JP3144687B2 - 粒子測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は粒子の光学的測定装置に関し、特には、粒子
サイズの測定に関するが、それに限られるものではな
い。
サイズの測定に関するが、それに限られるものではな
い。
粒子が光のフィールドを通過するときに粒子によって
散乱される光の量を測定するドップラーの方法を用いた
光学的技術により粒子のサイズを求めることが広く行わ
れている。直径１〜10μｍの生物学的粒子およびサブミ
クロン粒子の場合、散乱光のレベルは低い。したがって
通常は、粒子が、フローセル（flow cell）を通じて、
集光された（フォーカスされた）光のフィールド内を流
れるようにする。
散乱される光の量を測定するドップラーの方法を用いた
光学的技術により粒子のサイズを求めることが広く行わ
れている。直径１〜10μｍの生物学的粒子およびサブミ
クロン粒子の場合、散乱光のレベルは低い。したがって
通常は、粒子が、フローセル（flow cell）を通じて、
集光された（フォーカスされた）光のフィールド内を流
れるようにする。
ドップラーの方法に基づく特別なサイズ測定技術は、
交差されたレーザービームのインタフェロメトリックな
組み合わせを要求し、これにより構成されたパターンを
作り出す。このためにコヒーレントなレーザー源とプレ
シジョンレーザーを必要とし、最近では回折格子も用い
られる。光フィールド構成の広がりは、必然的に検査体
積の大きな部分を占め、高品位な光学部品を要求とす
る。これらの要求は低コストな粒子サイズ測定装置の製
造と相容れない。
交差されたレーザービームのインタフェロメトリックな
組み合わせを要求し、これにより構成されたパターンを
作り出す。このためにコヒーレントなレーザー源とプレ
シジョンレーザーを必要とし、最近では回折格子も用い
られる。光フィールド構成の広がりは、必然的に検査体
積の大きな部分を占め、高品位な光学部品を要求とす
る。これらの要求は低コストな粒子サイズ測定装置の製
造と相容れない。
純粋に散乱光に依っている公知の技術における一つの
問題は、焦点領域が実際のサンプル体積を占めるとき
に、頻繁に放射強度の有意の変化にさらされることであ
る。高集光強度（high focal intensity）領域を通過す
る所与の粒子は、したがって、デフォーカス領域におけ
るより大きな粒子と同様の信号を散乱する。この問題を
解決するために、一つの波長を持つ同心のトリガービー
ムを第２の波長を持つ周囲の解析ビームを中心に通した
複合光ビームを用いることが提案されている。そしてト
リガービームによってその存在が示される粒子のみが解
析される。このことは粒子が解析ビームの一様な領域を
横切る場合に起こる。これにより散乱光強度の測定は、
再現可能な粒子照明条件下で行われるようになる。しか
しながら、この技術は依然として高精度の光学系を必要
とし、かつ粒子により散乱された光の強度が粒子サイズ
の一価関数ではないという困難を打ち消すものではな
く、よって、必ずしも粒子サイズの信頼のおける指標を
与えるものではない。
問題は、焦点領域が実際のサンプル体積を占めるとき
に、頻繁に放射強度の有意の変化にさらされることであ
る。高集光強度（high focal intensity）領域を通過す
る所与の粒子は、したがって、デフォーカス領域におけ
るより大きな粒子と同様の信号を散乱する。この問題を
解決するために、一つの波長を持つ同心のトリガービー
ムを第２の波長を持つ周囲の解析ビームを中心に通した
複合光ビームを用いることが提案されている。そしてト
リガービームによってその存在が示される粒子のみが解
析される。このことは粒子が解析ビームの一様な領域を
横切る場合に起こる。これにより散乱光強度の測定は、
再現可能な粒子照明条件下で行われるようになる。しか
しながら、この技術は依然として高精度の光学系を必要
とし、かつ粒子により散乱された光の強度が粒子サイズ
の一価関数ではないという困難を打ち消すものではな
く、よって、必ずしも粒子サイズの信頼のおける指標を
与えるものではない。
例えば医学における尿のバクテリアテストでは、バク
テリア（典型的には１〜４μｍ）は残留赤血球（５〜８
μｍ）から、あるいは白血球（10〜15μｍ）からさえは
っきりと区別できない。加えて更に高価になり、複雑さ
が増す。
テリア（典型的には１〜４μｍ）は残留赤血球（５〜８
μｍ）から、あるいは白血球（10〜15μｍ）からさえは
っきりと区別できない。加えて更に高価になり、複雑さ
が増す。
本発明は以上に述べた不都合を軽減しようとするもの
である。
である。
発明の一つの態様による光検知方法は、相対移動方向
