JP2001021480A - フローセル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置 - Google Patents
フローセル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置Info
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
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- Optical Measuring Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料流体に入射して照射領域を通過した光
が、フローセルの内壁面などで反射して光源に逆戻りし
たり、照射領域を再度通過したりすることのないように
する。 【解決手段】 レーザ光Ｌａを照射して粒子検出部とし
ての照射領域Ｍを内部に形成し、この照射領域Ｍを通過
する試料流体６に含まれる粒子の粒径等の粒子情報を得
るためのフローセルにおいて、レーザ光Ｌａが試料流体
６に入射して照射領域Ｍを通過した後に、試料流体６と
フローセル１の内壁面５ｃとの境界面に所定の入射角α
（α≠０°）で入射するようにフローセル１の壁部５の
形状を形成した。
が、フローセルの内壁面などで反射して光源に逆戻りし
たり、照射領域を再度通過したりすることのないように
する。 【解決手段】 レーザ光Ｌａを照射して粒子検出部とし
ての照射領域Ｍを内部に形成し、この照射領域Ｍを通過
する試料流体６に含まれる粒子の粒径等の粒子情報を得
るためのフローセルにおいて、レーザ光Ｌａが試料流体
６に入射して照射領域Ｍを通過した後に、試料流体６と
フローセル１の内壁面５ｃとの境界面に所定の入射角α
（α≠０°）で入射するようにフローセル１の壁部５の
形状を形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粒子検出部として
の照射領域を内部に形成するフローセル及びこのフロー
セルを用いて照射領域を通過する試料流体に含まれる粒
子の粒径等の粒子情報を得る粒子測定装置に関する。
の照射領域を内部に形成するフローセル及びこのフロー
セルを用いて照射領域を通過する試料流体に含まれる粒
子の粒径等の粒子情報を得る粒子測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４に示すように、従来のフローセル１
００は、透明部材から成り、断面形状を四角形状として
所定長さの直線流路を有して形成されている。そして、
レーザ光Ｌａが透過するフローセル１００を構成する壁
部１０１の外壁面１０１ａと内壁面１０１ｂは平行に形
成されている。
００は、透明部材から成り、断面形状を四角形状として
所定長さの直線流路を有して形成されている。そして、
レーザ光Ｌａが透過するフローセル１００を構成する壁
部１０１の外壁面１０１ａと内壁面１０１ｂは平行に形
成されている。
【０００３】また、フローセル１００にレーザ光源から
レーザ光Ｌａを照射する場合には、図５に示すように、
レーザ光Ｌａを空気と外壁面１０１ａとの境界面に所定
の入射角θ11（θ11≠０°）で入射させ、屈折角θ12で
屈折させている。これは、レーザ光Ｌａを入射角θ11＝
０°としてフローセル１００の外壁面１０１ａに垂直に
入射させると、レーザ光Ｌａが外壁面１０１ａで反射し
て反射光の一部がレーザ光源に戻り、帰還ノイズとして
レーザ光Ｌａに重畳するのを防止するためである。
レーザ光Ｌａを照射する場合には、図５に示すように、
レーザ光Ｌａを空気と外壁面１０１ａとの境界面に所定
の入射角θ11（θ11≠０°）で入射させ、屈折角θ12で
屈折させている。これは、レーザ光Ｌａを入射角θ11＝
０°としてフローセル１００の外壁面１０１ａに垂直に
入射させると、レーザ光Ｌａが外壁面１０１ａで反射し
て反射光の一部がレーザ光源に戻り、帰還ノイズとして
レーザ光Ｌａに重畳するのを防止するためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フローセル１
００中を流れる試料流体（試料の溶媒）１０２の屈折率
によって、内壁面１０１ｂと試料流体１０２との境界面
におけるレーザ光Ｌａの屈折角が異なるため、試料流体
１０２中を進むレーザ光はＬａ１（試料流体の屈折率が
ｎ2の場合）又はＬａ２（試料流体の屈折率がｎ3の場
合）となり、流路の中心に設けられる粒子検出部として
の照射領域Ｍが位置ずれを起こしてしまう。即ち、スネ
ルの法則により、内壁面１０１ｂと試料流体１０２との
境界面にレーザ光Ｌａが入射角θ13（外壁面１０１ａと
内壁面１０１ｂが平行に形成されているので、θ13＝θ
12となる。）で入射すると、試料流体１０２の屈折率が
ｎ2の場合には、屈折角θ14となり、試料流体１０２の
屈折率がｎ3の場合には、屈折角θ15となるからであ
る。
００中を流れる試料流体（試料の溶媒）１０２の屈折率
によって、内壁面１０１ｂと試料流体１０２との境界面
におけるレーザ光Ｌａの屈折角が異なるため、試料流体
１０２中を進むレーザ光はＬａ１（試料流体の屈折率が
ｎ2の場合）又はＬａ２（試料流体の屈折率がｎ3の場
合）となり、流路の中心に設けられる粒子検出部として
の照射領域Ｍが位置ずれを起こしてしまう。即ち、スネ
ルの法則により、内壁面１０１ｂと試料流体１０２との
境界面にレーザ光Ｌａが入射角θ13（外壁面１０１ａと
