JP2017151037A - 粒子検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調整が容易な粒子検出装置を提供する。
【解決手段】開口１０１が設けられており、光学系の少なくとも一部を格納する筐体２と、光学系に配置されるフローセル１と、開口１０１を介して筐体２を貫通し、フローセル１に接続される流路３Ａ、３Ｂと、流路３を筐体２に固定する固定器具１０４であって、筐体２に対する流路３の固定位置を調整可能な固定器具１０４と、を備える粒子検出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は検出技術に関し、粒子検出装置に関する。

フローサイトメータ、及び微生物検出装置等を含む粒子検出装置においては、サンプルである流体を流すためのフローセルが用いられる。フローセルは透明であり、フローセル内部を流れる流体に光を照射すると、流体中に含まれる粒子が蛍光を発したり、散乱光が生じたりする。蛍光や散乱光は、フローセルの隣に配置されたレンズで集光されて検出される（例えば、特許文献１参照。）。蛍光や散乱光の検出回数、検出強度、及び検出波長等から、流体中に含まれていた粒子の数や種類を特定することが可能である。例えば、粒子が生物粒子であるか否か、粒子が樹脂であるか否か、あるいは粒子が気泡であるか否か等を判別することが可能である。

特許第３６８４７４７号公報

粒子検出装置の光学系は精密であり、粒子検出装置の調整は容易ではない。そこで、本発明は、調整が容易な粒子検出装置を提供可能することを目的の一つとする。

本発明の態様によれば、（ａ）開口が設けられており、光学系の少なくとも一部を格納する筐体と、（ｂ）筐体内部の光学系に配置されるフローセルと、（ｃ）開口を介して筐体を貫通し、フローセルに接続される流路と、（ｄ）流路を筐体に固定する固定器具であって、筐体に対する流路の固定位置を調整可能な固定器具と、を備える、粒子検出装置が提供される。

上記の粒子検出装置において、固定器具が、流路を保持する流路ホルダと、流路ホルダと筐体の間に挟まれるシムのセットと、を備えていてもよい。あるいは、上記の粒子検出装置において、固定器具が、流路を保持する流路ホルダと、流路に設けられたフランジと流路ホルダの間に挟まれるシムのセットと、を備えていてもよい。

上記の粒子検出装置において、シムのセットが、異なる厚みのシムを備えていてもよいし、同じ厚みのシムを備えていてもよい。

上記の粒子検出装置において、流路ホルダが、シムのセットが備える少なくとも一つのシムを介して、複数の角度から、筐体に押し当てられてもよい。また、流路ホルダが、シムのセットが備える少なくとも一つのシムを介して、複数の角度から、筐体の外面に垂直に押し当てられる面を備えていてもよい。さらに、流路ホルダが屈曲しており、流路ホルダの複数の領域が、シムのセットが備える少なくとも一つのシムを介して、筐体に押し当てられてもよい。

上記の粒子検出装置において、筐体に雌ネジが設けられており、固定器具が、流路ホルダを筐体に押し当てる雄ネジをさらに備え、流路ホルダに雄ネジの軸が挿入される通し孔が設けられていてもよい。流路ホルダに設けられた通し孔が、雄ネジの軸の直径より長い、対向する二辺を備えていてもよい。

上記の粒子検出装置が、フローセルを保持し、フローセルと流路を接続するフローセルホルダをさらに備えていてもよい。

上記の粒子検出装置において、筐体が分割可能であってもよい。

上記の粒子検出装置において、フローセルと流路が接続されたまま筐体の開口から引き抜き可能であってもよい。また、フローセルと流路と流路ホルダが接続されたまま筐体の開口から引き抜き可能であってもよい。さらに、フローセルと流路とフローセルホルダが接続されたまま筐体の開口から引き抜き可能であってもよい。

本発明によれば、調整が容易な粒子検出装置を提供可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出装置の一部の組み立て斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出装置の一部の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る粒子検出装置の一部の組み立て斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る粒子検出装置の一部を示す側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る粒子検出装置の一部を示す斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る粒子検出装置は、図１に示すように、開口１０１が設けられており、光学系の少なくとも一部を格納する筐体２と、筐体２内部の光学系に配置されるフローセル１と、開口１０１を介して筐体２を貫通し、フローセル１に接続される流路３Ａ、３Ｂと、流路３Ａ、３Ｂを筐体２に固定する固定器具１０４であって、筐体２に対する流路３Ａ、３Ｂの固定位置を調整可能な固定器具１０４と、を備える。