に沿って離隔しており、複雑の強度変化を有する光フィ
ールドを発生する光源に対して流体媒体中に粒子を通過
させることと、光フィールドの変化中を通過する粒子に
より引き起こされる光強度の変化を検知することを含
む。
に沿って離隔しており、複雑の強度変化を有する光フィ
ールドを発生する光源に対して流体媒体中に粒子を通過
させることと、光フィールドの変化中を通過する粒子に
より引き起こされる光強度の変化を検知することを含
む。
発明の第２の態様による粒子測定装置は離隔された複
数の強度変化を有する光フィールドを発生する光源と、
粒子を光フィールドに対して流体媒体中を移動させ、粒
子が強度変化を順次通過させる手段と、光フィールドに
対する粒子の通過により引き起こされる光強度の変化を
検知する手段を含む。
数の強度変化を有する光フィールドを発生する光源と、
粒子を光フィールドに対して流体媒体中を移動させ、粒
子が強度変化を順次通過させる手段と、光フィールドに
対する粒子の通過により引き起こされる光強度の変化を
検知する手段を含む。
本発明の様々な実施例を、添付実施例を参照して例に
より以下に説明する。
より以下に説明する。
第１図および第1A図は、本発明による粒子の寸法測定
器の一形態を取る光学構成要素のレイアウトを示してい
る。
器の一形態を取る光学構成要素のレイアウトを示してい
る。
第２図は、第１図の光検出器からの信号に基づいて、
粒子サイズ分布の解析のための典型的な信号処理システ
ムのブロックダイヤグラムである。
粒子サイズ分布の解析のための典型的な信号処理システ
ムのブロックダイヤグラムである。
第３図は、第１図の実施例により一般化された出力信
号の一般的形態を示している。
号の一般的形態を示している。
第４図（ａ）−（ｂ）は、第１図の実施例の検出器か
らの電圧出力信号の実験結果を示している。
らの電圧出力信号の実験結果を示している。
第５図は、９μｍより３μｍの範囲の粒子の分布を示
す構成された出力から得られたスキャタープロットであ
る。
す構成された出力から得られたスキャタープロットであ
る。
第6Aおよび6B図は、光検出光学システムの別な実施例
を示している。
を示している。
添付図面の第１図を参照するに、そこには本願発明に
よる装置実施例の光学レイアウトが示されており、この
装置は、流体流れの中の寸法測定を行なうものであり、
一般的には符号10で表わされ、流体流れ中の粒子の寸法
測定を行なうものである。本装置の潜在的な適用は、尿
中のバクテリアの存在を検出することにある。しかしな
がら、本装置は、ガス状の媒体により運ばれる粒子を測
定する同様の方法においても使用されることは理解でき
よう。また、本願明細書中で使用される「流体媒体」
は、ガス状及び液状の媒体を含むものであることも理解
されたい。
よる装置実施例の光学レイアウトが示されており、この
装置は、流体流れの中の寸法測定を行なうものであり、
一般的には符号10で表わされ、流体流れ中の粒子の寸法
測定を行なうものである。本装置の潜在的な適用は、尿
中のバクテリアの存在を検出することにある。しかしな
がら、本装置は、ガス状の媒体により運ばれる粒子を測
定する同様の方法においても使用されることは理解でき
よう。また、本願明細書中で使用される「流体媒体」
は、ガス状及び液状の媒体を含むものであることも理解
されたい。
装置10は、光源12、フローセル14及び光検出器16から
なる。
なる。
光源12は、等間隔に隔置された離散光発光要素の列か
らなる。好適な実施例においては、構成された光源12
は、多面を有するレーザダイオードにより具現化されて
なる。光源は、３つの小面からなるよう図示されている
が、実際には等間隔に隔置された発光要素を適切な数だ
け使用することができる。
らなる。好適な実施例においては、構成された光源12
は、多面を有するレーザダイオードにより具現化されて
なる。光源は、３つの小面からなるよう図示されている
が、実際には等間隔に隔置された発光要素を適切な数だ
け使用することができる。
光源12は、開口15および円筒レンズ17、18により、フ
ローセル14の検査容積部に結像される。本発明の好適な
実施例においては、構成された光源は、レーザダイオー
ド、たとえば３つの発光面が約３×１ミクロンであって
50ミクロン毎に隔置された、Sharp形LT090MF0（商標
名）である。尿中のＥコエリ（coelli）を検出するため
に、レンズシステム17、18の倍率は、合焦像において強
調ピークの分離が約５ミクロンであるよう選定される。
このように述べられた実施例において、光の有効領域に
おける流体の実際の体積は、約20×20×20ミクロンであ
る。試験下における流体は、標準フローセルを通過でき
るが、皮下注射針のような狭い腔パイプ15によりセル14
