DE112019003855T5

DE112019003855T5 - Streulichtdetektor

Info

Publication number: DE112019003855T5
Application number: DE112019003855.9T
Authority: DE
Inventors: Toru Yamaguchi; Atsushi KASATANI
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2021-04-22
Also published as: JPWO2020026704A1; WO2020026704A1; CN112513612A; US20220042896A1; JP7140193B2

Abstract

[Aufgabe der Erfindung]Bereitstellung eines Streulichtdetektors, der in der Lage ist, eine gute Berechnungsgenauigkeit des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers zu gewährleisten, ohne dass die Peakform beim Durchlauf der Probenzelle vom Anordnungswinkel des Detektors abhängig ist.[Mittel zur Lösung]Ein Streulichtdetektor 1 umfasst eine transparente Probenzelle 10, die eine Flüssigkeitsprobe enthält, eine Lichtquelle 20, die die Probenzelle 10 mit kohärentem Licht bestrahlt, eine Abbildungsoptik 50, die das Licht von der Probenzelle 10, das in verschiedenen Streuwinkeln um diese herum gestreut wird, bündelt, eine Schlitzplatte 40, die auf der Eintrittsseite der Abbildungsoptik 50 angeordnet ist, um den Streuwinkelbereich zu begrenzen, einen Detektor 70, der das Lichtbündel von der Abbildungsoptik 50 empfängt, und eine Aperturplatte 60, die weiter auf Seiten des Detektors 70 liegt als die Brennbreite der Abbildungsoptik 50 und die Lichtempfangsbreite zum Detektor 70 durch ihre Öffnungsbreite begrenzt, wobei eine Vielzahl von Detektionsoptiken 30 von der Probenzelle 10 bis zum Detektor 70 um die Probenzelle 10 herum in einem gleichen Abstand von deren Mittelachse angeordnet sind und die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 einem Anordnungswinkel θ jedes Detektors 70 zur Probenzelle 10 entsprechend unterschiedlich eingestellt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Streulichtdetektor, der in einem Partikeldetektor verwendet wird, um das Molekulargewicht, den Trägheitsradius (Größe) und dergleichen von Partikeln zu messen, die in einer Flüssigkeitsprobe dispergiert sind.
Stand der Technik
Als Verfahren zur Trennung von Partikeln wie z. B. Proteinen, die in einer Flüssigkeitsprobe dispergiert sind, sind die Größenausschlusschromatographie (SEC) und die Gelpermeationschromatographie (GPC) bekannt. In den letzten Jahren wurde als Chromatographie-Detektor zusätzlich zu einem Ultraviolett (UV)-Detektor und einem Brechungsindex-Detektor ein Mehrwinkel-Streulichtdetektor (MALS-Detektor) verwendet. Der MALS-Detektor hat den Vorteil, dass er die Berechnung des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers der zu messenden Probe ermöglicht (siehe Patentliteratur 1 und 2).
12 zeigt eine Draufsicht eines Konfigurationsbeispiels eines MALS-Detektors, und 13 zeigt eine Seitenansicht davon. In 12 und 13 ist 110 eine Probenzelle, 111 eine Flüssigkeitsprobe, 120 eine Lichtquelle, 170 ein Detektor und 180 ein Strahldämpfer. Wie in 12 und 13 gezeigt, wird eine Flüssigkeitsprobe 111 durch die zylindrische Probenzelle 110 geleitet und von der Lichtquelle 120 mit Licht bestrahlt, das die Probenzelle 110 und das Zentrum des Strömungswegs durchläuft. Als Lichtquelle 120 wird allgemein sichtbares Laserlicht verwendet. Ein Winkel θ zur Ausbreitungsrichtung des Lichts wird als Streuwinkel in der horizontalen Ebene (XY-Ebene) definiert, und um verschiedene Streuwinkel zu detektieren, sind in der horizontalen Ebene (XY-Ebene), die die Probenzelle 110 und das Zentrum des Strömungswegs enthält, eine Vielzahl von Detektoren 170 angeordnet.
Eine zylindrische Probenzelle weist den Vorzug auf, dass der Anordnungswinkel des Detektors mit dem Streuwinkel übereinstimmt. 14A bis 14C sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der Streulichtintensität und dem Streuwinkel zeigen. In 14A ist der Partikeldurchmesser 10 nm, in 14B ist der Partikeldurchmesser 100 nm, und in 14C ist der Partikeldurchmesser 1000 nm. Die Wellenlänge des einfallenden Lichts betrug 660 nm, der Brechungsindex der Partikel war 1,6, der Brechungsindex des Lösungsmittels war 1,33, und die Ergebnisse wurden anhand der Mie-Streutheorie berechnet. Wie in 14A bis 14C gezeigt, ist die Beziehung zwischen der Streulichtintensität und dem Streuwinkel vom Partikeldurchmesser der Probe abhängig. Wenn die Probe im Vergleich zur Wellenlänge des einfallenden Lichts klein genug ist, ist das Streulicht isotrop, und es liegt keine Streuwinkelabhängigkeit der Streulichtintensität vor. Mit zunehmendem Partikeldurchmesser der Probe wird die Vorwärtsstreuung des Streulichts stärker. Der Partikeldurchmesser und das Molekulargewicht können berechnet werden, indem die Streulichtintensität einer Vielzahl von angeordneten Detektoren auf einen Streuwinkel von 0 Grad extrapoliert wird (siehe Nicht-Patentliteratur 1).
MALS-Detektoren sollten Proben mit sehr geringen Konzentrationen messen können und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen. Dazu ist ein optisches System erforderlich, das das von der Probe erzeugte Streulicht effizient zum Detektor weiterleitet. Das heißt, der Raumwinkel des Streulichts, das in jeden Detektor eintritt, muss groß sein. Bei der Vergrößerung des Raumwinkels der Detektoren ist es wünschenswert, den Raumwinkel in der vertikalen Richtung größer einzustellen, da ein größerer Raumwinkel in der horizontalen Richtung (in der Ebene der optischen Achse) die Winkelauflösung jedes Detektors verschlechtert. Zur Erhöhung des Raumwinkels ist eine Vergrößerung des Detektors nicht wünschenswert, da dies den Dunkelstrom erhöht. Um einen großen Raumwinkel einzustellen, ohne die Detektorgröße zu erhöhen, wird das Licht durch eine Linse gebündelt. Das heißt, es wird eine Konfiguration verwendet, in der das im Strömungsweg der Probenzelle erzeugte Streulicht durch eine Abbildungslinse auf den Detektor abgebildet wird.
