微粒位置检测精度，在特定构造设置位置检测光学系统以限制微粒在流动方向上的位置波动的影响。
[0051][装置的整体构造]
[0052]根据本实施方式的微粒测量装置包括光照射单元和光检测单元。光照射单元利用光照射通过流道流动的微粒。光检测单元检测从微粒发出的荧光或者散射光。图1是示出了根据本实施方式的微粒测量装置的示意图。
[0053][关于微粒10]
[0054]通过根据本实施方式的微粒测量装置I测量的微粒10优选是通过被激发光11照射而发出荧光12和散射光13的微粒，并且包括诸如细胞、微生物、或者核糖体的生物微粒，或者诸如胶乳颗粒、凝胶颗粒或者工业颗粒的合成颗粒。
[0055]生物微粒包括构成各种细胞的染色体、核糖体、线粒体、细胞器等。细胞包括植物细胞、动物细胞、造血细胞等。此外，微生物包括诸如大肠杆菌的细菌、诸如烟草斑纹病毒的病毒、诸如酵母菌的真菌等。生物微粒还可以包括诸如核酸、蛋白质或者其缀合物的生物聚合物。
[0056]另一方面，工业颗粒包括，例如，有机高分子材料、无机材料、或者金属材料。有机高分子材料可以包括聚苯乙稀、苯乙烯二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸甲酯等。另外，无机材料可以包括玻璃、硅石、磁性材料等。金属材料可以包括例如，金胶体或者铝。这些微粒通常具有球形形状，但是可以具有非球形的形状，并且也不旨在对大小或者质量有具体限制作用。
[0057][光照射单元的构造]
[0058]除了被配置为发出激发光11的光源2之外，光照射单元还包括被配置为收集朝向微粒10的激发光11的物镜。这里使用的光源2可以根据测量等进行适当地选择，但是例如可以采用激光二极管、二次谐波生成(SHG)激光器、气体激光器、或者高亮度发光二极管(LED)。
[0059]此外，带通滤波器(未示出)也可以设置在光源2与物镜之间。带通滤波器仅使具有特定波长的光通过并且反射其他光。光照射单元优选具有用于利用具有特定波长的光(激发光11)照射微粒10的构造，可以适当地选择诸如光源、透镜、和滤光器等的各种光学部件的种类和布置，而不旨在局限于以上提及的构造。
[0060][光检测单元的构造]
[0061]光检测单元包括被配置为检测荧光12的荧光检测单元以及被配置为检测散射光13的散射光检测单元。物镜(未示出)、光谱过滤器4等布置在荧光检测单元和散射光检测单元与微粒10之间。物镜收集从微粒10发出的荧光12或者散射光13，及光谱过滤器4使荧光12与散射光13进行分离。
[0062](荧光检测单元)
[0063]荧光检测单元设置有分光元件8、荧光检测器9等。分光元件8进一步将已与散射光13分离的荧光12分为预定的波长，并且荧光检测器9检测通过分光元件8而分散的各个荧光14。作为荧光检测器9，例如，使用具有多个并排地布置的独立的检测通道的光接收元件阵列。具体地，除了其中光接收元件9a至9z (诸如光电倍增管(PMT)或者光电二极管(PD)) 一维地布置的PMT阵列、光电二极管阵列等，还可以采用诸如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)的二维光接收元件。
[0064]另外，在根据本实施方式的微粒测量装置I中，诸如滤波器或者二向色镜的波长选择元件、及诸如PMT的光接收元件的多重组合允许多种荧光色素的检测和分析。此外，具有不同波长的多个激发光源被组合为增加可分析颜色的数目。
[0065](散射光检测单元)
[0066]散射光检测单元设有散射光强度检测器6和颗粒位置检测器7、及偏振元件5等。散射光强度检测器6和颗粒位置检测器7检测从微粒10发出的散射光13，并且偏振元件5等可用作被配置为将散射光13分成两个分量的光分离元件。
[0067]偏振兀件5使输入的非偏振光分成具有彼此垂直的振动方向的两个偏振光分量，并且在根据本实施方式的微粒测量装置I中，散射光13被分为S偏振光13s与P偏振光13po具体地，偏振元件5使输入散射光13的P偏振光13p通过，并且将S偏振光13s反射。因此，仅P偏振光13p输入到散射光强度检测器6内，并且仅S偏振光13s输入到颗粒位置检测器7内。
[0068]此外，散射光强度检测器6检测从微粒10发出的前向散射光的强度，并且优选检测通过偏振元件5分散的P偏振光13p。如上所述，检测到前向散射光(P偏振光13p)的强度，并且从而可以获得有关微粒10的例如，尺寸的信息。
