(57)【要約】  本発明は、流体を検査する光学的装置(D)であって、検査されるべき流体のための強制通路(5)を含む測定空間(4)と、選択された光を光学照明手段(21-25)へ提供する少なくとも１つの光源(7)とを備え、この光学照明手段は、強制通路(5)を通過した光の少なくとも一部分を集光して、それを手段(20)へ提供し、該手段は、集光を分析して、それにより保持されたデータを表わす信号を与えるように働く。光学照明手段(8-12)は、光源(7)とは反対側に一端(9)を有し、これが、光源(7)から導出された光を、選択された幾何学的形状に基づいて提供して、実質的に均一に且つ実質的に一定の強度で強制通路(5)を照明するように構成された第１光ガイド手段(8)を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を光学的に検査するための装置(D)であって、ｉ）検査されるべき流体のための強制通路(5)を有する測定空間(4)と、ii）選択された光を提供する少なくとも１つの光源(7)と、iii）前記光源(7)により光が供給されると共に、選択された幾何学的特性に基づいて前記光で前記強制通路(5)を照明するように構成された光学照明手段(8-12)と、iv）前記強制通路(5)を通過した光の少なくとも若干を集光して、それを、選択された位置へ提供するように構成された集光手段(21-24)と、ｖ）前記集光手段(21-24)により集光された光が供給され、その集光を分析して、それが保持するデータを表わす信号を提供するように構成された分析手段(20)と、を備えた装置(D)において、前記光学照明手段(8-12)は、前記光源(7)とは反対側に一端(9)を有し、これが、前記光源(7)から導出された前記光を、選択された幾何学的形状に基づいて提供して、実質的に均一に且つ実質的に一定の強度で前記強制通路(5)を照明するように構成された第１光ガイド手段(8)を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１光ガイド手段(8)は、光ファイバの形態である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光ファイバ(8)の前記構成端(9)は、前記光の内部全反射を許すと共に、前記選択された幾何学形状の断面をもつ光ビームを提供するように、選択された長さに沿って選択された形状にマイクロ加工されたコア(15)を備えた、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記選択された幾何学形状は、実質的に長方形の形状である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記光ファイバ(8)は、多モード形式のものである、請求項２から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記多モードの光ファイバ(8)は、屈折率差を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光源(7)は、多色形式のものである、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記光源(7)は、準単色形式のものである、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
異なる波長で放射する準単色形式の光源(7)を少なくとも２つ備えた、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
入力が、前記準単色光源(7)各々の出力に結合され、そして出力が、前記構成端(9)とは反対側の前記第１光ガイド手段(8)の供給端(12)に結合されたマルチプレクス手段を備えた、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記強制通路(5)の上流に設置されて、前記光学照明手段(8-12)により導入される色収差を補正するための補正手段を備えた、請求項７から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記集光手段(21-25)は、前記強制通路(5)に向けられた集光端(25)を有する第２光ガイド手段(23)を含む、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記第２光ガイド手段(23)は光ファイバの形態で作られる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記光源(7)は、前記第１光ガイド手段(8)の前記構成端(9)、前記強制通路(5)、及び前記第２光ガイド手段(23)の前記集光端(25)を通る軸の外側に配置される、請求項１２及び１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
