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(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】2024-10-04
(45)【発行日】2024-10-15
(54)【発明の名称】フローサイトメータ、観測対象物判別方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G01N 15/1429 20240101AFI20241007BHJP
G01N 37/00 20060101ALI20241007BHJP
G01N 15/14 20240101ALI20241007BHJP
G01N 15/1434 20240101ALI20241007BHJP
G01N 21/64 20060101ALI20241007BHJP
G01N 21/49 20060101ALI20241007BHJP
G01N 21/05 20060101ALI20241007BHJP
【ＦＩ】
G01N15/1429 200
G01N37/00 101
G01N15/14 C
G01N15/1434
G01N21/64 F
G01N21/49 Z
G01N21/05
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020116570
(22)【出願日】2020-07-06
(65)【公開番号】P2022014302
(43)【公開日】2022-01-19
【審査請求日】2023-04-14
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】517110494
【氏名又は名称】シンクサイト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100194250
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 直志
(72)【発明者】
【氏名】今井 亨
(72)【発明者】
【氏名】安達 啓晃
【審査官】遠藤 直恵
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０７３７３７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／１４５８３６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ １５／００－１５／１４９２、２１／００－２１／０１、２１／０３－２１／１５、２１／１７－２１／６１、２１／６２－２１／７４、３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、前記流路に照明光を照射する光源と、
前記流路を流れる前記観測対象物に照明光が照射されて前記観測対象物から発せられる信号光の強度を時系列に検出する光検出器と、
前記光源と前記光検出器との間の光路に設置されて、前記照明光または前記信号光のいずれかを構造化する空間光変調部と、
前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報を生成するために前記流路に配置される光学情報生成位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第１信号光の強度に基づいて、前記観測対象物についての前記光学情報を生成する情報生成装置と、
前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御装置と、
前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物が前記流路を通過する際の前記流路の深さ方向についての位置である深さ方向位置を検出するために、前記流路において予め定められた位置であって前記流路において前記光学情報生成位置よりも上流側または下流側のいずれか一方の位置に配置される検出位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第２信号光の強度の時系列変化に基づいて、前記観測対象物についての前記深さ方向位置を検出する演算装置と、
を備え、
前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記光源と前記流路との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記照明光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光源は前記空間光変調部により構造化される前記照明光を前記流路に照射する、
または前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記流路と前記光検出器との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記信号光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光検出器は前記信号光が構造化された信号光の強度を時系列に検出する
フローサイトメータであって、
前記演算装置は、
前記信号光のうち、前記検出位置において検出する前記第２信号光の強度の時間変化の電子データを取得する信号強度取得部と、
前記流路位置制御装置を介して前記流路を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で前記電子データを取得するためのスキャン処理を行うスキャン部と、
前記電子データに基づいて前記深さ方向位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部が算出した前記深さ方向位置を示す位置情報を出力する出力部と、
前記情報生成装置が生成する前記光学情報に基づいて前記観測対象物を判別する判別部と、
を備え、
前記流路位置制御装置は、前記出力部が出力する前記深さ方向位置を示す位置情報に基づいて、前記流路の深さ方向の位置を制御する
フローサイトメータ。
【請求項2】
前記演算装置は、
前記出力部が出力する前記位置情報が示す前記深さ方向位置が前記流路における深さ方向について所定の範囲内であるか否かを判定する位置判定部
をさらに備え、
前記判別部は、前記位置判定部の判定結果に基づいて、前記所定の範囲内を流れる前記観測対象物を判別対象とする
請求項１に記載のフローサイトメータ。
【請求項3】
前記判別部は、学習用の観測対象物と、前記学習用の観測対象物についての前記光学情報との関係が学習されることにより作成される推論モデルと、前記情報生成装置が生成する前記光学情報とに基づいて前記観測対象物を判別し、前記学習用の観測対象物が前記所定の範囲内を流れる観測対象物である
請求項２に記載のフローサイトメータ。
【請求項4】
観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、前記流路に照明光を照射する光源と、
前記流路を流れる前記観測対象物に照明光が照射されて前記観測対象物から発せられる信号光の強度を時系列に検出する光検出器と、
前記光源と前記光検出器との間の光路に設置されて、前記照明光または前記信号光のいずれかを構造化する空間光変調部と、
前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報を生成するために前記流路に配置される光学情報生成位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第１信号光の強度に基づいて、前記観測対象物についての前記光学情報を生成する情報生成装置と、
前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御装置と、
前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物が前記流路を通過する際の前記流路の深さ方向についての位置である深さ方向位置を検出するために、前記流路において予め定められた位置であって前記流路において前記光学情報生成位置よりも上流側または下流側のいずれか一方の位置に配置される検出位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第２信号光の強度の時系列変化に基づいて、前記観測対象物についての前記深さ方向位置を検出する演算装置と
を備え、
前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記光源と前記流路との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記照明光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光源は前記空間光変調部により構造化される前記照明光を前記流路に照射する、
または前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記流路と前記光検出器との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記信号光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光検出器は前記信号光が構造化された信号光の強度を時系列に検出する
フローサイトメータにおいて、
前記観測対象物を判別するための観測対象物判別方法であって、
前記信号光のうち、前記検出位置において検出する前記第２信号光の強度の時間変化の電子データを取得する過程と、
前記流路位置制御装置を介して前記流路を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で前記電子データを取得するためのスキャン処理を行う過程と、
前記電子データに基づいて前記深さ方向位置を算出する位置算出の過程と、
前記位置算出の過程において算出された前記深さ方向位置を示す位置情報を出力する出力過程と、
前記情報生成装置が生成する前記光学情報に基づいて前記観測対象物を判別する判別過程と、
前記流路位置制御装置が、前記出力過程が出力する前記深さ方向位置を示す位置情報に基づいて、前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御過程と、
を有する観測対象物判別方法。
【請求項5】
観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、前記流路に照明光を照射する光源と、
前記流路を流れる前記観測対象物に照明光が照射されて前記観測対象物から発せられる信号光の強度を時系列に検出する光検出器と、
前記光源と前記光検出器との間の光路に設置されて、前記照明光または前記信号光のいずれかを構造化する空間光変調部と、
前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報を生成するために前記流路に配置される光学情報生成位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第１信号光の強度に基づいて、前記観測対象物についての前記光学情報を生成する情報生成装置と、
前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御装置と、
前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物が前記流路を通過する際の前記流路の深さ方向についての位置である深さ方向位置を検出するために、前記流路において予め定められた位置であって前記流路において前記光学情報生成位置よりも上流側または下流側のいずれか一方の位置に配置される検出位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第２信号光の強度の時系列変化に基づいて、前記観測対象物についての前記深さ方向位置を検出する演算装置と
を備え、
前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記光源と前記流路との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記照明光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光源は前記空間光変調部により構造化される前記照明光を前記流路に照射する、
または前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記流路と前記光検出器との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記信号光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光検出器は前記信号光が構造化された信号光の強度を時系列に検出する
フローサイトメータにおいて、
前記演算装置に、
前記信号光のうち、前記検出位置において検出する前記第２信号光の強度の時間変化の電子データを取得するステップと、
前記流路位置制御装置を介して前記流路を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で前記電子データを取得するためのスキャン処理を行うステップと、
前記電子データに基づいて前記深さ方向位置を算出する位置算出のステップと、
前記位置算出のステップにおいて算出された前記深さ方向位置を示す位置情報であって、前記流路位置制御装置が前記流路の深さ方向の位置を制御するための位置情報を出力する出力ステップと、
前記情報生成装置が生成する前記光学情報に基づいて前記観測対象物を判別する判別ステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フローサイトメータ、観測対象物判別方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、観測対象物を蛍光染色し、この蛍光輝度や散乱光の総量によって観測対象物の特徴を評価するフローサイトメトリー法や、このフローサイトメトリー法を用いたフローサイトメータが知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、こうした蛍光輝度や散乱光の総量など限定的な情報に基づく測定法では、細胞の形態情報や細胞内のオルガネラの形状等の二次元空間的な測定対象の特徴を捉え評価に利用することが困難であった。一方、観測対象物となる細胞・細菌等の微粒子を画像によって評価する蛍光顕微鏡やイメージングサイトメータが知られているが、こうしたイメージング装置は、撮像速度に限界があり、また高価でサイズも大きいという問題点があった。
【0003】
そこで、高速、高感度、低コストかつコンパクトなイメージング装置を提供するため、観測対象物が所定の照明パターンをもつ構造化された照明光によって照明され観測対象物が検出されるフローサイトメータやイメージングサイトメータが開発されている。この方法の一例として、例えば、ゴーストサイトメトリー技術が知られている（特許文献２）。ゴーストサイトメトリー技術では、流路中を移動する観測対象物にランダムに構造化された照明パターンを照射することにより、従来のフローサイトメータより高い解像度で観測対象物の形態情報を高速に取得できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１１－０９９８４８号公報
【文献】国際公開第２０１７／０７３７３７号
【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、ランダムな構造化された照明パターンによる検出は、流線の位置ずれに対して特に敏感である。ここで流線の位置ずれとは、流路を流れる流体と共に流れる観測対象物の位置が構造化された照明パターンに対して流路の幅方向に相対的にずれること、または、観測対象物の位置が流路の深さ方向に相対的にずれることをいう。フローサイトメータのように観測対象物を流体と共に流して測定する測定方法では、観測対象物が流れる流線は流体の圧力変動などにより影響されるため、その挙動を精密に制御することは非常に難しい。そこでフローサイトメータにおける測定に際しては、観測開始時や観測途中において、流線の位置ずれを検知し、流線の位置ずれに対して流路の位置を補正することが求められている。特に、ランダムに構造化された照明光により観測対象物を照射して観測対象物から発せられる光を信号光として検出することで測定の精密化と高速化が実現されているフローサイトメータでは、流線の位置ずれをリアルタイムにモニターし、生じている流線の位置ずれを補正して測定を行うこと、あるいは流路の位置ずれを補正して流路の位置を修正することは、測定結果のばらつきを抑えデータの再現性を担保するために必要であった。なお本発明において問題にしている流線の位置ずれの程度は、例えば流路に照射される構造化照明パターンが流路の深さ方向にピクセルサイズ程度変化するずれである。本発明において問題にしている流線の位置ずれとは、流路上の構造化された検出位置のピクセルサイズ程度のずれであり、流線が流路の深さ方向に数マイクロメートル程度ずれることである。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、観測対象物の流路における深さ方向の通過位置を検出できるフローサイトメータ、流路における深さ方向位置算出の方法、及びプログラムを提供する。ここで本発明における流路の深さ方向とは、観測対象物が流れる流路において、流体が流れる長さ方向及び流路の幅方向と直交する方向である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、前記流路に照明光を照射する光源と、前記流路を流れる前記観測対象物に照明光が照射されて前記観測対象物から発せられる信号光の強度を時系列に検出する光検出器と、前記光源と前記光検出器との間の光路に設置されて、前記照明光または前記信号光のいずれかを構造化する空間光変調部と、前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報を生成するために前記流路に配置される光学情報生成位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第１信号光の強度に基づいて、前記観測対象物についての前記光学情報を生成する情報生成装置と、前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御装置と、前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物が前記流路を通過する際の前記流路の深さ方向についての位置である深さ方向位置を検出するために、前記流路において予め定められた位置であって前記流路において前記光学情報生成位置よりも上流側または下流側のいずれか一方の位置に配置される検出位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第２信号光の強度の時系列変化に基づいて、前記観測対象物についての前記深さ方向位置を検出する演算装置と、を備え、前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記光源と前記流路との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記照明光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光源は前記空間光変調部により構造化される前記照明光を前記流路に照射する、または前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記流路と前記光検出器との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記信号光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光検出器は前記信号光が構造化された信号光の強度を時系列に検出するフローサイトメータであって、前記演算装置は、前記信号光のうち、前記検出位置において検出する前記第２信号光の強度の時間変化の電子データを取得する信号強度取得部と、前記流路位置制御装置を介して前記流路を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で前記電子データを取得するためのスキャン処理を行うスキャン部と、前記電子データに基づいて前記深さ方向位置を算出する位置算出部と、前記位置算出部が算出した前記深さ方向位置を示す位置情報を出力する出力部と、前記情報生成装置が生成する前記光学情報に基づいて前記観測対象物を判別する判別部と、を備え、前記流路位置制御装置は、前記出力部が出力する前記深さ方向位置を示す位置情報に基づいて、前記流路の深さ方向の位置を制御するフローサイトメータである。
【0014】
また、本発明の一態様は、上記のフローサイトメータにおいて、前記演算装置は、前記出力部が出力する前記位置情報が示す前記深さ方向位置が前記流路における深さ方向について所定の範囲内であるか否かを判定する位置判定部をさらに備え、前記判別部は、前記位置判定部の判定結果に基づいて、前記所定の範囲内を流れる前記観測対象物を判別対象とする。
【0015】
また、本発明の一態様は、上記のフローサイトメータにおいて、前記判別部は、学習用の観測対象物と、前記学習用の観測対象物についての前記光学情報との関係が学習されることにより作成される推論モデルと、前記情報生成装置が生成する前記光学情報とに基づいて前記観測対象物を判別し、前記学習用の観測対象物が前記所定の範囲内を流れる観測対象物である。
【0016】
