(57)【要約】      （修正有）【課題】粒子を分析するための公知の装置の場合、粒子を含む測定試料を収容するため、または通過させるための中空管路を備えた、測定セルとしてのキャピラリー、光ビームを生成するための光源、測定試料を照射する目的で光ビームを入力結合部位で中空管路に入力結合するための光学装置、および中空管路から出射する散乱光を捕捉するための検出器を含む。ここから出発して、キャピラリーを測定セルとして使用可能であり、信頼性のある再現可能な測定を高い信号対雑音比で可能にする、分析装置を提供する目的で、以下のことが提案される。【解決手段】中空管路４は１０μｍ〜６０μｍの範囲内の内径を有し、光ビーム６３は最小ビーム直径を含む半径方向光強度分布を有し、ただし直径比について「０．０５より大きく２．００より小さい」が成り立ち、さらに光ビームは中空管路への入射時、中空管路長手軸線９に対し２°よりも小さい入射角を有する。【選択図】図１
2020020794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子を分析するための装置であって、前記装置は、
・中空管路長手軸線（９）と中空管路壁部（３）とを有し、粒子（５）を含む測定試料を収容するための、または通過させるための中空管路（４）を備えた、測定セルとしてのガラスキャピラリー（１）と、
・光ビーム（６３）を生成するための光源（２）、および前記測定試料を照射する目的で前記光ビーム（６３）を入力結合部位（１０）で前記中空管路（４）に入力結合するための光学装置（６）と、
・前記中空管路（４）から出射する散乱光（１２）を捕捉するための検出器（８）と、
を含み、
・前記中空管路（４）は、１０μｍ〜６０μｍの範囲内の内径ＤＨを有し、
・前記光ビーム（６３）は、最小ビーム直径ＤＬを含む半径方向光強度分布を有し、直径比ＤＬ／ＤＨについて０．０５＜ＤＬ／ＤＨ＜２．００が成り立ち、
・前記光ビーム（６３）は、前記中空管路（４）への入射時、前記中空管路長手軸線（９）に対し２°よりも小さい入射角（Ψ）を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ガラスキャピラリー（１）は、少なくとも信号捕捉長にわたり直線である、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ガラスキャピラリー（１）は、最小１００μｍ、最小５００μｍおよび好ましくは最小１０００μｍの壁厚と、最大１０ｍｍ、最大５ｍｍおよび好ましくは最大２ｍｍの壁厚と、を備えた中空管路壁部（３）を有し、前記中空管路壁部（３）は、半径方向で見て均一な屈折率推移を有する、
請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記ガラスキャピラリー（１）は、石英ガラスから成る、
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記光学装置は、光ファイバ（６）として、ファイバコア（６１）と前記ファイバコア（６１）を取り囲むクラッド（６２）とを備えた、マルチモード光導波体ファイバの形態でまたはシングルモード光導波体ファイバとして構成されており、前記光ファイバ（６）は、開口数ＮＡを有し、前記開口数についてＮＡ＜０．０５が成り立つ、
請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記中空管路（４）は、少なくとも１つの平坦化部を備えた内側断面を有し、かつ／または、前記ガラスキャピラリー（１）は、少なくとも１つの平坦化部を備えた外側断面を有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記ガラスキャピラリー（１）は、互いに対向する平坦面を備えた平板状のボディにおいて形成されており、前記ボディの平坦面によって前記ガラスキャピラリーの外壁が形成されている、
請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記検出器（８）は、２０ｃｍまでの信号捕捉長に沿って散乱光を捕捉可能であるように構成されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記中空管路壁部（３）は、１ｎｍよりも小さい平均粗面度Ｒａによって定義された表面粗さを備えた内表面を有する、
請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記ガラスキャピラリー（１）は、最小１００μｍ、最小５００μｍおよび好ましくは最小１０００μｍの壁厚と、最大１０ｍｍ、最大５ｍｍおよび好ましくは最大２ｍｍの壁厚と、を備えた中空管路壁部（３）を有し、前記中空管路壁部（３）は、半径方向で見て均一な屈折率推移を有する、
請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
粒子を分析するための方法であって、前記方法は、
・中空管路長手軸線（９）と中空管路内壁（３）とを有する中空管路（４）を備えたガラスキャピラリー（１）の形態の測定セルを用意するステップと、
・粒子を含み、屈折率ΔｎＭを有する測定試料を前記中空管路（４）に取り込むステップと、
・光源（２）により光ビーム（６３）を生成するステップと、
・前記測定試料を照射する目的で、光学入力結合装置（６）により前記光ビーム（６３）を入力結合部位（１０）で前記中空管路（４）に入力結合させるステップと、
・前記中空管路（４）から出射する散乱光（１２）を検出器（８）により捕捉するステップと、
を含み、
・前記中空管路（４）が１０μｍ〜６０μｍの範囲内の内径ＤＨを有するようにしたガラスキャピラリー（１）を使用し、
・前記光ビーム（６３）は、最小ビーム直径ＤＬを含む半径方向光強度分布を有し、直径比ＤＬ／ＤＨについて０．０５＜ＤＬ／ＤＨ＜２．００が成り立ち、
・前記光ビーム（６３）は、前記中空管路（４）への入射時、前記中空管路長手軸線（９）に対し２°よりも小さい入射角（Ψ）を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記ガラスキャピラリー（１）は、最小１００μｍ、最小５００μｍおよび好ましくは最小１０００μｍの壁厚と、最大１０ｍｍ、最大５ｍｍおよび好ましくは最大２ｍｍの壁厚と、を備えた中空管路壁部（３）を有し、前記中空管路壁部（３）は、半径方向で見て均一な屈折率推移を有する、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
石英ガラスから成るガラスキャピラリー（１）を使用する、
請求項１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
光学装置として、ファイバコア（６１）と前記ファイバコア（６１）を取り囲むクラッド（６２）とを備えた、マルチモード光導波体ファイバまたはシングルモード光導波体ファイバの形態の光ファイバ（６）を使用し、前記光ファイバ（６）は、開口数ＮＡを有し、前記開口数についてＮＡ＜０．０５が成り立つ、
