JP2963541B2 - フローサイトメトリック血液細胞分析器用の擬似テレセントリック光学設計 - Google Patents
フローサイトメトリック血液細胞分析器用の擬似テレセントリック光学設計Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、多次元光学設計に関する。詳細には、本発
明は、フローサイトメトリック分析器に応用されたとき
に粒子または細胞の五つ以上の異なる特性を同時に検出
することができる多次元システムの光学設計に関する。
明は、フローサイトメトリック分析器に応用されたとき
に粒子または細胞の五つ以上の異なる特性を同時に検出
することができる多次元システムの光学設計に関する。
粒子分析は、一般にフローサイトメトリと呼ばれ、粒
子を一度に一つずつフローセルの検知領域を通過させる
ことと、各粒子の特性を検出することとからなる。この
ような特定の特性は、時には次元と呼ばれ、通常、多角
光散乱と多色蛍光の組合せである。
子を一度に一つずつフローセルの検知領域を通過させる
ことと、各粒子の特性を検出することとからなる。この
ような特定の特性は、時には次元と呼ばれ、通常、多角
光散乱と多色蛍光の組合せである。
フローサイトメトリは、患者試験負荷が重要な測定基
準である血液学研究所で血液細胞を分析するために特に
重要な方法となっている。これは、この方法が、短時間
に行うことができ、毎秒5000個ないし10000個もの細胞
を分析できるものであり、かつ手動顕微鏡検査方法より
も統計的にずっと厳密であるからである。しかし、血液
学研究所には、プロセス全体、すなわちサンプルの準備
と分析の両方を自動化することが重要である。
準である血液学研究所で血液細胞を分析するために特に
重要な方法となっている。これは、この方法が、短時間
に行うことができ、毎秒5000個ないし10000個もの細胞
を分析できるものであり、かつ手動顕微鏡検査方法より
も統計的にずっと厳密であるからである。しかし、血液
学研究所には、プロセス全体、すなわちサンプルの準備
と分析の両方を自動化することが重要である。
現在、そのような多次元機能を特徴とする多数の製品
が存在するが、そのうちでプロセス全体が自動化されて
いるものはほとんどない。血液細胞分析または弁別のプ
ロセス全体が完全に自動化された最もよく知られている
そのような二つの製品は、Abbott Diagnostics社によ
って製造されているCell−Dyn シリーズ3000分析器お
よびCell−Dyn シリーズ3500分析器である。これらの
計器はそれぞれ、三つのレーザ光散乱角度と、第四の次
元、すなわち偏光解消された光散乱とを含む四つの次元
を同時に測定する。
が存在するが、そのうちでプロセス全体が自動化されて
いるものはほとんどない。血液細胞分析または弁別のプ
ロセス全体が完全に自動化された最もよく知られている
そのような二つの製品は、Abbott Diagnostics社によ
って製造されているCell−Dyn シリーズ3000分析器お
よびCell−Dyn シリーズ3500分析器である。これらの
計器はそれぞれ、三つのレーザ光散乱角度と、第四の次
元、すなわち偏光解消された光散乱とを含む四つの次元
を同時に測定する。
分析のみが自動化された、蛍光および散乱のいくつか
の同時次元を測定するいくつかの製品が存在する。これ
らのうちで最もよく知られている製品の一つは、Becton
Dickinson FACScan フローサイトメータである。こ
の計器は、前方散乱の一つの次元と、側方散乱の一つの
次元と、三つの蛍光色を同時に検出することができる。
の同時次元を測定するいくつかの製品が存在する。これ
らのうちで最もよく知られている製品の一つは、Becton
Dickinson FACScan フローサイトメータである。こ
の計器は、前方散乱の一つの次元と、側方散乱の一つの
次元と、三つの蛍光色を同時に検出することができる。
しかし、いくつかの蛍光色と光散乱を組み合わせるこ
れらの多次元製品のうちで、プロセス全体が自動化され
ているものはない。この理由の一つは、多数の同時次元
のための適切な位置合わせを維持できるほど安定なシス
テムを構築し、同時に、すべての次元に関してサンプル
ストリーム中の各細胞または粒子の測定一貫性（measur
ement integrity）を確保することが複雑であることで
ある。
れらの多次元製品のうちで、プロセス全体が自動化され
ているものはない。この理由の一つは、多数の同時次元
のための適切な位置合わせを維持できるほど安定なシス
テムを構築し、同時に、すべての次元に関してサンプル
ストリーム中の各細胞または粒子の測定一貫性（measur
ement integrity）を確保することが複雑であることで
ある。
従来技術の一つとして、フローセルと、レーザ光源
と、二つの同時光路とを含む二次元システムと、細胞の
蛍光を測定する側方角度収集システムと、光散乱を測定
する前方角度システムを説明するAuer等の米国特許第40
38556号がある。この特許は、前方角度検出器を光収集
