(57)【要約】光導波路と、支持材と、検出器とを含む粒子分析器。光導波路は、放射源から空間的に分離されたビームを方向付けて、サンプル流量測定領域中で測定ビームを生成する。支持材は、相互に対する固定相対位置で光導波路のそれぞれを維持し、測定領域内に測定ビームの配置を維持する。検出器は、測定領域を通って流れる粒子と相互作用する、測定ビームから生成される光を感知する。支持材および検出器のうちの少なくとも１つを中核流サンプルシステムに連結することができる。連結は、サンプル相互作用から生じる光学的放射を検出器に伝えるように構成される、光導波路デバイスを使用することができる。
2012519278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射源から空間的に分離されたビームを方向付けて、サンプル流量測定領域内に測定ビームを生成するように構成される光導波路と、
相互に対する固定相対位置で該光導波路の各々を維持し、該測定領域内に該測定ビームの配置を維持するように構成される支持材と、
該測定領域を通って流れる粒子と相互作用する該測定ビームから生成される光を感知するように構成される検出器と
を備える、粒子分析器。
【請求項２】
前記測定ビームは、実質的に一様な空間強度プロファイルまたは平頂プロファイルを備える、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項３】
前記光導波路は、光ファイバを備える、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項４】
前記放射源は、複数のレーザ源を備える、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項５】
前記複数のレーザ源は、光の複数の様々な波長、波長帯域、偏光、またはパルス幅を生成する、請求項４に記載の粒子分析器。
【請求項６】
前記サンプル流量測定領域は、キュベットまたは空隙を備えるサンプルシステム内に含有される、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項７】
前記支持材および前記検出器のうちの少なくとも１つは、中核流サンプルシステムに連結される、請求項６に記載の粒子分析器。
【請求項８】
前記連結は、サンプル相互作用から生じる光学的放射を前記検出器に伝えるように構成される、光導波路デバイスの使用を含む、請求項７に記載の粒子分析器。
【請求項９】
前記放射源は、光の複数の波長、波長帯域、偏光、またはパルス幅を生成する、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項１０】
前記検出器は、前記サンプル流量測定領域を包囲する様々な検出器位置に対応する複数の検出器を備える、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項１１】
前記支持材は、１以上の次元のアレイで形成される、実質的に平行な溝を備える、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項１２】
前記支持デバイスに連結され、および前記光導波路の３次元移動を制約するように構成されるカバープレートをさらに備える、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項１３】
前記カバープレートは、前記光導波路の末端の縦方向平行移動を制約するように構成される、請求項１２に記載の粒子分析器。
【請求項１４】
前記光導波路から測定点に、前記空間的に分離されたビームを方向付けるように構成される光学システムをさらに備える、請求項１に記載の粒子分析器。
【請求項１５】
前記光学システムおよび前記支持システムは、相対移動を最小化するように固定的に機械的に結び付けられる、請求項１４に記載の粒子分析器。
【請求項１６】
粒子分析器内で分析するために粒子を含有する流体サンプルを調製することと、
放射源から光導波路を通して光を伝達することと、
該流体サンプルの測定領域の平面に沿って、複数の空間的に分離されたビームとして該光導波路から該光を方向付けることと、
該測定領域を通って流れるそれぞれの粒子との該空間的に分離されたビームの相互作用を介して生成される光を感知することと、
該それぞれの粒子のパラメータを決定するために信号を分析することと
を含む、粒子を分析する方法。
【請求項１７】
前記測定領域の前記平面に沿って方向付けられた前記ビームの一部分において、実質的に一様な空間強度プロファイルを生成することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
それぞれの放射源からビームを受容するように、および測定領域内に直列の空間的に分離された実質的に一様な空間強度プロファイルビームを生成するように構成される光ファイバ束と、
Ｖ字形溝のアレイを含むＶ字形溝支持システムであって、該Ｖ字形溝の各々は、該光ファイバ束内の対応するファイバを個別に支持するように、および該ファイバと該直列的に分離されたビームとの間に固定相対間隔を維持するように構成される、Ｖ字形溝支持システムと、
該ビームからの調査に基づいて、粒子によって反射、散乱、または放出される光を感知するように構成される粒子検出器と
を備え、該直列の空間的に分離されたビームは、ビーム成形光学システムを使用して該粒子上に方向付けられる、システム。
【請求項１９】
前記空間的に分離されたビームは、前記測定領域内の該ビームの一部分において、実質的に一様な空間強度プロファイルを備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
サンプルシステムに固定的に連結されるように構成されるように、および放射源から独立ビーム経路に沿ってビームを方向付けて、該サンプルシステムのサンプル流量測定領域内に測定ビームスポットを生成するように構成される第１の光学システムと、
該サンプル流量測定領域から送達される放射を感知するように構成される検出システムと
を備える、粒子分析器。
【請求項２１】
前記第１の光学システムは、接着材料を使用して前記サンプルシステムに接着される、請求項２０に記載の粒子分析器。
【請求項２２】
前記第１の光学システムは、前記サンプルシステムに機械的に締結される、請求項２０に記載の粒子分析器。
【請求項２３】
前記検出システムは、前記サンプルシステムに固定して連結される、請求項２０に記載の粒子分析器。
【請求項２４】
前記測定ビームスポットは、前記測定領域内の該スポットの一部分において、実質的に一様な空間強度プロファイルを備える、請求項２０に記載の粒子分析器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概して、粒子分析器に関し、具体的には、フローサイトメータに関し、光学システムは、経時的な測定性能の変化を最小化するように安定させられる。
【背景技術】
【０００２】
フローサイトメトリでは、フローサイトメータ器具が、細胞等の粒子を、複数の粒子からの１本の線に並べる。細胞の線またはサンプル流は、レーザビーム等の光源によって形成される放射ビームを通過する。フローサイトメータ器具は、各細胞が放射ビームを通過するにつれて、複数の細胞のそれぞれとの相互作用から出現する、発する、または散乱する光を捕捉する。
【０００３】
放射光は、例えば、光学フィルタの使用等を通して、スペクトル的に分離され、いくつかの光検出器に方向付けられ、その場合、各フィルタおよび検出器の組み合わせは、関心の波長帯域または領域に特異的である。研究中の物質の分析的グループ化および区別を可能にするように、種々の方法を使用して、検出器によって生成されるパルス等の電気信号を処理することができる。
【０００４】
フローサイトメトリで使用される多くの蛍光色素の独自のスペクトル特性により、および生体細胞の特定の表現型分析のために、しばしば、１つ以上の励起源または光源を採用する必要がある。例えば、フローサイトメータ内のレーザ等の複数の光源を最小化することは、光をサンプル測定領域に送達するために、自由空間光通信、または光ファイバ導波路、あるいは各レーザ用の自由空間および光ファイバの組み合わせを製造すること、追加すること、または交換することを伴う。粒子がサンプル流の経路に沿って流れるにつれて、所与の粒子または細胞が各ビームによって照射されるように、例えば、複数の光源は、サンプル流に沿って個々の光ビームの物理的分離を有するよう配置される。例えば、結果として生じる放射または散乱光は、例えば、空間的に分離された収集光をフィルタおよび検出器の異なるセットへと誘導する対物レンズによって、これらの対応するサンプル照射場所のそれぞれから捕捉される。次いで、これらのフィルタおよび検出器セットのそれぞれは、複数の光源のうちの１つからの照射へのサンプル応答を特徴付ける。
【０００５】
相対的配置は、光源、任意の励起光源をサンプルへと誘導する光学的要素、サンプル流、放射または散乱光収集光学部、および検出システムの間で経時的に変化し得る。この変化は、光源、励起光送達システムの光学部および架台、蛍光および散乱光収集システムを備える材料、ならびにサンプル流システムに対するこれらのシステムの載置における熱サイクルによるものとなり得る。熱的不安定性のほかに、機械的振動、衝撃、および応力も、励起源、励起送達光学部、サンプル流、集光、および検出システムの整合に悪影響を及ぼす場合がある。光学的および機械的構成要素およびシステムの間のこの変化する整合、同様にコアサンプル流は、フローサイトメータシステムの性能特性を変化させる。
【０００６】
加えて、例えば、流動粒子のサンプル流の挙動は、経時的に変化する。サンプル流は、流れの位置または形状に影響を及ぼす、流体性質の変化を呈し得る。粒子はまた、サンプル流内の位置または運動の挙動も変化させ得る。これらの変化は、例えば、温度または圧力等のサンプルの変化または周囲環境変化によるものであるか、または、時間的に変化するトライボロジーまたは他の流体処理システムの性質、あるいは生体混合流体自体の性質によるものとなり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、必要とされるものは、経時的に安定したフローサイトメータ測定性能を提供するために、サンプル流挙動の変化に耐える、システムの構成要素間の相対運動を最小化または排除する方式で、ビームを方向付けてサンプル量を照射し、結果として生じる放出または散乱放射を収集するためのシステムおよび方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、光導波路と、支持材と、検出器とを含む、粒子分析器が提供される。光導波路は、放射源から空間的に分離されたビームを方向付けて、サンプル流量測定領域中で測定ビームを生成する。支持材は、相互に対する固定相対位置で光導波路のそれぞれを維持し、測定領域内に測定ビームの配置を維持する。検出器は、測定領域を通って流れる粒子と相互作用する測定ビームから生成される光を感知する。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、以下のステップ（必ずしも与えられた順番ではない）を含む、粒子を分析する方法が提供される。粒子分析器の中で分析するための粒子を含有する流体サンプルを調製するステップ。放射源から光導波路を通して光を伝達するステップ。流体サンプルの測定領域の平面に沿って、複数の空間的に分離されたビームとして光導波路から光を方向付けるステップ。測定領域を通って流れるそれぞれの粒子との空間的に分離されたビームの相互作用を通して生成される光を感知するステップ、およびそれぞれの粒子のパラメータを決定するように信号を分析するステップ。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態によれば、サンプルシステムに固定して連結されるように構成され、かつ放射源から独立ビーム経路に沿ってビームを方向付けて、サンプルシステムのサンプル流量測定領域中で測定ビームスポットを生成するように構成される、光学システムと、サンプル流量測定領域から送達される放射を感知するように構成される、検出システムとを備える、粒子分析器が提供される。
【００１１】
添付図面を参照して、さらなる実施形態および特徴、ならびに種々の実施形態の構造および動作を、以下で詳細に説明する。本発明は、本明細書で説明される具体的実施形態に限定されないことに留意されたい。そのような実施形態は、本明細書では例証目的のみで提示される。付加的な実施形態は、本明細書に含有される情報に基づいて、当業者に明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
ここで、対応する参照記号が対応する部品を示す添付図面を参照して、一例のみとして本発明の実施形態を説明する。さらに、本明細書に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の実施形態を図示し、さらに説明とともに、本発明の原則を説明し、当業者が本発明を作製して使用することを可能にする働きをする。
