JP2013160672A - 蛍光検出用光学系及び微小粒子分析装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の光源を使用した測定においても、高感度で蛍光を検出することが可能な蛍光検出用光学系及び微小粒子分析装置を提供する。
【解決手段】蛍光検出用光学系に、２枚の放物面鏡（第１の放物面鏡、第２の放物面鏡）を設けて、異なる方向から入射した蛍光が、第１の放物面鏡により平行光として第２の放物面鏡に向けて反射され、第２の放物面鏡によって一点（像点）に集光される構成にする。そして、この蛍光検出用光学系を、微小粒子分析装置に適用する。
【選択図】図１
【解決手段】蛍光検出用光学系に、２枚の放物面鏡（第１の放物面鏡、第２の放物面鏡）を設けて、異なる方向から入射した蛍光が、第１の放物面鏡により平行光として第２の放物面鏡に向けて反射され、第２の放物面鏡によって一点（像点）に集光される構成にする。そして、この蛍光検出用光学系を、微小粒子分析装置に適用する。
【選択図】図１
Description
本技術は、蛍光検出用光学系及び微小粒子分析装置に関する。より詳しくは、複数の蛍光を検出するための光学系及びこの光学系を備えた微小粒子分析装置に関する。
一般に、細胞、微生物及びリポソームなどの生体関連微小粒子を識別する場合は、フローサイトメトリー（フローサイトメータ）を用いた光学的測定方法が利用されている。フローサイトメトリーは、流路内を１列になって通流する微小粒子に特定波長のレーザ光を照射し、各微小粒子から発せられた蛍光や散乱光を検出することで、複数の微小粒子を１個ずつ識別する分析手法である。
具体的には、流路内において、測定対象の微小粒子を含むサンプル液と、その周囲を流れるシース（鞘）液とで層流を形成し、サンプル液中に含まれる複数の微小粒子を１列に並べる。その状態で流路に向けてレーザ光を照射すると、微小粒子がレーザービームを横切るように１個ずつ通過する。
このとき、レーザ光により励起されて各微小粒子から発せられた蛍光や散乱光を、ＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）又はＰＭＴ（Photo-Multiplier Tube；光電子増倍管）などの光検出器を用いて検出する。そして、光検出器で検出した光を電気的信号に変換して数値化し、統計解析を行うことにより、個々の微小粒子の種類、大きさ及び構造などを判定する。
一方、細胞などの生体関連微小粒子から発せられる蛍光は微弱であるため、これらを分析対象とするフローサイトメータには、高い蛍光検出性能が要求される。特に、試料に、波長の異なる複数の励起光を照射し、それにより生じる複数の蛍光を検出するマルチビーム測定においては、蛍光検出の高感度化が求められている。
光検出分野において、検出性能を向上させる方法としては、例えば、光増幅器によって試料から発せられた蛍光を増幅した後、検出する方法（特許文献１参照）や、検出した信号を電気的に補正する方法（特許文献２参照）などがある。また、従来、反射鏡として放物面鏡や楕円鏡を使用した光検出用光学系も提案されている（特許文献３〜５参照）。
特許文献３、４に記載されている従来の光検出用光学系では、放物面鏡の焦点近傍に試料を配置し、試料から発せられた光を放物面鏡により平行光にして、検出器に向けて出射されるようにしている。また、特許文献５に記載の蛍光測定装置では、試料から種々の方向に発せられた蛍光を、放物面鏡や楕円鏡によって検出器の入射面に集光している。
しかしながら、光増幅器を設けたり、検出信号を補正したりすることで、蛍光の検出感度を高める方法は、同時にノイズ成分も増幅してしまうことがあるため、検出感度向上には限界がある。また、特許文献３，４に記載されている技術は、放物面鏡の軸外特性が劣るため、複数の光源を使用するマルチビーム測定には適用することができない。更に、特許文献５に記載されている技術は、蛍光取得に有利な後方光（励起光側に発せられる光）には適さないという問題点がある。
そこで、本開示は、複数の光源を使用した測定においても、高感度で蛍光を検出することが可能な蛍光検出用光学系及び微小粒子分析装置を提供することを主目的とする。
本開示の蛍光検出用光学系は、２枚の放物面鏡を備え、異なる方向から入射した蛍光が、第１の放物面鏡により平行光として第２の放物面鏡に向けて反射され、第２の放物面鏡によって一点に集光される構成となっている。
この蛍光検出用光学系では、前記第１の放物面鏡及び前記第２の放物面鏡として、反射面の曲率が相互に異なるものを使用することができる。
