(57)【要約】【課題】  発光した蛍光を効率良く集光することを目的とする。    【解決手段】  本発明に係るフローサイトメータ１０は、透光体からなるセル本体１０２と、前記セル本体１０２に貫通して設けた試料流路１０４と、前記試料流路１０４から放射する蛍光を集光する集光レンズ１６と、前記試料流路１０４を中心に前記集光レンズ１６との相対位置で前記蛍光の位相共役光を出射する位相共役鏡１０６とを備えている。また、前記試料流路１０４を中心に前記集光レンズ１６との相対位置で反射する凹面鏡を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光体からなるセル本体と、
前記セル本体に貫通して設けた試料流路と、
前記試料流路から放射する蛍光を集光する集光レンズと、
前記試料流路を中心に前記集光レンズとの相対位置で前記蛍光の位相共役光を出射する位相共役鏡と、
を備えていることを特徴とするフローサイトメータ。
【請求項２】
透光体からなるセル本体と、
前記セル本体に貫通して設けた試料流路と、
前記試料流路から放射する蛍光を集光する集光レンズと、
前記試料流路を中心に前記集光レンズとの相対位置で前記蛍光を反射する凹面鏡と、
を備えていることを特徴とするフローサイトメータ。
【請求項３】
レーザ光をフローセル本体に設けた試料流路に照射して放射された蛍光を集光する蛍光集光方法において、
前記試料流路から直に前記放射された蛍光を集光するとともに、前記放射された蛍光の位相共役光を検出器に入射させることを特徴とする蛍光集光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフローサイトメータ及び蛍光集光方法に関し、特に効果的に蛍光を集光するフローサイトメータ及び蛍光集光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体中の粒子や細胞などに蛍光色素でラベルした抗体を結合させて、レーザ光等を照射して、反射する散乱光や蛍光を分析・分離するフローサイトメータがある。このフローサイトメータは工業分野において溶媒の分子測定、あるいは医療分野では血液等の診断に用いられている。
【０００３】
図３にフローサイトメータの概略構成を示す。図示のように、一般にフローサイトメータ２００は、石英などの透光体からなるフローセル２０２の中央にサンプルを流下させる１００μｍ程度と微小の試料流路２０４を形成し、この流路にサンプル液２２０の流れとシース液２２２の流れの層流を流通させている。このとき、シース液２２２及びサンプル液２２０は図示しないコンプレッサによりサンプルチューブから押し出される。サンプル側の圧力をシース側の圧力よりも僅かに低い状態にするとシース流に包含されたサンプル液２２０の流径が非常に小さくなり、サンプル中の粒子が一列に並ぶ。これにより一列に並んだ粒子が順番にフローセル２０２中を流れていくことになる。
【０００４】
そして、サンプル液２２０の流れに直交してレーザ光２０６を試料流路２０４中のサンプル液２２０に照射する。レーザ光２０６はレーザ発光源２０８から絞りレンズ２１０を介してサンプル液２２０の試料流路２０４の照射スポット２１２に照射させている。このときレーザビームを横切るように粒子は一個ずつ順番に流れていく。
【０００５】
サンプル液２２０中に微粒子が存在するとレーザ光２０６が散乱する。また、微粒子に予め蛍光色素を付与しておくとレーザ光２０６の照射によって微粒子が蛍光を発する。レーザ発光源２０８の側向位置には発生した散乱光や蛍光を集光する集光レンズ２１４が配置されている。さらに、集光レンズ２１４によって集光した光を測定する検出器２１６が配置されている。検出器２１６で測定した散乱光や蛍光をデータ処理器２１８で解析することによってフローセル２０２を通過した個々の微粒子の種類を特定することができる。
【０００６】
サンプル液２２０のレーザ照射によって発光する散乱光及び蛍光は照射スポット２１２を中心に放射状（球状）に発光する。従来のフローサイトメータは特許文献１に示すように、集光レンズの半径と集光レンズと細胞の距離が成す１立体角面分、すなわち集光レンズ側で発光した蛍光の一部を集光している。
【特許文献１】特開平６−３２３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フローサイトメータの測定対象となる散乱光は比較的強い信号である。しかしながら、蛍光は微弱な信号であるため感度の高い光電子倍増管で検出している。また、蛍光は微弱であるため散乱光が混入するとノイズとなって測定誤差が生じてしまう。よって、散乱光の入射しにくいレーザ照射と直行方向に集光する方式が一般的である。
【０００８】