請求項１１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記測定試料は、屈折率ΔｎＭを有し、前記ガラスキャピラリー（１）のガラスは、屈折率ΔｎＫを有し、ΔｎＭ＜ΔｎＫが成り立ち、好ましくはΔｎＭ＜ΔｎＫ−０．１が成り立つ、
請求項１１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子を分析するための装置に関する。この装置は、
・中空管路長手軸線と中空管路内壁とを有し、粒子を含む測定試料を収容するための、または通過させるための中空管路を備えた、測定セルとしてのガラスキャピラリー、
・光ビームを生成するための光源、および測定試料を照射する目的で光ビームを入力結合部位で中空管路に入力結合するための光学装置、ならびに
・中空管路から出射する散乱光を捕捉するための検出器
を含む。
【０００２】
さらに本発明は、粒子を分析するための方法に関する。この方法は以下のステップを含む、すなわち、
・中空管路長手軸線と中空管路内壁とを有する中空管路を備えたガラスキャピラリーの形態の測定セルを用意するステップ、
・粒子を含み屈折率ΔｎＭを有する測定試料を中空管路に取り込むステップ、
・光源により光ビームを生成するステップ、
・測定試料を照射する目的で、光学入力結合装置により光ビームを入力結合部位で中空管路に入力結合させるステップ、および
・中空管路から出射する散乱光を検出器により捕捉するステップ
を含む。
【背景技術】
【０００３】
液体媒体中の試料の特性を識別するための方法は、医療および生物学の基礎研究において、ならびに病院における数多くの医療分野のルーチン診断方法として、一般的なものである。
【０００４】
一般的に用いられている方法はフローサイトメトリーであり、これによれば微粒子において散乱させられた光が分析される。フローサイトメトリーのためには僅かな装置コストしかかからず、基本的に低コストの分析のために使用することができる。このために適した散乱光測定装置は、独国特許出願公開第１０２０１３２１０２５９号明細書（DE 10 2013 210 259 A1）から公知である。この場合、流動測定セルが、中央に縦長孔を備えた石英ガラス中空円筒体の形態で構成されている。孔を通して、特性を識別すべき微粒子を含む液体流が誘導され、この液体流にレーザビームが照射され、このレーザビームは中空円筒体のクラッドを介して入射させられる。円筒形の測定セルの周囲に、種々の角度で複数の検出器が配置されており、それらの検出器によって散乱光が収集される。液体中に含まれる分子またはコロイド状の物質が、たとえばサイズ、質量または構造について分析される。
【０００５】
しかしながらこの場合、バックグラウンド信号が大きいことから信号対雑音比が低くなり、測定感度が低くなってしまうことが多い。よって、バックグラウンドから引き離すことのできるより強い信号を得る目的で、散乱光の代わりに蛍光を観察することがしばしば必要とされる。ただしごく僅かな試料微粒子だけしか天然の蛍光を発せず、したがってそれらのケースでは、蛍光基により強められた試料を準備する必要がある。
【０００６】
国際公開第２０１６／０３８０１５号（WO 2016/038015 A1）に記載されているように、冒頭で述べた形式の分析装置および分析方法の場合には、より高い測定感度が得られる。ここでは測定セルとして光を誘導する中空管路が使用され、この中空管路に端面側で光散乱を励起する照射光が入力結合される。中空管路は、半径方向で不均一な屈折率推移を有する石英ガラスから成る光導波体のコア内に位置しており、したがって入力結合された照射光は、全反射により中空管路長手軸線に沿ってファイバコア中を伝播し、さらに所定の割合が中空管路自体においても伝播する。
【０００７】
中空管路壁部を通して出射する散乱光が、検出器によって捕捉される。この検出器はたとえば、散乱光のコヒーレントな散乱強度、散乱光のインコヒーレントな散乱強度、散乱光のスペクトル分布、散乱光の空間分布、および／または測定すべき粒子のダイナミック運動を測定するように設計されている。これらに加え検出器を、測定すべき粒子の照射によって生成される蛍光散乱光を捕捉するように設計することもできる。
【０００８】
０．２μｍ２よりも小さい開口断面積となるように制限された中空管路に、検査すべき粒子を含む液体が充填される。光と物質との間の相互作用の性質によって、照射光は石英ガラス中ではほとんど散乱しないが、液体中に存在する粒子のところでそれよりも著しく強く散乱するようになる。散乱した測定光はカメラにより捉えられ、分析のために処理される。コア横断面積が小さく、コアとクラッドとの間の屈折率差が大きいことによって、光導波体のコア領域における照射光の空間的な閉じ込めが促進され、中空管路の照射が改善される。ここで述べておくと、中空管路をキャピラリーとして構成することができる。同様の分析装置および分析方法は、国際公開第２０１６／０３８１０８号（WO 2016/038108 A1）に記載されている。
【０００９】
特開２００６−１２５９０１号明細書には、キャピラリー電気泳動のための方法および装置が記載されている。この装置は、平面状に配置された照射部位を含む複数のキャピラリーを有する。多数のキャピラリーを同時に測定するために、複数のキャピラリーから成る配列体が配置されており、これによれば複数のレーザ照射位置によって１つの共通の線が形成される。各配列体の両側を高効率のレーザ光で照射できるように、レーザ光が分割される。１つの例によれば、１つのキャピラリー配列体を形成するために、３８４本のキャピラリーが束ねられる。これらのキャピラリー各々は石英から成り、外表面にフルオロカーボン材料がコーティングされていて、４０ｃｍの全長、１３０μｍの外径、および５０μｍの内径を有する。
【００１０】
米国特許出願公開第２０１４／２９６０６８９号明細書（US 2014/2960689 A1）には生体試料処理装置が記載されており、この装置は、イメージングデバイスおよび顕微鏡キュベットを受け入れるステージを有するサイトメトリーステーションと、検出ステーションとを含む。別の実施形態には、キャピラリー電気泳動プロセスについて記載されており、これによれば緩衝剤が充填された１つのキャピラリーが、緩衝剤で充填された２つのリザーバの間に懸架されている。キャピラリーの２つの端部間に電界が印加される。１つまたは複数の成分または種を含む試料が、典型的には高い電位のところで電界の作用を受けて導入される。キャピラリー配列体をガイド内に保持することができ、キャピラリーの吸込端部が試料を含むバイアル中に浸漬される。試料がキャピラリーによって吸い込まれた後、キャピラリーの端部が試料バイアルから取り除かれ、共通の容器または別個のバイアル内にあるものとすることができる緩衝剤中に沈められる。試料は、低い電位の端部に向かって移動していく。移動中、試料の成分は電気泳動によって分離される。分離後、検出器によってそれらの成分が検出される。試料がまだキャピラリー内にある間、または試料がキャピラリーを出た後に、検出を実施することができる。キャピラリーの内径を約５〜３００μｍの範囲とすることができ、ただし約２０〜１００μｍが好ましい。キャピラリーの長さを、一般的に約１００〜３０００ｍｍの範囲とすることができる。これは典型的には非導電性材料から構成され、したがって過度な熱を発生させることなく、キャピラリーに高い電圧を印加することができる。キャピラリーを作成するために、石英、ガラスおよび融解シリカなどの無機材料を有利に使用することができる。キャピラリー壁部を通して励起および／または検出が実施される場合であれば、特に有利なキャピラリーは、透明材料から構成されたキャピラリーである。