また、本発明の一態様は、観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、前記流路に照明光を照射する光源と、前記流路を流れる前記観測対象物に照明光が照射されて前記観測対象物から発せられる信号光の強度を時系列に検出する光検出器と、前記光源と前記光検出器との間の光路に設置されて、前記照明光または前記信号光のいずれかを構造化する空間光変調部と、前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報を生成するために前記流路に配置される光学情報生成位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第１信号光の強度に基づいて、前記観測対象物についての前記光学情報を生成する情報生成装置と、前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御装置と、前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物が前記流路を通過する際の前記流路の深さ方向についての位置である深さ方向位置を検出するために、前記流路において予め定められた位置であって前記流路において前記光学情報生成位置よりも上流側または下流側のいずれか一方の位置に配置される検出位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第２信号光の強度の時系列変化に基づいて、前記観測対象物についての前記深さ方向位置を検出する演算装置とを備え、前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記光源と前記流路との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記照明光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光源は前記空間光変調部により構造化される前記照明光を前記流路に照射する、または前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記流路と前記光検出器との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記信号光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光検出器は前記信号光が構造化された信号光の強度を時系列に検出するフローサイトメータにおいて、前記観測対象物を判別するための観測対象物判別方法であって、前記信号光のうち、前記検出位置において検出する前記第２信号光の強度の時間変化の電子データを取得する過程と、前記流路位置制御装置を介して前記流路を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で前記電子データを取得するためのスキャン処理を行う過程と、前記電子データに基づいて前記深さ方向位置を算出する位置算出の過程と、前記位置算出の過程において算出された前記深さ方向位置を示す位置情報を出力する出力過程と、前記情報生成装置が生成する前記光学情報に基づいて前記観測対象物を判別する判別過程と、前記流路位置制御装置が、前記出力過程が出力する前記深さ方向位置を示す位置情報に基づいて、前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御過程と、を有する観測対象物判別方法である。
【0017】
また、本発明の一態様は、観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、前記流路に照明光を照射する光源と、前記流路を流れる前記観測対象物に照明光が照射されて前記観測対象物から発せられる信号光の強度を時系列に検出する光検出器と、前記光源と前記光検出器との間の光路に設置されて、前記照明光または前記信号光のいずれかを構造化する空間光変調部と、前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報を生成するために前記流路に配置される光学情報生成位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第１信号光の強度に基づいて、前記観測対象物についての前記光学情報を生成する情報生成装置と、前記流路の深さ方向の位置を制御する流路位置制御装置と、前記光検出器が検出する前記信号光のうち、前記観測対象物が前記流路を通過する際の前記流路の深さ方向についての位置である深さ方向位置を検出するために、前記流路において予め定められた位置であって前記流路において前記光学情報生成位置よりも上流側または下流側のいずれか一方の位置に配置される検出位置を前記観測対象物が通過する際に、前記観測対象物から発せられる第２信号光の強度の時系列変化に基づいて、前記観測対象物についての前記深さ方向位置を検出する演算装置とを備え、前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記光源と前記流路との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記照明光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光源は前記空間光変調部により構造化される前記照明光を前記流路に照射する、または前記光学情報生成位置及び前記検出位置が、前記流路と前記光検出器との間の光路に配置される前記空間光変調部により構造化される前記信号光により前記流路において同時に配置され、かつ前記光検出器は前記信号光が構造化された信号光の強度を時系列に検出するフローサイトメータにおいて、前記演算装置に、前記信号光のうち、前記検出位置において検出する前記第２信号光の強度の時間変化の電子データを取得するステップと、前記流路位置制御装置を介して前記流路を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で前記電子データを取得するためのスキャン処理を行うステップと、前記電子データに基づいて前記深さ方向位置を算出する位置算出のステップと、前記位置算出のステップにおいて算出された前記深さ方向位置を示す位置情報であって、前記流路位置制御装置が前記流路の深さ方向の位置を制御するための位置情報を出力する出力ステップと、前記情報生成装置が生成する前記光学情報に基づいて前記観測対象物を判別する判別ステップと、を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、観測対象物の流路における深さ方向の通過位置を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るフローサイトメータの一例を示す図である。
【図2】本発明の第１の実施形態に係る空間光変調部の一例を示す図である。
【図3】本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーションパターンの正面図の一例を示す図である。
【図4】本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーションパターンの側面図の一例を示す図である。
【図5】本発明の第１の実施形態に係るキャリブレーションパターンと光検出用光学系を構成する結像レンズとの位置関係の側面図の一例を示す図である。
【図6】本発明の第１の実施形態に係る信号光の強度の時間変化を示す計測信号の一例を示す図である。
【図7】本発明の第１の実施形態に係る深さ方向位置と信号光の強度の指標との関係の一例を示す図である。
【図8】本発明の第１の実施形態に係る演算装置の構成の一例を示す図である。
【図9】本発明の第１の実施形態に係る位置算出処理の一例を示す図である。
【図10】本発明の第２の実施形態に係るキャリブレーションパターンの正面図の一例を示す図である。
【図11】本発明の第２の実施形態に係るキャリブレーションパターンの側面図の一例を示す図である。
【図12】本発明の第２の実施形態に係る信号光の強度の時間変化を示す計測信号の一例を示す図である。
【図13】本発明の第２の実施形態に係るピーク値比率と深さ方向位置との関係、及び幅比率と深さ方向位置との関係の一例を示す図である。
【図14】本発明の第２の実施形態に係る位置算出処理の一例を示す図である。
【図15】本発明の第３の実施形態に係るキャリブレーションパターンの側面図の一例を示す図である。
【図16】本発明の第４の実施形態に係るマスクの配置の側面図の一例を示す図である。
【図17】本発明の第４の実施形態に係るマスクの正面図の一例を示す図である。
【図18】本発明の第４の実施形態に係るマスクの側面図の一例を示す図である。
【図19】本発明の第５の実施形態に係るマスクの配置の側面図の一例を示す図である。
【図20】本発明の第５の実施形態に係るマスクの正面図の一例を示す図である。
【図21】本発明の第５の実施形態に係るマスクの側面図の一例を示す図である。
【図22】本発明の第６の実施形態に係る演算装置の構成の一例を示す図である。
【図23】本発明の第６の実施形態に係る領域の一例を示す図である。
【図24】本発明の第６の実施形態に係る学習用の細胞の領域の一例を示す図である。
【図25】本発明の第６の実施形態に係る細胞判別処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係るフローサイトメータ１の一例を示す図である。フローサイトメータとは、観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、流路に照明光を照射する光源と、流路を流れる観測対象物に照明光が照射されて観測対象物から発せられる信号光を検出する光検出器とを少なくとも備える測定機器であり、流路を流体とともに流れる観測対象物は流路内を移動しながら光学的に測定される。本実施形態に係るフローサイトメータ１は、マイクロ流体装置２と、光源３と、空間光変調部４と、光検出用光学系５と、光検出器６、ＤＡＱ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）デバイス７と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）８とを備える。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係るフローサイトメータ１の一例を示す図である。フローサイトメータとは、観測対象物が流体と共に流れ得る流路を備えるマイクロ流体装置と、流路に照明光を照射する光源と、流路を流れる観測対象物に照明光が照射されて観測対象物から発せられる信号光を検出する光検出器とを少なくとも備える測定機器であり、流路を流体とともに流れる観測対象物は流路内を移動しながら光学的に測定される。本実施形態に係るフローサイトメータ１は、マイクロ流体装置２と、光源３と、空間光変調部４と、光検出用光学系５と、光検出器６、ＤＡＱ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）デバイス７と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）８とを備える。
【0021】
マイクロ流体装置２は、細胞Ｃが流体と共に流れ得る流路２０を備える。流路２０を流れる流体の流速は、流す細胞Ｃの種類や個体差によらず一定の流速である。また、マイクロ流体装置２は、流路２０に複数の細胞を逐次流すが、流路２０の照明光の照射位置を一度に通過する細胞の個数は１個である。細胞Ｃは、観測対象物の一例である。なお、観測対象物は、細胞Ｃに限られず、他の例として微粒子などであってもよい。
【0022】
ここで図１には、３次元直交座標系として、ｘｙｚ座標系を示す。本実施形態において、ｘ軸方向は、流路２０の幅方向である。また、ｙ軸方向は、流路２０の長さ方向である。ｚ軸方向は、流路２０と直交する方向であって、流路２０の深さ方向である。流路２０内の流体の流れは、ｙ軸方向の＋ｙ方向に細胞Ｃを移動させる。すなわち、流路２０の長さ方向は流路２０を流体の流れとともに細胞Ｃが移動する方向である。また、流路２０の幅方向は、換言すれば、流路に照射される照明光の光軸と、流体が流れる長さ方向との両方に垂直な方向と表現できる。
【0023】
光源３、及び空間光変調部４は、構造化照明として機能する。この構造化照明は、以下で説明するように流路２０に対して構造化照明光ＳＬＥを照射する。
光源３から発せられた照明光ＬＥは、空間光変調部４を通じて構造化された構造化照明光ＳＬＥに変換され、流路２０の照射位置に照射される。照明光ＬＥは空間光変調部４により光源３が発する照明光ＬＥは、コヒーレント光であっても、インコヒーレント光であってもよい。本実施形態では、光源３が発する照明光ＬＥは、一例として、コヒーレント光である。
光源３から発せられた照明光ＬＥは、空間光変調部４を通じて構造化された構造化照明光ＳＬＥに変換され、流路２０の照射位置に照射される。照明光ＬＥは空間光変調部４により光源３が発する照明光ＬＥは、コヒーレント光であっても、インコヒーレント光であってもよい。本実施形態では、光源３が発する照明光ＬＥは、一例として、コヒーレント光である。
【0024】
空間光変調部４は、光源３と、光検出器６との間の光路上に配置される。本実施形態では、空間光変調部４は、光源３と流路２０との間の光路上に配置される。この配置の構成を、構造化照明の構成とも記載する。光源３から照射される照明光ＬＥは空間光変調部４によって構造化され、構造化照明光ＳＬＥが流路２０に照射される。ここで構造化照明は、流路２０の照射位置において、構造化照明光ＳＬＥを構造化照明パターン２１として結像させる。図１では、照射位置に結像する構造化照明パターン２１が配置される焦点面が焦点面ＦＰ１として示されている。
【0025】
本実施形態における構造化照明パターン２１には、光学情報生成パターンと、キャリブレーションパターンＣＰとが含まれる。光学情報生成パターンは、観測対象物である細胞Ｃの形態情報を示す光学情報ＩＣを生成するため流路２０に照射されるパターンである。細胞Ｃの形態情報とは、細胞Ｃの形状、形態、または構造のうちいずれか１以上である。キャリブレーションパターンＣＰは、観測対象物である細胞Ｃが流路２０において通過する深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置に配置されるパターンである。深さ方向位置ＰＰとは、細胞Ｃが流路２０を通過する際の位置のうち流路２０の深さ方向についての位置であり、観測対象物である細胞Ｃが流路２０において通過する位置のうち深さ方向についてのずれを示す位置である。本実施形態では、流路２０における深さの方向は光検出用光学系５の光軸ＯＸの方向と一致しており、ｚ軸の方向である。なお、以降この光検出用光学系５の光軸ＯＸの方向を単に光軸ＯＸの方向と呼ぶことがある。
【0026】
上述したように、本実施形態では、キャリブレーションパターンＣＰは、構造化照明光ＳＬＥが流路２０において結像される構造化照明パターン２１に含まれる。光源３、及び空間光変調部４によって構成される構造化照明は、光検出器６が深さ方向位置ＰＰを検出するための複数の検出位置を構造化された光によってそれぞれ照明する照明光学系の一例である。光検出器６が深さ方向位置ＰＰを検出するためのキャリブレーションパターンＣＰを照明する光と、観測対象物である細胞Ｃの形態情報を示す光学情報ＩＣを生成するための照明に用いられる光とには、構造化された共通の光が用いられる。
【0027】
以下の説明では、観測対象物である細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを検出するため流路２０においてキャリブレーションパターンＣＰが配置される位置を、検出位置ともいう。キャリブレーションパターンＣＰの詳細については後述する。
【0028】
ここで図２を参照し、空間光変調部４について説明する。図２は、本実施形態に係る空間光変調部４の一例を示す図である。空間光変調部４は、空間光変調器４０と、第１レンズ４１と、空間フィルター４２と、第２レンズ４３と、対物レンズ４４とを備える。空間光変調部４において、空間光変調器４０と、第１レンズ４１と、空間フィルター４２と、第２レンズ４３と、対物レンズ４４とは、光源３に近い側からこの順に光源３と光検出器６との間の光路上に配置される。
【0029】
空間光変調器４０は、入射光を構造化する。入射光を構造化するとは、入射光の入射面に含まれる複数の領域ごとに入射光の光特性を変化させることである。空間光変調器４０は、照明光ＬＥを構造化し、構造化照明光ＳＬＥに変換する。空間光変調器４０は、入射される光の空間的な分布を変化させ入射光の光特性を変化させる光学素子で、光照射のパターンを制御して光を照射することを可能にする。空間光変調器４０の光が入射する面は、複数の領域を有しており、照明光ＬＥの光特性は通過する複数の領域でそれぞれ個別に変換される。すなわち、空間光変調器４０を透過した光では、入射光の光特性に対して、透過光の光特性が複数の領域で互いに異なるように変化している。入射光の光特性とは、例えば、強度、波長、位相、及び偏光状態のいずれか１つ以上に関する特性である。なお、光特性は、これらに限定されない。空間光変調器４０は、例えば、回折光学素子（ＤＯＥ：Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）、空間光変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や、光特性が異なる複数の領域が表面に印刷されるフィルムなどが含まれる。なお、光源３が発する照明光ＬＥがインコヒーレント光である場合、空間光変調器４０は、ＤＭＤである。
【0030】
本実施形態では、空間光変調器４０は、一例として、形成された微細形状によって光の回折現象を制御する光学素子であるＤＯＥである。ここで光とは、照明光ＬＥである。以下の説明では、空間光変調器４０の光を透過させる領域を透過領域と記載する。
【0031】
以下の説明では、流路２０における構造化照明光ＳＬＥが照射される位置のことを、照射位置とも記載する。本実施形態では、照射位置は、空間光変調器４０の透過領域に対応する。この空間光変調器４０の透過領域の形状及び大きさは、空間光変調器４０が有する透過領域について共通である。透過領域の形状は、一例として、正方形である。この正方形は、空間光変調器４０が有する透過領域では等しい長さの１辺をもつ。照射位置を通過した細胞Ｃは、構造化照明光ＳＬＥによって蛍光分子が励起されることにより発光する。この発光による蛍光は、流路２０を流れる細胞Ｃに構造化照明光ＳＬＥが照射されて細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳの一例である。信号光ＬＳの別の例には、構造化照明光ＳＬＥが細胞Ｃを透過した透過光、構造化照明光ＳＬＥが細胞Ｃによって散乱された散乱光、構造化照明光ＳＬＥと他の光との干渉光が含まれる。
【0032】
なお、空間光変調器４０の透過領域の形状及び大きさは、透過領域内で統一されていれば形状は正方形に限らず、大きさも自由に変えられる。透過領域の形状は、例えば他の多角形や円などであってもよい。
【0033】
第１レンズ４１は、空間光変調器４０を透過した構造化照明光ＳＬＥを空間フィルター４２に集光する。
空間フィルター４２は、第１レンズ４１によって集光された構造化照明光ＳＬＥを、空間的に変化する雑音に相当する成分を除去することによって、構造化照明光ＳＬＥの強度分布をガウス分布に近づける。
第２レンズ４３は、空間フィルター４２によって雑音が除去された構造化照明光ＳＬＥを平行光にする。
対物レンズ４４は、第２レンズ４３によって平行光にされた構造化照明光ＳＬＥを集光し、流路２０の照射位置に合焦させる。
なお、対物レンズ４４は、ドライ対物レンズあっても、液浸対物レンズであってもよい。液浸対物レンズとは、油浸レンズや、水浸レンズなどである。
空間フィルター４２は、第１レンズ４１によって集光された構造化照明光ＳＬＥを、空間的に変化する雑音に相当する成分を除去することによって、構造化照明光ＳＬＥの強度分布をガウス分布に近づける。
第２レンズ４３は、空間フィルター４２によって雑音が除去された構造化照明光ＳＬＥを平行光にする。
対物レンズ４４は、第２レンズ４３によって平行光にされた構造化照明光ＳＬＥを集光し、流路２０の照射位置に合焦させる。
なお、対物レンズ４４は、ドライ対物レンズあっても、液浸対物レンズであってもよい。液浸対物レンズとは、油浸レンズや、水浸レンズなどである。
【0034】
図１に戻ってフローサイトメータ１の構成の説明を続ける。
光検出用光学系５は、細胞Ｃからの信号光ＬＳを光検出器６に集光させるための光学的な仕組みであり、結像レンズ５０（不図示）を構成に含む。細胞Ｃからの信号光ＬＳは、蛍光や、透過光、散乱光、干渉光である。結像レンズ５０は細胞Ｃからの信号光ＬＳを光検出器６の位置に集光する。なお、結像レンズ５０は、細胞Ｃからの信号光ＬＳを光検出器６の位置に集光しさえすれば結像させなくてもよいが、信号光ＬＳを光検出器６の位置に結像させる位置に配置されるのがより好ましい。また、光検出用光学系５は、さらにダイクロイックミラーや波長選択的なフィルターを備えてもよい。
光検出用光学系５は、細胞Ｃからの信号光ＬＳを光検出器６に集光させるための光学的な仕組みであり、結像レンズ５０（不図示）を構成に含む。細胞Ｃからの信号光ＬＳは、蛍光や、透過光、散乱光、干渉光である。結像レンズ５０は細胞Ｃからの信号光ＬＳを光検出器６の位置に集光する。なお、結像レンズ５０は、細胞Ｃからの信号光ＬＳを光検出器６の位置に集光しさえすれば結像させなくてもよいが、信号光ＬＳを光検出器６の位置に結像させる位置に配置されるのがより好ましい。また、光検出用光学系５は、さらにダイクロイックミラーや波長選択的なフィルターを備えてもよい。
【0035】
光検出器６は、結像レンズ５０によって集光された信号光ＬＳを検出する。ここで光検出器６は、信号光ＬＳを検出して電気信号に変換する。光検出器６は、一例として、光電子増倍管（ＰＭＴ：Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）である。光検出器６は、結像レンズ５０によって集光された信号光ＬＳの強度を時系列に検出する。上述したように信号光ＬＳは、流路２０を流れる細胞Ｃに構造化照明光ＳＬＥが照射されて細胞Ｃから発せられる。つまり、光検出器６は、流路２０を流れる細胞Ｃに構造化照明光ＳＬＥが照射されて細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳの強度を時系列に検出する。光検出器６は、単一の受光素子で構成されるシングルセンサーであってもよいし、複数の受光素子で構成されるマルチセンサーであってもよい。