レンズのバックフォーカス内に配置することにより、シ
ステムの位置合わせの重要で実際的な簡略化が結果とし
て生じ、すなわち、前方角度光学系の、システムの残り
の要素に対する厳密な関係が大幅に緩和されることを教
示している。Auer等の教示では、側方角度ビーム焦点、
レーザ光線焦点、ストリーム焦点を互いに共線的に確立
しなければならないが、これは前方角度経路には必要と
されない。これは、強度の二次元分布対フローセル空間
中の角度分布を検出器での強度対空間分布に変換する前
方経路システムの設計のためである。
と、二つの同時光路とを含む二次元システムと、細胞の
蛍光を測定する側方角度収集システムと、光散乱を測定
する前方角度システムを説明するAuer等の米国特許第40
38556号がある。この特許は、前方角度検出器を光収集
レンズのバックフォーカス内に配置することにより、シ
ステムの位置合わせの重要で実際的な簡略化が結果とし
て生じ、すなわち、前方角度光学系の、システムの残り
の要素に対する厳密な関係が大幅に緩和されることを教
示している。Auer等の教示では、側方角度ビーム焦点、
レーザ光線焦点、ストリーム焦点を互いに共線的に確立
しなければならないが、これは前方角度経路には必要と
されない。これは、強度の二次元分布対フローセル空間
中の角度分布を検出器での強度対空間分布に変換する前
方経路システムの設計のためである。
ヒラコは、米国特許第4953979号で、コンデンサ射出
瞳と共役なPMT前面を有し、同時に（粒子または細胞を
含む）フローストリームが、コンデンサとPMTとの間に
配置された外部アパーチャと共役である、フローサイト
メトリ用の側方角度収集システムについて説明してい
る。外部アパーチャは、不要な背景光を制限し、第二の
レンズのフロントフォーカスに配置される。第二のレン
ズは、PMT上にコンデンサ射出瞳の像を作るように機能
する。この特許は、ストリーム位置またはストリーム内
の細胞位置が変動すると、検出器感度変動の細胞バリア
ント係数（「C.V.」）に対する影響がなくなることを教
示している。
瞳と共役なPMT前面を有し、同時に（粒子または細胞を
含む）フローストリームが、コンデンサとPMTとの間に
配置された外部アパーチャと共役である、フローサイト
メトリ用の側方角度収集システムについて説明してい
る。外部アパーチャは、不要な背景光を制限し、第二の
レンズのフロントフォーカスに配置される。第二のレン
ズは、PMT上にコンデンサ射出瞳の像を作るように機能
する。この特許は、ストリーム位置またはストリーム内
の細胞位置が変動すると、検出器感度変動の細胞バリア
ント係数（「C.V.」）に対する影響がなくなることを教
示している。
ヒラコは、レーザ光線に対する散乱光の角度一貫性
（angularintegrity）に対する、フローセル内のストリ
ーム位置または細胞位置の変動のC.V.効果を無視してい
る。
（angularintegrity）に対する、フローセル内のストリ
ーム位置または細胞位置の変動のC.V.効果を無視してい
る。
本発明の一目的は、前方角度光路と側方角度光路の両
方でレーザ光線に対する散乱光の角度一貫性を維持する
ことである。
方でレーザ光線に対する散乱光の角度一貫性を維持する
ことである。
本発明の他の目的は、多次元フローサイトメータの位
置合わせ要件および追跡（トラッキング）要件の安定性
を向上させ、同時にそれらの要件を簡略化することであ
る。
置合わせ要件および追跡（トラッキング）要件の安定性
を向上させ、同時にそれらの要件を簡略化することであ
る。
本発明の他の目的は、この設計手法を多素子アレイ検
出器および簡単なレーザ光線並進機構と組み合わせて、
ビームのストリーム追跡を簡略化し、同時に、ストリー
ム中の細胞位置にもフローセル内の厳密なストリーム位
置にもかかわらずに、各粒子または細胞の測定一貫性を
確保することである。
出器および簡単なレーザ光線並進機構と組み合わせて、
ビームのストリーム追跡を簡略化し、同時に、ストリー
ム中の細胞位置にもフローセル内の厳密なストリーム位
置にもかかわらずに、各粒子または細胞の測定一貫性を
確保することである。
本発明の他の目的は、少なくとも二つの光路で同時に
これらの利点を最大にすることである。
これらの利点を最大にすることである。
これらおよびその他の利点は、下記の詳しい説明で明
らかになろう。
らかになろう。
発明の要約 本発明は、流動する媒体中に浮遊する粒子のいくつか
の特性を同時に検出するフローサイトメトリック光学シ
ステムに関する。このシステムは、粒子がほぼ一度に一
つずつ通過するフローセルと、光を光源からフローセル
内の流動粒子上へ送る光学系と、光を流動粒子から受け
取り、第一の一組の検出器のうちの一つまたは複数の検
出器へ送る側方角度光学収集システムと、光を流動粒子
から受け取り、第二の一組の検出器のうちの一つまたは
複数の検出器へ送る前方角度光学収集システムとを備え
る。側方角度光学収集システムは、第一の一組の検出器
の方へ光を送るコンデンサレンズを備え、コンデンサレ
ンズの射出瞳は、コンデンサレンズの後焦点面に配置さ