また、前記第２の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ２と、前記第１の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ１との比（ｆ２／ｆ１）をβとし、前記第２の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ２と、前記第１の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ１との差（θ２−θ１）をΔθとしたとき、これらの関係が下記数式１を満たすようにしてもよい。
この蛍光検出用光学系では、前記第１の放物面鏡及び前記第２の放物面鏡として、反射面の曲率が相互に異なるものを使用することができる。
また、前記第２の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ２と、前記第１の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ１との比（ｆ２／ｆ１）をβとし、前記第２の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ２と、前記第１の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ１との差（θ２−θ１）をΔθとしたとき、これらの関係が下記数式１を満たすようにしてもよい。
一方、第１の放物面鏡は開口数ＮＡを０．５以上とすることができる。
この蛍光検出用光学系は、更に、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡を備えていてもよい。
また、前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とを間隔をあけて配置することもできる。
この蛍光検出用光学系は、更に、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡を備えていてもよい。
また、前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とを間隔をあけて配置することもできる。
本開示の微小粒子分析装置は、前述した蛍光検出用光学系を備えるものである。
この微小粒子分析装置は、２以上の光源と複数の光検出器とを備えていてもよく、その場合、前記光源から励起光を出射し、該励起光が照射された微小粒子から発せられる光を前記光検出器で検出する検出部を設け、該検出部に前記第１及び第２の放物面鏡を配置することができる。
また、前記第１及び第２の放物面鏡を、測定対象の微小粒子と、励起光を透過し蛍光を反射するハーフミラーとの間に配置し、前記微小粒子から発せられた複数の蛍光を、前記ハーフミラーに向けて集光してもよい。
更に、前記検出部に、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡を設け、前記蛍光が、前記第２の放物面鏡によって前記第１の放物面鏡の後方側に反射される構成としてもよい。
更にまた、前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とを間隔をあけて配置し、前記励起光を、第１の放物面鏡と第２の放物面鏡との間を通過させて、前記微小粒子に照射することもできる。
この微小粒子分析装置は、２以上の光源と複数の光検出器とを備えていてもよく、その場合、前記光源から励起光を出射し、該励起光が照射された微小粒子から発せられる光を前記光検出器で検出する検出部を設け、該検出部に前記第１及び第２の放物面鏡を配置することができる。
また、前記第１及び第２の放物面鏡を、測定対象の微小粒子と、励起光を透過し蛍光を反射するハーフミラーとの間に配置し、前記微小粒子から発せられた複数の蛍光を、前記ハーフミラーに向けて集光してもよい。
更に、前記検出部に、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡を設け、前記蛍光が、前記第２の放物面鏡によって前記第１の放物面鏡の後方側に反射される構成としてもよい。
更にまた、前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とを間隔をあけて配置し、前記励起光を、第１の放物面鏡と第２の放物面鏡との間を通過させて、前記微小粒子に照射することもできる。
