔1〕~〔12〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔14〕
前記フローサイトメータは、前記光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路を有し、
前記伝搬光路は、1本以上の光ファイバを含む、
〔1〕~〔13〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔15〕
前記フローサイトメータは、
前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部、及び、
前記光照射部による光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路
をさらに有し、
前記伝搬光路は、複数の光ファイバコア光路を有し、
前記複数の光ファイバコア光路の光入射側末端は、前記複数の光照射位置の間隔に対応するように配置されている、
〔1〕~〔13〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔16〕
前記フローサイトメータは、
前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部、及び、
前記光照射部による光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路
をさらに有し、
前記伝搬光路は、複数の光ファイバコア光路を有し、
前記複数の光ファイバコア光路の光出射側末端は、前記光検出器アレイの間隔に対応するように配置されている、
〔1〕~〔14〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔17〕
前記フローサイトメータは、前記流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路をさらに有し、
前記伝搬光路は、視野絞りを経由している、
〔1〕~〔13〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔18〕
前記複数の光検出器アレイのうちの少なくとも一つが、10以上の光検出器単位を有する、〔1〕~〔17〕のいずれか一つ記載のフローサイトメータ。
〔19〕
前記光検出装置に含まれる複数の光検出器は、時間的に互いに独立して光を検出できるように構成されている、〔1〕~〔18〕のいずれか一つに記載のフローサイトメータ。
〔20〕
流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出する光検出装置を有しており、
前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている、
生体試料分析システム。
〔21〕
光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有しており、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されており、且つ、
流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出するために用いられる、
光検出装置。
〔22〕
前記光検出装置は、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で前記生体粒子へ光を照射する光照射部と組み合わせて用いられる、〔21〕に記載の光検出装置。
〔23〕
前記光検出装置は、前記複数の光照射位置での光照射によって生じた複数の光を分光する分光光学系と組み合わせて用いられるものである、〔21〕又は〔22〕に記載の光検出装置。
〔24〕
前記複数の光検出器アレイのうちの2つ以上の光検出器アレイが、検出波長範囲が同じである光検出器素子を少なくとも一つ含む、〔21〕~〔23〕のいずれか一つに記載の光検出装置。
The present disclosure also provides the following:
[1]
The device has a light detection device that detects light generated by irradiating light onto biological particles flowing through the flow path,
The light detection device includes a plurality of light detector arrays each having a line of light detector elements;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each of the photodetector arrays.
Flow cytometer.
[2]
The flow cytometer according to claim 1, wherein the plurality of photodetector arrays are arranged to correspond to a flow direction of the flow channel.
[3]
Each of the plurality of photodetector arrays comprises:
a photodetector array having a row of photomultiplier tube elements; or
a photodetector array having a row of avalanche photodiode elements; or
The photodetector array is a photodetector array in which photomultiplier tube elements are arranged in a row, or a photodetector array in which avalanche photodiode elements are arranged in a row.
A flow cytometer according to [1] or [2].
[4]
Each of the plurality of photodetector arrays is a photodetector array in which photomultiplier tube elements are arranged in a row,
The photomultiplier tube element is a photomultiplier tube element including a dynode having a semiconductor element or a photomultiplier tube element including a multi-stage dynode.
A flow cytometer according to [1] or [2].
[5]
The flow cytometer according to claim 1 or 2, wherein the light detection device is a multi-pixel photon counter.
[6]
The flow cytometer has a light irradiation unit that irradiates light onto bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along a flow direction of the flow path.
The flow cytometer according to any one of [1] to [5].
[7]
The flow cytometer according to claim 6, wherein the plurality of light irradiation positions are irradiated with light having wavelengths different from one another.
[8]
A flow cytometer as described in [6] or [7], which is configured to detect light resulting from light irradiation at two or more of the multiple light irradiation positions by a single light detection device.
[9]
The flow cytometer according to any one of [1] to [8], wherein each of the multiple photodetector arrays is configured to enable gain adjustment independently of each other.
[10]
A flow cytometer described in any one of [1] to [9], wherein each of the multiple photodetector units of the photodetector array is configured to be able to adjust the gain independently of each other.
[11]
A flow cytometer described in any one of [1] to [10], wherein one or more of the multiple photodetector arrays are configured to be able to change the position of each of the photodetector arrays in a direction intersecting the array direction independently of each other.
[12]
A flow cytometer described in any one of [1] to [11], wherein one or more of the multiple photodetector arrays are configured so that the position of each of the photodetector arrays in the array direction can be changed independently of each other.
[13]
The light detection device further comprises a microlens array;
The flow cytometer according to any one of [1] to [12], wherein the microlens array is arranged so that each lens constituting the microlens array is located above each photodetector element of the photodetection device.