れ、第一の一組の検出器のうちの一つまたは複数の検出
器の感光表面は、射出瞳の像がその感光表面の位置決め
されるようにコンデンサレンズの後焦点面の共役点に配
置される。前方角度光学収集システムは、第二の一組の
検出器の方へ光を送る収集レンズを備え、収集レンズ射
出瞳は、収集レンズの後焦点面内に配置され、第二の一
組の検出器のうちの一つまたは複数の検出器の感光表面
は、収集レンズの後焦点面に配置される。
の特性を同時に検出するフローサイトメトリック光学シ
ステムに関する。このシステムは、粒子がほぼ一度に一
つずつ通過するフローセルと、光を光源からフローセル
内の流動粒子上へ送る光学系と、光を流動粒子から受け
取り、第一の一組の検出器のうちの一つまたは複数の検
出器へ送る側方角度光学収集システムと、光を流動粒子
から受け取り、第二の一組の検出器のうちの一つまたは
複数の検出器へ送る前方角度光学収集システムとを備え
る。側方角度光学収集システムは、第一の一組の検出器
の方へ光を送るコンデンサレンズを備え、コンデンサレ
ンズの射出瞳は、コンデンサレンズの後焦点面に配置さ
れ、第一の一組の検出器のうちの一つまたは複数の検出
器の感光表面は、射出瞳の像がその感光表面の位置決め
されるようにコンデンサレンズの後焦点面の共役点に配
置される。前方角度光学収集システムは、第二の一組の
検出器の方へ光を送る収集レンズを備え、収集レンズ射
出瞳は、収集レンズの後焦点面内に配置され、第二の一
組の検出器のうちの一つまたは複数の検出器の感光表面
は、収集レンズの後焦点面に配置される。
図面の簡単な説明 第１図は、簡単な顕微鏡の光学系の概略図である。
第２図は、本発明の好ましい実施例の光学平面図レイ
アウトである。
アウトである。
第3a図は、本発明の好ましい実施例の前方散乱光学系
の概略図である。
の概略図である。
第3b図は、本発明の好ましい実施例の前方散乱光学系
の概略図である。
の概略図である。
第４図は、本発明の側方角度光学収集システムの原則
を示す薄レンズ等価物の概略図である。
を示す薄レンズ等価物の概略図である。
発明の詳細な説明 幾何結像は、フローサイトメータシステムでは、光学
顕微鏡などの回折制限システムの場合ほど重要ではない
が、フローサイトメータの性能は、簡単な幾何像分析に
よって最もよく理解される。
顕微鏡などの回折制限システムの場合ほど重要ではない
が、フローサイトメータの性能は、簡単な幾何像分析に
よって最もよく理解される。
適切に設計されたすべてのシステムには、システム内
の光線経路を制限するように機能する二つのシステム絞
りがある。光路に沿った任意の点で、これらの絞りまた
はこれらの絞りの像は、システム内に入る限界光線経路
を決定する。従来型の幾何光学では、一方の絞りを「視
野」絞りと呼び、他方を「瞳」絞りと呼ぶことができ
る。第１図は、このことを示す簡単な顕微鏡の概略図で
ある。第１図中のレンズは、顕微鏡システムの設計者か
ら「テレセントリック条件」と呼ばれる条件を満たすよ
うに設計される。「テレセントリック」設計の性能を概
略的に理解することは、本発明のいくつかの重要な態様
を理解するうえで有用である。
の光線経路を制限するように機能する二つのシステム絞
りがある。光路に沿った任意の点で、これらの絞りまた
はこれらの絞りの像は、システム内に入る限界光線経路
を決定する。従来型の幾何光学では、一方の絞りを「視
野」絞りと呼び、他方を「瞳」絞りと呼ぶことができ
る。第１図は、このことを示す簡単な顕微鏡の概略図で
ある。第１図中のレンズは、顕微鏡システムの設計者か
ら「テレセントリック条件」と呼ばれる条件を満たすよ
うに設計される。「テレセントリック」設計の性能を概
略的に理解することは、本発明のいくつかの重要な態様
を理解するうえで有用である。
第１図では、レンズ101の軸110に垂直な二次元物体
が、レンズ101の前焦点に位置決めされた視野絞り100に
配置されている。物体点102は、レンズ軸上に配置さ
れ、したがってレンズ101の前焦点に一致し、これに対
して、点105は横方向へ、レンズ軸110からある小さな距
離だけ変位される。同時に、レンズ射出瞳103は、レン
ズ101の後焦点104に配置される。したがって、物体100
は、強度の二次元分布対レンズ軸からの直線距離として
表すことができる。この物体は、レンズ101を通過した
後、強度対角度分布に変換される。これと同じ視覚化を
逆方向でも使用することができる。射出瞳103は、レン
ズ101を逆方向へ通過した後に強度対角分布に変換され
る強度対直線距離次元分布を有する、後焦点面103内に
配置された物体として表すことができる。
が、レンズ101の前焦点に位置決めされた視野絞り100に
配置されている。物体点102は、レンズ軸上に配置さ
れ、したがってレンズ101の前焦点に一致し、これに対
して、点105は横方向へ、レンズ軸110からある小さな距
離だけ変位される。同時に、レンズ射出瞳103は、レン
ズ101の後焦点104に配置される。したがって、物体100
は、強度の二次元分布対レンズ軸からの直線距離として
表すことができる。この物体は、レンズ101を通過した