【0036】
ＤＡＱデバイス７は、光検出器６が出力する電気信号パルスを、パルス毎に電子データに変換する。電子データには、時間と、電気信号パルスの強度との組が含まれる。ＤＡＱデバイス７は、一例として、オシロスコープである。
【0037】
本実施形態で、ＰＣ８は情報生成装置と演算装置との機能を備える。情報生成装置として、ＰＣ８は、ＤＡＱデバイス７から出力される電子データに基づいて、細胞Ｃの形態に関する光学情報ＩＣを生成する。光学情報ＩＣは細胞の形態情報を示す光学情報である。ＰＣ８は、さらに生成した光学情報ＩＣを記憶する。以下の説明では、ＰＣ８が生成した光学情報ＩＣを記憶する処理をレコーディングとも記載する。ＰＣ８は、情報生成装置の一例である。
【0038】
本実施形態では構造化照明の構成により流路２０を通過する細胞Ｃが照射され、細胞Ｃからの信号光ＬＳが光検出器６により検出される。光学情報ＩＣは、本実施形態では、この細胞Ｃからの信号光ＬＳの強度の時系列変化を波形として示す情報である。この波形と細胞Ｃの形態とは対応しており、光学情報ＩＣは細胞Ｃを識別するために用いることができる。光学情報ＩＣは、例えば機械学習において、細胞Ｃの形態と波形信号との関係を学習するための教師データとして用いられ、得られた推論モデルを用いて推論時に測定した波形信号から細胞Ｃの識別が行われる。
【0039】
本実施形態では、構造化照明の構成により光源３とマイクロ流体装置２との間に設置される空間光変調部４により照明光を構造化照明に変換する構造化処理が施されている。構造化照明はマイクロ流体装置２に含まれる流路２０に照射され、観測対象物（細胞Ｃ）が発する信号光ＬＳを光検出器６で検出し細胞Ｃを識別する光学情報ＩＣが取得される。前記のように空間光変調部による光の構造化を経て細胞Ｃを識別する光学情報を取得することを、以降の説明では空間光変調部による構造化処理を経て光学情報が取得されるあるいは生成されるとも記載する。本実施形態は、空間光変調部４による構造化処理が構造化照明の構成により照明光ＬＥを構造化照明光ＳＬＥに変換する処理として施されている。また、ＰＣ８は、光検出器６が検出する信号光ＬＳの強度に基づいて観測対象物の形態情報を示す光学情報ＩＣを生成する情報生成装置の一例として記載されている。
【0040】
またＰＣ８は、演算装置として、深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置において検出される信号光ＬＳの強度の時間変化のパラメータに基づいて細胞Ｃが流路を移動する際に通過する深さ方向位置ＰＰを算出する。ここで前記検出位置は、流路内を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを検出するためキャリブレーションパターンＣＰの照明が流路に照射される位置であり、キャリブレーションパターンＣＰの照射により細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳは光検出用光学系５を介し光検出器６で検出される。本実施形態では、キャリブレーションパターンＣＰの照明は光学情報ＩＣを取得するための構造化照明に含まれて構造化照明パターン２１として流路２０に照射される。ＰＣ８は、演算装置の一例であり、検出される信号光ＬＳの強度の時間変化に基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する。
【0041】
流路位置制御装置９は、流路２０の深さ方向の位置を制御する。本実施形態では、光軸ＯＸの方向と、流路２０の深さ方向とは一致している。図１に示す例では、流路２０の深さ方向は、ｚ軸の方向である。流路位置制御装置９は、一例として、流路２０が載置されるピエゾステージを駆動するドライバである。流路位置制御装置９により流路２０を光軸ＯＸ方向に移動させ、流路２０の光軸方向の様々な位置において信号光ＬＳの強度の時間変化のシグナルを連続的に取得して深さ方向位置ＰＰが算出される。さらに流路位置制御装置９は、ＰＣ８が算出した細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰに基づいて、細胞Ｃが移動する流線ＦＸの流路の深さ方向の位置ずれに対してフィードバック制御を行なう。
【0042】
［キャリブレーションパターン］
上述したように、本実施形態では、流路２０において細胞Ｃが流路を移動する際に通過する深さ方向（図１のｚ軸の方向）の位置である深さ方向位置ＰＰを検出するために、流路２０の予め定められた位置にキャリブレーションパターンＣＰが配置される。
ここで図３から図５を参照し、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰ１について説明する。図３は、流路２０に照射されるキャリブレーションパターンＣＰ１の正面図の一例を示す図である。正面図とは、キャリブレーションパターンＣＰ１を光軸ＯＸの方向（ｚ軸方向）からみた場合の図である。図４は、流路２０に照射されるキャリブレーションパターンＣＰ１の側面図の一例を示す図である。側面図とは、キャリブレーションパターンＣＰ１を水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）からみた場合の図である。図５は、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰ１と光検出用光学系５（不図示）を構成する結像レンズ５０との位置関係の側面図の一例を示す図である。
上述したように、本実施形態では、流路２０において細胞Ｃが流路を移動する際に通過する深さ方向（図１のｚ軸の方向）の位置である深さ方向位置ＰＰを検出するために、流路２０の予め定められた位置にキャリブレーションパターンＣＰが配置される。
ここで図３から図５を参照し、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰ１について説明する。図３は、流路２０に照射されるキャリブレーションパターンＣＰ１の正面図の一例を示す図である。正面図とは、キャリブレーションパターンＣＰ１を光軸ＯＸの方向（ｚ軸方向）からみた場合の図である。図４は、流路２０に照射されるキャリブレーションパターンＣＰ１の側面図の一例を示す図である。側面図とは、キャリブレーションパターンＣＰ１を水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）からみた場合の図である。図５は、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰ１と光検出用光学系５（不図示）を構成する結像レンズ５０との位置関係の側面図の一例を示す図である。
【0043】
本実施形態では、上述したようにキャリブレーションパターンＣＰ１は、流路２０に照射される構造化照明パターン２１に含まれ、流路２０において構造化照明パターン２１の一部として結像される。図３に示すように、キャリブレーションパターンＣＰ１は、光軸ＯＸの方向（ｚ軸方向）からみると水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）に平行な直線上のパターンとして流路２０に照射される。なお、図３には構造化照明パターン２１に含まれる光学情報生成パターンの位置は示されていない。
【0044】
図４では、水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）からみた場合のキャリブレーションパターンＣＰ１の位置が示されている。キャリブレーションパターンＣＰ１は水平方向ＨＸから見ると焦点面ＦＰ１上で結像しており、図４では簡単のために円で示されている。焦点面ＦＰ１とは、流路２０においてキャリブレーションパターンＣＰ１が結像される焦点面である。図４では、流路２０を流線ＦＸ２に沿って移動する細胞Ｃ２の深さ方向位置ＰＰである位置Ｐ２にキャリブレーションパターンＣＰ１が結像している。なお、同様に図４には構造化照明パターン２１に含まれる光学情報生成パターンの位置は示されていない。
【0045】
図４及び図５は、水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）から流路２０を見た場合の図であり、細胞Ｃが検出位置付近を通過する場合に、いずれの深さの位置を通過するかを３通りの例で示している。細胞Ｃは流れる流体の流線に沿って流路２０を移動するが、細胞Ｃ１、細胞Ｃ２、細胞Ｃ３は、それぞれ検出位置付近において深さ方向位置ＰＰが異なる位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３を通過する流線（それぞれ流線ＦＸ１、流線ＦＸ２、流線ＦＸ３）により移動する細胞Ｃである。図４では位置Ｐ２に、キャリブレーションパターンＣＰ１が流路内で結像し、位置Ｐ１は、位置Ｐ２よりも結像レンズ５０から遠い位置（即ち、光軸ＯＸ方向に流路の浅い位置）となる。位置Ｐ３は、位置Ｐ２よりも結像レンズ５０に近い位置（即ち、光軸ＯＸ方向に流路の深い位置）となる。本実施形態では、簡単のため、位置Ｐ２は位置Ｐ１と位置Ｐ３との中間にあるとして説明する。
【0046】
なお、本実施形態では、キャリブレーションパターンＣＰは、一例として流線ＦＸで示される流路の方向（ｙ軸方向）について光学情報生成パターン（不図示）よりも流線ＦＸの上流側に配置されているが、光学情報生成パターンよりも流線ＦＸの下流側に配置されてもよい。
【0047】
［信号光と深さ方向位置との関係］
ここで図６及び図７を参照し、信号光ＬＳと深さ方向位置ＰＰとの関係について説明する。図６は、本実施形態に係る信号光ＬＳの強度の時間変化を示す計測信号ＳＧの一例を示す図である。なお、信号光ＬＳの強度の時間変化を波形として示した電子データを計測信号ＳＧという。図６（Ａ）は、流線ＦＸ３に沿って流路２０内を移動し、位置Ｐ３を通過した細胞Ｃ３の場合の計測信号ＳＧ３を示す。図６（Ｂ）は、流線ＦＸ２に沿って流路２０内を移動し、位置Ｐ２を通過した細胞Ｃ２の場合の計測信号ＳＧ２を示す。図６（Ｃ）は、流線ＦＸ１に沿って流路２０内を移動し、位置Ｐ１を通過した細胞Ｃ１の場合の計測信号ＳＧ１を示す。
ここで図６及び図７を参照し、信号光ＬＳと深さ方向位置ＰＰとの関係について説明する。図６は、本実施形態に係る信号光ＬＳの強度の時間変化を示す計測信号ＳＧの一例を示す図である。なお、信号光ＬＳの強度の時間変化を波形として示した電子データを計測信号ＳＧという。図６（Ａ）は、流線ＦＸ３に沿って流路２０内を移動し、位置Ｐ３を通過した細胞Ｃ３の場合の計測信号ＳＧ３を示す。図６（Ｂ）は、流線ＦＸ２に沿って流路２０内を移動し、位置Ｐ２を通過した細胞Ｃ２の場合の計測信号ＳＧ２を示す。図６（Ｃ）は、流線ＦＸ１に沿って流路２０内を移動し、位置Ｐ１を通過した細胞Ｃ１の場合の計測信号ＳＧ１を示す。
【0048】
本実施形態では深さ方向位置の算出に用いられる信号光ＬＳの強度の指標として計測信号のピーク値およびピーク幅が用いられる例について説明する。計測信号のピーク値とは、計測信号の振幅の大きさの最大値である。計測信号のピーク幅とは、例えば、半値幅（ＦＷＨＭ：ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）などシグナル振幅が所定の閾値以上となる時間幅である。計測信号のピーク幅は、カーブフィッティングをして得られる計測信号の時間方向の広がりを示す特徴量（例えば、ガウシアンカーブフィッティングにおける分散）などであってもよい。なお、信号光ＬＳの強度の指標としてピークの面積（ピークエリア）など他の指標を用いることもできる。なお以下の説明では、深さ方向位置の算出に用いられる信号光ＬＳの強度の指標をパラメータとも記載する。
【0049】
計測信号ＳＧ３のピーク値Ｈ３は、計測信号ＳＧ２のピーク値Ｈ２よりも小さい。一方、計測信号ＳＧ３の幅Ｗ３は、計測信号ＳＧ２の幅Ｗ２よりも広い。計測信号ＳＧ１の形状と、計測信号ＳＧ３の形状とは同じであり、計測信号ＳＧ１のピーク値Ｈ１は計測信号ＳＧ３のピーク値Ｈ３と等しく、計測信号ＳＧ１の幅Ｗ１は計測信号ＳＧ３の幅Ｗ３と等しい。
以下の説明においては、計測信号ＳＧのピーク値と幅とをまとめて、計測信号ＳＧのプロファイルという場合がある。
以下の説明においては、計測信号ＳＧのピーク値と幅とをまとめて、計測信号ＳＧのプロファイルという場合がある。
【0050】
計測信号ＳＧ１、計測信号ＳＧ２、及び計測信号ＳＧ３のプロファイルに含まれる値の大きさと、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰとの関係を図７に示す。図７は、本実施形態に係る深さ方向位置ＰＰと計測信号ＳＧのプロファイルに含まれる値の大きさとの関係の一例を示す図である。図７では、計測信号ＳＧのプロファイルに含まれる値がピーク値、及び幅である場合の一例が示されている。細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが、深さ方向において、キャリブレーションパターンＣＰが流路内で結像する位置である位置Ｐ２から離れるほど、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ２と一致している場合に比べて、計測信号ＳＧのピーク値は小さくなり、幅は広くなる。
【0051】
計測信号ＳＧのピーク値が最大となりかつ幅が最小となる深さ方向位置ＰＰが、流路２０においてキャリブレーションパターンＣＰが結像する位置Ｐ２に対応する。図５の例では、深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ２の位置にキャリブレーションパターンＣＰ１が結像している。したがって、計測信号ＳＧのピーク値の最大値との差、及び／または幅の最小値との差を検出することによって、細胞Ｃが流れる流線の位置Ｐ２からの深さ方向の位置ずれを検出できる。流線の深さ方向の位置ずれとは、流路を流れる流体と共に流れる観測対象物の流路２０における通過位置が深さ方向位置ＰＰの方向に相対的にずれることであり、本実施形態では同時に光検出用光学系の光軸ＯＸ方向に相対的にずれることである。
【0052】
また、流路２０において観測対象物が流れる位置の光軸ＯＸ方向の位置ずれは、計測信号ＳＧのピーク値とピーク幅の二つのパラメータを使って演算をした結果得られる新たなパラメータを使って検出してもよい。例えば、ピーク値に幅の逆数をかけた値を、新たなパラメータとして使用する。この場合、この新たなパラメータが最大値となる深さ方向位置ＰＰが流路２０においてキャリブレーションパターンの照射光が結像する深さ方向の位置に対応し、その位置（図５では位置Ｐ２）を通過する流線ＦＸに沿って移動する細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳの計測信号ＳＧが最もピーク値が大きく幅が狭いシャープな形状になる。この新たなパラメータの最大値との差を検出することによって、流線の光軸ＯＸ方向の位置ずれを検出できる。さらに、二つのパラメータのうちいずれか一方、またはそれらの組み合わせと、二つのパラメータを使って演算をした得られる新たなパラメータとを組み合わせて流線の光軸ＯＸ方向の位置ずれを検出してもよい。
【0053】
以上のように、細胞Ｃが通過する流路２０に構造化照明光ＳＬＥを照射し、構造化照明光ＳＬＥに含まれるキャリブレーションパターンＣＰの照射により細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳを光検出器で検出することで、細胞Ｃの光学情報ＩＣと同時に細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出することができる。その際、構造化照明光ＳＬＥに含まれる細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを検出するためのキャリブレーションパターンＣＰは、流路２０内の焦点面ＦＰ１で結像される。キャリブレーションパターンＣＰ１は、流路２０内の流線ＦＸに沿ってある深さ方向位置を移動する細胞Ｃに照射され、細胞Ｃが流路２０を通過する際の流路の深さ方向の位置である深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置として機能する。本明細書中では、このように流路２０を通過する細胞ＣにキャリブレーションパターンＣＰを照射し、細胞Ｃからの信号光ＬＳの強度の時間変化を波形として示す計測信号ＳＧのピーク値や幅等のパラメータを用いて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出することを、流路２０に深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置を予め定められた位置に設置し、その検出位置において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化のパラメータに基づいて流路内を細胞Ｃが通過する深さ方向位置を算出するとも表現する。
【0054】
［演算装置］
ここで図８を参照し、検出位置において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化のパラメータに基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する演算装置１０の構成について説明する。図８は、本実施形態に係る演算装置１０の構成の一例を示す図である。本実施形態では、演算装置１０は、ＰＣ８の機能として実現される。
ここで図８を参照し、検出位置において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化のパラメータに基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する演算装置１０の構成について説明する。図８は、本実施形態に係る演算装置１０の構成の一例を示す図である。本実施形態では、演算装置１０は、ＰＣ８の機能として実現される。
【0055】
演算装置１０は、制御部１１を備える。制御部１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）などを備えており、種々の演算や情報の授受を行う。制御部１１は、信号強度取得部１１０と、位置算出部１１１と、出力部１１２と、スキャン部１１３とを備える。信号強度取得部１１０と、位置算出部１１１と、出力部１１２と、スキャン部１１３とはそれぞれ、例えばＣＰＵがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）からプログラムを読み込んで処理を実行することにより実現されるモジュールである。
【0056】
信号強度取得部１１０は、ＤＡＱデバイス７から出力される電子データＤを取得する。電子データＤは、光検出器６がキャリブレーションパターンＣＰにおいて検出する信号光ＬＳの強度の時間変化である計測信号ＳＧの電子データである。以下の説明では、電子データＤを取得することを、シグナルを取得するとも記載する。
位置算出部１１１は、信号強度取得部１１０が取得する電子データＤに基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する。
出力部１１２は、位置算出部１１１が算出した深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを流路位置制御装置９に出力する。
位置算出部１１１は、信号強度取得部１１０が取得する電子データＤに基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する。
出力部１１２は、位置算出部１１１が算出した深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを流路位置制御装置９に出力する。
【0057】
スキャン部１１３は、深さ方向位置ＰＰを算出するためのスキャン処理を行う。このスキャン処理とは、流路位置制御装置９を介して流路２０を光軸ＯＸ方向に移動させ、流路２０の光軸方向の様々な位置において連続的にシグナルを取得する処理である。なお、光軸ＯＸ方向とは、本実施形態では、流路２０の深さ方向であり、シグナルを取得するとは計測信号ＳＧの電子データＤを取得することである。
【0058】
［演算装置の位置算出処理］
次に図９を参照し、演算装置１０の位置算出処理について説明する。図９は、本実施形態に係る位置算出処理の一例を示す図である。演算装置１０は、以降に説明する位置算出処理の各ステップを流路２０に細胞Ｃが流され始めてから所定の周期ごとに実行する。所定の周期とは、例えば１０分間などの一定の時間の周期である。また、演算装置１０は、所定の周期に代えて、細胞Ｃが所定の個数だけ流路２０を流れる度に位置算出処理を実行してもよい。所定の個数とは、例えば１０００個である。これら所定の周期や所定の個数は、流路２０を流れる流体の流速に応じて設定されてよい。
次に図９を参照し、演算装置１０の位置算出処理について説明する。図９は、本実施形態に係る位置算出処理の一例を示す図である。演算装置１０は、以降に説明する位置算出処理の各ステップを流路２０に細胞Ｃが流され始めてから所定の周期ごとに実行する。所定の周期とは、例えば１０分間などの一定の時間の周期である。また、演算装置１０は、所定の周期に代えて、細胞Ｃが所定の個数だけ流路２０を流れる度に位置算出処理を実行してもよい。所定の個数とは、例えば１０００個である。これら所定の周期や所定の個数は、流路２０を流れる流体の流速に応じて設定されてよい。
【0059】
ステップＳ１０：スキャン部１１３は、流路２０の光軸ＯＸ方向のある所定の位置をスキャン位置として設定する。スキャン部１１３は、スキャン位置を設定すると、流路位置制御装置９を介して流路２０の光軸方向の位置を設定したスキャン位置に移動する。スキャン部１１３は、流路２０を光軸ＯＸ方向についてスキャン位置に移動させる処理が完了すると、処理が完了したことを示す信号を信号強度取得部１１０に供給する。