Als Grundkonfiguration eines anderen MALS-Detektors lässt sich das in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 offenbarte System anführen. In diesem System ist durch die Seiten der zylindrischen Probenzelle ein Strömungsweg ausgebildet, und das Licht fällt parallel zum Strömungsweg ein. Die Seiten der zylindrischen Probenzelle wirken wie eine Linse, so dass der Raumwinkel in der horizontalen Richtung groß eingestellt werden kann, ohne die Winkelauflösung zu verschlechtern. Da das Licht jedoch parallel zum Strömungsweg einfällt, wird es leicht durch Turbulenzen im Strömungsweg beeinflusst, und bei kleinen Streuwinkeln nimmt die Genauigkeit ab.
Literatur zum Stand der Technik
Bezugsdokumente

Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H07-72068
Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-111163

Nicht-Patentliteratur 1: „Analyse des absoluten Molekulargewichts und der Komplexbildung von Proteinen nach der Lichtstreuungsmethode“, Masafumi Odaka, The Society for Biotechnology (Japan), Vol. 89
Kurzfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
Die Größe des Streulichtbilds, das auf der Lichtempfangsfläche des Detektors abgebildet wird, ist je nach Anordnungswinkel des Detektors unterschiedlich. Wenn die Probe gleichmäßig in der Probenzelle verteilt ist, wird von der Probe kommendes Streulicht auf einer Länge erzeugt, die dem Innendurchmesser L der Probenzelle entspricht. Wenn θ der Anordnungswinkel des Detektors ist, und M die Vergrößerung einer aus der Zelle und einer Abbildungslinse konfigurierten Abbildungsoptik, ist MLsinθ die Länge des auf dem Detektor abgebildeten Streulichtbilds. Bei gleicher Detektorgröße ist der Entstehungsbereich des vom Detektor empfangenen Streulichts je nach Anordnungswinkel des Detektors unterschiedlich. In der Probenzelle entsteht an der Grenzfläche zwischen Luft und Glas und an der Grenzfläche zwischen Glas und Flüssigkeit Streulicht, weshalb es nicht wünschenswert ist, einen großen Detektor zu verwenden, der den gesamten Probenbereich abdeckt.
Wenn der von jedem Detektor empfangene Streulichtentstehungsbereich unterschiedlich ist, weist der Detektor, der einen größeren Bereich empfängt, eine höhere Streulichtausgabe auf. Wenn die Probe gleichmäßig in der Probenzelle verteilt ist, ist es daher möglich, die Ausgabe des Detektors im empfangenen Streulichtentstehungsbereich zu korrigieren. Diese Korrektur wird jedoch ungenau, wenn die Probe ungleichmäßig in der Probenzelle verteilt ist. Das heißt, da das Winkelprofil der Streulichtausgabe ungenau ist, wird die Berechnung des Partikeldurchmessers und des Molekulargewichts ungenau.
In einem gewöhnlichen Chromatogramm weisen die Peaks einer selben Probe eine Peakform mit einer zeitlichen Breite auf. Im Falle einer zylindrischen Probenzelle mit einem inneren Strömungsweg ist die Konzentrationsverteilung derart, dass bei einem Peak-Anstieg die Konzentration im Zentrum des Strömungswegs hoch ist und mit zunehmender Entfernung vom Zentrum abnimmt. Beim einem Peak-Abfall erfolgt der Austausch des Lösungsmittels der mobilen Phase im Zentrum des Strömungswegs schneller, sodass die Konzentration im Zentrum ein niedriges Profil aufweist. Wenn der empfangene Streulichtentstehungsbereich je nach Anordnungswinkel des Detektors unterschiedlich ist, ist die Peakform der Probe im Chromatogramm unterschiedlich, wodurch sich die Genauigkeit des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers verschlechtert.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Streulichtdetektors, der in der Lage ist, eine gute Berechnungsgenauigkeit des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers zu gewährleisten, ohne dass die Peakform beim Durchlauf der Probenzelle vom Anordnungswinkel des Detektors abhängig ist.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Ein Streulichtdetektor nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Streulichtdetektor zur Detektion von Partikeln in einer Flüssigkeitsprobe, umfassend eine transparente Probenzelle, die eine Flüssigkeitsprobe enthält, eine Lichtquelle, die die Probenzelle mit kohärentem Licht bestrahlt, eine Abbildungsoptik, die das Licht von der Probenzelle, das in verschiedenen Streuwinkeln um diese herum gestreut wird, bündelt, eine Schlitzplatte, die auf der Eintrittsseite der Abbildungsoptik angeordnet ist, um den Streuwinkelbereich zu begrenzen, einen Detektor, der das Lichtbündel von der Abbildungsoptik empfängt, und eine Aperturplatte, die weiter auf Seiten des Detektors angeordnet ist als die Brennbreite der Abbildungsoptik und die Lichtempfangsbreite zum Detektor durch ihre Öffnungsbreite begrenzt, wobei eine Vielzahl von Detektionsoptiken von der Probenzelle bis zum Detektor um die Probenzelle herum in einem gleichen Abstand von deren Mittelachse angeordnet sind, und eine Vielzahl von Detektoren einen ersten Detektor umfassen, der näher an einer Bezugsposition angeordnet ist, und einen zweiten Detektor, der weiter von der Bezugsposition entfernt angeordnet ist, wobei die Bezugsposition eine Position in einem Winkel von 90° zur Einfallsrichtung des kohärenten Lichts auf die Probenzelle ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsbreite der Aperturplatte des ersten Detektors größer ist als die Öffnungsbreite der Aperturplatte des zweiten Detektors.
Im Streulichtdetektor mit der obigen Konfiguration ist die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte bevorzugt ein Wert, der sich aus der Multiplikation des Abstands von der Mittelachse der Probenzelle bis zum Detektor mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels jedes Detektors ergibt.
Die Öffnung der Aperturplatte weist bevorzugt mindestens entlang der vertikalen Richtung gerade Seiten auf.
Ferner ist die Aperturplatte bevorzugt zur Feineinstellung der Öffnungsbreite in der horizontalen Richtung drehbar angeordnet.
Zudem weist die Aperturplatte bevorzugt eine Steuereinheit auf, um den Drehwinkel der Aperturplatte auf der Basis der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels in der Flüssigkeitsprobe zu steuern.