後、強度対角度分布に変換される。これと同じ視覚化を
逆方向でも使用することができる。射出瞳103は、レン
ズ101を逆方向へ通過した後に強度対角分布に変換され
る強度対直線距離次元分布を有する、後焦点面103内に
配置された物体として表すことができる。
テレセントリック設計のユニークな態様は、視野中の
各離散点が射出瞳の空間中に離散軌道を有するコリメー
ト光線束に変換されることである。逆に、射出瞳中の隔
離散点は、視野の空間中に離散軌道を有するコリメート
光線束に変換される。したがって、第１図で、視野点10
5から発散する光線106および107は、レンズ101から出る
際には互いに平行である。同様に、視野点102から発散
する光線108および109は、レンズ101から出る際には互
いに平行であるが、点105から来る平行な光線に対して
わずかな角度をなす。逆の経路でも同様に、瞳点111か
らわずかに発散する光線106および107は、レンズ101か
ら出る際には互いに平行に進行する。
各離散点が射出瞳の空間中に離散軌道を有するコリメー
ト光線束に変換されることである。逆に、射出瞳中の隔
離散点は、視野の空間中に離散軌道を有するコリメート
光線束に変換される。したがって、第１図で、視野点10
5から発散する光線106および107は、レンズ101から出る
際には互いに平行である。同様に、視野点102から発散
する光線108および109は、レンズ101から出る際には互
いに平行であるが、点105から来る平行な光線に対して
わずかな角度をなす。逆の経路でも同様に、瞳点111か
らわずかに発散する光線106および107は、レンズ101か
ら出る際には互いに平行に進行する。
第２図は、本発明の好ましい実施例の光学平面図レイ
アウトである。レーザ120からのビーム121は、鏡122お
よび125、ビーム整形レンズ123および124、集束レンズ1
26、バーニヤ微調整要素127によってフローセル128へ送
られる。サンプルストリーム129の流れの方向は、図の
平面に垂直である。好ましい実施例では、側方角度光学
収集システム150は、サンプルストリーム129内の粒子か
らの散乱光および蛍光を収集するコンパウンドコンデン
サレンズ132からなり、この光133を光電子増倍検出器14
1、142、143へ送る。好ましい実施例では、レンズ132は
焦点距離が9.0mmであり、この焦点距離がフローセルに
光学的に結合され、その結果、開口数が1.2になる。ダ
イクロイックビームスプリッタ134、135、136は、光学
ビーム133を各検出器ごとに必要に応じて分光するよう
に機能する。147、148、149で示したような光学フィル
タが、特定の試験プロトコルの必要に応じて自動的に挿
入される。ダイクロイックビームスプリッタ138、139、
140によって折り曲げられる経路が、折り曲げられない
ビームと光学的に等価であることを理解されたい。話を
明確にするために、第４図の薄レンズ等価物の概略図を
参照することによって、側方角度光学収集システム150
の原則をより簡単に理解する。
アウトである。レーザ120からのビーム121は、鏡122お
よび125、ビーム整形レンズ123および124、集束レンズ1
26、バーニヤ微調整要素127によってフローセル128へ送
られる。サンプルストリーム129の流れの方向は、図の
平面に垂直である。好ましい実施例では、側方角度光学
収集システム150は、サンプルストリーム129内の粒子か
らの散乱光および蛍光を収集するコンパウンドコンデン
サレンズ132からなり、この光133を光電子増倍検出器14
1、142、143へ送る。好ましい実施例では、レンズ132は
焦点距離が9.0mmであり、この焦点距離がフローセルに
光学的に結合され、その結果、開口数が1.2になる。ダ
イクロイックビームスプリッタ134、135、136は、光学
ビーム133を各検出器ごとに必要に応じて分光するよう
に機能する。147、148、149で示したような光学フィル
タが、特定の試験プロトコルの必要に応じて自動的に挿
入される。ダイクロイックビームスプリッタ138、139、
140によって折り曲げられる経路が、折り曲げられない
ビームと光学的に等価であることを理解されたい。話を
明確にするために、第４図の薄レンズ等価物の概略図を
参照することによって、側方角度光学収集システム150
の原則をより簡単に理解する。
第４図では、曲率、厚さ、エアスペースを有するコン
パウンドレンズが薄レンズ等価物と交換されており、こ
れによって、本発明の結像特性をより明確に理解するこ
とができる。コンデンサ132の射出瞳151は、コンデンサ
132の後焦点面内に配置される。さらに、射出瞳151の像
は、検出器141の公称感光表面152と共役である。検出器
感光表面152にある点155が射出瞳151の外縁部にある点1
54と共役であり、かつ設計のテレセントリック性のため
に、これらの点を通過するフローセル内で放出された光
線156と光線157が、レーザ／フローセル空間内で互いに
平行であることに留意されたい。この組合せによって、
検出器にある所与の点に到達するすべての光線は、粒子