本開示によれば、２枚の放物面鏡によって、異なる方向から入射した蛍光が一点に集光される構成としているため、複数の光源を使用した測定においても、高感度で蛍光を検出することができる。
以下、本開示を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す各実施形態に限定されるものではない。また、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
（２種類の放射面鏡を用いた蛍光検出用光学系の例）
２．第１の実施形態の変形例
（平面鏡を備える蛍光検出用光学系の例）
２．第２の実施の形態
（第１の実施形態の蛍光検出用光学系を備えた微小粒子分析装置の例）
１．第１の実施の形態
（２種類の放射面鏡を用いた蛍光検出用光学系の例）
２．第１の実施形態の変形例
（平面鏡を備える蛍光検出用光学系の例）
２．第２の実施の形態
（第１の実施形態の蛍光検出用光学系を備えた微小粒子分析装置の例）
＜１．第１の実施の形態＞
［全体構成］
先ず、本開示の第１の実施形態に係る蛍光検出用光学系について説明する。図１は本開示の第１の実施形態に係る実施形態の蛍光検出用光学系の構成例を示す概念図である。図１に示すように、本実施形態の光学系１０は、試料（物点３）から発せられた蛍光５を検出系に導くものであり、２枚の放物面鏡１，２を備えている。そして、本実施形態の光学系１０では、試料（物点３）から出射され、異なる方向から入射した蛍光５が、放物面鏡１で反射され、平行光として放物面鏡２に入射し、その後、放物面鏡２によって反射されて一点（像点４）に集光される構成となっている。
［全体構成］
先ず、本開示の第１の実施形態に係る蛍光検出用光学系について説明する。図１は本開示の第１の実施形態に係る実施形態の蛍光検出用光学系の構成例を示す概念図である。図１に示すように、本実施形態の光学系１０は、試料（物点３）から発せられた蛍光５を検出系に導くものであり、２枚の放物面鏡１，２を備えている。そして、本実施形態の光学系１０では、試料（物点３）から出射され、異なる方向から入射した蛍光５が、放物面鏡１で反射され、平行光として放物面鏡２に入射し、その後、放物面鏡２によって反射されて一点（像点４）に集光される構成となっている。
［放物面鏡１，２］
放物面鏡１，２の反射面の曲率は、特に限定されるものではなく、光学系の光学倍率に応じて適宜設定することができる。例えば、図１に示す構成例では、反射面の曲率が大きく、焦点距離が短い放物面鏡１を物点３側に配置しているが、反射面の曲率が小さく、焦点距離が長い放物面鏡２を物点３側に配置してもよい。また、本実施形態の光学系１０では、反射面の曲率が同じで、焦点距離が等しい２枚の放物面鏡を使用することもできる。
放物面鏡１，２の反射面の曲率は、特に限定されるものではなく、光学系の光学倍率に応じて適宜設定することができる。例えば、図１に示す構成例では、反射面の曲率が大きく、焦点距離が短い放物面鏡１を物点３側に配置しているが、反射面の曲率が小さく、焦点距離が長い放物面鏡２を物点３側に配置してもよい。また、本実施形態の光学系１０では、反射面の曲率が同じで、焦点距離が等しい２枚の放物面鏡を使用することもできる。
一方、本実施形態の光学系１０においては、例えば試料に励起光を照射する必要がある場合などは、放物面鏡１と放物面鏡２とを間隔をあけて配置し、励起光が、放物面鏡１と放物面鏡２との間を通過して、試料に照射されるようにしてもよい。これにより、省スペース化を実現することができる。また、放物面鏡１と放物面２との間の蛍光５は、平行光となっているため、光学フィルタ設計が容易となり、励起光と蛍光５との分離性能を向上させることができる。なお、図１には、放物面鏡１と放物面鏡２とを間隔をあけて配置した構成例を示しているが、本開示はこれに限定されるものではなく、当然ながら、間隔を空けずに配置することも可能である。
［軸外特性］
本実施形態の光学系１０は、光学倍率βと、光軸折り曲げ角度差Δθとの関係が、下記数式２を満たすことが好ましい。ここで、光学倍率βは、放物面鏡２の疑似焦点距離ｆ２と、放物面鏡１の疑似焦点距離ｆ１との比（ｆ２／ｆ１）であり、光軸折り曲げ角度差Δθは、放物面鏡２による光軸折り曲げ角度θ２と、放物面鏡１による光軸折り曲げ角度θ１との差（θ２−θ１）である。