に流体流れを噴射して、流れが合焦された光を通過する
ようにすることが望ましい。そのようなケースにおいて
は、針の腔の径は、好ましくは100から300ミクロンであ
る。流体は、重力もしくは適切なポンプにより供給され
得る。
ローセル14の検査容積部に結像される。本発明の好適な
実施例においては、構成された光源は、レーザダイオー
ド、たとえば３つの発光面が約３×１ミクロンであって
50ミクロン毎に隔置された、Sharp形LT090MF0（商標
名）である。尿中のＥコエリ（coelli）を検出するため
に、レンズシステム17、18の倍率は、合焦像において強
調ピークの分離が約５ミクロンであるよう選定される。
このように述べられた実施例において、光の有効領域に
おける流体の実際の体積は、約20×20×20ミクロンであ
る。試験下における流体は、標準フローセルを通過でき
るが、皮下注射針のような狭い腔パイプ15によりセル14
に流体流れを噴射して、流れが合焦された光を通過する
ようにすることが望ましい。そのようなケースにおいて
は、針の腔の径は、好ましくは100から300ミクロンであ
る。流体は、重力もしくは適切なポンプにより供給され
得る。
図1aは、光源12の３個の焦点の合った面（facets）を
通過する流体の流れを示している。
通過する流体の流れを示している。
図1aに示すように、線光源面の像は、流れの方向に垂
直なフローセル（flowcell）を細かく分け、フローセル
の幅Ｗを越えて広がる。基本的な条件ではないが、焦点
深度は理想的にはセルの深さよりも大きくされる。シリ
ンドリカルレンズの倍率は、像の線（image bars or li
nes）の分離（ｑ）が、測定される粒子の大きさの範囲
に近似するように選ばれる。
直なフローセル（flowcell）を細かく分け、フローセル
の幅Ｗを越えて広がる。基本的な条件ではないが、焦点
深度は理想的にはセルの深さよりも大きくされる。シリ
ンドリカルレンズの倍率は、像の線（image bars or li
nes）の分離（ｑ）が、測定される粒子の大きさの範囲
に近似するように選ばれる。
フローセル内のイメージボリューム（image volume）
からの光は、レンズ22によってディテクター16に集めら
れる。絞り20は、通常には、粒子が無い場合やイメージ
コラム（image column）内の他の散乱の場合において、
ディテクター16が露光されないように大きさが決められ
る。その時に前方への散乱が集められ、検出される。デ
ィテクター16はPINダイオードあるいはアバランシェ・
フォト・ダイオードでよい。
からの光は、レンズ22によってディテクター16に集めら
れる。絞り20は、通常には、粒子が無い場合やイメージ
コラム（image column）内の他の散乱の場合において、
ディテクター16が露光されないように大きさが決められ
る。その時に前方への散乱が集められ、検出される。デ
ィテクター16はPINダイオードあるいはアバランシェ・
フォト・ダイオードでよい。
集光された光フィールドを横切る粒子は、各小面（ea
ch facet）からの光又は順次、光強度変化した集光され
た光にさらされる。検出された光の強度は、このように
周波数q/uおよび粒子散乱断面（particle scattering c
ross section）と光像構成（structured light image）
のコンポリューションで与えられる強度とにより変調さ
れる。ここでｕは粒子が横切る速度である。直径ｄがｄ
＞＞ｑである粒子は、実際上構造（structure）が不鮮
明となり、均一な強度が表示される。
ch facet）からの光又は順次、光強度変化した集光され
た光にさらされる。検出された光の強度は、このように
周波数q/uおよび粒子散乱断面（particle scattering c
ross section）と光像構成（structured light image）
のコンポリューションで与えられる強度とにより変調さ
れる。ここでｕは粒子が横切る速度である。直径ｄがｄ
＞＞ｑである粒子は、実際上構造（structure）が不鮮
明となり、均一な強度が表示される。
ｄ＞ｑである粒子は部分的に構造を解像（resolve）
し、部分的に信号強度を変調する。ｄ＞＞ｑである粒子
は完全に構造を解像し、検出ノイズ限界によってのみ制
限される強度でもって完全な変調を表示する。
し、部分的に信号強度を変調する。ｄ＞＞ｑである粒子
は完全に構造を解像し、検出ノイズ限界によってのみ制
限される強度でもって完全な変調を表示する。
実施例は光の吸収の弱いバクテリアの粒子が測定でき
ることで評価されるであろう。もし装置が良く光を吸収
する粒子を測定するように意図されるならば、単純な掩