【００１１】
技術的課題の提起
この種の分析方法における測定速度は、中空管路の開口断面積によって制約される。国際公開第２０１６／０３８０１５号明細書（WO 2016/038015 A1）によれば、開口断面積は０．２μｍ２よりも小さくなるように制限されている。このように狭い中空管路に比べて、数μｍの領域にある比較的大きい直径を有するキャピラリーによって、測定速度を高めることができるだけでなく、複数の並列な測定の実施およびより大きい粒子の検出も可能にすることができる。
【００１２】
このため、たとえばフローサイトメトリーの場合のように粒子の分析において、中空管路としてキャピラリーを使用するのが基本的には望ましいけれども、キャピラリーの使用は、たとえば十分に高い信号対雑音比の実現などのように、従来技術において論じられてもいないし解決されてもいないさらに別の多数の技術的問題点を投げかけている。
【００１３】
したがって本発明の基礎を成す課題は、測定セルとしてキャピラリーを使用することができ、かつ信頼性のある再現可能な測定を高い信号対雑音比で可能にする、粒子を分析するための装置を提供することにある。
【００１４】
さらに本発明の基礎を成す課題は、信頼性のある再現可能な測定を高い信号対雑音比で可能にする、粒子を分析するための方法を提供することにある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
装置に関してこの課題は、冒頭で述べた形式の装置から出発して、本発明によれば以下のことにより解決される。すなわち、
・中空管路は１０μｍ〜６０μｍの範囲内の内径ＤＨを有し、
・光ビームは中空管路への入射時、中空管路長手軸線に対し２°よりも小さい入射角を有し、
・光ビームは最小ビーム直径ＤＬを含む半径方向光強度分布を有し、ただし直径比ＤＬ／ＤＨについて０．０５＜ＤＬ／ＤＨ＜２．００が成り立つ。
【００１６】
本発明による分析装置によれば、測定セルはガラスキャピラリーとして構成されており、その内孔によって、分析すべき測定試料を収容するための、または通過させるための、中空管路が形成される。この場合、測定試料は中空管路内に閉じ込められているか、または中空管路を通って流れながら誘導される。
【００１７】
ガラスキャピラリーは、最も簡単なケースでは、光学的に画一的なガラス材料から成る中空円筒体として構成されており、したがってキャピラリー壁部は、半径方向で均一な屈折率推移を有する。よって、本発明による測定セルにおける中空管路は、公知の測定セルとは異なり、全反射に依拠し中空管路の照射に寄与する光導波体構造の形態の光誘導を行わない。中空円筒体壁部のこの種の導波体構造であるならば、理論的には中空円筒体軸線の側方で散逸がなく、ひいては中空円筒体内壁により形成される内孔において長い区間にわたり均一な照射を可能にするような光誘導を実現できるであろう。しかしながら（この場合のように）画一的な屈折率推移のキャピラリーは一般に、キャピラリー壁部により形成される中空管路の内部ボリューム内では光を誘導しない。ただし、高い信号対雑音比および高い測定感度によって測定を達成するためには、光ビームを中空管路へ効率的に入力結合できるように、さらに適用のために十分に低い伝達損失となるように、務めなければならない。
【００１８】
よって、本明細書で呈示されている装置の場合には、ビーム誘導のための構造的な措置の選択および設定によって、定義された強度プロフィルいわゆるモードが中空管路長手軸線に対する法線面に形成されるように、光を中空管路に取り込むことが意図されている。このモードは、中空管路長手軸線に沿って誘導されるけれども、物理的内因性で側方でのエネルギー散逸によってエネルギー損失を受ける。このようなエネルギー損失を最小限に抑えるために保証しなければならないのは、出力の大部分が、特に出力のほとんどの部分が、いわゆる基本モードで誘導されるように、キャピラリー中空管路への光の入力結合を実施することである。基本モードの強度分布は、他の可能なすべてのモードに比べて中空管路ボリュームの特に均一な照射に寄与するため、分析すべき粒子の特に妨害のない測定が可能となる。他方、これによって、キャピラリー長手軸線に沿って、特に予め定められた測定区間に沿って、できるかぎり僅かな損失で光が誘導されることが保証される。その理由は、基本モードの場合には、中空管路長手軸線と交差するエネルギー散逸による損失が、他のすべてのモードの場合よりも少ないからである。
【００１９】
さらに、基本モードへの光出力の好ましい入射によって、いわゆる「モード混合」の望ましくない作用が低減される。これによれば、光導波体に沿って、ある１つのモードから他のモードへの光エネルギーの分散が生じる。その結果、光導波体長手軸線に沿って変化する強度プロフィルがその法線面内で生じ、その際に強度プロフィルの正確な特定が、多くの要因によって難しくなる。ただし、このような強度プロフィルの知識は、分析すべき粒子の評価のために役立つ。
【００２０】
上述の構造的措置について、以下でさらに詳しく説明する。
【００２１】
（１）キャピラリーの中空管路内の比較的弱い光誘導によって、入力結合された光ビームの光減衰が大きくなる。この減衰はキャピラリー内径に依存し、内径が小さくなればなるほど大きくなることが判明した。
【００２２】
このため中空管路は、１０μｍ〜６０μｍの範囲内の内径ＤＨを有する。１０μｍよりも小さい中空管路内径であると光減衰が大きくなり、これにより信頼性のある再現可能な測定を高い信号対雑音比で実施するのが難しくなる。したがって好ましくは、中空管路内径は少なくとも２０μｍである。中空管路は分析すべき試料微粒子を含み、それらの試料微粒子は与えられた中空管路ボリューム内を自由に運動することができる。横方向（中空管路長手軸線に対し垂直な方向）での可動性は、中空管路内径によって制限されている。６０μｍよりも大きい中空管路内径であると、制限された被写界深度ゆえに検出器による信頼性のある捕捉が困難になるほど、ボリュームおよび特に微粒子の可動性が横方向で大きくなる。
【００２３】