がフローセル内のどこに位置するかにかかわらず、レー
ザに対する特定の散乱角度に対応する。したがって、フ
ローセル内の粒子のC.V.は、ストリーム内の位置、また
はフローセル内のストリーム位置、または感光表面の分
光感度からほぼ独立している。
パウンドレンズが薄レンズ等価物と交換されており、こ
れによって、本発明の結像特性をより明確に理解するこ
とができる。コンデンサ132の射出瞳151は、コンデンサ
132の後焦点面内に配置される。さらに、射出瞳151の像
は、検出器141の公称感光表面152と共役である。検出器
感光表面152にある点155が射出瞳151の外縁部にある点1
54と共役であり、かつ設計のテレセントリック性のため
に、これらの点を通過するフローセル内で放出された光
線156と光線157が、レーザ／フローセル空間内で互いに
平行であることに留意されたい。この組合せによって、
検出器にある所与の点に到達するすべての光線は、粒子
がフローセル内のどこに位置するかにかかわらず、レー
ザに対する特定の散乱角度に対応する。したがって、フ
ローセル内の粒子のC.V.は、ストリーム内の位置、また
はフローセル内のストリーム位置、または感光表面の分
光感度からほぼ独立している。
側方角度収集システム150の他の特徴は、ストリーム
の像が、視野レンズ145の非常に近くに配置された外部
アパーチャ142に配置されることである。アパーチャ142
は、検出器からの過度の背景光を制限するが、アパーチ
ャの寸法は重大ではなく、したがってアパーチャは、側
方角度収集システムのビーム軸133に沿ったストリーム
のふらつきのためにアパーチャでのストリーム像の焦点
がずれる場合に、サンプル光の口径食を妨げるのに十分
な大きさの寸法付けられる。このシステムは、フローセ
ルまたはノズルの問題が発生したときに側方角度光路を
再位置合わせする要件の通常の問題を解消する。また、
このシステムは固有に、レーザ照明源に対する散乱粒子
の終始変わらぬ角度一貫性を保証する。
の像が、視野レンズ145の非常に近くに配置された外部
アパーチャ142に配置されることである。アパーチャ142
は、検出器からの過度の背景光を制限するが、アパーチ
ャの寸法は重大ではなく、したがってアパーチャは、側
方角度収集システムのビーム軸133に沿ったストリーム
のふらつきのためにアパーチャでのストリーム像の焦点
がずれる場合に、サンプル光の口径食を妨げるのに十分
な大きさの寸法付けられる。このシステムは、フローセ
ルまたはノズルの問題が発生したときに側方角度光路を
再位置合わせする要件の通常の問題を解消する。また、
このシステムは固有に、レーザ照明源に対する散乱粒子
の終始変わらぬ角度一貫性を保証する。
第２図および第４図には前方角度収集システム160も
示されている。フォトダイオード検出器131がレンズ130
の後焦点面内に配置される。第４図はこの場合も、検出
器上の離散点に到達するすべての光線が、フローセルか
らの特定の角度軌道で放出される原則を示す。逆の経路
では、検出器空間中の点はフローセル空間中のコリメー
ト光線に対応する。好ましい実施例では、検出器131
は、各アレイ要素の寸法範囲が前方角度収集レンズ130
の射出瞳になるアレイ検出器である。
示されている。フォトダイオード検出器131がレンズ130
の後焦点面内に配置される。第４図はこの場合も、検出
器上の離散点に到達するすべての光線が、フローセルか
らの特定の角度軌道で放出される原則を示す。逆の経路
では、検出器空間中の点はフローセル空間中のコリメー
ト光線に対応する。好ましい実施例では、検出器131
は、各アレイ要素の寸法範囲が前方角度収集レンズ130
の射出瞳になるアレイ検出器である。
したがって、レンズ130と検出器131が互いに適切に位
置合わせされるがきり、内径が3.6mmで外径が12.3mmで
ある円形リングである外側要素134は、フローセルから
の散乱光しか受け入れず、散乱角度の範囲は、レーザ軸
に対して３゜ないし10゜である。この信号は、中間角度
散乱（IAS）と呼ばれる。内側要素133の形状は、フロー
セル空間中のレーザのビーム発散に合致するように矩形
である。好ましい実施例では、要素133の寸法は、垂直
ビーム発散37mradおよび水平発散9.7mradに対応する1.5
mm×0.4mmである。瞳半径方向寸法を角度発散に関係付
ける数式を下記に示す。
置合わせされるがきり、内径が3.6mmで外径が12.3mmで
ある円形リングである外側要素134は、フローセルから
の散乱光しか受け入れず、散乱角度の範囲は、レーザ軸
に対して３゜ないし10゜である。この信号は、中間角度
散乱（IAS）と呼ばれる。内側要素133の形状は、フロー
セル空間中のレーザのビーム発散に合致するように矩形
である。好ましい実施例では、要素133の寸法は、垂直
ビーム発散37mradおよび水平発散9.7mradに対応する1.5
mm×0.4mmである。瞳半径方向寸法を角度発散に関係付
ける数式を下記に示す。
Ｙ＝Ｆφ 上式で、Ｙは瞳での半径方向寸法であり、φはレーザ
軸に対する散乱角度である。