べい方法（obscuration method）が使われるであろう。
このような場合、絞り20は省略することができ、ディテ
クター16の出力は通常のように高くなるであろう。そし
て検査容積（inspection volume）を通る粒子の通過
は、測定される入力光の適切な減少を生じるであろう。
しかしながら、吸収の低い粒子の場合、粒子の掩ぺいに
よる信号は、直接入射する光による光センサーのノイズ
レベルに比較して小さいものである。この理由により、
装置は散乱光を検出することが好ましい。
ることで評価されるであろう。もし装置が良く光を吸収
する粒子を測定するように意図されるならば、単純な掩
べい方法（obscuration method）が使われるであろう。
このような場合、絞り20は省略することができ、ディテ
クター16の出力は通常のように高くなるであろう。そし
て検査容積（inspection volume）を通る粒子の通過
は、測定される入力光の適切な減少を生じるであろう。
しかしながら、吸収の低い粒子の場合、粒子の掩ぺいに
よる信号は、直接入射する光による光センサーのノイズ
レベルに比較して小さいものである。この理由により、
装置は散乱光を検出することが好ましい。
出力信号の処理は、図２のブロックダイヤグラムを参
照することで述べられている。
照することで述べられている。
フローセルの検査容積を粒子が横切る時に、粒子によ
り構成された光フィールド内で散乱された光はディテク
ター16に集められ、アンプ23により増巾される出力信号
を生成する。そしてしきい値回路24によりしきい値処理
され、アナログ・デジタル コンバータ24によりサンプ
ルされ、適切なマイクロプロセッサー ユニット26で解
析される。
り構成された光フィールド内で散乱された光はディテク
ター16に集められ、アンプ23により増巾される出力信号
を生成する。そしてしきい値回路24によりしきい値処理
され、アナログ・デジタル コンバータ24によりサンプ
ルされ、適切なマイクロプロセッサー ユニット26で解
析される。
表示部は28で示され、解析の結果を表示する。そして
表示部はCRTベースのビデオシステムやプロッターのよ
うなハードコピー装置などのように巾広い異なった形式
をとることができ、他方マイクロプロセッサー部はPCで
もよい。
表示部はCRTベースのビデオシステムやプロッターのよ
うなハードコピー装置などのように巾広い異なった形式
をとることができ、他方マイクロプロセッサー部はPCで
もよい。
１個の粒子の通過により生じる出力信号16の一般的な
形を図３に示す。
形を図３に示す。
この信号の一般形状を考慮して、Ａ−Ｄ検出器は一般
的に、光源構造の各小面（facet）及び２つのトラフ電
圧VT1、VT2に対応する背景電圧Vb、１組の３つのピーク
電圧VP1、VP2、VP3の平均値が発生するサンプルを発生
する。
的に、光源構造の各小面（facet）及び２つのトラフ電
圧VT1、VT2に対応する背景電圧Vb、１組の３つのピーク
電圧VP1、VP2、VP3の平均値が発生するサンプルを発生
する。
図４（ａ）〜（ｆ）に示された実験結果から明らかな
ように、一般的に熱及び流れの効果により、１つのパル
スの期間の間でさえ、一般にシステムノイズは変化す
る。
ように、一般的に熱及び流れの効果により、１つのパル
スの期間の間でさえ、一般にシステムノイズは変化す
る。
したがって、平均ピーク電圧VP及びトラフ電圧VTの値
は、次式に示すように後者を引くことにより背景電圧値
に関して修正される。
は、次式に示すように後者を引くことにより背景電圧値
に関して修正される。
Ｖpn′＝Vpn−Vb Ｖtn′＝Vtn−Vb 次に、抽出された各粒子について更なる計算が行わ
れ、 次に、可視度Ｖが計算される。
れ、 次に、可視度Ｖが計算される。
＝（Ｐ−Ｔ）／（Ｐ＋Ｔ） 図５は、この正規化されたピーク−トラフ変化の計算
の結果を特に明確に示すものである。したがって、この
図の左側に示される層、即ち、９μｍの粒子は、信号の
平均可視度により定義される最も高い平均ピーク散乱レ
ベルと最も小さい変調深さを示した粒子である。同様
に、最も小さい、即ち、図の右側の大部分を占める３μ
ｍ粒子は、最も低い平均ピーク散乱レベルと最も高い変
調深さを示している。
の結果を特に明確に示すものである。したがって、この
図の左側に示される層、即ち、９μｍの粒子は、信号の
平均可視度により定義される最も高い平均ピーク散乱レ
ベルと最も小さい変調深さを示した粒子である。同様
に、最も小さい、即ち、図の右側の大部分を占める３μ
ｍ粒子は、最も低い平均ピーク散乱レベルと最も高い変
調深さを示している。
明らかに、３以上の多くの数の小面を有する光源に関
して、多くのピーク及びトラフの発生についての対応す