内壁面１０１ｂが平行に形成されているので、θ13＝θ
12となる。）で入射すると、試料流体１０２の屈折率が
ｎ2の場合には、屈折角θ14となり、試料流体１０２の
屈折率がｎ3の場合には、屈折角θ15となるからであ
る。
【０００５】すると、屈折率ｎ2の試料流体に対応した
照射領域Ｍの位置に合せて設定されている集光手段は、
屈折率ｎ3の試料流体の場合には照射領域Ｍが位置ずれ
し、照射領域Ｍを通過する粒子による散乱光などを検出
することができない。従って、試料流体の違いにより、
粒径等の粒子情報を正確に検出することができないとい
う問題がある。
照射領域Ｍの位置に合せて設定されている集光手段は、
屈折率ｎ3の試料流体の場合には照射領域Ｍが位置ずれ
し、照射領域Ｍを通過する粒子による散乱光などを検出
することができない。従って、試料流体の違いにより、
粒径等の粒子情報を正確に検出することができないとい
う問題がある。
【０００６】また、フローセル１００を構成する壁部１
０１の形状によっては、照射領域Ｍを通過したレーザ光
Ｌａが、試料流体１０２と内壁面１０１ｃとの境界面、
又は外壁面１０１ｄと空気との境界面で反射して反射光
の一部がレーザ光源に戻り、帰還ノイズとしてレーザ光
Ｌａに重畳するという問題と、反射光の一部が照射領域
Ｍを再び通過してノイズを増加させるという問題があ
る。
０１の形状によっては、照射領域Ｍを通過したレーザ光
Ｌａが、試料流体１０２と内壁面１０１ｃとの境界面、
又は外壁面１０１ｄと空気との境界面で反射して反射光
の一部がレーザ光源に戻り、帰還ノイズとしてレーザ光
Ｌａに重畳するという問題と、反射光の一部が照射領域
Ｍを再び通過してノイズを増加させるという問題があ
る。
【０００７】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、試料流体に入射して照射領域を通過した光がフ
ローセルの内壁面などで反射して光源に逆戻りしたり、
照射領域を再度通過したりすることのないようにしたフ
ローセル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置を提
供しようとするものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、試料流体に入射して照射領域を通過した光がフ
ローセルの内壁面などで反射して光源に逆戻りしたり、
照射領域を再度通過したりすることのないようにしたフ
ローセル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置を提
供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１に係る発明は、光を照射して粒子検出部としての
照射領域を内部に形成し、この照射領域を通過する試料
流体に含まれる粒子の粒径等の粒子情報を得るためのフ
ローセルにおいて、前記光が前記試料流体に入射して前
記照射領域を通過した後に、前記試料流体とフローセル
の内壁面との境界面に所定の入射角α（α≠０°）で入
射するようにフローセルの壁部の形状を形成したもので
ある。
求項１に係る発明は、光を照射して粒子検出部としての
照射領域を内部に形成し、この照射領域を通過する試料
流体に含まれる粒子の粒径等の粒子情報を得るためのフ
ローセルにおいて、前記光が前記試料流体に入射して前
記照射領域を通過した後に、前記試料流体とフローセル
の内壁面との境界面に所定の入射角α（α≠０°）で入
射するようにフローセルの壁部の形状を形成したもので
ある。
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
フローセルにおいて、前記光がフローセルの外壁面と空
気との境界面に所定の入射角α’（α’≠０°）で入射
するようにフローセルの壁部の形状を形成したものであ
る。
フローセルにおいて、前記光がフローセルの外壁面と空
気との境界面に所定の入射角α’（α’≠０°）で入射
するようにフローセルの壁部の形状を形成したものであ
る。
【００１０】請求項３に係る発明は、光を照射して粒子
検出部としての照射領域を内部に形成し、この照射領域
を通過する試料流体に含まれる粒子の粒径等の粒子情報
を得るためのフローセルにおいて、前記光が前記試料流
体に入射して前記照射領域を通過した後に、前記試料流
体とフローセルの内壁面との境界面に入射角が０°で入
射し、その後、前記光がフローセルの外壁面と空気との
境界面に所定の入射角α”（α”≠０°）で入射するよ
うにフローセルの壁部の形状を形成したものである。
検出部としての照射領域を内部に形成し、この照射領域
を通過する試料流体に含まれる粒子の粒径等の粒子情報
を得るためのフローセルにおいて、前記光が前記試料流
体に入射して前記照射領域を通過した後に、前記試料流
体とフローセルの内壁面との境界面に入射角が０°で入
射し、その後、前記光がフローセルの外壁面と空気との
境界面に所定の入射角α”（α”≠０°）で入射するよ
うにフローセルの壁部の形状を形成したものである。
【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載のフローセルと、このフローセル
の流路に光を照射して照射領域を形成する光源と、前記
照射領域の粒子の散乱光、透過光又は回折光を検出処理
する光学的検出処理手段を備えるものである。
項３のいずれかに記載のフローセルと、このフローセル
の流路に光を照射して照射領域を形成する光源と、前記