軸に対する散乱角度である。
内側要素133は、一般に粒子寸法に関係し、軸方向光
損失（ALL）と呼ばれる信号を検出する。ALLシステムで
は、検出器133は、レーザ照明の入射コーン内の光しか
収集しない。当該の信号は、安定状態レーザ信号から減
じられた負の信号である。
損失（ALL）と呼ばれる信号を検出する。ALLシステムで
は、検出器133は、レーザ照明の入射コーン内の光しか
収集しない。当該の信号は、安定状態レーザ信号から減
じられた負の信号である。
位置合わせの観点からは、前方角度収集光学系のこの
構成は、従来技術と比べて大幅に簡略化される。前方角
度システムが側方角度システム、ストリーム、レーザと
厳密に共線的でなければならないという通常の要件は不
要である。また、レーザ信号が遮断されずに使用される
ので、通常のビーム遮断および対応する調整は不要であ
る。最後に、レンズ130と検出器131との間に適切な位置
関係が確立された後、後方瞳態様のために、位置合わせ
は、単に、検知ゾーンに粒子がないときに検出器を最大
安定状態信号に関して調整することになる。したがっ
て、レーザALL測定と組み合わされたこの設計のテレセ
ントリック態様によって、検出器131の絶対的な角度一
貫性が確保され、リソグラフィックプロセスによってア
レイ134とアレイ133の相対的な一貫性が確立される。
構成は、従来技術と比べて大幅に簡略化される。前方角
度システムが側方角度システム、ストリーム、レーザと
厳密に共線的でなければならないという通常の要件は不
要である。また、レーザ信号が遮断されずに使用される
ので、通常のビーム遮断および対応する調整は不要であ
る。最後に、レンズ130と検出器131との間に適切な位置
関係が確立された後、後方瞳態様のために、位置合わせ
は、単に、検知ゾーンに粒子がないときに検出器を最大
安定状態信号に関して調整することになる。したがっ
て、レーザALL測定と組み合わされたこの設計のテレセ
ントリック態様によって、検出器131の絶対的な角度一
貫性が確保され、リソグラフィックプロセスによってア
レイ134とアレイ133の相対的な一貫性が確立される。
第３図で、微調整機構127によってレーザとストリー
ムとの一致は最大になる。この微調整機構は、レーザ集
束レンズ126とフローセル128との間に配置された一対の
くさびプリズムからなる。くさびプリズムは、エアスペ
ースの変化によって、照明角度の変化なしにフローセル
128内のレーザ光線が横方向に変位するように位置決め
される。最大信号感度を得るためにフローセル内のミク
ロンビームに適応するようにこの機構を制御することは
極めて容易である。調整が角度ではなく、横方向に関し
て行われるので、前方角度収集システム160と側方散乱
システム150の位置合わせは影響を受けない。
ムとの一致は最大になる。この微調整機構は、レーザ集
束レンズ126とフローセル128との間に配置された一対の
くさびプリズムからなる。くさびプリズムは、エアスペ
ースの変化によって、照明角度の変化なしにフローセル
128内のレーザ光線が横方向に変位するように位置決め
される。最大信号感度を得るためにフローセル内のミク
ロンビームに適応するようにこの機構を制御することは
極めて容易である。調整が角度ではなく、横方向に関し
て行われるので、前方角度収集システム160と側方散乱
システム150の位置合わせは影響を受けない。
本発明を例示するためにある代表的な実施例および詳
細を示したが、特許請求の範囲で定義する本発明の趣旨
および範囲から逸脱せずに本発明に様々な変更および修
正を加えることができる。
細を示したが、特許請求の範囲で定義する本発明の趣旨
および範囲から逸脱せずに本発明に様々な変更および修
正を加えることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ４８８，５３２ (32)優先日 1995年６月７日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (56)参考文献 特開 平１−312443（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−153546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−124441（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340866（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−132932（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−8949（ＪＰ，Ｕ) 国際公開93／16384（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 15/14
Claims (20)
- 【請求項１】流動する媒体中に浮遊する粒子のいくつか
の特性を同時に検出するフローサイトメトリック光学系