【0060】
スキャン部１１３は、位置算出処理が開始されて初めて実行されるステップＳ１０において、スキャン位置を流路２０が現在設定されている光軸ＯＸ方向の位置に設定する。スキャン部１１３は、２回目以降のステップＳ１０において、スキャン位置を前回のスキャン位置から所定の距離だけ変化させる。スキャン部１１３は、例えば、スキャン位置を前回のスキャン位置から所定の距離だけ増加させる。所定の距離とは、例えば、５マイクロメートル程度の距離である。スキャン部１１３は、前回のスキャン処理から前記距離だけスキャン位置を光軸方向に移動させて次回のシグナル取得を行う。
スキャン部１１３は、スキャン位置が流路２０の光軸ＯＸ方向の位置について設定された最も高い位置に達した場合、例えば、次回のスキャン位置を流路２０の光軸ＯＸ方向の位置について設定された最も低い位置に設定する。これにより、スキャン開始位置から高い位置と低い位置の両方の方向についてスキャン処理してシグナル取得を行うことができる。
スキャン部１１３は、スキャン位置が流路２０の光軸ＯＸ方向の位置について設定された最も高い位置に達した場合、例えば、次回のスキャン位置を流路２０の光軸ＯＸ方向の位置について設定された最も低い位置に設定する。これにより、スキャン開始位置から高い位置と低い位置の両方の方向についてスキャン処理してシグナル取得を行うことができる。
【0061】
なお、スキャン部１１３は、２回目以降のステップＳ１０において、スキャン位置を前回のスキャン位置から所定の距離だけ減少させてもよい。
スキャン部１１３は、位置算出処理が開始されて初めて実行されるステップＳ１０において、スキャン位置を流路２０の光軸ＯＸ方向の位置について設定可能な最も高い位置、または最も低い位置に設定してもよい。
スキャン部１１３は、位置算出処理が開始されて初めて実行されるステップＳ１０において、スキャン位置を流路２０の光軸ＯＸ方向の位置について設定可能な最も高い位置、または最も低い位置に設定してもよい。
【0062】
ステップＳ２０：信号強度取得部１１０は、流路２０を光軸ＯＸ方向についてスキャン位置に移動させる処理が完了すると、ＤＡＱデバイス７から出力されるシグナルを取得する。つまり、信号強度取得部１１０は、計測信号ＳＧの電子データＤを取得する。信号強度取得部１１０は、取得した電子データＤを位置算出部１１１に供給する。
【0063】
ステップＳ３０：ステップＳ２０においてシグナルの取得が終了すると、スキャン部１１３は、スキャン処理が完了したか否かを判定する。スキャン部１１３は、スキャン処理が完了したと判定する場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、流路位置制御装置９を介して流路２０の光軸ＯＸ方向の位置を、スキャン処理を開始する前の位置に戻す。その後、制御部１１は、ステップＳ４０の処理を実行する。
一方、スキャン部１１３が、スキャン処理が完了していないと判定する場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、制御部１１は、ステップＳ１０に戻り、スキャン位置を変更しシグナル取得のステップを再度実行する。なおスキャン処理におけるシグナル取得は予め設定される回数だけ行われる。予め設定される回数とは例えば５回程度の回数である。
一方、スキャン部１１３が、スキャン処理が完了していないと判定する場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、制御部１１は、ステップＳ１０に戻り、スキャン位置を変更しシグナル取得のステップを再度実行する。なおスキャン処理におけるシグナル取得は予め設定される回数だけ行われる。予め設定される回数とは例えば５回程度の回数である。
【0064】
ステップＳ４０：位置算出部１１１は、スキャン処理において信号強度取得部１１０が取得する電子データＤに基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する。位置算出部１１１は、算出した深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを出力部１１２に供給する。信号強度取得部１１０は、信号光強度の経時的な波形を示す電子データとして、１個の細胞Ｃについて１つの計測信号ＳＧを生成する。
【0065】
位置算出部１１１は、電子データＤに基づいて、計測信号ＳＧのピーク値が最大となる深さ方向位置ＰＰにおける計測信号ＳＧのピーク値と、流路２０の光軸方向の現在の位置において得られた計測信号ＳＧのピーク値とを比較する。また、位置算出部１１１は、電子データＤに基づいて、計測信号ＳＧの幅が最小となる深さ方向位置ＰＰにおける計測信号ＳＧの幅と、流路２０の深さ方向の現在の位置において得られた計測信号ＳＧの幅とを比較する。
【0066】
位置算出部１１１は、それらの比較結果に基づいて、流路２０においてキャリブレーションパターンＣＰが結像する位置Ｐ２に対する相対位置として、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する。ここで上述したように、計測信号ＳＧのピーク値は、深さ方向位置ＰＰが流路２０においてキャリブレーションパターンＣＰが結像する位置Ｐ２と一致する場合に最大となる。また、計測信号ＳＧの幅は、深さ方向位置ＰＰが流路２０においてキャリブレーションパターンＣＰが結像する位置Ｐ２と一致する場合に最小となる。
【0067】
ここで上述したように、位置算出部１１１は、電子データＤに基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する。ここでの電子データＤは、キャリブレーションパターンＣＰの検出位置において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化の波形に関する電子データである計測信号ＳＧである。つまり、位置算出部１１１は、細胞Ｃの流路２０における光軸ＯＸの方向についての相対的位置である深さ方向位置ＰＰを、検出位置において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化のパラメータを用いて算出する。
【0068】
なお、本実施形態では、位置算出部１１１が計測信号ＳＧのピーク値と、幅との両方に基づいて深さ方向位置ＰＰを算出する場合の一例について説明したが、これに限らない。位置算出部１１１は、位置算出部１１１が計測信号ＳＧのピーク値、または幅のうち少なくとも一方に基づいて深さ方向位置ＰＰを算出してもよい。
【0069】
ステップＳ５０：出力部１１２は、位置算出部１１１が算出した深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを流路位置制御装置９に出力する。
以上で、演算装置１０は、位置算出処理を終了する。
以上で、演算装置１０は、位置算出処理を終了する。
【0070】
流路位置制御装置９は、出力部１１２から位置情報ＩＰを取得すると、取得した位置情報ＩＰに基づいて流路２０の深さ方向の位置、即ち光軸ＯＸ方向の位置を制御する。流路位置制御装置９は、位置情報ＩＰが示す深さ方向位置ＰＰが流路２０に照射されるキャリブレーションパターンＣＰが結像する位置Ｐ２からずれている場合、例えば、流路の深さ方向の位置が焦点面ＦＰ１の位置と一致するように流路２０の深さ方向の位置を変更する。つまり、流路位置制御装置９は細胞が移動する流線ＦＸの流路の深さ方向の位置ずれに対してフィードバック制御を行う。
上述したように、流路位置制御装置９は、出力部１１２が出力する深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰに基づいて流路２０の深さ方向の位置を制御して、例えば、位置情報ＩＰが示す深さ方向位置ＰＰが流路２０に照射された照明光が結像するキャリブレーションパターンＣＰ１の位置と一致するように流路２０の深さ方向の位置を変更する。
上述したように、流路位置制御装置９は、出力部１１２が出力する深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰに基づいて流路２０の深さ方向の位置を制御して、例えば、位置情報ＩＰが示す深さ方向位置ＰＰが流路２０に照射された照明光が結像するキャリブレーションパターンＣＰ１の位置と一致するように流路２０の深さ方向の位置を変更する。
【0071】
なお、上述した位置算出処理においては、スキャン処理が終了した後に、位置算出部１１１が深さ方向位置ＰＰを算出する場合の一例について説明したが、これに限らない。位置算出部１１１は、スキャン処理に並行して信号強度取得部１１０がシグナルを取得する度に深さ方向位置ＰＰを算出してもよい。
その場合、位置算出部１１１は、スキャン処理に並行して、計測信号ＳＧのプロファイルについて、ピーク値の最大値、または幅の最小値を判定する。スキャン部１１３は、位置算出部１１１が計測信号ＳＧのプロファイルについて、ピーク値の最大値、または幅の最小値が判定できた場合に、スキャン処理を終了する。
その場合、位置算出部１１１は、スキャン処理に並行して、計測信号ＳＧのプロファイルについて、ピーク値の最大値、または幅の最小値を判定する。スキャン部１１３は、位置算出部１１１が計測信号ＳＧのプロファイルについて、ピーク値の最大値、または幅の最小値が判定できた場合に、スキャン処理を終了する。
【0072】
また、位置算出部１１１がスキャン処理に並行して深さ方向位置ＰＰを算出する場合、スキャン部１１３は、計測信号ＳＧのピーク値または幅の増減に応じて、スキャン位置を変更してもよい。その場合、例えば、スキャン部１１３は、計測信号ＳＧのピーク値が減少する傾向にある場合、次回のスキャン位置を、現在変化させている方向とは逆の方向に設定する。あるいは、スキャン部１１３は、計測信号ＳＧの幅が増加する傾向にある場合、次回のスキャン位置を、現在変化させている方向とは逆の方向に設定する。
【0073】
また、位置算出部１１１は、計測信号ＳＧのプロファイルについて、ピーク値の最大値、または幅の最小値に代えて、ピーク値の極大値、または幅の極小値を判定してもよい。その場合、スキャン部１１３は、位置算出部１１１が計測信号ＳＧのプロファイルについて、ピーク値の極大値、または幅の極小値が判定できた場合に、スキャン処理を終了する。
【0074】
また、上述した位置算出処理においては、１個の細胞Ｃについて１つの計測信号ＳＧが生成される場合の一例について説明したが、これに限らない。位置算出部１１１は、所定の数の細胞Ｃについての計測信号の平均を計測信号ＳＧとして生成してもよい。
【0075】
深さ方向位置ＰＰは、これまで流路２０に照射されるキャリブレーションパターンＣＰが結像する位置に対する相対位置として算出される場合の例について説明したが、これに限らない。深さ方向位置ＰＰは、予め測定された計測信号ＳＧのプロファイルと比較して絶対位置として算出されてもよい。その場合、一例として、予め測定される計測信号ＳＧのプロファイルは、キャリブレーションパターンＣＰが流路内で結像する位置に細胞が流線ＦＸに沿って移動する位置が一致するように予め流路２０の深さの方向の位置を設定して測定される。演算装置１０は、予め測定された計測信号ＳＧのプロファイルをそれぞれ記憶しておく。
【0076】
またなお、上述した位置算出処理においては、位置情報ＩＰが流路位置制御装置９に出力されて、流線の位置ずれに対してフィードバック制御が実行される場合の例について説明したが、これに限らない。流線の位置ずれに対するフィードバック制御の代わりに、流線の位置ずれが報知される処理が実行されてもよい。流線の位置ずれが報知される処理が実行される場合、出力部１１２は、流線の位置ずれを報知する報知部に位置情報ＩＰを出力する。報知部は、位置情報ＩＰに基づいて、流線の位置ずれが発生していると判定した場合、流線の位置ずれを報知する。
【0077】
なお本実施形態では、構造化照明パターン２１に、光学情報生成パターンと、キャリブレーションパターンＣＰとが含まれて、光学情報生成パターンのための照明光とキャリブレーションパターンＣＰのための照明光とが同時に照射される場合の一例について説明したが、これに限らない。本実施形態の変形例として光学情報生成パターンのための照明光とキャリブレーションパターンＣＰのための照明光とは互い異なる時期において照射されてもよい。例えば、構造化照明パターン２１のうちキャリブレーションパターンＣＰを細胞Ｃの流路２０における流線ずれを測定するキャリブレーション時のみ使用し、細胞Ｃの判別時には光学情報生成パターンのみを使用して構造化照明パターン２１を分けて照射することも可能である。つまり、キャリブレーション時にはキャリブレーションパターンＣＰのための照明光が照明され、細胞Ｃの判別時には光学情報生成パターンのための照明光が照明されてもよい。なお本変形例における照明光の照射では、キャリブレーションパターンＣＰを構造化されていない照明パターンとして照明することも可能である。この変形例の構成により、細胞Ｃの判別時に照射される構造化照明の範囲を、光学情報生成パターンのための照明光とキャリブレーションパターンＣＰのための照明光とが同時に照射される場合に比べてより短い領域とすることができ、フローサイトメータ１のスループット向上が可能になる。
【0078】
［第１の実施形態のまとめ］
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１は、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）が流体と共に流れ得る流路２０を備えるマイクロ流体装置２と、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）からの信号光ＬＳを結像する結像レンズ５０と、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）からの信号光ＬＳの強度を時系列に検出する光検出器６と、光検出器６が検出する信号光ＬＳの強度に基づいて観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報ＩＣを生成する情報生成装置（本実施形態においてＰＣ８）と、演算装置（本実施形態においてＰＣ８）と、を備えるフローサイトメータである。
マイクロ流体装置２は、流路２０において、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）が流路２０において通過する際の深さ方向についての位置である深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ）が配置される。
演算装置（本実施形態においてＰＣ８）は、信号強度取得部１１０と、スキャン部１１３と、位置算出部１１１と、出力部１１２とを備える。
信号強度取得部１１０は、深さ方向位置ＰＰを検出するために流路２０において予め定められた検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ１の位置）において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化（本実施形態において計測信号ＳＧ）の電子データＤを取得する。
スキャン部１１３は、流路位置制御装置９を介して流路２０を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で電子データＤを取得するためのスキャン処理を行う。
位置算出部１１１は、電子データＤに基づいて深さ方向位置ＰＰを算出する。
出力部１１２は、位置算出部１１１が算出した深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを出力する。
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１は、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）が流体と共に流れ得る流路２０を備えるマイクロ流体装置２と、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）からの信号光ＬＳを結像する結像レンズ５０と、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）からの信号光ＬＳの強度を時系列に検出する光検出器６と、光検出器６が検出する信号光ＬＳの強度に基づいて観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）の形状、形態、または構造のうちいずれか１以上を示す光学情報ＩＣを生成する情報生成装置（本実施形態においてＰＣ８）と、演算装置（本実施形態においてＰＣ８）と、を備えるフローサイトメータである。
マイクロ流体装置２は、流路２０において、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）が流路２０において通過する際の深さ方向についての位置である深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ）が配置される。
演算装置（本実施形態においてＰＣ８）は、信号強度取得部１１０と、スキャン部１１３と、位置算出部１１１と、出力部１１２とを備える。
信号強度取得部１１０は、深さ方向位置ＰＰを検出するために流路２０において予め定められた検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ１の位置）において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化（本実施形態において計測信号ＳＧ）の電子データＤを取得する。
スキャン部１１３は、流路位置制御装置９を介して流路２０を深さ方向に移動させて異なった深さ位置で電子データＤを取得するためのスキャン処理を行う。
位置算出部１１１は、電子データＤに基づいて深さ方向位置ＰＰを算出する。
出力部１１２は、位置算出部１１１が算出した深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを出力する。
【0079】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１では、流路２０内の予め定められた位置に深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置が設置され、検出位置において検出する信号光ＬＳの強度の時間変化のパラメータを用いて深さ方向位置ＰＰを算出できるため、観測対象物が流路を通過した際における通過位置の深さ方向の変動を検出できる。
本実施形態に係るフローサイトメータ１では、流路２０において深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置を設置し、その位置に結像する照明光を観測対象物に照射してそこから発せられる信号光ＬＳの強度の時間変化を検出することによって、簡便な構成を用いて観測対象物が流路内を通過する際における深さ方向位置ＰＰを直接的に測定できる。
本実施形態に係るフローサイトメータ１では、流路２０において深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置を設置し、その位置に結像する照明光を観測対象物に照射してそこから発せられる信号光ＬＳの強度の時間変化を検出することによって、簡便な構成を用いて観測対象物が流路内を通過する際における深さ方向位置ＰＰを直接的に測定できる。
【0080】
また、本実施形態に係るフローサイトメータ１では、位置算出部１１１は、信号光ＬＳの強度の時間変化（本実施形態において計測信号ＳＧ）のピーク値、幅、または面積等のパラメータうちいずれか１以上を用いて深さ方向位置ＰＰを算出する。
【0081】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１では、深さ方向位置ＰＰに対応する情報として信号光ＬＳの強度の時間変化のピーク値、または幅のうち少なくとも一方に基づいて深さ方向位置ＰＰを算出できるため、信号光ＬＳの強度の時間変化のピーク値、または幅のうち少なくとも一方に基づかない場合に比べて、簡便に観測対象物が流路を通過する際における深さ方向の通過位置を検出できる。
【0082】
また、本実施形態に係るフローサイトメータ１では、光検出器６が深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ１の位置）を照明する光と、観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）の形態情報を示す光学情報ＩＣを生成するための照明に用いられる光とには、構造化された共通の光が用いられる。
【0083】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１では、深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置を観測対象物の光学情報ＩＣを取得する構造化照明に含めて設置できるため、深さ方向位置ＰＰを検出するための複数の検出位置を設置するための光学系を別途備えることなく深さ方向位置ＰＰを検出するための複数の検出位置を設置できる。
【0084】
また、本実施形態に係るフローサイトメータ１では、流路位置制御装置９を備える。フローサイトメータ１では、流路位置制御装置９により流路２０を光軸ＯＸ方向に移動させ、流路２０の光軸方向の様々な位置において連続的にシグナルを取得するスキャン処理を行い深さ方向位置ＰＰが算出される。流路位置制御装置９は、さらに、出力部１１２が出力する深さ方向位置ＰＰを示す情報に基づいて流路２０の深さ方向の位置を制御する。
【0085】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１では、深さ方向位置ＰＰを示す情報に基づいて流路２０の深さ方向の位置を制御できるため、測定対象物の測定において深さ方向について生じる位置ずれを、適時に補正することができる。
【0086】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