照射領域の粒子の散乱光、透過光又は回折光を検出処理
する光学的検出処理手段を備えるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
粒子測定装置の構成図、図２は本発明に係るフローセル
の断面図、図３はフローセルの壁部における光の透過経
路の説明図である。
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る
粒子測定装置の構成図、図２は本発明に係るフローセル
の断面図、図３はフローセルの壁部における光の透過経
路の説明図である。
【００１３】本発明に係る粒子測定装置は、図１に示す
ように、フローセル１、レーザ光源２、集光光学系３、
光電変換素子４などを備えて成る。フローセル１は、透
明部材から成り、所定長さの直線流路１ａを有し、全体
としてＬ型筒形状に屈曲している。
ように、フローセル１、レーザ光源２、集光光学系３、
光電変換素子４などを備えて成る。フローセル１は、透
明部材から成り、所定長さの直線流路１ａを有し、全体
としてＬ型筒形状に屈曲している。
【００１４】また、フローセル１は、図２に示すよう
に、断面形状が四角形状の壁部５からなり、内側の断面
形状は台形であり、外側の断面形状も台形である。そし
て、レーザ光Ｌａが入射する外壁面５ａとレーザ光Ｌａ
が出射する内壁面５ｂとは、平行ではなく、外壁面５ａ
は内壁面５ｂに対して所定の角度（傾斜）を有して形成
されている。更に、レーザ光Ｌａが出射する内壁面５ｂ
とレーザ光Ｌａが入射する内壁面５ｃとは、平行ではな
く、内壁面５ｃは内壁面５ｂに対して所定の角度（傾
斜）を有して形成されている。
に、断面形状が四角形状の壁部５からなり、内側の断面
形状は台形であり、外側の断面形状も台形である。そし
て、レーザ光Ｌａが入射する外壁面５ａとレーザ光Ｌａ
が出射する内壁面５ｂとは、平行ではなく、外壁面５ａ
は内壁面５ｂに対して所定の角度（傾斜）を有して形成
されている。更に、レーザ光Ｌａが出射する内壁面５ｂ
とレーザ光Ｌａが入射する内壁面５ｃとは、平行ではな
く、内壁面５ｃは内壁面５ｂに対して所定の角度（傾
斜）を有して形成されている。
【００１５】なお、所定長さの直線流路１ａを設けた理
由は、フローセル１に試料流体６を流したとき、試料流
体６の流れを層流にするためである。層流を得るための
条件としては、試料流体６の粘度、直線流路の長さ、流
路の断面形状及び流速などが挙げられ、直線流路１ａの
長さ及び流路の断面形状については、試料流体６の粘度
と流速を勘案して決定している。
由は、フローセル１に試料流体６を流したとき、試料流
体６の流れを層流にするためである。層流を得るための
条件としては、試料流体６の粘度、直線流路の長さ、流
路の断面形状及び流速などが挙げられ、直線流路１ａの
長さ及び流路の断面形状については、試料流体６の粘度
と流速を勘案して決定している。
【００１６】レーザ光源２は、フローセル１の直線流路
１ａの所定箇所にレーザ光Ｌａを照射して照射領域Ｍを
形成する。ここで、レーザ光Ｌａの光軸は、直線流路１
ａ内において直線流路１ａの中心軸とほぼ直交してい
る。
１ａの所定箇所にレーザ光Ｌａを照射して照射領域Ｍを
形成する。ここで、レーザ光Ｌａの光軸は、直線流路１
ａ内において直線流路１ａの中心軸とほぼ直交してい
る。
【００１７】また、図２に示すように、レーザ光Ｌａ
は、空気と外壁面５ａの境界面に対して入射角θで入射
している。これは、上述のようにレーザ光Ｌａが空気と
外壁面５ａの境界面で反射して反射光の一部がレーザ光
源２に戻るのを防止するためである。反射光の一部がレ
ーザ光源２に戻ると、帰還ノイズがレーザ光Ｌａに重畳
するので好ましくないからである。
は、空気と外壁面５ａの境界面に対して入射角θで入射
している。これは、上述のようにレーザ光Ｌａが空気と
外壁面５ａの境界面で反射して反射光の一部がレーザ光
源２に戻るのを防止するためである。反射光の一部がレ
ーザ光源２に戻ると、帰還ノイズがレーザ光Ｌａに重畳
するので好ましくないからである。
【００１８】更に、照射領域Ｍを通過したレーザ光Ｌａ
は、試料流体６と内壁面５ｃの境界面に所定の入射角α
（α≠０°）で入射すると共に、外壁面５ｄと空気との
境界面にも所定の入射角α’（α’≠０°）で入射して
いる。
は、試料流体６と内壁面５ｃの境界面に所定の入射角α
（α≠０°）で入射すると共に、外壁面５ｄと空気との
境界面にも所定の入射角α’（α’≠０°）で入射して
いる。
【００１９】このように、レーザ光Ｌａの入射角α，
α’を０°としないのは、上述のようにレーザ光Ｌａが
試料流体６と内壁面５ｃの境界面及び外壁面５ｄと空気
との境界面で反射して、反射光の一部がレーザ光源２に
戻ること及び反射光の一部が照射領域Ｍを再び通過する
ことを防止するためである。反射光の一部がレーザ光源
２に戻ると、帰還ノイズがレーザ光Ｌａに重畳するので
好ましくないからである。また、反射光の一部が照射領
域Ｍを再び通過すると、ノイズを増加させるので、やは
り好ましくないからである。
α’を０°としないのは、上述のようにレーザ光Ｌａが
試料流体６と内壁面５ｃの境界面及び外壁面５ｄと空気
との境界面で反射して、反射光の一部がレーザ光源２に
戻ること及び反射光の一部が照射領域Ｍを再び通過する
ことを防止するためである。反射光の一部がレーザ光源
２に戻ると、帰還ノイズがレーザ光Ｌａに重畳するので
好ましくないからである。また、反射光の一部が照射領