光源から発せられた光ビームが端面側の入力結合部位（＝中空管路の端面側開口部）で中空管路に入射し、中空管路を通ってさらに伝播すると、この光ビームは中空管路の中に含まれている試料微粒子のところで散乱光を放出しながら散乱させられ、それによって減衰させられる。散乱光は検出器によって捕捉される。散乱光の捕捉を、入力結合部位のすぐ近くで行うことができるけれども、そこにおいて付加的な反射および寄生的な散乱作用が発生し、このことによって微粒子散乱の正確な捕捉およびその評価が難しくなる。したがって散乱光捕捉の始端が好ましくは入射方向で見て、たとえば少なくとも２ｍｍの長さを越えて、入力結合部位の後方に置かれる。
【００２４】
ここで「散乱光」とは、中空管路からキャピラリー壁部を通って離れ、検出器により捕捉される照射光のことであると解される。壁部は照射光に対し透過性である。
【００２５】
（２）光源から入力結合部位へ光ビームを伝達するために、光学伝達装置が設けられている。この装置はたとえば、光ファイバまたは自由ビームを伝達するための光学部品から成る装置を含む。中空管路への光ビームの入力結合は、光学伝達装置の開口数（以下では”ＮＡ”と称する）、および最小ビーム直径と中空管路内径との直径比によって決定的に定められる。本発明による装置の場合、比較的小さいＮＡを有する光学伝達装置が使用される。これによって判明したのは、光ビームは、最小ビーム直径ＤＬを含む半径方向光強度分布を有し、これは中空管路の内径ＤＨとほぼ同じ大きさである、ということであり、より正確には、直径比ＤＬ／ＤＨについて、０．０５＜ＤＬ／ＤＨ＜２．００、好ましくは０．１＜ＤＬ／ＤＨ＜１．００、特に好ましくは０．２＜ＤＬ／ＤＨ＜０．５、という関係が成り立つ。
【００２６】
最小ビーム直径ＤＬは、自由ビームのケースではビーム焦点におけるウェスト幅によって決定され、ファイバ供給の場合には、光導波体ファイバの光出射端部におけるコア直径によって決定される。
【００２７】
最小ビーム直径ＤＬを有する平面と中空管路の端面側開口部との間の間隔は、できるかぎり小さく、この間隔は好ましくは１０ｍｍよりも小さく、理想的なケースではゼロ付近にある。
【００２８】
（３）上述の（２）において説明した措置は基本的に、光ビームの十分に強いフォーカシングによって達成可能である。ただし強いフォーカシングに付随して、光ビームの大きい発散も生じる。しかしここで判明したのは、小さい発散角が必要とされ、それに応じて光ビームの僅かなフォーカシングが生じるように務めなければならない、ということである。なぜならば、光ビームはフラットな角度で中空管路の端面側開口部に当射し、そのため入射角に依存して、中空管路内壁のところで光の一部分が反射させられ、他の部分はキャピラリー壁部に侵入し、エネルギーを多く損失しながら損失光としてキャピラリーから離れるからである。反射させられる光の割合が多くなり、損失光ができるかぎり僅かになり、さらにこれに付随して捕捉長ができるかぎり長くなるように、光ビームは中空管路への入射時、中空管路長手軸線に対し２°よりも小さい入射角を有し、好ましくは１°よりも小さい入射角を有する。この場合、入射角として、中空管路側の受光角が定義される（これは開口角の半分に対応）。
【００２９】
一方では比較的小さいビーム直径、他方では小さい発散角という要求は、互いにある種の矛盾した状態にある。しかしながら本発明による装置においてこれらの措置を組み合わせることによって、以前に説明したビーム誘導が引き起こされ、これによれば入力結合された光誘導の大部分が基本モードに移行される。
【００３０】
この関係で、ガラスキャピラリーが石英ガラスから成る装置の実施形態が好まれる。
【００３１】
石英ガラスは、約１５０ｎｍ〜３０００ｎｍの広範な波長範囲にわたり、十分に透過性である。このためガラスキャピラリーによって、ＵＶから赤外線までの範囲の波長で、しかもキャピラリー壁部を通る僅かな散乱寄与成分で、照射放射を行うことができる。さらに石英ガラスという材料によれば、熱成形によってキャピラリーを引っ張ることのできる温度インターバルを比較的大きくすることによって、小さい開口断面積の中空管路であっても特に滑らかな内壁の実現が容易になる。キャピラリーの石英ガラスを、ドーピングされていないものとすることができる。石英ガラスが１つまたは複数のドーパントを含むこともできる。
【００３２】
キャピラリーのガラスの屈折率ΔｎＫは好ましくは、設計仕様または他の使用規定に従って収容されるべき測定試料の屈折率ΔｎＭに合わせて調整されている。ΔｎＫは好ましくはΔｎＭよりも大きく、特に好ましくは少なくとも０．１だけ大きい（それぞれ測定波長５３２ｎｍおよび測定温度２０℃における測定による）。測定試料は通常、水性媒体中に収容されている。空気に向かう水の屈折率に関して、文献によれば約１．３３の値（上述の測定パラメータ）が挙げられる。石英ガラスの屈折率は約１．４５付近にあり、したがって石英ガラスから成るキャピラリーは、上述の好ましい設計ルールΔｎＭ＜ΔｎＫ−０．１を基本的に満たしている。
【００３３】
中空管路内の小さい伝達損失に関して、ガラスキャピラリーができるかぎり湾曲しておらず、その反対にその全長にわたり、特に少なくとも信号捕捉長にわたり、直線であると、有利であることが判明した。ここで「直線である」とは、信号捕捉長の始端と終端におけるキャピラリー長手軸線の各ポジションが、入射ビーム方向に対し垂直な投影において、互いに１ｍｍよりも短い間隔を有するような推移と解される。信号捕捉長は、キャピラリーの以下のような長手区間に対応する。すなわち、この長手区間に沿って散乱光捕捉が行われ、この長手区間は、入力結合部位から測定して最小２ｍｍ、最大２０ｃｍである。
【００３４】
「モード混合」の不所望な作用は、キャピラリーの湾曲および局所的に作用する機械的な引張応力または圧縮応力によっても強められる。特にキャピラリー壁部の大きい厚みによってもたらされる、高い曲げ剛性もしくは十分に高い断面二次モーメントの設定によって、機械的な応力を吸収して、湾曲を抑圧することができる。
【００３５】
他方、中空管路壁部は散乱中心を含む可能性があり、これは検出器により捕捉すべき散乱光の光学的減衰に寄与する。
【００３６】
よって、ガラスキャピラリーが、最小１００μｍ、最小５００μｍ、および好ましくは最小１０００μｍの壁厚と、最大１０ｍｍ、最大５ｍｍ、および好ましくは最大２ｍｍの壁厚とを備えた中空管路壁部を有し、この中空管路壁部が、半径方向で見て均一な屈折率推移を有すると、有利であることが判明した。
【００３７】
特に好ましい実施形態によれば、光学装置は光ファイバとして、ファイバコアとこのファイバコアを取り囲むクラッドとを備えた、マルチモード光導波体ファイバまたはシングルモード光導波体ファイバの形態で構成されており、光ファイバは開口数ＮＡを有し、ただし開口数についてＮＡ＜０．０５が成り立つ。
【００３８】
光導波体ファイバの異型的に僅かなＮＡによって、できるかぎりフラットな入射角の実現が容易になり、この点で入力結合効率およびキャピラリー中空管路内の光ビームの誘導の改善に寄与する。
【００３９】
