JPS59107238A - 光散乱を用いた粒子測定装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光散乱を用いた粒子測定装置に係シ、特に液
体中に浮遊している粒子に光を照射して散乱光を検出す
る粒子測定装置に関する。

〔従来技術〕

血液中の赤血球、白血球、血小板等の識別、大きさの分
布、計数等の測定は、臨床検査では多く要求される。こ
の種の測定装置は血球カウンタと称されておシ、１つの
代表的な測定装置として光散乱を用いた血球カウンタが
知られている。

光散乱を用いた血球カウンタの例は特開昭５５−３７９
９８号公報に記載されている。この公知技術では、フロ
ーセルに希釈血液を流しておき、レーザ光源からの光を
２枚の円筒レンズを組み合わせたレンズ対を通してフル
ーセルに照射し、血液中の血球に基づく散乱光を検出し
ている。上述の円筒レンズのレンズ対は、第１の円筒レ
ンズによって７０−セル上に光束を収斂させ、第２の円
筒レンズによって光阻止部材に光束を収斂させるための
ものである。

この種の従来の血球カウンタには、いくつかの問題点が
あった。第１の問題点は、２枚のシリンドリカルレンズ
を組合せて所定場所に２つの焦点を得るための光学系の
調整作業が、非常に困難をともない面倒である点であシ
、第２の問題点は、円筒レンズの内部反射の影響により
、光束が不均一となシ、測定誤差をもたらす点でおる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、焦点合せのための光学系の調整が容易
で、測定誤走も小さい粒子側に、装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、試料’ｔ−ｆｉ通させる７０−セルと散乱光
検出器との間に、散乱光がないときの光束の通過を阻止
する光阻止部材を設け、フローセルに対して球面鏡を傾
斜して配置する。そして、光源からの光を球面鏡に所定
入射角で入射することによって、反射光に２つの焦点を
生せしめる。反射光の潰方向の焦点と縦方向の焦点の内
のいずれか一方を、フローセルの通路位置に結ばせ、横
方向焦点と縦方向焦点の内の他方を、光阻止部材の位置
に結ばせるのである。

〔発明の実施例〕

第１図の実施例におけるフローセル１は、試料液流入口
２を有する部屋と、希釈液流入口３を有する部屋と、光
が照射される通路６１に備えている。

サンプルカップ２５内の試料、例えは血液はサンプラー
２６によって一定貧採取され、希釈部２７へ移送される
。希釈部２７では試料は希釈液によって所定比率で希釈
され、希釈後の液がポンプ２８によって７０−セル１へ
供給される。一方、希釈液槽３５内の希釈液はポンプ３
８によって７０−セル１へ供給される。この希釈液は、
血球を壊さない性質金持つ市販品である。希釈された試
料は、試料液出口２２から流出して内側の流れを形成し
、希釈液流入口３から流入しだ液は、外側の流れを形成
する。

すなわち、テーパ形状の出口２３に続く細管通路６内で
は、中央部を試料である血球浮遊液が流れ、いわゆる血
液の流れ４を形成する。仁の血液の流れ４は希釈液の流
れによって周囲をとりまかれているので、通路６の壁に
接触することがない。

血球浮遊液の流速と希釈液の流速全同一に保つことと、
出口２３をテーパ形状にすることが、中央部に細い血液
の流れを形成するために有効である。

血球浮遊液の出口２２の内径が２０μｍで、通路６の内
径が２５０μｍのときには、流体柱の中央部に直径約２
０μｍの血液の流れ４が形成される。

レーザー光源４０からの単色光の光束５は、平面鏡１２
で反射され、球面鏡１３の中央点に向けられる。このと
き球面鏡１３への入射光の法線とのなす角度すなわち入
射角を変えると、反射光束７０２つの焦点位置が変わる
。球面鏡１３は通路６に対して傾けて配置される。縦方
向の焦点位置は通路６内の血液の流れの場所となシ、横
方向の焦点位置は光阻止線８の場所となるように光学系
が調節される。通路６内に粒子が流通しなければ反射光
７は散乱されず、光阻止＃８によって実賀的に通過を阻
止される。