域Ｍを再び通過すると、ノイズを増加させるので、やは
り好ましくないからである。
【００２０】集光光学系３は、フローセル１の直線流路
１ａの中心軸と一致する光軸を有し、照射領域Ｍにおい
てレーザ光Ｌａを受けた粒子が発する散乱光Ｌｓを集光
する機能を備える。なお、集光光学系３は、必ずしもフ
ローセル１の直線流路１ａの中心軸上に設ける必要はな
い。
１ａの中心軸と一致する光軸を有し、照射領域Ｍにおい
てレーザ光Ｌａを受けた粒子が発する散乱光Ｌｓを集光
する機能を備える。なお、集光光学系３は、必ずしもフ
ローセル１の直線流路１ａの中心軸上に設ける必要はな
い。
【００２１】光電変換素子４は、集光光学系３の光軸上
に設けられている。光電変換素子４は、粒子が照射領域
Ｍを通過する間に発する散乱光Ｌｓを電圧に変換する。
なお、集光光学系３以降の手段を光学的検出処理手段と
いう。
に設けられている。光電変換素子４は、粒子が照射領域
Ｍを通過する間に発する散乱光Ｌｓを電圧に変換する。
なお、集光光学系３以降の手段を光学的検出処理手段と
いう。
【００２２】以上のように構成した本発明に係るフロー
セル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置の作用に
ついて説明する。ここで、空気の屈折率をｎ0、フロー
セル１の壁部５の屈折率をｎ1、試料流体６の屈折率を
ｎ2又はｎ3とする。
セル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置の作用に
ついて説明する。ここで、空気の屈折率をｎ0、フロー
セル１の壁部５の屈折率をｎ1、試料流体６の屈折率を
ｎ2又はｎ3とする。
【００２３】図３に示すように、レーザ光源２から出射
されたレーザ光Ｌａが、空気と外壁面５ａとの境界面に
入射して屈折するときには、スネルの法則に従い、入射
角θ 1と屈折角θ2との間に、以下に示す数式（１）が成
り立つ。
されたレーザ光Ｌａが、空気と外壁面５ａとの境界面に
入射して屈折するときには、スネルの法則に従い、入射
角θ 1と屈折角θ2との間に、以下に示す数式（１）が成
り立つ。
【００２４】 ｎ0・ｓｉｎθ1＝ｎ1・ｓｉｎθ2 （１）
【００２５】次いで、レーザ光Ｌａは、壁部５を直進す
る。そして、内壁面５ｂと試料流体６との境界面では、
同様にスネルの法則に従い、入射角θ3と屈折率ｎ2の試
料流体６の場合の屈折角θ4、又は入射角θ3と屈折率ｎ
3の試料流体６の場合の屈折角θ5との間に、以下に示す
数式（２）が成り立つ。
る。そして、内壁面５ｂと試料流体６との境界面では、
同様にスネルの法則に従い、入射角θ3と屈折率ｎ2の試
料流体６の場合の屈折角θ4、又は入射角θ3と屈折率ｎ
3の試料流体６の場合の屈折角θ5との間に、以下に示す
数式（２）が成り立つ。
【００２６】 ｎ1・ｓｉｎθ3＝ｎ2・ｓｉｎθ4＝ｎ3・ｓｉｎθ5 （２）
【００２７】従って、試料流体６の屈折率の値（ｎ2又
はｎ3）に影響されずに照射領域Ｍの位置を一定にする
には、屈折角をほぼ等しくすればよい。数式（２）か
ら、その条件を満足させるには、ｓｉｎθ3＝ｓｉｎθ4
＝ｓｉｎθ5＝０、即ちレーザ光Ｌａを内壁面５ｂと試
料流体６との境界面に入射角θ3＝０°で入射させれば
よい。
はｎ3）に影響されずに照射領域Ｍの位置を一定にする
には、屈折角をほぼ等しくすればよい。数式（２）か
ら、その条件を満足させるには、ｓｉｎθ3＝ｓｉｎθ4
＝ｓｉｎθ5＝０、即ちレーザ光Ｌａを内壁面５ｂと試
料流体６との境界面に入射角θ3＝０°で入射させれば
よい。
【００２８】レーザ光Ｌａを内壁面５ｂと試料流体６と
の境界面に入射角θ3＝０°で入射させると、屈折角θ4
＝屈折角θ5＝０°となり、常に等しい屈折角（０°）
でレーザ光Ｌａは試料流体６中を進むことになる。な
お、θ3は厳密に０°である必要はなく、照射領域Ｍの
位置ずれが許容できる範囲内であればよい。従って、θ
3は、ほぼ０°であればよい。
の境界面に入射角θ3＝０°で入射させると、屈折角θ4
＝屈折角θ5＝０°となり、常に等しい屈折角（０°）
でレーザ光Ｌａは試料流体６中を進むことになる。な
お、θ3は厳密に０°である必要はなく、照射領域Ｍの
位置ずれが許容できる範囲内であればよい。従って、θ
3は、ほぼ０°であればよい。
【００２９】そこで、内壁面５ｂと試料流体６との境界
面に入射角θ3＝０°でレーザ光Ｌａを入射させるため
には、図３に示すように、外壁面５ａと内壁面５ｂとの
なす角をθ6とすると、空気と外壁面５ａとの境界面に
おける屈折角θ2がθ6に等しくなる（θ2＝θ6）ように
すればよい。
面に入射角θ3＝０°でレーザ光Ｌａを入射させるため
には、図３に示すように、外壁面５ａと内壁面５ｂとの
なす角をθ6とすると、空気と外壁面５ａとの境界面に
おける屈折角θ2がθ6に等しくなる（θ2＝θ6）ように
すればよい。
【００３０】更に、数式（１）において、θ2＝θ6とし
て、どのくらいの入射角θ1で、レーザ光Ｌａを空気と
外壁面５ａとの境界面に入射させればよいかを求める。
入射角θ1は、空気の屈折率ｎ0、フローセル１の壁部５
の屈折率ｎ1、外壁面５ａと内壁面５ｂとのなす角θ6に
より決定され、以下に示す数式（３）より求めることが
できる。
て、どのくらいの入射角θ1で、レーザ光Ｌａを空気と
外壁面５ａとの境界面に入射させればよいかを求める。
入射角θ1は、空気の屈折率ｎ0、フローセル１の壁部５
の屈折率ｎ1、外壁面５ａと内壁面５ｂとのなす角θ6に
より決定され、以下に示す数式（３）より求めることが