マルチモード光導波体ファイバ内を誘導される光モードは、測定試料において種々の屈折率を有し、それぞれ異なるように減衰される。単一モード光導波体ファイバのただ１つのモードのためには、特にキャピラリーの基本モードへの比較的高い入力結合効率が得られるように、入力結合に対するパラメータを最適化することができる。
【００４０】
これとは関係なく、光ファイバが中空管路の内径ＤＨに対する比において、以下の関係にあるモードフィールド径ＤＭを有すると、特に高い入力結合効率に関して役立つと判明した。すなわちこの関係とは、０．０５＜ＤM／ＤＨ＜２．００、好ましくは０．１＜ＤM／ＤＨ＜１．００、特に好ましくは０．２＜ＤM／ＤＨ＜０．５である。
【００４１】
モードフィールド径は、シングルモードファイバにおける基本モードの光分布を表すパラメータである。ガウス曲線によって近似可能な半径方向光強度分布において、モードフィールド径は、光強度の振幅が１／ｅまで低下させられたものである（約３７％）。
【００４２】
検出器は好ましくは、この検出器が散乱光を信号捕捉長に沿って捕捉するように設計されており、この信号捕捉長の長さは入力結合個所から最小２ｍｍ、最大２０ｃｍである。
【００４３】
２０ｃｍよりも大きい捕捉長であると、捕捉長に沿って光ビームが減衰することにより、試料ボリュームの均一な照射が難しくなる。
【００４４】
中空管路が少なくとも１つの平坦化部を備えた内側断面を有し、かつ／またはキャピラリーが少なくとも１つの平坦化部を備えた外側断面を有すると、より高い測定精度に関して好適であると判明した。
【００４５】
円形の内側断面および円形の外側断面の場合、検出器が散乱光を捕捉する測定窓は湾曲している。この湾曲によって、結像のひずみおよび散乱光の不所望な偏向、もしくは結像において光学的な誤差が引き起こされ、評価の際にこれらを考慮しなければならない。少なくとも内側または少なくとも外側の測定窓界面が平坦であれば、特に、両方の測定窓界面が平坦であれば、評価が簡単になる。このことは、キャピラリー壁部の片側または両側の平坦化によって達成される。このような片側または両側の平坦化は、多角形の内側断面および／または外側断面によっても達成可能である。
【００４６】
装置の特に好ましい実施形態によれば、中空管路は、互いに対向する平坦面を備えた平板状のボディにおいて形成されており、この場合、ボディの平坦面によってキャピラリーの外壁が形成されている。
【００４７】
平板状のボディは、たとえば矩形の形状、特に顕微鏡物体支持体の形状を有しており、これは好ましくは高い曲げ剛性の点で優れている。平板状のボディはキャピラリーを形成しており、またはキャピラリーは平板状のボディに組み込まれている。キャピラリーを、矩形の形状内部でたとえば長手方向に延在させることができる。
【００４８】
キャピラリーは通常、中空円筒体を引き延ばすことによって形成される。その際に、中空管路内壁にもキャピラリー外壁にも、引っ張られたストライプおよびその他の表面構造が形成される可能性があり、これらは散乱光測定の測定経路中の障害物を成し、反射および散乱によって測定結果を損なう。寄生的な散乱作用および界面による変造をできるかぎり避けるために、できるかぎり滑らかな中空管路内壁が得られるように務め、この内壁は、１ｎｍよりも小さい平均粗面度Ｒａによって定義された表面粗さを有する。
【００４９】
有利にはキャピラリー外壁も、１ｎｍよりも小さい平均粗面度Ｒａによって定義された表面粗さを有する。
【００５０】
粗面度の測定は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ顕微鏡、atomic force microscope）によって行われる。測定値から、ＤＩＮ４７６８（２０１０）に従い平均粗面度が求められる。
【００５１】
粒子を分析するための方法に関して、上述の技術的課題は本発明によれば、以下のステップを含む方法によって解決される。すなわち、
・中空管路が１０μｍ〜６０μｍの範囲内の内径ＤＨを有するようにした測定セルを使用し、
・光ビームは、最小ビーム直径ＤＬを含む半径方向光強度分布を有し、ただし直径比ＤＬ／ＤＨについて０．０５＜ＤＬ／ＤＨ＜２．００が成り立ち、
・光ビームは中空管路への入射時、中空管路長手軸線に対し２°よりも小さい入射角を有する。
【００５２】
本発明による分析方法によれば、測定セルはガラスキャピラリーとして構成されており、その内孔によって、分析すべき測定試料を収容するための、または通過させるための、中空管路が形成される。この場合、測定試料は中空管路内に閉じ込められているか、または中空管路を通って流れながら誘導される。
【００５３】
ガラスキャピラリーは、最も簡単なケースでは、光学的に画一的なガラス材料から成る中空円筒体として構成されており、したがってキャピラリー壁部は、半径方向で均一な屈折率推移を有する。よって、この中空管路は、公知の測定セルとは異なり、全反射に依拠し中空管路の照射に寄与する光導波体構造の形態の光誘導を行わない。中空円筒体壁部のこの種の導波体構造であるならば、理論的には中空円筒体軸線の側方で散逸がなく、ひいては中空円筒体内壁により形成される内孔において長い区間にわたり均一な照射を可能にするような光誘導を実現できるであろう。しかしながら、この場合のように、画一的な屈折率推移のキャピラリーは一般に、キャピラリー壁部により形成される中空管路の内部ボリューム内では光を誘導しない。ただし、高い信号対雑音比および高い測定感度によって測定を達成するためには、光ビームを中空管路へ効率的に入力結合できるように、さらに適用のために十分に低い伝達損失となるように、務めなければならない。
【００５４】
よって、本発明による方法の場合には、ビーム誘導のための構造的な措置の選択および設定によって、定義された強度プロフィルいわゆるモードが中空管路長手軸線に対する法線面に形成されるように、光を中空管路に取り込むことが意図されている。このモードは、中空管路長手軸線に沿って誘導されるけれども、物理的内因性で側方でのエネルギー散逸によってエネルギー損失を受ける。このようなエネルギー損失を最小限に抑えるために保証しなければならないのは、出力の大部分が、特に出力のほとんどの部分が、いわゆる基本モードで誘導されるように、キャピラリー中空管路への光の入力結合を実施することである。基本モードの強度分布は、他の可能なすべてのモードに比べて中空管路ボリュームの特に均一な照射に寄与するため、分析すべき粒子の特に妨害のない測定が可能となる。他方、これによって、キャピラリー長手軸線に沿って、特に予め定められた測定区間に沿って、できるかぎり僅かな損失で光が誘導されることが保証される。その理由は、基本モードの場合には、中空管路長手軸線と交差するエネルギー散逸による損失が、他のすべてのモードの場合よりも少ないからである。
【００５５】
