特許 5762720 フローサイトメトリ用の多波長光の周波数多重化検出

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5762720

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】フローサイトメトリ用の多波長光の周波数多重化検出

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/14 20060101AFI20150723BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   G01N15/14 D

   G01N21/27 Z

【請求項の数】6

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2010-247453(P2010-247453)

(22)【出願日】2010年11月4日

(62)【分割の表示】特願2007-530436(P2007-530436)の分割

【原出願日】2005年9月1日

(65)【公開番号】特開2011-59127(P2011-59127A)

(43)【公開日】2011年3月24日

【審査請求日】2010年11月4日

【審判番号】不服2013-22325(P2013-22325/J1)

【審判請求日】2013年11月14日

(31)【優先権主張番号】10/931,686

(32)【優先日】2004年9月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100147991

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥居 健一

(72)【発明者】

【氏名】コックス，ジェイムズ・エイ

(72)【発明者】

【氏名】ズーク，デヴィッド・ジェイ

【合議体】

【審判長】 尾崎 淳史

【審判官】 信田 昌男

【審判官】 三崎 仁

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００４／１９０６７サ−チレポ−ト（ＷＯ，Ａ３）

【文献】 特開平１１−３３００５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−４４６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６３３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−６６２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２１５９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−３００６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01N15/00-15/14

G01N21/00-21/01

G01N21/17-21/61

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の周波数で第１の波長を有する第１の光を変調するステップと、
別の周波数で別の波長を有する少なくとも別の光を変調するステップと、
前記第１の波長を有する前記光を前記別の波長を有する前記少なくとも別の光と結合して光ビームにするステップと、
前記光ビームを同心環状光検出器のアレイで検出するステップであって、前記同心環状光検出器のアレイは、検出された光を、それぞれの角度で検出器に当たる光を表す電気信号に変換し、各環状光検出器がそれ自体の所定の角度範囲を定めるように、光に感応しない区域によって互いに分離される、検出するステップと、
前記電気信号を時間的にフィルタ処理するステップと、
前記時間的にフィルタ処理された電気信号を前記第１の波長の光を表す信号及び別の波長を有する前記少なくとも別の光を表す信号に分析するステップと
を含み、前記光は前記同心環状光検出器の同一平面内の光感応表面上で前記同心環状光検出器に当たり、前記同心環状光検出器が、同一平面上で光に感応しない区域で同心円状に分離されている、異なる波長を有する検出された光ビームの構成要素を識別する方法。

【請求項2】

前記光ビームを目標物に向けるステップをさらに含む請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記目標物はサイトメータフローストリームチャネルのコアストリームである請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記検出器のアレイは前記目標物によって散乱された光を検出する請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記検出器のアレイは、前記光の方向の異なる角度間隔における光の量を決定するための個別の検出器のアレイを含む請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記電気信号を時間的にフィルタ処理するステップはフーリエ変換の使用を含む請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サイトメータに関し、詳細には、サイトメータの光システムに関する。より詳細には、本発明は、サイトメータのフローストリーム内の微細粒子または構成要素についての情報の光学的取得に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明は、Ｂｅｒｎａｒｄ Ｆｒｉｔｚ等により２００２年８月２１日に出願され、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（光学アライメント検出システム）」と称する米国特許出願第１０／２２５３２５号に関連し、この米国特許出願は参照により本明細書に組み込まれており、本発明は、２００２年１１月２６日に出願され、「Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｃｙｔｏｍｅｔｅｒ（ポータブル散乱および蛍光サイトメータ）」と称する、Ａｒａｖｉｎｄ Ｐａｄｍａｎａｂｈａｎ等の米国特許出願第１０／３０４７７３号に関連し、この米国特許出願は参照により本明細書に組み込まれている。本発明は、２００３年４月１５日に発行され、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｆｌｏｗ Ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ（フローサイトメータ用光学検出システム）」と称する、Ｃａｂｕｚ等による米国特許第６５４９２７５Ｂ１号、２００３年７月２２日に発行され、「Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｆｌｏｗ Ｃｙｔｏｍｅｔｅｒ」と称するＣａｂｕｚ等による米国特許第６５９７４３８Ｂ１号、２００２年５月７日に発行され、「Ｆｌｕｉｄ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｆｌｏｗ Ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ（フローサイトメータ用流体作動システム）」と称するＣａｂｕｚ等による米国特許第６３８２２２８Ｂ１号、２００４年３月２日に発行され、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｆｌｏｗ Ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ（フローサイトメータ用光学検出システム）」と称するＦｒｉｔｚによる米国特許第６７００１３０Ｂ２号、２００１年６月５日に発行され、「Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ａｒｒａｙｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｒ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ（比例圧力またはフロー制御用の位置付け可能バルブアレイ）」と称するＯｈｎｓｔｅｉｎ等による米国特許第６２４０９４４Ｂ１号にも関連し、これらのすべてが参照により本明細書に組み込まれている。「流体」という用語は、種類としてガスおよび液体を含む総称として本明細書で使用することができる。例えば、空気、ガス、水、および油は流体である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、サイトメータのフローチャネル内で光が当たっている粒子に関する情報を得るのに各種の波長の光を検出するための多重化方式を使用するサイトメータ用光システムである。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】単一の検出器をもつ多重化多波長光散乱システムを示す図である。