であって、 粒子がほぼ一度に一つずつ通過するフローセルと、 光を光源からフローセル内の流動粒子上へ送る光伝達光
学系と、 光を流動粒子から受け取り、第一の一組の検出器のうち
の一つまたは複数の検出器へ送る側方角度光学収集シス
テムと、 光を流動粒子から受け取り、第二の一組の検出器のうち
の一つまたは複数の検出器へ送る前方角度光学収集シス
テムとを備え、 側方角度光学収集システムが、第一の一組の検出器の方
へ光を送るコンデンサレンズを備え、コンデンサレンズ
の射出瞳が、コンデンサレンズの後焦点面に配置され、
第一の一組の検出器のうちの一つまたは複数の検出器の
感光表面が、射出瞳の像がその感光表面に位置決めされ
るようにコンデンサレンズの後焦点面の共役点に配置さ
れ、 前方角度光学収集システムが、第二の一組の検出器の方
へ光を送る収集レンズを備え、収集レンズ射出瞳が、収
集レンズの後焦点面内に配置され、第二の一組の検出器
のうちの一つまたは複数の検出器の感光表面が、収集レ
ンズの後焦点面に配置される光学系。 - 【請求項２】光源がレーザである請求の範囲第１項に記
載の光学系。 - 【請求項３】第一の一組の検出器が、一つまたは複数の
光電子増倍管を備える請求の範囲第１項に記載の光学
系。 - 【請求項４】コンデンサレンズがコンパウンドレンズで
あり、コンパウンドコンデンサレンズが仮想であり、レ
ンズ内に配置される請求の範囲第１項に記載の光学系。 - 【請求項５】第二の一組の検出器が、単一のシリコンフ
ォトダイオードを備え、粒子から散乱する光の角度受け
入れ範囲が、フォトダイオードの感光表面の直線寸法に
よって決定される請求の範囲第１項に記載の光学系。 - 【請求項６】第二の一組の検出器が、二つ以上の要素を
備えるアレイ検出器を備え、各要素が、その要素の半径
方向直線制限寸法によって決定される粒子から散乱する
光の角度受け入れ範囲を画定する請求の範囲第２項に記
載の光学系。 - 【請求項７】コンデンサレンズが、コンデンサと第一の
一組の検出器との間に配置された位置にフローセル媒体
及び粒子ストリームの少なくとも一つの像を形成する請
求の範囲第１項に記載の光学系。 - 【請求項８】側方角度光学系がさらに、少なくとも一つ
のフローセル媒体及び粒子ストリーム像に配置された少
なくとも一つのアパーチャを備え、アパーチャが、光を
第一の一組の検出器のうちの一つまたは複数の検出器に
制限する請求の範囲第７項に記載の光学系。 - 【請求項９】フローセル内のストリームのふらつき、ま
たはフローセルの交換、または媒体及び粒子ストリーム
形成手段の交換の焦点ずれ効果が、検出器で受け取る信
号に悪影響を与えないように、アパーチャの寸法がフロ
ーセル媒体及び粒子ストリームの寸法よりも大きい請求
の範囲第８項に記載の光学系。 - 【請求項１０】側方角度光学収集システムがさらに、ア
パーチャに配置され、あるいはアパーチャの近くに配置
された視野レンズを備え、視野レンズが、コンパウンド
レンズを備え、第一の一組の検出器のうちの少なくとも
一つの検出器の感光表面でコンデンサ射出瞳の像を生成
する請求の範囲第９項に記載の光学系。 - 【請求項１１】光伝達光学系が、入射レーザ光線の軌道
に悪影響を与えずにフローセル内のレーザ光線の横方向
並進を可能にする微調整要素を備え、微調整要素が、調
整可能なエアスペースによって分離された一対のくさび
プリズムを備え、プリズム対が、レーザ集束レンズとフ
ローセルとの間に配置される請求の範囲第10項に記載の
光学系。 - 【請求項１２】流動する媒体中に浮遊する粒子のいくつ
かの特性を同時に検出するフローサイトメトリック光学
系であって、 粒子が通過するフローセルと、 光をレーザ光源からフローセル内の流動粒子上へ送る光
学系と、 光を流動粒子から受け取り、第一の一組の検出器のうち
の一つまたは複数の検出器へ送る側方角度光学収集シス
テムと、 光を流動粒子から受け取り、第二の一組の検出器のうち
の一つまたは複数の検出器へ送る前方角度光学収集シス
テムとを備え、 側方角度光学収集システムが、第一の一組の検出器の方
へ光を送るコンデンサレンズを備え、前記コンデンサレ
ンズの射出瞳が、前記コンデンサレンズの後焦点面に配
置され、前記第一の一組の検出器のうちの一つまたは複
数の検出器の感光表面が、前記射出瞳の像がその感光表
面に位置決めされるように前記コンデンサレンズの後焦
点面の共役点に配置され、 前方角度光学収集システムが、第二の一組の検出器の方
へ光を送る収集レンズを備え、収集レンズ射出瞳が、収
集レンズの後焦点面内に配置され、第二の一組の検出器
のうちの一つまたは複数の検出器の感光表面が、前記射
出瞳の像がその感光表面に位置決めされるように前記収
集レンズの後焦点面の共役点に配置される光学系。 - 【請求項１３】第一の一組の検出器が、一つまたは複数
の光電子増倍管を備える請求の範囲第12項に記載の光学
系。 - 【請求項１４】コンデンサレンズがコンパウンドレンズ
であり、コンパウンドコンデンサレンズが仮想であり、
レンズ内に配置される請求の範囲第12項に記載の光学
系。 - 【請求項１５】第二の一組の検出器が、二つ以上の要素
