JP2019015576A - 光学測定装置および光学測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの様々なニーズに対応可能な光学測定装置及び光学測定方法を提供する。【解決手段】光学測定装置１は、本体ベース１０と、移動可能な光学ベース１１と、光学ベース１１に固定された測定光学系３０と、内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間で光学ベース１１を移動させる光学ベース移動機構２１とを含む。測定光学系３０は、測定対象位置３０ａに照射光Ｌ１を照射し、測定対象位置３０ａからの散乱光Ｌ２を検出する。光学ベース１１の移動により、測定光学系３０の測定対象位置３０ａが内部測定対象位置３０Ａと外部測定対象位置３０Ｂとの間で移動する。内部測定対象位置３０Ａは本体ベース１０内に設定されており、外部測定対象位置３０Ｂは本体ベース１０外に設定されている。必要に応じて本体ベース１０に外部測定ベースを結合することによって、外部測定ベース上で外部測定対象位置３０Ｂに提示される試料に関する光学測定を行える。【選択図】図１

Description

この発明は、測定対象に対する光学的な測定を実行するための装置および方法に関する。

特許文献１は、複数の測光セルを環状に配列して保持するターンテーブルと、ターンテーブルに近接して配置された光源ユニットと、同じくターンテーブルに近接して配置された検出ユニットとを備えた自動化学分析装置を開示している。光源ユニットおよび検出ユニットは、分光測定部を構成している。分光測定部は、ターンテーブルに保持された複数の測光セルのうちの一つに対して分光測定を実行する。ターンテーブルが回転することによって測定対象の測光セルが交換される。それによって、複数の測光セルに対する測定を連続的に実行できる。

特許第３５３３５０２号公報

特許文献１の装置は、ターンテーブルを内蔵しているため、大型であり、装置設置面積が大きく、部品点数が多く、構成が複雑であり、製造コストが高くつく。それに応じて、装置の価格が高くなるので、多数の測定対象に対する連続測定を必要としないユーザは、ターンテーブルを備えない構成の装置の方が望ましいと考えるであろう。
したがって、装置メーカは、ターンテーブルの有無に応じて個別に設計した少なくとも２つのモデルを準備し、それぞれの製造および販売を行うことになる。

しかし、このような複数のモデルを備えることによって、装置メーカにとっては、設計コストが嵩むうえに、それぞれのモデルの専用部品を準備しなければならなくなる。一方、ユーザにとっても、ターンテーブル無しのモデルを購入した後に、多数の測定対象の連続測定に対する要求が生じたときには、ターンテーブル付のモデルを改めて購入しなければならず、経済的な負担が大きくなる。

同様の課題は、ターンテーブルの有無だけでなく、測定対象に応じた保持部品等を備える場合にも生じ得る。
そこで、この発明の一つの目的は、ユーザの様々なニーズに対応可能な光学測定装置および光学測定方法を提供することである。

この発明の一実施形態は、本体ベースと、前記本体ベースに移動可能に結合された光学ベースと、前記光学ベースに固定された測定光学系と、前記測定光学系による測定対象位置が前記本体ベース内（より具体的には光学測定装置のハウジング内）に設定した内部測定対象位置となる内部測定位置と、前記測定光学系による測定対象位置が前記本体ベース外（より具体的には光学測定装置のハウジング外）に設定した外部測定対象位置となる外部測定位置との間で移動するように、前記光学ベースを前記本体ベースに対して相対移動させる光学ベース移動機構と、を含む、光学測定装置を提供する。

前記測定光学系は、測定対象位置に対して光を照射し、かつ前記測定対象位置で散乱される光を検出するように構成されていてもよい。より具体的には、前記測定光学系は、測定対象位置に照射する光を発生する光源ユニットと、前記光源ユニットの光を測定対象位置に集光する投光レンズと、前記測定対象位置から散乱される散乱光が入射する検出レンズとを含んでいてもよい。この場合、投光レンズの焦点位置またはその近傍が測定対象位置である。

本体ベースに対する光学ベースの移動は、平行移動および回転移動の一方または両方を含む。平行移動の方向は、水平方向成分および垂直方向成分の一方または両方を含む。回転移動は、水平方向成分および垂直方向成分の一方または両方を含む方向に沿った回転軸線まわりの回転であってもよい。
この発明の一実施形態では、前記本体ベースに支持され、試料を保持するための試料ホルダが配置される試料ステージをさらに含み、前記内部測定対象位置が、前記試料ホルダに保持される試料の位置に対応している。

前記試料ホルダは試料を収容した試料セルを保持するように構成されていてもよい。
この発明の一実施形態では、前記光学測定装置は、前記試料ホルダに保持される試料を前記内部測定対象位置に配置する測定ステージ位置と、前記測定光学系による前記外部測定対象位置での測定を阻害しない退避ステージ位置との間で、前記試料ステージを前記本体ベースに対して相対移動させる試料ステージ移動機構をさらに含む。

この発明の一実施形態では、前記光学ベース移動機構が、前記光学ベースが前記試料ホルダに保持される試料に対して接離する第１方向に沿って、前記光学ベースを前記内部測定位置と前記外部測定位置との間で移動（たとえば平面視において直線的に移動）するように構成されている。また、前記試料ステージ移動機構が、前記第１方向に交差する第２方向に沿って、前記試料ステージを前記測定ステージ位置と前記退避ステージ位置との間で移動（たとえば平面視において直線的に移動）するように構成されている。

この発明の一実施形態では、前記試料ステージが、前記試料ホルダを当該試料ステージに対して着脱するための着脱手段を備えており、一つの試料を保持（たとえば一つの試料セルを保持）する第１試料ホルダと、複数の試料を保持（たとえば複数の試料セルを保持）する第２試料ホルダとを交換可能に前記試料ステージに装着可能である。
この発明の一実施形態では、前記試料ホルダが、複数の試料を前記第２方向に沿って前記試料ステージ上で保持（たとえば複数の試料セルを保持）するように構成されており、前記ステージ移動機構が、前記内部測定対象位置に前記複数の試料のうちの任意の一つを配置（たとえば複数の試料セルのうちの任意の一つを配置）するように前記試料ステージを移動させる。

この発明の一実施形態では、前記光学測定装置は、前記本体ベースに結合可能に構成された外部測定ベースと、前記外部測定ベースに支持され、前記外部測定ベースが前記本体ベースに取り付けられたときに、前記外部測定対象位置に試料を提示（配置）するように当該試料を保持する外部試料ホルダと、をさらに含む。前記外部試料ホルダは、試料を収容した収容した容器、または試料が流通する配管を介して試料を保持するように構成されていてもよい。

この発明の一実施形態では、前記外部試料ホルダが、複数の試料を保持するように構成されており、前記光学測定装置が、前記外部試料ホルダを前記外部測定ベース上で動かして、前記複数の試料のうちの任意の一つを前記外部測定位置に提示（配置）する外部試料移動機構をさらに含む。
この発明の一実施形態では、前記外部試料ホルダが、試料を収容するビーカもしくは試験管、または流体状の試料が流通する配管部材を保持するように構成されている。

この発明の一実施形態では、前記測定光学系が、測定対象位置に光を照射し、前記測定対象位置から散乱される散乱光を検出して、当該検出した散乱光に対応する検出信号（たとえば光信号または電気信号）を出力するように構成されており、前記光学測定装置が、前記測定光学系が出力する検出信号に基づいて、前記試料中に含まれる粒子の粒子径を解析する粒子径解析装置をさらに含む。

この発明の一実施形態では、前記粒子径解析装置が、動的光散乱法によって粒子径を解析するものである。
この発明の一実施形態では、前述のような特徴を有する光学測定装置を用いて、試料に対する光学測定を行う方法が提供される。光学測定は、動的光散乱法による粒子径の測定であってもよい。

より具体的には、この発明の一実施形態は、本体ベースと、本体ベースに移動可能に結合された光学ベースと、前記光学ベースに固定された測定光学系とを含む光学測定装置を用いた光学測定方法を提供する。この方法は、前記本体ベースに対して前記光学ベースを相対移動させることによって、前記測定光学系の測定対象位置を、前記本体ベース外（より具体的には光学測定装置のハウジング外）に設定した外部測定対象位置に配置するステップと、前記外部測定対象位置に試料を配置するステップと、前記測定光学系の測定対象位置が前記外部測定対象位置に配置され、かつ前記外部測定対象位置に試料が配置された状態で、前記測定光学系による検出信号を取得するステップと、を含む。

この発明の一実施形態では、前記本体ベースに対して前記光学ベースを相対移動させることによって、前記測定光学系の測定対象位置を、前記本体ベース内（より具体的には光学測定装置のハウジング内）に設定した内部測定対象位置と、前記外部測定対象位置との間で移動可能である。そして、前記光学測定装置が、前記本体ベースに支持され、試料を保持するための試料ホルダが配置される試料ステージを含む。さらに、前記光学測定方法が、前記試料を前記内部測定対象位置に提示する測定ステージ位置から前記試料ステージを退避させるステップを含む。

