特許 7097718 粒子測定装置および粒子測定方法

(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】

(24)【登録日】2022-06-30

(45)【発行日】2022-07-08

(54)【発明の名称】粒子測定装置および粒子測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 15/14 20060101AFI20220701BHJP

   G01N 33/543 20060101ALI20220701BHJP

【ＦＩ】

G01N15/14 D

G01N15/14 C

G01N33/543 597

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2018033515

(22)【出願日】2018-02-27

(65)【公開番号】P2019148504

(43)【公開日】2019-09-05

【審査請求日】2020-10-15

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390014960

【氏名又は名称】シスメックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111383

【弁理士】

【氏名又は名称】芝野 正雅

(72)【発明者】

【氏名】田端 誠一郎

【審査官】野田 華代

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－０４４６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公平０５－０４８４１３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平０９－０７９９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１８２５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０９５１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６０６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２５３６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６９９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９２７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０５１５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５３６７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２８４０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １５／００－１５／１４

Ｇ０１Ｎ ３３／５４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粒子を含む試料を流すためのフローセルと、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射する照射部と、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光する集光レンズと、
複数の光ファイバーが束ねられて構成され、前記集光レンズを透過した前記光が入射する光伝送部と、
前記光伝送部により伝送された前記光を受光して検出信号を出力する光検出部と、を含み、
前記集光レンズは、前記光伝送部の入射側端面よりも小さく、前記光ファイバーの総数より少ない複数の前記光ファイバーのそれぞれの入射端に跨る領域に、前記粒子から生じた前記光を集光する、粒子測定装置。

【請求項2】

粒子を含む試料を流すためのフローセルと、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射する照射部と、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光する集光レンズと、
複数の光ファイバーが束ねられて構成された光伝送部と、
前記集光レンズにより集光された光を前記光伝送部の入射側端面に導くための導光用レンズと、
前記光伝送部により伝送された前記光を受光して検出信号を出力する光検出部と、を含み、
前記集光レンズは、前記粒子から生じた光を、前記導光用レンズの入射側端面に収束させ、
前記導光用レンズは、前記集光レンズによって収束された光を、各光ファイバーの入射端の径よりも大きく、且つ、複数の前記光ファイバーの複数の入射端に跨がる広さで前記光伝送部の入射側端面に入射させる、粒子測定装置。

【請求項3】

前記導光用レンズは、前記集光レンズにより集光された光をその径を拡大させて前記光伝送部の入射側端面に導く、請求項２に記載の粒子測定装置。

【請求項4】

前記導光用レンズは、前記集光レンズにより集光された光を、前記光伝送部の入射側端面に平行光として入射させる、請求項３に記載の粒子測定装置。

【請求項5】

前記粒子から生じた光が透過する対物レンズをさらに備え、
前記対物レンズの後側主平面と前記集光レンズの主平面との距離、および、前記集光レンズの主平面と前記導光用レンズの入射側端面との距離は、いずれも前記集光レンズの焦点距離に設定される、請求項２ないし４の何れか一項に記載の粒子測定装置。

【請求項6】

前記導光用レンズは、中心軸から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布型レンズである、請求項２ないし５の何れか一項に記載の粒子測定装置。

【請求項7】

前記光検出部は、
前記光伝送部により伝送された光を受光する受光素子と、
前記光伝送部と前記受光素子との間に配置され、前記光伝送部により伝送された光を前記受光素子に導く光学系と、を含む、請求項１ないし６の何れか一項に記載の粒子測定装置。

【請求項8】

前記光学系は、前記光伝送部の前記複数の光ファイバーから出射される光を平行光に変換するコリメータレンズを含む、請求項７に記載の粒子測定装置。

【請求項9】

前記光学系は、前記コリメータレンズと前記受光素子との間に配置された第２集光レンズを含み、
前記第２集光レンズは、前記コリメータレンズにより平行光に変換された光を集光して前記受光素子へと導く、請求項８に記載の粒子測定装置。

【請求項10】

前記コリメータレンズは、前記光伝送部を構成する全ての前記光ファイバーから出射された光を取り込み可能に構成され、
前記第２集光レンズは、前記コリメータレンズにより取り込まれた前記光を前記受光素子へと導く、請求項９に記載の粒子測定装置。

【請求項11】

前記照射部は、互いに波長が異なる複数の前記照射光を前記試料に照射し、
前記複数の照射光にそれぞれ対応する複数の前記光伝送部と、前記複数の光伝送部によりそれぞれ伝送された前記光を受光して検出信号を出力する複数の光検出部と、を含む、請求項１ないし１０の何れか一項に記載の粒子測定装置。

【請求項12】

前記複数の光検出部は、互いに異なる基板に設置されている、請求項１１に記載の粒子測定装置。

【請求項13】

前記照射部は、前記試料の流れ方向において互いに異なる位置に、それぞれ前記複数の照射光を照射する、請求項１１または１２に記載の粒子測定装置。

【請求項14】

前記集光レンズは、前記複数の照射光によってそれぞれ生じた前記光に対して色収差を抑制するよう構成されている、請求項１１ないし１３の何れか一項に記載の粒子測定装置。

【請求項15】

前記試料は、前記粒子として細胞を含んでおり、
前記細胞の互いに異なる複数のマーカーは、前記照射光により互いに異なる波長の蛍光を生じる複数の蛍光色素によりそれぞれ染色されている、請求項１ないし１４の何れか一項に記載の粒子測定装置。

【請求項16】

粒子を含む試料を流すためのフローセルと、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射する照射部と、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光する集光レンズと、
複数の光ファイバーが束ねられて構成された光伝送部と、
前記集光レンズにより集光された光を前記光伝送部の入射側端面に導くための導光用レンズと、
前記光伝送部により伝送された前記光を受光して検出信号を出力する光検出部と、を含み、
前記導光用レンズの焦点距離の条件は、以下の式で表される、粒子測定装置。

【数1】

上記式において、ｆ２は導光用レンズの焦点距離であり、ｍは光伝送部の光ファイバーの本数であり、ｂは光伝送部内の光ファイバーの外径であり、ＮＡ１は、集光レンズの開口数である。

【請求項17】

粒子を含む試料を流すためのフローセルと、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射する照射部と、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光する集光レンズと、
複数の光ファイバーが束ねられて構成された光伝送部と、
前記集光レンズにより集光された光を前記光伝送部の入射側端面に導くための導光用レンズと、
前記光伝送部により伝送された前記光を受光して検出信号を出力する光検出部と、を含み、
前記導光用レンズは、複数の前記光ファイバーの入射端に接着されている、粒子測定装置。

【請求項18】

粒子を含む試料を流すためのフローセルと、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射する照射部と、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光する集光レンズと、
複数の光ファイバーが束ねられて構成された光伝送部と、
前記集光レンズにより集光された光を前記光伝送部の入射側端面に導くための導光用レンズと、
前記光伝送部により伝送された前記光を受光して検出信号を出力する光検出部と、を含み、
前記集光レンズは、前記導光用レンズの入射側端面よりも小さな領域に、前記粒子から生じた前記光を集光する、粒子測定装置。

【請求項19】

粒子を含む試料を流すためのフローセルと、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射する照射部と、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光する集光レンズと、
複数の光ファイバーが束ねられて構成され、前記集光レンズを透過した前記光が入射する光伝送部と、
前記光伝送部により伝送された前記光を受光して検出信号を出力する光検出部と、を含み、
前記光伝送部は、入射側端面における各光ファイバーの分布に対して出射側端面における前記各光ファイバーがランダムに分布しており、
前記光検出部は、
前記光伝送部により伝送された光を受光する受光素子と、
前記光伝送部と前記受光素子との間に配置され、前記光伝送部の前記複数の光ファイバーから出射された光を平行光に変換するコリメータレンズを含み、前記光伝送部により伝送された光を前記受光素子に導く光学系と、を含み、
前記コリメータレンズが、前記光伝送部の全ての光ファイバーから出射された光を取り込み可能に構成されている、粒子測定装置。

【請求項20】

粒子を含む試料をフローセルに流し、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射し、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光し、
集光された光を導光用レンズにより複数の光ファイバーが束ねられた光ファイバー束の入射端に導き、
前記光ファイバー束により伝送された光を受光して検出信号を出力し、
前記光ファイバー束の入射端に光を導く工程では、前記集光された光を、各光ファイバーの入射端の径よりも大きく、且つ、複数の前記光ファイバーの複数の入射端に跨がる広さで前記光ファイバー束の入射端に入射させる、粒子測定方法。

【請求項21】

前記光ファイバー束の入射端に光を導く工程では、集光された前記光をその径を拡大させて前記光ファイバー束の入射端に入射させる、請求項２０に記載の粒子測定方法。

【請求項22】

粒子を含む試料をフローセルに流し、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射し、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光し、
集光された光を複数の光ファイバーが束ねられた光ファイバー束の入射端に入射させ、
前記光ファイバー束により伝送された光を受光して検出信号を出力し、
前記粒子から生じた光を集光する工程では、前記光ファイバー束の入射側端面よりも小さく、前記光ファイバーの総数より少ない複数の前記光ファイバーのそれぞれの入射端に跨る領域に、前記粒子から生じた前記光を集光する、粒子測定方法。

【請求項23】

粒子を含む試料をフローセルに流し、
前記フローセルを流れる前記試料に照射光を照射し、
前記照射光の照射により前記試料に含まれる前記粒子から生じた光を集光し、
集光された光を導光用レンズにより複数の光ファイバーが束ねられた光ファイバー束の入射端に導き、
前記光ファイバー束により伝送された光を受光して検出信号を出力し、
前記粒子から生じた光を集光する工程では、前記導光用レンズの入射側端面よりも小さな領域に、前記粒子から生じた前記光を集光する、粒子測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粒子を測定する粒子測定装置および粒子測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を粒子に照射し、粒子から生じた光を光ファイバーにより検出部へと導くフローサイトメータが知られている。たとえば、特許文献１には、生体試料中の複数種類のターゲット物質から得られる複数の蛍光信号を解析するマルチカラーフローサイトメトリーが記載されている。