本実施形態の光学系１０は、光学倍率βと、光軸折り曲げ角度差Δθとの関係が、下記数式２を満たすことが好ましい。ここで、光学倍率βは、放物面鏡２の疑似焦点距離ｆ２と、放物面鏡１の疑似焦点距離ｆ１との比（ｆ２／ｆ１）であり、光軸折り曲げ角度差Δθは、放物面鏡２による光軸折り曲げ角度θ２と、放物面鏡１による光軸折り曲げ角度θ１との差（θ２−θ１）である。
図２は放物面鏡１での光軸折り曲げ角度Δθ１が７０°のときの光軸折り曲げ角度差Δθと、軸外特性（軸外収差）との関係を示すグラフ図である。また、図３は光軸折り曲げ角度差Δθと光学倍率βとの関係を示すグラフ図である。図２に示すように、軸外収差量が最小となる光軸折り曲げ角度Δθは、光学倍率βによって異なる。即ち、放物面鏡１による光軸折り曲げ角度θ１を固定した場合、最良の軸外特性を得るには、光学倍率βに応じて放物面鏡２による光軸折り曲げ角度θ２を変えればよい。
また、本実施形態の光学系１０では、光軸を含む面内（メリディオナル面）の軸外特性が非対称であるため、プラス（＋）面側とマイナス（−）面側それぞれについて検討を行った。その結果、図３に示すように、プラス（＋）面側とマイナス（−）面側とで僅かな乖離はあるものの、放物面鏡１による光軸折り曲げ角度θ１よらず、上記数２で表される関数で近似することができる。そして、上記数式２に示すａ，ｂが、４９≦ａ≦６０、かつ、−２≦ｂ≦８の範囲内になるように、折り曲げ角度Δθを調整することにより、軸外特性が優れた光学系を実現することができる。
［開口数ＮＡ］
試料から発せられた蛍光５が先に入射する放物面鏡１には、検出感度向上の観点から、開口数ＮＡが０．５以上のものを使用することが好ましい。なお、放物面鏡２の開口数ＮＡは、特に限定されるものではなく、設定又は要求される光学倍率に応じて適宜選択することができる。
試料から発せられた蛍光５が先に入射する放物面鏡１には、検出感度向上の観点から、開口数ＮＡが０．５以上のものを使用することが好ましい。なお、放物面鏡２の開口数ＮＡは、特に限定されるものではなく、設定又は要求される光学倍率に応じて適宜選択することができる。
［動作］
次に、本実施形態の光学系１０の動作を説明する。本実施形態の光学系１０では、試料（物点３）から発せられた蛍光５が、放物面鏡１に入射する。そして、異なる位置に入射した蛍光５は、放射面鏡１で反射されることにより、相互に平行な平行光となり、放射面鏡２に入射する。そして、放射面鏡２で反射されることにより、同一の像点４に集光される。即ち、本実施形態の光学系１０では、試料から異なる方向に出射された光を、一点に集めることができる。
次に、本実施形態の光学系１０の動作を説明する。本実施形態の光学系１０では、試料（物点３）から発せられた蛍光５が、放物面鏡１に入射する。そして、異なる位置に入射した蛍光５は、放射面鏡１で反射されることにより、相互に平行な平行光となり、放射面鏡２に入射する。そして、放射面鏡２で反射されることにより、同一の像点４に集光される。即ち、本実施形態の光学系１０では、試料から異なる方向に出射された光を、一点に集めることができる。
以上詳述したように、本実施形態の光学系１０では、２枚の放物面鏡１，２によって、異なる位置に入射した複数の蛍光５が一点（像点４）に集光される構成となっている。これにより、軸外特性や集光効率が向上するため、蛍光５の検出感度を向上させることができる。また、放物面鏡１から放物面鏡２への光が平行光束となるため、モジュールを組み立てる際の光軸調整が容易になる。その結果、マルチビーム測定においても、高感度で蛍光５を検出することが可能となる。
＜２．第１の実施の形態の変形例＞
次に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る蛍光検出用光学系について説明する。図４（ａ）は図１に示す光学系１０の光路とスポットサイズを示す概念図であり、図４（ｂ）は放物面鏡２の向きを変えた場合の光路とスポットサイズを示す概念図である。また、図５は本変形例の蛍光検出用光学系の構成例を示す概念図である。図５に示すように、本変形例の光学系３０には、２枚の放物面鏡１，２に加えて、放物面鏡１で反射された蛍光５を、放物面鏡２に向けて反射する平面鏡６が設けられている。
次に、本開示の第１の実施形態の変形例に係る蛍光検出用光学系について説明する。図４（ａ）は図１に示す光学系１０の光路とスポットサイズを示す概念図であり、図４（ｂ）は放物面鏡２の向きを変えた場合の光路とスポットサイズを示す概念図である。また、図５は本変形例の蛍光検出用光学系の構成例を示す概念図である。図５に示すように、本変形例の光学系３０には、２枚の放物面鏡１，２に加えて、放物面鏡１で反射された蛍光５を、放物面鏡２に向けて反射する平面鏡６が設けられている。