[14]
the flow cytometer has a propagation optical path that propagates light generated by the light irradiation to the light detection device;
the propagation path includes one or more optical fibers;
The flow cytometer according to any one of [1] to [13].
[15]
The flow cytometer comprises:
a light irradiation unit that irradiates light onto the bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow path; and
a propagation optical path for propagating light generated by the light irradiation by the light irradiation unit to the light detection device,
the propagation path includes a plurality of optical fiber core paths;
The light incident side ends of the plurality of optical fiber core optical paths are arranged so as to correspond to the intervals between the plurality of light irradiation positions.
The flow cytometer according to any one of [1] to [13].
[16]
The flow cytometer comprises:
a light irradiation unit that irradiates light onto the bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow path; and
a propagation optical path for propagating light generated by the light irradiation by the light irradiation unit to the light detection device,
the propagation path includes a plurality of optical fiber core paths;
The light output ends of the plurality of optical fiber core optical paths are arranged to correspond to the intervals of the photodetector array.
The flow cytometer according to any one of [1] to [14].
[17]
the flow cytometer further includes a propagation optical path that propagates light generated by irradiating light onto bioparticles flowing through the flow path to the light detection device;
The propagation light path passes through a field stop.
The flow cytometer according to any one of [1] to [13].
[18]
The flow cytometer according to any one of [1] to [17], wherein at least one of the multiple photodetector arrays has 10 or more photodetector units.
[19]
A flow cytometer according to any one of [1] to [18], wherein a plurality of photodetectors included in the photodetection device are configured to detect light independently of each other in time.
[20]
The device has a light detection device that detects light generated by irradiating light onto biological particles flowing through the flow path,
The light detection device includes a plurality of light detector arrays each having a line of light detector elements;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each of the photodetector arrays.
Biological sample analysis system.
[21]
a photodetector array having a plurality of photodetector elements arranged in a line;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting an array direction of each of the photodetector arrays, and
Used to detect light generated by irradiating biological particles flowing through a flow channel.
Light detection device.
[22]
The optical detection device according to [21], which is used in combination with a light irradiation unit that irradiates light onto the bioparticles at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow channel.
[23]
The light detection device according to [21] or [22], which is used in combination with a spectroscopic optical system that separates a plurality of light beams generated by light irradiation at the plurality of light irradiation positions.
[24]
The optical detection device according to any one of [21] to [23], wherein two or more of the plurality of optical detector arrays include at least one optical detector element having the same detection wavelength range.
200 フローサイトメータ
210 フローセル
220 対物レンズ
230 流路側導光光学系
240 視野絞り
250 検出器側導光光学系
260 分光光学系
270 テレセントリック集光レンズ
280 光検出装置
200 Flow cytometer 210 Flow cell 220 Objective lens 230 Flow path side light guiding optical system 240 Field stop 250 Detector side light guiding optical system 260 Spectroscopic optical system 270 Telecentric condenser lens 280 Light detection device
Claims (24)
前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている、
フローサイトメータ。 The device has a light detection device that detects light generated by irradiating light onto biological particles flowing through the flow path,
The light detection device includes a plurality of light detector arrays each having a line of light detector elements;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each of the photodetector arrays.
Flow cytometer.
光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイであり;又は、
アバランシェフォトダイオード素子が一列に並んでいる光検出器アレイであり;又は、
光電子増倍管素子が一列に並んでいる光検出器アレイ若しくはアバランシェフォトダイオード素子が一列に並んでいる光検出器アレイである、
請求項1に記載のフローサイトメータ。 Each of the plurality of photodetector arrays comprises:
a photodetector array having a row of photomultiplier tube elements; or
a photodetector array having a row of avalanche photodiode elements; or
The photodetector array is a photodetector array in which photomultiplier tube elements are arranged in a row, or a photodetector array in which avalanche photodiode elements are arranged in a row.
2. The flow cytometer of claim 1.
前記光電子増倍管素子は、半導体素子を有するダイノードを備えている光電子増倍管素子又は複数段のダイノードを備えている光電子増倍管素子である、
請求項1に記載のフローサイトメータ。 Each of the plurality of photodetector arrays is a photodetector array in which photomultiplier tube elements are arranged in a row,
The photomultiplier tube element is a photomultiplier tube element including a dynode having a semiconductor element or a photomultiplier tube element including a multi-stage dynode.
2. The flow cytometer of claim 1.
請求項1に記載のフローサイトメータ。 The flow cytometer has a light irradiation unit that irradiates light onto bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along a flow direction of the flow path.