【0003】

具体的には、特許文献１には、図１４に示すように、互いに異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源６０１、６０２、６０３、６０４と、レーザ光が照射されるフローセル６１０と、レーザ光の照射により生じた蛍光を集光する集光レンズ６２０と、検出部６３１、６３２、６３３、６３４と、集光レンズ６２０により集光された蛍光を検出部６３１、６３２、６３３、６３４へとそれぞれ導く光ファイバー６４１、６４２、６４３、６４４と、光ファイバー６４１、６４２、６４３、６４４を支持するホルダ６５０と、を備える光学ユニットが記載されている。また、特許文献１には、１種類のレーザ光の照射により生じた蛍光は、１本の光ファイバーによって検出部へと導かれ、蛍光が光ファイバーの入射側端面からずれた場合には、ホルダを移動させることで光ファイバーの位置合わせを行うことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第６６８３３１４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、１本の光ファイバーの径は、一般的に９μｍ～６０μｍと小さい。このため、上記のような光学ユニットでは、光ファイバーに僅かな位置ずれが生じた場合でも、光が光ファイバーに適正に入射しなくなる。これにより、測定結果の精度が低下する。上記のようなマルチカラーフローサイトメトリーでは、多数のターゲット物質から複数の蛍光を同時に精度よく検出するために、測定の都度、光ファイバーの位置調整を行うことが必要になる。しかしながら、測定ごとに位置調整が必要になると、メンテナンスにかかるユーザの作業負担が大きくなるとともに、メンテナンスを実行するための熟練度もユーザに求められる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様は、粒子測定装置に関する。本態様に係る粒子測定装置（１０）は、粒子を含む試料（１１）を流すためのフローセル（２０）と、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射する照射部（３０）と、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光する集光レンズ（４２）と、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられて構成され、集光レンズ（４２）を透過した光が入射する光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）と、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光して検出信号を出力する光検出部（６１、３００、４００、５００）と、を含む。集光レンズ（４２）は、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面よりも小さく、光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の総数より少ない複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）のそれぞれの入射端に跨る領域に、粒子から生じた光を集光する。

【0007】

本態様に係る粒子測定装置によれば、集光レンズにより集光された光が、複数の光ファイバーが束ねられて構成された光伝送部に導かれる。このとき、集光レンズは、光伝送部の入射側端面よりも小さく、光ファイバーの総数より少ない複数の光ファイバーのそれぞれの入射端に跨る領域に、粒子から生じた光を集光する。これにより、集光レンズにより集光された光が光伝送部の入射側端面に入射しやすくなるため、光ファイバーに多少の位置ずれが生じても、粒子から生じた光が光伝送部から外れることが抑制される。よって、光ファイバーの位置調整にかかるユーザの手間を省略でき、光が光ファイバーに適正に入射する状態を維持できる。

【0010】

こうすると、集光レンズにより集光された光が小さく絞られた状態で光伝送部の入射側端面に集光される場合に比べて、光伝送部内の光ファイバーに導かれる光量を一定水準に維持できる。すなわち、小さく絞られた状態の光は、光ファイバーのクラッド部分や、束ねられた複数の光ファイバーの隙間にのみ入射する場合がある。この場合、光伝送部によって後段の光検出部に導かれる光量が大きく下がってしまう。しかしながら、集光レンズにより集光された光が、複数の光ファイバーの入射端に跨がる広さで光伝送部の入射側端面に入射すると、一部の光はクラッド部分や隙間に入射するものの、その他の光は光ファイバーのコア部分に入射する。これにより、光伝送部によって後段の光検出部に導かれる光量のバラつきを抑制できる。

【0011】

本発明の第２の態様は、粒子測定装置に関する。本態様に係る粒子測定装置（１０）は、粒子を含む試料（１１）を流すためのフローセル（２０）と、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射する照射部（３０）と、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光する集光レンズ（４２）と、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられて構成された光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）と、集光レンズ（４２）により集光された光を光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面に導くための導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）と、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光して検出信号を出力する光検出部（６１、３００、４００、５００）と、を含む。集光レンズ（４２）は、粒子から生じた光を、導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）の入射側端面に収束させる。導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）は、集光レンズ（４２）によって収束された光を、各光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の入射端の径よりも大きく、且つ、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の複数の入射端に跨がる広さで光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面に入射させる。
本態様に係る粒子測定装置によれば、光ファイバーに位置ずれが生じたり、集光レンズによる集光位置にバラつきが生じたりしても、集光レンズにより集光された光を光伝送部の入射側端面に導くことができる。よって、光が光ファイバーに適正に入射する状態を維持できる。

【0012】

この場合に、導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）は、集光レンズ（４２）により集光された光をその径を拡大させて光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面（５０ａ、２１０ａ、２２０ａ、２３０ａ）に導くよう構成され得る。こうすると、光伝送部によって後段の光検出部に導かれる光量のバラつきを抑制できる。

【0013】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）は、集光レンズ（４２）により集光された光を、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面（５０ａ、２１０ａ、２２０ａ、２３０ａ）に平行光として入射させるよう構成され得る。こうすると、光伝送部の光ファイバーに入射した光が、コアとクラッドの境界で反射することなくコアから出てしまうことを抑制できる。よって、光伝送部によって導かれる光の利用効率を高めることができる。

【0014】

本態様に係る粒子測定装置（１０）は、粒子から生じた光が透過する対物レンズ（４１）をさらに備え、対物レンズ（４１）の後側主平面と集光レンズ（４２）の主平面との距離、および、集光レンズ（４２）の主平面と導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）の入射側端面（４３ａ、２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ）との距離は、いずれも集光レンズ（４２）の焦点距離に設定され得る。こうすると、対物レンズ、集光レンズ、および導光用レンズが、テレセントリック光学系を構成し、集光レンズにより集光された光が、導光用レンズの入射側端面に垂直に入射する。これにより、導光用レンズの入射側端面に入射した光が、導光用レンズの側面から外側に漏れ出ることを抑制できる。

【0017】

【数1】

【0018】

上記式において、ｆ２は導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）の焦点距離であり、ｍは光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の本数であり、ｂは光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）内の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の外径であり、ＮＡ１は、集光レンズ（４２）の開口数である。こうすると、導光用レンズの出射側端部における光束の径が、光伝送部の径よりも小さくなるため、導光用レンズを透過した光を確実に光伝送部に入射させることができる。

【0019】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）は、中心軸から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布型レンズとして構成され得る。

【0021】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、光検出部（３００、４００、５００）は、光伝送部（２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光する受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）と、光伝送部（２１０、２２０、２３０）と受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）との間に配置され、光伝送部（２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）に導く光学系と、を含むよう構成され得る。

【0022】

この場合に、光学系は、光伝送部（２１０、２２０、２３０）の複数の光ファイバー（２１１、２２１、２３１）から出射される光を平行光に変換するコリメータレンズ（３０１、４０１、５０１）を含むよう構成され得る。こうすると、コリメータレンズと受光素子との間に、光学部品を配置するためのスペースを設けやすくなる。

【0023】

この場合に、光学系は、コリメータレンズ（３０１、４０１、５０１）と受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）との間に配置された第２集光レンズ（３２１～３２６、４２１～４２３、５２１～５２６）を含み、第２集光レンズ（３２１～３２６、４２１～４２３、５２１～５２６）は、コリメータレンズ（３０１、４０１、５０１）により平行光に変換された光を集光して受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）へと導くよう構成され得る。こうすると、コリメータレンズと第２集光レンズとの間に光学部品を配置するためのスペースを設けやすくなるとともに、コリメータレンズにより平行光に変換された光を確実に受光素子へと導くことができる。

【0024】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、コリメータレンズ（３０１、４０１、５０１）は、光伝送部（２１０、２２０、２３０）を構成する全ての光ファイバー（２１１、２２１、２３１）から出射された光を取り込み可能に構成され、第２集光レンズ（３２１～３２６、４２１～４２３、５２１～５２６）は、コリメータレンズ（３０１、４０１、５０１）により取り込まれた光を受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）へと導くよう構成され得る。こうすると、受光素子に導かれる光量を高めることができるとともに、受光素子に導かれる光量のバラつきを抑制して測定精度を高めることができる。

【0025】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、照射部（３０）は、互いに波長が異なる複数の照射光を試料（１１）に照射し、本態様に係る粒子測定装置（１０）は、複数の照射光にそれぞれ対応する複数の光伝送部（２１０、２２０、２３０）と、複数の光伝送部（２１０、２２０、２３０）によりそれぞれ伝送された光を受光して検出信号を出力する複数の光検出部（３００、４００、５００）と、を含むよう構成され得る。こうすると、複数の照射光により粒子から生じた光が、それぞれ、光伝送部を介して光検出部に導かれるため、光検出部が受光する受光光量に応じて粒子を様々な観点から分析できるようになる。

【0026】

この場合に、複数の光検出部（３００、４００、５００）は、互いに異なる基板（３００ａ、４００ａ、５００ａ）に設置され得る。こうすると、全ての光検出部が１つの基板に配置される場合に比べて、各基板を自由に配置でき、装置の設置面積を縮小できる。また、光ファイバーが束ねられて構成された光伝送部により、光検出部に光が導かれるため、光伝送部を湾曲状に配置することにより、光検出部を所望の場所に配置できる。

【0027】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、照射部（３０）は、試料（１１）の流れ方向において互いに異なる位置に、それぞれ複数の照射光を照射するよう構成され得る。こうすると、複数の照射光によってそれぞれ生じた光を個別に取り出すことが容易になる。