る合計が行われる。これらの計算はマイクロプロセッサ
ー部26で行われ、その結果は28で表示される。粒子サイ
ズは集められヒストグラムまたは他の適当な表示形式で
表示され、存在する粒子のサイズを示す。一般に、可視
度は粒子サイズの単一な評価関数であることがわかり、
粒子分類装置の構成は、したがって、簡単になる。図５
は、直径９μｍ、５μｍ、３μｍの粒子についての実験
結果の散乱プロットを示す。
して、多くのピーク及びトラフの発生についての対応す
る合計が行われる。これらの計算はマイクロプロセッサ
ー部26で行われ、その結果は28で表示される。粒子サイ
ズは集められヒストグラムまたは他の適当な表示形式で
表示され、存在する粒子のサイズを示す。一般に、可視
度は粒子サイズの単一な評価関数であることがわかり、
粒子分類装置の構成は、したがって、簡単になる。図５
は、直径９μｍ、５μｍ、３μｍの粒子についての実験
結果の散乱プロットを示す。
図１に示される検出光学系は、検査容積に粒子が存在
しないとき検出器16を絞り20により暗視野照明に置く。
これは、散乱光信号を小領域検出器に集めることができ
全ての集められた光を出力信号を発生するのに用いるこ
とによりノイズを最小にするという効果をもたらす。し
かし、上述のように、絞りを取り去ることにより、通常
は検出器15を連続光照明にさらす。粒子は、検査容積を
通過するとき、検出器を部分的に暗くして照明を低下さ
せる。図３の信号が結果において反転した場合は、Vp、
VTはVbよりも低くなる。しかし、同じ計算が行われて可
視度が導かれ、このように粒子のサイズが得られる。し
かし、この構成のノイズ成分は上述のものより大きく、
粒子サイズ分類の正確さは低く、検出できる最小粒子サ
イズは大きくなる。絞り20のないシステムはしたがっ
て、バクテリアや血球のような被測定粒子が悪い光吸収
特性を有する場合、実用性は低くなる。
しないとき検出器16を絞り20により暗視野照明に置く。
これは、散乱光信号を小領域検出器に集めることができ
全ての集められた光を出力信号を発生するのに用いるこ
とによりノイズを最小にするという効果をもたらす。し
かし、上述のように、絞りを取り去ることにより、通常
は検出器15を連続光照明にさらす。粒子は、検査容積を
通過するとき、検出器を部分的に暗くして照明を低下さ
せる。図３の信号が結果において反転した場合は、Vp、
VTはVbよりも低くなる。しかし、同じ計算が行われて可
視度が導かれ、このように粒子のサイズが得られる。し
かし、この構成のノイズ成分は上述のものより大きく、
粒子サイズ分類の正確さは低く、検出できる最小粒子サ
イズは大きくなる。絞り20のないシステムはしたがっ
て、バクテリアや血球のような被測定粒子が悪い光吸収
特性を有する場合、実用性は低くなる。
散乱した光を収集及び検出するための別の装置が第６
図に示してある。例れの例においても前方に進む散乱を
利用する。これに代えて、側方又は後方に散乱する光を
使うこともでき、実際適用の拘束によって選択された幾
何学を指示することができる。
図に示してある。例れの例においても前方に進む散乱を
利用する。これに代えて、側方又は後方に散乱する光を
使うこともでき、実際適用の拘束によって選択された幾
何学を指示することができる。
第６図（ａ）に示した１つの別の収光装置は、流れセ
ル14に隣接して位置決めされた絞り20′により部分的に
写し出された検出器16′から成る。この場合、検出器は
収光レンズ22なくして光を集めることができ、その結
果、検出器は幾分大きくなる。かかる配置は費用が少な
くて済むが、大にな検出領域のために、検出回路内のノ
イズが増大する。
ル14に隣接して位置決めされた絞り20′により部分的に
写し出された検出器16′から成る。この場合、検出器は
収光レンズ22なくして光を集めることができ、その結
果、検出器は幾分大きくなる。かかる配置は費用が少な
くて済むが、大にな検出領域のために、検出回路内のノ
イズが増大する。
ミラー19及びレンズ22′を導入すれば、もっとコンパ
クトな配置が可能である。これに代えて、ミラー19を適
当に湾曲させて湾曲ミラーをレンズとして作用させ、そ
れによってフローセル14からの散乱光を集光しかつ合焦
させる簡単な要素を提供することである。
クトな配置が可能である。これに代えて、ミラー19を適
当に湾曲させて湾曲ミラーをレンズとして作用させ、そ
れによってフローセル14からの散乱光を集光しかつ合焦
させる簡単な要素を提供することである。
従来例においては、可干渉性のレーザ光源から２つの
光路を介して検査容積中に合焦することにより、組織化
された光域は縞の形状で干渉的に発生されていた。これ
に対して、本発明では組織化された光域はインコヒーレ