【図１】図１は、本発明の実施形態によるフローサイトメータを描写する。
【図２】図２は、本発明の実施形態による、サンプル流への固定された機械的整合を伴う励起システムを図示する。
【図３】図３は、本発明の実施形態による、サンプル流への固定された機械的整合を伴う励起システムおよび収集システムを図示する。
【図４Ａ】図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、サンプル流への複数の放射源の固定された整合を提供する、光ファイバのアレイを図示する。
【図４Ｂ】図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、サンプル流への複数の放射源の固定された整合を提供する、光ファイバのアレイを図示する。
【図４Ｃ】図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、サンプル流への複数の放射源の固定された整合を提供する、光ファイバのアレイを図示する。
【図５】図５は、本発明の実施形態による、固定整合励起および収集システムを修正するための光学的構成要素の直接取付および組み込みを図示する。
【図６】図６は、本発明の実施形態による、光ファイバの断絶および接続を可能にするための光ファイバコネクタの使用を図示する。
【図７Ａ】図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、本発明の実施形態による、サンプル流移動への向上した耐性のものを含む、励起システムを図示する。
【図７Ｂ】図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、本発明の実施形態による、サンプル流移動への向上した耐性のものを含む、励起システムを図示する。
【図７Ｃ】図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、本発明の実施形態による、サンプル流移動への向上した耐性のものを含む、励起システムを図示する。
【図８】図８は、本発明の実施形態による、平頂空間強度ビームプロファイルを作成するための屈折性光ビーム成形システムの例示的実施例を図示する。
【図９】図９は、本発明の実施形態による、複数の光学励起場所でサンプリングする流れに対する共通ビーム成形光学部を通る、複数の光源のアレイを図示する。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による、複数の光学励起調査点でサンプリングする流れに対する共通ビーム成形光学部を用いて光源の全てを調節するアレイにおける、複数の光ファイバ励起源の使用を図示する。
【図１１】図１１、１２Ａ、１２Ｂ、１３および１４は、本発明の種々の実施形態による、種々の粒子分析器を図示する。
【図１２Ａ】図１１、１２Ａ、１２Ｂ、１３および１４は、本発明の種々の実施形態による、種々の粒子分析器を図示する。
【図１２Ｂ】図１１、１２Ａ、１２Ｂ、１３および１４は、本発明の種々の実施形態による、種々の粒子分析器を図示する。
【図１３】図１１、１２Ａ、１２Ｂ、１３および１４は、本発明の種々の実施形態による、種々の粒子分析器を図示する。
【図１４】図１１、１２Ａ、１２Ｂ、１３および１４は、本発明の種々の実施形態による、種々の粒子分析器を図示する。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による、粒子分析器システムを図示する。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の実施形態による、楕円ビームを伴う中核流を図示する。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の実施形態による、平頂ビームを伴う中核流を図示する。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態による、放射ビームの２つの２次元グラフを図示する。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態による、集束放射ビームを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
種々の実施形態の特徴は、類似参照文字が全体を通して対応する要素を識別する、図面と併せて解釈されると、以下で記載される発明を実施するための形態からより明白となるであろう。図中、類似参照番号は、概して、同一、機能的に同様、および／または構造的に同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号の中の左端の数字によって示される。
【００１４】
本明細書は、本発明の特徴を組み込む、１つ以上の実施形態を開示する。開示された実施形態は、本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。本発明は、ここに添付される請求項によって定義される。
【００１５】
本明細書で説明される実施形態は、本明細書では「一実施形態」、「実施形態」、「実施形態例」等と呼ばれる。これらの言及は、参照される実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含むことができるが、全ての実施形態が必ずしも全ての説明された特徴、構造、または特性を含むわけではないことを示す。さらに、特定の特徴、構造、または特性が実施形態との関連で説明される時に、明示的に説明されていようとなかろうと、他の実施形態との関連でそのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことが、当業者の知識の範囲内であることが理解される。
【００１６】
実施形態は、粒子を分析するための任意のシステムまたはプロセスに適用可能であるが、簡潔および明確にするために、本発明の種々の特徴を例示するために、フローサイトメトリ環境が実施例として使用される。
【００１７】
しかしながら、そのような実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実装することができる環境例を提示することが有益である。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態によるフローサイトメータシステム１００を描写する。一実施例では、フローサイトメータシステム１００は、１つ以上の放射源１１０と、光学励起システム１２０と、構造または空隙１３０（以降では構造と呼ばれる）、粒子１３６を含むサンプル流１３３と、光学収集システム１４０と、検出システム１５０とを含む。
【００１９】
一実施例では、１つ以上の光学的放射源１１０からの光が、サンプル流１３３を誘導する構造１３０に向かって励起光学システム１２０によって誘導される。一実施例では、構造１３０は、サンプル流１３３を包囲する空隙から成る。光は、サンプル流１３３の中を流れる粒子１３６と相互作用する。散乱または励起蛍光等の、その相互作用に起因する光は、収集光学システム１４０によって検出システム１５０上に方向付けられる。一実施例では、検出された情報は、示されていない電子機器およびソフトウェアによって分析される。
【００２０】
一実施形態では、散乱光は、任意の種類の前方、側方、または後方散乱光、反射光、および吸収光を含むように意図されている。
【００２１】
一実施例では、要素１１０内の放射源は、レーザとなり得るが、アーク灯、発光ダイオード、または他の光学的放射源も使用することができる。１つより多くのレーザを使用することができ、その場合、各レーザは、異なる光学励起刺激へのサンプル粒子の応答を測定するために、例えば、光波長、波長帯域、偏光、パルス幅、または他の光学的特性であるが、それらに限定されない、独自の光学的特性の光学的放射を放出することができる。
【００２２】
一実施例では、光学システム１２０または１４０は、鏡、レンズ、プリズム、光ファイバ、回折素子、光導波路、または他の光学的構成要素を備えることができる。当業者であれば、一実施例では、光学的構成要素は、具体的には示されていない、フローサイトメータの中のプレートまたは他の機械的基部あるいは結合に取り付けられる離散架台、例えば、金属架台によって配置することができると理解するであろうと認識されたい。
【００２３】
一実施例では、光エネルギーが少容量に凝縮される、焦点領域１３１がサンプル流１３３内に作成されるように、光学システム１２０を使用してビーム１１５を集束させることができる。焦点領域１３１は、放射源１１０からの調査の粒子１３６の応答を最大限化するように、サンプル粒子を傍受する光が最も集中した場所に位置することができる。
【００２４】
一実施例では、複数の光源が放射源１１０で使用される。複数の光源が利用される時に、複数の焦点領域を形成することができる。焦点領域は、以下で説明されるように、検出するための散乱光および蛍光の収集を促進するために、サンプル流軸（図示せず）に沿った有限間隔によって分離することができる。
【００２５】
一実施例では、サンプル粒子１３６は、一列縦隊で流れることができる。例えば、示されていないが、粒子１３６の（中核）流れは、ノズルを通過することができ、かつ光学的放射調査領域１３６のそばを通る前に周辺（シース）流体の流れによって流体力学的に誘導することができる。中核およびシース流１３３は、構造１３０、例えば、光透過性流体導管、おそらくキュベット内に含有することができ、または流れは、流体誘導システム（図示せず）から空気中へ放出することができる。種々の実施例では、サンプル粒子１３６は、測定後に破棄することができ、または粒子１３６は、光学的調査からの測定された性質に基づいて選択し、選別フローサイトメータの場合のように、さらなる分析のために異なるグループで収集させることができる。
【００２６】
一実施例では、サンプル粒子１３６は、例えば、側方散乱光１４６、前方散乱光１４２、蛍光１４４、または後方散乱光（図示せず）を生成することができる。前方散乱光１４２は、ビーム１１５／１１７との相互作用に基づくことができる。蛍光１４４は、適切な蛍光色素または他の発光材料が粒子１３６に添加されているか、または例えば自己蛍光によるものであるかどうかに応じて、光源光とは異なるエネルギーの光子を伴う光を発することに基づくことができる。別の実施例では、例えば、より高いエネルギー放出光子を作成するために２光子放出過程を使用した、非線形効果も使用することができる。前方散乱光１４２およびおそらく蛍光発光した光１４４は、サンプル相互作用領域１３１から検出器システム１５０へ光１４２、１４４、および１４６を誘導する、光学システム１４０によって捕捉することができる。前方散乱光１４２、側方散乱光１４６、および蛍光発光した光１４４は、サンプル粒子１３６に対する任意の角度で生成し、捕捉することができる。収集光学システム１４０はまた、例えば、フローサイトメータの中のプレートまたは他の機械的基部あるいは結合に取り付けられた離散架台によって配置される、鏡、レンズ、プリズム、光ファイバ、または他の光学的構成要素で構成することもできる。収集光学システム１４０は、概して、システム１２０と同じ光学的要素から成らないが、励起および収集システム１２０および１４０の両方によって共有される、いくつかの共通光学的要素の種類があり得る。前方散乱光１４２は、そこからビーム１１５がサンプル流１３３に影響を及ぼす方向と略反対の方向において収集することができる。他の散乱光１４６は、側方散乱と呼ばれる、ビーム１１５の方向に対して略直角である方向において収集することができる。加えて、サンプル粒子１３６からの任意の結果として生じる蛍光発光１４４は、サンプル流１３３へのビーム１１５衝突に対して同様に直角である方向において収集することができる。
【００２７】
一実施例では、収集システム１４０および／または検出システム１５０は、収集した光１４２、１４４、および１４６を離散光波長帯域に分離する、フィルタまたは他の要素を含むことができ、かつこれらの波長帯域内の光学的放射を電気信号に変換する感光性電気光学検出器を含むことができる。種々の波長帯域に対応する、信号の相対分布の分析は、フローサイトメータ１００の中で測定されたサンプル粒子１３６の性質についての情報を提供する。
【００２８】
一実施例では、前方散乱光１４２は、その強度を低減するように、または検出された光の波長をレーザ発光波長に集中した狭い波長帯域に隔離するように、フィルタにかけることができる、比較的高い強度のものとなり得る。検出システム１５０は、前方散乱光１４２を測定するために使用することができる、光ダイオード等の比較的低い感度の光検出器を有することができる。一実施例では、直接伝達された非散乱レーザ源光を、前方散乱検出器による収集から物理的に阻止することができる。