【0028】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、集光レンズ（４２）は、複数の照射光によってそれぞれ生じた光に対して色収差を抑制するよう構成され得る。こうすると、波長が異なる複数の光を色収差が抑制された状態で集光できるため、複数の光を光伝送部の後段の光検出部において精度よく受光できる。

【0029】

本態様に係る粒子測定装置（１０）において、試料（１１）は、粒子として細胞を含んでおり、細胞の互いに異なる複数のマーカーは、照射光により互いに異なる波長の蛍光を生じる複数の蛍光色素によりそれぞれ染色され得る。こうすると、１つの細胞から生じた複数の蛍光に基づいて、細胞を様々な観点から分析できる。
本発明の第３の態様は、粒子測定装置に関する。本態様に係る粒子測定装置（１０）は、粒子を含む試料（１１）を流すためのフローセル（２０）と、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射する照射部（３０）と、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光する集光レンズ（４２）と、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられて構成された光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）と、集光レンズ（４２）により集光された光を光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面に導くための導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）と、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光して検出信号を出力する光検出部（６１、３００、４００、５００）と、を含む。導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）の焦点距離の条件は、以下の式で表される。

【数1】

上記式において、ｆ２は導光用レンズの焦点距離であり、ｍは光伝送部の光ファイバーの本数であり、ｂは光伝送部内の光ファイバーの外径であり、ＮＡ１は、集光レンズの開口数である。
本発明の第４の態様は、粒子測定装置に関する。本態様に係る粒子測定装置（１０）は、粒子を含む試料（１１）を流すためのフローセル（２０）と、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射する照射部（３０）と、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光する集光レンズ（４２）と、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられて構成された光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）と、集光レンズ（４２）により集光された光を光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面に導くための導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）と、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光して検出信号を出力する光検出部（６１、３００、４００、５００）と、を含む。導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）は、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の入射端に接着されている。
本発明の第５の態様は、粒子測定装置に関する。本態様に係る粒子測定装置（１０）は、粒子を含む試料（１１）を流すためのフローセル（２０）と、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射する照射部（３０）と、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光する集光レンズ（４２）と、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられて構成された光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）と、集光レンズ（４２）により集光された光を光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の入射側端面に導くための導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）と、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光して検出信号を出力する光検出部（６１、３００、４００、５００）と、を含む。集光レンズ（４２）は、導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）の入射側端面よりも小さな領域に、粒子から生じた光を集光する。
本発明の第６の態様は、粒子測定装置に関する。本態様に係る粒子測定装置（１０）は、粒子を含む試料（１１）を流すためのフローセル（２０）と、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射する照射部（３０）と、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光する集光レンズ（４２）と、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられて構成され、集光レンズ（４２）を透過した光が入射する光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）と、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光して検出信号を出力する光検出部（６１、３００、４００、５００）と、を含む。光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）は、入射側端面における各光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の分布に対して出射側端面における各光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）がランダムに分布している。光検出部（６１、３００、４００、５００）は、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光する受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）と、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）と受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）との間に配置され、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）から出射された光を平行光に変換するコリメータレンズ（３０１、４０１、５０１）を含み、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）により伝送された光を受光素子（３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６）に導く光学系と、を含む。コリメータレンズ（３０１、４０１、５０１）が、光伝送部（５０、２１０、２２０、２３０）の全ての光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）から出射された光を取り込み可能に構成されている。

【0030】

本発明の第７の態様は、粒子測定方法に関する。本態様に係る粒子測定方法は、粒子を含む試料（１１）をフローセル（２０）に流し、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射し、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光し、集光された光を導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）により複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられた光ファイバー束の入射端に導き、光ファイバー束により伝送された光を受光して検出信号を出力する。光ファイバー束の入射端に光を導く工程では、集光された光を、各光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の入射端の径よりも大きく、且つ、複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）の複数の入射端に跨がる広さで光ファイバー束の入射端に入射させる。

【0031】

本態様に係る粒子測定方法によれば、第２の態様と同様の効果が奏される。

【0032】

本態様に係る粒子測定方法において、光ファイバー束の入射端に光を導く工程では、集光された光をその径を拡大させて光ファイバー束の入射端に入射させる。
本発明の第８の態様は、粒子測定方法に関する。本態様に係る粒子測定方法は、粒子を含む試料（１１）をフローセル（２０）に流し、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射し、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光し、集光された光を複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられた光ファイバー束の入射端に入射させ、光ファイバー束により伝送された光を受光して検出信号を出力する。粒子から生じた光を集光する工程では、光ファイバー束の入射側端面よりも小さく、前記光ファイバーの総数より少ない複数の前記光ファイバーのそれぞれの入射端に跨る領域に、粒子から生じた光を集光する。
本発明の第９の態様は、粒子測定方法に関する。本態様に係る粒子測定方法は、粒子を含む試料（１１）をフローセル（２０）に流し、フローセル（２０）を流れる試料（１１）に照射光を照射し、照射光の照射により試料（１１）に含まれる粒子から生じた光を集光し、集光された光を導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）により複数の光ファイバー（５１、２１１、２２１、２３１）が束ねられた光ファイバー束の入射端に導き、光ファイバー束により伝送された光を受光して検出信号を出力する。粒子から生じた光を集光する工程では、導光用レンズ（４３、２０１、２０２、２０３）の入射側端面よりも小さな領域に、粒子から生じた光を集光する。

【発明の効果】

【0033】

本発明によれば、光ファイバーの位置調整にかかる手間を省略でき、光が光ファイバーに適正に入射する状態を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】図１は、実施形態１に係る粒子測定装置の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、実施形態２に係る粒子測定装置の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、実施形態２に係る粒子測定装置の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、実施形態２に係る照射部の構成を示す模式図である。

【図5】図５は、実施形態２に係るフローセルから光伝送部までの構成を示す模式図である。

【図6】図６（ａ）、（ｂ）は、実施形態２に係る集光レンズによる光の収束作用を説明するための模式図である。

【図7】図７（ａ）～（ｃ）は、実施形態２に係る光伝送部による光の伝送を説明するための模式図である。

【図8】図８は、実施形態２に係る光伝送部の後段に配置される光検出部の構成を示す模式図である。

【図9】図９は、実施形態２に係る光伝送部の後段に配置される光検出部の構成を示す模式図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係る光伝送部の後段に配置される光検出部の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、実施形態２に係るＸ－Ｙ平面に平行な各基板がＺ軸方向に並ぶ状態を示す模式図である。

【図12】図１２は、実施形態２に係る光伝送部の後段に配置された光検出部の設計および配置を説明するための模式図である。

【図13】図１３は、実施形態２に係る粒子測定装置による測定および分析を説明するための模式図である。

【図14】図１４は、関連技術に係る構成を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

＜実施形態１＞
図１を参照して、実施形態１の粒子測定装置１０の構成を説明する。図１において、ＸＹＺ軸は互いに直交しており、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平面に平行な方向に対応し、Ｚ軸正方向は鉛直上方向に対応する。なお、他の図においても、ＸＹＺ軸は図１と同様に設定されている。

【0036】

粒子測定装置１０は、フローセル２０と、照射部３０と、対物レンズ４１と、集光レンズ４２と、光伝送部５０と、光検出部６１と、を備える。

【0037】

フローセル２０は、Ｚ軸方向に延びた流路２１を備える。フローセル２０の流路２１には、粒子を含む試料１１がＺ軸正方向に流される。照射部３０は、フローセル２０を流れる試料１１に照射光を照射する。照射光は、流路２１の位置において、楕円形状のビームスポット１２を形成する。ビームスポット１２は、流路２１の位置において照射光が照射される領域を示す。照射光が試料１１に照射されると、試料１１に含まれる粒子から光が生じる。なお、図１は、便宜上、照射光の照射方向がＸ軸正方向となるよう図示されているが、実際には、照射光の照射方向はＹ軸正方向である。

【0038】

対物レンズ４１は、照射光の照射により試料１１に含まれる粒子から生じた光を集光する。集光レンズ４２は、対物レンズ４１を透過した光を集光し、集光した光を光伝送部５０の入射側端面５０ａに導く。なお、対物レンズ４１を透過した光を光伝送部５０へと導くために、図１に示すように１つの集光レンズ４２だけが用いられることに限らず、複数のレンズが用いられてもよい。

【0039】

ここで、粒子から生じた光は、波長が異なる複数の光を含む場合があるため、集光レンズ４２は、色収差を抑制するためのアクロマティックレンズである。これにより、波長が異なる複数の光を色収差が抑制された状態で集光できるため、波長が異なる複数の光を、光伝送部５０の後段に設けられた光検出部６１おいて精度よく検出できる。

【0040】

なお、波長が異なる複数の光に基づく色収差が問題とならない場合や、粒子から生じた光が単一の波長の光のみを含む場合、集光レンズ４２は、アクロマティックレンズに限らず、集光作用を有する一般的なレンズにより構成されてもよい。

【0041】

光伝送部５０は、複数の光ファイバー５１が被覆部材５２により束ねられて構成されている。すなわち、被覆部材５２内には、複数の光ファイバー５１が束ねられた光ファイバー束が形成されている。光伝送部５０は、いわゆるファイバーバンドルである。光伝送部５０の入射側端面５０ａ、すなわち光伝送部５０の光ファイバー束の入射端には、集光レンズ４２により集光された光が入射する。集光レンズ４２は、入射側端面５０ａにおける各光ファイバー５１の入射端の径よりも大きく、且つ、複数の光ファイバー５１の複数の入射端に跨がる広さで、光伝送部５０の入射側端面５０ａに光を入射させる。光伝送部５０に入射した光は、複数の光ファイバー５１により、光伝送部５０の出射側端面５０ｂへと導かれる。光検出部６１は、光伝送部５０により伝送された光を受光して検出信号を出力する。