できる。
【００３１】 θ1＝ｓｉｎ-1｛（ｎ1／ｎ0）ｓｉｎθ6｝ （３）
【００３２】従って、数式（３）を満たす角度θ1で、
レーザ光Ｌａを空気と外壁面５ａとの境界面に入射させ
れば、試料流体６の屈折率の値に関係せずに照射領域Ｍ
の位置を一定に維持することができる。
レーザ光Ｌａを空気と外壁面５ａとの境界面に入射させ
れば、試料流体６の屈折率の値に関係せずに照射領域Ｍ
の位置を一定に維持することができる。
【００３３】このようなフローセル１に試料流体６を流
すと、照射領域Ｍを通過する粒子にレーザ光Ｌａが照射
され、レーザ光Ｌａを受けた粒子が発する散乱光Ｌｓが
集光光学系３により集光される。
すと、照射領域Ｍを通過する粒子にレーザ光Ｌａが照射
され、レーザ光Ｌａを受けた粒子が発する散乱光Ｌｓが
集光光学系３により集光される。
【００３４】次いで、集光光学系３により集光した散乱
光Ｌｓが、光電変換素子４により電圧に変換される。そ
して、光電変換素子４により変換された電圧のピークの
数により粒子の数が、電圧の値により粒子の粒径が測定
される。
光Ｌｓが、光電変換素子４により電圧に変換される。そ
して、光電変換素子４により変換された電圧のピークの
数により粒子の数が、電圧の値により粒子の粒径が測定
される。
【００３５】そして、照射領域Ｍを通過したレーザ光Ｌ
ａが、屈折率ｎ2の試料流体６と内壁面５ｃの境界面に
入射し屈折するときには、スネルの法則に従い、入射角
α1（α1≠０°）と屈折角β1との間に、以下に示す数
式（４）が成り立つ。
ａが、屈折率ｎ2の試料流体６と内壁面５ｃの境界面に
入射し屈折するときには、スネルの法則に従い、入射角
α1（α1≠０°）と屈折角β1との間に、以下に示す数
式（４）が成り立つ。
【００３６】 ｎ2・ｓｉｎα1＝ｎ1・ｓｉｎβ1 （４）
【００３７】また、照射領域Ｍを通過したレーザ光Ｌａ
が、屈折率ｎ3の試料流体６と内壁面５ｃの境界面に入
射し屈折するときにも、同様にスネルの法則に従い、入
射角α1（α1≠０°）と屈折角β2との間に、以下に示
す数式（５）が成り立つ。
が、屈折率ｎ3の試料流体６と内壁面５ｃの境界面に入
射し屈折するときにも、同様にスネルの法則に従い、入
射角α1（α1≠０°）と屈折角β2との間に、以下に示
す数式（５）が成り立つ。
【００３８】 ｎ3・ｓｉｎα1＝ｎ1・ｓｉｎβ2 （５）
【００３９】このように、入射角α1が０°でないの
は、レーザ光Ｌａが入射する試料流体６と内壁面５ｃの
境界面が、レーザ光Ｌａの屈折角θ4，θ5が０°となる
内壁面５ｂと試料流体６の境界面に対し平行でないから
である。即ち、入射角α1が０°にならないように、内
壁面５ｃと内壁面５ｂとが所定の角度を持つようフロー
セル１の壁部５が形成されているからである。
は、レーザ光Ｌａが入射する試料流体６と内壁面５ｃの
境界面が、レーザ光Ｌａの屈折角θ4，θ5が０°となる
内壁面５ｂと試料流体６の境界面に対し平行でないから
である。即ち、入射角α1が０°にならないように、内
壁面５ｃと内壁面５ｂとが所定の角度を持つようフロー
セル１の壁部５が形成されているからである。
【００４０】更に、屈折角β1で屈折したレーザ光Ｌａ
３が、外壁面５ｄと空気の境界面に入射し屈折するとき
には、スネルの法則に従い、入射角α2（α2≠０°とす
る）と屈折角β3との間に、以下に示す数式（６）が成
り立つ。
３が、外壁面５ｄと空気の境界面に入射し屈折するとき
には、スネルの法則に従い、入射角α2（α2≠０°とす
る）と屈折角β3との間に、以下に示す数式（６）が成
り立つ。
【００４１】 ｎ1・ｓｉｎα2＝ｎ0・ｓｉｎβ3 （６）
【００４２】また、屈折角β2で屈折したレーザ光Ｌａ
４が、外壁面５ｄと空気の境界面に入射し屈折するとき
も、同様にスネルの法則に従い、入射角α3（α3≠０°
とする）と屈折角β4との間に、以下に示す数式（７）
が成り立つ。
４が、外壁面５ｄと空気の境界面に入射し屈折するとき
も、同様にスネルの法則に従い、入射角α3（α3≠０°
とする）と屈折角β4との間に、以下に示す数式（７）
が成り立つ。
【００４３】 ｎ1・ｓｉｎα3＝ｎ0・ｓｉｎβ4 （７）
【００４４】なお、入射角α2及び入射角α3は、屈折率
ｎ1と屈折率ｎ0によって決まる臨界角（ｓｉｎ-1（ｎ0
／ｎ1））より小さくしておくことが望ましい。入射角
α2，α3が臨界角より大きいと、レーザ光Ｌａ３，Ｌａ
４が外壁面５ｄと空気との境界面で全反射することにな
り、好ましくないからである。
ｎ1と屈折率ｎ0によって決まる臨界角（ｓｉｎ-1（ｎ0
／ｎ1））より小さくしておくことが望ましい。入射角
α2，α3が臨界角より大きいと、レーザ光Ｌａ３，Ｌａ
４が外壁面５ｄと空気との境界面で全反射することにな
り、好ましくないからである。
【００４５】ここで、入射角α2，α3が、０°になるの
は、内壁面５ｃと外壁面５ｄのなす角度β5が、夫々屈
折角β1，β2と等しい場合（β5＝β1、β5＝β2）であ
る。屈折角β1，β2は、それぞれ以下に示す数式
（８）、（９）で求めることができる。
は、内壁面５ｃと外壁面５ｄのなす角度β5が、夫々屈
折角β1，β2と等しい場合（β5＝β1、β5＝β2）であ
る。屈折角β1，β2は、それぞれ以下に示す数式
（８）、（９）で求めることができる。
【００４６】 β1＝ｓｉｎ-1｛（ｎ2／ｎ1）ｓｉｎα1｝ （８）
【００４７】 β2＝ｓｉｎ-1｛（ｎ3／ｎ1）ｓｉｎα1｝ （９）
【００４８】従って、入射角α2，α3を、０°にしない
