JP3260550B2 - 微粒子分析装置 - Google Patents
微粒子分析装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微粒子分析装置に関
し、特に液中に存在する微粒子の分析に適した液中微粒
子分析装置に関する。
し、特に液中に存在する微粒子の分析に適した液中微粒
子分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波による微粒子の凝集機構について
は、超音波の輻射圧によるものが吉岡、川島らによって
アコースティカ第５巻（１９５５年）第１６７頁から第
１７８頁（ＡＣＵＳＴＩＣＡ Ｖｏｌ．５（１９５
５）、ｐｐ．１６７−１７８）に論じられている。上記
公知例の中で、吉岡らは振動数１２０ｋＨｚ、強度が１
平方センチメートル当り３９０μＷの超音波を用いて、
気泡を捕獲移動させることに成功している。
は、超音波の輻射圧によるものが吉岡、川島らによって
アコースティカ第５巻（１９５５年）第１６７頁から第
１７８頁（ＡＣＵＳＴＩＣＡ Ｖｏｌ．５（１９５
５）、ｐｐ．１６７−１７８）に論じられている。上記
公知例の中で、吉岡らは振動数１２０ｋＨｚ、強度が１
平方センチメートル当り３９０μＷの超音波を用いて、
気泡を捕獲移動させることに成功している。
【０００３】また、超音波による微粒子の凝集の工業へ
の応用としては、選炭廃水中の微粉炭の回収に関するも
のが佐々木信郎によって炭研第７巻第１２号（１９５６
年）第３７１頁から第３８２頁に論じられている。これ
は、粒子の振幅と液体の振幅が数１の様な関係にある事
を利用している。
の応用としては、選炭廃水中の微粉炭の回収に関するも
のが佐々木信郎によって炭研第７巻第１２号（１９５６
年）第３７１頁から第３８２頁に論じられている。これ
は、粒子の振幅と液体の振幅が数１の様な関係にある事
を利用している。
【０００４】
【数１】
【０００５】ただし、ここでｆは超音波の周波数、ρは
粒子の比重、ｄは粒子の直径、μは液の粘度である。
（粒子の振幅）／（液体の振幅）の振幅比が、０．８か
ら０．２の間になるとき、粒子は相互に衝突し、大きな
粒子の周囲での粒子密度が徐々に大きくなる。さらに、
石炭粒子は、疎水性の微粒子であるため、水中では、衝
突した際会合して大きくなったほうが安定であるので、
衝突する機会を多く与えれば、徐々に大きな微粒子へと
凝集成長してゆく。一般には、周波数４００〜６００ｋ
Ｈｚ、強度１平方センチメートル当り６．０〜９．０ｋ
Ｗで、１〜３秒照射する。
粒子の比重、ｄは粒子の直径、μは液の粘度である。
（粒子の振幅）／（液体の振幅）の振幅比が、０．８か
ら０．２の間になるとき、粒子は相互に衝突し、大きな
粒子の周囲での粒子密度が徐々に大きくなる。さらに、
石炭粒子は、疎水性の微粒子であるため、水中では、衝
突した際会合して大きくなったほうが安定であるので、
衝突する機会を多く与えれば、徐々に大きな微粒子へと
凝集成長してゆく。一般には、周波数４００〜６００ｋ
Ｈｚ、強度１平方センチメートル当り６．０〜９．０ｋ
Ｗで、１〜３秒照射する。
【０００６】液中にある微粒子の分析手段に関しては、
発明者らが既に超音波の輻射圧と直流電場とを組み合わ
せて、微粒子の持つゼータ電位による微粒子分析手法に
ついて、特許出願している（特願平５−２５１３１号公
報）。これは、管中を流れている微粒子を超音波の輻射
圧で流路の中心に集束させた後、流路に垂直に直流電場
を印加することで各々の微粒子の持っている固有の表面
電位（ゼータ電位）に応じて電場方向に微粒子を分離す
るものである。微粒子を分析する場合には、観測した物
性が未知の微粒子の電場方向の移動速度を測定し、求め