2. The flow cytometer of claim 1.
前記マイクロレンズアレイは、前記マイクロレンズアレイを構成する各レンズが前記光検出装置の各光検出器素子上に存在するように設けられている、請求項1に記載のフローサイトメータ。 The light detection device further comprises a microlens array;
2. The flow cytometer according to claim 1, wherein the microlens array is provided such that each lens constituting the microlens array is located above each photodetector element of the photodetection device.
前記伝搬光路は、1本以上の光ファイバを含む、
請求項1に記載のフローサイトメータ。 the flow cytometer has a propagation optical path that propagates light generated by the light irradiation to the light detection device;
the propagation path includes one or more optical fibers;
2. The flow cytometer of claim 1.
前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部、及び、
前記光照射部による光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路
をさらに有し、
前記伝搬光路は、複数の光ファイバコアを有し、
前記複数の光ファイバコアは、その光入射側末端において、前記複数の光照射位置の間隔に対応するように配置されている、
請求項1に記載のフローサイトメータ。 The flow cytometer comprises:
a light irradiation unit that irradiates light onto the bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow path; and
a propagation optical path for propagating light generated by the light irradiation by the light irradiation unit to the light detection device,
the optical propagation path includes a plurality of optical fiber cores;
The plurality of optical fiber cores are arranged at their light input ends so as to correspond to the intervals between the plurality of light irradiation positions.
2. The flow cytometer of claim 1.
前記流路を流れる生体粒子へ、前記流路の流れ方向の沿った複数の光照射位置で光を照射する光照射部、及び、
前記光照射部による光照射によって生じた光を、前記光検出装置へ伝搬する伝搬光路
をさらに有し、
前記伝搬光路は、複数の光ファイバコアを有し、
前記複数の光ファイバコアは、その光出射側末端において、前記光検出器アレイの間隔に対応するように配置されている、
請求項1に記載のフローサイトメータ。 The flow cytometer comprises:
a light irradiation unit that irradiates light onto the bioparticles flowing through the flow path at a plurality of light irradiation positions along the flow direction of the flow path; and
a propagation optical path for propagating light generated by the light irradiation by the light irradiation unit to the light detection device,
the optical propagation path includes a plurality of optical fiber cores;
the plurality of optical fiber cores are arranged at their light emitting ends so as to correspond to the intervals of the photodetector array;
2. The flow cytometer of claim 1.
前記伝搬光路は、視野絞りを経由している、
請求項1に記載のフローサイトメータ。 the flow cytometer further includes a propagation optical path that propagates light generated by irradiating light onto bioparticles flowing through the flow path to the light detection device;
The propagation light path passes through a field stop.
2. The flow cytometer of claim 1.
前記光検出装置は、光検出器素子が一列に並んでいる複数の光検出器アレイを有し、
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されている、
生体試料分析システム。 The device has a light detection device that detects light generated by irradiating light onto biological particles flowing through the flow path,
The light detection device includes a plurality of light detector arrays each having a line of light detector elements;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting the array direction of each of the photodetector arrays.
Biological sample analysis system.
前記複数の光検出器アレイは、各光検出器アレイのアレイ方向と交差する方向に沿って所定間隔で配置されており、且つ、
流路を流れる生体粒子への光照射によって生じた光を検出するために用いられる、
光検出装置。 a photodetector array having a plurality of photodetector elements arranged in a line;
The plurality of photodetector arrays are arranged at predetermined intervals along a direction intersecting an array direction of each of the photodetector arrays, and
Used to detect light generated by irradiating biological particles flowing through a flow channel.
Light detection device.
22. The optical detection apparatus of claim 21, wherein two or more of the plurality of optical detector arrays include at least one optical detector element having the same detection wavelength range.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
PCT/JP2024/008947 WO2024185873A1 (en) | 2023-03-09 | 2024-03-08 | Flow cytometer, biological sample analysis system, and optical detection apparatus |
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JP2023036453 | 2023-03-09 | ||
JP2023036453 | 2023-03-09 |
Publications (1)
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JP2024010329A Pending JP2024127759A (en) | 2023-03-09 | 2024-01-26 | Flow cytometer, biological sample analysis system, and optical detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024127759A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN119715270A (en) * | 2025-02-26 | 2025-03-28 | 山东卡森细胞治疗工程技术有限公司 | A quality detection device for mesenchymal stem cells |
-
2024
- 2024-01-26 JP JP2024010329A patent/JP2024127759A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN119715270A (en) * | 2025-02-26 | 2025-03-28 | 山东卡森细胞治疗工程技术有限公司 | A quality detection device for mesenchymal stem cells |
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