ためには、フローセル１の内壁面５ｃと外壁面５ｄのな
す角度β5が、屈折角β1，β2と等しくならないよう
に、壁部５を形成すればよい。
ためには、フローセル１の内壁面５ｃと外壁面５ｄのな
す角度β5が、屈折角β1，β2と等しくならないよう
に、壁部５を形成すればよい。
【００４９】ここで、フローセル１及び試料流体６の屈
折率に拘らず、外壁面５ｄと空気との境界面へのレーザ
光Ｌａの入射角α2，α3が、０°にならない条件を求め
ると、数式（４）、数式（５）から、β1≠０°、β2≠
０°となる。従って、入射角α2，α3が、０°にならな
い条件であるβ5≠β1、β5≠β2を満足させるために
は、β5＝０°となる。
折率に拘らず、外壁面５ｄと空気との境界面へのレーザ
光Ｌａの入射角α2，α3が、０°にならない条件を求め
ると、数式（４）、数式（５）から、β1≠０°、β2≠
０°となる。従って、入射角α2，α3が、０°にならな
い条件であるβ5≠β1、β5≠β2を満足させるために
は、β5＝０°となる。
【００５０】β5＝０°とは、フローセル１の内壁面５
ｃと外壁面５ｄとが平行であることを意味する。即ち、
内壁面５ｃと外壁面５ｄを平行に形成すれば、フローセ
ル１及び試料流体６の屈折率に拘らず、外壁面５ｄと空
気との境界面へのレーザ光Ｌａの入射角は、０°になら
ない。
ｃと外壁面５ｄとが平行であることを意味する。即ち、
内壁面５ｃと外壁面５ｄを平行に形成すれば、フローセ
ル１及び試料流体６の屈折率に拘らず、外壁面５ｄと空
気との境界面へのレーザ光Ｌａの入射角は、０°になら
ない。
【００５１】ところで、レーザ光Ｌａがフローセル１か
ら出射するフローセル１の内壁面５ｃと外壁面５ｄとの
角度等の形態は、本発明の実施の形態に限定されるもの
ではない。即ち、本発明においては、レーザ光Ｌａがフ
ローセル１内を流れる試料流体６の屈折率に左右される
ことなく、フローセル１の照射領域Ｍを確実に通過し、
更に試料流体６と内壁面５ｃとの境界面に所定の入射角
α（α≠０°）で入射すると共に、外壁面５ｄと空気と
の境界面にも所定の入射角α’（α’≠０°）で入射す
るように、フローセル１の壁部５の形状が形成されてい
ればよい。
ら出射するフローセル１の内壁面５ｃと外壁面５ｄとの
角度等の形態は、本発明の実施の形態に限定されるもの
ではない。即ち、本発明においては、レーザ光Ｌａがフ
ローセル１内を流れる試料流体６の屈折率に左右される
ことなく、フローセル１の照射領域Ｍを確実に通過し、
更に試料流体６と内壁面５ｃとの境界面に所定の入射角
α（α≠０°）で入射すると共に、外壁面５ｄと空気と
の境界面にも所定の入射角α’（α’≠０°）で入射す
るように、フローセル１の壁部５の形状が形成されてい
ればよい。
【００５２】従って、フローセル１の内壁面５ｃと外壁
面５ｄとの角度等の形態は、内壁面５ｃ及び外壁面５ｄ
の全面について、図２又は図３に示すように、同じ形状
に形成する必要はなく、レーザ光Ｌａが通過する部分の
み、入射角が０°にならないように形成することもでき
る。
面５ｄとの角度等の形態は、内壁面５ｃ及び外壁面５ｄ
の全面について、図２又は図３に示すように、同じ形状
に形成する必要はなく、レーザ光Ｌａが通過する部分の
み、入射角が０°にならないように形成することもでき
る。
【００５３】これまでは、レーザ光Ｌａを、試料流体６
と内壁面５ｃとの境界面に所定の入射角α（α≠０°）
で入射させ、ここでの反射光がレーザ光源又は照射領域
Ｍに戻らないようにすることを前提に説明してきた。し
かし、レーザ光源又は照射領域Ｍに戻る反射光を少しで
も減らすことができれば、それに応じた効果が得られる
ことは明らかである。
と内壁面５ｃとの境界面に所定の入射角α（α≠０°）
で入射させ、ここでの反射光がレーザ光源又は照射領域
Ｍに戻らないようにすることを前提に説明してきた。し
かし、レーザ光源又は照射領域Ｍに戻る反射光を少しで
も減らすことができれば、それに応じた効果が得られる
ことは明らかである。
【００５４】そこで、レーザ光Ｌａを試料流体６と内壁
面５ｃとの境界面に入射角αを０°で入射させた場合で
あっても、レーザ光Ｌａが外壁面５ｄと空気との境界面
に所定の入射角α”（α”≠０°）で入射するようにフ
ローセル１の壁部５の形状を形成すれば、レーザ光Ｌａ
が外壁面５ｄと空気との境界面で反射するのを防止する
ことができ、反射光の一部がレーザ光源に戻ることによ
り帰還ノイズがレーザ光Ｌａに重畳するのを回避するこ
とができる。
面５ｃとの境界面に入射角αを０°で入射させた場合で
あっても、レーザ光Ｌａが外壁面５ｄと空気との境界面
に所定の入射角α”（α”≠０°）で入射するようにフ
ローセル１の壁部５の形状を形成すれば、レーザ光Ｌａ
が外壁面５ｄと空気との境界面で反射するのを防止する
ことができ、反射光の一部がレーザ光源に戻ることによ
り帰還ノイズがレーザ光Ｌａに重畳するのを回避するこ
とができる。
【００５５】なお、本発明の実施の形態においては、光
散乱式の粒子測定装置について説明したが、照射領域Ｍ
を通過する粒子の存在による透過光量の減少量を検出し
て粒子の数や粒径などを測定する光遮断式の粒子測定装
置、及び照射領域Ｍを通過する粒子の存在により生じる
回折光を検出する光回折式の粒子測定装置にも適用でき
る。
散乱式の粒子測定装置について説明したが、照射領域Ｍ
を通過する粒子の存在による透過光量の減少量を検出し
て粒子の数や粒径などを測定する光遮断式の粒子測定装
置、及び照射領域Ｍを通過する粒子の存在により生じる
回折光を検出する光回折式の粒子測定装置にも適用でき