【００２９】
一実施例では、側方散乱光１４６は、収集システム１４０または検出システム１５０のうちのいずれか一方の中の光学フィルタ（図示せず）からの反射、または光学フィルタを通した伝達のうちのいずれか一方によって収集することができる。フィルタはまた、側方散乱光１４６が検出システム１５０の蛍光検出器部分に到達するのを防止することもできる。
【００３０】
本発明の範囲から逸脱することなく、偏光、角度分布等の、サンプルと相互作用する光に関する他のパラメータも検出できることを理解されたい。
【００３１】
一実施例では、蛍光１４４は、散乱レーザ光と比較して、非常に低い強度となり得る。これが発生した場合、レーザ光を収集システム１４０または検出システム１５０内で光学的にフィルタにかけ、高感度蛍光検出器から遮断することができる。収集光学システム１４０によって捕捉されている蛍光１４４は、しばしば二色性光学フィルタの使用によって、異なる光波長領域または帯域に分離することができる。検出システム１５０内の単一の非常に敏感な光検出器は、各波長帯域におけるサンプル１３３の相対的蛍光発光を分析することができるように、別個の波長領域のうちのそれぞれの中で蛍光１４４を測定することができる。非常に小さい蛍光信号強度と、例えば、光源光の調査領域１３１の通過中に流動サンプル粒子１３６が蛍光を発する短い時間量とにより、蛍光検出器は、光学的照射への応答が極めて敏感かつ高速である。これらの理由により、蛍光検出器は、光電子増倍管または他の検出器技術を用いて構成することができる。
【００３２】
異なる励起波長の複数の光源レーザが放射源１１０の一部である時、これらのレーザは、サンプル流の流動軸１３８に沿って空間的に分離される場所で集束させることができる。各調査場所からの散乱光１４２および１４６または蛍光発光した光１４４は、特定の励起波長に対応することができる、例えば、検出システム１５０の適切な光学フィルタおよび検出器へと光を誘導するように、収集光学システム１４０によって幾何学的に分離することができる。
【００３３】
一実施例では、放射源１１０におけるレーザの整合、またはサンプル流１３３に対するそれらの焦点位置の任意の変化が、測定結果を改変し得る。極端な場合、ビーム１１７は、粒子１３６がビーム１１５によって決して照射されないように、調査領域１３１を通って流れる際に粒子１３６を外れることができる。
【００３４】
一実施例では、空間強度プロファイルは、レーザビーム１１５／１１７を横断するガウス分布となり得る。この場合、ビーム１１７がサンプル粒子１３６と相互作用する点で、粒子１３６がそのガウス強度分布プロファイルを通って横断する場所に応じて、粒子１３６の検出の確率に非常に大きな違いがあり得る。例えば、粒子１３６が調査レーザビーム１１７の中心を通過する場合、粒子１３６は、比較的強い蛍光または散乱形跡を生じることができる、ビーム１１７による最大限の照射を受けることができる。同じ粒子１３６がガウス強度プロファイルのレーザビーム１１７の外縁を通過するが、照射が劇的に低くなり得る場合、結果として生じる散乱または蛍光信号は、それに対応してはるかに低くなり得る。したがって、一貫した確実な測定能力を維持するために、光学励起システム１２０およびサンプル流１３３の相対的整合および配置は、多くの測定の時間にわたって実質的に一定に保たれるべきである。
【００３５】
一実施例では、光学収集システム１４０および検出システム１５０は、サンプル流１３３に対して一定の整合にとどまるが、１つ以上の光源調査場所１３１は、サンプル流１３３と整合したままにならない場合がある。例えば、中核流１３３上の光源励起点１３１の相対移動は、収集光学部１４０によって幾何学的に中継される場合があり、散乱光および蛍光１４２、１４４、および１４６の移動が検出システム１５０への３次元関係で発生し、収集された光の見掛けの強度を変化させるという結果となる。同様に、収集光学部１４０の位置に対するサンプル流１３３の移動は、検出システム１５０上の収集された光点の焦点およびサイズを変化させることができ、おそらく開口を過剰充填し、それは再度、収集された光の見掛けの強度に影響を及ぼし得る。
【００３６】
例えば、多くの独立した変数により、光源１１０、励起光学システム１２０、サンプル流１３３、収集光学システム１４０、および検出器システム１５０の光学機械的整合を達成し、維持することが困難であることが理解できる。光源レーザが熱的不安定性を受ける場合、例えば、ビーム指向が変化し得て、それは、励起光学部１２０を通るビーム１１５を不整合し、ビーム１１７、またはサンプル流１３３の経路に対するその焦点領域１３１を誤って配置し、サンプル流１３３またはいくつかの配設では粒子１３６の調査の強度を変化させ得る。この不整合はまた、サンプルにおいて発生する、任意の結果として生じる散乱レーザ光１４２、１４６、またはサンプル蛍光１４４の収集および検出にも影響を及ぼし、測定の質をさらに損なう場合がある。他の光学機械的配置および整合変化が、熱的変動または機械的振動等の環境条件の変化とともに、フローサイトメータ構成要素とシステムとの間で発生し得る。これは、フローサイトメータ１００において適正な整合および一貫した性能特性を維持するために、種々の構成要素およびシステムの頻繁で時間のかかる調整を必要とし得る。光学的構成要素またはシステムへの任意の追加または変更も、正確な整合を達成するために面倒な手順を必要とし得るが、修正前にシステムの性能を正確に複製することは非常に困難となり得る。これらの問題は、以下で論議される実施形態を通して解決することができる。
【００３７】
加えて、サンプル流の流量１３３はまた、本質的に不安定となり得る。理想的には、粒子１３６は、サンプル流量１３３の中心軸１３８に沿って真っ直ぐに進行する。しかしながら、サンプル流１３３内の粒子１３６の経路、および全体的なサンプル流１３３の形状は、流体力学の変化によって変化し得る。流体力学は、例えば、経時的にサンプル流１３３の不安定性を引き起こし得る、環境、流体制御システム、およびサンプル性質等によって影響される。そうでなければ、たとえフローサイトメータシステム１００が光学器械的に安定していても、サンプル流の流体力学変化が、測定の誤差または不確定性の原因となり得る。これらの問題は、以下で論議される実施形態を通して解決することができる。
【００３８】
図２は、本発明の実施形態による励起システム２００を図示する。示された実施例では、システム２００は、光源２１０と、導波路２２５を含む光学システム２２０と、サンプル流２３５を誘導する構造２３０と、対物レンズ２４５Ａを伴う集光器２４０Ａと、対物レンズ２４５Ｂを伴う集光器２４０Ｂと、電気工学的検出器２６０Ａおよび２６０Ｂを伴う検出システム２５０Ａおよび２５０Ｂとを含む。一実施例では、対物レンズ２４５Ａは、鏡、例えば、放物面鏡と置換することができる。一実施例では、システム２００は、サンプル流２３５を誘導する構造２３０との固定した機械的整合を有する。
【００３９】
一実施例では、放射源２１０から放射されるビーム２１５は、光学励起システム２２０を介してサンプル流２３５に送達される。この実施例では、システム２２０は、サンプル流２３５を誘導する構造２３０に直接かつ永久的に取り付けられる。実施例として、例えば、レーザ２１２となる場合がある、放射源２１０は、導波路デバイス２２５、例えば、光ファイバの中へ方向付けられて連結される、ビーム２１５を生成する。次いで、ビーム２１５は、導波路デバイス２２５を通して構造２３０に向かって誘導される。構造２３０は、フローセル、キュベット、または空気となり得て、それを通してサンプル混合流体２３５が、関心の光波長で光透過性である経路２３７に沿って流れる。キュベットによって含有されない流れについては、構造２３０が、空気の中、または空気を通って自由に流れるサンプル混合流体２３５を支持し、拘束することができる。この実施例では、導波路デバイス２２５は構造２３０に永久的に取り付けられている。励起光は、光ファイバ２２５から退出し、流動流体経路２３７における測定部分２３１の中のサンプル２３５に影響を与えさせられる。
【００４０】
上記で論議されるように、ビーム２１５がサンプル２３５と相互作用すると、サンプル２３５は、蛍光を発する、および／または光を散乱させることができる。蛍光および／または散乱光は、光を収集するための光学対物レンズ２４５Ａと、検出システム２５０Ａに光を誘導するための一連の後続のレンズまたは鏡とを含むことができる、光学収集システム２４０Ａによって捕捉することができる。検出システム２５０Ａでは、光は、例えば、光学干渉フィルタ、吸収フィルタ、プリズム、回折格子、または他の既知の屈折、分散、あるいは回折技術によって、構成波長領域または帯域に光学的またはスペクトル的に分離することができ、次いで、構成波長領域または帯域のそれぞれは、電気光学検出器２６０Ａによって電気信号に変換される。実施例では、前述のデバイスまたは技法のうちの１つ以上、例えば、光学干渉フィルタ、吸収フィルタ、回折技術等は、所望の光波長信号分離を達成するために、単独で、または検出システム２５０Ａ内の種々の組み合わせで使用することができる。実施形態では、放射源２１０は、サンプル流２３５を含有する構造２３０から遠隔に位置するが、光学励起システム２２０の中の光ファイバ２２５等の連続誘導機構によって、光学的および機械的に構造２３０に直接接続される。したがって、光ファイバ２２５の出力端は、構造２３０に非常に接近して配置され、かつ構造２３０と直接的にしっかりと固定整合し、したがって、サンプル流２３５に接近し、それにより、ビーム２１５とサンプル流２３５との間の不整合をほぼ排除する。
【００４１】
別の実施形態では、複数の光学収集システム、例えば、２４０Ａおよび２４０Ｂ、ならびに複数の検出システム、例えば、２５０Ａおよび２５０Ｂを、固定励起光学システムと併せて利用することができる。この場合、構造２３０に取り付けられた励起光学システム２２０を通した放射源２１０による、サンプル粒子の調査に起因する蛍光または散乱光２３２Ａおよび２３２Ｂは、１つより多くの光学収集システム２４０Ｂによって捕捉され、光学収集システム２４０Ｂのそれぞれは、例えば、光を収集するための光学対物レンズ２４５Ｂと、検出システム２５０Ｂへと光を誘導するための一連の後続のレンズまたは鏡とを含有する。検出システム２５０Ｂでは、光は、電気光学検出器２６０Ｂによって電気信号に変換することができる、所望の波長帯域に光学的に分離することができる。複数の収集システムの使用は、蛍光収集効率を増加させることができ、または蛍光および散乱レーザ光の光学収集および検出システムの分離を可能にすることができる。
【００４２】
サンプル流を含有する構造２３０への光学励起システム２２０からの光ファイバの固定取付は、異なる機構を使用して行うことができる。一実施形態では、構造２３０、例えば、フローセルまたはキュベットは、光ファイバ先端を担持するように修正することができる。裸のファイバについては、これは、キュベットの側面に穴を開けるために、例えば、レーザ、水ジェット、超音波、または穿孔機を使用し、次いで、ファイバを穴の中へ取り付けるために、光屈折率整合セメント等のエポキシを使用して、行うことができる。代替として、小さい「Ｖ字形」ブロックをガラス、セラミック、または他の物質に切り込むことができ、その中に、その円筒表面がＶ字形ブロックの２つの側面と接線接触した状態で光ファイバ端を横たえることができる。ファイババレル表面上の第３線接触を提供するように、第２の平坦なカバープレートを、Ｖ字形溝の中へ横たえられたファイバを覆って取り付けるか、または結合することができる（この機構による複数のファイバ取付は、図４Ａに図示されている）。このＶ字形ブロック載置光ファイバアセンブリは、サンプル流の流量に対して所望の場所で、構造２３０、例えば、キュベットに結合することができる。
【００４３】
図３は、本発明の別の実施形態による、サンプル流への固定された機械的整合を伴う励起および収集システム３００を図示する。一実施例では、励起および収集システム３００は、光源３１０と、導波路３２５を含む光学システム３２０と、経路３３７を通してサンプル流３３５を誘導する構造３３０と、導波路３４５Ａおよび３４５Ｂ（例えば、光ファイバ等）を伴う光学収集システム３４０Ａおよび３４０Ｂと、電気光学検出器３６０Ａおよび３６０Ｂを伴う検出システム３５０Ａおよび３５０Ｂとを含む。
【００４４】