図１に示す光学系１０では、物点３及び像点４は、いずれも放物面鏡１，２の反射面側（前方）に位置しており、蛍光５の光路は略コ字状になっている。この構成の場合、例えばフローサイトメータなどのように、流路内を通流するサンプルからの蛍光を検出するような系では、流路を遮ってしまうことがある。一方、像点４が放物面鏡１の裏面側（後方）に位置するように放物面鏡２を配置し、図４（ｂ）に示すような蛍光５の光路が略Ｚ字状となる構成にすると、図４（ａ）に示す構成に比べて、ビームスポットが大きくなり、検出感度が低下する。
そこで、本変形例の光学系３０では、放物面鏡１と放物面鏡２との間に、平面鏡６を配置して、放物面鏡１で反射された蛍光５が、平面鏡６を介して放物面鏡２に入射する構成としている。これにより、ビームスポットを拡大させずに、像点４を放物面鏡１の裏面側（後方）にすることができる。その結果、フローサイトメータに適用した場合でも、流路を遮ることなく、高感度で蛍光５を検出することが可能であり、装置の省スペース化も実現することができる。
また、本変形例の光学系３０において、試料に励起光を照射する必要がある場合は、例えば放物面鏡１や平面鏡６に励起光が通過できる程度の孔を設ける方法、各ミラー間や焦点間にフィルタなどを配置して励起光を導入する方法などを採用することができる。なお、本変形例の光学系３０における上記外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
＜３．第２の実施の形態＞
［全体構成］
次に、本開示の第２の実施形態に係る微小粒子分析装置について説明する。図６は本実施形態の微小粒子分析装置の構成を示す概念図である。本実施形態の微小粒子分析装置は、前述した第１の実施形態の光学系１０又は第１の実施形態の変形例の光学系３０を備えるものであり、図６に示すように、少なくとも、複数の光源１１ａ〜１１ｃと、複数の光検出器１９とが設けられている。そして、実施形態の微小粒子分析装置では、波長の異なる複数の励起光２０ａ〜２０ｃを、流路１３を通流する試料に照射し、それにより生じる複数の蛍光５ａ〜５ｃを、それぞれ対応する光検出器１９で検出するマルチビーム測定を行う。
［全体構成］
次に、本開示の第２の実施形態に係る微小粒子分析装置について説明する。図６は本実施形態の微小粒子分析装置の構成を示す概念図である。本実施形態の微小粒子分析装置は、前述した第１の実施形態の光学系１０又は第１の実施形態の変形例の光学系３０を備えるものであり、図６に示すように、少なくとも、複数の光源１１ａ〜１１ｃと、複数の光検出器１９とが設けられている。そして、実施形態の微小粒子分析装置では、波長の異なる複数の励起光２０ａ〜２０ｃを、流路１３を通流する試料に照射し、それにより生じる複数の蛍光５ａ〜５ｃを、それぞれ対応する光検出器１９で検出するマルチビーム測定を行う。
［光源１１ａ〜１１ｃ］
光源１１ａ〜１１ｃは、測定内容などに応じて適宜選択することができるが、例えばレーザダイオード、ＳＨＧ(Second Harmonic Generation)レーザ、ガスレーザ及び高輝度ＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）などを使用することができる。
光源１１ａ〜１１ｃは、測定内容などに応じて適宜選択することができるが、例えばレーザダイオード、ＳＨＧ(Second Harmonic Generation)レーザ、ガスレーザ及び高輝度ＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）などを使用することができる。
［流路１３］
試料が通流する流路１３は、試料を含むサンプル液の周囲をシース液で囲んで層流を形成し、励起光２０ａ〜２０ｃが照射される測定領域において、試料が一列に並んで通流するような構成となっている。流路１３の形態は特に限定されるものではないが、例えばマイクロ流路１３が形成された分析チップなどを使用することができる。
試料が通流する流路１３は、試料を含むサンプル液の周囲をシース液で囲んで層流を形成し、励起光２０ａ〜２０ｃが照射される測定領域において、試料が一列に並んで通流するような構成となっている。流路１３の形態は特に限定されるものではないが、例えばマイクロ流路１３が形成された分析チップなどを使用することができる。
［検出部］