た移動速度から微粒子のゼータ電位を見積もり、その微
粒子の材質を知るものである。あるいは、微粒子がそれ
ぞれの材質に固有のゼータ電位に応じて分離することか
ら、分離した微粒子のうち特定のゼータ電位を持つ微粒
子のみを選択的に分離回収するものである。
発明者らが既に超音波の輻射圧と直流電場とを組み合わ
せて、微粒子の持つゼータ電位による微粒子分析手法に
ついて、特許出願している（特願平５−２５１３１号公
報）。これは、管中を流れている微粒子を超音波の輻射
圧で流路の中心に集束させた後、流路に垂直に直流電場
を印加することで各々の微粒子の持っている固有の表面
電位（ゼータ電位）に応じて電場方向に微粒子を分離す
るものである。微粒子を分析する場合には、観測した物
性が未知の微粒子の電場方向の移動速度を測定し、求め
た移動速度から微粒子のゼータ電位を見積もり、その微
粒子の材質を知るものである。あるいは、微粒子がそれ
ぞれの材質に固有のゼータ電位に応じて分離することか
ら、分離した微粒子のうち特定のゼータ電位を持つ微粒
子のみを選択的に分離回収するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、微
粒子に直流電場が印加される。そのため、電解質溶媒中
では、電極部分で電気分解が起こり、気泡が発生し、流
体中の微粒子のゼータ電位を計測することが困難になる
点で問題がある。また、直流電場を発生させる電極に流
体中の試料が付着し、測定精度が低下する点で問題があ
る。
粒子に直流電場が印加される。そのため、電解質溶媒中
では、電極部分で電気分解が起こり、気泡が発生し、流
体中の微粒子のゼータ電位を計測することが困難になる
点で問題がある。また、直流電場を発生させる電極に流
体中の試料が付着し、測定精度が低下する点で問題があ
る。
【０００８】本発明の目的は、電解質溶媒中を流れる微
粒子の材質をその流路中で連続的に識別することが可能
な微粒子分析装置を提供することである。
粒子の材質をその流路中で連続的に識別することが可能
な微粒子分析装置を提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、連続測定中に測定精
度が低下しない微粒子分析装置を提供することである。
度が低下しない微粒子分析装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、微粒子に交流電場を印加し、微粒子を交
流電場中で振動させ、微粒子の移動速度、または、微粒
子の振動の振幅を測定して、微粒子のゼータ電位を見積
もることを特徴とする。微粒子に交流電場を印加するこ
とにより、電解質溶媒の電気分解を防ぎ、さらに、電極
への微粒子の付着を防ぐことができる。また、交流電場
中での微粒子の移動速度、および、振幅は、微粒子表面
の物性に固有の量である微粒子のゼータ電位によって定
まるので、交流電場中での微粒子の移動速度、または、
振幅を測定して微粒子のゼータ電位の値を求め、求めた
ゼータ電位の値から微粒子の材質を同定できる。
に本発明では、微粒子に交流電場を印加し、微粒子を交
流電場中で振動させ、微粒子の移動速度、または、微粒
子の振動の振幅を測定して、微粒子のゼータ電位を見積
もることを特徴とする。微粒子に交流電場を印加するこ
とにより、電解質溶媒の電気分解を防ぎ、さらに、電極
への微粒子の付着を防ぐことができる。また、交流電場
中での微粒子の移動速度、および、振幅は、微粒子表面
の物性に固有の量である微粒子のゼータ電位によって定
まるので、交流電場中での微粒子の移動速度、または、
振幅を測定して微粒子のゼータ電位の値を求め、求めた
ゼータ電位の値から微粒子の材質を同定できる。