一実施例では、放射源３１０から放射されるビーム３１５は、サンプル流３３５を誘導する構造３３０に直接かつ永久的に取り付けることができる、光学励起システム３２０を介してサンプル流３３５に送達される。放射ビーム３１５によるサンプル粒子の調査に起因する、蛍光または散乱光、例えば、３３２Ａおよび３３２Ｂは、サンプル流３３５を含有する構造３３０に同様に直接付加される、１つ以上の光導波路３４０Ａおよび３４０Ｂ、例えば、光ファイバによって捕捉することができる。捕捉された光３３２Ａおよび３３２Ｂは、導波路３４５Ａを通して検出器システム３５０Ａに向かって誘導される。検出器システム３５０Ａでは、蛍光または散乱光３３２Ａおよび３３２Ｂは、電気光学検出器３６０Ａおよび３６０Ｂによって電気信号に変換することができる、構成波長領域に光学的に分離することができる。例えば、異なる波長帯域への光の分離は、光をスペクトル的にフィルタにかけ、個々の電気光学検出器３６０Ａへと誘導する、光学フィルタ（図示せず）および構成要素のシステムに、収集導波路３４５Ａからの光を通過させることによって、行うことができる。スペクトルフィルタリングは、ファイバから自由空間光学的構成要素の中への光の抽出を含む、いくつかの方法で、または光ファイバ電気通信用途で使用されるもの等の特殊光ファイバ構成要素の使用を通して、行うことができる。代替実施例では、複数の光学収集システム３４０Ａ、３４０Ｂ、および導波路３４５Ａ、３４５Ｂは、収集された蛍光および散乱レーザ光を検出器システム３５０Ａおよび３５０Ｂの中へ誘導することができる。
【００４５】
一実施例では、図３に示されるように、入力（励起光学システム３２０）および出力（収集光導波路３４０Ａから３４０Ｂ）光ファイバシステムの両方が、直接かつ物理的に接続され、それらの相対位置は構造３３０に対して、および相互に対して一定に保たれる。光源とキュベットとの間、またはキュベットと検出ファイバとの間には、独立して載置された離散光学的要素がない。この配設は、経時的に種々のシステムとサンプル流との間の物理的不整合の最も少ない機会を提示することができるが、例えば、サンプルを励起させる前に内部ビーム成形を行うことができる、ビーム修正光学部または特殊光ファイバの追加がなければ、励起ビームによるサンプル粒子の光学調査、および任意の蛍光または散乱レーザ光の後続の収集は、光学的に効率的ではない場合があると理解できる。
【００４６】
一実施例では、固定載置整合の光学励起および収集システムは、そうでなければ経時的に、離散して載置された光学および機械的構成要素間の相対移動によるものとなり得る、フローサイトメータ測定の性能変化を防止することができる。たとえ位置変化が完全に排除されなくても本発明の実施形態は、それらの大きさおよび影響を多大に低減することができる。例えば、機械的または熱的変化または応力が、サンプル流およびその取り付けられた光ファイバを含有する構造のアセンブリに発生した場合、ファイバからサンプル流の上へ放つ励起光の非常に接近した近接性、および密接して配置されたファイバの中への蛍光発光または散乱サンプルから発生する光の結果として生じる収集が、構造または光ファイバ架台における機械的変形の影響を最小化することができる。例えば、直接載置されたファイバ先端と構造との間のはるかに大きい角移動は、サンプル流から比較的遠くに位置する離散して載置された光ファイバ先端に対する距離よりもはるかに小さい、ファイバ先端からサンプル流まで測定される縦方向距離において容認することができる。サンプル流を含有する構造にファイバを直接載置することによって、およびサンプル流構造を構成するために同様の種類およびサイズの材料を使用することによって、例えば、異種のサイズおよび異種の熱膨張係数を伴う外部載置を使用することの影響を多大に低減することができる。
【００４７】
図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃは、本発明の複数の実施形態による、サンプル流への複数の放射源の固定された整合を提供するための、システム４００、４００’、および４００”の中の光導波路のアレイの使用を図示する。示された実施例では、システム４００は、１つ以上の放射源４１５と、その遠位端が固定具４２７に付加され、カバープレート４２８によって覆われる、個々の光ファイバ４２５−１乃至４２５−Ｎから成る励起導波路４２２とを含む。
【００４８】
図４Ａに示されるように、放射源４１５は、相互に対して光源励起出力の整合を位置付けて固定する固定具４２７へと、光学励起システム４２２によって誘導することができる。例えば、図４Ａに示されるように、レーザとなり得る、いくつか（Ｎ個）の光学的放射源がそれぞれ、導波路４２２、概して、光ファイバ４２５−１乃至４２５−Ｎに連結され、励起光が、ファイバがしっかりと付加される固定具４２７へと誘導される。固定具４２７は、サンプル流を包囲する構造（図示せず）への固定具４２７の堅い取付の前に、既知の拘束位置で光励起ファイバ端のそれぞれを配置する。一実施例では、ファイバは、概してサンプル流の流動方向に沿っている軸に沿って、いくらかの公称距離で離間させることができる。これは、粒子が複数の光学調査点を越えてサンプル流の中を流れるにつれて、放射４３５から粒子の連続励起を提供することができ、検出システムのために、任意の結果として生じる蛍光および散乱レーザ光の空間的分離および収集に適応することができる。単一ファイバの場合で以前に説明されたのと同様に、その中に、その円筒表面がＶ字形溝の２つの側面と接線接触した状態で光ファイバ端を横たえることができる、小さい「Ｖ字形」溝４２９のアレイを、ガラス、セラミック、または他の物質に製造することによって、複数のファイバ４２２を固定具４２７に付加することができる。次いで、ファイバ端をＶ字形溝の中へ直接接着させることができ、またはファイババレル表面上の第３線接触を提供するように、第２の平坦なカバープレート４２８を、Ｖ字形溝の中へ横たえられたファイバを覆って取り付けるか、または結合することができる。
【００４９】
図４Ｂに示されるように、システム４００’は、複数の放射源４１７を含む。システム４００’では、放射は、複数の光ファイバ４２４−１乃至４２４−Ｎから成る光学励起導波路４２１によって、それを通ってサンプル流の流路４３８が退出する構造４３７に付加される固定具４２６へと誘導される。実施形態では、この種類のＶ字形溝載置光ファイバアセンブリは、流動サンプルの光学的照射を提供するように、サンプル流の流路４３８に対する適切な位置で、構造４３７、概してキュベットに結合することができる。別の実施例では、サンプル流を含有する固定具４２６または構造４３７は、固定具または構造の側面に穴のアレイを開け、次いで、ファイバを穴のアレイの中へ取り付けるために、光屈折率整合セメント等のエポキシ、またはガラスフリット接着剤、あるいは融接等を使用すること等によって、光ファイバ先端を受け入れ、担持するように修正することができる。
【００５０】
図４Ｃは、本発明の実施形態による、複数のファイバが、サンプル流を含有する構造の光学励起側、ならびに構造の蛍光およびレーザ散乱光収集側の両方に取り付けられる、システム４００”を図示する。示された実施例では、システム４００”は、１つ以上の励起放射源４１０と、１つ以上の導波路４２０と、それを通ってサンプル流の流路４３５が退出する構造４３０と、１つ以上の収集導波路４４０Ａおよび４４０Ｂと、検出器４５０Ａおよび４５０Ｂとを含む。励起放射源４１０は、光ファイバ４２０によって、サンプル流の流路４３５を含有する構造４３０へと誘導することができ、結果として生じる蛍光および散乱レーザ光は、検出システム４５０Ａおよび４５０Ｂにおけるさらなるスペクトル処理および測定のために光を方向付けるように、１つ以上の光学収集システム４４０Ａ、４４０Ｂ等によって捕捉することができる。
【００５１】
この実施例では、サンプルが構造４３０に取り付けられる光ファイバのアレイを越えて流れるにつれて、照射域４３６の中で異なる光源のそれぞれによって連続して所与のサンプル粒子を照射することができるように、複数の励起放射源４１０は、例えば、異なる波長領域および／または偏光状態で、異なる特性を有する光をそれぞれ発する、いくつかの異なるレーザの使用を可能にすることができる。別の実施例では、粒子の分析において有用となり得る、異なる強度または特性の光で、サンプル粒子を調査するために、同じ波長領域で放射するが、異なる出力電力または他の性質を伴う、いくつかの異なるレーザを使用することができる。
【００５２】
一実施例では、サンプル流を含有する構造の入力および出力に取り付けられるファイバ先端のアレイの小型性質が、フローサイトメータのサンプル調査領域の周囲の小さな空間の中へ多数の離散光学的構成要素を嵌合する必要なく、多くの励起源または異なる収集システムの使用を可能にすることができる。別の実施例では、光学励起システムの中のこの光ファイバの配設は、励起源がサンプル測定領域から遠隔に位置することを可能にし、したがって、励起レーザの機械的載置および励起レーザへのシステムインターフェースの優れた融通性を得ることができる。
【００５３】
一実施例では、サンプル流への固定された機械的整合を伴う励起システムおよび収集システムを使用することと、サンプル流への複数の放射源の固定整合を提供するための光ファイバのアレイ、および光源光とのサンプルの相互作用から光を収集するための光ファイバの固定アレイの使用とは、図３および４Ａ、４Ｂ、および４Ｃに図示された実施形態で説明されるように、光ファイバおよびフローセルコネクタ管類の長さおよび強度の制限内であり、サンプル流の場所に対する励起および収集システムの固定整合を乱すことなく、フローサイトメータ装置の残りの部分とは無関係にフローセルを移動させることが可能である。
【００５４】
サンプル流を含有する構造と、構造にしっかりと載置される励起および収集導波路または光ファイバとから成る、独立して配置可能なサンプル測アセンブリを用いると、このアセンブリは、サンプル流量特性に影響を及ぼす場合がある、熱および振動変化から隔離することができる。例えば、サンプル測定アセンブリは、フローサイトメータサンプル流の周囲または器具によって生成された熱変化の速度および量を低減するように、絶縁エンクロージャの内側に配置することができる。別の実施例では、サンプル測定アセンブリは、サンプル流に影響を及ぼし得る機械的振動および衝撃からアセンブリを隔離または抑制することができる、エンクロージャの中に含有することができる。別の実施例では、サンプル流構造および取り付けられた光ファイバのアセンブリも、有利な場所に配置することができ、それは、例えば、フローサイトメータ器具の大型でかさばる残りの部分よりもはるかに小さく、かつそれから分離することができ、実験室の空間のより効率的な使用を可能にする場合がある。
【００５５】
図５は、本発明の別の実施形態によるシステム５００を図示する。一実施例では、光学励起システムまたは光学収集システムを修正する光学部を、固定光学的整合システムの中へ直接取り付け、組み込むことができる。示された実施例では、システム５００は、１つ以上の励起放射源５１０と、１つ以上の導波路５２５を含有する励起光学システム５２０と、ビーム修正光学部５２７、５４７Ａ、および５４７Ｂと、サンプル流の流路５３５を含むサンプル流構造５３０と、収集導波路５４５Ａおよび５４５Ｂと、検出器５５０Ａおよび５５０Ｂとを含む。
【００５６】
場合によっては、ビーム修正光学部５２７、５４７Ａ、および５４７Ｂの追加がなければ、励起光学システム５２０および励起放射源５１０の導波路５２５、例えば、光ファイバによる、サンプル粒子の光学調査、および任意の蛍光または散乱レーザ光の後続の光ファイバ収集システム５４０が、可能ではないか、または光学的に効率的ではない場合がある。放射源５１０からの励起源光がサンプル流経路５３５の中のサンプル粒子に集中せず、放射蛍光および散乱レーザ光が光ファイバ収集システム５４０の中へ集束されない場合、検出システム５５０Ａおよび５５０Ｂにおけるさらなるスペクトル処理および測定のために光を方向付けるように、光が、励起光学システム５２０と、後続の光ファイバ収集システム５４０ならびに光学収集システム５４５Ａおよび５４５Ｂとの外側に溢れるにつれて、両方の過程に関与する光の大部分が失われ得る。したがって、実施例として、要素５２７Ｄが、光ファイバ５２５Ｄおよびサンプル流構造５３０の両方に直接しっかりと取り付けられる場合、１つのレンズ、複数のレンズ、光ビーム成形、偏光、または他の光調節要素５２７Ｄを、光ファイバ５２５Ｄと、サンプル流構造５３０の中にサンプル流を含有する構造との間に配置することができる。一実施例では、要素５２７Ｄは、形状因子が小さい。別の実施例では、光学的制御特徴が光ファイバの中または上に直接製造されるため、それらは、好ましくは、サンプル流を含有するサンプル流構造５３０に適合するか、またはそれと同じ材料でさえもある、好ましくは安定した低熱膨張材料でできている、フェルールまたは他の筐体等の、単一の剛体統一架台構造５２８Ｄの中へ載置または結合することができる。
【００５７】
一実施例では、平面上で、または開けた穴の中で、あるいはＶ字形ブロック配設等のクランプとして、統一架台構造５２８Ｄをサンプル流構造５３０に結合することにより、非常に機械的および熱的に安定した接続を行うことができる。結合は、例えば、光学または他のセメント、光学的接触、フリット結合、圧迫、または良好で強力な接続をもたらす他の技術によって、行うことができる。統一架台構造５２８Ｄまたは筐体は、光ファイバ５２５およびサンプル流５３５を含有するサンプル流構造５３０の両方に直接付加することができる。
【００５８】