上記第１の実施形態では、流路２０において細胞が通過する深さ方向位置ＰＰを検出するために、検出位置にキャリブレーションパターンＣＰが、流路において１つ配置される場合について説明をした。本実施形態では、キャリブレーションパターンＣＰが、流路において複数配置される場合について説明をする。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ａといい、流路を流路２０ａという。また、本実施形態に係る光検出用光学系を光検出用光学系５ａといい、光検出用光学系５ａに含まれる結像レンズを結像レンズ５０ａという。また、本実施形態に係る演算装置を演算装置１０ａという。
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
上記第１の実施形態では、流路２０において細胞が通過する深さ方向位置ＰＰを検出するために、検出位置にキャリブレーションパターンＣＰが、流路において１つ配置される場合について説明をした。本実施形態では、キャリブレーションパターンＣＰが、流路において複数配置される場合について説明をする。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ａといい、流路を流路２０ａという。また、本実施形態に係る光検出用光学系を光検出用光学系５ａといい、光検出用光学系５ａに含まれる結像レンズを結像レンズ５０ａという。また、本実施形態に係る演算装置を演算装置１０ａという。
【0087】
本実施形態に係るフローサイトメータ１ａの構成と、第１の実施形態に係るフローサイトメータ１の構成とは、流路２０ａにおけるキャリブレーションパターンＣＰａの数が異なる点、及び流路２０ａに照射される構造化照明光が流路内において結像する互いに異なる焦点面の位置にそれぞれのキャリブレーションパターンＣＰａが配置されている点、及び演算装置１０ａの位置算出処理が演算装置１０の位置算出処理とは異なる点以外は同様である。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0088】
［キャリブレーションパターン］
図１０は、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰａの正面図（流路２０ａをｚ軸方向から見た図）の一例を示す図である。図１１は、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰａの側面図（流路２０ａをｘ軸方向から見た図）の一例を示す図である。これらの図１０及び図１１では流路２０ａに照射されるキャリブレーションパターンＣＰａが２つある例が示されている。なお、上述した図３と同様に図１０には構造化照明パターン２１に含まれる光学情報生成パターンの位置は示されていない。
図１０は、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰａの正面図（流路２０ａをｚ軸方向から見た図）の一例を示す図である。図１１は、本実施形態に係るキャリブレーションパターンＣＰａの側面図（流路２０ａをｘ軸方向から見た図）の一例を示す図である。これらの図１０及び図１１では流路２０ａに照射されるキャリブレーションパターンＣＰａが２つある例が示されている。なお、上述した図３と同様に図１０には構造化照明パターン２１に含まれる光学情報生成パターンの位置は示されていない。
【0089】
図１０に示すように、キャリブレーションパターンＣＰａは、キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａとの２つからなる。キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａとは、それぞれ流路２０ａの幅方向に直線状のパターンであり、水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）に略平行に配置されている。キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａとは、流路の長さ方向である細胞Ｃが流路２０ａ内を移動する流線ＦＸの方向（ｙ軸方向）について互いに異なる位置に配置されている。
なお、キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａは、流路の長さ方向について、光学情報生成パターン（不図示）の上流側あるいは下流側のいずれに配置されていてもよいが、キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａとの間に、光学情報生成パターンが配置されることが好ましい。
なお、キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａは、流路の長さ方向について、光学情報生成パターン（不図示）の上流側あるいは下流側のいずれに配置されていてもよいが、キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａとの間に、光学情報生成パターンが配置されることが好ましい。
【0090】
図１１は、流路２０ａに照射されるキャリブレーションパターンＣＰａの側面図の一例を示す図である。なお、図１０と同様に図１１には構造化照明パターン２１に含まれる光学情報生成パターンの位置は示されていない。
水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）からみた場合のキャリブレーションパターンＣＰａはそれぞれ流路内において異なった焦点面ＦＰａで結像されており、焦点面ＦＰ１ａに結像するキャリブレーションパターンＣＰ１ａと焦点面ＦＰ２ａに結像するキャリブレーションパターンＣＰ２ａが図中にその位置が簡単のために円で示されている。焦点面ＦＰａとは、キャリブレーションパターンＣＰａが流路２０ａで結像される焦点面である。キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａは、流路２０ａ内において光軸ＯＸの方向（ｚ軸方向）について互いに異なった焦点面に配置され、流路の深さ方向位置ＰＰがそれぞれ異なる。図１１には、深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ１である流線ＦＸ１に沿って流路２０ａを通過する細胞Ｃ１と、深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ２である流線ＦＸ２に沿って流路２０ａを通過する細胞Ｃ２と、深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ３である流線ＦＸ３に沿って流路２０ａを通過する細胞Ｃ３の例が示されている。ここでキャリブレーションパターンＣＰ１ａの深さ方向位置ＰＰは流路内を流線ＦＸ３により細胞Ｃ３が通過する位置Ｐ３である。キャリブレーションパターンＣＰ２ａの深さ方向位置ＰＰは、流線ＦＸ１により細胞Ｃ１が通過する位置Ｐ１である。流線ＦＸ２により細胞Ｃ２が通過する位置Ｐ２は流路２０ａの深さ方向位置ＰＰにおいて、位置Ｐ１と位置Ｐ３の中間の深さの位置である。
水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）からみた場合のキャリブレーションパターンＣＰａはそれぞれ流路内において異なった焦点面ＦＰａで結像されており、焦点面ＦＰ１ａに結像するキャリブレーションパターンＣＰ１ａと焦点面ＦＰ２ａに結像するキャリブレーションパターンＣＰ２ａが図中にその位置が簡単のために円で示されている。焦点面ＦＰａとは、キャリブレーションパターンＣＰａが流路２０ａで結像される焦点面である。キャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａは、流路２０ａ内において光軸ＯＸの方向（ｚ軸方向）について互いに異なった焦点面に配置され、流路の深さ方向位置ＰＰがそれぞれ異なる。図１１には、深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ１である流線ＦＸ１に沿って流路２０ａを通過する細胞Ｃ１と、深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ２である流線ＦＸ２に沿って流路２０ａを通過する細胞Ｃ２と、深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ３である流線ＦＸ３に沿って流路２０ａを通過する細胞Ｃ３の例が示されている。ここでキャリブレーションパターンＣＰ１ａの深さ方向位置ＰＰは流路内を流線ＦＸ３により細胞Ｃ３が通過する位置Ｐ３である。キャリブレーションパターンＣＰ２ａの深さ方向位置ＰＰは、流線ＦＸ１により細胞Ｃ１が通過する位置Ｐ１である。流線ＦＸ２により細胞Ｃ２が通過する位置Ｐ２は流路２０ａの深さ方向位置ＰＰにおいて、位置Ｐ１と位置Ｐ３の中間の深さの位置である。
【0091】
上述したように、本実施形態では、流路２０ａにおいて、流路２０ａの深さ方向（この実施形態では光軸ＯＸの方向）及び流路２０ａの長さ方向について互いに異なる位置に、深さ方向位置ＰＰを検出するための複数の検出位置として、キャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａが配置される。
【0092】
［信号光と深さ方向位置との関係］
ここで図１２及び図１３を参照し、第２の実施形態における信号光ＬＳと深さ方向位置ＰＰとの関係について説明する。図１２は、第２の本実施形態に係る信号光ＬＳの強度の時間変化を示す計測信号ＳＧの一例を示す図である。なお、ここでの信号光ＬＳは、キャリブレーションパターンＣＰａの照射により流路２０ａを移動する細胞Ｃから発せられる信号光である。
図１２（Ａ）は、細胞Ｃが流路２０ａ内の深さ方向位置ＰＰとして位置Ｐ３を通過した場合に、流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧ１３と、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧ２３とを示す。図１２（Ｂ）は、細胞Ｃが流路２０ａ内の深さ方向位置ＰＰとして位置Ｐ２を通過した場合に、流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧ１２と、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧ２２とを示す。図１２（Ｃ）は、細胞Ｃが流路内の深さ方向位置ＰＰとして位置Ｐ１を通過した場合に、流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧ１１と、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧ２１とを示す。ここで流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰａにより検出された計測信号ＳＧとは、流路２０ａの予め設定された位置で結像する細胞Ｃの深さ位置測定のためのキャリブレーションパターンＣＰａの照明光を流路２０ａの照射位置に照射し、前記照明光の照射により細胞から発せられる信号光を光検出器で検出して得られる計測信号ＳＧである。
ここで図１２及び図１３を参照し、第２の実施形態における信号光ＬＳと深さ方向位置ＰＰとの関係について説明する。図１２は、第２の本実施形態に係る信号光ＬＳの強度の時間変化を示す計測信号ＳＧの一例を示す図である。なお、ここでの信号光ＬＳは、キャリブレーションパターンＣＰａの照射により流路２０ａを移動する細胞Ｃから発せられる信号光である。
図１２（Ａ）は、細胞Ｃが流路２０ａ内の深さ方向位置ＰＰとして位置Ｐ３を通過した場合に、流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧ１３と、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧ２３とを示す。図１２（Ｂ）は、細胞Ｃが流路２０ａ内の深さ方向位置ＰＰとして位置Ｐ２を通過した場合に、流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧ１２と、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧ２２とを示す。図１２（Ｃ）は、細胞Ｃが流路内の深さ方向位置ＰＰとして位置Ｐ１を通過した場合に、流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧ１１と、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧ２１とを示す。ここで流路２０ａに設置されるキャリブレーションパターンＣＰａにより検出された計測信号ＳＧとは、流路２０ａの予め設定された位置で結像する細胞Ｃの深さ位置測定のためのキャリブレーションパターンＣＰａの照明光を流路２０ａの照射位置に照射し、前記照明光の照射により細胞から発せられる信号光を光検出器で検出して得られる計測信号ＳＧである。
【0093】
図１２の例では、計測信号ＳＧ１３と、計測信号ＳＧ２１とは、互いに同じ形状である。計測信号ＳＧ１２と、計測信号ＳＧ２２とは、互いに同じ形状である。計測信号ＳＧ１１と、計測信号ＳＧ２３とは、互いに同じ形状である。
計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、及び計測信号ＳＧ１１それぞれのピーク値は、計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、計測信号ＳＧ１１の順に高い。計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、及び計測信号ＳＧ１１それぞれの幅は、計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、計測信号ＳＧ１１の順に狭い。
計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、及び計測信号ＳＧ１１それぞれのピーク値は、計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、計測信号ＳＧ１１の順に高い。計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、及び計測信号ＳＧ１１それぞれの幅は、計測信号ＳＧ１３、計測信号ＳＧ１２、計測信号ＳＧ１１の順に狭い。
【0094】
キャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧと、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧとについて、計測されるシグナルのピーク値と幅は、細胞Ｃが流路内を通過する深さ方向位置ＰＰによってそれぞれ異なる。
以下の説明では、キャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧのピーク値の、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧのピーク値に対する比率を、ピーク値比率Ｒ１という。また、キャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧの幅の、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧの幅に対する比率を、幅比率Ｒ２という。
以下の説明では、キャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧのピーク値の、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧのピーク値に対する比率を、ピーク値比率Ｒ１という。また、キャリブレーションパターンＣＰ１ａにより検出された計測信号ＳＧの幅の、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにより検出された計測信号ＳＧの幅に対する比率を、幅比率Ｒ２という。
【0095】
複数の検出位置において検出された計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１と深さ方向位置ＰＰとの関係、及び幅比率Ｒ２と深さ方向位置ＰＰとの関係を図１３に示す。図１３は、本実施形態に係る計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１と深さ方向位置ＰＰとの関係、及び幅比率Ｒ２と深さ方向位置ＰＰとの関係の一例を示す図である。
【0096】
図１３から計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１、及び幅比率Ｒ２はそれぞれ細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰに応じて変化することがわかる。計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１は、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ３から位置Ｐ１と浅くなるにつれて単調に減少する。一方、計測信号ＳＧの幅比率Ｒ２は、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが位置Ｐ３から位置Ｐ１と浅くなるにつれて単調に増加する。
つまり、計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１、及び幅比率Ｒ２とはそれぞれ、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰと１対１に対応している。したがって、計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１、及び幅比率Ｒ２に基づいて、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出できる。
つまり、計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１、及び幅比率Ｒ２とはそれぞれ、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰと１対１に対応している。したがって、計測信号ＳＧのピーク値比率Ｒ１、及び幅比率Ｒ２に基づいて、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出できる。
【0097】
なお、上述した説明では深さ方向位置の算出に用いる信号光ＬＳの強度の指標として計測信号のピーク値およびピーク幅が用いられる例について記載されているが、これに限らない。信号光ＬＳの強度の指標としては他にピークエリアを用いることもできる。また、キャリブレーションパターンについては２本の例が記載されているが、さらに多くの数のキャリブレーションパターンを用いることも可能である。
【0098】
［演算装置の位置算出処理］
次に図１４を参照し、演算装置１０ａの位置算出処理について説明する。図１４は、本実施形態に係る位置算出処理の一例を示す図である。なお、ステップＳ１１０、及びステップＳ１３０の各処理は、図９におけるステップＳ２０、及びステップＳ５０の各処理と同様であるため、説明を省略する。演算装置１０ａが備える位置算出部を位置算出部１１１ａという。演算装置１０ａの位置算出部１１１ａ以外の各部については演算装置１０と同様である。
次に図１４を参照し、演算装置１０ａの位置算出処理について説明する。図１４は、本実施形態に係る位置算出処理の一例を示す図である。なお、ステップＳ１１０、及びステップＳ１３０の各処理は、図９におけるステップＳ２０、及びステップＳ５０の各処理と同様であるため、説明を省略する。演算装置１０ａが備える位置算出部を位置算出部１１１ａという。演算装置１０ａの位置算出部１１１ａ以外の各部については演算装置１０と同様である。
【0099】
ステップＳ１２０：位置算出部１１１ａは、信号強度取得部１１０が取得する電子データＤに基づいて細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する。位置算出部１１１ａは、算出した深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを出力部１１２に供給する。
【0100】
位置算出部１１１ａは、電子データＤに基づいて、ピーク値比率Ｒ１、または幅比率Ｒ２の少なくとも一方に基づいて深さ方向位置ＰＰを算出する。位置算出部１１１ａは、ピーク値比率Ｒ１と、ピーク値比率Ｒ１に対する所定の値とを比較して、ピーク値比率Ｒ１と、ピーク値比率Ｒ１に対する所定の値との差に基づいて深さ方向位置ＰＰを算出する。また、位置算出部１１１ａは、幅比率Ｒ２と、幅比率Ｒ２に対する所定の値とを比較して、幅比率Ｒ２と、幅比率Ｒ２に対する所定の値との差に基づいて深さ方向位置ＰＰを算出する。
ここで演算装置１０ａは、ピーク値比率Ｒ１に対する所定の値、及び幅比率Ｒ２に対する所定の値として、予め測定されたピーク値比率あるいは幅比率の値を使用することができ、その場合それらの値を記憶しておく。
なお、位置算出部１１１ａは、電子データＤに基づいて、ピーク値比率Ｒ１と幅比率Ｒ２とを使って演算をした結果得られる新たなパラメータを算出し、算出したパラメータに基づいて深さ方向位置ＰＰを算出してもよい。新たなパラメータとは、例えば、ピーク値比率Ｒ１に幅比率Ｒ２の逆数を乗じた値である。
ここで演算装置１０ａは、ピーク値比率Ｒ１に対する所定の値、及び幅比率Ｒ２に対する所定の値として、予め測定されたピーク値比率あるいは幅比率の値を使用することができ、その場合それらの値を記憶しておく。