光阻止麿８の後方には集光レンズ９を有する顕微鏡用対
物レンズ筒３０が配置されている。血球が含まれた血液
が流れ４を形成するように流通すると、血球が０点を通
過する毎にその血球の大きさに比例した強匪の散乱光１
０が生ずる。低角度の散乱光だけを集光したい場合には
、レンズ９の前に光トラップ１４を設け、外周部の光を
遮断する。散乱光が生ずる場合にもセル透過光が存在す
るが、光阻止＃ｉ１８で遮断される。例えば光トラップ
８のみの場合は直通５００μｍ程度の光を透過しない線
材でよく、光トラップ８及び光トラップ番４を組合せた
場合は中央部５００μｍ程度を残し、直径２ｗａ＠度の
半円状に打抜いたものでよい。

散乱光１０は光検出器１１に検出され、光電変換される
。その出力信号は直流阻止用コンデンサ１５によシ交流
分のみが抽出され基準電位補正回路１６により基準電圧
の補正が行なわれた後、増幅器１７で増幅され、信号処
理によシ血球の大きさに対する頻度分布図等が求められ
る。

レーザ光源４０としてこの実施例では市販品である２ｍ
ＷのＨｅ−Ｎｅレーザ元源金用いた。光源４０は、光軸
をわずかに変えられるように調節可能に取付けられてい
る。又、平面鏡１２および球面鏡１３は、傾き角度を調
節できるように取付けられている。これは焦点距離ヲ゛
正確に決める場合に有効である。球面鏡１３の可動部の
概略構成を第２図に示す。ペース４８に固定された筒状
ホールダ４４の孔内に、球面鏡１３を固着した取付軸４
２が挿入されており、接触部にはポールベアリングが設
けられている。

焦点距離は、球面ｆｉ１３への入射角で決まる。

球面鏡の７０−セル１に対する傾きを変えたシ、入射光
束の方向を変えるときは光軸がずれるから、光軸調整は
光源４０および平面反射鏡１２ｔ−わすかに移動して行
う。反射鏡１２からの入射光は常に球面鏡１３の中央に
方向づけられる。球面鏡１３の傾きおよび入射角が決ま
ったら、取付軸４２は止めねじ４６で固定される。

次に第３図を参照して球面鏡と焦点との関係を説明する
。

曲率半径凡の球面反射鏡１３に光束５が入射角θ／２な
る角度から照射されると、鉛直面での焦点距ｌｉｔ：　
ｆ　ｖと水平面での焦点距離ｆ、は、θ ｆｖ−ｎ＋ｃｏｓ− ｆ　ＩＫ＝ｆｉ、　／ｃｏｓ二 で求まる。従って垂直方向の結像位置は０点となるが、
水平方向は０点ではまだ結像しておらず、広い幅を有す
る。この、ため０点では第３図（ｂ）に示すように垂直
方向が最小光束幅を有し、水平方向に拡がｂｔ有するほ
ぼ楕円状の光束が得られる。

血液の流れ４位置におけるこのような光束の形状は、粒
子を確実に検出するために効果的である。

水平方向の結像位置には光阻止線８を配置する。

光阻止線８上では垂直方向が結像されていないから、こ
の位置における透過光の光束形状は第３図（ｂ）’ｉ９
０度回転したような形状となる。これは球面鏡の主軸に
対し垂直な面と水平な面を考えた場合、垂直な面に対し
ては光束は面対称をなす二つの部分に分かれるが、水平
な面に対しては面対称をなさない。すなわち、光束に対
し球面鏡の主軸に対する垂直面と水平面とが異なって作
用するからである。

光学系に関し第４図および第５図を参照してもう少し具
体的に説明する。第４図は第１図を側面から見た図、第
５図は第４図の光軸に沿った水平断面図である。水平面
に対して（９０−θ／２）度の角度傾斜した平面反射鏡
に、レーザ光源４０からの光を照射すると、水平面に対
して（９〇−θ／２）度の角度傾斜し九球面反射鏡１３
の中心に方向づけられる。この球面反射鏡１３に角度０
／２の入射角で入射された光束は、全反射するが、垂直
方向と水平方向とでは上述のように異った作用をする。