他の実施形態は、サンプル上に励起光を発する光ファイバの出力面と垂直に載置される、１本の光ファイバを使用することを含む、サンプル流構造５３０にファイバを取り付けるための配設を含む。このファイバは、円柱レンズとしての役割を果たすことができ、サンプル流量カラムの幅にわたって平坦な強度プロファイルを提供することができる、線焦点を生成することができる。１つ以上の光ファイバは、より大きい直径のレンズの前のファイバ端の相対的分離に基づいて、サンプル流に沿った空間的に分離された場所からの集束または収集を可能にするように、サンプル流を含有する構造の入力または出力のいずれか一方の上でレンズと組み合わせることができる。加えて、ファイバ束の入力端の中へ連結されたレーザからの円形ガウスビーム強度プロファイルさえも伴って、サンプルにおける楕円または線形に付勢された励起ビーム強度断面を提供するために、遠位端において線形アレイとして配列された個々のファイバを有する光ファイバの束、および入力端における円形束を使用することができる。
【００５９】
上記の実施形態または実施例のうちの１つ以上は、これらの独立して参照された構成要素の全てが、相互に対して経時的に移動し、位置を漂流することができるため、共通基礎プレート上に載置されるが、光ファイバまたはサンプル流を含有する構造のいずれか一方に直接取り付けられない、離散的な独立して取り付けられた固定具の中に載置される、ビーム修正光学部に優る改良となり得る。光ファイバに沿った、サンプル流を含有する構造への任意の必要な光ビーム調節構成要素の剛体一列載置は、サイトメータサンプル流に対する固定整合の利点を留保することができる。
【００６０】
図６は、本発明の実施形態による、サンプル流を包囲する構造と、その永久的に取り付けられた励起および収集光学部とを含有するアセンブリの断絶および接続を可能にするための光ファイバコネクタの使用とともに、システム６００を図示する。示された実施例では、システム６００は、１つ以上の励起放射源６１０と、光コネクタ６２１を伴う励起導波路６２０と、噛合光コネクタ６２２および導波路６２５と、サンプル流構造６３０と、光コネクタ６４２を伴う収集導波路６４５と、導波路６４０を伴う噛合光コネクタ６４１と、検出器６６０を伴う検出システム６５０とを含む。このシステムは、接続された光ファイバの使用によって、サンプル流構造６３０ならびに導波路６２５および６４５の迅速かつ容易な交換を提供することができる。この実施例では、光ファイバ６２５および６４５は、サンプル流構造６３０、例えば、フローセルの上の固定した整合載置から延在することができ、電気通信業界で使用されるもの等の標準光ファイバコネクタ６２２および６４２の中の何らかの点で終端することができる。適正な機構の選択により、これらの光ファイバコネクタは、概して、非常に高い緊密噛合耐性と、高い機械的位置再現性とを有する。フローサイトメータ上で、励起放射源６１０、および検出器６６０を含む検出システム６５０は、それぞれ、光ファイバコネクタ６２１および６４１の中で終端する光ファイバ６２０および６４０に連結することができる。これらの光ファイバコネクタ６２１および６４１は、サンプル流構造６３０ならびにファイバ６２５および６４５の組み合わせに由来する適切なコネクタ６２２および６４２に噛合するか、またはそれらから分離することができる。サンプル流構造６３０ならびにファイバ６２５および６４５の製造業者による事前整合させた組み合わせのアセンブリを、光源および検出器に接続した後に、いずれの整合も必要となり得ないため、サンプル流測定アセンブリを接続または断絶する能力は、特に現場で、サンプル流を含有する構造の設置または交換を多大に単純化することができる。
【００６１】
別の実施例では、サンプル流構造６３０に取り付けられるファイバ６２５および６４５は、構造６３０から離れた遠位終端６２２および６４２における自由空間光学部に導波光を移転させるように、連結光学部に接続される。ファイバの終端を越えて、補助光学部は、放射源６１０と同様の光源から励起光ファイバ６２５の中へ、または収集光ファイバ６４５から検出システム６５０の外へ、適切な光を誘導することができる。これは、システムの自由空間離散光学部分をサンプル測定領域から遠隔に載置することができるため、この部分に影響を及ぼすことなく、サンプル測定アセンブリ６３０、６２５、および６４５の優れた移動の自由度を依然として可能にすることができる。加えて、これは、システムにおいて種々の励起ビーム調節またはサンプル修正光の検出および分析を行うように、異なるプラグインモジュールの互換性を可能にすることができる。
【００６２】
一実施例では、モジュールは、光ファイバに連結されるキュベットとなり得て、その場合、光ファイバは、統合ビーム成形要素を有する。光ファイバの第１端は、キュベットに取り付けることができ、光ファイバの第２端は、例えば、照明システム、照明システムの光学システム、検出システム、検出システムの光学システム、または同等物に接続するように着脱可能なコネクタを伴って構成することができる。多くの他のモジュールが、本発明の実施形態内で検討される。
【００６３】
一実施例では、単に第１のモジュールを断絶し、第２のモジュールを接続することによって、種々の光学的性質を提供するモジュールを容易に交換することができる。この種類のアプローチを用いて、システム全体を再設計する必要なく、広範囲の種々の所望される光学的機能を達成するように、種々のモジュールをシステムに挿入することができる。この種類のモジュール性は、複数の機能を必要とする多様な一式のタスクを行う時に、増大した融通性、より高い効率、および削減した費用を提供する。
【００６４】
サンプル測定ユニットを除去し、交換した後に、この実施例では、ファイバ６２５または６４５のうちの１つのみがサンプル流構造６３０に接続するため、自由空間システムへの光の注入または自由空間システムからの光の放出を、容易に、かつ制御された様式で整合させることができ、所与の時に最適化することができる。そうすることは、光源励起光学部、フローセル、ならびにおそらくは光学収集および検出システムが自由空間光学システムの中で離散して載置される場合に、全て相互に対してこれらの光学部を移動させることを必要とするため、これは、一般的な分析フローサイトメータにおける、サンプル流を含有する独立構造、例えば、フローセルの交換に優る改良となり得る。
【００６５】
図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、本発明の実施形態による、サンプル流移動への向上した耐性を伴う励起システム７００、７００’、および７００”を図示する。これらの実施例では、光学励起を、サンプル流を含有する構造に固着し、後に光学収集システムに固着することによって、フローサイトメータ測定を安定させることへの関連アプローチは、サンプル流の中の流動粒子の挙動の変化に耐えるように励起光学システムを修正することである。サンプル流内の粒子は、必ずしも線形のよく制御された経路の中を流れなくてもよく、サンプル流の形状および位置も、流体性質に影響を及ぼす環境因子および他の因子により、経時的に変化し得る。したがって、固定された光学的整合を伴うフローサイトメータでさえも、測定性能の不安定性を経験し得る。この安定性を向上させるために、光学励起システムの調査光ビームは、所定の形状、例えば、平頂ビーム成形光学部を含み、それは、サンプル流の幅を横断するより大きい距離にわたって有意に一様であり、例えば、非平頂レーザビームのガウス空間強度プロファイルよりも、サンプル流の中核軸に沿って狭い高さで集中している、空間光強度プロファイルを生成することができる。
【００６６】
図７Ａに示された実施例では、システム７００は、光源放射７０３を生成する光学励起システム７０１と、粒子７５０を含有するサンプル流７１０を誘導するサンプル流７３０と、散乱および蛍光ビーム７０７と、光学収集システム７０９とを含む。ビーム７０３は、サンプル流構造７３０内に含有されるサンプル流７１０および粒子７５０の傍受前に、断面が円形よりもむしろ楕円形となり得る、アナモルフィック集束形状を生成するように、光学励起システム７０１の中の光学部によって修正される。光学収集システム７０９は、ビーム７０７を検出する。
【００６７】
図７Ｂに示された実施例では、システム７００’は、横断流セクション７２５および平行流セクション７２６を伴う放射ビーム７２０に曝露される、粒子７５０Ａ、７５０Ｂ、７５０Ｃ、および７５０Ｄの流体７１０である、サンプル流７０５を含む。図７Ｂに示されるような、ビーム７２０の楕円形断面内の長軸および短軸のサイズは、変化することができ、概して、楕円形の広い方の軸がサンプル流の流動方向の軸と垂直に配設されるように選択される。別の実施形態では、図７Ｂは、その内側でサンプル粒子７５０Ａ、７５０Ｂ、７５０Ｃ、７０５Ｄ等が、例えば、レーザからの光源放射ビーム７２０を越えて流れるにつれて調査を受ける、流体７１０を含有するサンプル流７０５を図示する。ビーム断面のガウス空間強度プロファイルは、横断流セクション７２５および平行流セクション７２６について図７Ｂに図示されている。両方の断面が、ビームの幅または高さを横断するガウス強度分布を示すことに留意されたい。サンプル流７０５の中心に位置する、７５０Ｃと同様のサンプル粒子は、光源放射ビーム７２０を通過するにつれて、強度プロファイル７２５に従って、サンプル流７０５の周辺に位置する７５０Ｂと同様のサンプル粒子よりも有意に多くの光源光によって照射できることを理解することができる。任意のサンプル粒子７５０Ａ、７５０Ｂ等は、光源放射ビーム７２０を横断するにつれて、流速および強度プロファイル７２６に従って時間的に変化する強度を経験する。
【００６８】
図７Ｃの示された実施例では、システム７００”は、横断流セクション７３５および平行流セクション７３６を伴う放射ビーム７３０に曝露される、粒子７５０Ｅ、７５０Ｆ、７５０Ｇ、および７５０Ｈの流体７１０である、サンプル流７０５を含む。図７Ｃは、別の実施形態では、励起光源の場所に対するサンプル流の中のサンプル粒子の移動に対する耐性を提供する際の、平頂空間強度プロファイルビームの安定性向上有益性を図示する。光源放射ビーム７３０は、サンプル流の流動軸を横断する広い距離にわたって一様かつ最大限に強力である、空間強度プロファイル断面７３５を生成するように、平頂ビーム成形光学部によって修正される。断面空間ビーム強度プロファイル７３６は、概して、時間とともに調査強度プロファイルへの電子およびソフトウェア応答に従った、場合によっては望ましくなり得る、サンプル流軸方向に沿ったガウス分布であり、このビームの軸はまた、別の実施例では、断面プロファイルを平頂にすることができる。サンプル流７０５の中心から離れて位置する、７５０Ｆと同様のサンプル粒子は、放射ビーム７３０を通過するにつれて、強度プロファイル横断流セクション７３５に従って、サンプル流７０５の中心に位置する７５０Ｇと同様のサンプル粒子によって経験することができるのとほぼ同じ光源光強度によって照射することができる。任意のサンプル粒子７５０Ｅ、７５０Ｆ、７５０Ｇ、７０５Ｈ等も、光源放射ビーム７３０を横断するにつれて、流速および強度プロファイル７３６に従って時間的に変化する強度を経験する。平頂強度プロファイル放射ビーム７３０が、楕円形よりも線または長方形と同様である断面形状で集束させられる場合、サンプル流７０５の幅を横断するサンプル粒子の横位置にかかわらず、放射ビーム７３０を通って流れる粒子の時間依存性応答をより一様にできることが理解できる。光源放射ビーム７２０が、断面形状で楕円形よりもむしろ線または長方形と同様にされた場合、横位置に対比した時間依存性応答への同様の影響が図７Ｂに示されるような配設で発生し得る。
【００６９】
図７Ｂおよび７Ｃで図示されたサンプル粒子移動に対するサンプル照射の不耐性および耐性は、励起光源位置に対するサンプル流の移動と同様に拡張させることができる。これは、ガウスおよび平頂ビーム７２５および７３５の強度プロファイルに対するサンプル流７０５の境界の側方移動によって発生し得る。サンプル流７０５の形状または幅の任意の変化は、収縮または拡張、およびおそらくは強度プロファイル７２５および７３５に対するサンプル流境界７０５の側方移動として発生し得る。したがって、サンプル流の場所および形状の偏位に対する平頂ビームの測定安定性および耐性は、ビームのより広く最大限に平坦な断面強度プロファイルにより、強化させられる。
【００７０】
一実施例では、有意に一様な空間強度プロファイルビームとも呼ぶことができる、測定または調査域を横断する実質的に一様な断面強度プロファイルを伴うビームを使用することができる。このプロファイルを有するビームは、ガウスプロファイルビームと比較して、システムのパラメータのさらなる融通性および耐性を可能にすることができる。一様な空間強度プロファイルビームは、平頂ビーム、スーパーガウスビーム、または他の同様なビーム形状となり得るが、それらに限定されない。そのようなビーム形状は、調査域、例えば、調査を受けた粒子を横断して送達されている、一様な光強度の最大量を可能にすることができる、サンプル流の流動軸を横断する一様な強度を提供することができる。ビーム形状はまた、流れの流量内の粒子の望ましくない移動に関する検出された情報の不感受性をもたらし得る。この実施例では、ビームによる粒子の調査からの測定された情報は、調査域におけるビームの不一様性ではなく、実質的に粒子のみに基づく。