図１及び図２に示す例においては、筐体２には、光学系の少なくとも一部として放物面鏡等の凹面鏡が格納されている。筐体２と放物面鏡は一体であってもよい。筐体２には、フローセル１の近傍に配置されるその他の光学系が格納されていてもよい。筐体２の側面には、図１に示すブロック５がボルト等の雄ネジで固定されており、ブロック５は、筐体２の側面の凸部をなしている。

フローセル１は、石英ガラス等の透明な材料からなる。フローセル１には、内部を液体等の流体が流れる貫通孔が設けられている。貫通孔は、例えば、フローセル１の中心を通る。なお、粒子検出装置の組み立て工程を示す図１においては、フローセル１が放物面鏡の開口付近に位置しているが、組み立て後は、図２（ａ）に示すように、フローセル１は、流路３Ａ、３Ｂと同一直線上に位置する。フローセル１は、球状であってもよいし、直方体状であってもよい。フローセル１が球状である場合、フローセル１の屈折率を考慮した上で、フローセル１の中心と、筐体２内部の放物面鏡の焦点と、が一致することが好ましい。フローセル１の放物面鏡と対向する側と反対側の外表面に、光を反射する金属薄膜を設けてもよい。

フローセル１には、フローセル１の貫通孔で焦点を結ぶ検査光が照射される。フローセル１が球状である場合、フローセル１の屈折率を考慮した上で、フローセル１の中心と、検査光の焦点と、が一致することが好ましい。フローセル１を粒子が通過すると、検査光を照射された粒子において散乱光が生じるまた、フローセル１を蛍光性粒子が通過すると、検査光を照射された蛍光性粒子が自家蛍光を含む蛍光を発する。散乱光及び蛍光は、筐体２内部の放物面鏡で集光され、光検出器２３で検出される。光検出器２３は、例えば、放物面鏡の第２の焦点に配置される。

図１に示す上流側の流路３Ａ及び下流側の流路３Ｂは、それぞれ、筐体２内部の放物面鏡の鏡面を貫通するよう、筐体２の上面と下面に設けられた開口１０１に垂直に挿入され、ガスケット１０Ａ、１０Ｂを介してフローセル１に接続される。流路３Ａ、３Ｂは、例えば金属製のノズルである。粒子が含まれるか否か検査される流体は、上流側の流路３Ａを介してフローセル１に供給され、フローセル１を通過した流体は、下流側の流路３Ｂを介して排出される。

流路３Ａには、ボルト等の雄ネジの通し孔が設けられたフランジ１０３Ａが設けられている。また、流路３Ｂには、ボルト等の雄ネジの通し孔が設けられたフランジ１０３Ｂが設けられている。流路３Ａ及び３Ｂの外径は、それぞれ、筐体２に設けられた開口１０１の口径より小さい。そのため、流路３Ａ、３Ｂは、筐体２に固定される前は、流路３Ａ、３Ｂの延伸方向（Ｙ方向）に対して垂直な面（Ｘ方向及びＺ方向を含む面）内において所定の範囲内で移動可能である。

固定器具１０４は、流路３Ａ、３Ｂを保持する流路ホルダ４と、流路ホルダ４と筐体２の間に挟まれるシム６、７、８のセットと、を備える。流路ホルダ４は、例えば、筐体２と勘合するよう、屈曲している。図１に示す例においては、流路ホルダ４は、筐体２の上面、筐体２の側面、筐体２の側面に固定されたブロック５の側面、及び筐体２の下面と平行な部分となる面を備える。そのため、流路ホルダ４は、筐体２の上面、筐体２の側面、筐体２の側面に固定されたブロック５の側面、及び筐体２の下面と勘合する。

上流側の流路３Ａは、流路３Ａのフランジ１０３Ａを介して、ボルト等の雄ネジ１３Ａによって、流路ホルダ４の筐体２の上面と平行な部分に固定される。下流側の流路３Ｂは、流路３Ｂのフランジ１０３Ｂを介して、ボルト等の雄ネジ１３Ｂによって、流路ホルダ４の筐体２の下面と平行な部分に固定される。