光源１１ａ〜１１ｃとの間には、励起光２０ａ〜２０ｃを透過し、蛍光５ａ〜５ｃを反射するハーフミラー１２が配置されており、このハーフミラー１２と流路１３との間に、蛍光検出用光学系１０が配設されている。この場合、蛍光検出用光学系１０の放物面鏡１と放物面鏡２とは間隔をあけて配置されており、励起光２０ａ〜２０ｃは、放物面鏡１と放物面鏡２との間を通過して、流路１３を通流する微小粒子に照射される。
光源１１ａ〜１１ｃとの間には、励起光２０ａ〜２０ｃを透過し、蛍光５ａ〜５ｃを反射するハーフミラー１２が配置されており、このハーフミラー１２と流路１３との間に、蛍光検出用光学系１０が配設されている。この場合、蛍光検出用光学系１０の放物面鏡１と放物面鏡２とは間隔をあけて配置されており、励起光２０ａ〜２０ｃは、放物面鏡１と放物面鏡２との間を通過して、流路１３を通流する微小粒子に照射される。
一方、流路１３を通流する微小粒子から発せられた複数の蛍光５ａ〜５ｃは、蛍光検出用光学系１０，３０内で反射され、それぞれハーフミラー１２に集光される。このように、励起光２０ａ〜２０ｃが、ハーフミラー１２や蛍光検出用光学系１０，３０を通過して、微小粒子に照射される構成とすることで、装置を小型化することが可能となる。
更に、検出部には、例えば、蛍光５ａ〜５ｃを光検出器１９に導く光ファイバ１５や、ハーフミラー１２で反射された蛍光５ａ〜５ｃを各光ファイバ１５に集光するファイバ・カップリングレンズ１４などが設けられている、また、光ファイバ１５と各光検出器１９との間には、それぞれコリメータレンズ１６、ミラー１７、ロングパスフィルタ１８などが設けられている。
ここで、光検出器１９は、試料から発せられる蛍光５ａ〜５ｃを検出可能なものであればよく、特に限定されるものではないが、例えばＰＤ（Photo diode）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＰＭＴ（Photo-Multiplier Tube）などを使用することができる。また、光検出部には、その他必要に応じて、各種光学部品を配設することができる。
［微小粒子分析装置の動作］
次に、本実施形態の微小粒子分析装置により、微小粒子などの試料を測定する方法について説明する。なお、本実施形態の微小粒子分析装置により測定される試料は、励起光２０ａ〜２０ｃを照射することにより、蛍光５ａ〜５ｃを発するものであればよく、例えば、細胞やマイクロビーズなどの微小粒子、ウィルス、バクテリア、酵母などが挙げられる。また、試料は、１又は複数の蛍光色素で修飾されていてもよい。
次に、本実施形態の微小粒子分析装置により、微小粒子などの試料を測定する方法について説明する。なお、本実施形態の微小粒子分析装置により測定される試料は、励起光２０ａ〜２０ｃを照射することにより、蛍光５ａ〜５ｃを発するものであればよく、例えば、細胞やマイクロビーズなどの微小粒子、ウィルス、バクテリア、酵母などが挙げられる。また、試料は、１又は複数の蛍光色素で修飾されていてもよい。
本実施形態の微小粒子分析装置では、先ず、光源１１ａ〜１１ｃから、マイクロ流路１３に向けて励起光２０ａ〜２０ｃを出射する。この励起光２０ａ〜２０ｃは、ハーフミラー１２及び蛍光検出用光学系１０，３０を通過し、マイクロ流路１３を通流する試料（微小粒子）に照射される。このとき、測定対象の試料はマイクロ流路１３内を一列に並んで通流しているため、各試料に励起光２０ａ〜２０ｃを個別に照射することができる。
これにより、試料からは励起光２０ａ〜２０ｃよりも長波長の蛍光５ａ〜５ｃが放出される。そして、蛍光５ａ〜５ｃは、蛍光検出用光学系１０により、それぞれハーフミラー１２に集光され、ファイバ・カップリングレンズ１４を介して、各光ファイバ１５に導入される。その後、コリメータレンズ１６、ミラー１７、ロングパスフィルタ１８などを介して、各光検出器１９で検出される。
以上詳述したように、本実施形態の微小粒子分析装置では、前述した第１の実施形態の光学系１０又は第１の実施形態の変形例の光学系３０を備えているため、軸外特性に優れる。また、本実施形態の微小粒子分析装置は、蛍光検出用光学系１０，３０によって、蛍光を、より小さなスポットに集光することができるため、光ファイバ１５にカップリングする際のカップリング効率が向上する。その結果、マルチビーム測定においても、高感度で蛍光を検出することが可能となる。
なお、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
２枚の放物面鏡を備え、
異なる方向から入射した蛍光が、第１の放物面鏡により平行光として第２の放物面鏡に向けて反射され、第２の放物面鏡によって一点に集光される構成の蛍光検出用光学系。