各光源(7)及び／又は前記分析手段(20)の少なくとも若干が植え込まれる電子カード(19)を備えた、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
各光源(7)は、少なくとも、発光ダイオード、レーザダイオード、レーザ、白熱灯、及び放電灯を含むグループから選択される、請求項１から１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
サンプルの医学的分析、特に、流動血球計算及び血液学的算定の分野における請求項１から１６のいずれかに記載の検査装置(D)の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分析の分野に係り、より詳細には、光を使用して流体を分析（又は検査）するのに使用される装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
例えば、医療分析（血球算定又は流動血球計算）のようなある分野では、流体及び光の異なる成分間の相互作用に基づく流体検査装置が使用されている。
【０００３】
これらの装置は、一般に、検査されるべき流体のための強制通路を有する測定空間と、チャージされた光学照明手段へ選択された光を供給して、この光で強制通路を照明するような光源とを備え、更に、光学的手段が、強制通路を通過した光の少なくとも若干を集光して、それを別の手段へ提供するように働き、この手段が、その集光を分析して、それが保持するデータを表わす信号を与えるというものである。この種の装置が、特に、フランス特許ＦＲ２６５３８８５号に説明されている。
【０００４】
集光により保持されるデータは、例えば、検査されている流体の種々の成分の形式及び／又は反射係数及び／又は回折係数及び／又は吸収係数に関係している。このデータは、例えば、ここに説明する必要のない良く知られた透過測定により得られる。
【０００５】
例えば、血液学的分析の場合には、検査装置は、血球をそれらの分類（主として白血球(leukocytes or white corpuscles)及び赤血球(erythrocytes or red corpuscles)）及びそれらの分類内の多様性（例えば、白血球の中のリンパ球、単球、好中性球及び好酸球、或いは赤血球の中の網状赤血球）に基づいて自動的に区別することができねばならない。
【０００６】
検査装置が、検査されるべき流体に懸濁された異なる成分間を区別できるためには、それらの成分が、測定空間の強制通路を通過するときに同じ時間周期にわたり実質的に同じ強度の光を受けねばならない。
【０００７】
強制通路により画成された全面にわたって実質的に均一な光分布を得るために、ダイアフラムに結合された白熱光源のようなインコヒレント光源、及びいわゆるケラー光学アッセンブリを使用することが提案されている。このアッセンブリは、第１レンズを使用して、光源の像を第２レンズの瞳孔の平面に形成し、第２レンズは、ダイアフラムの像を測定空間の強制通路の平面に形成するというものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このケラーアッセンブリ装置の第１の欠点は、測光収率が悪く、即ち非常に僅かな光しか測定ゾーンに集中されず、従って、ある分析、特に、生物学的細胞の分析を困難にすることにある。
【０００９】
収率を高めるために、典型的に数十ワットの大電力光源を使用することができる。しかしながら、このような光源は、著しい量の熱を発生し、分析の妨げとなって著しいコストがかかり勝ちである。
【００１０】
このケラーアッセンブリ装置の第２の欠点は、測定空間付近に容易に配置できない１組のレンズを必要とすることである。実際に、この技術で知られたように、流体吐出ノズルのサイズが小さいほど、光ビームの開口数を大きく作ることができると共に、測光バランスが良くなる。従って、所与の直径の流体吐出ノズルでは、照明光学系が強制通路に近付くほど、測光バランスが良くなる。
【００１１】
これまでに知られている検査装置で、完全に満足なものはないので、本発明は、この状況を改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このため、本発明は、流体を光学的に検査する装置であって、検査されるべき流体のための強制通路を含む測定空間と、選択された光を光学照明手段へ提供する少なくとも１つの光源であって、照明手段がこの光で強制通路を照明するようにする光源と、強制通路を通過した光の少なくとも若干を集光するように働く光学手段であって、その集光を別の手段へ提供し、これがその集光を分析して、その光により保持されたデータを表わす信号を提供するようにする光学手段とを備えた装置を提案する。
【００１３】