る。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る発明
によれば、光が粒子検出部としての照射領域を通過した
後、試料流体の屈折率の大きさに影響されずに、試料流
体と内壁面の境界面で光源に戻る方向に反射するのを防
止することができ、反射光の一部が光源に戻ることによ
り帰還ノイズが光に重畳すること及び反射光の一部が照
射領域を再び通過してノイズを増加させることを回避す
ることができる。
によれば、光が粒子検出部としての照射領域を通過した
後、試料流体の屈折率の大きさに影響されずに、試料流
体と内壁面の境界面で光源に戻る方向に反射するのを防
止することができ、反射光の一部が光源に戻ることによ
り帰還ノイズが光に重畳すること及び反射光の一部が照
射領域を再び通過してノイズを増加させることを回避す
ることができる。
【００５７】請求項２に係る発明によれば、光が粒子検
出部としての照射領域を通過した後、試料流体の屈折率
の大きさに影響されずに、試料流体と内壁面の境界面で
光源に戻る方向に反射するのを防止することができるの
に加えて、更に光が外壁面と空気との境界面で光源に戻
る方向に反射するのを防止することができ、反射光の一
部が光源に戻ることにより帰還ノイズが光に重畳するこ
と及び反射光の一部が照射領域を再び通過してノイズを
増加させることを回避することができる。
出部としての照射領域を通過した後、試料流体の屈折率
の大きさに影響されずに、試料流体と内壁面の境界面で
光源に戻る方向に反射するのを防止することができるの
に加えて、更に光が外壁面と空気との境界面で光源に戻
る方向に反射するのを防止することができ、反射光の一
部が光源に戻ることにより帰還ノイズが光に重畳するこ
と及び反射光の一部が照射領域を再び通過してノイズを
増加させることを回避することができる。
【００５８】請求項３に係る発明によれば、光が外壁面
と空気との境界面で光源に戻る方向に反射するのを防止
することができ、反射光の一部が光源に戻ることにより
帰還ノイズが光に重畳すること及び反射光の一部が照射
領域を再び通過してノイズを増加させることを回避する
ことができる。
と空気との境界面で光源に戻る方向に反射するのを防止
することができ、反射光の一部が光源に戻ることにより
帰還ノイズが光に重畳すること及び反射光の一部が照射
領域を再び通過してノイズを増加させることを回避する
ことができる。
【００５９】請求項４に係る発明によれば、試料流体の
屈折率の大きさに影響されずに、試料流体に含まれる粒
子の数及び粒子の粒径を測定することができる。
屈折率の大きさに影響されずに、試料流体に含まれる粒
子の数及び粒子の粒径を測定することができる。
【図１】本発明に係る粒子測定装置の構成図
【図２】本発明に係るフローセルの断面図
【図３】フローセルの壁部における光の透過経路の説明
図
図
【図４】従来のフローセルの断面図
【図５】従来のフローセルの壁部における光の透過経路
の説明図
の説明図
１…フローセル、２…レーザ光源、３…集光光学系、４
…光電変換素子、５…壁部、５ａ，５ｄ…外壁面、５
ｂ，５ｃ…内壁面、６…試料流体、Ｌａ…レーザ光、Ｍ
…照射領域。
…光電変換素子、５…壁部、５ａ，５ｄ…外壁面、５
ｂ，５ｃ…内壁面、６…試料流体、Ｌａ…レーザ光、Ｍ
…照射領域。
Claims (4)
- 【請求項１】 光を照射して粒子検出部としての照射領
域を内部に形成し、この照射領域を通過する試料流体に
含まれる粒子の粒径等の粒子情報を得るためのフローセ
ルにおいて、前記光が前記試料流体に入射して前記照射
領域を通過した後に、前記試料流体とフローセルの内壁
面との境界面に所定の入射角α（α≠０°）で入射する
ようにフローセルの壁部の形状を形成したことを特徴と
するフローセル。 - 【請求項２】 請求項１に記載のフローセルにおいて、
前記光がフローセルの外壁面と空気との境界面に所定の
入射角α’（α’≠０°）で入射するようにフローセル
の壁部の形状を形成したことを特徴とするフローセル。 - 【請求項３】 光を照射して粒子検出部としての照射領
域を内部に形成し、この照射領域を通過する試料流体に
含まれる粒子の粒径等の粒子情報を得るためのフローセ
ルにおいて、前記光が前記試料流体に入射して前記照射
領域を通過した後に、前記試料流体とフローセルの内壁
面との境界面に入射角が０°で入射し、その後、前記光
がフローセルの外壁面と空気との境界面に所定の入射角
α”（α”≠０°）で入射するようにフローセルの壁部
の形状を形成したことを特徴とするフローセル。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のフローセルと、このフローセルの流路に光を照射して
照射領域を形成する光源と、前記照射領域の粒子の散乱
光、透過光又は回折光を検出処理する光学的検出処理手
段を備えることを特徴とする粒子測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19119499A JP3530078B2 (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | フローセル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置 |