を備えるアレイ検出器を備え、各要素が、その要素の半
径方向直線制限寸法によって決定される粒子から散乱す
る光の角度受け入れ範囲を画定する請求の範囲第12項に
記載の光学系。 - 【請求項１６】コンデンサレンズが、コンデンサと第一
の一組の検出器との間に配置された位置にフローセル媒
体及び粒子ストリームの少なくとも一つの像を形成する
請求の範囲第12項に記載の光学系。 - 【請求項１７】側方角度光学系がさらに、少なくとも一
つのフローセル媒体及び粒子ストリーム像に配置された
少なくとも一つのアパーチャを備え、アパーチャが、光
を第一の一組の検出器のうちの一つまたは複数の検出器
に制限し、フローセル内のストリームのふらつき、また
はフローセルの交換、または媒体及び粒子ストリーム形
成手段の交換の焦点ずれ効果が、検出器で受け取る信号
に悪影響を与えないように、アパーチャの寸法がフロー
セル媒体及び粒子ストリームの寸法よりも大きい請求の
範囲第12項に記載の光学系。 - 【請求項１８】側方角度光学収集システムがさらに、ア
パーチャに配置され、あるいはアパーチャの近くに配置
された視野レンズを備え、視野レンズが、第一の一組の
検出器のうちの少なくとも一つの検出器の感光表面でコ
ンデンサ射出瞳の像を生成する請求の範囲第17項に記載
の光学系。 - 【請求項１９】光伝達光学系が、入射レーザ光線の軌道
に悪影響を与えずにフローセル内のレーザ光線の横方向
並進を可能にする微調整要素を備える請求の範囲第12項
に記載の光学系。 - 【請求項２０】微調整要素が、調整可能なエアスペース
によって分離された一対のくさびプリズムを備え、プリ
ズム対が、レーザ集束レンズとフローセルとの間に配置
される請求の範囲第19項に記載の光学系。
Applications Claiming Priority (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US28337994A | 1994-08-01 | 1994-08-01 | |
| US08/283,379 | 1994-08-01 | ||
| US283,379 | 1994-12-15 | ||
| US08/488,532 US5631165A (en) | 1994-08-01 | 1995-06-07 | Method for performing automated hematology and cytometry analysis |
| US08/482,678 | 1995-06-07 | ||
| US488,532 | 1995-06-07 | ||
| US482,678 | 1995-06-07 | ||
| US08/488,532 | 1995-06-07 | ||
| US08/482,678 US5656499A (en) | 1994-08-01 | 1995-06-07 | Method for performing automated hematology and cytometry analysis |
| PCT/US1995/009509 WO1996004543A1 (en) | 1994-08-01 | 1995-07-28 | Pseudo telecentric optical design for flow cytometric blood cell analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09508703A JPH09508703A (ja) | 1997-09-02 |
| JP2963541B2 true JP2963541B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=27403380
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8506636A Pending JPH09508705A (ja) | 1994-08-01 | 1995-07-28 | 自動分析の方法および装置 |
| JP8505973A Expired - Lifetime JP2963541B2 (ja) | 1994-08-01 | 1995-07-28 | フローサイトメトリック血液細胞分析器用の擬似テレセントリック光学設計 |
| JP9114923A Expired - Fee Related JP2863511B2 (ja) | 1994-08-01 | 1997-05-02 | 自動分析の方法および装置 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8506636A Pending JPH09508705A (ja) | 1994-08-01 | 1995-07-28 | 自動分析の方法および装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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