【0042】

このように、粒子測定装置１０によれば、集光レンズ４２により集光された光が、複数の光ファイバー５１が束ねられて構成された光伝送部５０に導かれる。この場合、光伝送部５０の入射側端面５０ａの径を、集光レンズ４２により集光された光束の径よりも大きく設定しやすくなる。これにより、集光レンズ４２により集光された光が光伝送部５０の入射側端面５０ａに入射しやすくなるため、光ファイバー５１に多少の位置ずれが生じても、粒子から生じた光が光伝送部５０から外れることが抑制される。よって、光ファイバー５１の位置調整にかかるユーザの手間を省略でき、光が光ファイバー５１に適正に入射する状態を維持できる。

【0043】

より詳細には、粒子から生じた光は、光伝送部５０の入射側端面５０ａ内に集光される。これにより、光ファイバー５１に位置ずれが生じても、光が光ファイバー５１に適正に入射する状態を維持できる。

【0044】

また、粒子から生じた光は、光伝送部５０の入射側端面５０ａにおいて、各光ファイバー５１の入射端の径よりも大きく、且つ、複数の光ファイバー５１の複数の入射端に跨がる広さで集光される。これにより、粒子から生じた光が小さく絞られた状態で入射側端面５０ａに入射する場合に比べて、光伝送部５０内の光ファイバー５１に導かれる光量を一定水準に維持できる。

【0045】

すなわち、小さく絞られた状態の光は、光ファイバー５１のクラッド部分や、束ねられた複数の光ファイバー５１の隙間にのみ入射する場合がある。この場合、光伝送部５０によって後段の光検出部６１に導かれる光量が大きく下がってしまう。しかしながら、集光レンズ４２により集光された光が、光ファイバー５１の入射端の径よりも大きく、且つ、複数の光ファイバー５１の入射端に跨がる広さで入射側端面５０ａに入射すると、一部の光はクラッド部分や隙間に入射するものの、その他の光は光ファイバー５１のコア部分に入射する。これにより、光伝送部５０によって後段の光検出部６１に導かれる光量のバラつきを抑制できる。

【0046】

一般的なマルチカラーフローサイトメトリーにおいては、たとえば１つの粒子における多数のターゲット物質から生じた複数の蛍光を同時に検出する。この場合、蛍光を精度よく検出するために、測定の都度、光ファイバーの位置調整を行うことが必要になる。しかしながら、測定ごとに位置調整が必要になると、メンテナンスにかかるユーザの作業負担が大きくなるとともに、メンテナンスを実行するための熟練度もユーザに求められる。実施形態１の粒子測定装置１０によれば、粒子から生じた光が光伝送部５０内の光ファイバー束から外れることが抑制されるため、このようなユーザにかかる作業負担を軽減し、測定結果の精度を高く維持できる。

【0047】

＜実施形態２＞
図２に示すように、実施形態２の粒子測定装置１０は、図１の実施形態１の粒子測定装置１０と比較して、集光レンズ４２と光伝送部５０との間に導光用レンズ４３を備える。実施形態２のその他の構成は、実施形態１と同様である。

【0048】

導光用レンズ４３は、中心軸から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布型レンズであり、たとえば、セルフォック（登録商標）レンズである。導光用レンズ４３は、ＧＲＩＮレンズ、ロッドレンズでもよい。導光用レンズ４３において、Ｘ軸方向に延びた中心軸において最も屈折率が高く、中心軸から離れるに従って屈折率が小さい。また、導光用レンズ４３に入射した光束の径は、導光用レンズ４３内を、ピッチ長ｐを進行方向における周期として変化し、長さｐ／２ごとに最小となる。導光用レンズ４３は、Ｘ軸方向の長さがｐ／４となるよう構成されている。これにより、導光用レンズ４３の入射側端面４３ａに集光された光は、導光用レンズ４３の出射側端面において最も広がった状態かつ平行光となる。

【0049】

集光レンズ４２は、ビームスポット１２の位置から生じた光を、導光用レンズ４３の入射側端面４３ａに収束させる。導光用レンズ４３は、集光レンズ４２により入射側端面４３ａにおいて収束させられた光を、光伝送部５０の入射側端面５０ａに導く。これにより、光ファイバー５１に位置ずれが生じたり、集光レンズ４２による集光位置にバラつきが生じたりしても、実施形態１と同様、集光レンズ４２により集光された光を、光伝送部５０の入射側端面５０ａに導くことができる。よって、光が光ファイバー５１に適性に入射する状態を維持できる。

【0050】

また、集光レンズ４２は、集光レンズ４２により集光された光を、その径を拡大させて、光伝送部５０の入射側端面５０ａすなわち光伝送部５０の光ファイバー束の入射端に導く。これにより、光伝送部５０の入射側端面５０ａに入射する光束の位置がずれたとしても、図１を参照して説明した場合と同様、光伝送部５０によって後段の光検出部６１に導かれる光量のバラつきを抑制できる。

【0051】

＜実施形態２の具体的構成＞
以下、実施形態２の具体的構成を説明する。以下に示す粒子測定装置１０の各部のうち、図２に示した構成と同様の構成には、図２に示した番号と同じ番号が付されている。同じ番号が付された構成については、便宜上、説明を省略する。

【0052】

図３に示すように、粒子測定装置１０は、前処理装置６２により調製された試料１１を測定して分析を行う。

【0053】

前処理装置６２は、被検者から採取した全血の検体１３に対して遠心分離等の処理を行って、白血球、赤血球、血小板などの血球を測定対象細胞として抽出する。前処理装置６２は、試薬と遠心分離等の処理が行われた検体１３とを混合させるための混合容器、検体１３と試薬を混合容器に分注するための分注ユニット等を含む。前処理装置６２は、測定対象細胞の互いに異なる複数のマーカーを、照射光により互いに異なる波長の蛍光を生じる複数の蛍光色素によりそれぞれ染色する。このように、細胞における複数のマーカーが蛍光色素により染色されると、１つの細胞から生じた複数の蛍光に基づいて、細胞を様々な観点から分析できる。細胞の分析については、追って図１３を参照して説明する。

【0054】

なお、検体１３は、全血に限らず、血漿、脳脊髄液、組織液、尿であってもよい。測定対象細胞は、血球に限らず、たとえば上皮細胞であってもよい。粒子測定装置１０が測定する粒子は、細胞に限らず、細胞以外の粒子であってもよい。

【0055】

粒子測定装置１０は、制御部７１と、記憶部７２と、表示部７３と、入力部７４と、測定部７５と、を備える。制御部７１は、ＣＰＵである。制御部７１は、ＣＰＵとマイクロコンピュータにより構成されてもよい。制御部７１は、記憶部７２に記憶されたプログラムに基づいて各種の処理を行う。制御部７１は、記憶部７２と、表示部７３と、入力部７４と、測定部７５とに接続されており、各部からの信号を受信し、各部を制御する。記憶部７２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等である。表示部７３は、たとえば、液晶ディスプレイである。入力部７４は、マウスおよびキーボードである。なお、表示部７３と入力部７４が、タッチパネル式のディスプレイのように、一体的に構成されてもよい。

【0056】

測定部７５は、試料１１を測定して、試料１１に含まれる細胞から生じた光を受光し、受光した光に基づく検出信号を出力する。測定部７５は、図２に示したフローセル２０、照射部３０、対物レンズ４１、および集光レンズ４２に加えて、後述する導光用レンズ２０１、２０２、２０３、光伝送部２１０、２２０、２３０、および光検出部３００、４００、５００を含む。制御部７１は、測定部７５から出力された検出信号に基づいて、細胞の分析を行う。

【0057】

図４を参照して、照射部３０の構成について説明する。

【0058】

照射部３０は、光源１０１と、フィルタ１０２と、コリメータレンズ１０３と、光源１１１と、フィルタ１１２と、コリメータレンズ１１３と、光源１２１と、フィルタ１２２と、コリメータレンズ１２３と、ダイクロイックミラー１３１、１３２と、シリンドリカルレンズ１３３と、集光レンズ１３４と、を備える。

【0059】

光源１０１、１１１、１２１は、半導体レーザ光源である。光源１０１、１１１、１２１は、それぞれ、波長λ１、λ２、λ３を中心波長とする光を出射する。具体的には、波長λ１、λ２、λ３は、それぞれ、４８８ｎｍ、６４２ｎｍ、４０５ｎｍである。なお、光源１０１、１１１、１２１は、半導体レーザ光源に限らず、たとえば、光励起半導体レーザ光源、固体に基づくレーザ光源、Ｈｅ－ＮｅガスやＡｒガスなどの気体に基づくレーザ光源、ＬＥＤ光源であってもよい。

【0060】

フィルタ１０２は、光源１０１から出射された光のうち、波長λ１の光を透過する。コリメータレンズ１０３は、フィルタ１０２を透過した光を平行光に変換する。フィルタ１１２は、光源１１１から出射された光のうち、波長λ２の光を透過する。コリメータレンズ１１３は、フィルタ１１２を透過した光を平行光に変換する。フィルタ１２２は、光源１２１から出射された光のうち、波長λ３の光を透過する。コリメータレンズ１２３は、フィルタ１２２を透過した光を平行光に変換する。

【0061】

ダイクロイックミラー１３１は、コリメータレンズ１０３からの波長λ１の光を透過し、コリメータレンズ１１３からの波長λ２の光を反射する。ダイクロイックミラー１３２は、ダイクロイックミラー１３１からの波長λ１、λ２の光を透過し、コリメータレンズ１２３からの波長λ３の光を反射する。また、ダイクロイックミラー１３１、１３２は、フローセル２０の流路２１に照射される波長λ１、λ２、λ３の光が、Ｚ軸方向に所定の間隔を開けて並ぶように配置される。

【0062】

シリンドリカルレンズ１３３は、ダイクロイックミラー１３２からの光を、Ｘ軸方向にのみ収束させる。集光レンズ１３４は、シリンドリカルレンズ１３３からの光をＺ軸方向に収束させて、フローセル２０の流路２１の位置に合焦させる。また、集光レンズ１３４は、シリンドリカルレンズ１３３からの光をＸ軸方向に収束させて、流路２１のＹ軸負側の位置に合焦させる。これにより、集光レンズ１３４により集光された光は、照射光として、Ｘ軸方向に細長いビーム形状で流路２１に照射される。