この実施例では、光束５が直径約８００μｍの円形状で
アシ、反射鏡１２によシ水平面と角度θをなす方向へ全
反射される。球面鏡の曲率半径几’ｌ１１５．８ｓｏ＋
とし、角度θを４６度とすると、血球等の屈折率を考慮
すれば焦点距離ｆｖは１５．６ｓａ＋となシ、焦点距離
ｆＨは１８．６ｍとなる。そして、血球浮遊液の流れ４
のＣ点位置における光束の大きさは、横幅が約１３０μ
ｍであシ、縦幅が約１０μｍである。第３図（ｂ）に示
すようなこの光束の大きさは、角度θを変えることによ
シ変更できる。

第１図における光検出器１１の内部は第６図に示すよう
な構成になっている。レンズ９で集束された血球による
散乱光はスリット１８の面で結像するが、この時の結像
の大きさは血液浮遊液の流れ４の表面での集束光幅に、
レンズ９の倍率を乗じたものであるため、スリット１８
はその結像の大きさに相当する開口の幅に保たれる。こ
の開口は具体例では直径約５００μｍの円形である。こ
のスリット１８を通過した光は、レンズ１９によって光
増幅器２０、例えば市販の光電子増倍管の表面に結像さ
れる。光増幅器２０の位置感応等が問題になる場合はレ
ンズ１９を用いず拡散カラス等で拡散光として光増器２
０に導いてもよい。

従来のように２枚のシリンドリカルレンズを組合せて２
つの焦点を形成する方法では、シリンドリカルレンズの
内部反射の影響をなくすだめの調整が困離であるが、上
述の実施例によればそのような光束の不均一は排除でき
る。また、従来の方法では、２焦点位置合せ作業が複雑
であるが、上述の実施例では治具なしでもｘｔが可能と
なるなど作業が容易となる。上述の実施例では、フロー
セルの位置で、垂直方向の光束幅を狭く、水平方向の光
束幅を広くできるから、粒子の同時通過現象があっても
計数誤差を低減でき、かつ、試料液の流れ速度の変動に
基づく散乱光強度の変化すなわち体積情報の変化を小さ
くできる。又、血球カウンタにおいては、赤血球と血小
板の識別精度が向上すると共に、谷状等の情報がより正
確に求まる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では球面鏡を利用して２つ
の焦点合せを容易にし、粒子の高精度測定を可能にした
から、その効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す図、第２図
は第１図における球面鏡の取付状態を示す図、第３図（
ａ）は球面鏡の反射状態を示す図、第３図（ｂ）は０点
における光束形状例を示す図、第４図は第１図における
光学系の側面図、第５図は第４図の光学軸に沿った水平
断面図、第６図は光検出器の内部概略図である。 １・・・フローセル、４．・・血液の流れ、６・・・通
路、８・・・光阻止線、１０・・・散乱光、１１・・・
光検出器、１３・・・球１Ｌｚ５・・・サンプルカップ
、３０・・・対〆 竿　２　日 第３　口 ）　　　　　　　（α）（ｂ） 宅　４　目 ！？ 第　Ｓ口 ア、０３ 第　６　霞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被測定粒子を含む試料を流通させるフローセルに光
   を照射し、上記フローセル内の光照射場所を粒子が通っ
   たときの散乱光を検出して上記被測定粒子に基づく情報
   を得る粒子測定装置において、上記７０−セルと光検出
   器の間に、散乱光がないときの光束の通過を阻止する光
   阻止部材を設け、上記７０−セルに対して球面鏡を傾斜
   して配置し、光源からの光音上記球面鏡に所定入射角で
   入射して反射光の横方向の焦点と縦方向の焦点とのいず
   れか一方を上記フローセルの通路位置に結ばせ、かつ他
   方を上記光阻止部材の位置に結ばせたことを特徴とする
   光散乱を用いた粒子測定装置。