JP4964776B2 - ２つの用途に使えるフローサイトメトリ用検出器 - Google Patents

Description

本出願は、すべて参照により本明細書に組み込まれる、現在米国出願第６，５４９，２７５号である「ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＦＬＯＷ ＣＹＴＯＭＥＴＲＹ」という表題の２０００年８月２日に出願された米国特許出願第０９／６３０，９２７号の一部継続出願である、２００２年８月２１日に出願された同時係属米国特許出願第１０／２２５，３２５号の一部継続出願である、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＦＬＯＷ ＣＹＴＯＭＥＴＲＹ」という表題の２００４年４月１４日に出願された同時係属米国特許出願第１０／８２４，８５９号の継続出願である。

本発明は、一般に、アライメントシステムに関し、より具体的には、光ビームをフローストリームのコアフローに光学的に整列することに関する。

本発明は、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行うための光学的アライメントシステムを対象とする。

フローストリームは、シース流体およびコアフローを含むことができ、コアフローは、フローストリーム内に流れ位置を有する。光ビームを発生するために光源を使用することができ、光ビームをコアフローに向けるために光学素子を使用することができる。いくつかの例示的な実施形態では、光学素子、光源、および／またはフローストリームを移動するアクチュエータが備えられ、光学素子により方向付けられる光は、コアフローの流れ位置に合わせてアライメントが行われる。

本発明の他の目的および本発明の付随する利点の多くは、類似の参照番号は図全体を通して類似の部分を示す添付の図面に関して考察するときに以下の詳細な説明を参照することによりよく理解できるため容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の例示的な実施形態を示す略図である。例示的な実施形態は、第１の物体２および第２の物体３を含み、第２の物体３は、第１の物体２を受け入れるためのスロット４を備える。この実施例では、スロット４が使用されているが、必要というわけではなく、いくつかの実施形態ではスロットを備えなくてもよい。図１に示されている第２の物体３は、光源５ａの線形アレイおよび光検出器６ａの線形アレイを含む。この実施例では、線形アレイが使用されているが、任意の適当なアレイまたは構成を使用することができる。それぞれの光源は、プラス記号（＋）により表され、それぞれの検出器は、ボックスで表される。光源５ａとしては、例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、端面発光レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、照射光ファイバの末端、または他の好適な光源がある。光検出器６ａは、例えば、フォトダイオード、または他の好適な光検出器とすることができる。検出器６ａは、必要に応じて、正方形、円形、環状、または他の好適な形状とすることができる。それに加えて、検出器６ａは、様々な場所からの光を検出する単一の、または少数の検出器とすることもできる。いくつかの場合では、図１６に関して以下で詳しく説明されるように、様々な場所からの光を単一の、または少数の検出器に当てるために光学系を使用することができる。

示されている実施形態では、光源５ａの線形アレイは、第２の物体３におけるスロット４の一側（例えば、上側）に取り付けられ、光検出器６ａの線形アレイは、第２の物体３におけるスロット４の対向側（例えば、下側）に取り付けられる。しかし、いくつかの実施形態では、光源５ａおよび光検出器６ａは、光散乱要素が反射性である場合などに、スロット４の同じ側に取り付けることができる。光源５ａおよび光検出器６ａの線形アレイのピッチおよび／または間隔は、必要に応じて、アライメント検出の所望の精度が得られるように設定することができる。

図１では、第１の物体２は、第１の物体２が第２の物体３のスロット４に挿入されたときに光源５ａと光検出器６ａの線形アレイに実質的に垂直に延びる細長い光散乱要素７ａを含む。本明細書で使用されている、「光散乱要素」という用語は、光ビームをそらす、変化させる、反射する、屈折させる、吸収する、または他の何らかの形で変える光学素子を含むことができる。１つまたは複数の光散乱要素７ａは、例えば、もう１つのレンズ、エッジまたはステップ、回折格子、吸収フィルタ、反射体、流路、または他の種類の光散乱要素を含むことができる。第１の物体２の他の部分は、必要に応じて、透明、不透明、または実質的に不透過とすることができる。

図１に示されている例示的な実施形態では、光源５ａのそれぞれは、スロット４に向けられ、また１つまたは複数の対応する検出器６ａに送られる光ビームを供給するように適合されている。光源５ａの線形アレイは、第１の物体２と第２の物体３が所定の範囲８内に整列される限り、光ビームの１つまたは複数が、光散乱要素７ａのうちの少なくとも１つと交差し、次いで、対応する検出器６ａのうちの１つまたは複数で散乱光プロファイルを生成するように、スロット４に関して配置することができる。検出器６ａは、検出器６ａのうちの少なくとも１つが、散乱光プロファイルを検出するように配置することができる。コントローラ９は、検出された散乱光プロファイルをどの光源が実質的に生成したかを識別するために使用することができ、また識別されたひとつ（複数の）光源の位置と第２の物体３に関する第１の物体２のアライメント位置との相関を求めることができる。

動作中、例示的な一実施形態では、光源５ａのそれぞれまたは光源の部分集合は、コントローラ９により順次作動させられる。第２の物体３に関する第１の物体２のアライメントにより、特定の光源５ａまたは複数の光源は、光散乱要素７ａと交差する光ビームを発生することができる。光散乱要素７ａと交差する光ビームを発生する光源５ａまたは複数の光源は、対応する検出器６ａの出力を監視することにより識別することができる。所定の時刻において光源５ａの１つまたは部分集合を作動させることだけで、光散乱要素７ａと交差する光ビームを発生した光源５ａまたは複数の光源をさらに容易に識別することができる。しかし、光源はすべて、同時に作動させることができ、本発明の範囲内にそのまま入ると考えられる。いずれにせよ、光源５ａまたは複数の光源のどれが光散乱要素７ａと交差する光ビームを発生したか、またその位置を知ることにより、第２の物体３に関する第１の物体２のアライメントを決定することができる。

光散乱要素７ａは、Ｘ方向（例えば、左右方向）の長さにそって均一である場合、光源５ａおよび検出器６ａの線形アレイは、Ｙ方向（例えば、図１の上下方向）で第２の物体３に関して第１の物体２のアライメント位置を決定するために使用することができる。しかし、光散乱要素７ａが、長さにそって均一ではなく、長さにそって光が光散乱要素７ａに当たる場所に応じて異なる光散乱プロファイルを生成するように適合されている場合、光源５ａおよび検出器６ａの線形アレイは、Ｘ方向とＹ方向の両方向で第２の物体３に関して第１の物体２のアライメント位置を決定するために使用することができる。この実施形態では、コントローラ９は、上述のように、Ｙ位置を決定するために検出された光散乱プロファイルをどの光源で実際に生成したかを識別するだけでなく、検出された特定の光散乱プロファイルとＸ位置との相関を求めることもできる。

それとは別に、またはそれに加えて、第２の細長い光散乱要素７ａを第１の物体２に関して固定することができる。第２の細長い光散乱要素７ｂは、Ｙ方向に延び、光源５ｂおよび光検出器６ｂの第２の線形アレイは、第２の細長い光散乱要素７ｂに実質的に垂直に延びる。次いで、光源５ｂおよび光検出器６ｂの第２の線形アレイは、第２の細長い光散乱要素７ｂとともに使用され、これにより第２の物体３に関する第１の物体２のＸ位置を決定することができる。いくつかの実施形態では、第２の細長い光散乱要素７ｂは、長さにそって非均一にすることができ、これにより、さらに、望ましい場合に、第２の物体３に関する第１の物体２のＹ位置を識別しやすくなる。第１の光散乱要素７ａおよび第２の光散乱要素７ｂのいずれかまたは両方がその長さにそって非均一である場合、光学的アライメント検出システムに何らかのレベルまたは冗長機能をもたらすことができる。

第１の物体２および第２の物体３は、任意の種類の物体とすることができると考えられる。一実施例では、第１の物体２は、取り外し可能プリントカートリッジ、取り外し可能テープカートリッジもしくは取り外し可能フラッシュ・メモリ・カートリッジなどの取り外し可能データ・ストレージ・カートリッジ、取り外し可能バイオ分析カートリッジもしくはスライド、または他の形態の取り外し可能な物体などの取り外し可能媒体コンポーネントとすることができる。そこで、第２の物体は、取り外し可能媒体を受け入れられる。取り外し可能媒体アプリケーション以外にも、光ファイバ・アライメント・アプリケーション、コンポーネント・アライメント・アプリケーション、さらには他の数多くのアプリケーションも、本発明の範囲内にある。

図２は、取り外し可能バイオ分析カートリッジを含む本発明の例示的な一実施形態を示している。図２は、ハウジング１２および取り外し可能または交換可能カートリッジ１４を備える、例示的な携帯型サイトメータ１０の斜視図である。例示的なハウジング１２は、基部１６、カバー１８、および基部１６をカバー１８に取り付ける蝶番２０を備える。基部１６は、光源２２、関連する光学系、およびサイトメータの動作に必要な電子回路のアレイを含む。カバー１２は、手動式加圧要素、制御用マイクロ弁を備える圧力室、関連する光学系を備える光検出器２４のアレイを備える。