この装置は、その光学照明手段が、光源とは反対側に一端を有する第１の光ガイド手段であって、この一端が、光源から導出された光を、選択された幾何学形状に基づいて提供して、実質的に均一に且つ実質的に一定の強度で強制通路を照明するように構成された第１光ガイド手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明による装置は、個別に又は一緒に取り入れることのできる付加的な特徴を有することができ、特に、
・  第１の光ガイド手段は、光ファイバの形態をとってもよく、
・  光ファイバの構成された端は、選択された長さにわたって選択された形状にマイクロ加工されたコアを備えていて、光の内部全反射を許すと共に、断面が選択された幾何学形状（例えば、実質的に長方形）である光ビームを提供し、
・  光ファイバは、多モード形式のものでよく、屈折率差(index difference)をもつのも任意であり、
・  光源は、多色形式のものでよく、
・  光源は、準単色形式のものでよく、
・  複数の（準）単色光源の存在中で、マルチプレクス手段を設けて、その入力をこれら（準）単色光源各々からの出力に結合し、且つその出力を、構成端とは反対の第１光ガイド手段の供給端に結合してもよく、
・  補正手段を強制通路の上流に設置し、光学照明手段の残部により導入される色収差を補正するようにしてもよく、
・  集光手段は、強制通路に向けられた集光端を有する第２の光ガイド手段を備えてもよく、
・  第２の光ガイド手段は、例えば、光ファイバの形態で構成され、
・  各光源は、第１の光ガイド手段の構成端、強制通路、及び第２の光ガイド手段の集光端を通過する軸の外側に配置されてもよく、この場合に、各光源及び／又は分析手段の少なくとも一部分を電子カードに植え込んでもよく、
・  各光源は、例えば、発光ダイオード、レーザダイオード、レーザ、白熱灯、又は放電灯でよい。
【００１５】
本発明は、サンプルの医療分析、特に、流動血球計算及び血球算定に特に良く適しているが、これに限定されるものではない。
本発明の更に別の特徴、及び効果は、添付図面を参照した以下の詳細な説明から明らかとなろう。
添付図面は、本発明を補足するように働くだけでなく、ある場合には、その定義にも貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ず、図１及び２を参照して、本発明による光学的流体検査装置Ｄの一実施形態を説明する。
以下の説明において、装置Ｄは、血液学的サンプルの形態の流体を検査（又は分析）して、血球算定を実行するように意図されていると仮定する。しかしながら、本発明は、この形式の流体又は算定に限定されるものではない。実際に、本発明は、全ての形式の流体、全ての形式の分析、特に、流動血球計算に係るものである。
【００１７】
図１に示すように、本発明による検査装置Ｄは、先ず、例えば、フランス特許ＦＲ２６５３８８５号に説明された「フロースリーブ」管として知られた形式であるのが好ましい測定管１を備えている。
【００１８】
簡単に言えば、この種の管１は、収束ノズル２が配置された内壁を備え、ノズル２は、一般に、サファイアで作られて、通常直径が６０μｍの校正されたオリフィスを画成する。壁は、内部くぼみ３を画成し、ここには、通常直径が２００μｍの非常に小さな毛細管（図示せず）が配置され、その端は、ノズル２に対向して、そこから短い距離に配置される。この毛細管は、ノズル２の上流で検査されるべき流体をチャンネル輸送するように意図され、流体が、一次束の形態で、毛細管の周りの内部くぼみ３に循環する二次緩衝流体により運ばれるようにする。
【００１９】
又、管１は、ノズル２の下流に、測定空間４を備え、これは、ノズル２により提供される流体を検査するための強制(compulsory)通路５（又は測定ゾーン又は測定窓）を含む。
【００２０】
ノズル２が非常に小さなサイズであり且つ流体力学緩衝技術が使用されるので、血球（検査されるべき流体の）が強制通路５に１つづつ現われ、従って、以下で明らかとなるように、少なくとも光学的分析を受けることができる。
【００２１】
検査されるべき流体は、収集ダクト６（部分的に示す）により、管１の上部に収集される。
上述した光学的分析は、測定空間４の強制通路５において被検査流体の細胞（成分）と光ビームとの間の相互作用により行なわれる。
【００２２】
強制通路５を照明する光ビームは、少なくとも１つの光源７により光が供給される光学照明手段（以下、照明光学系と称される）によって提供される。
【００２３】
光源７により提供される光は、特に、分析されるべき細胞、及び／又はある種類（又はサブ種類）の細胞を着色するのに使用できる染料（１つ又は複数）に基づいて選択される。細胞分析には蛍光染料がしばしば使用されることを想起されたい。実際に、着色した細胞に含まれた染料は、光源７の放射波長（又はその１つ）を吸収すると、ほとんど瞬間的に（通常１０-8ｓ以内に）且つ等方的に、その吸収した放射光より長い波長をもつ蛍光として知られた放射を再放出する。それ故、この蛍光の若干が、光学分析軸に対して９０°で、又はこの軸に平行に集光される（エピ蛍光(epifluorescence)）。