これまで集光率を改善するために集光レンズを大径化する方法、セル本体の集光レンズ側にレンズを配置して屈折率を略等しくする方法などが適用されているが、いずれも特許文献１と同様に集光レンズ側の一立体角分しか集光していない。このため、放射状に発光する光の一部しか集光することができず、集光率が悪いという問題があった。
そこで、上記従来技術の問題点を改善するため、本発明は、発光した蛍光を効率よく集光することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のフローサイトメータは、透光体からなるセル本体と、前記セル本体に貫通して設けた試料流路と、前記試料流路から放射する蛍光を集光する集光レンズと、前記試料流路を中心に前記集光レンズとの相対位置で前記蛍光の位相共役光を出射する位相共役鏡と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のフローサイトメータは、透光体からなるセル本体と、前記セル本体に貫通して設けた試料流路と、前記試料流路から放射する蛍光を集光する集光レンズと、前記試料流路を中心に前記集光レンズとの相対位置で前記蛍光を反射する凹面鏡と、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る蛍光集光方法は、レーザ光をフローセル本体に設けた試料流路に照射して放射された蛍光を集光する蛍光集光方法において、前記試料流路から直に前記放射された蛍光を集光するとともに、前記放射された蛍光の位相共役光を検出器に入射させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
上記のごとくなっている本発明は、試料流路から直に放射された蛍光を集光するとともに、試料流路の側面側で放射された蛍光を反射させて、対向する検出器に入射させている。このため、検出される蛍光の集光率の増大を図ることが可能となる。これまで、発光する集光レンズ側の蛍光をいかに効率良く集光することができるかが集光の課題となっていたが、本発明は、レーザ照射部から放射状に発光する蛍光を集光レンズ側の蛍光のみならず、集光レンズと対向する位置の蛍光も反射させて集光することによって集光率を大幅に高めることができる。
【００１３】
放射された蛍光の反射は、蛍光の位相を反転して集光レンズに反射させる位相共役鏡であることが望ましい。位相共役鏡は入射した光と全く同じ波長、周期で入射方向を逆向する特質を有している。このため、発光した蛍光と全く同じ周期で反射させた蛍光を集光することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係るフローサイトメータ及び蛍光集光方法の実施形態を添付の図面に沿って以下詳細に説明する。
図１はフローサイトメータの構成概略を示す図である。図１に示すようにフローサイトメータ１０は、透光体からなるセル本体１０２と、このセル本体１０２に貫通して設けた試料流路１０４と、この試料流路１０４から放射する蛍光を集光する集光レンズ１６と、試料流路１０４を中心に集光レンズ１６との相対位置で蛍光の位相共役光を出射する位相共役鏡１０６と、を基本的な構成としている。さらに、集光レンズ１６の後段には光電子倍増管１８及び検出器２０を備えている。
【００１５】
セル本体１０２は石英ガラスなどの透光体によってその形状を矩形に形成してある。また、セル本体１０２の長手方向の中心には、上下方向に貫通した試料流路１０４を形成してある。本実施形態に係るセル本体１０２は矩形形状であるため、加工が容易で低コスト化を測ることができる。
【００１６】
前記試料流路１０４はその直径が１００μｍ程度の微小の流路である。また、試料流路１０４には、セル本体１０２上部に設置したフローチャンバー１１２からサンプル液１１４とシース液１１６が図示しないコンプレッサによって圧送され、試料流路１０４の上方から下方に流下している。
【００１７】
位相共役鏡１０６は、光の位相共役波を発生させる特質を有する素子であり、入射する光に対して時間軸を逆行するように位相を反転して照射スポット１５へ反射し、入射光の初期の波面及び振幅を再現することができる。すなわち、位相共役鏡の出射波は入射波の波面を保持し入射光路を正確に後戻りする。よって通常の鏡の反射による波面の反転が生じることがなく、対面する集光レンズ１６に結像することができる。なお、実施形態に係る位相共役鏡１０６は、例えば気体・液体・固体媒質などを充填した円筒形状に形成することができる。
【００１８】
絞りレンズ１４は、サンプル液１１４の流れに直交した方向から照射するレーザ光１１の光路に設置している。レーザ絞りレンズ１４は、図示しないレーザ発光源からのレーザ照射をレンズによって絞り照射スポット１５に照射させている。