また、この発明の一実施形態では、前記測定光学系が、測定対象位置に光を照射し、前記測定対象位置から散乱される散乱光を検出して、当該検出した散乱光に対応する検出信号（たとえば光信号または電気信号）を出力するように構成されている。そして、前記光学測定方法が、前記測定光学系の出力信号に基づいて、前記試料中に含まれる粒子の粒子径を解析するステップをさらに含む。

この発明によれば、ユーザの様々なニーズに対応可能な光学測定装置および光学測定方法を提供することができる。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る光学測定装置の構成を示す図解的な平面図である。 図２は、複数セルホルダを用いた場合の構成を示す図解的な平面図である。 図３は、オートサンプラを結合した場合の構成を示す図解的な平面図である。 図４は、ビーカホルダを結合した場合の構成を示す図解的な平面図である。 図５は、試験管ホルダを結合した場合の構成を示す図解的な平面図である。 図６は、配管ホルダを結合した場合の構成を示す図解的な平面図である。 図７は、前記光学測定装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図８は、前記光学測定装置を用いた測定に関連する動作を説明するためのフローチャートである。 図９は、この発明の第２の実施形態に係る光学測定装置の構成を示す図解的な平面図である。 図１０は、この発明の第３の実施形態に係る光学測定装置の構成を示す図解的な平面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る光学測定装置の構成を示す図解的な平面図である。光学測定装置１は、散乱光検出装置２と、これに接続された処理装置３とを含む。処理装置３は、コンピュータの形態を有していてもよく、散乱光検出装置２を制御する制御装置としての機能と、散乱光検出装置２の出力に基づいて測定対象の性質を解析する解析装置としての機能とを有していてもよい。処理装置３は、処理装置本体４と、表示装置５と、操作装置６とを含む。操作装置６は、キーボード、ポインティングデバイス等の入力装置を含む。散乱光検出装置２と処理装置３とは、通信ケーブル７によって接続されている。

散乱光検出装置２は、本体ベース１０と、光学ベース１１と、試料ステージ１２とを備えており、これらはハウジング１３に収容されている。本体ベース１０は、その一部または全部がハウジング１３とは別の部材であってもよい。また、本体ベース１０は、ハウジング１３の一部であってもよい。すなわち、ハウジング１３が本体ベース１０を構成していてもよい。

散乱光検出装置２は、さらに、本体ベース１０に対して光学ベース１１を相対移動させる光学ベース移動機構２１を備えている。散乱光検出装置２は、さらに、本体ベース１０に対して試料ステージ１２を移動させる試料ステージ移動機構２２を備えている。光学ベース１１は、水平方向であるＸ方向（第１方向）に沿って移動可能に本体ベース１０に結合されている。光学ベース移動機構２１は、Ｘ方向に沿って光学ベース１１を移動させる。Ｘ方向は、この実施形態では、平面視矩形のハウジング１３の一辺（たとえば装置正面の辺）に平行な方向である。試料ステージ１２は、平面視においてＸ方向に交差（この実施形態では直交）する水平方向であるＹ方向（第２方向）に沿って移動可能に本体ベース１０に結合されている。試料ステージ移動機構２２は、Ｙ方向に沿って試料ステージ１２を移動させる。Ｙ方向は、この実施形態では、平面視矩形のハウジング１３の別の一辺（たとえば装置側面の辺）に平行な方向である。

光学ベース１１には、測定光学系３０が固定されている。測定光学系３０は、複数の光学部品を含み、各光学部品が光学ベース１１に固定されている。すなわち、光学ベース１１は、測定光学系３０を構成する複数の光学部品を一体的に支持している。光学ベース１１は、板状であってもよく、箱状であってもよい。光学ベース１１と、それに支持された複数の光学部品とによって、測定光学系モジュールが構成されていてもよい。複数の光学部品は、光源ユニット３１、ミラー３２、投光レンズ３３および検出レンズ３４を含む。光源ユニット３１は、たとえばレーザ光源であってもよく、半導体レーザ素子を含んでいてもよい。光源ユニット３１は、発生する光の波長を変更可能に構成されていてもよい。

光源ユニット３１から発生した光は、ミラー３２で反射されて投光レンズ３３に導かれ、投光レンズ３３によってその光軸上の焦点位置３３ａに向けて集光され、試料Ｓを照射する照射光Ｌ１を形成する。光源ユニット３１から投光レンズ３３に至る光路上のいずれかの位置に、光量を調整するための減光ユニットが配置されてもよい。
投光レンズ３３の焦点位置３３ａおよびその近傍は、測定光学系３０による測定対象位置３０ａである。この測定対象位置３０ａに試料Ｓが配置されていれば、その試料Ｓによって照射光Ｌ１が散乱されて、散乱光Ｌ２が生じる。

検出レンズ３４は、投光レンズ３３の光軸と交差するように光軸を設定して光学ベース１１に固定されている。検出レンズ３４は、試料Ｓからの散乱光Ｌ２をその光軸上の焦点位置３４ａに向けて集光する。その焦点位置３４ａには、オプティカルファイバ３５の入射端３５ａが配置されている。オプティカルファイバ３５の入射端３５ａは、ファイバ固定部材３６によって、光学ベース１１に固定されている。

オプティカルファイバ３５の出射端３５ｂは、検出器３７に光結合されている。検出器３７は、光電変換素子を含む。検出器３７は、受光した光量に対応する検出信号（電気信号）を出力する。検出器３７は、この実施形態では、光学ベース１１外においてハウジング１３内に収容されている。検出器３７は、光学ベース１１上に固定されて、光学ベース１１上に固定された測定光学系３０の構成要素をなしていてもよい。この場合には、オプティカルファイバ３５を省き、検出レンズ３４の焦点位置３４ａに検出器３７の受光面を配置することが好ましい。

検出器３７が出力する検出信号はコントローラ９０に入力される。コントローラ９０は、検出信号をＡ／Ｄ変換（アナログディジタル変換）して、演算処理を行う。コントローラ９０の演算処理結果は、通信ケーブル７を介して処理装置３に入力される。
光学ベース１１は、Ｘ方向に沿って、内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間で移動可能である。

光学ベース１１が内部測定位置１１Ａにあるとき、測定光学系３０による測定対象位置３０ａは、ハウジング１３の内部に設定された内部測定対象位置３０Ａにある。換言すれば、光学ベース１１の内部測定位置１１Ａは、測定光学系３０の測定対象位置３０ａが内部測定対象位置３０Ａとなるように定められている。内部測定対象位置３０Ａは、必ずしも一つの位置である必要はなく、複数の異なるＸ方向位置（離散的な複数の位置）を含んでもよく、またＸ方向に連続する区間内の任意の位置（連続的な位置）であり得る。

一方、光学ベース１１が外部測定位置１１Ｂにあるとき、測定光学系３０による測定対象位置３０ａは、ハウジング１３の外部（とくに平面視における外部）に設定された外部測定対象位置３０Ｂにある。換言すれば、光学ベース１１の外部測定位置１１Ｂは、測定光学系３０の測定対象位置３０ａが外部測定対象位置３０Ｂとなるように定められている。外部測定対象位置３０Ｂは、必ずしも一つの位置である必要はなく、複数の異なるＸ方向位置（離散的な複数の位置）を含んでもよく、またＸ方向に連続する区間内の任意の位置（連続的な位置）であり得る。

このように、この光学測定装置１は、測定光学系３０の測定対象位置３０ａを内部測定対象位置３０Ａに配置する内部測定モードと、測定光学系３０の測定対象位置３０ｂを外部測定対象位置３０Ｂに配置する外部測定モードとを有する。
試料ステージ１２は、当該試料ステージ１２に対して試料ホルダＨを着脱するための着脱機構１６を備えている。着脱機構１６は、試料ステージ１２上の所定位置に試料ホルダＨを位置決めして保持し、かつその保持状態を必要に応じて解除できるように構成されている。試料ホルダＨは、試料セルＣを保持するように構成されている。試料セルＣは、試料Ｓを保持する。試料セルＣは、光源ユニット３１が発生する波長の光を透過させることができる材料、たとえば、ガラスまたは透明樹脂で構成されている。試料セルＣは、平面視矩形の四角筒状容器であってもよい。試料Ｓの典型例は液体である。とくに液中に微小粒子が分散した液体試料Ｓが試料セルＣに保持されてもよい。