さらに、基本モードへの光出力の好ましい入射によって、いわゆる「モード混合」の望ましくない作用が低減される。これによれば、光導波体に沿って、ある１つのモードから他のモードへの光エネルギーの分散が生じる。その結果、光導波体長手軸線に沿って変化する強度プロフィルがその法線面内で生じ、その際に強度プロフィルの正確な特定が、多くの要因によって難しくなる。ただし、このような強度プロフィルの知識は、分析すべき粒子の評価のために役立つ。
【００５６】
上述の構造的措置について、以下でさらに詳しく説明する。
【００５７】
（１）キャピラリーの中空管路内の比較的弱い光誘導によって、入力結合された光ビームの光減衰が大きくなる。この減衰はキャピラリー内径に依存し、内径が小さくなればなるほど大きくなることが判明した。
【００５８】
このため中空管路は、１０μｍ〜６０μｍの範囲内の内径ＤＨを有する。１０μｍよりも小さい中空管路内径であると光減衰が大きくなり、これにより信頼性のある再現可能な測定を高い信号対雑音比で実施するのが難しくなる。したがって好ましくは、中空管路内径は少なくとも２０μｍである。
【００５９】
中空管路は分析すべき試料微粒子を含み、それらの試料微粒子は与えられた中空管路ボリューム内を自由に運動することができる。横方向（中空管路長手軸線に対し垂直な方向）での可動性は、中空管路内径によって制限されている。６０μｍよりも大きい中空管路内径であると、制限された被写界深度ゆえに検出器による信頼性のある捕捉が困難になるほど、ボリュームおよび特に微粒子の可動性が横方向で大きくなる。
【００６０】
光源から発せられた光ビームが端面側の入力結合部位（＝中空管路の端面側開口部）で中空管路に入射し、中空管路を通ってさらに伝播すると、この光ビームは中空管路の中に含まれている試料微粒子のところで散乱光を放出しながら散乱させられ、それによって減衰させられる。散乱光は検出器によって捕捉される。散乱光の捕捉を、入力結合部位のすぐ近くで行うことができるけれども、そこにおいて付加的な反射および寄生的な散乱作用が発生し、このことによって微粒子散乱の正確な捕捉およびその評価が難しくなる。したがって散乱光捕捉の始端が好ましくは入射方向で見て、たとえば少なくとも２ｍｍの長さを越えて、入力結合部位の後方に置かれる。
【００６１】
ここで「散乱光」とは、中空管路からキャピラリー壁部を通って離れ、検出器により捕捉される照射光のことであると解される。壁部は照射光に対し透過性である。
【００６２】
（２）光源から入力結合部位へ光ビームを伝達するために、光学伝達装置が設けられている。この装置はたとえば、光ファイバまたは自由ビームを伝達するための光学部品から成る装置を含む。中空管路への光ビームの入力結合は、光学伝達装置の開口数（以下では”ＮＡ”と称する）、および最小ビーム直径と中空管路内径との直径比によって決定的に定められる。本発明による方法の場合、比較的小さいＮＡを有する光学伝達装置が使用される。これによって判明したのは、光ビームは、最小ビーム直径ＤＬを含む半径方向光強度分布を有し、これは中空管路の内径ＤＨとほぼ同じ大きさである、ということであり、より正確には、直径比ＤＬ／ＤＨについて、０．０５＜ＤＬ／ＤＨ＜２．００、好ましくは０．１＜ＤＬ／ＤＨ＜１．００、特に好ましくは０．２＜ＤＬ／ＤＨ＜０．５、という関係が成り立つ。
【００６３】
最小ビーム直径ＤＬは、自由ビームのケースではビーム焦点におけるウェスト幅によって決定され、ファイバ供給の場合には、光導波体ファイバの光出射端部におけるコア直径によって決定される。
【００６４】
最小ビーム直径ＤＬを有する平面と中空管路の端面側開口部との間の間隔は、できるかぎり小さく、この間隔は好ましくは１０ｍｍよりも小さく、理想的なケースではゼロ付近にある。
【００６５】
（３）上述の（２）において説明した措置は基本的に、光ビームの十分に強いフォーカシングによって達成可能である。ただし強いフォーカシングに付随して、光ビームの大きい発散も生じる。しかしここで判明したのは、小さい発散角が必要とされ、それに応じて光ビームの僅かなフォーカシングが生じるように務めなければならない、ということである。なぜならば、光ビームはフラットな角度で中空管路の端面側開口部に当射し、そのため入射角に依存して、中空管路内壁のところで光の一部分が反射させられ、他の部分はキャピラリー壁部に侵入し、エネルギーを多く損失しながら損失光としてキャピラリーから離れるからである。反射させられる光の割合が多くなり、損失光ができるかぎり僅かになり、さらにこれに付随して捕捉長ができるかぎり長くなるように、光ビームは中空管路への入射時、中空管路長手軸線に対し２°よりも小さい入射角を有し、好ましくは１°よりも小さい入射角を有する。この場合、入射角として、中空管路側の受光角が定義される（これは開口角の半分に対応）。
【００６６】
一方では比較的小さいビーム直径、他方では小さい発散角という要求は、互いにある種の矛盾した状態にある。しかしながら本発明による方法においてこれらの措置を組み合わせることによって、以前に説明したビーム誘導が引き起こされ、これによれば入力結合された光出力の大部分が基本モードに移行される。
【００６７】
従属請求項には、本発明による方法の有利な実施形態が示されている。従属請求項に記載されている方法の実施形態が、本発明による装置についての請求項で挙げられている実施形態を模倣して記載されているかぎりにおいて、補足説明のために対応する装置の請求項に対する上述の記載を参照されたい。本発明による方法の他の特有の実施形態について、以下でさらに詳しく説明する。
【００６８】
まずは、以下のような方法の変形実施形態が特に好適であることが判明した。すなわちこの変形実施形態によれば、測定試料は屈折率ΔｎＭを有し、キャピラリーのガラスは屈折率ΔｎＫを有し、ただしΔｎＭ＜ΔｎＫが成り立ち、好ましくはΔｎＭ＜ΔｎＫ−０．１が成り立つ。
【００６９】
キャピラリーのガラスの屈折率ΔｎＫは、収容されるべき測定試料の屈折率ΔｎＭに合わせて調整されている。特に、ΔｎＫは好ましくはΔｎＭよりも大きく、特に好ましくは少なくとも０．１だけ大きい（測定波長は５３２ｎｍ、測定温度は２０℃）。測定試料は通常、水性媒体中に収容されている。空気に向かう水の屈折率に関して、文献によれば約１．３３の値（上述の測定パラメータ）が挙げられる。石英ガラスの屈折率は約１．４５付近にあり、したがって石英ガラスから成るキャピラリーは、上述の好ましい設計ルールΔｎＭ＜ΔｎＫ−０．１を基本的に満たしている。
【００７０】
本発明による分析装置および本発明による分析方法は、医療分野および非医療分野において、特にフローサイトメトリーにおいて、粒子の分析を実施するために、使用可能である。この場合、液体はキュベットを通して誘導され、その液体中に含まれる分子またはコロイド状の物質が、サイズ、質量または構造について分析される。光学的分析の場合、個々の分子を分析できるように、光ビームが液体流に合わせてフォーカシングされる。この方法を用いることにより、単位時間あたりに多くの測定回数（毎秒１０００個以上の測定結果）、ならびに試料に対する高速で統計的に堅実な推定を達成することができる。
【００７１】
実施例