【００２４】
それ故、要求に基づいて、準単色光を提供する光源７、又は多色光を提供する光源７が選択される。
【００２５】
使用する準単色光源７は、例えば、発光ダイオード（即ちＬＥＤ）でよい。しかしながら、放射波長及び放射電力が、分析されるべき着色された成分の蛍光作用を必要に応じて許すようなレーザダイオード又はレーザを使用することもできる。
【００２６】
使用する多色光源７は、例えば、白熱灯、又はアーク灯、或いは多数の（準）単色光源でよい。
【００２７】
本発明によれば、照明光学系は、少なくとも、光源７とは反対側に第１端９を有し、これが、光源７から導出された光を、選択された幾何学形状（又は形状）に基づいて提供して、実質的に均一に且つ実質的に一定の強度で強制通路５を照明するように構成された第１光ガイド手段８を備えている。
【００２８】
換言すれば、第１端９は、断面が選択された形状（又は幾何学形状）の表面にわたって均一の強度を有する光ビームの形態で光を提供するように構成される。
【００２９】
第１光ガイド手段８により提供される光ビームの断面の選択された形状及び表面は、光ビームが強制通路５に到達するときに有するものと必ずしも同一ではないことに注意するのが重要である。実際に、図１に示すように、照明光学系は、第１光ガイド手段８に加えて、強制通路５にビームをチャンネル輸送すると共に、任意であるが、それを強制通路５の形態へともっていくように働く光学素子を備えることができる。従って、例えば、平行な表面を有する形式の調整プレート１０を、第１光ガイド手段８の出口に設けることができ、このプレートは、強制通路５に対する、ひいては、検査されるべき流体に対する光ビームの横方向位置の微制御を許すように意図される。又、例えば、調整プレート１０と管１との間に配置されて、光ビームを強制通路５に収束するよう意図された例えばアナモルフィック形式の一対のレンズで構成される投影光学系１１が設けられてもよい。
【００３０】
図２Ａ及び２Ｂに良く示されたように、第１光ガイド手段８は、光ファイバの形態であるのが好ましく、第１の構成された端９とは反対のその第２端１２は、光源７の出力に結合される。
【００３１】
例えば、光ファイバ８の第１の構成された端９は、選択された長さにわたってシース１４が除去された部分１３を備え、コア１５の外面は、反射性の金属材料で覆われるのが好ましい（端部１６を除いて）。コア１５の端部１６は、光の内部全反射を許すと共に、光ビームを（その断面において）上述した選択された形態（又は幾何学形状）で提供するために、例えば、選択された長さにわたり選択された形状にマイクロ加工される。コア１５の端部１６をマイクロ加工することにより、実際に、その中心部だけを保存することができ、これは、いわゆる屈折率差の光ガイドの場合に、光が均質フィールドを有する領域である。
【００３２】
図２Ａ及び２Ｂに示す実施形態では、コア１５の端部１６は、実質的に長方形断面の光ビームを提供するようにマイクロ加工される。マイクロ加工は、ここでは、コア１５に２つの傾斜面１７及び１８を画成することより成り、これらの面は、例えば、約５０から５５°の角度で傾斜され、それらが交差する若干手前で終了となり、実質的に長方形の端部を形成する。又、傾斜面１７及び１８は、屈折光を停止する外部被覆を有してもよい。
【００３３】
この形式のマイクロ加工された第１端９は、例えば、日本の会社「ナミキ」により製造されている。より詳細には、ここに示す実施形態は、「円筒状レンズ付き(cylindrical lensed)」形式（又は「円筒状レンズ付きファイバ(Cylindrical Lensed Fibre)」を表わすＣＬＦ）として知られた光ファイバ８の端に対応し、その技術的詳細は、特に、インターネットウェブサイト“www.namiki.co.jp/nqt/tp14.html”において見ることができる。
【００３４】
この形式のマイクロ加工により、ここに述べる形式の光学素子（調整プレート１０及び投影光学系１１）を使用して、光ビームの断面は、図３に示すように、強制通路５において実質的に長方形の形状にすることができる。例えば、長方形の端部１６が約１５５μｍｘ５５μｍであるマイクロ加工された光ファイバ８でスタートして、長さＸが約１０５μｍに等しく且つ巾Ｙが約３３μｍに等しい長方形の照明表面を得ることができる。
【００３５】
光ファイバ８は、例えば、多モード形式のものでよく、屈折率差をもつのも任意である。例えば、３Ｍ、ルーセント・テクノロジー及びＯＰＳにより製造された光ファイバを使用することができる。
【００３６】
光ファイバ８を使用することにより、光源７を電子カード１９上で移動することができ、このカードには、以下に述べる分析手段２０の少なくともある部分を埋め込むこともできる。測定管１の光学軸（即ち、第１光ガイド手段８の構成端９、強制通路５、及び以下に述べる第２光ガイド手段２３の集光端２５を通る軸）から光源７を変位させることは、管１をじかに取り巻くところから熱源を離すことができるので、特に好都合である。