取り外し可能カートリッジ１４は、好ましくは、サンプルコレクタ口３２を介してサンプル液を受け入れる。キャップ３８は、取り外し可能カートリッジ１４が使用されていない場合にサンプルコレクタ口３２を保護するために使用することができる。取り外し可能カートリッジ１４は、好ましくは、コア形成のため血液希釈、赤血球融解、および流体力学的絞り込みを実行する。取り外し可能カートリッジ１４は、一部がエッチングされた流路を持つ積層構造を使用することで製造される、Ｍｉｃｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から市販されている流体回路と同様に構成することができる。

取り外し可能カートリッジ１４は、カバー１８が開位置にあるときにハウジング内に挿入される。取り外し可能カートリッジ１４は、計測器の異なる部分の間のアライメントおよびカップリングを行いやすくする、位置決めピン２８ａおよび２８ｂを基部１６に受け入れるための穴２６ａおよび２６ｂを備えることができる。いくつかの実施形態では、穴２６ａおよび２６ｂならびに位置決めピン２８ａおよび２８ｂは、必要である、または望ましいとすらいえず、本明細書で説明されているアライメント検出システムは、基部１６およびカバー１８に関する取り外し可能カートリッジ１４のアライメントを検出するために使用される。取り外し可能カートリッジ１４は、さらに、光源２２および光検出器２４のアレイと線形に並んでいる透明フローストリーム窓３０、および１つまたは複数の光散乱要素（図に示されていない）も備えることができる。カバーが閉位置に移動され、システムが加圧されると、カバー１８は、それぞれ圧力供給口３６ａ、３６ｂ、および３６ｃを介して取り外し可能カートリッジ１４内の受圧口３４ａ、３４ｂ、および３４ｃに制御圧力を加える。

試験を開始するために、カバー１８を持ち上げて、新しいカートリッジ１４を入れ、基部１６上に位置合わせする。血液サンプルをサンプルコレクタ３２に導入する。カバー１８を閉じて、システムを手動加圧する。加圧された後、計測器が、白血球数測定を実行する。取り外し可能カートリッジ１４は、コア形成のため血液希釈、赤血球融解、および流体力学的絞り込みを行う。光源２２、光検出器２４、ならびに関連する制御および処理電子回路は、カートリッジ１４の特定の位置に対する固体状態アライメント検出および補正、さらには光散乱信号に基づく白血球の弁別および計数を実行する。ハウジング１２に蝶番付きの構造を使用する代わりに、スライド式カートリッジスロットまたは他の好適な構造を使用することが考えられる。

図３は、図２の例示的な携帯型サイトメータの略図である。上述のように、基部１６は、光源２２、関連する光学系、およびサイトメータの動作に必要な制御および処理電子回路４０のアレイを備えることができる。基部１６は、さらに、サイトメータに給電するための電池４２を備えることもできる。手動式加圧要素４４、制御用マイクロ弁を備える圧力室４６ａ、４６ｂ、および４６ｃ、ならびに関連する光学系を備える光検出器２４を備えるカバー１２が示されている。

取り外し可能カートリッジ１４は、サンプルコレクタポート３２を介してサンプル液を受け入れることができる。好ましい一実施形態では、カバー１８により加圧されると、取り外し可能カートリッジ１４は、コア形成のため血液希釈、赤血球融解、および流体力学的絞り込みを実行する。形成された後、図２のフローストリーム窓３０を通る、フローストリーム経路５０の下側にコアが送られる。基部にある光源２２および関連する光学系のアレイは、フローストリーム窓３０を介してコアストリームに光を通す。ひとつ（複数の）検出器および関連する光学系は、さらにフローストリーム窓３０を介して、コアから散乱光および非散乱光を受け入れる。コントローラまたはプロセッサ４０は、（複数）検出器から出力信号を受け取り、コアストリーム内に存在する選択された白血球を弁別し計数する。

取り外し可能カートリッジ１４は、各流体の速度制御を補助するための流体制御ブロック４８を備えることができると考えられる。例示的な実施形態では、流体制御ブロック４８は、各種流体の速度を感知するフローセンサを備え、それらの速度をコントローラまたはプロセッサ４０に報告する。次いで、コントローラまたはプロセッサ４０は、圧力室４６ａ、４６ｂ、および４６ｃに関連付けられているマイクロ弁を調節して、サイトメータを適切に動作させられる所望の圧力およびそれにより所望の流体速度を得ることができる。

血液および他の生物学的廃棄物は、病気を広げる可能性があるため、取り外し可能カートリッジ１４は、廃棄物貯蔵容器５２をフローストリーム窓３０の下流に備えることが好ましい。廃棄物貯蔵容器５２は、取り外し可能カートリッジ１４内のフローストリームの流体を受け入れ、貯蔵する。試験が完了したら、取り外し可能カートリッジを取り外して、好ましくは、生物学的廃棄物と適合性のある容器に処分することができる。

図４は、カバー１８がまだ押し下げられていない図３の携帯型サイトメータを示すより詳細な略図である。図５は、カバーが押し下げられている図３の携帯型サイトメータを示すより詳細な略図である。手動式加圧要素４４、圧力室４６ａ、４６ｂ、および４６ｃ、ならびに全体として６０で示されている制御用マイクロ弁を備えるカバー１８が示されている。光源および検出器のアレイは、これらの図に示されていない。

加圧される流体毎に１つずつ、３つの圧力室４６ａ、４６ｂ、および４６ｃがある。例示的な実施形態では、圧力室４６ａは、血液サンプル貯蔵容器６２に圧力を加え、圧力室４６ｂは、溶解剤貯蔵容器６４に圧力を加え、圧力室４６ｃは、シース貯蔵容器６６に圧力を加える。それぞれの圧力室４６ａ、４６ｂ、および４６ｃのサイズおよび形状は、所望の圧力特性を対応する流体に与えるように手直しすることができる。

圧力室４６ａは、第１の圧力室７０および第２の圧力室７２を含む。第１の弁７４が、第１の圧力室７０と第２の圧力室７２との間に備えられ、これにより、第１の圧力室７０における圧力を第２の圧力室７２へ制御しつつ逃す。第２の圧力室７２と流体で連絡している、第２の弁７６は、第２の圧力室７２における圧力を制御しつつ抜く。それぞれの弁は、好ましくは、処理および制御を個別に行うことが可能な静電駆動式マイクロ弁のアレイである。圧力室４６ｂおよび４６ｃは、溶解剤貯蔵容器６４およびシース貯蔵容器６６にそれぞれ加えられる圧力を制御する類似の弁を備える。それとは別に、それぞれの弁は、「実効」流量または漏出量が制御しつつ得られる制御可能なデューティサイクルによりパルス変調される静電駆動式マイクロ弁のアレイとすることができる。

取り外し可能カートリッジ１４は、カバー１８から制御圧力を受けるための受圧口３４ａ、３４ｂ、および３４ｃを備える。制御圧力は、図に示されているように、血液貯蔵容器６２、溶解剤貯蔵容器６４、およびシース貯蔵容器６６に供給される。溶解剤貯蔵容器６４およびシース貯蔵容器６６は、好ましくは、取り外し可能カートリッジ１４が使用のため出荷される前に充填されることが好ましいが、血液貯蔵容器６２は、サンプルコレクタ口３２から充填される。血液サンプルは、サンプルコレクタ口３２に供給され、血液サンプルは、毛管現象により、血液貯蔵容器６２に吸い込まれる。血液サンプルが血液貯蔵容器６２にあると、カバー１８を閉じて、システムを加圧することができる。

フローセンサは、流体力学的絞り込みの前にそれぞれの流体とインラインにされる。それぞれのフローセンサ８０、１００、および１０２は、対応する流体の速度を測定する。フローセンサは、好ましくは、熱式風速計型フローセンサであり、より好ましくは、マイクロブリッジ型フローセンサである。それぞれのフローセンサ８０、１００、および１０２からの出力信号は、コントローラまたはプロセッサ４０に供給される。

コントローラまたはプロセッサ４０は、血液サンプルの速度が第１の所定の値よりも低くなった場合に第１の弁７４を開き、血液サンプルの速度が第２の所定の値よりも高くなった場合に第２の弁７６を開く。弁８４、８６、９４、および９６は、同様の方法で溶解剤およびシース流体の速度を制御する。

動作中、システムを加圧するために、手動式加圧要素４４が押し下げられる。示されている実施例では、手動式加圧要素４４は、３つのプランジャを備え、それぞれのプランジャは第１の複数の圧力室のうちの対応する１つの圧力室に受け入れられる。プランジャは、第１の圧力室に比較的高い非精密圧力を発生する。第１の弁７０、８４、および９４を開くことにより、二次室内に、低い制御圧力が発生し、二次室内に制御可能な漏れを生じる。二次圧力室内に２つのかなりの圧力が生じる場合、対応するベント弁７６、８６、および９６が開いて、圧力を逃す。