次に、実施例および図面に基づき本発明について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による装置を使用したフローサイトメトリーにおける基本的な測定構造を示す図である。
【図２】中空管路を備えたガラスキャピラリーを端面側に向かって見た平面概略図である。
【図３】キャピラリーの中空管路への光ビームの入力結合について説明するための略図である。
【図４】中空管路内径およびビーム直径との関係において入力結合効率について説明するためのダイアグラムである。
【図５】実効屈折率と中空管路の半径との依存性について説明するためのダイアグラムである。
【図６】キャピラリーの基本モードの反射角と中空管路の半径との依存性について説明するためのダイアグラムである。
【図７】開口数（ＮＡ）と中空管路の半径との依存性について説明するためのダイアグラムである。
【図８】光ビームの光学的減衰と中空管路の半径との依存性について説明するためのダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
図１には、本発明による装置を使用したフローサイトメトリーにおける基本的な測定構造が示されている。
【００７４】
測定原理は、試料微粒子の照射の結果として散乱させられた、蛍光発光した、または他の態様で放出された光の光学的な検出に基づいている。その際にこの検出を位置選択的、周波数選択的、または強度選択的に行うことができるが、これは必須ではない。このようにすれば、対応する評価光学系および評価アルゴリズムを用いて、サイズ、形状、拡散速度、可動性、または散乱断面積など、検査される試料微粒子の特性を収集することができる。
【００７５】
図１の測定構造の場合、本発明による流動測定セルは、壁部３および中空管路４を備えた石英ガラスキャピラリー１の形態で使用される。中空管路４を介して、特性を識別すべき試料微粒子５を含む液体流が誘導される。液体流は、周波数二逓倍型Ｎｄ：ＹＡＧレーザの形態の光源２を用いて照射される。５３２ｎｍの波長を有するレーザ光は、光ファイバ６を介して石英ガラスキャピラリー１へと誘導され、光ビーム６３として端面側の入力結合部位１０のところで中空管路４に入射する。
【００７６】
光ファイバ６は、シングルモードファイバとして設計されている。この光ファイバは、コア６１とこのコアを取り囲むクラッド６２とを有しており、その際にコア６１の屈折率はクラッド６２の屈折率よりも高く、したがってレーザ光は実質的にコア６１内で全反射することによって誘導される。
【００７７】
コア６１の直径は１０μｍであり、モードフィールド径は７μｍである。
【００７８】
単色レーザ光の代わりに、多色励起放射が使用される。
【００７９】
シングルモードファイバの代わりに、マルチモードファイバが使用される。この光ファイバも、コアとこのコアを取り囲むクラッドとを有しており、その際にコアの屈折率はクラッドの屈折率よりも高く、したがってレーザ光は実質的にコア６１内で全反射することによって誘導される。
【００８０】
この場合、コアの直径は１０μｍであり、ただしクラッドとコアとの間の屈折率の跳躍は、モノモードファイバとしての実施形態に比べて高い。
【００８１】
キャピラリー１は慣用の顕微鏡構造７に結合されており、これはカメラ８を含み、その焦点または捕捉平面は、中空管路中心軸線９の領域内に位置しており、この顕微鏡構造を用いて、測定試料およびその中に含まれている試料微粒子５が観察され、それらがデータ評価に委ねられる。その際に光の弾性散乱（レイリー散乱）が検出され、これは励起光と同じ周波数を有する散乱光として試料微粒子から放射される。キャピラリー１の減衰が僅かなことから、ファイバ材料自体の中におけるバックグラウンド散乱はほとんど発生しない。カメラ８が散乱光を捕捉可能な捕捉長は、２ｍｍ〜２０ｃｍの間にある。この長さにわたり、キャピラリー１は完全に直線で延在している。つまり、この長さの始端と終端におけるキャピラリー長手軸線９の各ポジションは、入射ビーム方向（６３）に対し垂直な投影において、互いに１ｍｍよりも短い間隔を有する。
【００８２】
検出器として用いられるｓＣＭＯＳカメラ８によって、散乱光のコヒーレントな散乱強度、散乱光のインコヒーレントな散乱強度、散乱光のスペクトル分布、散乱光の空間分布、および／または測定すべき粒子５のダイナミック運動を捕捉することができる。これらに加えカメラを、測定すべき粒子の照射によって生成される蛍光散乱光を捕捉するように設計することもできる。
【００８３】
図２には、壁部３と中空管路４とを備えた石英ガラスキャピラリー１の形態の測定セルを端面側に向かって見た平面概略図が示されている。キャピラリー壁部３は、人工的に形成されたドーピングされていない石英ガラスから成り、これは１．４６０７の屈折率を有する。この値は、５３２ｎｍの光波長および２０℃の測定温度による測定に依拠している。他に明示的に述べないかぎり、これらの測定条件は以下で挙げる屈折率値の基礎も成す。
【００８４】
キャピラリー１の外径は４００μｍである。中空管路４の直径は３０μｍである。中空管路４は、キャピラリー中心軸線９（図１参照）とレーザ光ビーム６３の主伝播方向とに、同軸に延在している。クラッド３は、際だった散乱に寄与することになるような界面または他の構造上の非連続性または非均一性を有していない。
【００８５】
キャピラリー１は、人工的に形成されたドーピングされていない石英ガラスから成る中空円筒体を引き延ばすことによって製造される。平均粗面度Ｒａによって表された表面粗さは、１ｎｍよりも小さい。
【００８６】
図３の略図は、レーザ光ビーム６３が、測定試料が充填された中空管路４に入力結合部位１０のところで入力結合されることを説明するために用いられる。光ビーム６３は中空管路４に入る際に、中空管路長手軸線９に対し１°よりも小さい入射角を有する。入射角Ψは、基本モード３１に関するビーム方程式の解によって得られる。この入射角は、基本モード３１の場合の中空管路側の受光角に対応し（これは開口角の半分に対応）、同時に、ビーム光学的なモデルアプローチを援用したときに基本モードが中空管路４内を誘導されるときの角度に対応する。
【００８７】
図４のダイアグラムには、中空管路４が水で充填されており、キャピラリーの端面側開口部（入力結合部位１０）に集束されるガウス状光ビームの形状で照射が行われるケースにおいて、種々の半径ＤＨ／２（単位μｍ）について、波長５３２ｎｍの光ビーム６３に関する結合効率Ｗ（単位％）が、最小ビーム直径ＤＬ（単位μｍ）に依存して書き込まれている。水の屈折率は１．３３であり、したがって中空管路壁部に対し０．１３０７の屈折率の跳躍が生じる。
【００８８】
これによれば中空管路半径各々の結合効率は、特定のビーム直径のときに顕著な最大値を示している。中空管路半径が大きくなるにつれて最大値の幅が広がり、それと同時に最大値がより大きなビーム直径の方向にシフトする。
【００８９】