【図2】光信号対それぞれの変調周波数のグラフである。

【図3】例示的例として、多重化多波長光散乱システムを使用することができるサイトメータの図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

性能の改善（すなわち精度、選択性、信頼性など）は、多波長で粒子の光散乱特性を測定することによって達成することができる。本発明は、すべての波長に対して単一の検出器アセンブリを使用することによってこの測定手法を達成する方法を提供することができる。各波長の光源は他の変調された光源から十分に隔てられた一意的な周波数で変調されて、信号は検出器の出力で明白に多重分離することができる。測定下の粒子によって散乱された、すべての変調された光源からの光は同じ検出器アセンブリに集めることができる。

【0006】

フローサイトメトリにおいて、多粒子タイプ（例えば血球）を計数および識別する際の弁別および精度の改善は、粒子量、各種の角度での散乱、および各種の波長での散乱などの多次元測定を行うことによって達成することができる。本発明は、この光学呼び掛け技法（すなわち多波の散乱）への改善を示すことができる。多波長での散乱はフローチャネルに沿って空間的に隔てられた位置で行うことができる。これは、タイミングにおける注意深い同期ならびに多数の検出器アレイおよびスペクトルフィルタを必要とすることがある。この問題は、各種の波長光源の変調周波数多重化を使用することによって避けることができる。各光源は、システムの帯域幅要件を満たすように一意的および十分高い周波数で変調することができる。光源は１つの光入力経路に折り重ねられ、同じ粒子の位置に同時に集束することができる。次に、各種の波長の散乱された光が同じ検出器アレイに集められて角度情報が特定され、各種の波長の信号は検出器信号を時間的にフィルタ処理すること（例えばフーリエ変換方法）によって分離することができる。

【0007】

図１は、本発明を実施態様を示す。この図はチャネル１１の断面図を示す。チャネル１１はサイトメータの流れまたは測定チャネルとすることができる。それは、チャネル１１を通って移動する粒子１２を有するコアストリームを有することができる。

【0008】

粒子１２を伴うコアストリームは図の面に流れ込むように見ることができる。チャネル１１は長尺にすることができる。粒子１２を伴うコアストリームは、コアストリームを取り囲む鞘状の流体でチャネル１１の内部表面から離したままにすることができる。チャネル１１の断面の位置は、光源および検出器構成が配置される場所にすることができる。チャネル１１は、光源および検出器構成を容易にするために透明な窓１３および１４を有することができる。光ビーム１５は窓１３を通ってチャネル１１に入り、粒子１２に当たり、これによりビーム１５は散乱されて光１６になり、窓１４を通ってチャネル１１から出て行くことができる。光１６は検出器１７によって検出することができる。検出器１７は、光に感応するリング状の表面区域１８を有する環状タイプとすることができる。検出器１７は、光１６に感応する別のリング状の表面区域１９でも拡大することができる。光検出面１８および１９は、光に感応しない環状区域２１によって互いに分離することができる。その上、検出器１７は、光に感応しない環状区域２３によって光検出環状区域１９から分離されている中央光検出区域２２でさらに拡大することができる。検出器１７は、必要なだけ多くの環状検出器を含むように拡大することができ、各環状検出器はそれ自体の所定の角度間隔を定める。環状検出器、または検出器のアレイである他の種類の検出器は、それぞれの角度で検出器に当たる光に対応する電気信号を供給することができる。すなわち、１つの電気信号は第１の角度の検出された光に対応することができ、別の電気信号は第２の角度の検出された光に対応することができるなどである。

【0009】

各種類の情報が散乱された光から粒子１２に関して得ることができる。まず、粒子１２の計数は、検出器１７への光ビーム１５の連続的な遮断によって行うことができる。粒子１２に関するサイズ、形状、表面などに関する他の情報は検出器１７に当たる散乱された光から得ることができる。散乱された光の大きさおよびそのような光の検出器１７上の位置は、各種の検出器１７表面からの信号から電気的に示すことができる。散乱された光の各種の波長が分かっている場合、別の次元の情報を散乱された光から得ることができる。各種の波長の光ビーム１５は粒子１２から異なる散乱をすることがある。すなわち、１つの波長の光ビームは、同じ位置において、粒子に光が当たる同じ点に対してまたは同じ粒子に対してさえ別の波長の光ビームと異なる散乱をすることがある。散乱のこれらの違いは粒子について追加情報を与えることができる。