【0063】

フローセル２０の流路２１に照射光が照射されると、流路２１をＺ軸正方向に流れる試料１１に照射光が照射される。これにより、試料１１に含まれる細胞から、前方散乱光、側方散乱光、および蛍光が生じる。前方散乱光は、流路２１のＹ軸正側に生じ、側方散乱光および蛍光は、流路２１の周囲に生じる。フローセル２０の後段側に配置される受光素子は、流路２１のＸ軸正側に生じた側方散乱光および蛍光を受光する。なお、受光素子は、流路２１のＹ軸正側に生じた前方散乱光を受光してもよい。

【0064】

図５を参照して、フローセル２０から光伝送部２１０、２２０、２３０までの構成について説明する。

【0065】

フローセル２０の流路２１には、波長λ１、λ２、λ３の照射光により、３つのビームスポットが形成される。具体的には、流路２１には、Ｚ軸正方向に所定の間隔ｄを開けてビームスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃが形成される。ビームスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それぞれ、波長λ１、λ２、λ３の照射光が照射される領域を示している。このように、試料１１の流れ方向において互いに異なる位置に照射光が照射されると、波長λ１、λ２、λ３の照射光によってそれぞれ生じた光を個別に取り出すことが容易になる。

【0066】

粒子測定装置１０は、Ｚ軸負方向に並ぶ光伝送部２１０、２２０、２３０と、導光用レンズ２０１、２０２、２０３と、を備える。また、粒子測定装置１０は、光伝送部２１０、２２０、２３０の後段に、それぞれ、後述する光検出部３００、４００、５００を備える。光検出部３００、４００、５００は、図２に示した光検出部６１に対応する。

【0067】

光伝送部２１０、２２０、２３０は、図２に示した光伝送部５０と同様に構成される。すなわち、光伝送部２１０は、複数の光ファイバー２１１が被覆部材２１２により束ねられて構成されている。光伝送部２２０は、複数の光ファイバー２２１が被覆部材２２２により束ねられて構成されている。光伝送部２３０は、複数の光ファイバー２３１が被覆部材２３２により束ねられて構成されている。

【0068】

導光用レンズ２０１、２０２、２０３は、図２に示した導光用レンズ４３と同様、中心軸から離れるに従って屈折率が小さくなる屈折率分布型レンズである。導光用レンズ２０１、２０２、２０３は、それぞれ、光伝送部２１０、２２０、２３０の入射側端面に接着剤で設置されている。すなわち、導光用レンズ２０１は、光伝送部２１０の複数の光ファイバー２１１の入射端に接着されている。同様に、導光用レンズ２０２は、光伝送部２２０の複数の光ファイバー２２１の入射端に接着されている。導光用レンズ２０３は、光伝送部２３０の複数の光ファイバー２３１の入射端に接着されている。

【0069】

導光用レンズ２０１と光伝送部２１０は、導光用レンズ２０１の中心軸と光伝送部２１０の中心軸とが一致するように接着される。同様に、導光用レンズ２０２と光伝送部２２０は、導光用レンズ２０２の中心軸と光伝送部２２０の中心軸とが一致するように接着される。導光用レンズ２０３と光伝送部２３０は、導光用レンズ２０３の中心軸と光伝送部２３０の中心軸とが一致するように接着される。なお、導光用レンズ２０１、２０２、２０３と各光伝送部との接着には、導光用レンズ２０１、２０２、２０３および各光伝送部と同様の屈折率を有する接着剤が用いられる。

【0070】

導光用レンズ２０１および光伝送部２１０の中心軸と、導光用レンズ２０２および光伝送部２２０の中心軸と、導光用レンズ２０３および光伝送部２３０の中心軸とは、Ｚ軸方向に所定の間隔Ｄを開けて並ぶよう、導光用レンズ２０１、２０２、２０３および光伝送部２１０、２２０、２３０が配置される。導光用レンズ２０１、２０２、２０３の入射側端面は、Ｘ軸方向において同じ位置に位置付けられる。

【0071】

波長λ１、λ２、λ３の照射光が流路２１を流れる試料１１に照射されると、ビームスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置にある試料１１中の細胞から、Ｘ軸正方向に側方散乱光および蛍光が生じる。ビームスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各位置から生じた光は、対物レンズ４１と集光レンズ４２により集光され、それぞれ、導光用レンズ２０１、２０２、２０３に入射する。集光レンズ４２は、上述したように色収差を抑制するレンズである。すなわち、ビームスポット１２ａの位置から生じた光に含まれる波長の異なる複数の光は、導光用レンズ２０１の入射側端面に収束し、ビームスポット１２ｂの位置から生じた光に含まれる波長の異なる複数の光は、導光用レンズ２０２の入射側端面に収束し、ビームスポット１２ｃの位置から生じた光に含まれる波長の異なる複数の光は、導光用レンズ２０３の入射側端面に収束する。

【0072】

このように、集光レンズ４２と光伝送部２１０との間に導光用レンズ２０１が配置され、集光レンズ４２と光伝送部２２０との間に導光用レンズ２０２が配置され、集光レンズ４２と光伝送部２３０との間に導光用レンズ２０３が配置される。これにより、集光レンズ４２により集光された光を、光伝送部２１０、２２０、２３０の入射側端面に円滑に入射させることができる。

【0073】

ここで、Ｘ軸方向における対物レンズ４１の後側主平面と集光レンズ４２の主平面との距離、および、Ｘ軸方向における集光レンズ４２の主平面と導光用レンズ２０１、２０２、２０３の入射側端面との距離は、いずれも集光レンズ４２の焦点距離ｆ１に設定される。これにより、対物レンズ４１と集光レンズ４２が、テレセントリック光学系を構成するため、集光レンズ４２により集光された光が、導光用レンズ２０１、２０２、２０３の入射側端面に垂直に入射する。導光用レンズ２０１、２０２、２０３の入射側端面に光が垂直に入射すると、導光用レンズ２０１、２０２、２０３に入射した光が、各レンズの側面から漏れ出ることを抑制できる。

【0074】

上記のように導光用レンズ２０１、２０２、２０３が構成され、導光用レンズ２０１、２０２、２０３の入射側端面に光が垂直に入射すると、導光用レンズ２０１、２０２、２０３に入射した光は、それぞれ、導光用レンズ２０１、２０２、２０３により、平行光に変換され、光伝送部２１０、２２０、２３０へと導かれる。光伝送部２１０、２２０、２３０に入射する光が平行光であると、光ファイバー２１１、２２１、２３１に入射した光が、コアとクラッドの境界で反射することなくコアから出てしまうことを抑制できる。よって、光伝送部２１０、２２０、２３０から漏れる光を抑制できるため、光伝送部２１０、２２０、２３０によって導かれる光の利用効率を高めることができる。

【0075】

図６（ａ）、（ｂ）を参照して、導光用レンズ２０１、２０２、２０３による光の収束作用を説明する。なお、導光用レンズ２０１、２０２、２０３の光の収束作用は同様であるため、ここでは、導光用レンズ２０１による作用についてのみ説明する。

【0076】

図６（ａ）は、導光用レンズ２０１および光伝送部２１０の位置が適正な状態を示している。集光レンズ４２は、集光レンズ４２を透過した光を、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａの位置で収束させ、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａに垂直に入射させる。導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａに入射する光の光軸は、導光用レンズ２０１の中心軸に一致している。

【0077】

集光レンズ４２からの光は、導光用レンズ２０１の屈折作用により、導光用レンズ２０１の出射側端面２０１ｂおよび光伝送部２１０の入射側端面２１０ａにおいて、径がＡの平行光となる。光束の径Ａ、および光伝送部２１０の光ファイバー２１１の径は、光伝送部２１０の入射側端面２１０ａに入射する光が、入射側端面２１０ａにおいて複数の光ファイバー２１１に跨がるように設定される。すなわち、導光用レンズ２０１は、集光レンズ４２によって収束された光を、各光ファイバー２１１の入射端の径よりも大きく、且つ、複数の光ファイバー２１１の複数の入射端に跨がる広さで、光伝送部２１０の入射側端面２１０ａに入射させる。

【0078】

図６（ｂ）は、導光用レンズ２０１および光伝送部２１０の位置が、Ｚ軸負方向にΔＤだけずれた状態を示している。この場合、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａに入射する光の光軸は、導光用レンズ２０１の中心軸からΔＤだけずれている。この場合も、集光レンズ４２からの光は、導光用レンズ２０１の屈折作用により、導光用レンズ２０１の出射側端面２０１ｂにおいて、径がＡの平行光となる。また、この場合の出射側端面２０１ｂにおいて光束が通る領域は、図６（ａ）に示した位置ずれがない場合の光束が通る領域とほぼ同じである。

【0079】

このように、導光用レンズ２０１および光伝送部２１０の位置がずれた場合でも、導光用レンズ２０１の出射側端面２０１ｂにおいて、光束は径がＡの平行光となり、出射側端面２０１ｂにおいて光束が通る領域はほぼ変化しない。したがって、導光用レンズ２０１および光伝送部２１０に多少の位置ずれが生じても、集光レンズ４２からの光は、光伝送部２１０から外れることなく確実に光伝送部２１０の入射側端面２１０ａに導かれる。よって、光が光伝送部２１０に適性に入射する状態を維持できる。