シム７は、流路ホルダ４と筐体２の上面の間に挟まれる。ここで、第１の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、厚みの異なる複数のシム７のセットを備える。厚みの異なる複数のシム７のセットから少なくとも一つのシム７を選んで、流路ホルダ４と筐体２の上面の間に挟むことにより、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）において、流路ホルダ４に保持された流路３Ａに接続されたフローセル１の位置を調整することが可能である。

なお、第１の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、同じ厚みの複数のシム７のセットを備えていてもよい。この場合、流路ホルダ４と筐体２の上面の間に挟むシム７の枚数によって、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）におけるフローセル１の位置を調整してもよい。

シム６は、流路ホルダ４と筐体２の側面の間に挟まれる。筐体２の側面は、筐体２の上面及び下面に対して垂直である。ここで、第１の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、厚みの異なる複数のシム６のセットを備える。厚みの異なる複数のシム６のセットから少なくとも一つのシム６を選んで、流路ホルダ４と筐体２の側面の間に挟むことにより、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）に対して垂直な方向であって、放物面鏡の長軸方向（Ｘ方向）において、流路ホルダ４に保持された流路３Ａに接続されたフローセル１の位置を調整することが可能である。

なお、第１の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、同じ厚みの複数のシム６のセットを備えていてもよい。この場合、流路ホルダ４と筐体２の側面の間に挟むシム６の枚数によって、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）に対して垂直な方向（Ｘ方向）におけるフローセル１の位置を調整してもよい。

シム８は、流路ホルダ４と、筐体２の側面に固定されたブロック５の側面と、の間に挟まれる。ブロック５の側面は、筐体２の側面に対して垂直である。ここで、第１の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、厚みの異なる複数のシム８のセットを備える。厚みの異なる複数のシム８のセットから少なくとも一つのシム８を選んで、流路ホルダ４とブロック５の側面の間に挟むことにより、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）に対して垂直な方向であって、放物面鏡の短軸方向（Ｚ方向）において、流路ホルダ４に保持された流路３Ａに接続されたおけるフローセル１の位置を調整することが可能である。

なお、第１の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、同じ厚みの複数のシム８のセットを備えていてもよい。この場合、流路ホルダ４とブロック５の側面の間に挟むシム８の枚数によって、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）に対して垂直な方向（Ｚ方向）におけるフローセル１の位置を調整してもよい。

筐体２には雌ネジが設けられている。放物面鏡を含む光学系に対してフローセル１の位置が適切に調整された後、流路ホルダ４は、ボルト等の雄ネジ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃで、筐体２に固定される。これにより、流路ホルダ４は、シム６、７、８を介して、複数の角度から、筐体２の外面に対して垂直に押し当てられる。

流路ホルダ４には、ボルト等の雄ネジ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの軸が挿入される通し孔が設けられている。流路ホルダ４に設けられた通し孔は、筐体２に対する流路ホルダ４の位置が調整可能なように、例えば、雄ネジ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの軸の断面積より大きく、雄ネジ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの頭の断面積より小さい。また例えば、流路ホルダ４に設けられた通し孔は、雄ネジ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの軸の直径より長い、対向する二辺を備えていてもよい。

図２（ｂ）に示すように、放物面鏡等の光学系の一部を含む筐体２は、光検出器２３等の光学系のその他の部分を含む筐体２２から分割可能であってもよい。筐体２と筐体２２は、それぞれの開口部で接合可能である。筐体２と筐体２２が分割可能であることにより、筐体２と筐体２２のそれぞれの内部の清掃や、フローセル１の交換等のメンテナンスが可能となる。

また、粒子検出装置を組み立て後、あるいはメンテナンス後、フローセル１の位置が光学系に対してずれる場合がある。例えば、フローセル１の位置が検査光の焦点であり、かつ、放物面鏡の焦点である位置からずれると、粒子に照射される検査光の強度が低下し、粒子で生じる散乱光や蛍光の強度も低下し、かつ、放物面鏡等を含む集光光学系で集光される散乱光や蛍光の量も低下する。しかし、第１の実施の形態に係る粒子検出装置においては、シム６、７、８のそれぞれの厚さを調整することにより、光学系に対するフローセル１の位置を調整することが可能である。