ント方法を利用することにより発展させ、数々の形態を
とり得る。上述した好適な形態は多面発光又はレーザダ
イオードの形態をとり、それは適当な円筒状レンズ又は
これと等価な光学的装置によって検査容積の中へ合焦さ
れる。
光路を介して検査容積中に合焦することにより、組織化
された光域は縞の形状で干渉的に発生されていた。これ
に対して、本発明では組織化された光域はインコヒーレ
ント方法を利用することにより発展させ、数々の形態を
とり得る。上述した好適な形態は多面発光又はレーザダ
イオードの形態をとり、それは適当な円筒状レンズ又は
これと等価な光学的装置によって検査容積の中へ合焦さ
れる。
しかし、一般に源は構造的に離れ適当なビームスプリ
ッタによって光学的に合体された多数の光源及び円筒状
の複数のレンズから成り、それによって検査容積中に等
価な構造の像を形成する。光源はまた像平面内に合焦さ
れる共通の光源を露光するアレイ又はスリットによって
も得られるし、またはプリズムによって分離されたライ
ン源、又は二つ又はそれ以上にふるい落とす回折によっ
ても得られる。インコヒーレント性の像形成方法を使用
して展開された他の組織化された光域でも良い。本発明
の目的は、合焦光のための二つ又はそれ以上の基礎を有
する組織化された光域を提供することであり、合焦光は
製造コストは安価であるが高い光強度を有する所定の分
離（ｑ）を有する。
ッタによって光学的に合体された多数の光源及び円筒状
の複数のレンズから成り、それによって検査容積中に等
価な構造の像を形成する。光源はまた像平面内に合焦さ
れる共通の光源を露光するアレイ又はスリットによって
も得られるし、またはプリズムによって分離されたライ
ン源、又は二つ又はそれ以上にふるい落とす回折によっ
ても得られる。インコヒーレント性の像形成方法を使用
して展開された他の組織化された光域でも良い。本発明
の目的は、合焦光のための二つ又はそれ以上の基礎を有
する組織化された光域を提供することであり、合焦光は
製造コストは安価であるが高い光強度を有する所定の分
離（ｑ）を有する。
以上では本発明を粒子寸法の測定について説明した
が、粒子速度は電圧信号の周波数をモニタすることによ
り引き出すこともできる。また、一以上の方向の粒子速
度は第２の組織化された光域及びこれに関連する光学的
装置によっても測定できる。その場合、第２光域の面は
第１光域のそれに直交している。上述した装置は距離を
変化させて面を分離した状態で粒子流れの通路に沿って
適宜選択しても良い。
が、粒子速度は電圧信号の周波数をモニタすることによ
り引き出すこともできる。また、一以上の方向の粒子速
度は第２の組織化された光域及びこれに関連する光学的
装置によっても測定できる。その場合、第２光域の面は
第１光域のそれに直交している。上述した装置は距離を
変化させて面を分離した状態で粒子流れの通路に沿って
適宜選択しても良い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘイゼリ，マイケル スチュアート イギリス．シービー１ ２ピーエフ ケ ンブリッジ，エインスウォーズ ストリ ート 57 (56)参考文献 特開 昭63−201554（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−309838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−252245（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−209147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−5098（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188044（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 15/14 G01N 15/02
Claims (9)
- 【請求項１】単色光源に対して、流体媒体中の粒子を通
過させる段階であって、前記単色光源は光フィールドを
発生させ、該光フィールドの光軸は前記単色光源に対す
る流体移動方向を横切っていると共に、該光フィールド
は前記光源と同一色度の周期的なかつ非干渉に形成され
る複数の強度変化部を有し、該強度変化部は前記光フィ
ールドに対する粒子の移動方向に沿って隔置されてお
り、前記周期的な変化部の幅が検出対象の粒子サイズの
予定範囲に基づいている段階と、 粒子が前記光フィールドにおける周期的な変化部を通過
するときに粒子により引き起こされる光強度の変化を検