【００７１】
一実施例では、一様な空間強度プロファイルを有するビームの一部分の量は、多様、例えば、用途特異的となり得る。一実施例では、一様な強度を呈するビームの一部分の増加が、ビームに対する流れの相対移動に対する補償の量を比例的に増加させる。一様な空間強度プロファイルビームを有するビームの一部分のサイズをより広くさせることによって、依然として所望の測定を可能にしながら、流れとビームとの間の相対移動のさらなる変動が発生し得る。ビームに対するそのような流れの移動は、例えば、流れ自体によって、または、例えば、振動、温度変化等によるシステムの任意の構成要素の移動の結果として、引き起こすことができる。一実施例では、調査域の中のビームのより多くが所望の強度プロファイルを有するため、このビーム形状を有することにより、ビームを生成する光源の必要電力を削減することができる。
【００７２】
本発明の実施形態では、図８に示されるような屈折ビーム成形光学部またはＢＳＯによって、一様な、例えば、平頂の空間強度プロファイル光ビームを光学励起システムにおいて生成することができる。図８に示された実施例では、システム８００は、励起放射源８１０と、導波路８２０と、導波路終端ブロック８３０と、ビーム８３５、８４５、８５５、および８６５と、平行レンズ８４０と、ビーム成形光学的要素８５０と、３次レンズ８６０と、サンプル流８７０と、強度プロファイル８９０を伴うビーム断面８８０とを含む。
【００７３】
例えば、レーザとなる場合がある、励起放射源８１０は、光ファイバデバイスの中へ方向付けられて連結される、光を生成する。次いで、光は、レーザ光の単一の空間モードのみの伝搬を支援する、非常に小さいファイバ「核」を有することができる、導波路８２０を通して、光ファイバが導波路終端ブロック８３０の中で終端する場所へと誘導され、光は、ファイバから再び外へ放たれる。自然発散光８３５は、ビーム８４５がビーム成形光学的要素８５０に影響を及ぼすように方向付けられる、ファイバから放射される光を集中させて方向付ける、レンズ、反射体、または平行レンズ８４０によって捕捉することができる。平行レンズ８４０は、ビーム８４５の光線が、所与の光波長に対する適切な開口数の平行レンズ８４０を通過した後にほぼ平行にされ、発散も集束もしないように、配置される。ビーム成形光学部８５０は、概して、それを通過する光を、線焦点と呼ぶことができる高アスペクト比の線または長方形状空間強度プロファイルの形にさせる、パウエルレンズとして知られている。パウエルレンズは、線焦点光パターンの長軸に沿って、通常は一様な照度を提供する。この空間依存性強度プロファイルは、照度パターンの中心の長さに沿った光の一様な最大強度のために、平頂プロファイルと呼ぶことができる。平行レンズ８４０およびビーム成形光学部８５０の後に挿入される３次レンズ８６０は、サンプル流８７０における光ビームのビーム断面８８０の垂直高さが非常に小さく、たとえ調査光ビームの相対位置と測定中のサンプル流との間に何らかの変動が発生しても、ビーム８８０の断面の水平長さが、一般的なフローセルの中のサンプル流または空気中の流れに一様な照射を提供するほど十分に幅広いサイズ８６５まで、平頂プロファイルの光ビーム８５５を集束させるために使用することができる。平頂断面強度プロファイル８９０を伴う高アスペクト比ビーム断面８８０は、狭い軸を横断して進行するサンプルの測定に対する良好な時間分解能と、サンプル流８７０の光学的、機械的、および流体的位置変動に対するフローサイトメータ蛍光信号の低感度とを提供する。高アスペクト比の成形された平頂強度プロファイル８９０は、狭い面積にわたる一様な空間分布で、高い調査光強度をサンプルの中へ集中させるように設計されており、それは、例えば、サンプル移動に対する耐性を生成しようとして、非常に幅広く、低い照度値のガウスプロファイルのビームを生成するという悪影響に優る改良である。
【００７４】
ビーム成形デバイスの他の実施例では、高アスペクト比ビーム断面形状および平頂断面空間強度プロファイルを生成するために、アナモルフィック望遠鏡、非点収差集束システム、プリズムベースのシステム、または他の技法を使用することができる。
【００７５】
図９は、本発明の実施形態による、複数の光学励起調査点にサンプル流位置変化に対する耐性を提供する、共通ビーム成形光学部を通る１つより多くの光源のアレイとともに、システム９００を図示する。図９に示された実施例では、システム９００は、励起放射源９１０Ａ、９１０Ｂ、および９１０Ｃと、一式の導波路９２０と、アレイ構造９３０と、ビーム９３５（Ａ、Ｂ、およびＣ）、９４５（Ａ、Ｂ、およびＣ）、９５５（Ａ、Ｂ、およびＣ）、および９６５（Ａ、Ｂ、およびＣ）と、平行レンズ９４０と、ビーム成形光学的要素９５０と、集束レンズ９６０と、サンプル流９７０と、強度プロファイル９９０Ｃを伴うビーム断面９８０Ｃとを含む。１つよりも多くのレーザまたは放射源９１０Ａ、９１０Ｂ、９１０Ｃ等はそれぞれ、導波路９２０、例えば、光ファイバ等に連結し、それによって誘導することができる。各光源が、配列された光ファイバ光源の全てに共通する、平行レンズ９４０と、ビーム成形光学部９５０と、集束レンズ９６０とを含む、ビーム成形光学アセンブリを通る独自の経路９３５Ａ、９３５Ｂ、９３５Ｃを辿るように、光ファイバ９２０の遠位端は、ビーム成形光学アセンブリの入力におけるアレイ構造９３０の中に配列することができる。例えば、ｄ１と標識された、光ファイバ端中心９３０間の空間的オフセットは、平行レンズ９４０ならびに連続的なビーム成形光学部８５０および集束レンズ９６０を通るビーム経路の逸脱を引き起こし、それは、ｄ２と標識された、各光源９６５Ｃ、９６５Ｂ、９６５Ａからの焦点間の空間的オフセットをもたらす。ｄ２の空間的分離は、ビーム成形光学アセンブリを通した拡大と関係がある、幾何学的光学部の共通関係によって決定することができ、距離ｄ１に直接関係付けられる。システム９００では、断面形状（示された９８０Ｃ）を伴う集束した典型的な平頂断面強度プロファイル９９０Ｃの線形ビームが、同じ１つの軸のみでの分離を伴って、同じ平面内に配列されるように、光ファイバのアレイは、１つの軸での分離を伴って、図９の紙面と平行な１つの平面内に含有される。
【００７６】
アレイ載置デバイスを作成する一実施例では、一連のＶ字形溝を好適な材料の載置ブロック構造に切り込むことができ、線形ファイバアレイを生成するように、末端における光ファイバ緩衝材またはフェルールをＶ字形溝の中で結合するか、またはそうでなければ機械的に拘束することができる。別の実施例では、アレイは、固体ブロックまたはプレート構造に穴のアレイを穿孔し、次いで、ファイバ終端を穴に挿入し、おそらく接着剤または他の機械的拘束を用いてそれらを定位置で固定することによって、形成することができる。ファイバの遠位端はまた、別の実施例では、三角形の外見の「Ｖ」字形態よりもむしろ、丸みを帯びた底の長方形の「Ｕ」字形態を伴う溝の中へ配置することもできる。Ｖ字形溝または線形ファイバアレイ載置スキーム用のカバープレートはまた、アレイの中の光ファイバの拘束または配置を強化または提供するように、Ｖ字形溝、隆起状、凸状または凹状円筒曲線、球状段差、または他の地形的あるいは構造的特徴を有することができる。
【００７７】
多重ファイバアレイ連結ＢＳＯの実装の実施例では、励起システムの最大光学機械的位置整合安定性を確保するために、本発明の他の実施形態で説明されるように、ビーム成形光学システムのアセンブリ全体を、光ファイバ９２０の全てまたはアレイ構造９３０、および中核流（図示せず）を含有する構造にしっかりと付加することができる。別の実施例では、光ビーム成形システムのアセンブリ全体を、光ファイバ９２０の全てまたはアレイ構造９３０にしっかりと取り付けることができるが、中核流を含有する構造に対して位置を調整可能にすることができる。複合要素の位置がサンプル流に対して調整されるにつれて、複数の光源からの調査点の全てが一緒に移動するため、複合ファイバアレイおよびビーム成形光学システムは、フローサイトメータの中のサンプル流への整合を促進することができる。いくつか例を挙げると、集束を最適化し、横の中核流位置感度を最小化し、および利用可能な蛍光収集光学部と合致するように中核流の中の励起点を整合させて、サンプルから最大信号を捕捉するために、ファイバアレイ架台およびビーム成形光学部の複合ユニット全体を、サイトメータサンプル流に対するユニットの整合を可能にするように任意の数の軸または運動で移動させることができる。
【００７８】
アレイ構造９３０は、Ｖ字形溝アレイ架台を伴って構成することができるアレイ構造９３０の直後に続くことができる、ビーム成形光学アセンブリ（平行レンズ９４０、ビーム成形光学部９５０、および集束レンズ９６０）に、しっかりと永久的に取り付けることができる。
【００７９】
一実施例では、Ｖ字形溝架台を伴うアレイ構造９３０は、清掃または交換目的で、共通ビーム成形器の残りの部分から取り外し可能にすることができる。しかしながら、ビーム成形器に取り付けられる時に、アレイをビーム成形器に対して固定位置でしっかりと取り付けることができる。別の実施形態では、ファイバアレイおよびビーム成形デバイスの初期製造中に、配置の最適化、光学的スループット、およびビーム成形光学部によるアレイの中の種々の光源の集束を促進するために、アレイをビーム成形光学部の残りの部分に対して移動させることができる。
【００８０】
本発明の別の実施形態で説明されるように、光ファイバコネクタを使用することによって、アレイ構造９３０が共通ビーム成形デバイスから取り外し可能に設計される場合、異なる数の光源または光源の異なる波長とともに異なるアレイを使用する可能性がある。これらは、ビーム成形デバイスを除去することなく、フローサイトメータサンプル調査システムに迅速に接続し、またはそこから断絶することができ、これはアセンブリの高度のモジュール性を生成することができる。
【００８１】
サンプル粒子またはサンプル流の場所の変動に対するフローサイトメータ励起システムの感度を低減する能力は、典型的なフローサイトメータシステムの改良となり得る。各光源光ビーム経路上の多くの大型離散ＢＳＯデバイスに必要とされ得る同等の空間と比較して、非常に小さい体積で配列された、潜在的に多数の光学励起領域を作成することも、より小型のサンプル測定システムを実現することができるという点で改良である。
【００８２】
説明された実施形態のうちの少なくともいくつかの別の改良は、放射源９１０Ａ、９１０Ｂ、および９１０Ｃの全てが、サンプル流ならびに蛍光および散乱光検出システムの光軸に対して、共通角度からサンプル流９７０に調査を行えることである。これは、複数の光源が全ての異なる角度からサンプルに影響を与えるわけではないため、サンプルの蛍光または散乱光性質についてより少ない曖昧性を提供することができ、より一様で反復可能な測定および結果として生じるデータの解釈に導くことができる。
【００８３】
別の実施形態では、同じ波長の光源放射を誘導するいくつかのファイバを、ビーム成形光学入力において配列し、異なる時点で同じビーム性質を用いてサンプルを調査するために使用することができる。これは、例えば、露光に応じてサンプル変化の時間分解研究を提供するため、または複数の照射強度であるが異なる時点で同じ波長での曝露を可能にするため、または異なる時点あるいは空間位置で励起光の同じ波長の異なる偏光状態による蛍光の調査を提供するために、使用することができる。
【００８４】
本発明の実施形態によれば、図１０は、複数の光学励起調査点でのサンプル流位置変化に対する耐性を提供するように、共通ビーム成形光学部を用いて光源の全てを調節するアレイにおける、それぞれ異なる発光波長帯域の複数の光ファイバ励起源の使用を図示する。図１０に示された実施例では、システム１０００は、励起放射源１００１Ａ、１００１Ｂ、および１００１Ｃと、一式の導波路１０１０Ａ、１０１０Ｂ、および１０１０Ｃと、アレイ構造１０２０と、ビーム経路１０１６（Ａ、Ｂ、およびＣ）、１０２９（Ａ、Ｂ、およびＣ）と、光ビーム成形システム１０２５と、サンプルシステム１０３０と、検出システム１０４０とを含む。複数の放射源１００１、例えば、１００１Ａ、１００１Ｂ、１００１Ｃ等は、それぞれ、導波路１０１０Ａ、１０１０Ｂ、および１０１０Ｃ、例えば、光ファイバに連結し、それらによって誘導することができる。
【００８５】
レーザは、同じ波長帯域であるが、例えば、異なる強度または偏光状態を伴う放射を放出する、同じ種類のものになり得るか、または異なる波長発光帯域を伴う異なる種類のレーザとなり得る。
【００８６】