図１には、一度に一つの試料セルＣのみを保持するように構成された単一セル型の試料ホルダＨ（単一セルホルダＨｓ）が示されている。図２に示すように、複数の試料セルＣを同時に保持可能に構成された複数セル型の試料ホルダＨ（複数セルホルダＨｍ）を試料ステージ１２に取り付けることもできる。すなわち、着脱機構１６を利用することにより、必要に応じて、単一セルホルダＨｓと複数セルホルダＨｍとのいずれかを選択して、試料ステージ１２に取り付けることができる。着脱機構１６は、このように、試料ホルダＨを交換可能に試料ステージ１２に保持させるための機構である。

複数セルホルダＨｍは、複数（図２の例では５個）の試料セルＣを一方向に沿って配列（すなわち平面視において直線的に配列）して保持するように構成されている。複数セルホルダＨｍを試料ステージ１２に取り付けた状態では、複数の試料セルＣはＹ方向に整列する。
単一セルホルダＨｓに保持される試料セルＣと複数セルホルダＨｍに保持される試料セルＣとは、形態が異なっていてもよい。具体的には、単一セルホルダＨｓは比較的大きなサイズの試料セルＣを保持するように設計され、複数セルホルダＨｍは比較的小さなサイズの試料セルＣを保持するように設計されていてもよい。小サイズの試料セルＣには、少量の試料Ｓを準備すれば測定できる利点がある。

試料ステージ１２には、試料ホルダＨに保持された試料セルＣ（より具体的にはその内部に収容された試料Ｓ）の温度を調節するための温度調節ユニット１４が備えられている。
試料ステージ１２は、試料Ｓが内部測定対象位置３０Ａを通る経路に沿ってＹ方向に移動可能に本体ベース１０に支持されている。試料ステージ移動機構２２は、測定ステージ位置１２Ａと、退避ステージ位置１２Ｂとの間で、試料ステージ１２をＹ方向に沿って移動させる。

試料ステージ１２が測定ステージ位置１２Ａにあるとき、試料ホルダＨに保持された試料セルＣ内の試料ＳのＹ方向位置が、内部測定対象位置３０Ａと整合する。換言すれば、測定ステージ位置１２Ａは、試料位置が内部測定対象位置３０Ａに整合するように定められている。測定ステージ位置１２Ａは、必ずしも一つの位置である必要はなく、複数の異なるＹ方向位置（離散的な複数の位置）を含んでもよく、またＹ方向に連続する区間内の任意の位置（連続的な位置）であり得る。

単一セルホルダＨｓを用いるときの測定ステージ位置１２Ａは、単一セルホルダＨｓに保持された単一の試料セルＣに保持された試料Ｓの位置が内部測定対象位置３０Ａと整合するＹ方向位置である。複数セルホルダＨｍを用いるときの測定ステージ位置１２Ａは、複数セルホルダＨｍに保持された複数の試料セルＣにそれぞれ保持された複数の試料Ｓの位置が内部測定対象位置３０Ａと整合する複数のＹ方向位置である。

一方、退避ステージ位置１２Ｂは、測定ステージ位置１２Ａから試料ステージ１２がＹ方向に退避した位置である。光学ベース１１が外部測定位置１１Ｂに配置されるときに、光学ベース１１と干渉しないように試料ステージ１２がＹ方向に退避させられる。このときの試料ステージ１２のＹ方向位置が退避ステージ位置１２Ｂである。
散乱光検出装置２のハウジング１３は平面視において矩形である。その矩形の一辺に相当する外面（この実施形態では側面）は、外部測定ベースを必要に応じて本体ベース１０に結合（直接的または間接的に結合）するための外部測定ベース結合面１３ａを提供する。外部測定ベース結合面１３ａは、Ｘ方向と交差（この実施形態では直交）する面である。外部測定ベース結合面１３ａは、概して平坦な鉛直面を有していることが好ましく、とくに、少なくとも外部測定ベースとの結合部分は、平面視において実質的に凹凸のない直線を形成する平坦面を形成していることが好ましい。内部測定対象位置３０Ａと外部測定対象位置３０Ｂとは、外部測定ベース結合面１３ａを挟んで、ハウジング１３の内方と外方とに分かれて位置している。つまり、光学ベース１１のＸ方向移動によって、測定光学系３０の測定対象位置３０ａは、外部測定ベース結合面１３ａを超えて、ハウジング１３の内外間で移動する。

図３、図４、図５および図６は、外部測定ベース結合面１３ａに結合可能な外部測定ベースを有する複数のオプション機器の例をそれぞれ示す。
図３は、外部測定ベース結合面１３ａにオートサンプラ４０を結合した構成例を示す。オートサンプラ４０は、外部測定ベース結合面１３ａに固定される外部測定ベース４１と、外部測定ベース４１に回転可能に支持された回転テーブル４２とを含む。回転テーブル４２は、回転駆動機構４３によって、鉛直方向に沿う回転軸線４４まわりに回転させられる。回転駆動機構４３は、外部試料移動機構の一例である。回転テーブル４２は、複数の試料セルＣを回転軸線４４まわりの円周に沿って環状に配列して保持する試料ホルダ部４５を備えており、外部試料ホルダの一例である。その円周は、オートサンプラ４０が外部測定ベース結合面１３ａに結合された状態において、外部測定対象位置３０Ｂを通る。したがって、回転テーブル４２が回転することによって、複数の試料セルＣを外部測定対象位置３０Ｂに順次配置し、その内部の試料Ｓを外部測定対象位置３０Ｂに提示することができる。外部測定対象位置３０Ｂは、試料セルＣの内面よりも内方に位置してもよいし、試料セルＣの内面と試料Ｓとの界面に位置してもよい。回転テーブル４２は、さらに、試料ホルダ部に保持された試料セルＣを温度調節（加熱および／または冷却）するための温度調節ユニット４６を備えていてもよい。

図４は、外部測定ベース結合面１３ａにビーカホルダ５０を結合した構成例を示す。ビーカホルダ５０は、試料Ｓを収容したビーカ５３を保持するように構成されている。ビーカホルダ５０は、外部測定ベース結合面１３ａに固定される外部測定ベース５１と、外部測定ベース５１上に設けられた外部試料ホルダとしての位置決め部材５２とを含む。外部測定ベース５１は、ビーカ５３が載置される水平な載置面５１ａを有している。位置決め部材５２は、載置面５１ａ上でビーカ５３の配置を規制する部材であり、ビーカ５３の側面形状に整合する内壁面を有する環状部材であってもよい。試料Ｓを収容したビーカ５３を位置決め部材５２によって規制される位置に配置することで、ビーカ５３内の試料Ｓを外部測定対象位置３０Ｂに提示できる。外部測定対象位置３０Ｂは、ビーカ５３の内面よりもビーカ５３の内方に位置してもよいし、ビーカ５３の内面と試料Ｓとの界面に位置してもよい。ビーカ５３は、光源ユニット３１が発生する光を透過させることができる材料、具体的にはガラスまたは透明樹脂で構成されている。

図５は、外部測定ベース結合面１３ａに試験管ホルダ６０を結合した構成例を示す。試験管ホルダ６０は、試料Ｓを収容した試験管６３を保持するように構成されている。試験管ホルダ６０は、外部測定ベース結合面１３ａに固定される外部測定ベース６１と、外部測定ベース６１上に設けられた外部試料ホルダとしての位置決め部材６２とを含む。位置決め部材６２は、試験管６３の配置を規制する部材であり、上下に間隔を開けて整列配置された一対の管部６２ａ，６２ｂを含んでいてもよい。この一対の管部６２ａ，６２ｂを通るように、試料Ｓを収容した試験管６３が配置される。それにより、試験管６３内の試料Ｓを外部測定対象位置３０Ｂに提示できる。外部測定対象位置３０Ｂは、試験管６３の内面よりも試験管６３の内方に位置してもよいし、試験管６３の内面と試料Ｓとの界面に位置してもよい。試験管６３は、光源ユニット３１が発生する光を透過させることができる材料、たとえばガラスまたは透明樹脂で構成されている。

図６は、外部測定ベース結合面１３ａに配管ホルダ７０を結合した構成例を示す。配管ホルダ７０は、試料Ｓが流通する配管７３を保持するように構成されている。配管ホルダ７０は、外部測定ベース結合面１３ａに固定される外部測定ベース７１と、外部測定ベース７１上に設けられた外部試料ホルダとしての配管固定部材７２とを含む。配管固定部材７２は、配管７３の配置を規制する部材である。試料Ｓが流通する配管７３を配管固定部材７２によって位置決めして固定することで、配管７３内の試料Ｓを外部測定対象位置３０Ｂに提示できる。配管７３は、光源ユニット３１が発生する光を透過可能な材料、たとえばガラスまたは透明樹脂で構成されている。外部測定対象位置３０Ｂは、配管７３の内面よりも配管７３の内方に位置してもよいし、配管７３の内面と試料Ｓとの界面に位置してもよい。