カバー１８を閉じた場合、ノーマルオープンの第１の弁７４、８４、および９４は、閉じるが、ベント弁７６、８６、および９６は、開いている。所定の圧力Ｐが第１の圧力室内に生じた場合、ベント弁７６、８６、および９６は、閉じられ、第１の弁７４、８４、および９４は、開かれ、二次圧力室に低い圧力Ｐ’が生じる。二次圧力室の制御圧力は、取り外し可能カートリッジ１４の流体回路に必要な圧力を供給し、血液、溶解剤、およびシースの流体流を生じさせる。次いで、下流のフローセンサ８０、１００、および１０２により、流体流の速度が測定される。それぞれのフローセンサは、対応する第１の弁およびベント弁の動作を制御し、それぞれの流体について所望の流量を一定にするためにコントローラまたはプロセッサ４０により使用される出力信号を供給する。

全体として１１０で示されている下流の弁も備えることができる。コントローラまたはプロセッサ４０は、システムが加圧されるまで下流弁１１０を閉じておくことができる。これにより、回路が加圧される前に血液、溶解剤、およびシースが流体回路内に流れ込むことを防ぐことができる。他の実施形態では、下流弁１１０は、カバーが閉じられたときに機械の作用により開かれる。

図６は、図４の流体力学的絞り込みブロック８８によるフローストリームおよびコアの形成を示す略図である。流体力学的絞り込みブロック８８は、流体駆動装置から制御された速度で血液、溶解剤、およびシースを受け取る。血液は、溶解剤と混合され、赤血球が取り除かれる。これは、赤血球溶解と呼ばれることが多い。残っている白血球は、フローストリーム５０を発生するためにシース流体により囲まれている、中心内腔１５０の下に供給される。フローストリーム５０は、シース流体１５２により囲まれているコアストリーム１６０を含む。流路の寸法は、白血球１５４および１５６が一列縦隊で並ぶように、図に示されているとおりに縮小される。シース流体の速度は、好ましくは、コアストリーム１６０の約９倍である。しかし、シース流体およびコアストリーム１６０の速度は、好ましくは、流路に層流を維持できるよう十分遅い。

発光体２２および関連する光学系は、好ましくは、フローストリーム５０の片側に隣接して備えられる。フローストリーム５０を介して発光体２２から光を受け取るために、フローストリーム５０の他方の側に１つまたは複数の光検出器２４および関連する光学系が備えられる。ひとつの（複数の）光検出器２４からの出力信号は、コントローラまたはプロセッサ４０に供給され、そこで、コアストリーム１６０内の選択された白血球を同定し、および／または計数するために分析される。

図７は、図６のコアストリーム１６０を分析し、基部１６および／またはカバー１８（例えば、図２を参照）に関するカートリッジ１４の相対的アライメント位置を識別するための光源アレイおよび光検出器のアレイを示す略図である。光源は、プラス（＋）記号として表され、検出器は、ボックスとして表されている。示されている実施形態では、光源のアレイは、基部１６内または基部１６上など、フローストリーム５０の片側に隣接して備えられ、光検出器のアレイは、カバー１８内またはカバー１８上など、フローストリームの対向側に隣接して備えられる。光検出器はそれぞれ、好ましくは、光源の１つに対応する。いくつかの実施形態では、光源のアレイに対応する領域など、比較的大きな領域からの光を検出することができる単一の、または少数の光検出器のみが備えられる。示されている実施形態では、光源のアレイおよび光検出器のアレイは、フローストリーム５０の軸に実質的に直交する光源軸２００にそって整列される。しかし、光源のアレイおよび光検出器のアレイは、フローストリーム５０の軸に関して任意の角度でオフセットされた光源軸にそって整列されると考えられる。光源のアレイおよび光検出器のアレイは、線形アレイとして示されているが、好適な配置であればどのようなものでも使用できる。

光源のアレイは、好ましくは、共通基板上に形成されている垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などのレーザのアレイである。ＶＣＳＥＬは、垂直発光であるため、携帯型サイトメータなどのコンパクトな計測器のパッケージングに理想的な形で適している。好ましくは、ＶＣＳＥＬは、従来の、８５０ｎｍよりも短い波長で動作する、より好ましくは６７０ｎｍから７８０ｎｍまでの範囲の波長で動作する「赤色」ＶＣＳＥＬである。赤色ＶＣＳＥＬは、散乱測定に理想的な形で適している波長、電力、および偏波特性を備えることができる。しかし、発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の好適な光源を使用できると考えられる。光検出器は、例えば、フォトダイオード、または他の好適な光検出器とすることができる。検出器は、必要に応じて、正方形、円形、環状、または他の好適な形状とすることができる。

いくつかの実施形態では、それぞれの光源は、光ビームを送るように適合される。例えば、基部１６および／またはカバー１８（例えば、図２を参照）に関するカートリッジ１４の相対的アライメント位置を識別するために、光源のアレイは、光ビームの１つまたは複数がカートリッジ１４の光散乱要素の少なくとも１つと交差するように十分な範囲に渡るようにできる。例示的な実施形態では、カートリッジ１４は、例えば、カートリッジ縁２１０、流路縁２１２、およびエンボス加工された光散乱要素２１４を含む多数の光散乱要素を備える。それぞれの光散乱要素は、散乱光プロファイルを生成することができる。

検出器は、複数の検出器のうちの少なくとも１つが、複数の光散乱要素の少なくとも１つの散乱光プロファイルを検出するように配置することができる。コントローラは、検出された散乱光プロファイルをどの光源が実質的に生成したかを識別するために使用することができ、また識別された（複数の）光源の位置と基部１６および／またはカバー１８に関するカートリッジ１４のアライメント位置との相関を求めることができる。

動作中、例示的な一実施形態では、光源のそれぞれまたは光源の部分集合は、順次作動させられる。基部１６および／またはカバー１８に関するカートリッジ１４のアライメントに応じて、特定の光源または複数の光源は、光散乱要素２１４などの光散乱要素と交差する光ビームを発生することができる。光散乱要素２１４と交差する光ビームを発生する１つの光源または複数の光源は、対応する検出器の出力を監視することにより識別することができる。所定の時刻において光源の１つまたは部分集合を作動させることだけで、光散乱要素２１４と交差する光ビームを発生した光源または複数の光源をさらに容易に識別することができる。光源または複数の光源のどれが光散乱要素２１４と交差する光ビームを発生したか、またその位置を知ることにより、基部１６および／またはカバー１８に関するカートリッジ１４のアライメントを決定することができる。

図８は、図７の光源を作動させるための例示的な方法を示すタイミング図である。例示されている実施形態では、それぞれの光源は、図７に示されている光源のアレイの基部に配置されている光源２２０から始めて、順次作動される。光源の順次作動は、全体として２１８で示されており、表記Ｖ１、Ｖ２などは、図７のＶＣＳＥＬ１ ２２０ａ、ＶＣＳＥＬ２ ２２０ｂなどの作動に対応する。対応する検出器の応答は、全体として２４で示されている。

光源２２０ａが作動されると、図７に示されているように、カートリッジ１４は光源２２０ａと対応する検出器との間に置かれないため、対応する検出器では、散乱光プロファイルは検出されない。図７は、それぞれの光源に対する３つの光検出器を示しているが、いくつかの実施形態では散乱光プロファイルを検出するために左右の検出器のみ使用できる。次いで、光源２２０ｂを作動させることができる。これが行われたときに、対応する検出器が散乱光プロファイル２２２を検出する。散乱光プロファイル２２２の特性は、光散乱要素をカートリッジ縁２１０として識別することができる。

第３および第４の光源が作動された場合、対応する検出器では散乱光プロファイルが検出されない。第５の光源２２０ｃが作動された場合、対応する検出器は、散乱光プロファイル２２４を検出する。散乱光プロファイル２２４の特性は、光散乱要素をエンボス加工された光散乱要素２１４として識別することができる。この実施例を続けると、光源２２０Ｎが作動された場合、対応する検出器は、散乱光プロファイル２２６を検出する。散乱光プロファイル２２６の特性は、光散乱要素を流路縁２１２として識別することができる。例示を目的として、光散乱プロファイル２２２、２２４、および２２６は、異なる振幅を持つものとして示されている。しかし、必要に応じて光散乱プロファイルを区別するために好適なパラメータまたは特性を使用することができると考えられる。それとは別に、光散乱要素の位置のみが識別され、光散乱要素間の区別は行われない。いくつかの実施形態では、エンボス加工された光散乱要素２１４の光散乱プロファイル２２４を識別し、他の光散乱要素の検出を無視することができる。

カートリッジ１４のこの相対的アライメントが決定された後、本発明では、１つまたは複数の光源および／または光検出器要素のうちのどれが、フローストリーム５０に隣接する場所を持つかを識別することができる。例えば、図７の例示的な実施形態では、本発明は、光源２２０ｘ、２２０ｙ、および２２０ｚをフローストリーム５０に隣接する場所を持つものとして識別することができる。カートリッジ１４および基部１６および／またはカバー１８の相対的アライメントに応じて、異なる光源および／または光検出器を選択できる。例えば、光源２２０ｂがエンボス加工された光散乱要素２１４の上に配置されるようにカートリッジ１４が上に移動された場合、光源２２０ｃの真上にある３つの光源は、フローストリーム５０に隣接する場所を持ち、選択される。光源が識別され、選択された後、選択された光源および／または光検出器は、例えば、フローストリームの１つまたは複数のパラメータおよび／または特性を検出するために使用することができる。