【００１１】
【作用】誘電率εの水中で、微粒子は各物質成分に固有
な表面電位（ゼータ電位（ζ））（ポリスチレン−４３
ｍＶ、シリコン（Ｓｉ）−３６ｍＶ、酸化アルミ＋３０
ｍＶ、気泡０ｍＶなど）を持つ。したがって、水中にお
いて電場を加えたときの微粒子の運動方程式は数２のよ
うになる。
な表面電位（ゼータ電位（ζ））（ポリスチレン−４３
ｍＶ、シリコン（Ｓｉ）−３６ｍＶ、酸化アルミ＋３０
ｍＶ、気泡０ｍＶなど）を持つ。したがって、水中にお
いて電場を加えたときの微粒子の運動方程式は数２のよ
うになる。
【００１２】
【数２】
【００１３】ただし、ｍは微粒子の質量、Ｖｙは電場方
向への微粒子の移動速度、ａは微粒子の粒径、Ｅは外界
から与えられる電場、ηは水の粘性係数である。また、
水中での微粒子の運動に関しては、水の粘性が十分に高
いことから、微粒子に加わる外力と粘性抵抗はすぐに釣
り合い、数２の左辺は０とおける。したがって数２の解
は数３で表わされる等速運動になる。
向への微粒子の移動速度、ａは微粒子の粒径、Ｅは外界
から与えられる電場、ηは水の粘性係数である。また、
水中での微粒子の運動に関しては、水の粘性が十分に高
いことから、微粒子に加わる外力と粘性抵抗はすぐに釣
り合い、数２の左辺は０とおける。したがって数２の解
は数３で表わされる等速運動になる。
【００１４】
【数３】
【００１５】この数３からわかるように、溶媒条件と外
界から与えられる電場が一定であるとき、微粒子の移動
速度は、微粒子のゼータ電位のみに依存しており、微粒
子の粒径に依存しない。したがって、微粒子の電場方向
での移動速度を求めることで、その微粒子のゼータ電位
を求めることができ、微粒子のゼータ電位から微粒子の
材質を知ることができる。そこで、流体中の微粒子の材
質を連続的に調べるには、流体の流れる方向と垂直な方
向に電場を加え、各々の微粒子が流れと垂直な方向にど
れだけ移動したかを測定する。この移動した値から微粒
子のゼータ電位ζを求め、既知の材料の微粒子のゼータ
電位ζと比較することによって、測定対象の微粒子の材
質を同定する。
界から与えられる電場が一定であるとき、微粒子の移動
速度は、微粒子のゼータ電位のみに依存しており、微粒
子の粒径に依存しない。したがって、微粒子の電場方向
での移動速度を求めることで、その微粒子のゼータ電位
を求めることができ、微粒子のゼータ電位から微粒子の
材質を知ることができる。そこで、流体中の微粒子の材
質を連続的に調べるには、流体の流れる方向と垂直な方
向に電場を加え、各々の微粒子が流れと垂直な方向にど
れだけ移動したかを測定する。この移動した値から微粒
子のゼータ電位ζを求め、既知の材料の微粒子のゼータ
電位ζと比較することによって、測定対象の微粒子の材
質を同定する。
【００１６】また、ここで印加する電場が、周期をＴと
して、数４で与えられる交流電場であるとき、
して、数４で与えられる交流電場であるとき、
【００１７】
【数４】
【００１８】微粒子の振幅Ｌは、数３に数４を代入して
得られるＶｙを時間０からＴ／２まで積分して与えられ
る数５と置くことができる。
得られるＶｙを時間０からＴ／２まで積分して与えられ
る数５と置くことができる。
【００１９】
【数５】
【００２０】したがって、数５を用いることで微粒子の
振幅Ｌから微粒子のゼータ電位ζを見積もることができ
る。
振幅Ｌから微粒子のゼータ電位ζを見積もることができ
る。
【００２１】複数の微粒子が流体中を流れてくるとき、
電場をかける直前にすべての微粒子を管の断面の中心部
に集めてしまえば、電場中での微粒子の管の中心部から
のずれの大きさを求めるだけで微粒子の振幅Ｌを見積も
ることができる。この振動振幅Ｌが求まると、数５から