【0080】

また、図６（ｂ）に示すように、光伝送部２１０の前段に導光用レンズ２０１が設けられると、図１に示したように集光レンズ４２からの光が直接的に光伝送部２１０に入射する場合と比較して、導光用レンズ２０１および光伝送部２１０の位置ずれの許容量が大きくなる。たとえば、集光レンズ４２からの光が、径Ａの光束となって光伝送部２１０に直接的に入射する場合、光伝送部２１０の径をＭとすると、位置ずれの許容量は（Ｍ－Ａ）／２である。一方、図６（ｂ）に示す構成の場合、集光レンズ４２からの光は、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａに入射すればよいため、位置ずれの許容量はＭ／２となる。よって、図６（ｂ）に示す構成の場合、集光レンズ４２からの光が直接的に光伝送部２１０に入射する場合に比べて、位置ずれの許容量が大きくなる。

【0081】

また、ビームスポット１２ａの位置がずれた場合も、図６（ｂ）と同様に、集光レンズ４２からの光は、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａにおいて、導光用レンズ２０１および光伝送部２１０の中心軸からずれた位置に入射する。したがって、ビームスポット１２ａの位置がずれた場合も、同様に、集光レンズ４２からの光は光伝送部２１０から外れることなく確実に光伝送部２１０に導かれる。

【0082】

図７（ａ）～（ｃ）を参照して、光伝送部２１０、２２０、２３０による光の伝送を説明する。なお、光伝送部２１０、２２０、２３０による光の伝送は同様であるため、ここでは、光伝送部２１０による光の伝送についてのみ説明する。

【0083】

図７（ａ）に示すように、光伝送部２１０の入射側端面２１０ａにおいて、複数の光ファイバー２１１が被覆部材２１２により束ねられている。光ファイバー２１１は、コア２１１ａとクラッド２１１ｂを備える。コア２１１ａは、クラッド２１１ｂにより覆われている。

【0084】

図７（ａ）において、導光用レンズ２０１から入射側端面２１０ａに入射する光束が、点線の円で示されている。光伝送部２１０の入射側端面２１０ａにおいて光束が通る光ファイバー２１１に対して、図７（ｂ）に示すように１～２４の番号が付されると、１～２４の番号が付された光ファイバー２１１は、光伝送部２１０の出射側端面２１０ｂにおいて、たとえば図７（ｃ）に示すように分布する。このように、出射側端面２１０ｂにおいて１～２４の番号が付された光ファイバー２１１がランダムに分布する理由は、光ファイバー２１１がランダムに束ねられて光伝送部２１０が製造されるためである。このため、入射側端面２１０ａにおいて光束が通った光ファイバー２１１を特定し、出射側端面２１０ｂにおいて対応する光ファイバー２１１を選択して、光伝送部２１０の後段の光検出部へ光を導くことは困難である。

【0085】

したがって、光伝送部２１０の後段に配置された光検出部３００には、光伝送部２１０を構成する全ての光ファイバー２１１から出射された光が導かれる。同様に、光伝送部２２０の後段に配置された光検出部４００には、光伝送部２２０を構成する全ての光ファイバー２２１から出射された光が導かれ、光伝送部２３０の後段に配置された光検出部５００には、光伝送部２３０を構成する全ての光ファイバー２３１から出射された光が導かれる。具体的には、光伝送部の後段に配置された各コリメータレンズが、対応する光伝送部を構成する全ての光ファイバーから出射された光を取り込み可能に構成される。これにより、光検出部に配置された受光素子に導かれる光量を高めることができるとともに、受光素子に導かれる光量のバラつきを抑制して測定精度を高めることができる。

【0086】

ここで、フローセル２０から光伝送部２１０、２２０、２３０までの光学部品の設計および配置について説明する。

【0087】

図５に示すように、対物レンズ４１の開口数をＮＡ０、対物レンズ４１の焦点距離をｆ０、集光レンズ４２の開口数をＮＡ１、集光レンズ４２の焦点距離をｆ１、導光用レンズ２０１、２０２、２０３の焦点距離をｆ２とする。また、上述したように、ビームスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間隔をｄ、導光用レンズ２０１、２０２、２０３の中心軸の間隔をＤとする。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、光伝送部２１０、２２０、２３０に入射する光束の径をＡ、光伝送部２１０、２２０、２３０の径をＭとする。また、図７（ａ）に示すように、光伝送部２１０、２２０、２３０内の光ファイバーの本数をｍ、光ファイバーの外径をｂとする。

【0088】

対物レンズ４１と集光レンズ４２に基づく横倍率β１は、以下の式（１）により表される。

【0089】

β１＝ＮＡ０／ＮＡ１＝ｆ１／ｆ０＝Ｄ／ｄ …（１）

【0090】

間隔Ｄは、光伝送部２１０、２２０、２３０の製作上の容易さから１ｍｍより大きいことが望ましい。また、ビームスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置において生じた光が、１つの細胞から生じた光として互いに適性に関連付けられるためには、間隔ｄは、０．２ｍｍより小さいことが望ましい。したがって、上記式（１）に間隔Ｄ、ｄの条件を加えると、β１＞５であることが望ましいと言える。

【0091】

対物レンズ４１の開口数ＮＡ０は、試料１１に含まれる細胞から生じた光を効率よく集光するために、０．７以上であることが望ましい。また、対物レンズ４１は、流路２１から焦点距離ｆ０だけ離れた位置に設置される。また、上述したように、対物レンズ４１と集光レンズ４２との間隔、すなわち対物レンズ４１の後ろ側主平面と集光レンズ４２との間隔は、集光レンズ４２の焦点距離ｆ１に設定される。集光レンズ４２と導光用レンズ２０１、２０２、２０３との間隔は、集光レンズ４２の焦点距離ｆ１に設定される。

【0092】

光伝送部２１０、２２０、２３０に入射する光束の径Ａは、以下の式（２）により表される。

【0093】

Ａ＝２×ｆ２×ＮＡ１ …（２）

【0094】

光伝送部２１０、２２０、２３０の径Ｍは、以下の式（３）により表される。

【0095】

【数2】

【0096】

光伝送部２１０、２２０、２３０に入射する光束の径Ａは、光伝送部２１０、２２０、２３０の径Ｍよりも小さい必要があるので、ＡとＭの関係は、Ａ＜Ｍとなる。したがって、Ａ＜Ｍの条件に、上記式（２）、（３）のＡ、Ｍを代入すると、導光用レンズ２０１、２０２、２０３の焦点距離ｆ２の条件は、以下の式（４）により表される。

【0097】

【数3】

【0098】

上記式（４）の条件が満たされることにより、導光用レンズ２０１、２０２、２０３を透過した光を、それぞれ、確実に光伝送部２１０、２２０、２３０に入射させることができる。

【0099】

また、光伝送部２１０、２２０、２３０に入射する光束が、それぞれ、光伝送部２１０、２２０、２３０内の複数の光ファイバーに跨がって入射するためには、光伝送部２１０、２２０、２３０内の光ファイバーの本数ｍは、４より大きいことが望ましい。また、集光レンズと光伝送部の接着おいて精度範囲内の誤差が生じても、集光レンズの出射側端面から出射された全ての光が光伝送部に入るよう、集光レンズの径よりも光伝送部の径Ｍを大きくすることが望ましい。

【0100】

また、ビームスポット１２ａがＺ軸負方向にΔｄだけずれた場合、図６（ｂ）に示すように、集光レンズ４２により集光された光が、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａにおいてＺ軸正方向にΔＤだけずれる。この場合のずれ量ΔＤは、ΔＤ＝β１×Δｄにより表される。したがって、想定されるビームスポット１２ａのずれ量Δｄに応じて、横倍率β１と、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａの径とが設定されることが望ましい。

【0101】

また、導光用レンズ２０１の位置ずれ、および、ビームスポット１２ａの位置ずれに応じて、集光レンズ４２からの光の入射位置が、導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａにおいて変化する。図６（ｂ）に示すように、入射側端面２０１ａにおける位置ずれがΔＤの場合、光伝送部２１０の入射側端面２１０ａに入射する光の光軸はＸ軸方向に対して角度θ１だけ傾く。この場合の角度θ１が大きすぎると、光伝送部２１０の光ファイバー２１１に入射した光が、コア２１１ａとクラッド２１１ｂの境界で反射することなく、コア２１１ａから出てしまう。したがって、角度θ１は、光ファイバー２１１に入射した光がコア２１１ａ内を進むことが可能な程度に小さいことが望ましい。

【0102】

図８を参照して、光伝送部２１０の後段に配置される光検出部３００の構成を説明する。

【0103】

導光用レンズ２０１の入射側端面２０１ａに入射した光は、導光用レンズ２０１内を通り、導光用レンズ２０１の出射側端面２０１ｂに導かれる。光伝送部２１０の入射側端面２１０ａは、導光用レンズ２０１の出射側端面２０１ｂに接着されている。光伝送部２１０の出射側端面２１０ｂは、基板３００ａに設置されている。基板３００ａには、光検出部３００が設置されている。光検出部３００は、コリメータレンズ３０１と、ダイクロイックミラー３１１、３１２、３１３、３１４、３１５と、第２集光レンズ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６と、受光素子３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６と、を備える。

【0104】

コリメータレンズ３０１は、光伝送部２１０の出射側端面２１０ｂから出射された光を平行光に変換する。出射側端面２１０ｂからの光は、波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５を中心波長とする蛍光と、波長λ１を中心波長とする側方散乱光とを含んでいる。ダイクロイックミラー３１１は、波長λ１１、λ１２の蛍光と波長λ１の側方散乱光を反射し、波長λ１３、λ１４、λ１５の蛍光を透過する。ダイクロイックミラー３１２は、波長λ１２の蛍光を反射し、波長λ１１の蛍光と波長λ１の側方散乱光を透過する。ダイクロイックミラー３１３は、波長λ１１の光を反射し、波長λ１の側方散乱光を透過する。ダイクロイックミラー３１４は、波長λ１４、λ１５の蛍光を反射し、波長λ１３の蛍光を透過する。ダイクロイックミラー３１５は、波長λ１４の蛍光を反射し、波長λ１５の蛍光を透過する。