たとえば、一対の配管固定部材７２が、上下に間隔を開けて設けられている。これらの配管固定部材７２で配管７３が固定されることにより、配管７３は、一対の配管固定部材７２の間で、鉛直方向に沿った直線状の形態を呈する試料提示部７３Ｐを有することになる。配管７３は、試料提示部７３Ｐの一方側（好ましくは下方側）に連なる試料流入部７３Ａと、試料提示部７３Ｐの他方側（好ましくは上方側）に連なる試料流出部７３Ｂとを有する。試料流入部７３Ａには流入側開閉弁７５Ａが介装され、試料流出部７３Ｂには流出側開閉弁７５Ｂが介装されている。開閉弁７５Ａ，７５Ｂは、コントローラ９０によって制御可能な電磁弁で構成されていてもよい。

試料Ｓに対する測定を実施するとき、開閉弁７５Ａ，７５Ｂがいずれも閉状態に制御され、試料提示部７３Ｐにおける試料Ｓの流動が停止されてもよい。とくに、後述する動的光散乱法による粒子径の測定が行われるときには、開閉弁７５Ａ，７５Ｂを閉じて、試料Ｓの流動を停止することが好ましい。この実施形態では、試料提示部７３Ｐは鉛直方向に沿って直立しているので、試料提示部７３Ｐの流路が外部測定対象位置３０Ｂを挟んで高低差を有している。それにより、試料Ｓ中の気泡が上方に移動して外部測定対象位置３０Ｂから離れていくので、気泡による影響を抑制した精度の高い測定が可能である。とくに、試料流入部７３Ａを試料提示部７３Ｐの下方側に結合し、試料流出部７３Ｂを試料提示部７３ｐの上方側に結合することにより、開閉弁７５Ａ，７５Ｂを閉じた後の気泡の上方への移動が円滑に進みやすい。開閉弁７５Ａ，７５Ｂを閉じるときは、一気に閉じるよりも、徐々に開度を絞って閉状態へと移行させることが好ましく、それにより、開閉弁７５Ａ，７５Ｂの急閉による衝撃を抑制できるから、開閉弁７５Ａ，７５Ｂを閉じた後に短時間で試料Ｓの状態が安定する。開閉弁７５Ａ，７５Ｂの開閉タイミングは同時でもよいし、時間差を付けて開閉弁７５Ａ，７５Ｂを開閉してもよい。

図３〜図６のいずれの場合にも、外部測定ベース結合面１３ａには、投光レンズ３３から外部測定対象位置３０Ｂに向かう照射光Ｌ１および外部測定対象位置３０Ｂから検出レンズ３４に向かう散乱光Ｌ２を透過させるための窓１５が設けられる。窓１５は、ハウジング１３に形成された開口である。この開口には、光を透過させる材料からなる透明板が嵌め込まれてもよい。外部測定ベース４１，５１，６１，７１を結合せずに散乱光検出装置２を単体で用いる図１または図２の構成の場合には、上記のような窓１５をハウジング１３に設ける必要はない。

図７は、この実施形態の光学測定装置の電気的構成を説明するためのブロック図であり、オートサンプラ４０を接続した場合の構成例（図３を併せて参照）が示されている。
散乱光検出装置２は、コントローラ９０を含む。コントローラ９０は、ＣＰＵ（中央処理装置）９１およびメモリ９２を含む。メモリ９２は、ＣＰＵ９１が実行するプログラムを記憶している。メモリ９２は、さらに、ＣＰＵ９１の演算処理のためのワークエリアを提供する。メモリ９２は、さらに、散乱光検出装置２が備える検出器３７によって検出された信号その他のデータを一時記憶したり、処理装置３から送られてくる命令およびデータを一時記憶したりするために用いられる。

コントローラ９０には、散乱光検出装置２の内部信号線９５を介して、内部のセンサ類およびアクチュエータ類が接続されている。より具体的には、内部信号線９５には、光源ユニット３１、検出器３７、光学ベース移動機構２１、試料ステージ移動機構２２、温度調節ユニット１４などが接続されている。コントローラ９０は、内部信号線９５を介して、光源ユニット３１、光学ベース移動機構２１、試料ステージ移動機構２２および温度調節ユニット１４を制御する。また、コントローラ９０は、内部信号線９５を介して、検出器３７の出力信号を取得する。

光源ユニット３１は、コントローラ９０によって制御されるレーザ光源（たとえば半導体レーザ素子）を含む。光源ユニット３１は、コントローラ９０によって制御されることによって、出力、発光波長その他の出力特性が制御されるように構成されていてもよい。
光学ベース移動機構２１は、コントローラ９０によって制御されるアクチュエータとして、電動モータ（以下「Ｘ軸モータ」という。）２１Ｍを備えていてもよい。試料ステージ移動機構２２は、コントローラ９０によって制御されるアクチュエータとして、電動モータ（以下「Ｙ軸モータ」という。）２２Ｍを備えていてもよい。

温度調節ユニット１４は、コントローラ９０によって制御されるアクチュエータとして、ヒータ、ペルチエ素子、空冷ファン等を備えていてもよい。
図７の構成例では、内部信号線９５は、コネクタ９６を介して、オートサンプラ４０の内部信号線４８に接続されている。したがって、散乱光検出装置２のコントローラ９０は、オートサンプラ４０に備えられたセンサ類の出力信号を取得でき、かつオートサンプラ４０に備えられたアクチュエータを制御することができる。

オートサンプラ４０の内部信号線４８には、回転駆動機構４３および温度調節ユニット４６が接続されている。回転駆動機構４３は、コントローラ９０によって制御されるアクチュエータとして、電動モータ（以下「θ軸モータ」という。）４３Ｍを備えていてもよい。また、温度調節ユニット４６は、コントローラ９０によって制御されるアクチュエータとして、ヒータ、ペルチエ素子、空冷ファン等を備えていてもよい。さらに、オートサンプラ４０は、回転テーブル４２の回転位置を検出する回転位置センサ（センサ類の一例）４７を備えていてもよい。このような回転位置センサ４７が内部信号線４８に接続されている。

コントローラ９０は、さらに、通信ケーブル７を介して処理装置３に接続されており、処理装置３との間で制御信号およびデータを授受できるように構成されている。
このような構成により、処理装置３からの指令に応じて、散乱光検出装置２およびオートサンプラ４０の各部を作動させ、散乱光検出装置２の出力信号を処理装置３において取得することができる。

処理装置３は、前述のとおり、コンピュータとしての形態を有している。光学測定装置１を用いた測定を実行するためのプログラムが予め準備され、ユーザは、そのプログラムを処理装置３上で実行することによって、光学測定装置１を利用した測定を行うことができる。処理装置３は、プログラム１０１およびデータ１０２を記憶するメディアとしての記憶装置１００と、プログラム１０１を実行するプロセッサ（ＣＰＵ）１０５とを備えている。プロセッサ１０５がプログラム１０１を実行することによって、処理装置３は、散乱光検出装置２等を制御する制御装置としての機能と、散乱光検出装置２の出力信号を解析する解析装置としての機能とを発揮する。

図８は、測定時のユーザの手順および光学測定装置１の動作を説明するためのフローチャートである。この例では、単一セルホルダＨｓを用いた測定、複数セルホルダＨｍを用いた測定、およびオートサンプラ４０を用いた測定のうちのいずれかが行われる場合について説明する。
ユーザは、処理装置３に備えられた操作装置６を操作して、表示装置５に表示される測定メニューから、「単一セルモード」、「複数セルモード」および「オートサンプラモード」のいずれかを選択する（ステップＳ０）。単一セルモードとは、単一セルホルダＨｓを用いた測定モードであり、単一セルホルダＨｓに保持された一つの試料セルＣに対する測定を実行する場合に選択される（図１参照）。複数セルモードとは、複数セルホルダＨｍを用いた測定モードであり、複数セルホルダＨｍに保持された１つまたは複数（この実施形態では最大５個）の試料セルＣに対する測定を実行する場合に選択される（図２参照）。オートサンプラモードとは、オートサンプラ４０を用いた測定モードであり、オートサンプラ４０の回転テーブル４２に保持された１つまたは複数（たとえば最大５０個）の試料セルＣに対する測定を実行する場合に選択される（図３参照）。

単一セルモードが選択されると（ステップＳ０）、単一セルモード選択指令が、処理装置３からコントローラ９０に与えられる。コントローラ９０は、Ｙ軸モータ２２Ｍを制御して、試料ステージ１２を測定ステージ位置１２Ａに配置して、試料セルＣのＹ方向位置を内部測定対象位置３０Ａと整合させる（ステップＳ１）。さらに、コントローラ９０は、Ｘ軸モータ２１Ｍを制御して、光学ベース１１を内部測定位置１１Ａに配置する（ステップＳ２）。それにより、測定光学系３０の測定対象位置３０ａが内部測定対象位置３０Ａに配置される。コントローラ９０は、さらに、光源ユニット３１を制御して、検出用の光を発生させる（ステップＳ３）。その状態で、コントローラ９０は、必要に応じて、Ｘ軸モータ２１Ｍを制御して光学ベース１１をＸ方向に移動し、投光レンズ３３の焦点位置をＸ方向に微調整する（ステップＳ４）。具体的には、コントローラ９０は、検出器３７が適切な光量の光を検出するように、投光レンズ３３の焦点のＸ方向位置を微調整する。