さらに、フローセル１や筺体２を交換可能な部品として使用する場合、筐体１と筐体２２の接合部の寸法公差によって生じる光学系どうしの位置ずれや、筺体２に対するフローセル１の位置ずれの大きさなどを予め評価、数値化し、筺体２、固定器具１０４、及び筐体２２等からなる各部品の寸法の個体差に合わせて厚さを調整したシム６、７、８を事前に準備してもよい。このように準備されたシムのセットを使用することで、フローセル１や筐体２を交換する際の位置調整作業を短時間で行うことが可能となる。

なお、第１の実施の形態に係る粒子検出装置においては、シム６、７、８によって、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向におけるフローセル１の位置を調整する方法を示したが、シムによって調整されるフローセル１の位置の方向は、３方向より少なくてもよいし、多くてもよい。例えば、直行する三軸方向以外に、斜め方向におけるフローセル１の位置を調整してもよい。

また、図１においては、流路ホルダ４と筐体２の間にシム６、７、８が挟まれる例を示したが、流路３Ａ、３Ｂのフランジ１０３Ａ、１０３Ｂのそれぞれと、流路ホルダ４の間に、シムを挟んでもよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る粒子検出装置は、図３、図４、及び図５に示すように、開口１０１が設けられており、光学系の少なくとも一部を格納する筐体２と、筐体２内部の光学系に配置されるフローセル１と、開口１０１を介して筐体２を貫通し、フローセル１に接続される流路３Ａ、３Ｂと、フローセル１を保持し、フローセル１と流路３Ａ、３Ｂを接続するフローセルホルダ３３と、流路３Ａ、３Ｂを筐体２に固定する固定器具２０４であって、筐体２に対する流路３Ａ、３Ｂの固定位置を調整可能な固定器具２０４と、を備える。

略直方体のフローセルホルダ３３には、フローセル１と勘合する窪みが設けられている。貫通孔の両端にガスケット１０Ａ、１０Ｂを挿入されたフローセル１は、フローセルホルダ３３の窪みに配置される。フローセルホルダ３３には、流路３Ａ、３Ｂが挿入される貫通孔が設けられている。上流側の流路３Ａは、流路ホルダ２４を介して、フローセルホルダ３３の上流側の貫通孔に挿入され、フローセル１に接続される。下流側の流路３Ｂは、フローセルホルダ３３の下流側の貫通孔に挿入され、フローセル１に接続される。

流路３Ａには、ボルト等の雄ネジの通し孔が設けられたフランジ１０３Ａが設けられている。また、固定器具２０４が備える流路ホルダ２４には、流路３Ａが挿入される貫通孔が設けられている。流路３Ａのフランジ１０３Ａと流路ホルダ２４の間には、シム２７が配置される。ここで、第２の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、厚みの異なる複数のシム２７のセットを備える。厚みの異なる複数のシム２７のセットから少なくとも一つのシム２７を選んで、フランジ１０３Ａと流路ホルダ２４の間に挟むことにより、流路ホルダ２４に保持され、流路３Ａに接続されたフローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）におけるフローセル１の位置を調整することが可能である。

なお、第２の実施の形態に係る粒子検出装置は、上面が合同であり、同じ厚みの複数のシム２７のセットを備えていてもよい。この場合、フランジ１０３Ａと流路ホルダ２４の間に挟むシム２７の枚数によって、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）におけるフローセル１の位置を調整してもよい。

上流側の流路３Ａは、フランジ１０３Ａを介して、ボルト等の雄ネジ４３Ａによって、流路ホルダ２４に固定される。フランジ１０３Ａに設けられた通し孔は、流路ホルダ２４に対する流路３Ａの位置が調整可能なように、例えば、雄ネジ４３Ａの軸の断面積より大きく、雄ネジ４３Ａの頭の断面積より小さい。流路ホルダ２４に設けられた通し孔は、雄ネジ４３Ａの軸の直径より長い、対向する二辺を備えていてもよい。