Ferner weist Aperturplatte bevorzugt eine Drehvorrichtung zum Drehen der Aperturplatte und eine Speichereinheit zum Speichern der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels in der Flüssigkeitsprobe auf.
Ferner ist jede Schlitzplatte mit einer Öffnung geformt und weist einen Schlitz auf, der den Streuwinkelbereich begrenzt, wobei die Breite jedes Schlitzes bei einem Anordnungswinkel von 90° zur Einfallsrichtung des kohärenten Lichts auf die Probenzelle bevorzugt maximal ist und mit zunehmender Entfernung von diesem Anordnungswinkel von 90° kleiner wird.
Ferner ist die Breite jedes Schlitzes bevorzugt ein Wert, der sich aus der Multiplikation der Schlitzbreite bei einem Anordnungswinkel von 90° mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels jedes Detektors 70 ergibt.
Zudem ist die optische Achse des auf die Probenzelle einfallenden kohärenten Lichts von der Lichtquelle bevorzugt so angeordnet, dass sie zu einer Ebene, die die Probenzelle und den Detektor enthält, in einen bestimmten Winkel geneigt ist.
Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung die Bereitstellung eines Streulichtdetektors, der in der Lage ist, eine gute Berechnungsgenauigkeit des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers zu gewährleisten, ohne dass die Peakform beim Durchlauf der Probenzelle vom Anordnungswinkel des Detektors abhängig ist.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht eines Streulichtdetektors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht des Streulichtdetektors gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine Draufsicht eines Mehrwinkel-Streulichtdetektors (MALS-Detektor) gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist eine Aufnahme des Streulichtbilds auf der Lichtempfangsfläche eines Detektors in einem Anordnungswinkel von 60 Grad.
5 ist eine Aufnahme des Streulichtbilds auf der Lichtempfangsfläche eines Detektors in einem Anordnungswinkel von 90 Grad.
6A ist ein Diagramm einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte unabhängig vom Anordnungswinkel konstant ist.
6B ist ein Diagramm einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte unabhängig vom Anordnungswinkel konstant ist.
7A ist ein Diagramm einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist.
7B ist ein Diagramm einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist.
8 ist eine Draufsicht eines Streulichtdetektors gemäß einer zweiten Ausführungsform.
9 ist eine Draufsicht eines Streulichtdetektors gemäß einer dritten Ausführungsform.
10A ist ein Diagramm (Kurven, die den relativen Wert der Streulichtintensität darstellen, die von jedem Detektor in jedem Anordnungswinkel empfangen wird) einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist und die Schlitzbreite der Schlitzplatte unabhängig vom Anordnungswinkel konstant ist.
10B ist ein Diagramm (Kurven, die den relativen Wert der Streulichtintensität darstellen, die von jedem Detektor in jedem Anordnungswinkel empfangen wird) einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist und auch die Schlitzbreite der Schlitzplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist.
11 ist eine Draufsicht eines Streulichtdetektors gemäß einer vierten Ausführungsform.
12 ist eine Draufsicht eines Konfigurationsbeispiels eines MALS-Detektors.
13 ist eine Seitenansicht des Konfigurationsbeispiels des MALS-Detektors.
14A ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Streulichtintensität und dem Streuwinkel bei einem Partikeldurchmesser von 10 nm zeigt.
14B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Streulichtintensität und dem Streuwinkel bei einem Partikeldurchmesser von 100 nm zeigt.
14C ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Streulichtintensität und dem Streuwinkel bei einem Partikeldurchmesser von 1000 nm zeigt.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden eine erste und eine zweite Ausführungsform des Streulichtdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche oder vergleichbare Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Erste Ausführungsform
[Konfiguration des Streulichtdetektors]
Zunächst wird die Konfiguration des Streulichtdetektors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf 1 bis 3 beschrieben. 1 ist eine Draufsicht des Streulichtdetektors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Seitenansicht des Streulichtdetektors gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Streulichtdetektor gemäß dieser Ausführungsform eine Vorrichtung zur Bestimmung des Molekulargewichts und des Trägheitsradius (Größe) von Partikeln wie z. B. Proteinen, die in einer Flüssigkeitsprobe dispergiert sind. Der Streulichtdetektor 1 umfasst eine Probenzelle 10, eine Lichtquelle 20, einen Strahldämpfer 80, eine Schlitzplatte 40, eine Abbildungsoptik 50, eine Aperturplatte 60 und einen Detektor 70. Im Folgenden wird jede Komponente erläutert.
Die Probenzelle 10 ist eine transparente, zylindrische Zelle, die in ihrem inneren Strömungsweg eine Flüssigkeitsprobe enthält. Die Probenzelle 10 ist zum Beispiel aus einem farblosen, transparenten Quarzglas hergestellt.
Die Lichtquelle 20 bestrahlt die Probenzelle 10 mit kohärentem Licht. Unter „kohärentes Licht“ ist ein Licht zu verstehen, in welchem die Phasenbeziehung der Lichtwellen an zwei beliebigen Punkten im Lichtstrahl zeitinvariant und konstant gehalten wird, und das selbst, nachdem ein Lichtstrahl durch ein beliebiges Verfahren geteilt wird und nach einer großen Wegdifferenz wieder vereint wird, eine perfekte Kohärenz aufweist. Als Lichtquelle 20 wird zum Beispiel eine Laserlichtquelle verwendet, die sichtbares Laserlicht emittiert. Da es in der Natur kein perfektes kohärentes Licht gibt, ist im Singlemode schwingendes Laserlicht das Licht, das dem kohärenten Zustand am nächsten kommt.
Im Lichtweg des einfallenden Lichtstrahls von der Lichtquelle 20 zur Probenzelle 10 ist eine Sammeloptik 21 angeordnet. Als Sammeloptik 21 wird z.B. eine einzelne Sammellinse verwendet. Diese Sammellinse ist eine Plankonvexlinse mit einer konvexen Fläche auf der Eintrittsseite des Lichts von der Lichtquelle 20 und einer planen Fläche auf der Austrittsseite. In dieser Ausführungsform wird als Sammeloptik 21 eine einzelne Sammellinse 21 verwendet, die Sammeloptik 21 kann jedoch auch aus mehreren Sammellinsen oder Sammelspiegeln konfiguriert sein.