液体の試料Ｓは、希釈系試料と濃厚系試料とに大別される。希釈系試料とは検出光が透過可能な試料であり、コロイド溶液が典型例である。濃厚系試料とは検出光が実質的に透過できない試料であり、乳濁液または懸濁液が典型例である。希釈系試料については、液体試料中のいずれかの位置に照射光Ｌ１の焦点が位置していれば、散乱光が検出レンズ３４を介して検出器３７に入射するので、投光レンズ３３の焦点のＸ方向位置微調整は必ずしも必要ではない。それに対して、濃厚系試料については、試料セルＣと試料Ｓとの界面から内方に深く離れた位置に照射光Ｌ１の焦点が位置していると、充分な散乱光を検出レンズ３４によって検出器３７に導くことができない。そこで、投光レンズ３３の焦点のＸ方向位置を試料セルＣと試料Ｓとの界面近傍に調整する必要がある。

こうして必要な調整が行われると、検出器３７の出力信号の取得が開始され、その取得された信号を表す光量データがコントローラ９０から処理装置３へと送られる（ステップＳ５：散乱光測定）。こうして、散乱光Ｌ２の光量測定が行われる。処理装置３は、受信した光量データに基づいた検出結果を表示装置５に表示する（ステップＳ６）。
複数セルモードが選択されると（ステップＳ０）、複数セルモード選択指令が、処理装置３からコントローラ９０に与えられる。コントローラ９０は、Ｙ軸モータ２２Ｍを制御して、試料ステージ１２を測定ステージ位置１２Ａに配置する。このとき、複数セルホルダＨｍに保持された複数の試料セルＣのうちの一つのＹ方向位置が内部測定対象位置３０Ａに整合させられる（ステップＳ１１）。処理装置３は、いずれかの試料セルＣを選択するための試料セル指定信号をコントローラ９０に与えてもよい。この場合、コントローラ９０は、その選択された試料セルＣが内部測定対象位置３０Ａに配置されるように試料ステージ１２のＹ方向位置を制御する。さらに、コントローラ９０は、Ｘ軸モータ２１Ｍを制御して、光学ベース１１を内部測定位置１１Ａに配置する（ステップＳ１２）。それにより、測定光学系３０の測定対象位置３０ａが内部測定対象位置３０Ａに配置される。

この状態で、コントローラ９０は、光源ユニット３１を制御して、検出用の光を発生させる（ステップＳ１３）。コントローラ９０は、必要に応じて、Ｘ軸モータ２１Ｍを制御して光学ベース１１をＸ方向に移動し、投光レンズ３３の焦点のＸ方向位置を微調整する（ステップＳ１４）。この微調整の目的は、前述のとおりである。
こうして必要な調整が行われると、検出器３７の出力信号の取得が開始され、その取得された信号を表す光量データがコントローラ９０から処理装置３へと送られる（ステップＳ１５：散乱光測定）。こうして、散乱光Ｌ２の光量測定が行われる。処理装置３は、受信した光量データに基づいた検出結果を表示装置５に表示する（ステップＳ１６）。

処理装置３は、複数セルホルダＨｍに保持された複数の試料セルＣの中に１つまたは複数の未測定の試料セルＣがあるかどうかを判断する（ステップＳ１７）。未測定の試料セルＣがあれば（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理装置３は、未測定の試料セルＣの一つを指定して、測定指令をコントローラ９０に与える。それにより、ステップＳ１１からの処理が行われる。

このような動作が、複数セルホルダＨｍに保持された全ての試料セルＣ、または処理装置３が測定対象として指定する全ての試料セルＣに対する測定を終えるまで繰り返される（ステップＳ１７：ＮＯ）。
オートサンプラモードは、オートサンプラ４０が散乱光検出装置２に接続されているときに有効になる測定モードである。オートサンプラモードが選択されると（ステップＳ０）、オートサンプラモード選択指令が処理装置３からコントローラ９０に与えられる。コントローラ９０は、Ｙ軸モータ２２Ｍを制御して、試料ステージ１２を退避ステージ位置１２Ｂへと退避させ（ステップＳ２０）、Ｘ軸モータ２１Ｍを制御して光学ベース１１を外部測定位置１１Ｂに配置する（ステップＳ２１）。それにより、測定光学系３０の測定対象位置３０ａが外部測定対象位置３０Ｂに配置される。さらに、コントローラ９０は、θ軸モータ４３Ｍを制御して回転テーブル４２を回転させ、回転テーブル４２に保持された複数の試料セルＣの一つを外部測定対象位置３０Ｂに整合させる（ステップＳ２２）。処理装置３は、試料セルＣを選択するための試料セル指定信号をコントローラ９０に与えてもよい。この場合、コントローラ９０は、その選択された試料セルＣが外部測定対象位置３０Ｂに配置されるように回転テーブル４２の回転位置を制御する。

この状態で、コントローラ９０は、光源ユニット３１を制御して、検出用の光を発生させる（ステップＳ２３）。コントローラ９０は、必要に応じて、Ｘ軸モータ２１Ｍを制御して光学ベース１１をＸ方向に移動し、投光レンズ３３の焦点のＸ方向位置を微調整する（ステップＳ２４）。この微調整の目的は、前述のとおりである。
こうして必要な調整が行われると、コントローラ９０は、検出器３７の出力信号を取得し、その取得された信号に対して、測定のための演算処理を実行する（ステップＳ２５：散乱光測定）。コントローラ９０は、演算処理結果を処理装置３に送信する。処理装置３は、受信した演算処理結果を、散乱光検出装置２の検出結果として、表示装置５に表示する（ステップＳ２６）。処理装置３は、さらに、受信した演算処理結果を解析し、その解析によって得られた情報を表示装置５に併せて表示してもよい。

処理装置３は、回転テーブル４２に保持された複数の試料セルＣの中に１つまたは複数の未測定の試料セルＣがあるかどうかを判断する（ステップＳ２７）。未測定の試料セルＣがあれば、処理装置３は、未測定の試料セルＣの一つを指定して、測定指令をコントローラ９０に与える。これにより、ステップＳ２２からの処理が実行される。
このような動作が、回転テーブル４２に保持された全ての試料セルＣ、または処理装置３が測定対象として指定する全ての試料セルＣに対する測定を終えるまで繰り返される（ステップＳ２７：ＮＯ）。

この実施形態の光学測定装置１を用いて実行可能な光学測定法の一例は、動的光散乱法による粒子径の測定である。この場合、試料セルＣには、液体中に微粒子が分散された懸濁液（もしくは乳濁液）または溶液が、試料Ｓとして収容される。その試料Ｓ中の微粒子の粒子径が測定される。
懸濁液（もしくは乳濁液）または溶液中の微粒子（ナノ粒子）はブラウン運動しており、その速さは微粒子の大きさに依存する。つまり、大きな粒子ほど遅く、小さな粒子ほど速く運動している。動的光散乱法では、レーザ光を懸濁液または溶液に入射し、微粒子からの散乱光を検出する。ブラウン運動によってランダムに移動している微粒子からの散乱光強度は時間的に変動してゆらぎを生じる。この変動（散乱光強度のゆらぎ）は、ブラウン運動の速さに依存する。すなわち、大きな粒子の運動に起因する散乱光強度の変動は穏やかであり、小さな粒子の運動に起因する散乱光強度は激しく変動する。このゆらぎの自己相関関数または周波数スペクトルを解析することで、微粒子の拡散係数Ｄを求めることができ、下記式（１）に示すStokes-Einsteinの式から流体力学的径（粒子径ｄ）を算出することができる。

より具体的な手順は、次のとおりである。

光源ユニット３１からレーザ光（単色かつ可干渉な光）を発生させて照射光Ｌ１として試料Ｓに照射する。試料Ｓからの散乱光Ｌ２を検出器３７で検出して散乱光強度信号を取得し、その散乱光強度信号をコントローラ９０のメモリ９２に保存する。この散乱光強度信号は、試料Ｓ中の粒子のブラウン運動に起因する時間的な変化（ゆらぎ）を含む。
検出器３７が出力するある時間内の散乱光強度信号から、コントローラ９０で、自己相関関数または周波数スペクトルが算出される。コントローラ９０は、算出した自己相関関数または周波数スペクトルを処理装置３に送信する。処理装置３は、その自己相関関数または周波数スペクトルから粒子のゆらぎの程度を表す拡散係数Ｄを求め、上記式（１）に代入することにより、粒子径ｄを求める。この場合、処理装置３は、粒子径解析装置として機能することになる。