【００３７】
更に、本発明によれば、検査装置Ｄは、光ファイバ８の第１端９をケラーアッセンブリにおいて一対の非球面レンズに置き換えて、コンデンサ及びディフューサを使用する必要がもはやないようにすれば、ケラーアッセンブリより成る同等の装置より、機械的及び光学的の両面で実質的に簡単である。
【００３８】
更に、光ファイバ８の使用は、測定管１を小型化できるようにする。
更に、マイクロ加工の精度が非常に高く且つその再現性のレベルも高いので、測定管１のための微調整手段を排除することができ、ひいては、検査装置Ｄにより与えられる性能の再現性を高めることができる。
【００３９】
多色光源７の存在中で、照明光学系８−１２に加えて、補正光学系（図示せず）を設けて、照明光学系により導入される色収差を少なくともある程度排除できるようにすることに注目するのが重要である。更に、これらの同じ光学系は、管の壁により及び管を通過する流体の厚みにより導入される幾何学的収差も補正するように設計されてもよい。この補正は、少なくとも１つが色を補正するように意図された回折格子を有する１つ以上の非球面ジオプターを有する光学系を使用して行うことができる。
【００４０】
更に、光ファイバ８の使用は、異なる波長の光を放射する多数の（準）単色光源を検査装置Ｄに装備できるようにする。この場合に、各光源は、マルチプレクサの入力の１つに結合され、その出力が光ファイバ８の入力に結合される。
【００４１】
上述したように、前記照明光学系により与えられる光ビームと、検査されるべき流体との間の相互作用は、測定管１内の強制通路５において行なわれる。この相互作用の結果が、測定管１の下流に位置する集光手段２１−２５を経て、例えば、１つ以上の光電子検出器のような従来の分析手段２０により分析される。
【００４２】
より詳細には、図１に示す非制限実施形態において、集光手段（又はもっと簡単に収集光学系）は、測定空間４を通過した光を集光するように意図された例えばアナモルフィック形式の一対のレンズ２１と、それに続いて、例えば、平行な平面を有する形式の調整プレート２２とを備え、これは、集光を第２の光ガイド手段２３に正確に導入するように意図され、その出力２４は、分析用の検出手段２０に結合される。
【００４３】
（光）検出の原理は、良く知られている。簡単に述べると、着色等がなされて強制通路５に到達する被検査流体の各成分（又は細胞又は粒子）は、照明光学系により（主としてその第１光ガイド手段８により）整形されて実質的に強制通路５の全面にわたり実質的に一定の均一性及び強度を有する光を、吸収し及び／又は回折し及び／又は反射する。これらの相互作用は、（相互作用がない場合に）光電検出器により与えられる光電信号の連続成分であって、電気インパルス（その各形状及び巾が、照明光と相互作用した成分の特性である）により指示される光電信号の連続成分を減少する助けをする。
【００４４】
血液サンプル中の白血球集団の分布マトリクスを表わす像であって、本発明による検査装置Ｄで得られた像の一例が、図４に示されている。この図の右上部分は、好酸球の集団を示し、一方、中央部分は、好中性球の集団を示し、右下の角は、単球の集団を示し、そして中央下部は、リンパ球の集団を示す。
【００４５】
第２光ガイド手段２３は、その第１端２５に集光が供給され（この場合には、調整プレート２２により）、一方、その第２端が出口２４を画成する光ファイバの形態で製造されるのが好ましい。
【００４６】
この集光用の光ファイバ２３により、光検出器（１つ又は複数）を、例えば、電子カード１９上で測定管１の光学軸から変位させることができ、ひいては、アッセンブリを機械的及び光学的の両方で更に簡単にすることができる。
【００４７】
本発明は、一例として上述した光学的流体検査装置の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で当業者により考えられるあらゆる変更を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による光学的流体検査装置の一実施形態を概略的に示す図である。
【図２Ａ】「円筒状レンズ付き」として知られた形式の照明用光ファイバの構成端の平面図である。
【図２Ｂ】「円筒状レンズ付き」として知られた形式の照明用光ファイバの構成端の前面図である。
【図３】図２の光ファイバにより強制通路に得られる光ビームの断面形状を概略的に示す図である。
【図４】本発明による検査装置を使用して得られる血液分析の結果を示す映像である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2008520989.tif 000009
2008520989.tif 000010
2008520989.tif 000011
2008520989.tif 000012