マイクロメータ等を用いて流路ホルダ２４に対する流路３Ａの固定位置を調整することにより、フローセル１の貫通孔の延伸方向（Ｙ方向）に対して垂直な面（Ｘ方向及びＺ方向を含む面）内におけるフローセル１の位置を調整することができる。流路ホルダ２４は、ボルト等の雄ネジ３７Ａによって、筐体２に固定される。筐体２に対する流路ホルダ２４の配置は、位置決めピンによって決定されてもよい。

筐体２の設けられた開口は、フローセルホルダ３３より大きく、流路ホルダ２４より小さい。そのため、流路３Ａ、流路ホルダ２４、フローセルホルダ３３、フローセル１、及び流路３Ｂは、接続されたまま、筐体２から引き抜くことが可能である。したがって、第２の実施の形態に係る粒子検出装置において、例えばフローセル１を交換する場合に、放物面鏡を格納する筐体２を、光学系の他の部分を含む筐体から分離することなく、フローセル１を筐体２から引き抜くことが可能である。

（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、粒子検出装置は、粒子が発する蛍光のみを検出対象としてもよいし、粒子で生じた散乱光のみを検出対象としてもよい。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。

以下に限定されないが、本発明は、医薬用精製水、食品用精製水、飲料用精製水、及び半導体装置製造用精製水の製造現場等で利用可能である。

１ フローセル
２、２２ 筐体
３Ａ、３Ｂ 流路
４、２４ 流路ホルダ
５ ブロック
６、７、８、２７ シム
１０Ａ、１０Ｂ ガスケット
１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、３７Ａ、４３Ａ 雄ネジ
２３ 光検出器
３３ フローセルホルダ
１０１ 開口
１０３Ａ、１０３Ｂ フランジ
１０４、２０４ 固定器具

Claims (15)

1. 開口が設けられており、光学系の少なくとも一部を格納する筐体と、
   前記筐体内部の光学系に配置されるフローセルと、
   前記開口を介して前記筐体を貫通し、前記フローセルに接続される流路と、
   前記流路を前記筐体に固定する固定器具であって、前記筐体に対する前記流路の固定位置を調整可能な固定器具と、
   を備える、粒子検出装置。
2. 前記固定器具が、
   前記流路を保持する流路ホルダと、
   前記流路ホルダと前記筐体の間に挟まれるシムのセットと、
   を備える、請求項１に記載の粒子検出装置。
3. 前記固定器具が、
   前記流路を保持する流路ホルダと、
   前記流路に設けられたフランジと前記流路ホルダの間に挟まれるシムのセットと、
   を備える、請求項１に記載の粒子検出装置。
4. 前記シムのセットが、異なる厚みのシムを備える、請求項２又は３に記載の粒子検出装置。
5. 前記シムのセットが、同じ厚みのシムを備える、請求項２又は３に記載の粒子検出装置。
6. 前記流路ホルダが、前記シムのセットが備える少なくとも一つのシムを介して、複数の角度から、前記筐体に押し当てられる、請求項２から５のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
7. 前記流路ホルダが、前記シムのセットが備える少なくとも一つのシムを介して、複数の角度から、前記筐体の外面に垂直に押し当てられる面を備える、請求項２から５のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
8. 前記流路ホルダが屈曲しており、前記流路ホルダの複数の領域が、前記シムのセットが備える少なくとも一つのシムを介して、前記筐体に押し当てられる、請求項２から６のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
9. 前記筐体に雌ネジが設けられており、
   前記固定器具が、前記流路ホルダを前記筐体に押し当てる雄ネジを更に備え、
   前記流路ホルダに前記雄ネジの軸が挿入される通し孔が設けられている、
   請求項２から８のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
10. 前記流路ホルダに設けられた通し孔が、前記雄ネジの軸の直径より長い、対向する二辺を備える、請求項９に記載の粒子検出装置。
11. 前記フローセルを保持し、前記フローセルと前記流路を接続するフローセルホルダを更に備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
12. 前記筐体が分割可能である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
13. 前記フローセルと前記流路が接続されたまま前記筐体の開口から引き抜き可能である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
14. 前記フローセルと前記流路と前記流路ホルダが接続されたまま前記筐体の開口から引き抜き可能である、請求項２から１０のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
15. 前記フローセルと前記流路と前記フローセルホルダが接続されたまま前記筐体の開口から引き抜き可能である、請求項１１に記載の粒子検出装置。

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