【００１９】
集光レンズ１６は、図１に示すようにレーザ照射方向の側向位置であって同一平面状に配置している。また、集光レンズ１６は散乱光が混入する影響の少ないレーザ照射方向と直角方向に配置している。集光レンズ１６は、試料流路２０４のレーザ照射によって発光した蛍光を集光する。
【００２０】
光電子倍増管１８は、前記集光レンズ１６と同様にレーザ照射方向の側向位置に配置している。光電子倍増管１８は、光電面で光を電子に変換し、電子倍増管で増幅し、電流として信号を出力する。そして検出器２０に出力信号を送信している。
検出器２０は、サンプル液１１４がセル本体１０２内に照射されているレーザ光を通過することによって散乱された散乱光や、サンプル液１１４に標識した蛍光色素から蛍光を計測する。
【００２１】
上記構成によるフローサイトメータ１０の蛍光集光方法について以下説明する。フローチャンバー１１２からセル本体１０２の中央に形成した試料流路１０４にサンプル液１１４及びシース液１１６の層流を流通させる。そして、図示しないレーザ発光源から照射したレーザ光１１を絞りレンズ１４によって絞り照射スポット１５に照射する。このときレーザ光１１はサンプル液１１４の流れと直交方向から照射させる。
【００２２】
サンプル中に微粒子が存在するとレーザ光１１が散乱する。また、蛍光色素を付与した微粒子にレーザ光１１を照射すると蛍光を発する。この散乱光及び蛍光は照射スポット１５から放射状に発光する。
【００２３】
図２に蛍光集光方法の説明図を示す。図示のように試料流路１０４を流下するサンプル液１１４にレーザ光１１を照射すると、照射スポット１５を中心として放射状（球状）３０に蛍光が発光する。このときレーザ照射と直交方向の軸心線ｌ１上に配置した集光レンズ１６側で発光した蛍光は直に集光レンズ１６に集光される。
【００２４】
一方、試料流路１０４を中心に軸心線ｌ１上の集光レンズ１６と対向する相対位置に設置した位相共役鏡１０６側で発光した蛍光は、位相共役鏡１０６に入射すると入射した光の波面及び振幅を保持して入射方向が逆転した、すなわち位相を反転した位相共役光が出射される。そして位相共役光は照射スポット１５に逆進して、さらに、集光レンズ１６側に反射し集光レンズ１６に集光される。
このように、放射状に発する蛍光を集光レンズ１６で集光するとともに位相共役鏡１０６で位相を反転して反射させているので、２立体角分の蛍光を集光することができる。
【００２５】
なお、位相共役鏡１０６に替えてフローセル面での屈折の影響を考慮した非球面の凹面鏡を適用しても、試料流路１０４を中心に集光レンズ１６と対向する相対位置に配置することによって、照射スポット１５から放射する蛍光をそのまま反射して照射スポット１５に戻すとともに集光レンズ１６に反射させることができる。この場合においても２立体角分の蛍光を集光することができる。
【００２６】
そして集光レンズ１６で集光した蛍光を光電子倍増管１８に導入し、光電面で光を電子に変換し、電子倍増管で増幅し、電流として検出器２０に出力信号を出力する。検出器２０では、サンプル液１１４がセル本体１０２内に照射されているレーザ光１１を通過することによって散乱された散乱光や、サンプル液１１４に標識した蛍光色素から蛍光を計測する。さらに計測結果は図示しないデータ処理器に出力され、データ処理器では散乱光や蛍光を解析することによってセル本体１０２を流下した個々のサンプル液１１４の特性を得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るフローサイトメータの構成概略を示す図である。
【図２】蛍光集光方法の説明図である。
【図３】従来のフローサイトメータの計測装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０………フローサイトメータ、１１………レーザ光、１４………絞りレンズ、１５………照射スポット、１６………集光レンズ、１８………光電子倍増管、２０………検出器、１０２………セル本体、１０４………試料流路、１０６………位相共役鏡、１１２………フローチャンバー、１１４………サンプル液、１１６………シース液、２００………フローサイトメータ、２０２………フローセル、２０４………試料流路、２０６………レーザ光、２０８………レーザ発光源、２１０………絞りレンズ、２１２………照射スポット、２１４………集光レンズ、２１６………検出器、２１８………データ処理器、２２０………サンプル液、２２２………シース液。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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