Die Lichtquelle 20 und die Sammeloptik 21 sind so angeordnet, dass die optische Achse des von der Lichtquelle 20 auf die Probenzelle 10 einfallenden kohärenten Lichts zu einer Ebene (XY-Ebene), die die Probenzelle 10 und den Detektor 50 enthält, in einen bestimmten Winkel (Neigungswinkel α) geneigt ist. Das heißt, die Lichtquelle 20 und die Sammeloptik 21 sind so angeordnet, dass das einfallende Licht von schräg oben auf die Probenzelle 10 einfällt. Diese Neigung (Winkel α) des auf die Probenzelle 10 einfallenden Lichts ermöglicht es, durch an der Grenzfläche zwischen dem Glas der Probenzelle 10 und der Luft und an der Grenzfläche zwischen dem Glas und dem Strömungsweg (im Folgenden zusammenfassend als „Zellgrenzflächen“ bezeichnet) reflektiertes Licht erzeugtes Streulicht zu reduzieren. Das von der Lichtquelle 20 emittierte Laserlicht durchläuft die Sammeloptik 21 und wird dann in der Nähe der Mittelachse der Probenzelle 10 gebündelt.
Der Strahldämpfer 80 ist eine Vorrichtung, die durch die Probenzelle 10 durchgelassenes Laserlicht dämpft. Der Strahldämpfer 80 ist an einer Position angeordnet, zu der sich das Laserlicht, das auf die Probenzelle 10 eingefallen ist und diese Probenzelle 10 durchlaufen hat, geradlinig ausbreitet. Strahldämpfer 80 werden auch als „Strahlfalle“ bezeichnet und reflektieren den Laserstrahl unendlich innerhalb des Dämpfers, wodurch die Reflexion außerhalb des Dämpfers auf ein Minimum beschränkt wird.
In einem Strahlengang L2 des aus der Probenzelle 10 austretenden Lichts ist eine Detektionsoptik 30 angeordnet. Die Detektionsoptik 30 dieser Ausführungsform ist aus einer Schlitzplatte 40, einer Abbildungsoptik 50, einer Aperturplatte 60 und einem Detektor 70 konfiguriert.
Die Abbildungsoptik 50 sammelt Licht, das in verschiedenen Streuwinkeln um die Probenzelle 10 herum gestreut wird. Als Abbildungsoptik 50 wird zum Beispiel eine einzelne Abbildungslinse verwendet. Diese Abbildungslinse ist eine Plankonvexlinse, die eine plane Fläche auf der Eintrittsseite des Streulichts von der Probenzelle 10 und eine konvexe Fläche auf der Austrittsseite aufweist. In dieser Ausführungsform wird als Abbildungsoptik 50 eine einzelne Abbildungslinse verwendet, die Abbildungsoptik 50 kann jedoch auch aus mehreren Abbildungslinsen oder Abbildungsspiegeln konfiguriert sein.
Die Schlitzplatte 40 ist im Strahlengang L2 des aus der Probenzelle 10 austretenden Lichts zwischen der Probenzelle 10 und der Abbildungsoptik 50 angeordnet. Die Schlitzplatte 40 begrenzt den auf die Abbildungsoptik 50 einfallenden Streuwinkelbereich. Das heißt, ein in der Schlitzplatte 40 vorgesehener Schlitz 41 begrenzt den Streuwinkel in der horizontalen Richtung, wobei er in der vertikalen Richtung länglich ist und seine Seiten mindestens entlang der vertikalen Richtung gerade sind, um in der vertikalen Richtung möglichst viel Licht durchzulassen. Insbesondere weist der Schlitz 41 die Form eines senkrechten Rechtecks oder Langlochs auf.
Die Aperturplatte 60 ist im Strahlengang L2 des aus der Probenzelle 10 austretenden Lichts näher an der Abbildungsoptik 50 angeordnet als der Detektor 70. Die Aperturplatte 60 hat eine das Streulicht begrenzende Funktion, und ihre Öffnung 61 liegt vor der Lichtempfangsfläche des Detektors 70. Die Öffnung der Aperturplatte 60 weist mindestens entlang der vertikalen Richtung gerade Seiten auf. Insbesondere weist die Öffnung 61 der Aperturplatte 60 die Form eines senkrechten Rechtecks oder Langlochs auf.
Wie in 1 und 3 gezeigt, sind eine Vielzahl von Detektionsoptiken 30 von der Probenzelle 10 bis zum Detektor 70 um die Probenzelle 10 herum in einem gleichen Abstand d von deren Mittelachse S angeordnet. Der Winkel θ von der Ausbreitungsrichtung des Lichts wird als Streuwinkel in der horizontalen Ebene (in der XY-Ebene) definiert. Um verschiedene Streuwinkel detektieren zu können, sind in einer horizontalen Ebene (in der XY-Ebene), die durch die Mittelachse S der Probenzelle 10 geht, eine Vielzahl von Detektoren 70 angeordnet. In der Ausführungsform von 1 sind zwei Detektionsoptiken 30 in einem Anordnungswinkel θ1, θ2 angeordnet. Wenn in der Ausführungsform von 1 eine Position in einem Winkel von 90° zur Einfallsrichtung des kohärenten Lichts auf die Probenzelle 10 als Bezugsposition genommen wird, ist der Detektor 70 der Detektionsoptik 30 ein erster Detektor, der näher an der Bezugsposition angeordnet ist, das heißt, in einem Anordnungswinkel θ1, und der Detektor 70 der Detektionsoptik 31 ist ein zweiter Detektor, der weiter von der Bezugsposition entfernt angeordnet ist, das heißt, in einem Anordnungswinkel θ2, der größer ist als der Anordnungswinkel θ1. In der Ausführungsform von 3 sind vierzehn Detektoren 70 in einem gleichen Abstand d um die Probenzelle 10 herum angeordnet. Die Darstellung der Sammeloptik, die Schlitzplatte, die Abbildungsoptik und die Aperturplatte wurde in 3 ausgelassen.
Da eine Vielzahl von Detektoren 70 auf diese Weise um die Probenzelle 10 herum angeordnet sind, ist die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte 60 je nach Anordnungswinkel des jeweiligen Detektors 70 zur Probenzelle 10 unterschiedlich. Das heißt, die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte 60 ist bei einem Anordnungswinkel von 90° zur Einfallsrichtung des kohärenten Lichts auf die Probenzelle 10 maximal und nimmt mit zunehmender Entfernung vom Anordnungswinkel von 90° ab. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte 60 ein Wert, der sich aus der Multiplikation des Abstands von der Mittelachse der Probenzelle 10 bis zum Detektor 70 mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels jedes Detektors 70 ergibt. Auch ein Wert, der ein Wert mit leichten Korrekturen ist, liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, solange die Aufgabe der Erfindung erfüllt wird.