出する段階と、 粒子が光フィールドを通過することで発生される出力パ
ルスにおける正規化されたピーク−トラフ変化を関数と
して、平均ピーク信号をプロットすることで、粒子の光
学的特性とは実質的に無関係に、検出対象の粒子のサイ
ズを測定する段階と、 を含んで構成されたことを特徴とする粒子サイズ測定方
法。 - 【請求項２】前記光源が、前記光フィールドに、各粒子
が順次通過して光を掩蔽することによってパルスを発生
させる３つの強度変化部を発生させることを特徴とする
請求項１に記載の粒子サイズ測定方法。 - 【請求項３】光源と同一色度の周期的なかつ非干渉に形
成され隔置される複数の強度変化部であって、該周期的
な変化部の幅が検出対象の粒子サイズの予定範囲に基づ
いている変化部を有する単色光フィールドを発生させる
光源（10）と、 粒子が順次前記周期的に隔置された強度変化部を通過し
横切るように、前記光フィールドに対して流体媒体中の
粒子を移動させる手段（14）と、 粒子が前記光フィールドを通過することにより引き起こ
される光強度の変化を検出する手段（16）と、 粒子が光フィールドを通過することで発生される出力パ
ルスにおける正規化されたピーク−トラフ変化を関数と
して、平均ピーク信号をプロットすることで、粒子の光
学的特性とは無関係に、検出対象の粒子のサイズを算出
する手段（26）と、 を含んで構成されたことを特徴とする粒子サイズ測定装
置。 - 【請求項４】前記粒子を移動させる手段が、粒子を持ち
運ぶ流体を輸送するのに適合された導管を含むと共に、
前記光源と前記検出する手段とが前記導管の両側に配設
されることを特徴とする請求項３に記載の粒子サイズ測
定装置。 - 【請求項５】前記光源が、３つの隔置された光強度変化
部を有する光フィールドを発生させることを特徴とする
請求項４に記載の粒子サイズ測定装置。 - 【請求項６】前記光源が、測定中に粒子の移動方向に対
して横切って延びる３つの平行ビームを発生させる３つ
の隔置された光源からなることを特徴とする請求項４に
記載の粒子サイズ測定装置。 - 【請求項７】強度変化部間の間隔が測定される粒子のサ
イズとほぼ等しくなるように、少なくとも１つのレンズ
（18）が光源からの光を光フィールドに集光せしめるよ
うに配設されたことを特徴とする請求項６に記載の粒子
サイズ測定装置。 - 【請求項８】前記導管が、およそ100μｍと300μｍの間
の直径を有するパイプであることを特徴とする請求項４
に記載の粒子サイズ測定装置。 - 【請求項９】前記検出手段が直接照射されるのを防ぐた
めの絞り（20）を含み、 当該絞りが光検出器の作動領域が粒子による散乱光のみ
を検出するように、光検出器の近くに配設されたことを
特徴とする請求項４に記載の粒子サイズ測定装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9202887.7 | 1992-02-12 | ||
| GB929202887A GB9202887D0 (en) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | A particle sizing system based on incoherent structured illumination |
| PCT/GB1993/000289 WO1993016368A1 (en) | 1992-02-12 | 1993-02-11 | Particle measurement system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06507025A JPH06507025A (ja) | 1994-08-04 |
| JP3144687B2 true JP3144687B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=10710203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51390893A Expired - Fee Related JP3144687B2 (ja) | 1992-02-12 | 1993-02-11 | 粒子測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0579829B1 (ja) |
| JP (1) | JP3144687B2 (ja) |
| AT (1) | ATE166458T1 (ja) |
| DE (1) | DE69318632T2 (ja) |
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| GB (1) | GB9202887D0 (ja) |