（２）
前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡は、反射面の曲率が相互に異なる（１）に記載の蛍光検出用光学系。
（３）
前記第２の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ２と、前記第１の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ１との比（ｆ２／ｆ１）をβとし、前記第２の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ２と、前記第１の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ２との差（θ２−θ１）をΔθとしたとき、これらの関係が下記数式（Ａ）を満たす（１）又は（２）に記載の蛍光検出用光学系。
（４）
第１の放物面鏡の開口数ＮＡが０．５以上である（１）〜（３）のいずれかに記載の蛍光検出用光学系。
（５）
更に、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡を備える（１）〜（４）のいずれかに記載の微小粒子分析装置。
（６）
前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とが間隔をあけて配置されている（１）〜（５）のいずれかに記載の蛍光検出用光学系。
（７）
（１）〜（６）のいずれかに記載の蛍光検出用光学系を備える微小粒子分析装置。
（８）
２以上の光源と複数の光検出器とを備え、前記光源から励起光を出射し、該励起光が照射された微小粒子から発せられる光を前記光検出器で検出する検出部を有し、
該検出部に前記第１及び第２の放物面鏡が配置されている（７）に記載の微小粒子分析装置。
（９）
前記検出部には、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡が設けられており、
前記蛍光は、前記第２の放物面鏡によって前記第１の放物面鏡の後方側に反射される（８）に記載の微小粒子分析装置。
（１０）
前記第１及び第２の放物面鏡は、測定対象の微小粒子と、励起光を透過し蛍光を反射するハーフミラーとの間に配置され、
前記微小粒子から発せられた複数の蛍光を、前記ハーフミラーに向けて集光する（８）又は（９）に記載の微小粒子分析装置。
（１１）
前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とが間隔をあけて配置されており、
前記励起光は、第１の放物面鏡と第２の放物面鏡との間を通過して、前記微小粒子に照射される（８）〜（１０）のいずれかに記載の微小粒子分析装置。
（１）
２枚の放物面鏡を備え、
異なる方向から入射した蛍光が、第１の放物面鏡により平行光として第２の放物面鏡に向けて反射され、第２の放物面鏡によって一点に集光される構成の蛍光検出用光学系。
（２）
前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡は、反射面の曲率が相互に異なる（１）に記載の蛍光検出用光学系。
（３）
前記第２の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ２と、前記第１の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ１との比（ｆ２／ｆ１）をβとし、前記第２の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ２と、前記第１の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ２との差（θ２−θ１）をΔθとしたとき、これらの関係が下記数式（Ａ）を満たす（１）又は（２）に記載の蛍光検出用光学系。
（４）
第１の放物面鏡の開口数ＮＡが０．５以上である（１）〜（３）のいずれかに記載の蛍光検出用光学系。
（５）
更に、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡を備える（１）〜（４）のいずれかに記載の微小粒子分析装置。
（６）
前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とが間隔をあけて配置されている（１）〜（５）のいずれかに記載の蛍光検出用光学系。
（７）
（１）〜（６）のいずれかに記載の蛍光検出用光学系を備える微小粒子分析装置。