図９は、本発明の例示的な他の実施形態を示す。この実施形態は、光源および光検出器の３つの別々のアレイを備える。３つのアレイが示されているが、アプリケーションに応じて、好適な数を使用することができることは理解される。例示的な実施形態では、光源および光検出器のそれぞれのアレイは、フローストリームの中心フロー軸に関する異なる光源軸にそって位置決めされる。

光源および光検出器の第１のアレイが、３００で示されている。図に示されている例示的な実施形態では、第１のアレイ３００の光源および光検出器は、第１の光源軸にそって線形アレイに整列される。光検出器のアレイは、光源の線形アレイと一列になるように位置決めされる。第１のアレイ３００の光源および光検出器は、例えば、フローストリーム５０内の細胞の横方向アライメント、粒子サイズ、および場合によっては、粒子の速度を測定するために使用することができる。それとは別に、またはそれに加えて、光源および光検出器３００の第１のアレイを使用して、光散乱要素３１２などの光散乱要素の位置を検出し、基部１６および／またはカバー１８に関してカートリッジ１４のアライメントを決定することを助けることができる。例えば、光散乱要素３１２は、１つまたは複数の対応する検出器により検出できる光散乱プロファイルを生成することができる。光散乱要素３１２の配置が識別された後、基部１６および／またはカバー１８に関するカートリッジ１４のアライメントを決定することができる。

光源および光検出器の第２のアレイが、３０２で示されている。光源の第２のアレイは、フローストリーム５０のフロー軸に関する第２の光源軸にそって線形アレイに整列することができる。例示されている実施形態では、第２のアレイ３０２の光検出器は、光検出器の３つの線形アレイを含む。光検出器の１つの線形アレイは、光源の線形アレイと一列になるように位置決めされる。光検出器の他の２つ線形アレイは、光検出器のインラインアレイのいずれかの側に置かれる。光源および光検出器３０２の第２のアレイは、図７に関して示され、説明されているのと類似している。図７に関して詳述されているように、光源および光検出器３０２の第２のアレイを使用すれば、例えば、カートリッジ１４と基部１６および／またはカバー１８との相対的アライメントを決定しやすくなる。

カートリッジ１４の相対的アライメントが決定された後、フローストリーム５０に隣接して配置されている１つまたは複数の光源および／または光検出器要素を識別することができる。これらの光源が識別され、選択された後、選択された光源および対応する光検出器は、例えば、フローストリームの１つまたは複数のパラメータおよび／または特性を検出するために使用することができる。例示的な一実施形態では、第２のアレイ３０２の選択された光源および光検出器は、フローストリーム５０において選択された粒子により生成される小角散乱（ＳＡＬＳ）を測定するために使用することができる。この場合、外側光検出器は、インライン検出器から十分に間隔をとって並べられ、これにより、フローストリーム５０において選択された粒子により生成される小角散乱（ＳＡＬＳ）を遮断することができる。

光源および光検出器３０２の第２のアレイのインライン検出器を使用して、コアストリームの粒子により著しくは散乱されない光を検出することができると考えられる。そのため、必要ならば、第２のアレイ３０２の光検出器のインライン線形アレイを使用して、第１のアレイ３００の検出器のインラインアレイと同じ測定を行うことができる。検出器の両方のインラインアレイの測定結果を比較するか、または組み合わせることにより、より正確な結果を出すことができる。それとは別に、またはそれに加えて、第２のアレイ３０２のインライン検出器は、測定結果の信頼性を改善するために冗長性のある検出器群として使用することができる。

第２のアレイ３０２のインライン検出器は、さらに、第１のアレイ３００のインライン検出器とともに使用され、それにより、フローストリームにおける粒子の飛行時間または速度をより正確に決定することができる。測定は、検出器間の距離が大きいほど精度が高くなることがある。上に示されているように、粒子の速度を知ることで、流体駆動装置により引き起こされる流量の小さな変動をコントローラにより最小にするか、または取り除くことができる。

光源および光検出器３５０の第３のアレイも示されている。光源および光検出器３５０の第３のアレイは、例えば、フローストリームにおける選択された粒子により生成される前方角散乱（ＦＡＬＳ）を測定するために使用することができる。例示的な実施形態では、光源は、フローストリーム５０のフロー軸に関する第３の光源軸にそって線形アレイに整列することができる。それぞれの光源は、好ましくは、対応する光検出器を備え、それぞれの光検出器は、好ましくは、無感受性領域または別のインライン検出器が中央に配置されている円環形状である。円環形状の光検出器のサイズは、フローストリームにおける選択された粒子により生成される前方角散乱（ＦＡＬＳ）を遮断し、検出できるように設定できる。

別のインライン検出器が備えられる場合、これは、第１のアレイ３００および／または第２のアレイ３０２のインライン検出器と同じ測定を行うために使用することができる。そのように備えられた場合、第１のアレイ３００、第２のアレイ３０２、および第３のアレイ３５０の検出器の３つすべてのインラインアレイからの測定を比較するか、または組み合わせることで、なおいっそう正確な結果を得ることができる。第３のアレイ３０２のインライン検出器は、さらに、他のレベルまたは冗長機能として使用してサイトメータの信頼性を改善することができる。

第３のアレイ３５０のインライン検出器は、さらに、第１のアレイ３００および／または第２のアレイ３０２のインライン検出器とともに使用してフローストリームにおける粒子の飛行時間または速度をより正確に決定することができる。測定は、検出器間の距離が大きいほど精度が高くなることがある。上に示されているように、粒子の速度を知ることで、流体駆動装置により引き起こされる流量の小さな変動をコントローラにより最小にするか、または取り除くことができる。

光源および検出器の３つの別々のアレイを使用することにより、またいくつかの実施形態において、それぞれのアレイに関連する光学系を所望のアプリケーションに合わせて最適化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、第１のアレイ３００に関連する光学系は、コアフローの平面上に適切に集束されたレーザ光を与えるように設計することができる。これにより、第１のアレイ３００により実行されるアライメント、サイズ、および粒子速度の測定の解決が行いやすくなる。同様に、第２のアレイ３０２に関連する光学系は、コアフローの平面上に適切に集束されたレーザ光を与えるように設計することができる。適切に集束された光は、フローストリーム内の選択された粒子により生成される小角散乱（ＳＡＬＳ）を測定する場合に望ましいことが多い。最後に、第３のアレイ３５０に関連する光学系は、コアフローにコリメート光を与えるように設計することができる。コリメート光は、フローストリームにおいて選択された粒子により生成される前方角散乱（ＦＡＬＳ）を測定する場合に望ましいことがある。

レーザのアレイを使用することで、単一光源構成に勝る多数の重要な利点が得られる。例えば、レーザの線形アレイは、コアストリーム１６０における粒子の経路の横方向アライメントを決定するために使用することができる。粒子流のアライメントの不確定性の発生源の１つは、コアストリームの幅であり、これにより、粒子経路位置に統計変動が生じる。これらの変動は検出器データの分析から判別され、コントローラまたはプロセッサ４０はこの変動を利用して、流体駆動装置の弁を調節し、サンプル流体および支持流体に加えられる相対圧力を変更し、フローストリーム内の選択された粒子のアライメントを変更することができる。

流体流５０内の細胞の横方向アライメントを決定するために、光源のアレイ（例えば、ＶＣＳＥＬ）により生成される複数の焦点スポットに細胞を通すことができる。細胞は、対応するインライン基準検出器における信号の低下を引き起こす。これらの信号の相対的強弱度は、粒子経路の中心および粒子幅の大きさを決定するためにコントローラまたはプロセッサ４０により使用されることができる。

単一レーザ構成ではなく光源のアレイを使用する場合の他の利点は、それぞれの細胞の速度を決定できるという点である。粒子速度は、光散乱信号から粒子サイズを推定する際の重要なパラメータとすることができる。従来のサイトメトリでは、粒子速度は、ポンプ流量から外挿される。このアプローチの限界は、ポンプは高精度でなければならない、サイトメータフロー室の公差は厳格に制御されなければならない、漏れなどの流体障害が発生し得ない、フローまたはコア形成を阻害する微泡などの障害物が導入され得ないという条件である。

それぞれの細胞の速度を決定するために、システムは、２つの連続的スポットの間をそれぞれの細胞が通過するのに要する時間を測定することができる。例えば、図９を参照すると、細胞は、検出器２０８を通過し、次いで、検出器２１０を通過することができる。細胞が検出器２０８から検出器２１０へ移動するのに要する時間を測定することにより、また検出器２０８から検出器２１０までの距離を知ることにより、コントローラまたはプロセッサ４０は、細胞の速度を計算することができる。これは、近似的な速度測定となる。これは、飛行時間型測定と呼ばれることが多い。速度が判明した後、粒子がほぼ中心位置に来るスポットを通って移動する時間（数マイクロ秒）は、粒子の長さおよびサイズの尺度となりうる。