光ファイバ１０１０、例えば、１０１０Ａ、１０１０Ｂ、１０１０Ｃ等の遠位端は、各放射源が、配列された光ファイバ光源の全てに共通する光ビーム成形システム１０２５を通る独自の経路１０１６Ａ、１０１６Ｂ、１０１６Ｃを辿るように、光ビーム成形システム１０２５の入力におけるアレイ構造１０２０に配列することができる。光ビーム成形システム１０２５は、この実施例では、ＢＳＯを通る経路に配列される複数光源光波長に対する最適無彩色応答を提供するように、慎重に設計することができる。つまり、サンプルシステム１０３０の中のサンプル粒子またはサンプル流の移動に対する耐性が、光ビーム成形システム１０２５によって生成され、検出システム１０４０によって検出される、光学励起場所１０２９Ｃ、１０２９Ｂ、１０２９Ａ等の全てについて高いように、光ビーム成形システム１０２５は、複数の光源の全て、例えば、１００１Ａ、１００１Ｂ、および１００１Ｃ、ならびにシステムを通過する波長１０１０について、同様の断面ビーム形状と、一様な、例えば、平頂の断面強度プロファイルとを生成することができる。
【００８７】
一実施例では、全ての関心の波長に対する適切な空間強度プロファイルを生成するために、１つの共通ビーム成形光学デバイスが使用されなくてもよい。この実施例では、ファイバ連結された光源の波長を分離し、２つ以上のビーム成形デバイスの中へ誘導することができ、ビーム成形デバイスのそれぞれは、それらに提供される特定波長のより狭い範囲に対して最適化することができる。この配設は、小型で共通パッケージの多重光源ＢＳＯデバイスを有するという潜在的有益性をいくらか打ち消し得ることに留意できる。
【００８８】
この実施形態の修正のさらなる実施例では、ビーム成形光学部１０２５の前に配列される光ファイバ１０１０Ａ、１０１０Ｂ、１０１０Ｃ等に供給する、放射源１００１、例えば、レーザは、相互に対して、およびサイトメータ器具パッケージに対して、あらゆる種々の空間的場所に載置することができる。これは、光源の全てが、ビーム成形デバイスにおける光ファイバ１０１０によって、アレイ構造１０２０における共通配列点に運ばれるため、放射源１００１の機械的載置および工学的インターフェースを多大に単純化する。多重化ファイバ入力デバイスをしようすることによって、異なる波長、電力、偏光、またはこれらの特性のいずれかあるいは全てのいくつかのレーザを、交互に、または合同で、単一のファイバに連結し、ビーム成形光学部の前のアレイの中の単一の場所に送達することができる。光源性質の非常に多数の置換を、単一のビーム成形システムを用いて生成することができるように、空間的に分離された複数のファイバ出力によって、これらの多重化入力のアレイを提供することができる。
【００８９】
この実施形態での変化例の別の実施例は、本質的に線形ではないか、またはそれらの要素の中で均等に離間されない、光ファイバアレイの使用である。例えば、相関検出システムの中へ空間サンプリング点をマップし、次いで、粒子形状または位置の関数として、蛍光波長、強度、または散乱強度の２次元または３次元プロットを形成することによって、大型サンプルを調査し、それらの形状または配向を特徴付けるために、ファイバの円形または長方形対称アレイ、またはビーム成形システムの光軸に沿って様々な焦点場所を伴うアレイが、望ましくなる場合がある。サンプル流における種々のビーム成形された光学励起ビームの戦略的配置および配向によって、同時に、または並列位置で、複数の流れまたは単一の流れの中の複数のサンプルに調査を行えることも可能である。
【００９０】
図１１は、本発明の実施形態による、粒子分析器１１００を図示する。
【００９１】
この実施例では、粒子分析器１１００は、導波路１１１０と、１つ以上の放射源１１１５と、支持デバイス１１２０と、光学システム１１２５と、サンプルシステム１１３０と、検出システム１１４０とを含む。
【００９２】
一実施例では、支持デバイス１１２０によって支持される導波路１１１０は、放射源１１１５からの空間的に分離されたビームを伝達される。種々の実施例では、放射源１１１５は、同じまたは複数の波長および放射の強度を生成する、単数または複数の光源である。
【００９３】
一実施例では、光学システム１１２５（例えば、ビーム成形システム）は、１つ以上の光学デバイス、例えば、鏡、反射デバイス、屈折デバイス等などを含む。光学システム１１２５は、導波路１１１０から空間的に分離されたビームを受容し、空間的に分離されたビームを、サンプルシステム１１３０（例えば、中核流システム）の中のサンプル流量測定領域（図示せず）の焦点面（図示せず）に沿った焦点（図示せず）に方向付けることができる。光学システム１１２５はまた、焦点面において特定の照射パターンを生成することもできる。
【００９４】
一実施例では、検出システム１１４０は、ビームが、サンプル流量測定領域を通って流れる粒子と相互作用した後に、空間的に分離されたビームの特性またはパラメータ、例えば、散乱、蛍光等を感知する。
【００９５】
実施例では、放射を共通光学システム１１２５に伝達するための複数の導波路１１１０の使用が、サンプルシステム１１３０の周囲の密閉領域内に複数の放射源を配置する必要なく、種々または多数の異なる放射の波長を伴う励起を可能にする。導波路１１１０は、光学システム１１２５の中のビーム成形光学部に対して移動する可能性が低くなり得る、固定相対アレイに配置される。これは、光学システム１１２５（例えば、導波路遠位端アレイ、平行レンズ、ビーム成形要素、および再集束要素）が、内部で機械的に結び付けられ、いずれか１つ以上の要素が他の要素に対して移動する可能性を最小化する方法でともに固定される場合に、特に当てはまる。支持デバイス１１２０および光学システム１１２５は、複合要素の位置がサンプルシステム１１３０の中の中核流に対して調整されるにつれて、複数の光源からの調査点が１つのグループとしてともに移動すると、サンプルシステム１１３０に対して容易に整合することができる。支持システム１１２０および光学システム１１２５はまた、物理的なサイズが比較的小型となり得て、フローサイトメータの中のサンプル調査チャンバに統合しやすくする。
【００９６】
図１２Ａは、本発明の実施形態による、粒子分析器１２００を図示する。
【００９７】
この実施例では、粒子分析器１２００は、導波路１２１０を支持する単一の導波路支持システム１２２０と、光学システム１２２５と、サンプルシステム１２３０と、検出システム１２４０とを含む。
【００９８】
一実施例では、単一の導波路支持システム１２２０は、相互に対して、および光学システム１２２５に対して固定された安定位置で、複数の導波路１２１０Ａ、１２１０Ｂ、および１２１０Ｃを支持する。
【００９９】
３つの導波路１２１０が示されているが、特定の用途に必要とされる導波路の数を、当業者によって特定の用途への必要に応じて構成することができるため、より少ない、または付加的な導波路を、導波路支持システム１２２０によって支持することができる。導波路（例えば、１２１０Ａ、１２１０Ｂ、および１２１０Ｃ）は、１つ以上の光源（図示せず）から放射ビームを受容する。導波路１２１０は、放射ビーム１２１６Ａ、１２１６Ｂ、および１２１６Ｃを光学システム１２２５に伝達する。導波路支持システム１２２０は、光学システム１２２５に対する固定位置で導波路１２１０Ａ、１２１０Ｂ、および１２１０Ｃを担持し、それにより、光学的不整合を最小化する。
【０１００】
一実施例では、光学システム１２２５は、ビームを成形し、出力ビーム１２２９Ａ、１２２９Ｂ、および１２２９Ｃを生成する。
【０１０１】
各導波路（例えば、１２１０Ａ、１２１０Ｂ、および１２１０Ｃ）は、別個の放射源（図示せず）から光を伝達することができる。他の実施形態では、各導波路１２１０は、同じ波長の複数の放射源から光を伝達することができる。別の実施形態では、各導波路１２１０は、同じ単一の放射源から異なる波長の光を伝達することができる。
【０１０２】
一実施例では、レーザおよび検出器の数を増加させることにより、複数の標識抗体の検出を可能にする。このアプローチは、抗体結合特性を使用して、より正確に標的集団を識別することができる。
【０１０３】
一実施例では、導波路支持システム１２２０は、導波路１２１０が実質的に静止して担持され、各導波路１２１０が他の導波路１２１０と実質的に平行であるように整合されるように、構成することができる。
【０１０４】
示された実施例では、導波路１２１０Ａは、ｄ１という距離によって導波路１２１０Ｂから分離され、導波路１２１０Ｂは、ｄ２という距離によって導波路１２１０Ｃから分離される。分離距離ｄ１およびｄ２は、等しい値となり得るが、そのようになるように要求はされない。分離距離は、特定の用途に従って構成することができると理解される。
【０１０５】
別の実施形態では、光学システム１２２５は、個々のビーム成形光学部が各導波路の端に配置されるように、構成することができる。さらに別の実施形態では、光学システム１２２５は、導波路支持システム１２２０の中へ製造することができる。
【０１０６】
図１２Ｂは、本発明の実施例による、粒子分析器１２００’（例えば、二重導波路支持材を伴う）を図示する。
【０１０７】
この実施例では、粒子分析器１２００’は、導波路１２１０を支持する導波路支持材１２２０−１および１２２０−２と、光学システム１２２５と、サンプルシステム１２３０と、検出システム１２４０とを含む。
【０１０８】
この実施例では、各導波路支持材１２２０−１および１２２０−２は、図１２Ａの単一の導波路支持システム１２２０について示されたのと同様に、複数の導波路を支持する能力を伴って構成される。この構成は、複数の光源（図示せず）から光学システム１２２５への複数の光ビーム（図示せず）の伝達を可能にする。支持材１２２０−１によって支持される導波路からの出力１２１６−１は、導波路支持材１２２０−２によって支持される導波路からの出力１２１６−２と組み合わせることができる。出力１２１６−１は、出力１２１６−２に対して角度を成すことができ、または出力１２１６−１および１２１６−２は、フローサイトメータの特定の構成に必要な所望のパターンによって決定付けられるように、実質的に平行となり得る。
【０１０９】
一実施例では、導波路支持材１２２０−１および１２２０−２は、導波路１２１０が出力ビーム１２１６−１および１２１６−２の所望のパターンを生成するのをさらに支援するように、同じ平面内であるが、相互に対して垂直に配向することができる。別の実施形態では、導波路支持材１２２０−１および１２２０−２は、撮像システムまたは配列された検出システムと併せて、サンプルの２次元または３次元マッピングを行うことができるように、配向することができる。さらに別の実施形態では、導波路支持材１２２０−１および１２２０−２は、出力ビーム１２１６が非線形（例えば、それらの要素の中で均等に離間されない）となり得るように、構成することができる。例えば、導波路１２１０の円形または長方形対称アレイ、または光学システム１２２５の光軸に沿って様々な焦点の場所を伴うアレイが、大型サンプルを調査するために望ましくなり得る。そのような調査は、相関検出システムの中へ空間サンプリング点をマップし、蛍光波長、強度、または散乱強度の２次元または３次元プロットを形成することによって、形状または配向を特徴付けることができる。サンプル調査チャンバにおける種々のビーム成形された光点の戦略的位置および配向によって、同時に、または並列位置で、複数の流れまたは単一の流れの中の複数のサンプルに調査を行えることも可能である。
【０１１０】
図１３は、本発明の実施形態による、粒子分析器１３００を図示する。
【０１１１】
この実施例では、粒子分析器１３００は、導波路支持システム１３２０と、光学システム１３２５と、サンプルシステム１３３０と、検出システム１３４０とを含む。
【０１１２】
一実施例では、導波路支持システム１３２０によって担持される導波路（図示せず）が、放射源（図示せず）から自然発散光を伝達して、１つ以上の入力ビーム１３１６を生成する。入力ビーム１３１６は、光学システム１３２５に伝達される。
【０１１３】
一実施例では、光学システム１３２５は、入力ビーム１３１６を所望の構成に成形して出力ビーム１３２９を生成する、１つ以上の光学的要素を含むことができる。出力ビーム１３２９は、サンプルシステム１３３０内の焦点に伝達される。例えば、光学システム１３２５は、平行レンズ１３２２、ビーム成形光学部１３２４（例えば、パウエルレンズ）、集束レンズ１３２６（例えば、３次レンズ）、および随意的な保護レンズ１３２８のうちの１つ以上を含むことができる。光学的要素は、システムで使用される所望の光の波長に基づく、伝達の許容レベルを可能にする、種々の材料（例えば、ガラス、透明ポリマー、または多結晶あるいは結晶材料）から製造できることを理解されたい。
【０１１４】
当業者に公知であるように、パウエルレンズ等のビーム成形光学部１３２４は、高アスペクト比の線形または長方形状空間強度プロファイルを生成する。線焦点と呼ぶことができる、このプロファイルは、線集束光パターンの長軸に沿った一様な照度（例えば、平頂プロファイル）を提供し、図１８でさらに論議される。
【０１１５】