光散乱の測定では、入射光学系（投光レンズ３３を含む）および検出光学系（検出レンズ３４を含む）で決まる一定の観測体積中の微粒子からの散乱光のみが検出される。このときの観測体積を散乱体積という。適切な散乱体積中の微粒子からの散乱光は干渉性（coherence）が高く、精度の高い測定に寄与する。微粒子がとくに小さいときや濃度が低いときなどには、散乱体積を増やすことによって散乱光強度を増大させることができるが、干渉性因子の低下を招き、干渉性が犠牲となる。

この実施形態の散乱光検出装置２では、測定光学系３０の構成要素一式が光学ベース１１上に固定され、それらが一体的に移動する構造である。そのため、測定対象位置が内部測定対象位置３０Ａであるか外部測定対象位置３０Ｂであるかを問わず、散乱体積条件を変えない測定を容易に実現できる。したがって、精度の高い測定が可能である。
以上のように、この実施形態の光学測定装置１は、本体ベース１０と、本体ベース１０に移動可能に結合された光学ベース１１と、光学ベース１１に固定された測定光学系３０と、内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間で光学ベース１１を移動させる光学ベース移動機構２１とを含む。測定光学系３０は、測定対象位置３０ａに対して照射光Ｌ１を照射し、測定対象位置３０ａで散乱される散乱光Ｌ２を検出する。

光学ベース１１を内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間で移動させることにより、測定光学系３０の測定対象位置３０ａを内部測定対象位置３０Ａと外部測定対象位置３０Ｂとの間で移動させることができる。内部測定対象位置３０Ａは本体ベース１０内に設定されており、外部測定対象位置３０Ｂは本体ベース１０外に設定されている。したがって、光学ベース１１を移動させることによって、測定対象位置３０ａを本体ベース１０内または本体ベース１０外に設定することができる。それにより、本体ベース１０に対して必要に応じて外部測定ベース４１，５１，６１，７１を結合することにより、外部測定ベース４１，５１，６１，７１上において外部測定位置１１Ｂに試料Ｓを配置すれば、本体ベース１０外に配置した試料Ｓに対する測定を行うことができる。

したがって、基本的な光学測定に必要とされる最小限の構成を本体ベース１０上に配置する設計とすることができ、必要に応じて、本体ベース１０に外部測定ベース４１，５１，６１，７１を結合することによって、機能拡張を行うことができる。これにより、本体ベース１０を小型化でき、それに応じて装置設置面積を小さくでき、部品点数を抑制でき、構成を簡単にでき、製造コストを安くすることができる。

しかも、基本機能を備えた本体ベース１０に対して異なる拡張機能を付加する外部測定ベース４１，５１，６１，７１を必要に応じて結合する構成であるため、本体ベース１０に備えられた構成の設計を共通に適用しながら、異なる拡張機能を備えた複数の仕様の光学測定装置１を提供できる。それにより、設計コストを削減でき、かつ複数のモデルにそれぞれ対応する専用部品を削減することができる。加えて、ユーザは、オートサンプラ４０を備えない基本構成のみのモデルの装置を購入した場合に、その後、必要に応じて、オートサンプラ４０を事後的に追加することができる。また、外部測定ベース４１，５１，６１，７１の種類を変更することもできるから、たとえば、ビーカホルダ５０を備えた構成から、オートサンプラ４０を備えた構成に装置を変更することもできる。このようにして、装置自体の買い換えまたは買い増しではなく、拡張機能部分の追加または変更を行えるので、ユーザの経済的な負担を軽減することができる。

この実施形態では、散乱光検出装置２は、本体ベース１０に支持され、試料Ｓ（より具体的には試料セルＣ）を保持するための試料ホルダＨが配置される試料ステージ１２を含む。そして、内部測定対象位置３０Ａが、試料ホルダＨに保持される試料Ｓ（より具体的には試料セルＣ）の位置に対応している。これにより、本体ベース１０内で試料Ｓに対する光学測定を実行できる。

また、この実施形態では、散乱光検出装置２は、試料ステージ１２を本体ベース１０に対して相対移動させる試料ステージ移動機構２２をさらに含む。それにより、試料ステージ１２は、試料ホルダＨに保持される試料Ｓ（より具体的には試料セルＣ）を内部測定対象位置３０Ａに配置する測定ステージ位置１２Ａと、測定光学系３０による外部測定対象位置３０Ｂでの測定を阻害しない退避ステージ位置１２Ｂとの間で移動する。これにより、本体ベース１０上での光学測定および本体ベース１０外での光学測定の両方を支障なく行える。

より具体的には、この実施形態では、光学ベース１１は、試料ホルダＨに保持される試料（具体的には試料セルＣ）に対して接離するＸ方向（第１方向）に沿って移動（この実施形態では平面視において直線的に移動）するように構成されている。その一方で、試料ステージ１２は、Ｘ方向に交差（この実施形態では直交）するＹ方向（第２方向）に沿って移動（この実施形態では平面視において直線的に移動）するように構成されている。したがって、試料ステージ１２がＹ方向に移動して退避ステージ位置１２Ｂに退避することにより、光学ベース１１が外部測定位置１１Ｂに移動できる。

光学ベース１１は、試料Ｓに対して接離するＸ方向に移動するので、測定光学系３０をＸ方向に移動させることによって、測定光学系３０の焦点位置を試料Ｓに対して調整することができる。すなわち、焦点位置の微調整のための光学ベース１１の移動と、内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの切り換えのための光学ベース１１の移動方向とが同方向である。そのため、光学ベース１１の移動および焦点位置の微調整のために共通に光学ベース移動機構２１を用いることができる。それにより、構造を簡素化および小型化でき、それに応じてコストダウンを図ることができる。

しかも、この実施形態では、焦点位置の微調整は、測定光学系３０全体を試料Ｓに対して接近／離反させて行われるので、前述のとおり、散乱体積が実質的に変化しない。それにより、精度の高い光学測定を実現できる。
また、この実施形態では、試料ホルダＨが試料ステージ１２に対して着脱自在であり、一つの試料Ｓ（具体的には一つの試料セルＣ）を保持する単一試料ホルダＨｓと、複数の試料Ｓ（具体的には複数の試料セルＣ）を保持する複数試料ホルダＨｍとのいずれかを選択して試料ステージ１２に装着でき、必要に応じて、それらを交換することができる。したがって、本体ベース１０上の構成により、単一の試料セルＣに対する光学測定だけでなく、複数の試料セルＣに対する連続光学測定も行える。それにより、外部測定ベース４１，５１，６１，７１を結合しない基本構成だけでも、使い勝手のよい光学測定機能を提供できる。

さらに、この実施形態では、複数セルホルダＨｍが試料ステージ１２に装着されたとき、複数セルホルダＨｍが保持する複数の試料セルＣが、Ｙ方向（第２方向）に沿って配列される。そして、試料ステージ移動機構２２が、内部測定対象位置３０Ａに複数の試料セルＣのうちの任意の一つを配置するように試料ステージ１２をＹ方向に移動させる。したがって、複数の試料セルＣを内部測定対象位置３０Ａに順に提示することで、複数の試料セルＣに対する測定を連続的に実行することができる。そして、試料セルＣを切り換えるときの試料ステージ移動方向が、測定ステージ位置１２Ａと退避ステージ位置１２Ｂとで試料ステージ位置を変更するときの試料ステージ移動方向と共通である。そのため、試料ステージ１２を複数方向に沿って移動させる必要がなく、それらの目的のために試料ステージ移動機構２２を共通に用いることができる。それにより、試料ステージ１２を移動させるための構成を簡素化および小型化することができ、それに応じて装置の製造コストを抑制できる。

散乱光検出装置２の本体ベース１０には、ユーザの要求に応じて、外部測定ベース４１，５１，６１，７１を結合することができ、それによって、外部オプション機器を備えた装置構成とすることができる。すなわち、散乱光検出装置２を、オートサンプラ４０、ビーカホルダ５０、試験管ホルダ６０、配管ホルダ７０等の外部オプション機器を備えた構成とすることができる。これらの外部オプション機器が備える外部試料ホルダ（４２，５０，６０，７０）は、外部測定対象位置３０Ｂに試料Ｓを提示するように構成されている。したがって、光学ベース１１を外部測定位置１１Ｂに配置することによって、外部オプション機器を利用した光学測定を行える。具体的には、オートサンプラ４０を利用することによって、多数の試料Ｓに対する光学測定を連続的に短時間で行うことができる。また、ビーカホルダ５０や試験管ホルダ６０を用いることにより、試料Ｓを専用の試料セルＣに移すことなく光学測定を行える。さらに、配管ホルダ７０を用いることにより、配管７３中を通って流通する試料Ｓに対する光学測定を行える。