Wenn, wie oben erwähnt, L der Innendurchmesser der Probenzelle 10, θ der Anordnungswinkel des Detektors 70 und M die Vergrößerung der aus der Zelle und einer Abbildungslinse konfigurierten Abbildungsoptik ist, ist MLsinθ die Länge des auf dem Detektor 70 abgebildeten Streulichtbilds. Hier sind der Innendurchmesser L der Probenzelle 10 und die Vergrößerung M der Abbildungsoptik für alle Detektionsoptiken 30, 31, ... gleich. Wenn die Detektionsoptiken 30, 31 in einem gleichen Abstand d um die Probenzelle 10 herum angeordnet sind, wird die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 vor jedem Detektor dem Anordnungswinkel θ1, 02... jedes Detektors 70 relativ zur Probenzelle 10 entsprechend unterschiedlich eingestellt. Die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 wird eingestellt, indem der Abstand d von der Mittelachse S der Probenzelle 10 bis zum Detektor 70 mit einem Sinuswert des Anordnungswinkels θ1, θ2 jedes Detektors 70 multipliziert wird. Das heißt, die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 im Anordnungswinkel θ1 wird auf eine Breite dsinθ1 eingestellt. Und die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 im Anordnungswinkel θ2 wird auf eine Breite dsinθ2 eingestellt.
Der Detektor 70 empfängt das von der Abbildungsoptik 50 gebündelte Licht. Das heißt, die Lichtempfangsfläche des Detektors 70 ist im Brennpunkt der Abbildungsoptik 50 angeordnet. Als Detektor 70 in der vorliegenden Ausführungsform wird zum Beispiel eine Photodiode (PD) verwendet, doch auch ein Detektor mit einem zweidimensionalen Array, wie z.B. ein CMOS, kann verwendet werden.
[Arbeitsweise des Streulichtdetektors]
Im Folgenden wird die Arbeitsweise des Streulichtdetektors gemäß der vorliegenden Ausführungsform Bezug nehmend auf 1 bis 8 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, wird der Strömungsweg der zylindrischen Probenzelle 10 von einer Flüssigkeitsprobe 11 durchlaufen. Wenn der Durchlauf der Flüssigkeitsprobe 11 beendet ist, wird von der Lichtquelle 20 über die Sammeloptik 21 sichtbares Laserlicht emittiert, das ein kohärentes Licht ist. Das sichtbare Laserlicht breitet sich entlang des Strahlengangs L1 aus, wodurch das Laserlicht auf die Flüssigkeitsprobe 11 im Strömungsweg der Probenzelle 10 einfällt. Wenn das Laserlicht auf die Flüssigkeitsprobe einfällt, trifft das Licht auf die in der Flüssigkeitsprobe 11 enthaltenen Partikel und wird in einem bestimmten Streuwinkel gestreut. Das aus der Probenzelle 10 austretende Streulicht durchläuft den Schlitz 41 der Schlitzplatte 40, die Abbildungsoptik 50 und die Aperturplatte 60 und wird dann von der Lichtempfangsfläche des Detektors 70 empfangen. Laserlicht, das auf die Probenzelle 10 eingefallen ist und diese geradlinig durchlaufen hat, wird dagegen durch den Strahldämpfer 80 absorbiert.
Wenn das Streulicht aus der Probenzelle 10 austritt, wird an der Grenzfläche zwischen Luft und Glas und an der Grenzfläche zwischen Glas und Flüssigkeit der Probenzelle 10 reflektiertes Licht RL als Streulicht erzeugt. Die Schlitzplatte 40 begrenzt den Streuwinkelbereich des auf die Abbildungsoptik 50 einfallenden Streulichts durch einen vertikalen Schlitz 41. Die Abbildungsoptik 50 bündelt das Streulicht und bildet es auf der Lichtempfangsfläche des Detektors 70 ab, wobei die Lichtempfangsbreite zum Detektor 70 vor dem Detektor durch die Öffnungsbreite der Öffnung 61 der Aperturplatte 60 weiter begrenzt wird.
Wie in 1 und 3 gezeigt, sind eine Vielzahl von Detektionsoptiken 30 von der Probenzelle 10 bis zum Detektor 70 um die Probenzelle 10 herum in einem gleichen Abstand d von deren Mittelachse S angeordnet. Die Größe des auf der Lichtempfangsfläche des Detektors 70 abgebildeten Streulichtbilds ist je nach Anordnungswinkel des Detektors 70 unterschiedlich. Wenn, wie oben erwähnt, die Flüssigkeitsprobe 11 gleichmäßig in der Probenzelle 10 verteilt ist, L der Innendurchmesser der Probenzelle 10 ist, θ der Anordnungswinkel des Detektors und M die Vergrößerung der aus der Zelle und der Abbildungslinse konfigurierten Abbildungsoptik, ist MLsinθ die Länge des auf dem Detektor abgebildeten Streulichtbilds.
Hier sind der Innendurchmesser L der Probenzelle 10 und die Vergrößerung M der Abbildungsoptik für alle Detektionsoptiken 30, 31... gleich, weshalb die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 vor jedem Detektor dem Anordnungswinkel θ1, θ2... jedes Detektors 70 zur Probenzelle 10 entsprechend unterschiedlich eingestellt wird. Das heißt, die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 wird eingestellt, indem der Abstand d von der Mittelachse S der Probenzelle 10 bis zum Detektor 70 mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels θ1, θ2 jedes Detektors 70 multipliziert wird. Indem die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 auf diese Weise dem Anordnungswinkel θ1, θ2 jedes Detektors 70 entsprechend unterschiedlich eingestellt wird, ist es möglich, die Lichtempfangsbreite zu jedem Detektor 70 auf eine optimale Breite einzustellen.
[Beobachtung des Streulichtbilds auf der Lichtempfangsfläche des Detektors]
Das auf dem Detektor abgebildete Streulichtbild wurde beobachtet, um die Wirkung der ersten Ausführungsform zu bestätigen. 4 ist eine Aufnahme des Streulichtbilds auf der Lichtempfangsfläche eines Detektors in einem Anordnungswinkel von 60 Grad. 5 ist eine Aufnahme des Streulichtbilds auf der Lichtempfangsfläche eines Detektors in einem Anordnungswinkel von 90 Grad. In 4 und 5 ist SL vom Lösungsmittel kommendes Streulicht, und GL ist vom Glas kommendes Streulicht.