粒子速度は、さらに、流体駆動装置の制御に役立てられるとも考えられる。サイトメータのサイズ、コスト、および複雑度を低減するために、図２の交換式カートリッジ１４は、プラスチック積層または成形部品から製造することができる。このような製造技術により安価な部品が得られるが、典型的には、寸法が非対称で、断面の許容差が大きく、寸法的正確さおよび反復性があまりよくない。このように許容差が大きいほど、特にカートリッジからカートリッジまでの間の粒子速度に、変動を生じる可能性がある。このように大きな許容差の補正をしやすくために、コントローラまたはプロセッサ４０では上述の飛行時間型測定を使用し、血液、溶解剤、およびシース流体に加えられる制御圧力を調節し、コアストリーム内の粒子の速度が比較的一定するようにできる。さらに、許容差がこのように大きいため、基部１６および／またはカバー１８に関するカートリッジ１４のアライメントを決定するのが望ましい場合が多い。アライメント位置が決定された後、フローストリームの選択されたパラメータまたは特性を分析するために適切な光源および光検出器を選択することができる。さらに、細胞サイズを評価するために、細胞経路にそって、さらに細胞経路を横切る形で、レーザビームを集束させることができると考えられる。さらに、細胞を横切る複数のサンプルをテクスチャ特徴に関して分析し、形態学的特徴と他の細胞種類との相関を求めることができる。これにより細胞サイズに関する複数のパラメータが得られ、細胞種類を互いに分離させるのに役立ちうる。単一レーザ源構成ではなくレーザのアレイを使用する場合のさらに他の利点は、流路を横切る形で比較的一定した光照射を与えることができるという点である。これは、図１２に示されているように、隣接するＶＣＳＥＬにより供給されるガウスビームを重ね合わせることにより達成できる。単一レーザシステムでは、流路を横切る光照射は、典型的には、その流路を横切るときに変化する。そのため、粒子が、流路の中心にない場合、その後の測定の精度は落ちる可能性がある。

図１０は、機械式アクチュエータを使用して第２の物体に関して第１の物体のアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。例示的な実施形態は、第１の物体３５２および第２の物体３５３を含み、第２の物体３５２は、第１の物体３５２を受け入れるためのスロット３５４を備える。この実施例では、スロット３５４が使用されているが、必要というわけではなく、いくつかの実施形態ではスロットを備えなくてもよい。図１に示されている第２の物体３５３は、光源３５５などの１つまたは複数の光源、および光検出器３５６などの１つまたは複数の光検出器を含む。

示されている実施形態では、光源３５５は、第２の物体３５３におけるスロット３５４の一側（例えば、上側）に取り付けられ、光検出器３５６は、第２の物体３５３のスロット３５４の対向側（例えば、下側）に取り付けられる。上のように、第１の物体３５２は、図に示されているように、細長い光散乱要素３５７を含むことができる。

コントローラ３５９は、作動されたときに、第２の物体３５３に関して第１の物体３５２を移動できる機械式アクチュエータ３６１を制御するために使用することができる。図に示されている実施形態では、機械式アクチュエータ３６１は、第１の物体３５２を第２の物体３５３に関して上および／または下方向に移動する。アクチュエータ３６１は、必要に応じて、例えば、ステップモータ、静電駆動式マイクロアクチュエータなどのマイクロアクチュエータ、または他の好適なアクチュエータを含む、任意の種類のアクチュエータとすることができる。

使用時に、コントローラ３５９は、光源３５５が光散乱要素３５７と交差する光ビームを発生し、次いで、光検出器３５６により検出できる光散乱プロファイルを生成するまで、第２の物体３５３に関して第１の物体３５２を移動するようにアクチュエータ３６１に指令することができる。これが生じた後、第１の物体３５２と第２の物体３５３とのアライメントが適切であると考えることができる。例示的な実施形態では、第１の物体３５２の元の位置は、点線で示されており、第１の物体３５２の光散乱要素３５７と光源３５５とのアライメントが行われるまで下方に移動する。いくつかの実施形態では、光散乱要素３５７は、例えば、もう１つのレンズ、エッジまたはステップ、回折格子、吸収フィルタ、反射体、流路、または他の種類の光散乱要素とすることができる。

第２の物体３５３に関して第１の物体３５２を移動するのではなく、光源３５５それ自体が、第２の物体３５３に関して移動できると考えられる。これは、図１１に例示されている。図１１では、アクチュエータ３６３は、第２の物体３５３に関して光源３５５を移動し、これは、定義により、さらに、第１の物体３５２に関して光源３５５も移動する。図に示されている実施形態では、コントローラ３５９は、光源３５７が第１の物体３５２上の光散乱要素３５７と交差する光ビームを発生し、次いで、光検出器３５６により検出できる光散乱プロファイルを生成するまで、光源３５５を移動するようにアクチュエータ３６３に指令する。例示的な実施形態では、第１の物体３５５の元の位置は、３７０のところで点線により示されており、作動後、光源３５５の第１の物体３５２の散乱要素３５７とのアライメントが行われるまで下方に移動する。いくつかの実施形態では、光検出器の静止アレイは、ある範囲の位置にわたって光を検出するために使用することができる。他の実施形態では、１つまたは複数のより大きな静止型検出器は、ある範囲の位置にわたって光を検出するために使用することができる。さらに他の実施形態では、図１１に示されているように、１つまたは複数の移動可能な光検出器を使用し、光源３５５とともにアクチュエータ３６３により移動することができる。

次に、図１２を参照すると、いくつかの実施形態では、すべての、または選択された光源から出る光ビームは、ビーム形成器などを通過することができる。光源が、アレイ軸にそって延びるアレイにある場合、ビーム形成器は、例えば、軸の方向にそれぞれの光源のビームスポットサイズを増大させ、場合によっては、軸に垂直な方向にビームスポットサイズを減少させることができる。いくつかの実施形態では、ビーム形成器は、それぞれの光源の光出力が、少なくとも部分的に、隣接する光源の光出力に重なり合うように軸の方向にビームスポットサイズを増大させることができる。例えば、図１２は、ビーム形成器により形成された多数のビームスポット４００ａ〜４００ｆを示しており、ビームスポットはそれぞれ、光源アレイ軸の方向に増大され、光源アレイ軸に垂直な方向に減少されている。それに加えて、各ビームスポット４００ａ〜４００ｆは、少なくとも部分的に、隣接する光源のビームスポットと重なり合う。このため、ビームスポット４００ａ〜４００ｆが、まとめて照射領域いっぱいに広がり、その照射領域上の光照射の均一性を高めることができる距離が増大する。

図１３は、２つの間隔をあけて並べられたレーザ源の２つの光照度を示している。それぞれの光源は、ガウスピーク光強度を持つビームスポットを発生する。光源と光源との間に光強度の低下が示されている。図１４は、上述のようなビーム形成器を通じて光が供給された後の２つの間隔をあけて並べられているレーザ源の光照度を示している。各ビームスポットは、光源アレイ軸の方向に増大し、光源アレイ軸に垂直な方向に減少している。さらに、ビームスポットはそれぞれ、少なくとも部分的に、隣接する光源のビームスポットと重なり合う。これからわかるように、これにより、照射領域上の光照度の均一性を高められる。

図１５は、１つまたは複数の光源に使用できる例示的なビーム形成器を示している。光源は、４１０に示されており、全体として４１２で示されているビーム形成器にビームスポットを与えることができる。光源は、例えば、ＶＣＳＥＬ、端面放射型発光ダイオード、または他の好適な光源とすることができる。ビーム形成器４１２は、垂直方向でビームスポットサイズを一体になって減少させることができる第１のレンズ４１４および第２のレンズ４１６、および水平方向でビームスポットサイズを増大させる第３のレンズ４１８を備える。第１のレンズ４１４、第２のレンズ４１６、および第３のレンズ４１８は、まとまって、図に示されているように、細長いビームスポット４２０をカートリッジ１４における流路５０のコアフロー１６０の平面上に集束させることができる。これからわかるように、ビーム形成器４１２は、ビームスポット４２０がおよぶ距離を増大させ、流路５０上の光照度の均一性を高めることができる。光がコアフロー１６０を通過した後、光は、回折光学素子（ＤＯＥ）などの他のレンズ（図に示されていない）に入り、検出および分析のため１つまたは複数の検出器に送られるようにできる。

図１６は、線形アレイの光源とともに使用する例示的なビーム形成器を示している。この光源の線形アレイは、全体として４５０で示されており、図に示されているように、水平方向（Ｘ方向）に延びるアレイ軸を持つＶＣＳＥＬの線形アレイを備えることができる。流路は、５０で示されている。流路は、垂直方向（Ｙ方向）に延びている。１つまたは複数の検出器は、４５２で示されている。ＶＣＳＥＬ ４５０のアレイにおける各ＶＣＳＥＬは、好ましくは、ビームスポットをビーム形成器４５６に送る。ビーム形成器４５６は、図１２に示されているような重なり合う細長いビームスポットを一体になって形成する多数のレンズまたは他の光学的素子を備えることができる。例示的なビーム形成器４５６は、垂直方向（Ｙ方向）でビームスポットサイズを一体になって減少させる第１のレンズ４６０、第２のレンズ４６２、および第３のレンズ４６４、および水平方向でビームスポットサイズを増大させる第４のレンズ４６６を備える。第４のレンズ４６６は、例えば、垂直方向（Ｙ方向）で凹になっている円柱面レンズとすることができる。第１のレンズ４６０、第２のレンズ４６２、第３のレンズ４６４、および第４のレンズ４６６は、一体になって、重なり合う細長いビームスポットをカートリッジ１４内の流路５０の平面上に集束させることができる。図１２に関して詳述されているように、ビーム形成器４５６は、光源４５０のアレイによりもたらされるビームスポットが一体となってカートリッジ１４上の端から端までおよぶ距離を増大させることができ、照射領域上の光照度の均一性を高めることができる。光がコアフロー１６０を通過した後、光は、回折光学素子（ＤＯＥ）などの他のレンズ４７０により集められ、検出および分析のため１つまたは複数の検出器４５２に送られるようにできる。