図９は、この発明の第２の実施形態に係る光学測定装置２０１の構成を説明するための図解的な平面図である。図９において、図１の対応部分に図１と同じ参照符号を付す。
この実施形態では、試料ステージ１２の測定ステージ位置１２Ａが、光学ベース１１の外部測定位置１１Ｂへの移動を阻害しないように配置されている。すなわち、測定ステージ位置１２Ａは、光学ベース１１の内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間の光学ベース１１の移動経路外に設定されている。したがって、試料ステージ１２は、内部測定モードでも外部測定モードでも測定ステージ位置１２Ａに配置されていればよく、測定ステージ位置１２Ａから退避する必要がない。

一方、光学ベース１１は、水平方向に平行移動可能であり、かつ鉛直方向に沿う回転軸線１７まわりに回転可能な状態で、本体ベース１０に支持されている。詳細な図示は省略するが、光学ベース移動機構２１は、リニア駆動機構および回転駆動機構を含む。たとえば、リニア駆動機構は、回転駆動機構を支持する直動ブロックを本体ベース１０に対してＸ方向に直線移動させ、回転駆動機構は、直動ブロックに対して光学ベース１０を回転軸線１７まわりに回転駆動してもよい。この場合、回転軸線１７は、直動ブロックのＸ方向移動に伴ってＸ方向に移動する。また、回転駆動機構が、直動ブロックを支持する回転ブロックを本体ベース１０に対して回転軸線１７まわりに回転させ、リニア駆動機構は、回転ブロックに対して光学ベース１１を水平方向に進退させてもよい。この場合、回転軸線１７は本体ベース１０に対して不動であり、リニア駆動機構は、回転軸線１７に対して接近／離反する放射方向に光学ベース１１を進退させる。いずれの構成の場合も、光学ベース１１は、水平方向に沿った平行移動と、鉛直な回転軸線１７まわりの回転移動とが可能であり、平行移動および回転移動を複合させた移動が可能である。

内部測定対象位置３０Ａは、測定ステージ位置１２Ａに整合するように設定されている。前述の第１の実施形態では、内部測定対象位置３０Ａおよび外部測定対象位置３０ＢがＸ方向に整合しているのに対して、この実施形態では、内部測定対象位置３０Ａと外部測定対象位置３０ＢとはＸ方向に整合していない。光学ベース移動機構２１は、リニア駆動機構および回転駆動機構によって、光学ベース１１を平行移動および回転移動させることによって、光学ベース１１を内部測定位置１１Ａまたは外部測定位置１１Ｂに導くことができる。光学ベース１１が内部測定位置１１Ａにあるとき、測定光学系３０の測定対象位置３０ａ（投光レンズ３３の焦点位置３３ａ）が内部測定対象位置３０Ａに位置する。光学ベース１１が外部測定位置１１Ｂにあるとき、測定光学系３０の測定対象位置３０ａ（投光レンズ３３の焦点位置３３ａ）が外部測定対象位置３０Ｂに位置する。

試料ステージ移動機構２２は、複数セルホルダＨｍを用いるときに試料セルＣを切り換えるために、試料ステージ１２を移動させるよう。試料ステージ移動機構２２は、たとえば、試料ステージ１２を複数の試料セルＣの整列方向に沿って移動させるリニア駆動機構を含む。試料ステージ移動機構２２は、さらに、試料ステージ１２を鉛直な回転軸線１８まわりに回転させる回転駆動機構を含んでいてもよい。それにより、試料ステージ１２に装着されたセルホルダＨに保持された試料セルＣの測定光学系３０に対する方位角、すなわち、照射光Ｌ１の入射角を調整することができる。入射角の調整が必要でなければ、回転駆動機構を設ける必要はない。

このような構成により、試料ステージ１２において保持された試料Ｓに対する測定を行う内部測定モードであるか、外部測定ベース結合面１３ａに結合された外部測定ベース４１，５１，６１，７１上で保持された試料Ｓに対する測定を行う外部測定モードであるかに拘わらず、試料ステージ１２の退避が不要になる。それにより、試料ステージ１２のための駆動機構の構造を簡素化できる。

図１０は、この発明の第３の実施形態に係る光学測定装置３０１の構成を説明するための図解的な平面図であり、オートサンプラ４０を結合した場合の構成を示す。図１０において、図３の対応部分に図３と同じ参照符号を付す。
この実施形態においても、試料ステージ１２が測定ステージ位置１２Ａに配置されたままで、測定光学系３０の測定対象位置３０ａを内部測定対象位置３０Ａと外部測定対象位置３０Ｂとの間で移動させることができる。この実施形態では、測定ステージ位置１２Ａは、第１の実施形態の場合と同様な位置である。

外部測定ベース結合面１３ａは、光学ベース１１に対して、内部測定対象位置３０Ａとは反対側（すなわち、試料ステージ１２とは反対側）の側面に設定されている。したがって、オートサンプラ４０は、この実施形態では、光学ベース１１に対して内部測定対象位置３０Ａとは反対側の側面（試料ステージ１２とは反対側の側面）に結合されている。
光学ベース１１は、Ｘ方向に平行移動可能であり、かつ鉛直方向に沿う回転軸線１７まわりに回転可能な状態で、本体ベース１０に支持されている。詳細な図示は省略するが、光学ベース移動機構２１は、リニア駆動機構および回転駆動機構を含む。光学ベース移動機構２１の具体的な構成は、前述の第２の実施形態の場合と同様であってもよい。

光学ベース１１は、内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間で移動可能である。この実施形態では、外部測定位置１１Ｂは、内部測定位置１１Ａに対して回転軸線１７まわりに１８０度回転した位置である。したがって、光学ベース１１を回転軸線１７まわりに回転移動させることによって、光学ベース１１を内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間で移動できる。むろん、外部測定位置１１Ｂは、内部測定位置１１Ａに対して正確に１８０度回転した位置である必要はなく、１８０度に近似した角度だけ回転した位置であってもよく、水平方向（たとえばＸ方向）に多少ずれた位置であってもよい。光学ベース１１が内部測定位置１１Ａにあるとき、測定光学系３０の測定対象位置３０ａ（投光レンズ３３の焦点位置３３ａ）が内部測定対象位置３０Ａに位置する。光学ベース１１が外部測定位置１１Ｂにあるとき、測定光学系３０の測定対象位置３０ａ（投光レンズ３３の焦点位置３３ａ）が外部測定対象位置３０Ｂに位置する。

光学ベース１１の直線移動（主としてＸ方向の移動）の範囲は、前述の第１または第２の実施形態の場合よりも少なくてもよい。より具体的には、内部測定対象位置３０Ａまたは外部測定対象位置３０Ｂに配置された試料Ｓに対して、投光レンズ３３の焦点位置３３ａを微調整するのに必要充分な範囲でＸ方向への移動が可能であってもよい。内部測定位置１１Ａと外部測定位置１１Ｂとの間の光学ベース１１の移動が、回転移動だけでなく、直線移動も伴う場合には、そのときの直線移動に必要な範囲で光学ベース１１の直線移動範囲を設計すればよい。

試料ステージ移動機構２２は、複数セルホルダＨｍを用いるときに試料セルＣの切り換えのために試料ステージ１２を移動させるように構成されている。試料ステージ移動機構２２は、たとえば、試料ステージ１２をＹ方向（複数の試料セルＣの整列方向）に直線移動させるリニア駆動機構を含む。
このような構成により、試料ステージ１２において保持された試料Ｓに対する測定を行う内部測定モードであるか、外部測定ベース結合面１３ａに結合された外部測定ベース４１（５１，６１，７１）上で保持された試料Ｓに対する測定を行う外部測定モードであるかに拘わらず、試料ステージ１２の退避が不要になる。それにより、試料ステージ１２のための駆動機構の構造を簡素化できる。

以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。たとえば、前述の実施形態では、光学測定法の一例として動的光散乱法について説明したが、この発明は、静的光散乱法にも適用可能である。また、測定光学系３０の構成を適宜変更することにより、さらに他の光学測定法にも適用することができる。むろん、測定対象は、粒子径に限られない。

また、前述の第１の実施形態では、試料ステージ１２は、水平方向（Ｙ方向）に移動して、測定ステージ位置１２Ａと退避ステージ位置１２Ｂとの間で変位するように構成されているが、試料ステージ１２を垂直方向（たとえば下方）に移動して、測定ステージ位置１２Ａから退避させる構成とすることもできる。さらに、試料ステージ１２を回転移動して測定ステージ位置１２Ａから退避させる構成としてもよい。