Die Aufnahmebedingungen waren wie folgt: Als Probenzelle 10 wurde zum Beispiel eine transparente zylindrische Zelle mit einem Innendurchmesser von 1,6 mm und einem Außendurchmesser von 8,0 mm verwendet. An einer Position 50 mm von der Mittelachse S der Probenzelle 10 war eine Abbildungslinse (Plankonvexlinse) angeordnet. Die Abbildungslinse hatte zum Beispiel einen konvexen Durchmesser von ∅ 12,7 mm und eine Brennbreite von 38 mm. An einer Position 100 mm von der Mittelachse S der Probenzelle 10 waren eine Aperturplatte 60 und ein Detektor (PD) 70 angeordnet.
Wie in 4 und 5 gezeigt, wurden mit Wasser als Lösungsmittel Streulichtbilder des Wassers auf der Lichtempfangsfläche des Detektors (PD) in einem Anordnungswinkel von 90° und 60° aufgenommen. Die Länge des Streulichtbilds steht mit MLsinθ in Beziehung, und bei einem Anordnungswinkel von 60 Grad ist die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 vor dem Detektor um den Sinuswert des Anordnungswinkels θ verkürzt.
[Chromatographische Messungen]
6A und 6B sind Diagramme von chromatographischen Messungen, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte unabhängig vom Anordnungswinkel konstant ist. Das heißt, sie zeigen Ausgaben eines Detektors (PD) in den Anordnungswinkeln θ1 und θ2, die dem BSA (Rinderserumalbumin)-Monomer in einer Größenausschlusschromatographie-Messung entsprechen. 6A ist ein auf den Maximalwert des Monomer-Peaks (1030 Sekunden) standardisiertes Ergebnis. 6B ist das Ergebnis der Division der Ausgabe von θ2 durch die Ausgabe von θ1. Da die durch Spalten getrennten Eigenschaften der Probe gleich sind, sind die Peakformen von θ1 und θ2 in 6A gleich, und in 6B sollte der Wert von θ2 idealerweise eine Steigung von 0 haben, steigt jedoch im Laufe der Zeit stetig an. Wenn das Molekulargewicht oder der Partikeldurchmesser anhand dieser Ergebnisse berechnet werden, sind die Berechnungsergebnisse in den Peaks unterschiedlich, und die Berechnungsgenauigkeit verschlechtert sich.
Dagegen sind 7A und 7B Diagramme von chromatographischen Messungen, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich ist. Das heißt, sie zeigen das Ergebnis, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte so eingestellt ist, dass der Detektor (PD) Streulicht vom selben Probenbereich empfängt. Im Vergleich zu 6A und 6B ist die Schwankung von θ2 kleiner, und die Schwankung der Berechnungswerte des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers in den Peaks ist geringer.
Wie oben erläutert, ist im Streulichtdetektor 1 der ersten Ausführungsform die Öffnungsbreite der Aperturplatte 60 vor jedem Detektor dem Anordnungswinkel θ1 und θ2 jedes Detektors 70 zur Probenzelle 10 entsprechend unterschiedlich eingestellt, wodurch die Lichtempfangsbreite zum Detektor 70 auf eine optimale Breite eingestellt werden kann. Daher ist es dem Streulichtdetektor 1 der ersten Ausführungsform gemäß möglich, eine gute Berechnungsgenauigkeit des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers zu gewährleisten, ohne dass die Peakform beim Durchlauf der Probenzelle 10 vom Anordnungswinkel des Detektors 70 abhängig ist.
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird ein Streulichtdetektor 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform Bezug nehmend auf 8 beschrieben. 8 ist eine Seitenansicht des Streulichtdetektors 2 gemäß der zweiten Ausführungsform. Elemente, die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in der ersten Ausführungsform, weisen dieselbe oder eine vergleichbare Konfiguration auf.
Wie in 8 gezeigt, unterscheidet sich der Streulichtdetektor 2 gemäß der zweiten Ausführungsform von dem der ersten Ausführungsform darin, dass eine Aperturplatte 260 zur Feineinstellung der Öffnungsbreite in der horizontalen Richtung drehbar angeordnet ist. Das heißt, die Aperturplatte 260 wird zum Beispiel an einem mittleren Abschnitt in vertikaler Richtung durch eine nicht dargestellte Drehachse getragen und ist in der horizontalen Richtung drehbar konfiguriert. Die Aperturplatte 260 umfasst eine Drehvorrichtung 210 zum Drehen der Aperturplatte 260, eine Speichereinheit 230 zum Speichern der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels in der Flüssigkeitsprobe, und eine Steuereinheit 220, um den Drehwinkel der Aperturplatte 260 auf der Basis der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels zu steuern.
Die Drehachse ist mit einer Drehvorrichtung 210 wie zum Beispiel einem Schrittmotor verbunden, der die Aperturplatte 260 dreht, indem er die Drehachse antreibt. Die Speichereinheit 230 speichert die Brechungsindexinformation verschiedener Arten von Lösungsmitteln in Flüssigkeitsproben. Die Steuereinheit 220 extrahiert die Brechungsindexinformation des Lösungsmittels der zu analysierenden Flüssigkeitsprobe 110 aus der Speichereinheit 230. Die Steuereinheit 220 treibt die Drehvorrichtung 210 auf der Basis der extrahierten Brechungsindexinformation des Lösungsmittels an und steuert den Drehwinkel der Aperturplatte 260. Durch Steuern des Drehwinkels der Aperturplatte 260 wird die Aperturplatte 260 in der horizontalen Richtung geneigt und praktisch die Feineinstellung der Öffnungsbreite durchgeführt.