【0010】

様々であるが識別可能な光の周波数を有する光ビーム１５を投射することは本発明で達成することができる。ビーム１５はいくつか（ｎ）の光源２４、２５、および２６からの光で構成することができる。光源２４は、波長λ_１を有する光ビーム２７を放出または放射することができる。光源２５は波長λ_２を有する光ビーム２８を放射することができ、光源２６は波長λ_ｎを有するビーム２９を放射することができる。光源２５と光源２６との間に、それぞれ異なる波長を有する光ビームをもつ多数の同様の光源があることができる。

【0011】

ビーム２７は、光源２４からダイクロイック折重ねミラーアセンブリ３０の構成要素のダイクロイックミラー３１に伝搬することができる。ミラー３１は、ビーム２７の少なくとも一部をチャネル１１の方に約９０度反射させることができる。ビーム２８はアセンブリ３０のダイクロイックミラー３２に伝搬することができる。ミラー３２はビーム２８の少なくとも一部をチャネル１１の方に約９０度偏向および／または反射させることができる。ビーム２９はアセンブリ３０のダイクロイックミラー３３に伝搬することができる。ミラー３３はビーム２９の少なくとも一部をチャネル１１の方に約９０度反射させることができる。追加のビームおよびミラーが、それぞれビーム２８と２９との間およびミラー３２と３３との間にあってもよい。

【0012】

ビーム２７がチャネル１１の方に伝搬するとき、少なくとも一部はミラー３２および３３ならびこれらのミラー間の任意の追加ミラーを通過することができる。同様に、ビーム２８がチャネル１１の方に伝搬するとき、少なくとも一部はミラー３３、およびミラー３２と３３との間の任意ミラーを通過することができる。合成されたビーム１５は、ビーム２７、２８および２９ならびにアセンブリ３０のミラー３２と３３との間に配置された他のミラーによって反射または偏向された任意のビームを含むことができる。ビーム１５は、開口３４、光学３５、およびチャネル１１の窓１３を通って進むことができる。

【0013】

ビーム１５はチャネル１１の窓１３を通過し、粒子１２に当たり、光ビーム１６として散乱され、それは窓１４を通って検出器１７に行くので、光ビーム１６の各々がどの波長を有するかを決めることに関心があることがある。対応策は、検出器１７から出力される電気信号で反射光の波長または光源を識別する方法においては明白でないであろう。

【0014】

散乱あるいは非散乱の検出された光１６の波長を識別することは、光源の各々からの光を変調することで達成することができる。すなわち、変調器３６は周波数ｆ_１で光源２４の出力を変調することができる。さらに、変調器３７は周波数ｆ_２で光源２５の出力を変調することができ、変調器３８は周波数ｆ_ｎで光源２６の出力を変調することができる。変調器３７と３８との間に、光源２５と２６との間に配置することができる他の波長の追加の光源を変調する他の変調器があることができる。この手法は光源の周波数多重化と見なすことができる。変調器３６、３７、３８および他の変調器は、コンピュータ／プロセッサ４０に接続し、制御することができる。

【0015】

検出器１７の出力は周波数分析器３９に行き、それは検出された光１６および１５の信号を多重分離し、波長およびそれぞれの光源に応じて光を構成要素信号に分離することができる。これらの信号は、分析、計数、識別、記録および／または他の措置のためにコンピュータ／プロセッサ４０に供給することができる。

【0016】

変調周波数は信号周波数と比較してかなり高くすることができる。図２は周波数に応じて多重化された信号のグラフを示す。例示的例として、信号４１は１０．０ＭＨｚで多重化された波長λ_１のものであり、信号４２は１０．３ＭＨｚで多重化された波長λ_２のものであり、信号４３は１０．６ＭＨｚで多重化された波長λ_ｎのものであることができる。他の波長の追加の信号は、検出器１７の出力で多重分離するために他の周波数で多重化することができる。

【0017】

図３は、多重化多波長光散乱システムの例示的応用を組み込むことができるサイトメータ４５の図である。サイトメータ４５は、粒子１２のコアストリームをもつチャネル１１を有することができる。

【0018】

本発明は少なくとも１つの例示的実施形態に対して説明されたが、多くの変形形態および変更形態が、本明細書を読むとき当業者には明白になるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、すべてのそのような変形形態および変更形態を含むように従来技術を考慮してできるだけ広義に解釈されることを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】