さらに、前述の実施形態では、光学ベース１１がＸ方向に移動し、試料ステージ１２がＹ方向に移動するように構成されている。しかし、光学ベース１１の移動方向が一方向である必要はない。また、試料ステージ１２が退避のための移動をしない構成としてもよい。たとえば、図９および図１０に示した構成のほかにも、試料ステージ１２を着脱できる構成として、光学ベース１１を外部測定位置１１Ｂに配置するときには、試料ステージ１２を取り外すようにしてもよい。また、試料ステージ１２を固定配置する一方で、光学ベース１１がＸ方向以外の方向（たとえば鉛直方向）にも移動可能な構成として、光学ベース１１が試料ステージ１２を回避して外部測定位置１１Ｂに移動可能な構成としてもよい。

オートサンプラ４０は、上下に複数層に積層した複数の回転テーブル４２を備えてもよい。この場合、光学ベース移動機構２１は、光学ベース１１をＸ方向だけでなく上下方向にも移動させるように構成されていてもよい。または、オートサンプラ４０が、回転テーブル４２の複数層構造を上下動させる昇降機構を備えていてもよい。このような構成により、複数層の回転テーブル４２に保持された試料セルＣを外部測定対象位置３０Ｂに順次提示することができるので、より多数の試料Ｓに対する連続測定を実行できる。

また、オートサンプラ４０は、必ずしも回転テーブル４２を備える必要はない。すなわち、オートサンプラ４０は、円形または非円形の経路に沿って複数の試料セルＣを移動させる機構によって、複数の試料セルＣを外部測定対象位置３０Ｂに順次提示する構成を備えていればよい。試料Ｓが移動する経路は、無端経路（循環経路）であってもよいし、有端経路であってもよい。移動機構は、コンベア（より具体的にはベルトコンベア）であってもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１，２０１，３０１：光学測定装置
２ ：散乱光検出装置
３ ：処理装置
１０ ：本体ベース
１１ ：光学ベース
１１Ａ ：内部測定位置
１１Ｂ ：外部測定位置
１２ ：試料ステージ
１２Ａ ：測定ステージ位置
１２Ｂ ：退避ステージ位置
１３ ：ハウジング
１３ａ ：外部測定ベース結合面
１４ ：温度調節ユニット
１５ ：窓
１６ ：着脱機構
２１ ：光学ベース移動機構
２１Ｍ ：Ｘ軸モータ
２２ ：試料ステージ移動機構
２２Ｍ ：Ｙ軸モータ
３０ ：測定光学系
３０Ａ ：内部測定対象位置
３０Ｂ ：外部測定対象位置
３０ａ ：測定対象位置
３１ ：光源ユニット
３２ ：ミラー
３３ ：投光レンズ
３４ ：検出レンズ
３４ａ ：焦点位置
３５ ：オプティカルファイバ
３６ ：ファイバ固定部材
３７ ：検出器
４０ ：オートサンプラ
４１ ：外部測定ベース
４２ ：回転テーブル
４３ ：回転駆動機構
４３Ｍ ：θ軸モータ
４５ ：試料ホルダ部
４６ ：温度調節ユニット
４７ ：回転位置センサ
４８ ：内部信号線
５０ ：ビーカホルダ
５１ ：外部測定ベース
５１ａ ：載置面
５２ ：位置決め部材
５３ ：ビーカ
６０ ：試験管ホルダ
６１ ：外部測定ベース
６２ ：位置決め部材
６３ ：試験管
７０ ：配管ホルダ
７１ ：外部測定ベース
７２ ：配管固定部材
７３ ：配管
７３Ｐ ：試料提示部
７３Ａ ：試料流入部
７３Ｂ ：試料流出部
７５Ａ ：流入側開閉弁
７５Ｂ ：流出側開閉弁
９０ ：コントローラ
９５ ：内部信号線
９６ ：コネクタ
Ｃ ：試料セル
Ｈ ：試料ホルダ
Ｈｍ ：複数セルホルダ
Ｈｓ ：単一セルホルダ
Ｌ１ ：照射光
Ｌ２ ：散乱光
Ｓ ：試料

Claims (13)

1. 本体ベースと、
   前記本体ベースに移動可能に結合された光学ベースと、
   前記光学ベースに固定された測定光学系と、
   前記測定光学系による測定対象位置が前記本体ベース内に設定した内部測定対象位置となる内部測定位置と、前記測定光学系による測定対象位置が前記本体ベース外に設定した外部測定対象位置となる外部測定位置との間で移動するように、前記光学ベースを前記本体ベースに対して相対移動させる光学ベース移動機構と、
   を含む、光学測定装置。
2. 前記本体ベースに支持され、試料を保持するための試料ホルダが配置される試料ステージをさらに含み、
   前記内部測定対象位置が、前記試料ホルダに保持される試料の位置に対応している、請求項１に記載の光学測定装置。
3. 前記試料ホルダに保持される試料を前記内部測定対象位置に配置する測定ステージ位置と、前記測定光学系による前記外部測定対象位置での測定を阻害しない退避ステージ位置との間で、前記試料ステージを前記本体ベースに対して相対移動させる試料ステージ移動機構をさらに含む、請求項２に記載の光学測定装置。
4. 前記光学ベース移動機構が、前記光学ベースが前記試料ホルダに保持される試料に対して接離する第１方向に沿って、前記光学ベースを前記内部測定位置と前記外部測定位置との間で移動するように構成されており、
   前記試料ステージ移動機構が、前記第１方向に交差する第２方向に沿って、前記試料ステージを前記測定ステージ位置と前記退避ステージ位置との間で移動するように構成されている、請求項２または３に記載の光学測定装置。
5. 前記試料ホルダが、複数の試料を前記第２方向に沿って前記試料ステージ上で保持するように構成されており、
   前記ステージ移動機構が、前記内部測定対象位置に前記複数の試料のうちの任意の一つを配置するように前記試料ステージを移動させる、請求項４に記載の光学測定装置。
6. 前記本体ベースに結合可能に構成された外部測定ベースと、
   前記外部測定ベースに支持され、前記外部測定ベースが前記本体ベースに取り付けられたときに、前記外部測定対象位置に試料を提示するように当該試料を保持する外部試料ホルダと、をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学測定装置。
7. 前記外部試料ホルダが、複数の試料を保持するように構成されており、
   前記外部試料ホルダを前記外部測定ベース上で動かして、前記複数の試料のうちの任意の一つを前記外部測定位置に提示する外部試料移動機構をさらに含む、請求項６に記載の光学測定装置。
8. 前記外部試料ホルダが、試料を収容するビーカもしくは試験管、または流体状の試料が流通する配管部材を保持するように構成されている、請求項６に記載の光学測定装置。
9. 前記測定光学系が、測定対象位置に照射する光を発生する光源ユニットと、前記光源ユニットの光を測定対象位置に集光する投光レンズと、前記測定対象位置から散乱される散乱光が入射する検出レンズとを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学測定装置。
10. 前記測定光学系が、測定対象位置に光を照射し、前記測定対象位置から散乱される散乱光を検出して、当該検出した散乱光に対応する検出信号を出力するように構成されており、
    前記測定光学系が出力する検出信号に基づいて、前記試料中に含まれる粒子の粒子径を解析する粒子径解析装置をさらに含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学測定装置。
11. 本体ベースと、本体ベースに移動可能に結合された光学ベースと、前記光学ベースに固定された測定光学系とを含む光学測定装置を用いた光学測定方法であって、
    前記本体ベースに対して前記光学ベースを相対移動させることによって、前記測定光学系の測定対象位置を、前記本体ベース外に設定した外部測定対象位置に配置するステップと、
    前記外部測定対象位置に試料を配置するステップと、
    前記測定光学系の測定対象位置が前記外部測定対象位置に配置され、かつ前記外部測定対象位置に試料が配置された状態で、前記測定光学系による検出信号を取得するステップと、
    を含む、光学測定方法。
12. 前記本体ベースに対して前記光学ベースを相対移動させることによって、前記測定光学系の測定対象位置を、前記本体ベース内に設定した内部測定対象位置と、前記外部測定対象位置との間で移動可能であり、
    前記光学測定装置が、前記本体ベースに支持され、試料を保持するための試料ホルダが配置される試料ステージを含み、
    前記光学測定方法が、前記試料を前記内部測定対象位置に提示する測定ステージ位置から前記試料ステージを退避させるステップをさらに含む、請求項１１に記載の光学測定方法。
13. 前記測定光学系が、測定対象位置に光を照射し、前記測定対象位置から散乱される散乱光を検出して、当該検出した散乱光に対応する検出信号を出力するように構成されており、
    前記光学測定方法が、前記測定光学系の出力信号に基づいて、前記試料中に含まれる粒子の粒子径を解析するステップをさらに含む、請求項１１または１２に記載の光学測定方法。
    
    

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