なお、位置算出部１１１ａは、電子データＤに基づいて、ピーク値比率Ｒ１と幅比率Ｒ２とを使って演算をした結果得られる新たなパラメータを算出し、算出したパラメータに基づいて深さ方向位置ＰＰを算出してもよい。新たなパラメータとは、例えば、ピーク値比率Ｒ１に幅比率Ｒ２の逆数を乗じた値である。
【0101】
位置算出部１１１ａは、例えば、ピーク値比率Ｒ１に基づいて算出した深さ方向位置ＰＰと、幅比率Ｒ２に基づいて算出した深さ方向位置ＰＰとの平均値を、深さ方向位置ＰＰとして算出する。なお、位置算出部１１１ａは、ピーク値比率Ｒ１に基づいて算出した深さ方向位置ＰＰと、幅比率Ｒ２に基づいて算出した深さ方向位置ＰＰとの少なくとも一方を深さ方向位置ＰＰとしてもよい。
【0102】
ここで上述したように、ピーク値比率Ｒ１及び幅比率Ｒ２は、キャリブレーションパターンＣＰ１ａにおいて検出された計測信号ＳＧと、キャリブレーションパターンＣＰ２ａにおいて検出された計測信号ＳＧとに基づく値である。したがって、本実施形態に係るフローサイトメータ１ａでは、深さ方向位置ＰＰを検出するための複数の検出位置においてそれぞれの信号光ＬＳが検出され、検出された複数の計測信号ＳＧ導かれるパラメータを用いて位置算出部１１１が深さ方向位置ＰＰを算出する。
【0103】
［第２の実施形態のまとめ］
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ａでは、流路２０ａにおいて、光軸ＯＸの方向及び流路２０ａの長さ方向について互いに異なる複数の検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａの位置）が配置され、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを検出するため照射されるキャリブレーションパターンＣＰａの照明光がその位置に結像される。
キャリブレーションパターンＣＰａの照射により細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳは、複数の検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａの位置）においてそれぞれ検出され、光検出器６により検出される信号光ＬＳの強度の時間変化（本実施形態において計測信号ＳＧ）のパラメータを用いて位置算出部１１１が観測対象物の深さ方向位置ＰＰを算出する。
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ａでは、流路２０ａにおいて、光軸ＯＸの方向及び流路２０ａの長さ方向について互いに異なる複数の検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａの位置）が配置され、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを検出するため照射されるキャリブレーションパターンＣＰａの照明光がその位置に結像される。
キャリブレーションパターンＣＰａの照射により細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳは、複数の検出位置（本実施形態においてキャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａの位置）においてそれぞれ検出され、光検出器６により検出される信号光ＬＳの強度の時間変化（本実施形態において計測信号ＳＧ）のパラメータを用いて位置算出部１１１が観測対象物の深さ方向位置ＰＰを算出する。
【0104】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ａでは、光軸ＯＸの方向及び流路２０ａの長さ方向について互いに異なる位置に配置された複数の検出位置に結像されたキャリブレーションパターンＣＰａが照射され、それぞれの検出位置において検出された信号光ＬＳの強度の時間変化に基づいて深さ方向位置ＰＰを算出できるため、検出位置が１つしか配置されない場合に比べて深さ方向位置ＰＰの変動を正確に捉えられ、観測対象物の構造を示す光学情報を生成する際に流線の位置ずれの影響を精度よく補正すること、及びまたは流路位置の修正を効果的に行うことができる。
【0105】
（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。
上記第２の実施形態では、流路２０ａは光軸ＯＸの方向と直交するように設置され、流路を通過する観測対象物に光軸ＯＸの方向及び流路２０ａの長さ方向について互いに異なる複数の測定位置（前記第２の実施形態ではキャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａの位置）で結像する深さ方向位置ＰＰを検出するためのキャリブレーションパターンＣＰａを照射して、観測対象物が発する信号光ＬＳの強度の時間変化（本実施形態において計測信号ＳＧ）を検出し深さ方向位置ＰＰを算出する場合の例について説明をした。本実施形態では、流路が光軸ＯＸの方向に対して傾いて設置されている。その構造により、本実施形態では、深さ方向位置ＰＰを検出するために照射されるキャリブレーションパターンについて、流路上の照明光が結像する同じ焦点面上に、異なった深さ方向位置ＰＰを検出できる複数の検出位置を設置することができる。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ｂといい、流路を流路２０ｂという。本実施形態に係るキャリブレーションパターンをキャリブレーションパターンＣＰｂという。また、本実施形態に係る光軸を光軸ＯＸｂといい、演算装置を演算装置１０ｂという。
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。
上記第２の実施形態では、流路２０ａは光軸ＯＸの方向と直交するように設置され、流路を通過する観測対象物に光軸ＯＸの方向及び流路２０ａの長さ方向について互いに異なる複数の測定位置（前記第２の実施形態ではキャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａの位置）で結像する深さ方向位置ＰＰを検出するためのキャリブレーションパターンＣＰａを照射して、観測対象物が発する信号光ＬＳの強度の時間変化（本実施形態において計測信号ＳＧ）を検出し深さ方向位置ＰＰを算出する場合の例について説明をした。本実施形態では、流路が光軸ＯＸの方向に対して傾いて設置されている。その構造により、本実施形態では、深さ方向位置ＰＰを検出するために照射されるキャリブレーションパターンについて、流路上の照明光が結像する同じ焦点面上に、異なった深さ方向位置ＰＰを検出できる複数の検出位置を設置することができる。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ｂといい、流路を流路２０ｂという。本実施形態に係るキャリブレーションパターンをキャリブレーションパターンＣＰｂという。また、本実施形態に係る光軸を光軸ＯＸｂといい、演算装置を演算装置１０ｂという。
【0106】
本実施形態に係るフローサイトメータ１ｂの構成と、第１の実施形態に係るフローサイトメータ１の構成とは、流路２０ｂが光軸ＯＸｂの方向に対して傾いて設置されている点以外は同様である。流路２０ｂが光軸ＯＸｂの方向に対して傾いるため、流路２０の深さ方向は、光軸ＯＸｂの方向に対して傾いる。また、本実施形態に係る演算装置１０ｂの構成は、第２の実施形態に係る演算装置１０ａの構成と同様である。第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第３の実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0107】
［キャリブレーションパターン］
図１５は、本実施形態に係る流路２０ｂにおけるキャリブレーションパターンＣＰｂの側面図（流路２０ｂをｘ軸方向から見た図）の一例を示す図である。なお、同様に図１５には構造化照明パターン２１に含まれる光学情報生成パターンの位置は示されていない。
流路２０ｂの長さ方向（ｙ軸方向）は、光軸ＯＸｂの方向に対して傾いている。キャリブレーションパターンＣＰｂは光軸ＯＸｂの方向から斜めに流路２０ｂに照射され、流路内の焦点面ＦＰ１ｂで結像される。図１５では、観測対象物としては、流路の異なる深さ位置を通過する流線ＦＸ１、ＦＸ２、ＦＸ３の流れに沿って移動する細胞Ｃ１、細胞Ｃ２、細胞Ｃ３が例示されている。ここで流線ＦＸ１、ＦＸ２、ＦＸ３が流路２０ｂにおける深さ方向位置ＰＰは、図１１においての流線ＦＸ１、ＦＸ２、ＦＸ３の流れに沿って細胞Ｃ１、細胞Ｃ２、細胞Ｃ３が通過する位置と同じである。流路２０ｂの深さ方向（ｚ軸方向）の深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置は、同じ焦点面ＦＰ１ｂ上のキャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂの位置に設置され、その位置が簡単のために図中に円で示されている。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、流路２０ｂの深さ方向（ｚ軸方向）は光軸ＯＸｂの方向に対して傾いている。
図１５は、本実施形態に係る流路２０ｂにおけるキャリブレーションパターンＣＰｂの側面図（流路２０ｂをｘ軸方向から見た図）の一例を示す図である。なお、同様に図１５には構造化照明パターン２１に含まれる光学情報生成パターンの位置は示されていない。
流路２０ｂの長さ方向（ｙ軸方向）は、光軸ＯＸｂの方向に対して傾いている。キャリブレーションパターンＣＰｂは光軸ＯＸｂの方向から斜めに流路２０ｂに照射され、流路内の焦点面ＦＰ１ｂで結像される。図１５では、観測対象物としては、流路の異なる深さ位置を通過する流線ＦＸ１、ＦＸ２、ＦＸ３の流れに沿って移動する細胞Ｃ１、細胞Ｃ２、細胞Ｃ３が例示されている。ここで流線ＦＸ１、ＦＸ２、ＦＸ３が流路２０ｂにおける深さ方向位置ＰＰは、図１１においての流線ＦＸ１、ＦＸ２、ＦＸ３の流れに沿って細胞Ｃ１、細胞Ｃ２、細胞Ｃ３が通過する位置と同じである。流路２０ｂの深さ方向（ｚ軸方向）の深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置は、同じ焦点面ＦＰ１ｂ上のキャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂの位置に設置され、その位置が簡単のために図中に円で示されている。本実施形態では、第１の実施形態と異なり、流路２０ｂの深さ方向（ｚ軸方向）は光軸ＯＸｂの方向に対して傾いている。
【0108】
図１５に示すように、キャリブレーションパターンＣＰｂは、キャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂとの２つ位置で結像する。図中でキャリブレーションパターンＣＰ１ｂの位置あるいはキャリブレーションパターンＣＰ２ｂの位置に照射されるキャリブレーションパターンＣＰｂは、それぞれ水平方向ＨＸ（ｘ軸方向）には平行な直線上のパターンとして照射される。キャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂとは、流路２０ｂの長さ方向について互いに異なる位置に配置されている。
【0109】
キャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂとは、光軸ＯＸｂの方向に対して共通の焦点面ＦＰ１ｂ上に結像されるが、本実施形態では流路２０ｂが焦点面ＦＰ１ｂに対して所定の角度だけ傾いて配置されている。そのため、キャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂとは、流路２０ｂの深さ方向（ｚ軸方向）について互いに異なる位置に配置される。
【0110】
ここで図１５に示されるキャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂの結像位置の流路２０ｂに対する相対的な位置関係は、図１１で示されたキャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａの結像位置の流路２０ａに対する相対的な位置関係と同じである。上述したように、図１５に示すキャリブレーションパターンＣＰ１ｂとキャリブレーションパターンＣＰ２ｂとは、流路２０ｂの深さ方向に互いに異なる位置に配置されるが、光軸ＯＸｂの方向について流路２０ｂを照射する照明光の共通の焦点面ＦＰ１ｂ上に配置される。一方、図１１に示したキャリブレーションパターンＣＰ１ａとキャリブレーションパターンＣＰ２ａは、光軸ＯＸの方向について流路２０ｂを照射する照明光のそれぞれ別の焦点面上に位置する。
【0111】
演算装置１０ｂは、位置算出処理を、図１４に示した演算装置１０ａの位置算出処理と同様に実行する。なお、図１５に示すキャリブレーションパターンＣＰ１ｂ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ｂの検出位置において計測信号ＳＧは、細胞Ｃが流路の同じ深さ方向位置ＰＰの位置を通過した場合であっても、図１２に示すキャリブレーションパターンＣＰ１ａ及びキャリブレーションパターンＣＰ２ａの検出位置において検出される計測信号ＳＧとはシグナルの形状が異なる。そのため、演算装置１０ｂの位置算出処理では、ピーク値比率Ｒ１に対する所定の値、及び幅比率Ｒ２に対する所定の値は、図１４に示した演算装置１０ａの位置算出処理において用いられる値とは異なる値が用いられる。
【0112】
［第３の実施形態のまとめ］
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｂでは、流路２０ｂが照明光の光軸ＯＸｂの方向に対して傾いて設置されている。
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｂでは、深さ方向位置を検出するための複数の検出位置を流路２０ｂに照射されるキャリブレーションパターンＣＰｂの１つの焦点面ＦＰ１上の異なる深さ方向位置ＰＰの位置に設置できるため、光源３や空間光変調部４を複雑に配置して流路２０ｂの深さ方向位置ＰＰおよび流路２０ｂの長さ方向の位置が異なる複数の位置に焦点面が異なる複数の検出位置を設置する場合に比べて、簡便により簡易な構造で深さ方向位置を検出するための複数の検出位置を設置できる。
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｂでは、流路２０ｂが照明光の光軸ＯＸｂの方向に対して傾いて設置されている。
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｂでは、深さ方向位置を検出するための複数の検出位置を流路２０ｂに照射されるキャリブレーションパターンＣＰｂの１つの焦点面ＦＰ１上の異なる深さ方向位置ＰＰの位置に設置できるため、光源３や空間光変調部４を複雑に配置して流路２０ｂの深さ方向位置ＰＰおよび流路２０ｂの長さ方向の位置が異なる複数の位置に焦点面が異なる複数の検出位置を設置する場合に比べて、簡便により簡易な構造で深さ方向位置を検出するための複数の検出位置を設置できる。
【0113】
（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について詳しく説明する。
上記第１、第２、及び第３の実施形態では、構造化照明の構成により観測対象物からの光学情報を生成する実施形態において、キャリブレーションパターンが光学情報を生成するための光学情報生成パターンと組み合わされて流路上の照射位置に照射され、流路上のキャリブレーションパターンが結像する位置に細胞が流路を通過する深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置が配置される場合について説明をした。本実施形態では、空間光変調部が流路と光検出器との間に設置され、細胞の流路における深さ方向位置が、流路と光検出器との間に備えられる空間光変調部を構成するマスクが有する光透過領域の配置パターンを利用して検出される場合について説明する。なお、本実施形態のように、空間光変調部が流路と光検出器との間の光路上に配置される配置の構成を、以降構造化検出の構成とも記載する。
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について詳しく説明する。
上記第１、第２、及び第３の実施形態では、構造化照明の構成により観測対象物からの光学情報を生成する実施形態において、キャリブレーションパターンが光学情報を生成するための光学情報生成パターンと組み合わされて流路上の照射位置に照射され、流路上のキャリブレーションパターンが結像する位置に細胞が流路を通過する深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置が配置される場合について説明をした。本実施形態では、空間光変調部が流路と光検出器との間に設置され、細胞の流路における深さ方向位置が、流路と光検出器との間に備えられる空間光変調部を構成するマスクが有する光透過領域の配置パターンを利用して検出される場合について説明する。なお、本実施形態のように、空間光変調部が流路と光検出器との間の光路上に配置される配置の構成を、以降構造化検出の構成とも記載する。
【0114】
構造化検出の構成では、空間光変調部を構成するマスクに配置される光透過領域を介して検出される信号光により観測対象物の形態情報に関する光学情報を取得することができる。即ち、本実施形態では、信号光の構造化処理が構造化検出の構成により施され、情報生成装置は前記構造化処理を経て構造化された信号光を用いて光学情報を取得する。本実施形態のように、流路と光検出器との間の光路上に配置される空間光変調部により構造化処理を施される信号光を構造化された信号光とも記載する。
また本実施形態では、観測対象物が流路において通過する深さ方向位置が、流路と光検出器との間に備えられる空間光変調部を構成するマスクの光透過領域の配置パターンを利用して検出されるので、以下の説明ではこの実施形態をキャリブレーションパターンがマスクにより配置される形態とも呼ぶことがある。即ち本実施形態では、流路を観測対象物が通過する深さ方向位置を検出する検出位置が構造化検出の構成により配置される空間光変調部により設置される。
また本実施形態では、観測対象物が流路において通過する深さ方向位置が、流路と光検出器との間に備えられる空間光変調部を構成するマスクの光透過領域の配置パターンを利用して検出されるので、以下の説明ではこの実施形態をキャリブレーションパターンがマスクにより配置される形態とも呼ぶことがある。即ち本実施形態では、流路を観測対象物が通過する深さ方向位置を検出する検出位置が構造化検出の構成により配置される空間光変調部により設置される。
【0115】
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ｃといい、流路を流路２０ｃという。本実施形態では、光学情報を取得するための構造化照明の構成や深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置を流路に照射する照明としてフローサイトメータに設置する必要はない。本実施形態に係るフローサイトメータ１ｃの構成と、第１の実施形態に係るフローサイトメータ１の構成とは、流路２０ｃに照射される構造化照明パターン２１に光学情報を取得するための光学情報生成パターンや深さ方向位置を検出するためのキャリブレーションパターンＣＰが含まれていない点、及び流路２０ｃから光検出器６の間の光路にマスク５１ｃが配置される点以外の基本的な構成は同様である。すなわち、フローサイトメータ１は構造化照明の構成となっているが、フローサイトメータ１ｃでは構造化検出の構成となっている。
【0116】
また、本実施形態のフローサイトメータでは、検出された細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰに基づいて流路２０ｃの深さ方向の位置を流路位置制御装置により制御することができる。さらにまた、本実施形態のフローサイトメータでは、細胞Ｃの流路２０における深さ方向における流線ずれを補正する別の方法として、検出された深さ方向位置ＰＰに基づいてマスクの位置を制御する機構を備えることができる。
【0117】
図１６は、本実施形態に係るマスク５１ｃの配置の側面図（流路２０ｃをｘ軸方向から見た図）の一例を示す図である。なお図１６では、キャリブレーションパターンがマスクにより配置される実施形態の説明のため、マスク５１ｃの光学情報ＩＣの生成のための信号光が透過するマスク５１ｃにおける光透過部については図中には記載されていない。
マスク５１ｃは、流路２０ｃと光検出器６との間に備えられる。マスク５１ｃと流路２０ｃとの間にはレンズ４９が、マスク５１ｃと光検出器６との間には結像レンズ５０が、それぞれ備えられる。レンズ４９とマスク５１ｃは空間光変調部４ｃ（不図示）を構成する。また、図１６に示す例では、光検出用光学系５は結像レンズ５０により構成されているが、さらにダイクロイックミラーや波長選択的なフィルターを備えてもよい。
マスク５１ｃは、流路２０ｃと光検出器６との間に備えられる。マスク５１ｃと流路２０ｃとの間にはレンズ４９が、マスク５１ｃと光検出器６との間には結像レンズ５０が、それぞれ備えられる。レンズ４９とマスク５１ｃは空間光変調部４ｃ（不図示）を構成する。また、図１６に示す例では、光検出用光学系５は結像レンズ５０により構成されているが、さらにダイクロイックミラーや波長選択的なフィルターを備えてもよい。
【0118】
光源からの照明光ＬＥは、照射位置を通過する細胞Ｃに照射され、細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳは空間光変調部４ｃ（不図示）を介して光検出器６により検出される。その際、信号光ＬＳは空間光変調部４ｃ（不図示）により構造化処理を施される。即ち、信号光ＬＳは空間光変調部４ｃを介して構造化信号光に変換される。光検出器６により出力される電気信号パルスはさらに電子データに変換され、細胞の形態情報を示す光学情報ＩＣが生成される。
【0119】