この実施例では、光学システム１３２５は、中核流（図示せず）上に平頂プロファイルの光ビームを集束させるために使用することができる。例えば、光点の水平長さは、サンプルシステム１３３０の中の中核流に一様な照射を提供するほど十分に幅広いことが望ましい。加えて、集束レンズ１３２６は、フローサイトメータ蛍光信号に関する光学的、機械的、および流体的位置変動に対する低感度を提供することができる。
【０１１６】
一実施例では、一様な、例えば、平頂の強度プロファイルがないと、レーザエネルギーの２０％から３０％のみが、中核流内の粒子を調査するために利用される。低い効率は、より高出力の放射源を必要とし得る。高出力の放射源は、より高いエネルギー消散、関連するより低いスループット、およびより低効率の利用をもたらし得る。平頂強度プロファイルを伴う高アスペクト比ビーム形状は、図１６Ａ−１７に関してより詳細に論議される、狭い軸を横断するサンプルの測定に良好な時間分解能を提供する。ある実施例では、放射エネルギーの大部分または８０％以上さえも、サンプルシステム１３３０の中の流量内の粒子を調査することに集中することができる。
【０１１７】
一実施例では、光学システム１３２５の外側から（例えば、中核流から）の任意の汚染からシステムを保護するために、随意的な保護レンズ１３２８を光学システム１３２５に挿入することができる。保護レンズ１３２８は、当業者に公知であるように、さらなる光学的性質を有するように構成することができる。随意的なレンズ１３２８は、保護レンズの所望の効果に適切な材料（例えば、熱、放射、腐食性材料）から製造される。
【０１１８】
加えて、または代替として、光学システム１３２５は、当業者に公知であるように、入力ビーム１３１６をさらに成形するために必要に応じて使用することができる、付加的な負または正の光学部、アナモルフィック望遠鏡、非点収差集束システム、プリズムベースのシステム、または他の技法を含むことができる。
【０１１９】
図１４は、本発明の実施形態による、粒子分析器１４００を図示する。
【０１２０】
この実施例では、粒子分析器１４００は、支持システム１４２０と、光学システム１４２５と、サンプルシステム１４３０と、検出システム１４４０とを含む。光学システム１４２５は、支持システム１４２０によって支持される導波路（図示せず）から入力ビーム１４１６を受容し、そこから出力ビーム１４２９を生成する。
【０１２１】
一実施例では、光学システム１４２５によって生成される出力ビーム１４２９は、中核流のサンプル域１４３５上に集束される。一実施例では、中核流は、格納構造１４３２内に封入することができる。別の実施形態では、中核流は、固体格納構造を伴わずに、媒体（例えば、空気、または別の液体、気体、流体等）を通って進行することができる。
【０１２２】
一実施例では、各放射源からのビームが、光学システム１４２５を通る独自の経路を辿るように、支持システム１４２０は、導波路が１つ以上の放射源（図示せず）から入力ビーム１４１６を伝達することを可能にする。入力ビーム１４１６間の任意の空間的オフセットを、出力ビーム１４２９、および測定領域１４３５における出力ビーム１４２９のそれぞれからの対応する焦点に対して維持することができる。この実施例では、焦点１４３６、１４３７、および１４３８として示される３つの焦点が、３つの出力ビーム１４２９がサンプル域１４３５の中で集束される場所を表す。一実施例では、焦点間、すなわち、焦点１４３６および１４３７の間の空間的オフセットは、図１２Ａで以前に論議されたように、すなわち、導波路１２１０Ａ、１２１０Ｂ、および１２１０Ｃの間の空間的オフセットのように、導波路から進行する入力ビーム１４１６の空間的オフセット間の距離に比例する。３つの焦点が示されているが、当業者によって理解できるように、より多くの、またはより少ない焦点をサンプル域１４３５上で形成することができる。加えて、焦点１４３６、１４３７、および１４３８は、サンプル域１４３５の軸に沿って分布するものとして示されているが、そのような焦点はまた、サンプル域１４３５を横断して直角に、または任意の他の配設で分布することもできる。
【０１２３】
図１５は、本発明の実施形態による、粒子分析器１５００を図示する。
【０１２４】
この実施例では、粒子分析器１５００は、導波路支持システム１５２０と、光学システム１５２５と、サンプルシステム１５３０と、検出システム１５４０Ａおよび１５４０Ｂを含む検出システム１５４０とを含む。
【０１２５】
一実施例では、導波路支持システム１５２０は、入力ビーム１５１６を１つ以上の放射源（図示せず）から光学システム１５２５に方向付ける、導波路（図示せず）を支持する。光学システム１５２５は、出力ビーム１５２９を生成する。光学システム１５２５は、出力ビーム１５２９をサンプルシステム１５３０に方向付ける。出力ビーム１５２９は、中核流内の粒子と相互作用するように、中核流の測定領域１５３５の焦点面に方向付けられる。中核流は、サンプルシステム１５３０の中の流体サンプルとなり得る。粒子との相互作用は、概して前方に進行する、透過性散乱または蛍光信号１５３８、および／または概して斜角の蛍光および／または散乱あるいは反射信号１５３６を生成することができる。信号１５３６および１５３８は、サンプルシステム１５３０の中の測定領域１５３５を通って流れる流体サンプルのサブサンプル（例えば、中核流）で検出される、１つ以上の事象に対応することができる。そのような信号は、粒子のパラメータを決定するために分析器（図示せず）によって分析することができる。
【０１２６】
一実施例では、検出器１５４０Ａおよび１５４０Ｂは、中核流が出力ビーム１５２９を通過する点から信号を受信するように配置される。出力ビーム１５２９に沿った検出器１５４０Ａは、前方散乱（ＦＳＣ）を検出する。検出器１５４０Ｂは、側方散乱（ＳＳＣ）および蛍光を検出するように、出力ビーム１５２９に対して角度を成して、または直角に配置される。出力ビーム１５２９を通過する、例えば、約０．２から１５０マイクロメートルのサイズの各粒子は、何らかの方法で光を散乱させ、粒子の中で見出される、または粒子に付着した蛍光化学物質は、光源とは異なる波長での発光に励起させることができる。この散乱光および蛍光の組み合わせは、検出器によって受容され、次いで、各検出器（各蛍光発光ピークに１つ）における輝度の変動を分析することによって、各個別粒子の物理的および化学的性質に関する情報を導出することが可能である。
【０１２７】
一実施例では、透過性散乱信号１５３８は、検出システム１５４０Ａによって感知される。同様に、一実施例では、蛍光または反射散乱信号１５３６の何らかの組み合わせが、検出システム１５４０Ｂによって感知される。
【０１２８】
一実施例では、検出システム１５４０Ａが、複数のセンサ１５４１、１５４２、および１５４３を含む一方で、検出システム１５４０Ｂは、複数のセンサ１５５１、１５５２、および１５５３を含む。しかしながら、より多くの、またはより少ないセンサを検出システム１５４０Ａおよび／または１５４０Ｂに含むことができる。一実施例では、検出システム１５４０Ａおよび／または１５４０Ｂは、サンプルシステム１５３０を包囲する３次元域内の任意の場所で構成し、配置することができる。例えば、検出システム１５４０Ａおよび／または１５４０Ｂは、サンプルシステム１５３０から異なる距離を置いて、ならびに中核流１５３５の軸に沿った異なる相対位置に配置することができる。
【０１２９】
図１６Ａは、本発明の実施形態による、粒子分析器１６００の一部分を図示する。
【０１３０】
この実施例では、粒子分析器１６００の一部分は、随意的な格納デバイス１６３２と、それを通って中核流が流れることができるサンプル域１６３５と、粒子１６３６とを含む。
【０１３１】
粒子１６３６は、中核流の中を進行し、楕円ビーム１６２５Ａを通過する。粒子１６３６は、以前に論議されたように、楕円ビーム１６２５Ａからのそれらの相互作用または調査に基づいて、光を散乱または放射する。粒子１６３６は、種々の場所で中核流内に配置され、いくつかは中核流の縁付近にあり、いくつかは中核流の中心付近にある。楕円ビーム１６２５Ａが楕円形であるため、ビームの出力電力は、ビームの幅にわたって一貫していない。中心は、より多くの量の電力を含有し、よって、楕円ビーム１６２５Ａの縁を通過するにつれて、粒子が中核流の縁に近い場所、例えば、サンプルセル１６３６Ｂと対比して、粒子１６３６とのより優れた相互作用を引き起こす。そのような変化例は、楕円ビーム１６２５Ａおよび粒子１６３６の相互作用のある量の非一貫性を生じる。
【０１３２】
図１６Ｂは、本発明の実施形態による、粒子分析器１６００’の一部分を図示する。
【０１３３】
この実施例では、サンプルシステム１６００’は、随意的な格納デバイス１６３２と、それを通って中核流が流れることができる測定領域１６３５と、粒子１６３６とを含有する。
【０１３４】
図１６Ａと同様に、粒子１６３６は、中核流の中を進行するが、ここでは、粒子１６３６を散乱させるか、またはエネルギーを放出される、平頂ビーム１６２５Ｂを通って進行する。粒子１６３６は、種々の場所で中核流内に配置され、いくつかは中核流の縁付近にあり、いくつかは中核流の中心付近にある。しかしながら、ビーム１６２５Ｂの平頂集束形状は、少なくとも長軸で、およびおそらくは粒子上のビームの焦点の狭い軸で平頂強度プロファイルを伴って、高アスペクト比ビーム形状を提供する。線焦点と呼ばれることもある、この平頂焦点パターンは、入力導波路（図示せず）のそれぞれから、単数の共通光学システム（図示せず）の１６２５Ｂ等の焦点として生成される。
【０１３５】
一実施例では、平頂プロファイルの光ビームのサイズは、ビームの垂直高さが１０マイクロメートル未満となり得て、光点の水平長さが、中核流に一様な照射を提供するほど十分幅広い、例えば、最大１００マイクロメートルであるように作成され、例えば、その場合、たとえ調査光ビームと測定中のサンプル量の相対位置間に何らかの変動が発生しても、中核流の幅は１００マイクロメートル未満である。一様な平頂強度プロファイルを伴う、この高アスペクト比ビーム形状は、狭い軸を横断して進行するサンプルの測定に対する良好な時間分解能と、光学的、機械的、および流体的位置変動に対するフローサイトメータ蛍光信号の低感度とを提供する。概して、平頂ビームの幅は、中核流の予測または理論幅よりも大きい。平頂ビームの垂直高さは、ビームの幅よりも概して５０％以下小さい。他の実施形態では、ビームの幅の２５％未満であり、他の実施形態では、ビームの幅よりも１０％以下小さい。
【０１３６】
図１７は、本発明の実施形態による、２次元ビームグラフ１７００を図示する。
【０１３７】
この実施例では、ビームグラフ１７００は、楕円ビームグラフ１７２５Ａと、平頂ビームグラフ１７２５Ｂとを含む。
【０１３８】
実施例では、楕円ビームグラフ１７２５Ａは、ビームの幅の関数として、ビームの強度を描画する。楕円ビームグラフ１７２５Ａは、中心を外れるとすぐに減少する、ビームの中心におけるピーク強度を図示する。対照的に、平頂ビームグラフ１７２５Ｂは、ビームの幅を横断するより一貫した強度の送達を維持する。図１６Ｂで論議されるように、ビームの幅を横断するより一貫したビーム強度は、より一貫した粒子相互作用結果をもたらす。
【０１３９】
図１８は、本発明の実施形態による、平頂集束ビーム１８００を図示する。
【０１４０】
この実施例では、平頂集束ビーム１８２５Ｂは、ビームの相対幅、例えばＷ、および高さ、例えばＨを図示する。例えば、ビームの高さ「Ｈ」は、約３から１０マイクロメートルとなり得る。別の実施例では、ビームの幅「Ｗ」は、約４０から１００マイクロメートルとなり得る。
【０１４１】
発明の概要および要約書の項ではなく、発明を実施するための形態の項は、請求項を解釈するために使用されることを目的とすると理解されたい。発明の概要および要約書の項は、発明者によって検討されるような本発明の例示的実施形態の全てではないが１つ以上を記載することができ、したがって、本発明および添付の請求項を限定することを決して目的としない。
【０１４２】
具体的実施形態の前述の説明は、本発明の一般的概念から逸脱することなく、当該分野内の知識を適用することによって、他者が、必要以上の実験を伴わずに、そのような具体的実施形態を種々の用途のために容易に修正し、および／または適合させることができるという、本発明の一般的性質を完全に明らかにする。したがって、そのような適合および修正は、本明細書で提示される教示および誘導に基づいて、開示された実施形態の同等物の意味および範囲内となることを目的とする。本明細書の用語または表現が、教示および誘導に照らして当業者によって解釈されるものであるように、本明細書の表現または用語は、限定ではなく説明の目的のためであることを理解されたい。
【０１４３】
本発明の広さおよび幅は、上記の例示的実施形態のうちのいずれによっても限定することはできないが、以下の請求項およびそれらの同等物のみに従って定義することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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