図１７は、基部１６および／またはカバー１８に関してカートリッジ１４のアライメントを検出する多数の例示的なシナリオを示す略図である。基部１６および／またはカバー１８に関するカートリッジ１４の相対的アライメント位置を識別するために、光源のアレイは、好ましくは、図１２に示されている細長いビームスポットのうちの少なくとも１つがカートリッジ１４の光散乱要素の少なくとも１つと交差するように十分な範囲に渡る。図１７に示されている例示的な実施形態では、カートリッジ１４は、１つのカートリッジ縁２１０および２つの流路縁２１２ａおよび２１２ｂを含む多数の光散乱要素を備える。それぞれの光散乱要素は、好ましくは、散乱光プロファイルを生成する。

１つまたは複数の検出器は、複数の検出器のうちの少なくとも１つが、複数の光散乱要素の少なくとも１つの散乱光プロファイルを検出するように配置することができる。コントローラは、検出された散乱光プロファイルをどの光源が実質的に生成したかを識別するために使用することができ、また識別されたひとつの（複数の）光源の位置と基部１６および／またはカバー１８に関するカートリッジ１４のアライメント位置との相関を求めることができる。

第１のシナリオでは、ビーム形成器により生成される細長いビームスポット領域は、４７０でまとめて示されている。一実施例では、このまとめられた細長いビームスポット領域４７０は、２５ミクロンピッチを有する１０のＶＣＳＥＬの線形アレイにより形成される。ビーム形成器は、細長く延び、１０のＶＣＳＥＬデバイスの個々のビームスポットに重なり合い、カートリッジ１４のところで長さ約７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７０を生成する。

第１のシナリオでは、カートリッジ１４は、まとめられた細長いビームスポット領域４７０が１つの光散乱要素、つまり、カートリッジ縁２１０とのみ重なるように整列される。流路５０が７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７０の範囲内にあった場合、カートリッジ縁２１０の位置を使用することで、流路５０に隣接して配置されている個々のＶＣＳＥＬを識別することも可能である。しかし、図に示されている実施形態では、流路５０は、７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７０の範囲内にない。そのため、プロセッサまたはコントローラは、カートリッジ１４のアライメント調整のずれが大きすぎて流路５０の分析を実行できないことを示す場合がある。まとめられた細長いビームスポット領域４７０が覆う範囲は、追加の光源、光検出器、および関連する光学系をただ単に加えるだけで拡大することが可能である。

第２のシナリオでは、カートリッジ１４は、まとめられた細長いビームスポット領域４７２が２つの光散乱要素、つまり、カートリッジ縁２１０および流路縁２１２ａと重なるようにアライメントが調整される。ここでもまた、流路５０全体が７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７２の範囲内にあった場合、カートリッジ縁２１０および／または流路縁２１２ａの位置を使用することで、流路５０に隣接して配置されている個々のＶＣＳＥＬを識別することも可能である。しかし、図に示されている実施形態では、流路５０は、７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７２の範囲内に完全に入っているわけではない。そのため、プロセッサまたはコントローラは、カートリッジ１４のアライメント調整のずれが大きすぎて流路５０の分析を実行できないことを示す場合がある。まとめられた細長いビームスポット領域４７２が覆う範囲は、追加の光源および関連する光学系をただ単に加えるだけで拡大することが可能である。

第３のシナリオでは、カートリッジ１４は、まとめられた細長いビームスポット領域４７４が１つの光散乱要素、つまり、流路縁２１２ａとのみ重なるようにアライメントが調整される。ここでもまた、流路５０全体が７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７４の範囲内にあった場合、流路縁２１２ａの位置を使用することで、流路５０に隣接して配置されている個々のＶＣＳＥＬを識別することも可能である。しかし、図に示されている実施形態では、流路５０は、７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７４の範囲内に完全に入っているわけではない。そのため、プロセッサまたはコントローラは、カートリッジ１４のアライメント調整のずれが大きすぎて流路５０の分析を実行できないことを示す場合がある。まとめられた細長いビームスポット領域４７４が覆う範囲は、追加の光源および関連する光学系をただ単に加えるだけで拡大することが可能である。

第４のシナリオでは、カートリッジ１４は、まとめられた細長いビームスポット領域４７６が２つの光散乱要素、つまり、流路縁２１２ａおよび流路縁２１２ｂと重なるようにアライメントが調整される。このシナリオでは、流路５０全体は、７２０ミクロンのまとめられた細長いビームスポット領域４７６の範囲内にある。そのため、流路縁２１２ａおよび流路縁２１２ｂの位置は、流路５０に隣接して配置されている個々のＶＣＳＥＬを識別するために使用することができる。識別された後、識別された個々のＶＣＳＥＬを使用して、フローストリーム５０の選択されたパラメータまたは特性を決定することができる。

図１８は、流路５０内のコアフローのアライメントを検出し、散乱測定を行うための例示的な方法を示す略図である。例示的な実施形態では、流路５０に隣接して配置されているＶＣＳＥＬが識別された後、これらのＶＣＳＥＬはそれぞれ、順次作動され、それにより、４８０ａ、４８０ｂ、および４８０ｃで示されているように、流路５０内のコアの位置を識別し、および／または散乱測定を実行することができる。それとは別に、またはそれに加えて、識別されたすべてのＶＣＳＥＬを、４８２で示されているように、同時に作動させ、対応する検出器の出力を監視して、流路内のコアの位置を決定し、および／または散乱測定を実行することができる。

図１９は、流路５０２を有する積層カートリッジ５００の略図である。図２０は、図１９のカートリッジ５００の側断面図である。カートリッジ５００は、基部積層５０４、上部積層５０６、および１つまたは複数の中間積層５０８を含む、多数の積層を備える。流路５０２は、中間積層５０８のうちの１つまたは複数の溝のエッチングにより形成することができる。カートリッジ縁５１０、流路縁５１２、他の何らかの特徴を検出しやすくするために、１つまたは複数の遮光層または領域を積層のうちの１つの中、またはその上に含めることができる。例えば、遮光層または領域５１４は、図に示されているように、上部積層５０６に備えることができる。遮光層または領域５１４は、例えば、カートリッジ５００の上面および／または底面に取り付けられたステッカーまたは他のフィルタとすることができる。それとは別に、遮光層は、必要ならば、５０９で示されているように、中間積層のうちの１つに組み込むことができる。

遮光層または領域は、例えば、カートリッジ縁５１０と流路縁５１２との間に延びるようにすることができる。遮光層または領域５１４は、カートリッジ縁５１０と流路縁５１２の間に位置する光源により放射される光が対応するひとつの（複数の）検出器に到達するのを妨げることができる。詳細な散乱プロファイルの分析が不要になるため、カートリッジ縁５１０および／または流路縁５１２の検出を簡素化することができる。その代わりに、より単純な有光／無光アルゴリズムを使用できる。遮光層または領域は、カートリッジ縁５１０と流路縁５１２との間に延びている必要はないことが理解される。むしろ、カートリッジ５００の相対的位置を検出するのに好適な配置を使用できると考えられる。

図２１は、光散乱要素６０２を有する例示的な物体６００の略図である。図２２は、図２１の光散乱要素６０２の側断面図である。光源６０４（図２１において「＋」記号として示されている）は、光散乱要素６０２の上に位置するように示され、検出器６０６のアレイ（図２１においてボックスとして示されている）は、光散乱要素６０２の下に位置するように示されている。光源６０４は、好ましくは、光ビームを光散乱要素６０２に向け、光散乱要素６０２と光源６０４との相対的アライメントに応じて、光散乱要素６０２は、光ビームを検出器６０６のうちの１つまたは複数に当てることができる。一実施例では、図２２を参照すると、光源が光散乱要素６０２に関して位置６０４ａに位置する場合、光散乱要素６０２は、光ビームを検出器６０６ａに当てることができる。光源が光散乱要素６０２に関して位置６０４ｂに位置する場合、光散乱要素６０２は、光ビームを検出器６０６ｂに当てることができる。光源が光散乱要素６０２に関して位置６０４ｃに位置する場合、光散乱要素６０２は、光ビームを検出器６０６ｃに当てることができる。したがって、検出器６０６のどれが、光ビームを検出するかを監視することにより、光源６０４および光散乱要素６０２したがって物体６００の相対的位置を決定することができる。一実施形態では、光散乱要素６０２は、レンズである。しかし、好適な光散乱要素であれば、どのようなものでも使用できる。光散乱要素６０２は、一次元または二次元のいずれかで物体６００の相対的アライメントを決定するために使用することができると考えられる。