一方本実施形態では、細胞Ｃの流路２０ｃを通過する深さ方向位置ＰＰが、空間光変調部４ｃ（不図示）に備えられるマスク５１ｃが有する光透過領域の配置パターンを利用して検出される。マスク５１ｃのレンズ４９側の面は光を透過させる領域を有しており、マスク５１ｃの光透過領域は流路２０ｃに設置される深さ方向位置ＰＰを検出するための流路内の検出位置とレンズ４９を介して光学的に共役な位置に配置される。上記構成により、流路２０ｃを通過する細胞Ｃが発する信号光ＬＳは、空間光変調部４ｃ（不図示）を介して構造化された信号光として光検出器６で検出される。構造化された信号光ＬＳはさらに電子データに変換され、信号光強度の時間変化が計測信号ＳＧとして取得される。流路２０ｃを流線ＦＸに沿って移動する細胞Ｃは、検出位置の近傍を通過する際にマスク５１ｃの光透過領域でより鮮明な像を結び、検出位置から離れた流線ＦＸ上を移動する際にはマスク５１ｃの光透過領域における像がより不鮮明となるため、光検出器６で検出される信号光ＬＳの強度の時間変化も流路２０ｃを通過する細胞の深さ方向位置ＰＰに応じて変化する。
【0120】
本実施形態では、マスク５１ｃに配置される光透過領域の配置パターンであるマスクパターンにより光透過領域と共役な流路内の位置に深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置が設定される。マスク５１ｃの光透過領域を介し検出された信号光ＬＳにもとづく計測信号ＳＧは、検出位置と通過する細胞Ｃとの距離に依存してその形状が変わるため、計測信号ＳＧに基づいて流路２０ｃ内を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出することができる。本明細書中では、本実施形態をキャリブレーションパターンがマスクにより配置される形態と呼び、マスクパターンにより流路に配置される検出位置をキャリブレーションパターンの位置と表現する。また、マスク５１ｃの光透過領域が配置される側の面をマスクパターン面ＭＰ１ｃと表現する。また図１６では、流路２０ｃの深さ方向位置ＰＰが異なる位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３を流れる流線ＦＸにより移動する細胞Ｃがそれぞれ細胞Ｃ１、細胞Ｃ２、細胞Ｃ３と記載されている。
【0121】
マスク５１ｃは、そのマスクパターン面ＭＰ１ｃに光を透過させる領域と、光を透過させない領域とを有する。マスクパターン面ＭＰ１ｃは、図１６では、レンズ４９により、流線ＦＸ１上の１つの検出位置であるキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｃと光学的に共役な位置ＩＣＰ１ｃと、流線ＦＸ３ｃ上のもう１つの検出位置であるキャリブレーションパターンの位置ＣＰ２ｃと光学的に共役な位置ＩＣＰ２ｃに光を透過させる領域が配置され、それ以外の部分は、光学情報ＩＣを取得するための光透過領域（不図示）を除けば、光を透過させない領域となっている。即ち、マスク５１ｃのマスクパターン面ＭＰ１の面には、流線ＦＸ１ｃ上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｃと光学的に共役な位置であるＩＣＰ１ｃの位置と、流線ＦＸ３ｃ上キャリブレーションパターンの位置ＣＰ２ｃと光学的に共役な位置であるＩＣＰ２ｃの位置とに、光を透過させる領域を配置するようにマスクパターンが設計されている。つまり、キャリブレーションパターンがマスクにより配置される形態では、マスク５１ｃの光透過領域の位置（図１６ではＩＣＰ１ｃとＩＣＰ２ｃの位置）が、流路２０ｃの異なった流線上の予め定められた検出位置（図１６ではキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｃとＣＰ２ｃ）と光学的に共役な位置関係に設置されているため、細胞Ｃが検出位置近傍を通過する際に発する信号光ＬＳが光検出用光学系５を介して光検出器６で検出される。それにより、異なった流線上に配置される検出位置に深さ方向位置ＰＰを検出するための照明光を照射して通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する第１から第３までの実施形態の場合と同様に、予め定められた位置を検出位置として通過する細胞の深さ位置を検出することができる。
【0122】
マスク５１ｃの光透過領域を透過した光は、さらに結像レンズ５０を介して光検出器６に集められ、光検出器６は信号光ＬＳの強度を時系列に検出する。ここで、光検出器６は、マスク５１ｃが有する領域のうち流路２０ｃの複数の検出位置であるキャリブレーションパターンの位置ＣＰｃと結像関係を成す位置にある光を透過させる領域を介して、信号光ＬＳの強度を時系列に検出する。ここで光検出器６が配置される位置は、マスク５１ｃのマスクパターンが結像レンズ５０によって結像される位置であることが好ましいが、マスク５１ｃを介した光（例えば透過領域を透過した光）が十分量集光される位置であればよい。
【0123】
ここで図１７及び図１８を参照し、マスク５１ｃについて説明する。図１７は、本実施形態に係るマスク５１ｃの正面図の一例を示す図である。正面図とは、流路２０ｃの側（ｚ軸方向）から見た図である。図１８は、本実施形態に係るマスク５１ｃの側面図の一例を示す図である。側面図とは光軸ＯＸに沿って横側（ｘ軸方向）から見た図である。図１７に示すように、マスク５１ｃは、レンズ４９側の面である表面５１５ｃに光を透過させる領域として開口部５１１ｃと、開口部５１２ｃとを有する。マスク５１ｃでは、表面５１５ｃの面がマスクパターン面ＭＰ１ｃとなる。なお図１７及び１８においても、キャリブレーションパターンがマスクにより配置される実施形態の説明のため、マスク５１ｃの光学情報ＩＣの生成のための信号光が透過する光透過部の位置は図中には記載されていない。従って、図中のマスク５１ｃはマスクパターン面ＭＰ１ｃにおいて開口部５１１ｃ、及び開口部５１２ｃ以外の領域は光を透過しない構成として記載されているが、実際の構成では光学情報ＩＣの生成のための信号光が透過する光透過部が存在する。
【0124】
図１８に示すように、マスク５１ｃは、表面５１５ｃの裏側に溝部５１３ｃ、及び溝部５１４ｃを有する。開口部５１１ｃと、開口部５１２ｃの表面５１５ｃと反対の面には、それぞれ溝部５１３ｃと溝部５１４ｃとが設けられる。マスク５１ｃにおいて開口部と溝部は共に信号光が透過する領域であるが、開口部は溝部よりも光を透過する領域が小さく設計されている。
【0125】
図１６に戻ってマスク５１ｃの配置の説明を続ける。
流路２０ｃは、マスク５１ｃの表面に対して所定の角度だけ傾いて配置される。流路２０ｃを通過する細胞Ｃが流路２０の深さ方向に異なる流線ＦＸ（図１６では、流線ＦＸ１、流線ＦＸ２、流線ＦＸ３として例示）に沿って移動する場合、上述の通り、光検出器６により検出された信号光ＬＳの強度の時間変化である計測信号ＳＧは、検出位置である流路２０ｃ内のキャリブレーションパターンの位置ＣＰｃと通過する細胞Ｃとの距離に依存してその形状が変わる。
ここでマスク５１ｃの流線ＦＸ１上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｃと光学的に共役な位置とである位置ＩＣＰ１ｃを透過した信号光ＬＳを光検出器６で計測した場合、第１の実施の例と同様に、流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ１から離れるほど、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ１と一致している場合に比べて、マスク５１ｃを介して光検出器６で検出される計測信号ＳＧのピーク値は小さくなり、幅は広くなる。
マスク５１ｃの流線ＦＸ３上の検出位置であるキャリブレーションパターンの位置ＣＰ２ｃと光学的に共役な位置とである位置ＩＣＰ２ｃを透過した光を光検出器６で計測した場合にも、同様に、流路２０ｃ内を通過する細胞Ｃの深さ方向の通過位置が流線ＦＸ３に近い深さ方向位置ＰＰを通過した時ほど、マスク５１ｃを介して光検出器６で計測される計測信号ＳＧのピーク値は高くなり、幅は狭くなる。
演算装置１０ｃは、位置算出処理を、図１３に示した演算装置１０ａの位置算出処理と同様に実行する。
流路２０ｃは、マスク５１ｃの表面に対して所定の角度だけ傾いて配置される。流路２０ｃを通過する細胞Ｃが流路２０の深さ方向に異なる流線ＦＸ（図１６では、流線ＦＸ１、流線ＦＸ２、流線ＦＸ３として例示）に沿って移動する場合、上述の通り、光検出器６により検出された信号光ＬＳの強度の時間変化である計測信号ＳＧは、検出位置である流路２０ｃ内のキャリブレーションパターンの位置ＣＰｃと通過する細胞Ｃとの距離に依存してその形状が変わる。
ここでマスク５１ｃの流線ＦＸ１上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｃと光学的に共役な位置とである位置ＩＣＰ１ｃを透過した信号光ＬＳを光検出器６で計測した場合、第１の実施の例と同様に、流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ１から離れるほど、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ１と一致している場合に比べて、マスク５１ｃを介して光検出器６で検出される計測信号ＳＧのピーク値は小さくなり、幅は広くなる。
マスク５１ｃの流線ＦＸ３上の検出位置であるキャリブレーションパターンの位置ＣＰ２ｃと光学的に共役な位置とである位置ＩＣＰ２ｃを透過した光を光検出器６で計測した場合にも、同様に、流路２０ｃ内を通過する細胞Ｃの深さ方向の通過位置が流線ＦＸ３に近い深さ方向位置ＰＰを通過した時ほど、マスク５１ｃを介して光検出器６で計測される計測信号ＳＧのピーク値は高くなり、幅は狭くなる。
演算装置１０ｃは、位置算出処理を、図１３に示した演算装置１０ａの位置算出処理と同様に実行する。
【0126】
［第４の実施形態のまとめ］
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｃでは、流路２０ｃと光検出器６との間にマスク５１ｃをさらに備える。マスク５１ｃに配置される複数の光透過領域は、流路２０ｃの深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置とレンズ４９を介して光学的に共役な位置に配置され、光検出器６は検出位置近傍を通過する細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳの強度を、マスク５１ｃの光を前記透過させる領域を介して時系列に検出する。この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｃでは、流路２０ｃと光検出器６との間に備えられたマスク５１ｃの構造により、上記予め定められた複数の位置を検出位置として、細胞Ｃが通過する流路の深さ方向位置ＰＰを検出することが可能となる。上記実施形態で示されたフローサイトメータ１ｃの例では、マスク５１ｃのマスクパターン面ＭＰ１ｃにおける開口部の配置パターンにより、流路２０ｃにおいて細胞Ｃが通過する深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置であるキャリブレーションパターンの位置が設定される。
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｃでは、流路２０ｃと光検出器６との間にマスク５１ｃをさらに備える。マスク５１ｃに配置される複数の光透過領域は、流路２０ｃの深さ方向位置ＰＰを検出するための検出位置とレンズ４９を介して光学的に共役な位置に配置され、光検出器６は検出位置近傍を通過する細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳの強度を、マスク５１ｃの光を前記透過させる領域を介して時系列に検出する。この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｃでは、流路２０ｃと光検出器６との間に備えられたマスク５１ｃの構造により、上記予め定められた複数の位置を検出位置として、細胞Ｃが通過する流路の深さ方向位置ＰＰを検出することが可能となる。上記実施形態で示されたフローサイトメータ１ｃの例では、マスク５１ｃのマスクパターン面ＭＰ１ｃにおける開口部の配置パターンにより、流路２０ｃにおいて細胞Ｃが通過する深さ方向位置ＰＰを検出する検出位置であるキャリブレーションパターンの位置が設定される。
【0127】
本実施形態に係るフローサイトメータ１ｃでは、深さ方向位置ＰＰを、流路２０と光検出器６との間にマスク５１ｃを設置することによって検出できるため、構造化照明の構成により光学情報ＩＣを生成するための光学情報生成パターンと深さ方向位置ＰＰを検出するためキャリブレーションパターンとを設置する必要がなく、照明光学系の設計の自由度を増すことができると共に装置をより小型化できる。
【0128】
（第５の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第５の実施形態について詳しく説明する。
上記第４の実施形態では、キャリブレーションパターンがマスクにより配置される形態の一例について説明した。第４の実施形態では、マスクの光透過領域である開口部はマスクの片側のマスクパターン面に複数設置され、流路を細胞が移動する流線の向きがマスクのマスクパターン面に対して傾いて備えられていた。本実施形態では、流路の流線の向きはマスクのマスクパターン面の方向と平行に設置され、マスクの複数の開口部は光検出用光学系の光軸の方向について互いに異なる位置に設けられている場合について説明する。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ｄといい、流路を流路２０ｄという。本実施形態に係るマスクを、マスク５１ｄという。
以下、図面を参照しながら本発明の第５の実施形態について詳しく説明する。
上記第４の実施形態では、キャリブレーションパターンがマスクにより配置される形態の一例について説明した。第４の実施形態では、マスクの光透過領域である開口部はマスクの片側のマスクパターン面に複数設置され、流路を細胞が移動する流線の向きがマスクのマスクパターン面に対して傾いて備えられていた。本実施形態では、流路の流線の向きはマスクのマスクパターン面の方向と平行に設置され、マスクの複数の開口部は光検出用光学系の光軸の方向について互いに異なる位置に設けられている場合について説明する。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ｄといい、流路を流路２０ｄという。本実施形態に係るマスクを、マスク５１ｄという。
【0129】
本実施形態に係るフローサイトメータ１ｄの構成と、第４の実施形態に係るフローサイトメータ１ｃの構成とは、マスク５１ｄの複数の開口部の位置が光検出用光学系の光軸の方向に互いに異なる点と、流路２０ｄがマスク５１ｄのマスクパターン面ＭＰｄ面の方向に略平行に備えられる点以外は同様である。第４の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第５の実施形態では、第４の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0130】
図１９は、本実施形態に係るマスク５１ｄの配置の側面図（流路２０ｄをｘ軸方向から見た図）の一例を示す図である。なお図１９でも、キャリブレーションパターンがマスクにより配置される実施形態の説明のため、マスク５１ｄの光学情報ＩＣの生成のための信号光が透過するマスク５１ｄにおける光透過部については図中には記載されていない。
本実施形態では、流路２０ｄから光検出器６の間の光路に、レンズ４９、マスク５１ｄ、結像レンズ５１がこの順に配置される。図１９の例では、レンズ４９とマスク５１ｄが空間光変調部４ｄを、結像レンズ５０が光検出用光学系５を構成する。本実施形態では、流路の深さ方向と光検出用光学系の光軸ＯＸの方向（Ｚ軸方向）が一致する。
本実施形態では、流路２０ｄから光検出器６の間の光路に、レンズ４９、マスク５１ｄ、結像レンズ５１がこの順に配置される。図１９の例では、レンズ４９とマスク５１ｄが空間光変調部４ｄを、結像レンズ５０が光検出用光学系５を構成する。本実施形態では、流路の深さ方向と光検出用光学系の光軸ＯＸの方向（Ｚ軸方向）が一致する。
【0131】
ここで図２０及び図２１を参照し、マスク５１ｄについて説明する。図２０は、本実施形態に係るマスク５１ｄの正面図の一例を示す図である。正面図とは、マスク５１ｄを流路２０ｄの側（ｚ軸方向）から見た図である。図２１は、本実施形態に係るマスク５１ｄの側面図である。側面図とは、マスク５１ｄを光軸ＯＸに沿って横側（ｘ軸方向）から見た図である。図１７と同様に、マスク５１ｄは、表面５１５ｄ側において光を透過させる領域として開口部５１１ｄを有する。一方、マスク５１ｄは、表面５１５ｄの裏側の面にも光を透過させる領域として開口部５１２ｄを有する。なお図２０及び２１においても、キャリブレーションパターンがマスクにより配置される実施形態の説明のため、マスク５１ｄの光学情報ＩＣの生成のための信号光が透過する光透過部の位置は図中には記載されていない。従って、図中のマスク５１ｄは、開口部５１１ｄ、及び開口部５１２ｄ以外は光を透過しない構成として記載されているが、実際の構成では光学情報ＩＣの生成のための信号光が透過する光透過部が存在する。
【0132】
図２１に示すように、マスク５１ｄは、表面５１５ｄの裏側に溝部５１３ｄを有する。開口部５１１ｄは、表面５１５ｄの面の溝部５１３ｄに対応する位置に設けられる。一方、マスク５１ｄは、表面５１５ｄの面に溝部５１４ｄを有する。開口部５１２ｄは、表面５１５ｄの裏側面の溝部５１４ｄに対応する位置に設けられる。マスク５１ｄでは、表面５１５ｄの面がマスクパターン面ＭＰ１ｄに、表面５１５ｄの裏側の面がマスクパターン面ＭＰ２ｄに対応する。即ち、マスク５１ｃでは、表面５１５ｄの面と表面５１５ｄの裏側の面の両方がマスクパターン面ＭＰｄとなる。マスク５１ｄにおいて開口部と溝部は共に信号光が透過する領域であるが、いずれのマスクパターン面においても開口部は溝部よりも光を透過する領域が小さく設計されている。
【0133】
開口部５１１ｄと、開口部５１２ｄとは、マスク５１ｄの厚みの方向において互いに異なる深さの位置に設けられている。ここでマスク５１ｄの厚みの方向は、光軸ＯＸの方向であり、マスク５１ｄは、複数の光透過領域が光軸ＯＸの方向について互いに異なる位置に設けられている。本実施形態では、流路の深さ方向と光軸ＯＸの方向（ｚ軸方向）が一致するので、マスク５１ｄは、光を透過させる領域として、流路の深さ方向について互いに異なる位置に設けられた複数の開口部を有することになる。
【0134】
図１９に戻ってマスク５１ｄの配置の説明を続ける。
本実施形態に係るフローサイトメータ１ｄでは、マスク５１ｄ上のマスクパターン面ＭＰｄは細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳが進む光軸ＯＸの方向と直交する向きに設置されている。マスク５１ｄと流路２０ｄとの間にはレンズ４９が、マスク５１ｄと光検出器６との間には結像レンズ５０が、それぞれ備えられる。図１９に記載される例では、空間光変調部５ｄ（不図示）はレンズ４９とマスク５１ｄにより、光検出用光学系５（不図示）は結像レンズ５０により構成されるが、光検出用光学系５（不図示）はさらにダイクロイックミラーや波長選択的なフィルターを備えてもよい。
本実施形態に係るフローサイトメータ１ｄでは、マスク５１ｄ上のマスクパターン面ＭＰｄは細胞Ｃから発せられる信号光ＬＳが進む光軸ＯＸの方向と直交する向きに設置されている。マスク５１ｄと流路２０ｄとの間にはレンズ４９が、マスク５１ｄと光検出器６との間には結像レンズ５０が、それぞれ備えられる。図１９に記載される例では、空間光変調部５ｄ（不図示）はレンズ４９とマスク５１ｄにより、光検出用光学系５（不図示）は結像レンズ５０により構成されるが、光検出用光学系５（不図示）はさらにダイクロイックミラーや波長選択的なフィルターを備えてもよい。
【0135】
流路２０ｄには光源（不図示）からの照明光ＬＥ（不図示）が照射される。照明光ＬＥが照射される位置を通過する細胞から発せられる信号光ＬＳは空間光変調部４ｄ及び光検出用光学系５を介して光検出器６に集光される。空間光変調部４ｄを構成するマスク５１ｄは、流路２０ｄを通過する細胞の深さ方向位置ＰＰを検出する位置であるキャリブレーションパターンの位置ＣＰｄと光学的に共役な位置に開口部を有しており、その構成により、細胞Ｃが発する信号光ＬＳは、マスク５１ｄの光透過領域である開口部を介して光検出器６で検出される。上述のように、マスク５１ｄは、光を透過させる領域として、流路の深さ方向について互いに異なる位置に設けられた開口部５１１ｄと開口部５１２ｄを有する。マスク５１ｄは、図１９に示すように、マスクパターン面ＭＰ１ｄの面においては流線ＦＸ１上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｄと光学的に共役な位置であるＩＣＰ１ｄの位置に開口部５１１ｄが、マスクパターン面ＭＰ２ｄの面においては流線ＦＸ３上キャリブレーションパターンの位置ＣＰ２ｄと光学的に共役な位置であるＩＣＰ２ｄの位置に開口部５１２ｄが、それぞれ設置されている。すなわち、本実施形態では、フローサイトメータ１ｄは、流路２０ｄの異なった深さ方向位置ＰＰの予め定められた位置に設置される検出位置（図１９ではキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｄとＣＰ２ｄ）と結像関係を成す位置に、マスク５１ｄの光透過領域の位置（図１９ではマスク５１ｄの開口部にあたるＩＣＰ１ｄとＩＣＰ２ｄの位置）が設置される。そのため、異なった深さ方向位置ＰＰに設置される検出位置にキャリブレーションパターンを照射して細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰを算出する場合と同様に、マスク５１ｄの光透過領域を透過する信号光ＬＳを光検出器６で検出することで、予め定められた位置を検出位置として通過する細胞の深さ方向位置ＰＰを検出することが可能になる。その場合、先の実施形態と同様に、流線ＦＸ１上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｄに対応する位置ＩＣＰ１ｄに備えられる開口部５１１ｄを介する計測信号ＳＧを計測した場合、流路２０ｄを通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ１の位置から離れるほど、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ１の位置と一致している場合に比べて、光検出器６で計測される計測信号ＳＧのピーク値は小さくなり、幅は広くなる。また、流線ＦＸ３上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ２ｄに対応する位置ＩＣＰ２ｄに備えられる開口部５１２ｄを介する計測信号ＳＧを計測した場合、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ３の位置から離れるほど、深さ方向位置ＰＰが流線ＦＸ３の位置と一致している場合に比べて、光検出器６で計測される計測信号ＳＧのピーク値は小さくなり、幅は広くなる。このように、フローサイトメータ１ｄでは、マスク５１ｄの異なるマスクパターン面ＭＰｄにそれぞれ開口部を設け、流路を流れる細胞Ｃから発せられた信号光ＬＳを、光軸ＯＸ方向について異なる位置に設置されている開口部を介して光検出器６で検出することで、流路２０ｄにおける細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが検出される。