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| GB2422193B (en) * | 2004-12-24 | 2008-07-16 | Campbell Scient Ltd | A weather measurement device for determining the speed in a first direction of hydrometeors |
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| CN105940292B (zh) * | 2013-12-04 | 2020-12-08 | 艾瑞斯国际有限公司 | 流式细胞仪 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| US3819270A (en) * | 1972-10-02 | 1974-06-25 | Block Engineering | Blood cell analyzer |
| US3941479A (en) * | 1974-09-26 | 1976-03-02 | G. D. Searle & Co. | Use of modulated stimulus to improve detection sensitivity for signals from particles in a flow chamber |
| GB2054143B (en) * | 1979-07-11 | 1983-06-29 | Atomic Energy Authority Uk | Measurement of the size of particles dispersed in a fluid |
| US4573796A (en) * | 1984-01-06 | 1986-03-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus for eliminating background interference in fluorescence measurements |
| US4893929A (en) * | 1987-03-13 | 1990-01-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Particle analyzing apparatus |
| US4986659A (en) * | 1988-02-29 | 1991-01-22 | Aerometrics, Inc. | Method for measuring the size and velocity of spherical particles using the phase and intensity of scattered light |
| GB8924859D0 (en) * | 1989-11-03 | 1989-12-20 | Atomic Energy Authority Uk | Particle size and velocity determination |
-
1992
- 1992-02-12 GB GB929202887A patent/GB9202887D0/en active Pending
-
1993
- 1993-02-11 DK DK93917404T patent/DK0579829T3/da active
- 1993-02-11 AT AT93917404T patent/ATE166458T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-02-11 WO PCT/GB1993/000289 patent/WO1993016368A1/en active IP Right Grant
- 1993-02-11 DE DE69318632T patent/DE69318632T2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| GB9202887D0 (en) | 1992-03-25 |
| DE69318632D1 (de) | 1998-06-25 |
| JPH06507025A (ja) | 1994-08-04 |
| DE69318632T2 (de) | 1999-02-25 |
| ATE166458T1 (de) | 1998-06-15 |
| DK0579829T3 (da) | 1999-03-08 |
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