【0105】

第２集光レンズ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５は、それぞれ、波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５の蛍光を収束させる。第２集光レンズ３２６は、波長λ１の側方散乱光を収束させる。受光素子３３１～３３５は、それぞれ、第２集光レンズ３２１～３２５により収束された蛍光を受光し、受光した蛍光の強度に応じた検出信号を出力する。受光素子３３６は、第２集光レンズ３２６により収束された側方散乱光を受光し、受光した側方散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。受光素子３３１～３３６は、光電子増倍管（photomultiplier tube：ＰＭＴ）である。受光素子３３１～３３６を光電子増倍管により構成することで、受光感度を高めることができる。

【0106】

図９を参照して、光伝送部２２０の後段に配置される光検出部４００の構成を説明する。

【0107】

導光用レンズ２０２の入射側端面２０２ａに入射した光は、導光用レンズ２０２内を通り、導光用レンズ２０２の出射側端面２０２ｂに導かれる。光伝送部２２０の入射側端面２２０ａは、導光用レンズ２０２の出射側端面２０２ｂに接着されている。光伝送部２２０の出射側端面２２０ｂは、基板４００ａに設置されている。基板４００ａには、光検出部４００が設置されている。光検出部４００は、コリメータレンズ４０１と、ダイクロイックミラー４１１、４１２と、第２集光レンズ４２１、４２２、４２３と、受光素子４３１、４３２、４３３と、を備える。

【0108】

コリメータレンズ４０１は、光伝送部２２０の出射側端面２２０ｂから出射された光を平行光に変換する。出射側端面２２０ｂからの光は、波長λ２１、λ２２、λ２３を中心波長とする蛍光を含んでいる。ダイクロイックミラー４１１は、波長λ２１の蛍光を反射し、波長λ２２、λ２３の蛍光を透過する。ダイクロイックミラー４１２は、波長λ２２の蛍光を反射し、波長λ２３の蛍光を透過する。

【0109】

第２集光レンズ４２１、４２２、４２３は、それぞれ、波長λ２１、λ２２、λ２３の蛍光を収束させる。受光素子４３１～４３３は、それぞれ、第２集光レンズ４２１～４２３により収束された蛍光を受光し、受光した蛍光の強度に応じた検出信号を出力する。受光素子４３１～４３３は、光電子増倍管（photomultiplier tube：ＰＭＴ）である。受光素子４３１～４３３を光電子増倍管により構成することで、受光感度を高めることができる。

【0110】

図１０を参照して、光伝送部２３０の後段に配置される光検出部５００の構成を説明する。

【0111】

導光用レンズ２０３の入射側端面２０３ａに入射した光は、導光用レンズ２０３内を通り、導光用レンズ２０３の出射側端面２０３ｂに導かれる。光伝送部２３０の入射側端面２３０ａは、導光用レンズ２０３の出射側端面２０３ｂに接着されている。光伝送部２３０の出射側端面２３０ｂは、基板５００ａに設置されている。基板５００ａには、光検出部５００が設置されている。光検出部５００は、コリメータレンズ５０１と、ダイクロイックミラー５１１、５１２、５１３、５１４、５１５と、第２集光レンズ５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６と、受光素子５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６と、を備える。

【0112】

コリメータレンズ５０１は、光伝送部２３０の出射側端面２３０ｂから出射された光を平行光に変換する。出射側端面２３０ｂからの光は、波長λ３１、λ３２、λ３３、λ３４、λ３５、λ３６を中心波長とする蛍光を含んでいる。ダイクロイックミラー５１１は、波長λ３１、λ３２、λ３３の蛍光を反射し、波長λ３４、λ３５、λ３６の蛍光を透過する。ダイクロイックミラー５１２は、波長λ３３の蛍光を反射し、波長λ３１、λ３２の蛍光を透過する。ダイクロイックミラー５１３は、波長λ３２の光を反射し、波長λ３１の蛍光を透過する。ダイクロイックミラー５１４は、波長λ３５、λ３６の蛍光を反射し、波長λ３４の蛍光を透過する。ダイクロイックミラー５１５は、波長λ３５の蛍光を反射し、波長λ３６の蛍光を透過する。

【0113】

第２集光レンズ５２１、５２２、５２３、５２４、５２５、５２６は、それぞれ、波長λ３１、λ３２、λ３３、λ３４、λ３５、λ３６の蛍光を収束させる。受光素子５３１～５３６は、それぞれ、第２集光レンズ５２１～５２６により収束された蛍光を受光し、受光した蛍光の強度に応じた検出信号を出力する。受光素子５３１～５３６は、光電子増倍管（photomultiplier tube：ＰＭＴ）である。受光素子５３１～５３６を光電子増倍管により構成することで、受光感度を高めることができる。

【0114】

図８～１０に示すように、光検出部３００、４００、５００が、互いに異なる基板３００ａ、４００ａ、５００ａに設置されている。これにより、基板３００ａ、４００ａ、５００ａを、粒子測定装置１０の設置面に対して垂直に配置したり、粒子測定装置１０の設置面に対して平行に配置したりするなど、各基板の配置角度を個別かつ自由に設定しやすくなる。よって、全ての光検出部３００、４００、５００が１つの基板に配置される場合に比べて、基板３００ａ、４００ａ、５００ａを自由に配置できるため、粒子測定装置１０の設置面積を縮小できる。

【0115】

各基板を粒子測定装置１０の設置面に対して平行に配置する場合、たとえば、図１１に示すように、Ｘ－Ｙ平面に平行な基板３００ａ、４００ａ、５００ａが、Ｚ軸方向に並ぶように配置される。この場合、光検出部３００は、基板３００ａ上の領域３００ｂに配置され、光検出部４００は、基板４００ａ上の領域４００ｂに配置され、光検出部５００は、基板５００ａ上の領域５００ｂに配置される。図１１には、便宜上、各光検出部の構成のうち、コリメータレンズ３０１、４０１、５０１のみが示されている。各基板が図１１に示すように配置されると、粒子測定装置１０の設置面積、すなわちＸ－Ｙ平面に占める大きさを縮小できる。

【0116】

また、全ての光検出部３００、４００、５００が１つの基板に配置される場合、基板のサイズが大きくなり、基板が撓みやすくなる。この場合、基板の撓みに応じて、光検出部に位置ずれが生じる。しかしながら、互いに異なる基板３００ａ、４００ａ、５００ａに、光検出部３００、４００、５００がそれぞれ配置されると、基板３００ａ、４００ａ、５００ａのサイズを小さくできる。よって、１つの基板が用いられる場合に比べて基板の撓みが抑制されるため、光検出部に生じる位置ずれを未然に防ぐことができる。

【0117】

また、集光レンズ４２からの光は、光伝送部２１０、２２０、２３０を介して、それぞれ光検出部３００、４００、５００に導かれる。この場合、光伝送部２１０、２２０、２３０は、光ファイバーが束ねられて構成されるため、必ずしも直線状に配置される必要がない。このため、光伝送部２１０、２２０、２３０を湾曲状に配置することにより、光検出部３００、４００、５００を所望の場所に配置できる。

【0118】

また、複数の波長λ１、λ２、λ３の照射光により生じた光が、それぞれ、光伝送部２１０、２２０、２３０により、光検出部３００、４００、５００に導かれる。これにより、光検出部３００、４００、５００の受光素子が受光する受光光量に応じて、細胞を様々な観点から分析できるようになる。

【0119】

なお、図８～１０において、受光素子３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）により構成されてもよい。ダイクロイックミラー３１１～３１５に代えて、ハーフミラーが設置されてもよい。この場合、ハーフミラーで反射および透過された光は、ハーフミラーの後段に設置されたフィルタにより、所望の波長の光のみが受光素子へと導かれる。同様に、ダイクロイックミラー４１１、４１２、５１１～５１５に代えて、ハーフミラーが設置され、ハーフミラーの後段に、所望の波長の光のみを受光素子へと導くためのフィルタが設置されてもよい。

【0120】

図１２を参照して、光伝送部２１０、２２０、２３０の後段にそれぞれ配置された光検出部３００、４００、５００の設計および配置について説明する。図１２には、便宜上、光伝送部、光検出部、コリメータレンズ、集光レンズ、および受光素子が、それぞれ代表として１つだけ示されている。

【0121】

すなわち、光伝送部２１０と光検出部３００においては、図１２に示すコリメータレンズは、コリメータレンズ３０１に対応し、図１２に示す集光レンズは、第２集光レンズ３２１～３２６に対応し、図１２に示す受光素子は、受光素子３３１～３３６に対応する。光伝送部２２０と光検出部４００においては、図１２に示すコリメータレンズは、コリメータレンズ４０１に対応し、図１２に示す集光レンズは、第２集光レンズ４２１～４２３に対応し、図１２に示す受光素子は、受光素子４３１～４３３に対応する。光伝送部２３０と光検出部５００においては、図１２に示すコリメータレンズは、コリメータレンズ５０１に対応し、図１２に示す集光レンズは、第２集光レンズ５２１～５２６に対応し、図１２に示す受光素子は、受光素子５３１～５３６に対応する。また、光伝送部と受光素子との間に配置されたコリメータレンズ、第２集光レンズ、ダイクロイックミラーは、特許請求の範囲に記載の光学系に相当する。

【0122】

図１２に示すように、光伝送部の径をＭとし、コリメータレンズの焦点距離をｆ３とし、集光レンズの焦点距離をｆ４とし、受光素子の受光面の径をＷとする。

【0123】

コリメータレンズは、光伝送部の出射側端面から、コリメータレンズの焦点距離ｆ３だけ離れた位置に配置される。集光レンズは、受光素子の受光面から、集光レンズの焦点距離ｆ４だけ離れた位置に配置される。そして、コリメータレンズと集光レンズとの間の光路長、より詳細にはコリメータレンズの中心および集光レンズの中心を通る光の光路長が、ｆ３＋ｆ４となるよう設定される。このように、コリメータレンズと集光レンズが配置されると、コリメータレンズと集光レンズが、テレセントリック光学系を形成し、集光レンズにより集光された光が、受光素子の受光面に垂直に入射する。

