JPH01129161A - 粒子計測用フローセル光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフローサイトメータに係り、特にフローセル中
の細胞から発する蛍光散乱光を効率よく検出するに好適
な光学系に関する。

〔従来の技術〕

従来、フローセル中の細胞から発する蛍光散乱光を検出
するには、特開昭５０−７５４７３に記載されているよ
うに、フローセルの外におかれた蛍光集光用光学系が必
要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、蛍光散乱光の集光効率が劣り、光学系
の調整のむずかしさ、光学系として比較的寸法の大きな
ものが必要で、そのため、フローセルを含めた系の大き
さが大きくなることから、小型化の点及び価格が高価に
なる等の問題があった。

第２図に従来方法によるフローサイトメータのフローセ
ル及び蛍光強度測定検出系を示す。図において１．はレ
ーザ光束、２．は集光レンズで、３、フローセルの内側
の中心にレーザ光束が細く集光する。フローセルの内側
は、矢印方向に血液サンプルなどの細胞が流れている０
通常は、細胞サンプルは内側の中心部を流れ、サンプル
を包みこむ形でその外側を溶液が流れる、いわゆるシー
スフロー流となっている。細胞にはあらかじめ、蛍光物
質が細胞表面、細胞核内にあるＤＮＡ、ＲＮＡ等に標識
されている。この蛍光物質から発する蛍光強度を測定す
ることがフローサイトメータで重要である。蛍光散乱光
は４．受光レンズにより集め、次の５．ビームスプリッ
タ（又は、ダイクロイック・ミラー）で光束を２分し、
必要な波長帯の光を通す６．及び７．干渉フィルタで波
長選択し、最終的に８．及び９．光検出器で蛍光強度の
大小を電気信号に変換する。

一般に、受光レンズ４．はフローセルの外側にあり、レ
ンズとフローセル間には空気があるため。

受光レンズ４．の開口数ＮＡは大きく出来ない。

このため、蛍光散乱光の集光効率は余り良くできない、
集光効率を高める目的で、回転楕円体の形状をした内面
鏡の考えがあるが、効率は良くても系が複雑になるため
一般的に使用されていない。

受光レンズ４．は口径の大きいレンズが、必要とされる
ため、受光レンズ以後の光学系の寸法が大きいものにな
る。

本発明の目的は、上記フローサイトメータ用フローセル
及び光学系における問題点を改善することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、フローセルを構成しているガラス容器に小
穴をあけ、そこに光ファイバーを挿入し、光ファイバー
の端面がフローセルの内面と一致させるか、又は、流れ
を乱さない程度にフローセル内面より少々つき出す形状
にすることにより、達成される。光ファイバーの端面は
垂直にかつ光学的に欠陥がないものとす。

上記光ファイバーの配置は、蛍で計測の場合レーザ光束
及びフロー系の流れ方向に対し垂直にするのが一般的で
あるが、この配置にこだわる必要はない、又、光ファイ
バーは２方向から向き合う形で、２本構成にしても良い
。

〔作用〕

フローセルのガラス面に埋めこまれた光ファイバー端面
は、流れと接しているようになっている。

通常流れを構成してる溶液は生理食塩水のように、光屈
折率が空気と比較し大きい。光ファイバー端面が空気と
接している場合と比較し、上記構成では見かけ上の開口
数ＮＡが大きくなる。このため。

細胞から発した蛍光散乱光を、端面が空気の場合以上に
光フアイバー内に多く導くことができる。

又、光ファイバーはフローセル外側に配置する場合には
、細胞からみた光ファイバー端面のはる立体角が少ない
が、上記構成の場合には、光フィバ一端面が細胞により
近づき、光ファイバー端面のはる立体角は大である。こ
のため、蛍光散乱光を損失少なく集光することが可能で
ある。

又、光ファイバーは一般的に、可撓性を有し、長くても
光損失は少ないため、光学系の自由度は従来フローセル
光学系に比較して大である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第３図により説明
する。第１図はフローセル上部より見た平面図、第３図
は立体図である０図において、１０、及び１１．が光フ
ァイバー、１２．が凸レンズ、１３．が波長選択フィル
タ、１４．が光検出素子である。光ファイバー１１にも
、凸レンズ、波長選択フィルタ、光検出素子が必要だが
、省略しである。第２図では光フアイバ端面はフロ−セ
ル３端面に接する形で配置されている。又、光ファイバ
ー１１．の系は動作説明をするうえで特に必要な系では
ない。