[0069]颗粒位置检测器7检测从微粒10发出的散射光13的偏振角的变化，并且优选检测通过偏振元件5而分散的S偏振光13s。微粒位置检测器7可以采用光接收面被分为多个区域的检测器，尤其是，象限光电二极管、CCD等。
[0070]在微粒10中，激发光11的光散射现象引起激发光11与散射光13之间的偏振角的变化。例如，当从光源2发出的激发光11仅P偏振光被偏振，仅具有旋转偏振角的分量(S偏振光13s)从在微粒10中生成的散射光13分离并且通过颗粒位置检测器7检测时，可以知道流道3中的微粒10的位置。
[0071][关于位置检测光学系统]
[0072]接下来，将对被配置为在根据本实施方式I的微粒测量装置中检测微粒10的流动位置的光学系统(位置检测光学系统)进行详细说明。图2是示出微粒测量装置I的位置检测光学系统的示例性构造的示图，及图3是示出了位置检测光学系统的各个光学组件的构造的示意图。应注意，在图1至图3中，为了说明的清楚起见，将适当地省去与说明不特别相关的组件。
[0073]如在图2中示出的，根据本实施方式的微粒测量装置I的位置检测光学系统包括物镜21、光谱过滤器4、偏振元件5、象散元件22、聚光透镜23等。物镜21收集从微粒10发出的散射光13，并且从检测灵敏度的观点来看，物镜21优选具有高的数值孔径NA。
[0074]象散元件22旨在使散射光(S偏振光13s)通量象散，并且代表性地包括圆柱形透镜。当象散元件22布置在聚光透镜23的后面时，还可以采用布置为向散射光(S偏振光13s)的行进方向倾斜的玻璃板等。
[0075]聚光透镜23被配置为将通过象散元件22所象散的S偏振光13s收集到颗粒位置检测器7。应注意，聚光透镜23在位置上没有具体的限制，优选布置在象散元件22的前面或者后面，并且适当地根据其F数来设定使得S偏振光13s收集在颗粒位置检测器7的图像表面上。
[0076]根据本实施方式的微粒测量装置I被设计使得从物镜21的后侧主点(象侧主点)至象散元件22的前侧主点(物体侧主点)的长度L与象散元件22的焦距f之间的关系满足以下公式2。在此，“后侧主点(象侧主点)”表示使用从光学系统的前侧(光照射单元侦U输入的平行光以及从光学系统的后侧(检测器侧)输出的光衍生的主点。此外，“前侧主点(物体侧主点)”表示使用从光学系统的后侧(检测器侧)输入的平行光以及从光学系统的前侧(光照射单元侧)输出的光衍生的主点。
[0077][数学公式2]
[0078]1.5f ^ L ^ 2.5f
[0079]具体地，在根据本实施方式的微粒测量装置I中，确定象散元件22的焦距f，或者确定物镜21和象散元件22的位置使得满足公式2。应注意，当长度L和象散元件22的焦距f之间的关系没有满足公式2时，不能在微粒10在流动方向X存在非直线性时限制信号波动。象散元件22的长度L和焦距f之间的关系优选表示为L = 2f，并且因此，不考虑微粒10的流动位置，图像可以形成在图像表面上的固定位置。
[0080]然而，如在图3中示出的，在根据本实施方式的微粒测量装置I中，象散元件22优选具有设置在y轴上的大致与微粒10的流动方向X垂直的母线22a。具体地，象散元件22优选布置在与y轴垂直的平面上以在母线22a与沿着Z轴方向延伸的线之间具有0°至5°的角度。
[0081]此外，颗粒位置检测器7也布置在Y轴上。例如，象限检测器优选具有布置使得大体位于与微粒10的流动方向X成±45°的分界线7a。具体地，颗粒位置检测器7优选布置在与I轴垂直的平面上以在分界线7a与沿着X轴方向和z轴方向延伸的线之间具有40°至50°的角度。在该构造中，象散元件22的母线22a与颗粒位置检测器7的分界线7a之间的角度也大体上是±45°。
[0082]由于光学系统的这种布置，有效地限制了微粒在流动方向X上的波动。应注意，术语“波动”表示由微粒的流动位置的变化所引起的通过散射光13表示的物体的高度上的变化，以及光轴的倾斜的变化引起的在颗粒位置检测器7上的投射的颗粒图像的位置和形状的变化，。
[0083]在图3中，参考标记X表示其中包括微粒10的层流30在微芯片20中流动的方向。参考标记z表示照射微芯片20的激发光照射单元31的激发光11的辐射方向，及参考标记y表示与X方向和z方向垂直的方向。在图3中，X