【0136】
［第５の実施形態のまとめ］
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｄでは、マスク５１ｄは、光透過領域として、光軸ＯＸの方向について互いに異なる位置に設けられた複数の開口部（本実施形態において開口部５１１ｄ及び開口部５１２ｄ）を有する。
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｄでは、マスク５１ｄは、光透過領域として、光軸ＯＸの方向について互いに異なる位置に設けられた複数の開口部（本実施形態において開口部５１１ｄ及び開口部５１２ｄ）を有する。
【0137】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｄでは、流路２０ｄをマスク５１ｄのマスクパターン面ＭＰｄに対して傾けることなく、流路２０ｄにおいて細胞Ｃが通過する深さ方向位置ＰＰを検出するための複数の検出位置（図１９では流線ＦＸ１上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ１ｄと流線ＦＸ３上のキャリブレーションパターンの位置ＣＰ２ｄ）を光軸ＯＸの方向について互いに異なる位置に設置でき、その構成により流路２０ｄにおいて細胞Ｃが通過する深さ方向位置ＰＰを検出することができる。
【0138】
（第６の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第６の実施形態について詳しく説明する。
本実施形態では、情報生成装置が生成する光学情報に基づいて流路を流れる細胞を判別する場合について説明をする。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ｅといい、演算装置を演算装置１０ｅという。フローサイトメータ１ｅの構成は、一例として、上記第１の実施形態に係るフローサイトメータ１の構成と、演算装置１０が異なる以外は同様である。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第６の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、フローサイトメータ１ｅの構成は、演算装置１０ｅ以外の構成については、上記第１の実施形態以外の第２、第３、第４、及び第５の実施形態に係るフローサイトメータの構成と同様であってもよい。
以下、図面を参照しながら本発明の第６の実施形態について詳しく説明する。
本実施形態では、情報生成装置が生成する光学情報に基づいて流路を流れる細胞を判別する場合について説明をする。
本実施形態に係るフローサイトメータをフローサイトメータ１ｅといい、演算装置を演算装置１０ｅという。フローサイトメータ１ｅの構成は、一例として、上記第１の実施形態に係るフローサイトメータ１の構成と、演算装置１０が異なる以外は同様である。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第６の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、フローサイトメータ１ｅの構成は、演算装置１０ｅ以外の構成については、上記第１の実施形態以外の第２、第３、第４、及び第５の実施形態に係るフローサイトメータの構成と同様であってもよい。
【0139】
［演算装置］
図２２は、本実施形態に係る演算装置１０ｅの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る演算装置１０ｅ（図２２）と第１の実施形態に係る演算装置１０（図８）とを比較すると、光学情報取得部１１４ｅ、位置判定部１１５ｅ、判別部１１６ｅ、学習部１１７ｅ、及び記憶部１１８ｅが異なる。ここで、他の構成要素（信号強度取得部１１０、位置算出部１１１、出力部１１２、及びスキャン部１１３）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。
図２２は、本実施形態に係る演算装置１０ｅの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る演算装置１０ｅ（図２２）と第１の実施形態に係る演算装置１０（図８）とを比較すると、光学情報取得部１１４ｅ、位置判定部１１５ｅ、判別部１１６ｅ、学習部１１７ｅ、及び記憶部１１８ｅが異なる。ここで、他の構成要素（信号強度取得部１１０、位置算出部１１１、出力部１１２、及びスキャン部１１３）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。
【0140】
制御部１１ｅは、信号強度取得部１１０、位置算出部１１１、出力部１１２、及びスキャン部１１３に加え、光学情報取得部１１４ｅ、位置判定部１１５ｅ、判別部１１６ｅ、学習部１１７ｅ、及び記憶部１１８ｅを備える。
【0141】
光学情報取得部１１４ｅは、ＰＣ８によって生成される光学情報ＩＣを取得する。
位置判定部１１５ｅは、出力部１１２が出力する位置情報ＩＰが示す細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが光軸ＯＸの方向について流路内の所定の範囲内であるか否かを判定する。光軸ＯＸの方向とは流路の深さ方向である。
判別部１１６ｅは、機械学習に基づいて、ＰＣ８が生成する光学情報ＩＣに基づいて細胞Ｃを判別する。判別部１１６ｅは、位置判定部１１５ｅの判定結果に基づいて、所定の範囲である領域Ｚ１内を流れる細胞Ｃを判別対象とする。
位置判定部１１５ｅは、出力部１１２が出力する位置情報ＩＰが示す細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが光軸ＯＸの方向について流路内の所定の範囲内であるか否かを判定する。光軸ＯＸの方向とは流路の深さ方向である。
判別部１１６ｅは、機械学習に基づいて、ＰＣ８が生成する光学情報ＩＣに基づいて細胞Ｃを判別する。判別部１１６ｅは、位置判定部１１５ｅの判定結果に基づいて、所定の範囲である領域Ｚ１内を流れる細胞Ｃを判別対象とする。
【0142】
ここで図２３を参照し、領域Ｚ１について説明する。図２３は、本実施形態に係る領域Ｚ１の一例を示す図である。図２３では、流路２０を流れる細胞Ｃについて、流路２０を通過する際の深さ方向位置ＰＰを測定し、流路２０の深さ方向位置について取り得る値の範囲を所定の区間に区切った場合に、所定の区間に深さ方向位置の測定値が含まれる細胞Ｃの数を所定の区間毎に示すヒストグラムである。判別部１１６ｅは、流路２０を通過する細胞Ｃのうち、領域Ｚ１内に含まれる範囲の区分を通過する測定値に対応する細胞Ｃの光学情報ＩＣを判別対象とする。
領域Ｚ１は、例えば図２３で示されるように、流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰにおいて、初期の細胞Ｃの通過位置を中心に所定の距離だけずれた位置を含む区分までの線分である。
領域Ｚ１は、例えば図２３で示されるように、流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰにおいて、初期の細胞Ｃの通過位置を中心に所定の距離だけずれた位置を含む区分までの線分である。
【0143】
なお、位置判定部１１５ｅは、深さ方向位置ＰＰの測定値に代えて、深さ方向位置ＰＰに関する量の測定値に基づいて、流路２０を流れる細胞Ｃが領域Ｚ１に対応する領域に含まれるか否かを判定してもよい。領域Ｚ１に対応する領域とは、深さ方向位置ＰＰに関する測定値が表示される線分において、領域Ｚ１に対応する領域である。
【0144】
図２２に戻って演算装置１０ｅの構成の説明を続ける。
学習部１１７ｅは、機械学習を実行する。学習部１１７ｅは、学習用の細胞と、学習用の細胞についての光学情報ＩＣとの関係を学習する。学習部１１７ｅが実行する機械学習とは、一例として、深層学習である。
学習部１１７ｅは、機械学習を実行する。学習部１１７ｅは、学習用の細胞と、学習用の細胞についての光学情報ＩＣとの関係を学習する。学習部１１７ｅが実行する機械学習とは、一例として、深層学習である。
【0145】
本実施形態では、フローサイトメータ１ｅを用いて細胞Ｃを測定し、測定時に流路２０の領域Ｚ１内を流れる細胞Ｃの測定値を用いて機械学習が実行される。以降本明細書では、フローサイトメータ１ｅを用いて学習用の細胞Ｃを測定した際に流路２０の領域Ｚ１内を流れた細胞について学習用細胞とも呼ぶことがある。
【0146】
ここで図２４を参照し、学習用細胞についての領域Ｚ１についてさらに説明する。図２４は、本実施形態に係る学習用細胞についての領域Ｚ１の一例を示す図である。図２４（Ａ）には、細胞Ｃについて機械学習を実行するため、フローサイトメータ１ｅを用いて学習用の測定を行った際に、細胞Ｃが流路２０内を通過した深さ方向位置ＰＰを測定し、流路の深さ方向位置について取り得る値の範囲を所定の区間に区切った場合に、所定の区間に深さ方向位置の測定値が含まれる細胞Ｃの数を所定の区間毎に示すヒストグラムである。比較のために図２４（Ｂ）に、機械学習の推論時において細胞Ｃが通過した深さ方向位置を測定し、深さ方向位置について取り得る値の範囲を所定の区間に区切った場合に、所定の区間に深さ方向位置の測定値が含まれる細胞Ｃの数を所定の区間毎に示すヒストグラムを示す。
【0147】
本実施形態では、学習部１１７ｅが学習時に用いる学習用の細胞Ｃに関する情報は、領域Ｚ１内を流れる細胞Ｃから取得した光学情報ＩＣである。またこの領域Ｚ１は、判別部１１６ｅが推論時に判別対象とする細胞Ｃが流れる領域Ｚ１と同じである。つまり、学習用細胞とは、判別部１１６ｅが判別対象とする細胞Ｃが流れる領域Ｚ１と同じ領域Ｚ１内を流れる細胞Ｃである。
【0148】
図２２に戻って演算装置１０ｅの構成の説明を続ける。
記憶部１１８ｅは、種々の情報を記憶する。記憶部１１８ｅが記憶する情報には、学習結果ＬＤｅが含まれる。学習結果ＬＤｅは、学習部１１７ｅによって学習が実行された結果である。学習結果ＬＤｅは、予め学習が実行されて記憶部１１８ｅに記憶される。
記憶部１１８ｅは、種々の情報を記憶する。記憶部１１８ｅが記憶する情報には、学習結果ＬＤｅが含まれる。学習結果ＬＤｅは、学習部１１７ｅによって学習が実行された結果である。学習結果ＬＤｅは、予め学習が実行されて記憶部１１８ｅに記憶される。
【0149】
［細胞判別処理］
次に図２５を参照し、演算装置１０ｅが細胞Ｃを判別する処理である細胞判別処理について説明する。図２５は、本実施形態に係る細胞判別処理の一例を示す図である。図２５に示す細胞判別処理は、１個の細胞Ｃに対して実行される。流路２０を流れる複数の細胞に対して実行される細胞判別処理は、図２５に示す細胞判別処理を１単位として複数の細胞に対して繰り返し実行される。
次に図２５を参照し、演算装置１０ｅが細胞Ｃを判別する処理である細胞判別処理について説明する。図２５は、本実施形態に係る細胞判別処理の一例を示す図である。図２５に示す細胞判別処理は、１個の細胞Ｃに対して実行される。流路２０を流れる複数の細胞に対して実行される細胞判別処理は、図２５に示す細胞判別処理を１単位として複数の細胞に対して繰り返し実行される。
【0150】
ステップＳ２１０：位置判定部１１５ｅは、出力部１１２が出力する位置情報ＩＰを取得する。
ステップＳ２２０：位置判定部１１５ｅは、出力部１１２が出力する位置情報ＩＰが示す細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流路２０の深さ方向において所定の範囲である領域Ｚ１内であるか否かを判定する。
ステップＳ２２０：位置判定部１１５ｅは、出力部１１２が出力する位置情報ＩＰが示す細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流路２０の深さ方向において所定の範囲である領域Ｚ１内であるか否かを判定する。
【0151】
位置判定部１１５ｅが、細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流路２０の深さ方向について領域Ｚ１内であると判定した場合（ステップＳ２２０；ＹＥＳ）、制御部１１ｅはステップＳ２３０の処理を実行する。一方、位置判定部１１５ｅが、流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが流路２０の深さ方向について領域Ｚ１内でないと判定した場合（ステップＳ２２０；ＮＯ）、制御部１１ｅは、細胞判別処理を終了する。
【0152】
ステップＳ２３０：光学情報取得部１１４ｅは、ＰＣ８によって生成される光学情報ＩＣを取得する。光学情報取得部１１４ｅは、取得した光学情報ＩＣを判別部１１６ｅに供給する。
【0153】
ステップＳ２４０：判別部１１６ｅは、学習結果ＬＤｅと、ＰＣ８が生成する光学情報ＩＣとに基づいて細胞Ｃを判別する。ここで上述したように、学習結果ＬＤｅは、学習用細胞と、学習用細胞についての光学情報との関係が学習された結果である。例えば、機械学習として深層学習が用いられる場合、学習結果ＬＤｅは、光学情報を入力すると細胞の種類を出力するように学習が行われたニューラルネットワークを示す。
【0154】
判別部１１６ｅは、ＰＣ８が生成する光学情報ＩＣを学習結果ＬＤｅが示すニューラルネットワークに入力する。判別部１１６ｅは、学習結果ＬＤｅが示すニューラルネットワークが出力する細胞の種類が、所望の細胞の種類であるか否かを判定する。
【0155】
ステップＳ２４０における処理は、ステップＳ２２０の処理において位置判定部１１５ｅが、流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが光軸ＯＸの方向について領域Ｚ１内であると判定した場合に実行される。つまり、判別部１１６ｅは、位置判定部１１５ｅの判定結果に基づいて、所定の範囲である領域Ｚ１内を流れる細胞Ｃを判別対象とする。
【0156】
ステップＳ２５０：判別部１１６ｅは、判別結果を、出力部１１２を介して外部装置に出力する。ここで外部装置とは、例えば、細胞Ｃを分取する分取部である。フローサイトメータ１ｅが分取部を備える場合、フローサイトメータ１ｅは、セルソータとして機能する。
以上で、演算装置１０は、細胞判別処理を終了する。
以上で、演算装置１０は、細胞判別処理を終了する。
【0157】
なお、本実施形態では、学習部１１７ｅが演算装置１０ｅに備えられて、演算装置１０が機械学習を実行する場合の一例について説明したが、これに限らない。機械学習は、外部装置によって実行されてもよい。機械学習が外部装置によって実行される場合、演算装置１０ｅは、外部装置によって機械学習が実行された学習結果を、外部装置から取得して記憶部１１８ｅに記憶させて、細胞判別処理に用いる。
【0158】
［第６の実施形態のまとめ］
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｅでは、
演算装置（本実施形態においてＰＣ８）は、判別部１１６ｅと、位置判定部１１５ｅとを備える。
判別部１１６ｅは、情報生成装置（本実施形態においてＰＣ８）が生成する光学情報ＩＣに基づいて観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）を判別する。
位置判定部１１５ｅは、出力部１１２が出力する位置情報ＩＰが示す流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが、光軸ＯＸの方向について所定の範囲（本実施形態において領域Ｚ１）内であるか否かを判定する。
判別部１１６ｅは、位置判定部１１５ｅの判定結果に基づいて、所定の範囲（本実施形態において領域Ｚ１）内を流れる観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）を判別対象とする。
以上に説明したように、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｅでは、
演算装置（本実施形態においてＰＣ８）は、判別部１１６ｅと、位置判定部１１５ｅとを備える。
判別部１１６ｅは、情報生成装置（本実施形態においてＰＣ８）が生成する光学情報ＩＣに基づいて観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）を判別する。
位置判定部１１５ｅは、出力部１１２が出力する位置情報ＩＰが示す流路２０を通過する細胞Ｃの深さ方向位置ＰＰが、光軸ＯＸの方向について所定の範囲（本実施形態において領域Ｚ１）内であるか否かを判定する。
判別部１１６ｅは、位置判定部１１５ｅの判定結果に基づいて、所定の範囲（本実施形態において領域Ｚ１）内を流れる観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）を判別対象とする。
【0159】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｅでは、流路２０において所定の範囲内を流れる観測対象物のみを判別対象とできるため、観測対象物を判別するための解析結果（光学情報ＩＣ）が流線の深さ方向の位置ずれに依存してばらつくことを低減できる。本実施形態に係るフローサイトメータ１ｅでは、深さ方向位置ＰＰを示す位置情報ＩＰを元にゲーティングを行い揃ったデータを得ることができるので、位置情報ＩＰに基づいたゲーティングを行わない場合に比べてよりばらつきが抑えられた安定したデータ解析を実現できる。
【0160】
また、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｅでは、判別部１１６ｅは、学習用の観測対象物（本実施形態において学習用細胞）と、学習用の観測対象物についての光学情報ＩＣとの関係が学習された学習結果ＬＤｅに基づく推論モデルと、情報生成装置（本実施形態においてＰＣ８）が生成する光学情報ＩＣとに基づいて観測対象物（本実施形態において細胞Ｃ）を判別する。
また、学習用の観測対象物（本実施形態において学習用細胞）とは、所定の範囲（本実施形態において領域Ｚ１）内を流れる観測対象物（本実施形態において細胞）である。
また、学習用の観測対象物（本実施形態において学習用細胞）とは、所定の範囲（本実施形態において領域Ｚ１）内を流れる観測対象物（本実施形態において細胞）である。
【0161】
この構成により、本実施形態に係るフローサイトメータ１ｅでは、所定の範囲内を流れる観測対象物と、学習用の観測対象物についての光学情報ＩＣとの関係が学習された学習結果ＬＤｅに基づく推論モデルに基づいて判別処理を実行できるため、学習結果ＬＤｅにおける流線の光軸方向の位置ずれの影響を、学習用の観測対象物を所定の範囲内を流れる観測対象物に限定しない場合に比べて小さくできるため、学習結果ＬＤｅに基づく機械学習の精度が流線の光軸方向の位置ずれのために低下することを抑制できる。
【0162】
なお、上述した実施形態における演算装置１０、または演算装置１０ｅの一部、例えば、信号強度取得部１１０、位置算出部１１１、出力部１１２、スキャン部１１３、光学情報取得部１１４ｅ、位置判定部１１５ｅ、判別部１１６ｅ、及び学習部１１７ｅをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、演算装置１０、または演算装置１０ｅに内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における演算装置１０、または演算装置１０ｅ一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。演算装置１０、または演算装置１０ｅの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
また、上述した実施形態における演算装置１０、または演算装置１０ｅ一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。演算装置１０、または演算装置１０ｅの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【0163】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【0164】
１…フローサイトメータ、２０…流路、２…マイクロ流体装置、５０…結像レンズ、６…光検出器、８…ＰＣ、１０…演算装置、ＣＰ…キャリブレーションパターン、Ｃ…細胞、ＯＸ…光軸、ＰＰ…深さ方向位置、ＳＧ…計測信号、ＬＳ…信号光、ＩＣ…光学情報
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】