図２３は、機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明の例示的な実施形態を示す略図である。この例示的な実施形態は、光ビーム７０２を発生するための光源７００、フローストリームのコアフロー７０６上に光ビーム７０２を集束させるための光学素子７０４、およびコアフロー７０６からの散乱および／または反射光７１０を検出するための検出器７０８を備える。光学素子７０４は、レンズとして概略が示されているが、必要に応じて、レンズ群または他の好適な光学素子を含むことができる。また、例えば図２５〜２７に示されているように、場合によっては、他の光学素子（図２３には示されていない）をコアフロー７０６と検出器７０８との間に備えることができると考えられる。さらに、検出器７０８は、必要ならば、光源と同じ側に配置できると考えられる。

フローコア７０６は、流路７１２を下るフローストリームに含まれる。図２３に示されている流路７１２は、ページ内に流れ込む。コアフロー７０６は、コアフロー７０６のいずれかの側で流れているシース流体（液体またはガス）を含むことができる。いくつかの実施形態では、シース流体およびコアフロー７０６は、流路７１２を通るときに層流を有する。

全体として７２０で示されているように、コアフロー７０６は、流路７１２の相対的中心に位置しうる。しかし、条件によっては、コアフロー７０６は、中心の下を流れる、または流路７１２内の他の何らかの所定の位置で流れるということはありえない。例えば、全体として７２２で示されているように、コアフロー７０６は、流路７１２の中心の左に流れることができる。同様に、全体として７２４で示されているように、コアフロー７０６は、流路７１２の中心の右に流れることができる。

流路７１２内のコアフロー７０６のとりうる様々な位置を補正しやすくするために、アクチュエータ７２６などを使用して、光源７００により放出される光ビーム７０２と流路７１２内のコアフロー７０６の流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）ように光学素子７０４を移動することができると考えられる。アクチュエータ７２６は、コントローラ７２８により制御することができる。場合によっては、コントローラ７２８は、光ビーム７０２と流路７１２内のコアフロー７０６の流れ位置とのアライメントが現在調整されている（例えば、集束している）か否かを示す１つまたは複数の帰還信号を受け取ることができる。アライメントが調整されていない場合、コントローラ７２８は、光ビーム７０２と流路７１２内のコアフロー７０６の流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）まで光学素子７０４を移動するようアクチュエータに指令することができる。帰還信号は、例えば、検出器７０８からの出力信号を含むことができる。

一実施例では、全体として７２２で示されているように、コアフロー７０６が、流路７１２の中心の左にある場合、コントローラ７２８は、光学素子７０４を左に移動するようアクチュエータ７００に指令し、光ビーム７０２を流路７１２内のコアフロー７０６の流れ位置に当てることができる。同様に、全体として７２４で示されているように、コアフロー７０６が、流路７１２の中心の右にある場合、コントローラ７２８は、光学素子７０４を右に移動するようアクチュエータ７００に指令し、光ビーム７０２を流路７１２におけるコアフロー７０６の流れ位置に当てることができる。場合によっては、コントローラ７２８は、最初に光学素子７０４を移動し、流路７１２の縁を識別するようアクチュエータ７００に指令することができる。これは、粗アライメント調整と考えられる。場合によっては、流路７１２は、流体カートリッジの一部であり、流体カートリッジは、流路のところを除き不透明である。そのため、光ビーム７０２が流路７１２の縁に横断する形で当てられると、検出器の光強度の急激な変化が生じうる。次いで、コントローラ７２８は、光学素子７０４を移動し、流路７１２におけるコアフロー７０６の流れ位置に光ビーム７０２を当てるようアクチュエータ７００に指令することができる。

アクチュエータ７２６は、任意の種類の機械式アクチュエータとすることができる。場合によっては、アクチュエータ７２６は、必要に応じて、ステッパモータ、ボイスコイル、静電気アクチュエータ、磁気アクチュエータ、米国特許第６，４４５，５１４号に示され、説明されているのと類似の微小位置決めアクチュエータ、または他の何らかの好適なアクチュエータとすることができる。

いくつかの実施形態では、光源７００は、単一光源を含むことができる。他の実施形態では、光源は、光源のアレイなどの、複数の光源を含むことができる。場合によっては、７００で示されている光源が複数の光源を含む場合、それらの光源のうちの少なくとも一部は、必要ならば、異なる波長の光を発生することができる。異なる波長の光は、上述のように、光学素子により放出され、コアフロー上に結像されるようにできる。複数の波長を使用できるようにすることは、コアフロー内の粒子の少なくとも一部の蛍光を励起し、検出器で蛍光を検出する場合に特に役立ちうる。他のアプリケーションは、さらに、多波長光源も利用できる。

図２４は、図２３に示されている例示的な実施形態に類似しているが、さらに、移動可能光学素子７０４とフローストリーム７１２との間の第２の光学素子７３０を示している。光学素子７３０は、例えば、光ビーム７０２の入射角に関係なく、コアフロー７０６と係合する前に光ビーム７０２をカラム化するのを助けるように適合させることができる。場合によっては、これにより、流路７１２におけるコアフロー７０６の位置に関係なくコアフロー７０６上へのより一貫した入射光ビームを維持しやすくなる。

図２５は、機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明のさらに他の例示的な実施形態を示す略図である。この例示的な実施形態は、光ビーム７５２を発生するための光源７５０、フローストリームのコアフロー７５６上に光ビーム７５２を集束させるための第１の光学素子７５４、およびコアフロー７５６からの散乱光７６０を検出するための検出器７５８を備える。図２５では、第２の光学素子７６２がコアフロー７５６と検出器７５８との間に備えられるが、これは必要というわけではない。光学素子７５４および７６２は、レンズとして概略が示されているが、必要に応じて、単一のレンズ、レンズ群、または他の好適な光学素子を含むことができる。

図２３〜２４のように、フローコア７５６は、流路７６４を下るフローストリームに含まれる。図２５に示されている流路７６４は、ページに流れ込む。コアフロー７５６は、コアフロー７５６のいずれかの側で流れているシース流体（液体またはガス）を含むことができる。いくつかの実施形態では、シース流体およびコアフロー７５６は、流路７６４を通るときに層流を有する。

全体として７７０で示されているように、コアフロー７５６は、流路７６４の相対的中心に位置しうる。しかし、条件によっては、コアフロー７５６は、中心の下を流れる、または流路７６４における他の何らかの所定位置で流れるということはありえない。例えば、全体として７７２で示されているように、コアフロー７５６は、流路７６４の中心の右に流れることができる。同様に、図に示されていないが、コアフロー７５６は、流路７６４の中心の左に流れることもできる。

流路７６４内のコアフロー７５６のとりうる様々な位置を補正しやすくするために、アクチュエータなど（図２５には明示されていない）を使用して、光源７５０により放出される光ビーム７５２と流路７６４内のコアフロー７５６の流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）ように、全体として７７４で示されている、光学素子７５４および光源７５０を移動することができると考えられる。図２３〜２４のように、アクチュエータは、コントローラにより制御することができる。場合によっては、コントローラは、光ビーム７５２と流路７６４内のコアフロー７５６の流れ位置とのアライメントが現在調整されている（例えば、集束している）か否かを示す１つまたは複数の帰還信号を受け取ることができる。アライメントが調整されていない場合、全体として７７２で示されているように、コントローラは、光ビーム７５２と流路７６４内のコアフロー７５６の流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）まで光学素子７５４および光源７５０を移動するようアクチュエータに指令することができる。

ここでもまた、アクチュエータは、任意の種類の機械式アクチュエータとすることができる。場合によっては、アクチュエータは、必要に応じて、ステッパモータ、ボイスコイル、静電気アクチュエータ、磁気アクチュエータ、米国特許第６，４４５，５１４号に示され、説明されているのと類似の微小位置決めアクチュエータ、または他の何らかの好適なアクチュエータとすることができる。

図２６は、機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。この例示的な実施形態は、光ビーム７８２を発生するための光源７８０、フローストリームのコアフロー７８６上に光ビーム７８２を集束させるための第１の光学素子７８４、およびコアフロー７８６からの散乱光７９０を検出するための検出器７８８を備える図２６では、第２の光学素子７９２がコアフロー７８６と検出器７８８との間に備えられるが、これは必要というわけではない。光学素子７８４および７９２は、レンズとして概略が示されているが、必要に応じて、単一のレンズ、レンズ群、または他の好適な光学素子を含むことができる。

フローコア７８６は、流路７９４を下るフローストリームに含まれる。例示的な一実施形態では、流路７９４は、例えば、流体カートリッジ８００の一部とすることができる。図２６に示されている流路７９４は、ページに流れ込む。コアフロー７８６は、コアフロー７８６のいずれかの側で流れているシース流体（液体またはガス）を含むことができる。いくつかの実施形態では、シース流体およびコアフロー７８６は、流路７９４を通るときに層流を有する。