Der Streulichtdetektor 2 gemäß der zweiten Ausführungsfortn hat im Wesentlichen die gleiche Arbeitsweise und Wirkung wie der Streulichtdetektor 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Insbesondere ist im Streulichtdetektor 2 gemäß der zweiten Ausführungsform die Aperturplatte 260 zur Feineinstellung der Öffnungsbreite in der horizontalen Richtung drehbar angeordnet. Ferner umfasst die Aperturplatte 260 eine Drehvorrichtung 210 zum Drehen der Aperturplatte 260, eine Speichereinheit 230 zum Speichern der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels in der Flüssigkeitsprobe, und eine Steuereinheit 220 zum Steuern des Drehwinkels der Aperturplatte auf der Basis der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels. Dadurch ermöglicht es der Streulichtdetektor 2 gemäß der zweiten Ausführungsform, der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels in der Flüssigkeitsprobe entsprechend eine Feineinstellung der Öffnungsbreite der Aperturplatte 260 durchzuführen. Die Vergrößerung M der Abbildungsoptik ist vom Brechungsindex des Lösungsmittels abhängig. Indem die Öffnungsbreite dem Brechungsindex entsprechend eingestellt wird, ist es möglich, unabhängig vom Lösungsmittel Streulicht aus demselben Bereich im Strömungsweg zu empfangen. Daher weist er die vorteilhafte Wirkung auf, dass eine gute Berechnungsgenauigkeit des Molekulargewichts und des Partikeldurchmessers gewährleistet werden kann.
[Dritte Ausführungsform]
Im Folgenden wird ein Streulichtdetektor 3 gemäß einer dritten Ausführungsform Bezug nehmend auf 9 beschrieben. 9 ist eine Draufsicht des Streulichtdetektors gemäß der dritten Ausführungsform. 10A ist ein Diagramm (Kurven, die den relativen Wert der Streulichtintensität darstellen, die von jedem Detektor in jedem Anordnungswinkel empfangen wird) einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist und die Schlitzbreite der Schlitzplatte unabhängig vom Anordnungswinkel konstant ist. 10B ist ein Diagramm (Kurven, die den relativen Wert der Streulichtintensität darstellen, die von jedem Detektor in jedem Anordnungswinkel empfangen wird) einer chromatographischen Messung, wenn die Öffnungsbreite der Aperturplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist und auch die Schlitzbreite der Schlitzplatte je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist. In dieser Ausführungsform werden hauptsächlich Unterschiede zur obigen ersten Ausführungsform beschrieben, und die Beschreibung gleicher Elemente wird ausgelassen. Ferner weisen Elemente, die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in der ersten Ausführungsform, dieselbe oder eine vergleichbare Konfiguration auf. Die Kurven in 10A und 10B zeigen jeweils das berechnete Ergebnis der Zellpositionsabhängigkeit [X-Abhängigkeit] des relativen Werts der empfangenen Streulichtintensität, wobei die empfangene Lichtintensität des im Zellzentrum (X=0) erzeugten Streulichts 1 ist.
Wie in 9 gezeigt, sind im Streulichtdetektor 3 gemäß der dritten Ausführungsform eine Vielzahl von Schlitzplatten 340 um die Probenzelle 10 herum angeordnet. Die Breite des Schlitzes 341 jeder Schlitzplatte 340 ist wie die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte 60 bei einem Anordnungswinkel von 90° zur Einfallsrichtung des kohärenten Lichts auf die Probenzelle 10 maximal und wird mit zunehmender Entfernung von diesem Anordnungswinkel von 90° kleiner. Ferner ist in dieser Ausführungsform die Breite jedes Schlitzes 341 ein Wert, der sich aus der Multiplikation der Breite des Schlitzes 341 bei einem Anordnungswinkel von 90° mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels jedes Detektors 70 ergibt. Wenn w0 die Breite des Schlitzes 341 in einem Anordnungswinkel von 90° ist, wird zum Beispiel die Breite des Schlitzes 341 im Anordnungswinkel θ1 auf w0*sinθ1 eingestellt. Ferner wird die Breite des Schlitzes 341 im Anordnungswinkel θ2 auf w0*sinθ2 eingestellt. Auf diese Weise wird in dieser Ausführungsform die Breite des Schlitzes 341 dem Anordnungswinkel θ1, θ2 jedes Detektors 70 entsprechend unterschiedlich eingestellt. Auch ein Wert, der sich aus der Multiplikation der Breite des Schlitzes 341 bei einem Anordnungswinkel von 90° mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels jedes Detektors 70 ergibt und ein Wert mit leichten Korrekturen ist, liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, solange die Aufgabe der Erfindung erfüllt wird.
Wenn die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte 60 je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist, die Breite jedes Schlitzes 341 jedoch unabhängig vom Anordnungswinkel konstant ist, das heißt, die Breite jedes Schlitzes 341 nicht je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist, werden Ergebnisse wie die in 10A gezeigten Kurven erhalten.
Wie aus den in 10A gezeigten Kurven hervorgeht, neigt die Lichtintensität an jedem Detektor 70 dazu, mit kleiner werdendem Anordnungswinkel (zum Beispiel bei einem Anordnungswinkel von 15 oder 30 Grad) abzunehmen, sodass im Vergleich zur Lichtintensität in einem großen Anordnungswinkel eine Abweichung auftritt. Wenn kein Detektor 70 mit einem kleinen Anordnungswinkel verwendet wird, wird daher verhindert, dass diese Abweichung die Detektionsergebnisse für das Molekulargewicht und den Trägheitsradius von Proteinen oder anderer Partikel beeinflusst.
Daher ist der Streulichtdetektor 3 wie oben beschrieben so konfiguriert, dass die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte 60 je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist und auch die Breite jedes Schlitzes 341 je nach Anordnungswinkel unterschiedlich eingestellt ist, um die von der Größe des Anordnungswinkels abhängige Abweichung der Lichtintensität zu verhindern. In diesem Fall werden Ergebnisse wie die in 10B gezeigten Kurven erhalten. Wie aus den Kurven in 10B hervorgeht, liegen die Kurven der Lichtintensität an jedem Anordnungswinkel unabhängig von der Größe des Anordnungswinkels nahezu übereinander, sodass die obige Abweichung nicht auftritt. Dadurch ist es möglich, das Molekulargewicht und den Trägheitsradius von Partikeln wie z. B. Proteinen unabhängig von der Anordnungsposition des Detektors 70 mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
[Vierte Ausführungsform]
Im Folgenden wird ein Streulichtdetektor 4 gemäß einer vierten Ausführungsform Bezug nehmend auf 11 beschrieben. 11 ist eine Seitenansicht eines Streulichtdetektors 4 gemäß der vierten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform werden hauptsächlich die Unterschiede zur obigen dritten Ausführungsform beschrieben, und die Beschreibung gleicher Elemente wird ausgelassen. Ferner weisen Elemente, die mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in der dritten Ausführungsform, dieselbe oder eine vergleichbare Konfiguration auf.