さらにこれによれば、約３０μｍまでの中空管路半径の場合に、中空管路内径の約３分の１という最適なビーム直径が生じている。直径比ＤＬ／ＤＨについて最適値は０．３の領域にあり、この場合、少なくとも２０％の結合効率という限界値が考慮される。
【００９０】
これによって示されるのは、光ビーム６３のビームウェストをキャピラリー内壁の直径とすれば、最適な結合が達成されるというわけではなく、この関係はキャピラリー直径に依存する複雑な推移を辿る、ということである。
【００９１】
図５のダイアグラムには、水が充填された中空管路４のケースにおいて、波長５３２ｎｍの光ビームに関する実効屈折率Ｒｅ（ｎｅｆｆ）が、中空管路半径ＤＨ／２（単位μｍ）に対して書き込まれている。
【００９２】
この値は、キャピラリーの基本モードの形状と伝播の種類に対する特性量を表し、基礎を成す分散方程式の完全な解から計算される。これによれば、具体的な量すなわち同じモードの開口数および発散角についての、以下の図６および図７に描かれた推移を計算することができる。図６のダイアグラムには、水が充填された中空管路４について、基本モードの反射角φ（単位°）が、中空管路半径ＤＨ／２（単位μｍ）に対して書き込まれている。
【００９３】
その際にこの角度は、ｎｅｆｆを供給してこの角度に換算される基礎方程式の解から得られる。ここでこの角度を、ビーム光学的モデルにおいて、管路内で誘導される基本モードのビームが壁により反射させられる角度として、さらにこれと同時に、キャピラリーを完全に通り抜けた後にキャピラリーから出るこのビームの出射角度として、解釈することができる。最大効率で入力結合させるためには、入射光をまさしくこの角度でキャピラリーにも誘導するのが望ましい。
【００９４】
ここでわかるのは、管路直径が大きくなるにつれて、反射角が減り続けることである。つまり、キャピラリー直径が次第に大きくなるキャピラリーへの入力結合のためには、効率を等しく維持しながら基本モードに入力結合する目的で、入射角を絶えずフラットにしていく必要がある。
【００９５】
図７のダイアグラムには、水が充填された中空管路４において、基本モードの開口数ＮＡが中空管路半径ＤＨ／２（単位μｍ）に対して書き込まれている。これによれば、最適なＮＡは中空管路半径が大きくなるにつれて減少し、３０μｍの中空管路半径のときに０．００７の値に達する。反射角の推移と同様、この図からわかるのは、等しい効率で基本モードに入力結合する目的で、入力結合すべき光のＮＡを、キャピラリー直径が大きくなるにつれて次第に減少させる必要がある、ということである。
【００９６】
図８のダイアグラムには、水が充填された中空管路４のケースについて、中空管路４に基本モード内で誘導される光強度の光学的減衰Ｌ（単位ｄＢ／ｃｍ）が、中空管路半径ＤＨ／２（単位μｍ）に対して書き込まれている。これによれば、減衰は中空管路が狭くなるにつれて急速に増大する。３０μｍの中空管路半径のとき、光ビームには約０．２ｄＢ／ｃｍの理論的減衰が加わり、１０μｍの中空管路半径のとき、光ビームには約５ｄＢ／ｃｍの理論的減衰が加わる。
【００９７】
測定を実施するために、検査すべき粒子５が水性媒体中に収容され、液滴としてキャピラリーの端部に与えられる。キャピラリー力の吸引作用によって、液体は含有する粒子と共にキャピラリー内部空間に引き込まれ、その際に顕微鏡により結像される測定領域を通過する。光ファイバ６の開口数は、レーザビーム２に対し２°よりも小さい入射角が生じるように設計されている。
【００９８】
測定試料は、中空管路４を通って流れながら誘導され、その際に粒子５は水性媒体中を、充填により方向付けられた運動に加え、中空管路４内部で自由に拡散する。これと同時に光ファイバ６を介して、中空管路４内の粒子５を照射する役割を果たすＮｄ：ＹＡＧレーザの光ビーム２が、中空管路４の開口部１０に入力結合される。微粒子の分極率およびサイズに応じて、この照射により蛍光ならびにコヒーレントおよび／またはインコヒーレントな光散乱が発生する。散乱光および蛍光の一部は、キャピラリー壁部３を通って中空管路４から離れ、ｓＣＭＯＳカメラ８によって捕捉される。検出された散乱光は、ついでソフトウェアによって処理されて評価される。
【００９９】
２°よりも僅かな小さいレーザビーム入射角および０．３の直径比ＤＬ／ＤＨであることから、粒子５から散乱しなかったレーザ光は中空管路内壁で反射し、中空管路４に沿って誘導される。このような光誘導の結果として、また、中空管路４の内壁の表面粗さが僅かであるがゆえに、約２０ｃｍまでの信号捕捉長に沿って僅かにしか光減衰が発生せず、これに付随して評価可能な信号対バックグラウンド比および信号対雑音比が得られ、したがって照射される粒子５各々の検出を信号捕捉長内で行うことができるようになる。
【０１００】
測定試料の通過中の動作の代わりに、中空管路４は、試料ボリュームを１次元または２次元で閉じ込めることもでき、これによって検査すべき試料微粒子５を長い測定時間にわたり測定領域内にとどめておくことができる。
【図１】
2020020794.tif 000003
【図２】
2020020794.tif 000004
【図３】
2020020794.tif 000005
【図４】
2020020794.tif 000006
【図５】
2020020794.tif 000007
【図６】
2020020794.tif 000008
【図７】
2020020794.tif 000009
【図８】
2020020794.tif 000010
【外国語明細書】
2020020794.tif 000011
2020020794.tif 000012
2020020794.tif 000013
2020020794.tif 000014
2020020794.tif 000015
2020020794.tif 000016
2020020794.tif 000017
2020020794.tif 000018
2020020794.tif 000019
2020020794.tif 000020
2020020794.tif 000021
2020020794.tif 000022
2020020794.tif 000023
2020020794.tif 000024
2020020794.tif 000025
2020020794.tif 000026
2020020794.tif 000027
2020020794.tif 000028
2020020794.tif 000029
2020020794.tif 000030
2020020794.tif 000031
2020020794.tif 000032
2020020794.tif 000033
2020020794.tif 000034
2020020794.tif 000035
2020020794.tif 000036
2020020794.tif 000037
2020020794.tif 000038
2020020794.tif 000039
2020020794.tif 000040
2020020794.tif 000041
2020020794.tif 000042