（８）
２以上の光源と複数の光検出器とを備え、前記光源から励起光を出射し、該励起光が照射された微小粒子から発せられる光を前記光検出器で検出する検出部を有し、
該検出部に前記第１及び第２の放物面鏡が配置されている（７）に記載の微小粒子分析装置。
（９）
前記検出部には、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡が設けられており、
前記蛍光は、前記第２の放物面鏡によって前記第１の放物面鏡の後方側に反射される（８）に記載の微小粒子分析装置。
（１０）
前記第１及び第２の放物面鏡は、測定対象の微小粒子と、励起光を透過し蛍光を反射するハーフミラーとの間に配置され、
前記微小粒子から発せられた複数の蛍光を、前記ハーフミラーに向けて集光する（８）又は（９）に記載の微小粒子分析装置。
（１１）
前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とが間隔をあけて配置されており、
前記励起光は、第１の放物面鏡と第２の放物面鏡との間を通過して、前記微小粒子に照射される（８）〜（１０）のいずれかに記載の微小粒子分析装置。
１、２ 放物面鏡
３ 物点
４ 像点
５、５ａ〜５ｃ 蛍光
６ 平面鏡
１０、３０ 光学系
１１ａ〜１１ｃ 光源
１２、１７ ミラー
１３ 流路
１４ ファイバ・カップリングレンズ
１５ 光ファイバ
１６ コリメータレンズ
１８ ロングパスフィルタ
１９ 受光器
２０ａ〜２０ｃ 励起光
３ 物点
４ 像点
５、５ａ〜５ｃ 蛍光
６ 平面鏡
１０、３０ 光学系
１１ａ〜１１ｃ 光源
１２、１７ ミラー
１３ 流路
１４ ファイバ・カップリングレンズ
１５ 光ファイバ
１６ コリメータレンズ
１８ ロングパスフィルタ
１９ 受光器
２０ａ〜２０ｃ 励起光
Claims (11)
- ２枚の放物面鏡を備え、
異なる方向から入射した蛍光が、第１の放物面鏡により平行光として第２の放物面鏡に向けて反射され、第２の放物面鏡によって一点に集光される構成の蛍光検出用光学系。 - 前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡は、反射面の曲率が相互に異なる請求項１に記載の蛍光検出用光学系。
- 前記第２の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ２と、前記第１の放物面鏡の疑似焦点距離ｆ１との比（ｆ２／ｆ１）をβとし、前記第２の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ２と、前記第１の放物面鏡による光軸折り曲げ角度θ１との差（θ２−θ１）をΔθとしたとき、これらの関係が下記数式を満たす請求項１に記載の蛍光検出用光学系。
- 第１の放物面鏡の開口数ＮＡが０．５以上である請求項１に記載の蛍光検出用光学系。
- 更に、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡を備える請求項１に記載の微小粒子分析装置。
- 前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とが間隔をあけて配置されている請求項１に記載の蛍光検出用光学系。
- 請求項１に記載の蛍光検出用光学系を備える微小粒子分析装置。
- ２以上の光源と複数の光検出器とを備え、前記光源から励起光を出射し、該励起光が照射された微小粒子から発せられる光を前記光検出器で検出する検出部を有し、
該検出部に前記第１及び第２の放物面鏡が配置されている請求項７に記載の微小粒子分析装置。 - 前記検出部には、前記第１の放物面鏡で反射された蛍光を前記第２の放物面鏡に向けて反射する平面鏡が設けられており、
前記蛍光は、前記第２の放物面鏡によって前記第１の放物面鏡の後方側に反射される請求項８に記載の微小粒子分析装置。 - 前記第１及び第２の放物面鏡は、測定対象の微小粒子と、励起光を透過し蛍光を反射するハーフミラーとの間に配置され、
前記微小粒子から発せられた複数の蛍光を、前記ハーフミラーに向けて集光する請求項８に記載の微小粒子分析装置。 - 前記第１の放物面鏡と前記第２の放物面鏡とが間隔をあけて配置されており、
前記励起光は、第１の放物面鏡と第２の放物面鏡との間を通過して、前記微小粒子に照射される請求項８に記載の微小粒子分析装置。
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