レンズ２．により集光されたレーザ光束１は、フローセ
ルの中心付近にビームウェストがくるように調整されて
いる。蛍光標識された測定しようとする細胞はこのレー
ザ光のビームウェストを通過すると、光を吸収し蛍光を
発する。この蛍光散乱光は、流れを構成する溶液を通っ
て、レーザ光束及び流れ方向に垂直で、かつ光ファイバ
ーの中心軸がビームウェストを通るように配置された光
ファイバーに達する。このうち、光ファイバにとりこま
れた蛍光散乱光は、光ファイバの他端より出射され、凸
レンズ１２にて平行光束にし、波長選択フィルタ１３で
必要波長帯を取り出し、光検出素子１４で電気信号に変
換する。必要に応じて。

凸レンズ１２と波長選択素子１４の間に、ビームスプリ
ッタ等を挿入し、光検出系統を２系統以上にしても良い
。

光フアイバ端面は、フロー溶液と接しているため、見か
け上の光フアイバー開口数は大きく、より多くの蛍光散
乱光を光ファイバーに取込むことが可能である。又、光
ファイバー端面が、蛍光標識された細胞の近くに配置で
きるため、細胞から見た光フアイバ端面のはる立体角が
大きい。

光ファイバーは一般に可撓性があり、光学素子の配置に
自由度があることが大きな利点である。

光ファイバーをフローセルに精度良く取はけが出来れば
、以後の光学系の調整は余り精度は要求されないことか
ら、系の調整簡単化になる。

２本の光ファイバを第３図に示したごとく、向い合せに
配置することにすると、光ビームスプリッタにより光束
を２分する必要がなく、２方向の蛍光散乱光を得ること
が可能である。この構成にすると、異なる２成分蛍光分
析を各々の光ファイバで行なったり、２本の光ファイバ
を１本にまとめ、蛍光強度を２倍に増加させられ、蛍光
集光効率を増加させられる。

これまでの実施例の説明では光ファイバーを１本ないし
２本使用した例で説明してきたが、３本以上に配置する
ことも、フローセルと光ファイバーの形状から許される
こともある。この場合も。

本発明に含まれる。

又、これまでの説明では光源はレーザを使用することで
進めて来たが、光源はレーザに限定する必要はなく、水
銀ランプ、Ｘｓランプ、タングステン・ヨウ素ランプ等
の通常ランプ光源でも作用は同じである。

又、これまでの説明では、蛍光標識された細胞について
の蛍光計測に限定して述べてきたが、これだけに限定さ
れるものではなく、−数的な蛍光を発する粒子、さらに
は、蛍光でなく通常の散乱光検出に対しても適用される
ものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光ファイバーをフローセルに埋こみ、
光ファイバーの開口数を増大させることが可能なため、
蛍光散乱光を効率良く受光できる利点がある。さらに、
光ファイバに可撓性があるため、光学系の自由度が増し
、設計の自由度が増大し、かつ調整が容易になる効果も
ある。又、大きなレンズ系を必要としないため、光学系
が簡単、軽量になることから、安価なフローサイトメー
タ用フローセル光学系を構成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図は従来行
なわれているフローサイトメータで行なわれているフロ
ーセルを含めた光学構成図、第３図は本発明の実施例を
示す立面図である。 １・・・レーザ光束、２・・・集光レンズ、３・・・フ
ローセル、１０・・・光ファイバ、１２・・・凸レンズ
、１３・・・波長選択フィルタ、１４・・・光検出素子
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザ等の光をフローセル中の微小部分に集光し、
   流れの中の微小粒子から発する散乱光又は蛍光散乱光の
   強度測定において、フローセル壁面に１個ないし複数個
   の穴をあけ、その穴に光ファイバーを埋め込み、かつ光
   ファイバー端面がフロー溶液と接するに配置したことを
   特徴とした粒子計測用フローセル光学系。