| US09/528,146 US6465802B1 (en) | 1999-03-18 | 2000-03-17 | Particle measurement apparatus flow cell useful for sample fluids having different refractive indexes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19119499A JP3530078B2 (ja) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | フローセル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001021480A true JP2001021480A (ja) | 2001-01-26 |
| JP3530078B2 JP3530078B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=16270478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19119499A Expired - Fee Related JP3530078B2 (ja) | 1999-03-18 | 1999-07-06 | フローセル及びこのフローセルを用いた粒子測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3530078B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007298474A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Rohm Co Ltd | マイクロチップ |
| JP2009085872A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光吸収分析装置 |
| JP2009533687A (ja) * | 2006-04-11 | 2009-09-17 | グアヴァ テクノロジーズ インコーポレイテッド | キャピラリ−フローサイトメータの非対称毛管 |
| CN111474105A (zh) * | 2019-01-24 | 2020-07-31 | 理音株式会社 | 流体中悬浮物质测定用流动池和粒子计数器 |
| WO2021048962A1 (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 株式会社島津製作所 | 光散乱検出装置 |
| WO2022068630A1 (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 深圳市帝迈生物技术有限公司 | 一种光学测量装置以及样本分析仪 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7386199B2 (en) * | 2005-12-22 | 2008-06-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Providing light to channels or portions |
| JP2008224342A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Rion Co Ltd | フローセル、フローセルの製造方法及び粒子測定装置 |
-
1999
- 1999-07-06 JP JP19119499A patent/JP3530078B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2009533687A (ja) * | 2006-04-11 | 2009-09-17 | グアヴァ テクノロジーズ インコーポレイテッド | キャピラリ−フローサイトメータの非対称毛管 |
| JP2007298474A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Rohm Co Ltd | マイクロチップ |
| JP2009085872A (ja) * | 2007-10-02 | 2009-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光吸収分析装置 |
| CN111474105A (zh) * | 2019-01-24 | 2020-07-31 | 理音株式会社 | 流体中悬浮物质测定用流动池和粒子计数器 |
| WO2021048962A1 (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 株式会社島津製作所 | 光散乱検出装置 |
| JPWO2021048962A1 (ja) * | 2019-09-11 | 2021-11-18 | 株式会社島津製作所 | 光散乱検出装置 |
| WO2022068630A1 (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 深圳市帝迈生物技术有限公司 | 一种光学测量装置以及样本分析仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3530078B2 (ja) | 2004-05-24 |
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