全体として８０２で示されているように、コアフロー７８６は、流路７９４の相対的中心に位置しうる。しかし、条件によっては、コアフロー７８６は、中心の下を流れる、または流路７９４における他の何らかの所定位置で流れるということはありえない。例えば、全体として８０４で示されているように、コアフロー７８６は、流路７９４の中心の左に流れることができる。同様に、図に示されていないが、コアフロー７８６は、流路７９４の中心の右に流れることもできる。

流路７９４内のコアフロー７８６のとりうる様々な位置を補正しやすくするために、アクチュエータなど（図２６には明示されていない）を使用して、光源７８０により放出される光ビーム７８２と流路７９４におけるコアフロー７８６の流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）ように、流路７９４、または場合によっては流体カートリッジ８００を移動することができると考えられる。上で詳述されているように、アクチュエータは、コントローラにより制御することができる。場合によっては、コントローラは、光ビーム７８２と流路７９４内のコアフロー７８６の流れ位置とのアライメントが現在調整されている（例えば、集束している）か否かを示す１つまたは複数の帰還信号を受け取ることができる。アライメントが調整されていない場合、全体として８０４で示されているように、コントローラは、光ビーム７８２と流路７９４内のコアフロー７８６の流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）まで流路７９４、または場合によっては、流体カートリッジ全体８００を移動するようアクチュエータに指令することができる。

ここでもまた、アクチュエータは、任意の種類の機械式アクチュエータとすることができる。場合によっては、アクチュエータは、必要に応じて、ステッパモータ、ボイスコイル、静電気アクチュエータ、磁気アクチュエータ、米国特許第６，４４５，５１４号に示され、説明されているのと類似の微小位置決めアクチュエータ、または他の何らかの好適なアクチュエータとすることができる。

図２７は、機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。この例示的な実施形態は、光ビーム９０２を発生するための光源９００、流路９０６におけるコアフロー（図２７には明示されていない）上に光ビーム９０２を集束させるための第１の光学素子９０４、検出器９１０上に散乱光を集束させるための第２の光学素子９０８を備える。図２７に示されている例示的な実施形態は、図１６に示されているものと類似している。しかし、いくつかの実施形態では、図２７の光源９０２は、光源のアレイではなく、単一の光源を含むことができる。

フローコアは、流路９０６にそって移動するフローストリームに含まれる。図２７に示されている流路９０６は、上方に流れる。コアフローは、コアフローのいずれかの側で流れているシース流体（液体またはガス）を含むことができる。いくつかの実施形態では、シース流体およびコアフローは、流路９０６を通るときに層流を有する。

上で詳述されているように、コアフローは、流路９０６の相対的中心に位置しうる。しかし、条件によっては、コアフローは、中心の下を流れる、または流路９０６内の他の何らかの所定の位置で流れるということはありえない。例えば、図２７の例示的な実施形態では、コアフローは、流路９０６の中心の左または中心の右に流れることができる。

流路９０６内のコアフローのとりうる様々な位置を補正しやすくするために、アクチュエータなど（図２７には明示されていない）を使用して、光源９００により放出される光ビーム９０２と流路９０６内のコアフローの流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）ように、破線９２０ａおよび９２０ｂにより示されているとおりに光学素子９０４を移動することができると考えられる。アクチュエータは、コントローラにより制御することができる。場合によっては、コントローラは、光ビーム９０２と流路９０６内のコアフローの流れ位置とのアライメントが現在調整されている（例えば、集束している）か否かを示す１つまたは複数の帰還信号を受け取ることができる。アライメントが調整されていない場合、コントローラは、光ビーム９０２と流路９０６内のコアフローの流れ位置とのアライメントが調整される（例えば、集束する）まで光学素子９０４を移動するようアクチュエータに指令することができる。

上記のように、アクチュエータは、任意の種類の機械式アクチュエータとすることができる。場合によっては、アクチュエータは、必要に応じて、ステッパモータ、ボイスコイル、静電気アクチュエータ、磁気アクチュエータ、米国特許第６，４４５，５１４号に示され、説明されているのと類似の微小位置決めアクチュエータ、または他の何らかの好適なアクチュエータとすることができる。

こうして本発明の好ましい実施形態が説明されたが、当業者であれば、本明細書に記載されている教示は、付属の請求項の範囲内にあるさらに他の実施形態に適用されうることを容易に理解するであろう。

本発明の例示的な実施形態を示す略図である。 本発明による例示的な携帯型サイトメータの斜視図である。 図２の例示的な携帯型サイトメータの略図である。 カバーがまだ押し下げられていない図３の携帯型サイトメータを示すより詳細な略図である。 カバーが押し下げられている図３の携帯型サイトメータを示すより詳細な略図である。 図４の流体力学的絞り込みブロック８８によるフローストリームの形成を示す略図である。 本発明の例示的な実施形態を示す略図である。 図７の光源を作動させるための例示的な方法を示すタイミング図である。 それぞれが図６のフローストリームの中心フロー軸に関して異なる光源軸にそって配置されている、光源と検出器の３つの別々のアレイを示す略図である。 機械式アクチュエータを使用して第２の物体に関して第１の物体のアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。 機械式アクチュエータを使用し、第２の物体に関して光源および／または光検出器のアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。 例示的なビーム形成器により与えられる、重なり合う細長いビームスポットを示す略図である。 それぞれガウスピーク光強度を持つビームスポットを発生する、２つの間隔をあけて並べられているレーザ源の光照度を示すグラフである。 本発明によるビーム形成器を通じて光が供給された後の２つの間隔をあけて並べられているレーザ源の光照度を示すグラフである。 単一光源とともに使用する例示的なビーム形成器を示す略図である。 線形アレイの光源とともに使用する例示的なビーム形成器を示す略図である。 基部および／またはカバーに関してカートリッジのアライメントを検出する多数の例示的なシナリオを示す略図である。 流路内のコアフローのアライメントを検出し、散乱測定を行うための例示的な方法を示す略図である。 流路５０２および１つまたは複数の光遮断層または領域を有するラミネート加工カートリッジの略図である。 図１９のカートリッジの側断面図である。 光散乱要素が上にまたは中に備えられている例示的な物体の略図である。 図２１の光散乱要素の側断面図である。 機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明の例示的な実施形態を示す略図である。 機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。 機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明のさらに他の例示的な実施形態を示す略図である。 機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。 機械式アクチュエータを使用し、光ビームとフローストリームのコアフローとのアライメントを行う本発明の他の例示的な実施形態を示す略図である。

Claims (4)

1. 光ビームを送るための光源（２２、３００、３０２、３５０）と、
   流路内のコアストリーム上に前記光ビームを集束させる光学素子と、
   前記流路（５０）に近くにある検出機構（２４、３００、３０２、３５０）と、
   前記光ビームを前記コアストリーム（１６０）と整列させるために前記光学素子を移動させるためのアクチュエータとを備え、
   前記検出機構は、前記光ビームと前記コアストリームとの間のアライメントを示す光を検出し、前記コアストリーム（１６０）についての情報を含む光を検出するように構成される、
   検出システム。
2. 光学素子を介して光ビームを流路（５０）に放射するステップと、
   前記流路内のコアストリーム（１６０）から光を検出するステップと、
   前記光ビームおよび前記コアストリームに関して前記光学素子を移動させることにより、検出された光に従って前記光ビームと前記コアストリーム（１６０）のアライメントを調整するステップと、
   検出された光から前記コアストリーム（１６０）に関する情報を取得するステップと、
   を含み、前記光ビームと前記コアストリームとのアライメントを調整するための前記光、および前記コアストリーム（１６０）に関する情報を取得するための前記光は、１つの検出機構（２４、３００、３０２、３５０）により検出されるアライメントおよびパラメータ検出の方法。
3. 光学素子を介して光ビームを流路（５０）に放射する手段（２２、３００、３０２、３５０）と、
   前記流路におけるコアストリーム（１６０）により散乱された光を検出する手段と、
   前記光を検出する手段から検出された光により前記光ビームと前記コアストリームとの間のアライメント量を決定する手段と、
   前記光ビームおよび流路に関して前記光学素子を移動させることにより、検出された光に従って前記光ビームと前記コアストリーム（１６０）との間のアライメント量を変化させる手段と、
   検出された光から前記コアストリーム（１６０）に関するパラメータ情報を取得する手段（４０）と、
   を備えるアライメントおよびパラメータ検出の手段。
4. 流路（５０）に近くに光ビームを送るための光源機構（２２、３００、３０２、３５０）と、
   前記流路上に前記光ビームを集束させる光学素子と、
   前記流路に近くにある検出機構（２４、３００、３０２、３５０）と、
   前記検出機構からの検出された光により、前記流路（５０）に関して前記光ビームのアライメントを調整する第１のアライメントメカニズムと、
   前記検出機構からの検出された光により、前記流路（５０）のコアストリーム（１６０）に関して前記光ビームのアライメントを調整するために、前記光学素子を移動させる第２のアライメントメカニズムと、
   前記検出機構からの検出された光により、前記コアストリーム（１６０）のパラメータを決定するパラメータメカニズム（４０）と、
   を備える検出システム。

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