Wie in 11 gezeigt, unterscheidet sich der Streulichtdetektor 4 gemäß der vierten Ausführungsform von dem der dritten Ausführungsform darin, dass die Schlitzplatte zur Feineinstellung der Breite jedes Schlitzes 341 in der horizontalen Richtung drehbar angeordnet ist. Das heißt, die Schlitzplatte 340 wird zum Beispiel an einem mittleren Abschnitt in vertikaler Richtung durch eine nicht dargestellte Drehachse getragen und ist in der horizontalen Richtung drehbar konfiguriert. Die Schlitzplatte 340 weist eine Drehvorrichtung 410 zum Drehen dieser Schlitzplatte 340 und eine Steuereinrichtung 420 zum Steuern des Drehwinkels der Schlitzplatte 340 auf.
Die Drehachse ist mit einer Drehvorrichtung 410 wie zum Beispiel einem Schrittmotor verbunden, der die Schlitzplatte 340 dreht, indem er die Drehachse antreibt. Die Steuereinheit 420 treibt die Drehvorrichtung 410 an und steuert den Drehwinkel der Schlitzplatte 340. Für jede Schlitzplatte 340 wird die gleiche Schlitzplatte 340 verwendet, und die Einstellung jeder Schlitzplatte 340 wird durch Steuern des Drehwinkels jeder Schlitzplatte 340 geändert. Dadurch ist es möglich, die Breite jedes Schlitzes 341 je nach Anordnungswinkel unterschiedlich einzustellen. Zudem ermöglicht die drehbare Konfiguration jeder Schlitzplatte 340 die Feineinstellung der Breite jedes Schlitzes 341.
Die obigen Ausführungsformen sollen das Verständnis der Erfindung erleichtern und die Erfindung in keiner Weise einschränken. Jedes der in den Ausführungsformen verwendete Elemente sowie deren Anordnung, Material, Zustand, Form und Größe usw. sind nicht auf die beispielhaft dargestellten beschränkt und können nach Bedarf geändert werden. Es ist auch möglich, in verschiedenen Ausführungsformen gezeigte Konfigurationen teilweise zu ersetzen oder miteinander zu kombinieren.
Zudem kann ein erfindungsgemäßer Streulichtdetektor auch eine Kombination aus zwei oder mehr beliebigen Konfigurationen (Merkmalen) aus jeder der obigen Ausführungsformen aufweisen.
Bezugszeichenliste

1,2,3,4: Streulichtdetektor
10: Probenzelle
20: Lichtquelle
30: Detektionsoptik
40, 340: Schlitzplatte
41,341: Schlitz
50: Abbildungsoptik
60,260: Aperturplatte
61: Öffnung
70: Detektor
210, 410: Drehvorrichtung
220,420: Steuereinheit
230: Speichereinheit

Claims

Streulichtdetektor zur Detektion von Partikeln in einer Flüssigkeitsprobe, umfassend eine transparente Probenzelle, die eine Flüssigkeitsprobe enthält, eine Lichtquelle, die die Probenzelle mit kohärentem Licht bestrahlt, eine Abbildungsoptik, die das Licht von der Probenzelle, das in verschiedenen Streuwinkeln um diese herum gestreut wird, bündelt, eine Schlitzplatte, die auf der Eintrittsseite der Abbildungsoptik angeordnet ist, um den Streuwinkelbereich zu begrenzen, einen Detektor, der das Lichtbündel von der Abbildungsoptik empfängt, und eine Aperturplatte, die näher auf Seiten des Detektors liegt als die Brennbreite der Abbildungsoptik und die Lichtempfangsbreite zum Detektor durch ihre Öffnungsbreite begrenzt, wobei eine Vielzahl von Detektionsoptiken von der Probenzelle bis zum Detektor um die Probenzelle herum in einem gleichen Abstand von deren Mittelachse angeordnet sind, die Vielzahl von Detektoren einen ersten Detektor umfassen, der näher an einer Bezugsposition angeordnet ist, und einen zweiten Detektor, der weiter von der Bezugsposition entfernt angeordnet ist, wobei die Bezugsposition eine Position in einem Winkel von 90° zur Einfallsrichtung des kohärenten Lichts auf die Probenzelle ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsbreite der Aperturplatte des ersten Detektors größer ist als die Öffnungsbreite der Aperturplatte des zweiten Detektors.
Streulichtdetektor nach Anspruch 1, wobei die Öffnungsbreite jeder Aperturplatte ein Wert ist, der sich aus der Multiplikation des Abstands von der Mittelachse der Probenzelle zum Detektor mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels jedes Detektors ergibt.
Streulichtdetektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung der Aperturplatte mindestens entlang der vertikalen Richtung gerade Seiten hat.
Streulichtdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Aperturplatte zur Feineinstellung der Öffnungsbreite in der horizontalen Richtung drehbar angeordnet ist.
Streulichtdetektor nach Anspruch 4, wobei die Aperturplatte eine Steuereinheit aufweist, um den Drehwinkel der Aperturplatte auf der Basis der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels in der Flüssigkeitsprobe zu steuern.
Streulichtdetektor nach Anspruch 5, wobei die Aperturplatte eine Drehvorrichtung zum Drehen der Aperturplatte und eine Speichereinheit zum Speichern der Brechungsindexinformation des Lösungsmittels in der Flüssigkeitsprobe aufweist.
Streulichtdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede der Schlitzplatten mit einer Öffnung geformt ist und einen Schlitz aufweist, der den Streuwinkelbereich begrenzt, wobei die Breite jedes Schlitzes bei einem Anordnungswinkel von 90° zur Einfallsrichtung des kohärenten Lichts auf die Probenzelle maximal ist und mit zunehmender Entfernung von diesem Anordnungswinkel von 90° kleiner wird.
Streulichtdetektor nach Anspruch 7, wobei die Breite jedes Schlitzes ein Wert ist der sich aus der Multiplikation der Schlitzbreite bei einem Anordnungswinkel von 90° mit dem Sinuswert des Anordnungswinkels jedes Detektors 70 ergibt.
Streulichtdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die optische Achse des auf die Probenzelle einfallenden kohärenten Lichts von der Lichtquelle so angeordnet ist, dass sie zu einer Ebene, die die Probenzelle und den Detektor enthält, in einen bestimmten Winkel geneigt ist.