【0124】

また、光伝送部の出射側端面の最も外側の位置から出射された光が、受光素子の受光面の最も外側の位置に入射する場合を考慮すると、コリメータレンズと集光レンズに基づく横倍率β２は、以下の式（５）により表される。

【0125】

β２＝ｆ４／ｆ３＝Ｗ／Ｍ …（５）

【0126】

したがって、たとえば、光伝送部の径Ｍと受光素子の受光面の径Ｗがあらかじめ決まっている場合、上記式（５）に基づいて横倍率β２が決められる。そして、焦点距離ｆ３、ｆ４の比率が横倍率β２となるよう、焦点距離ｆ３、ｆ４の値が決められる。こうして、コリメータレンズと集光レンズとの間の光路長が、ｆ３＋ｆ４に決められる。あるいは、焦点距離ｆ３、ｆ４に応じて、横倍率β２が決められ、径Ｍ、Ｗの値が決められてもよい。

【0127】

また、光伝送部の出射端面の最も外側の位置から光が出射される場合、この光の光軸は、光伝送部の出射端面の中央から光が出射される場合の光軸に対して角度θ２だけ傾く。この場合の角度θ２が大きすぎると、コリメータレンズと集光レンズとの間に配置されたダイクロイックミラーにより適正に光を反射できなくなくなる。したがって、角度θ２は、ダイクロイックミラーにより適正に光を反射できる程度に小さいことが望ましい。

【0128】

上述したように、コリメータレンズは、光伝送部から出射された光を平行光に変換する。これにより、コリメータレンズと受光素子との間に、光学部品を配置するためのスペースを設けやすくなる。また、集光レンズは、コリメータレンズにより平行光に変換された光を集光して受光素子へと導く。これにより、コリメータレンズと集光レンズとの間に光学部品を配置するためのスペースを設けやすくなるとともに、コリメータレンズにより平行光に変換された光を確実に受光素子へと導くことができる。

【0129】

なお、集光レンズは省略されてもよい。この場合、受光素子は、コリメータレンズにより収束された光を受光する。また、コリメータレンズおよび集光レンズの両方が省略されてもよい。この場合、受光素子は、光伝送部の出射側端面から出射された光を受光する。

【0130】

次に、図１３を参照して、粒子測定装置１０による測定および分析について説明する。

【0131】

前処理装置６２は、細胞の互いに異なるマーカーを蛍光標識する。このとき、１つの細胞に対して蛍光標識されるマーカーの数は、実施形態２の場合、最大で１４個である。図１３は、前処理装置６２が、１つの細胞に対して、１４個の互いに異なるマーカーＰ１１～Ｐ１５、Ｐ２１～Ｐ２３、Ｐ３１～Ｐ３６を蛍光標識する例を示している。これらのマーカーは、たとえば、細胞の表面や細胞質内に存在する抗原である。

【0132】

前処理装置６２は、細胞のマーカーＰ１１～Ｐ１５、Ｐ２１～Ｐ２３、Ｐ３１～Ｐ３６を、それぞれ、蛍光標識抗体Ｆ１１～Ｆ１５、Ｆ２１～Ｆ２３、Ｆ３１～Ｆ３６を用いて蛍光標識する。蛍光標識抗体Ｆ１１～Ｆ１５、Ｆ２１～Ｆ２３、Ｆ３１～Ｆ３６は、それぞれ、マーカーＰ１１～Ｐ１５、Ｐ２１～Ｐ２３、Ｐ３１～Ｐ３６に対して抗原抗体反応により結合する抗体を含む。また、蛍光標識抗体Ｆ１１～Ｆ１５は、波長λ１の光が照射されることにより、それぞれ、波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５の蛍光を生じる蛍光色素を含む。蛍光標識抗体Ｆ２１～Ｆ２３は、波長λ２の光が照射されることにより、それぞれ、波長λ２１、λ２２、λ２３の蛍光を生じる蛍光色素を含む。蛍光標識抗体Ｆ３１～Ｆ３６は、波長λ３の光が照射されることにより、それぞれ、波長λ３１、λ３２、λ３３、λ３４、λ３５、λ３６の蛍光を生じる蛍光色素を含む。

【0133】

前処理装置６２により調製された試料１１は、これら蛍光標識抗体により蛍光標識された細胞を含んでいる。試料１１がフローセル２０の流路２１に流され、波長λ１、λ２、λ３の光が照射されると、ビームスポット１２ａの位置から、波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５の蛍光と波長λ１の側方散乱光が生じ、ビームスポット１２ｂの位置から、波長λ２１、λ２２、λ２３の蛍光が生じ、ビームスポット１２ｃの位置から、波長λ３１、λ３２、λ３３、λ３４、λ３５、λ３６の蛍光が生じる。

【0134】

１つの細胞について、ビームスポット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置から生じた光は、図８～１０を参照して説明したように、波長に応じて所定の受光素子で受光される。このとき、１つの細胞から生じた蛍光および側方散乱光に基づく検出信号は、互いに関連付けられる。そして、１つの細胞から得られた、波長λ１１、λ１２、λ１３、λ１４、λ１５の蛍光に基づく検出信号、波長λ１の側方散乱光に基づく検出信号、波長λ２１、λ２２、λ２３の蛍光に基づく検出信号、および、波長λ３１、λ３２、λ３３、λ３４、λ３５、λ３６の蛍光に基づく検出信号に基づいて、細胞の分析が行われる。

【0135】

なお、図１３に示す例では、１つの細胞に対して、互いに異なる１４個のマーカーが蛍光標識されたが、細胞のマーカーのうち、分析項目の種類に応じて、必要なマーカーのみが蛍光標識されてもよい。

【0136】

たとえば、粒子測定装置１０がＨＩＶの検査に用いられる場合、細胞の表面のＣＤ４抗原およびＣＤ８抗原が、蛍光標識される。そして、粒子測定装置１０の測定部７５は、ＣＤ４抗原に結合した蛍光標識抗体から生じた蛍光と、ＣＤ８抗原に結合した蛍光標識抗体から生じた蛍光とを受光する。

【0137】

粒子測定装置１０の制御部７１は、検出信号の強度に基づいて、ＣＤ４抗原が細胞表面に発現している細胞の数を、ＣＤ４陽性Ｔ細胞の数として取得し、ＣＤ８抗原が細胞表面に発現している細胞の数を、ＣＤ８陽性Ｔ細胞の数として取得する。そして、制御部７１は、ＣＤ４陽性Ｔ細胞の数をＣＤ８陽性Ｔ細胞の数で除算した陽性率を算出する。制御部７１は、算出した細胞数や陽性率に基づいて、被検者がＨＩＶに罹患している否かを判定する。

【0138】

たとえば、粒子測定装置１０が造血幹細胞の移植検査に用いられる場合、細胞の表面のＣＤ３４抗原が、蛍光標識される。そして、測定部７５は、ＣＤ３４抗原に結合した蛍光標識抗体から生じた蛍光を受光する。制御部７１は、検出信号の強度に基づいて、ＣＤ３４抗原が細胞表面に発現している細胞の数を、ＣＤ３４陽性細胞の数、すなわち、造血幹細胞の数として取得する。そして、制御部７１は、造血幹細胞の比率を算出する。血液幹細胞移植においては、ドナーから提供された造血幹細胞が患者に移植される。このような治療の成績は、患者に移植される造血幹細胞数に大きく依存する。したがって、医師等は、粒子測定装置１０で取得された造血幹細胞の個数や比率を、ドナーの適性や治療の成否などの判断に役立てることができる。

【0139】

たとえば、粒子測定装置１０が白血病およびリンパ腫の検査に用いられる場合、検査対象とする血球に応じて、種々のマーカーが蛍光標識される。Ｔ細胞系、Ｂ細胞系、および骨髄系の血球を検査対象とする場合、それぞれ、以下の表１に示すマーカーが蛍光標識される。また、その他の血球を検査対象とする場合、以下の表１に示すその他のマーカーが蛍光標識される。

【0140】

【表1】

【0141】

この場合も、測定部７５は、細胞表面や細胞質内に存在する抗原に結合した蛍光標識抗体から生じた蛍光を受光する。制御部７１は、複数の蛍光に基づく検出信号の強度に基づいて、各系統の細胞の数、すなわちリンパ球、単球、Ｔ細胞、およびＢ細胞の数を取得する。また、制御部７１は、各成熟段階の細胞の数、すなわち幼若な細胞および成熟した細胞の数を取得する。このように、制御部７１は、１つの細胞において発現している複数の抗原の組み合わせに基づいて、各系統の細胞の数と各成熟段階の細胞の数を取得する。したがって、医師等は、粒子測定装置１０で取得された細胞数を、どのような細胞が腫瘍化しているのかの判断に役立てることができる。

【符号の説明】

【0142】

１０ 粒子測定装置
１１ 試料
２０ フローセル
３０ 照射部
４１ 対物レンズ
４２ 集光レンズ
４３ 導光用レンズ
４３ａ 入射側端面
５０ 光伝送部
５０ａ 入射側端面
５１ 光ファイバー
６１ 光検出部
２０１、２０２、２０３ 導光用レンズ
２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ 入射側端面
２１０、２２０、２３０ 光伝送部
２１０ａ、２２０ａ、２３０ａ 入射側端面
２１１、２２１、２３１ 光ファイバー
３００、４００、５００ 光検出部
３００ａ、４００ａ、５００ａ 基板
３０１、４０１、５０１ コリメータレンズ
３２１～３２６、４２１～４２３、５２１～５２６ 第２集光レンズ
３３１～３３６、４３１～４３３、５３１～５３６ 受光素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】