各々の微粒子のゼータ電位ζを見積もることができ、こ
のゼータ電位ζの値から微粒子の材質を知ることができ
る。
電場をかける直前にすべての微粒子を管の断面の中心部
に集めてしまえば、電場中での微粒子の管の中心部から
のずれの大きさを求めるだけで微粒子の振幅Ｌを見積も
ることができる。この振動振幅Ｌが求まると、数５から
各々の微粒子のゼータ電位ζを見積もることができ、こ
のゼータ電位ζの値から微粒子の材質を知ることができ
る。
【００２２】より詳細には本発明では、微粒子は微粒子
集合濃縮部で管内の中心部に集められた後、交流電場印
加部に進行する。微粒子が交流電場印加部で電場を受け
始めるときの電場の初期位相をδとすると、流体の流れ
の速さをＶ0として、電場印加開始点から検出点までの
間に微粒子が電界中を通過する距離をＸ0としたとき、
その微粒子の検出点での管中心から管壁面方向へのずれ
座標Ｙは、数３に数４を代入して得られるＶｙを電場印
加開始時間ｔ1から検出時間ｔ2（微粒子が検出位置に達
するのに要する時間）まで積分して得られる数６
集合濃縮部で管内の中心部に集められた後、交流電場印
加部に進行する。微粒子が交流電場印加部で電場を受け
始めるときの電場の初期位相をδとすると、流体の流れ
の速さをＶ0として、電場印加開始点から検出点までの
間に微粒子が電界中を通過する距離をＸ0としたとき、
その微粒子の検出点での管中心から管壁面方向へのずれ
座標Ｙは、数３に数４を代入して得られるＶｙを電場印
加開始時間ｔ1から検出時間ｔ2（微粒子が検出位置に達
するのに要する時間）まで積分して得られる数６
【００２３】
【数６】
【００２４】と置くことができる。ただし、ここでδを
微粒子が電場中に入射したときの印加電場の振幅の初期
位相とすると、 ｔ1＝δ／ω ｔ2＝δ／ω＋Ｘ0／Ｖ0 と置くことができる。ただし、ωは２π／Ｔであり、電
場Ｅおよび時間ｔは数４で与えられているものとする。
微粒子が電場中に入射したときの印加電場の振幅の初期
位相とすると、 ｔ1＝δ／ω ｔ2＝δ／ω＋Ｘ0／Ｖ0 と置くことができる。ただし、ωは２π／Ｔであり、電
場Ｅおよび時間ｔは数４で与えられているものとする。
【００２５】
【実施例】図１に、本発明の実施例の装置構成図を示
す。以下、図１を用いて本装置の構成を説明する。
す。以下、図１を用いて本装置の構成を説明する。
【００２６】本装置では、測定対象の微粒子を含む流体
を流動管５０から流す。流体の流れを矢印９で示す。こ
の流体は断面が四辺形の測定セル４に流入する。測定セ
ル４は、超音波によって微粒子を測定セル４の中心部に
集束させる濃縮手段と、その下流で集束した微粒子を電
場で振動させる電場印加手段、及び、振動している微粒
子の振幅を検出する検出手段よりなる。
を流動管５０から流す。流体の流れを矢印９で示す。こ
の流体は断面が四辺形の測定セル４に流入する。測定セ
ル４は、超音波によって微粒子を測定セル４の中心部に
集束させる濃縮手段と、その下流で集束した微粒子を電
場で振動させる電場印加手段、及び、振動している微粒
子の振幅を検出する検出手段よりなる。
【００２７】超音波によって微粒子を集束させる濃縮手
段では超音波振動子５が超音波振動子駆動回路１５によ
ってセル内の流体中に定在波が発生するように制御され
ている。電場で微粒子を振動させる電場印加手段では、
周波数を制御できる電界印加回路１７により制御された
透明電極６により、所定の周波数の交流電場を測定セル
４の側面に垂直な方向に発生させる。交流電場により、
交流電場の印加方向に微粒子を振動させることができ
る。微粒子の振幅を検出する検出手段では光源１２から
の光を矢印１４のように測定セル４の横方向から測定セ
ル４中に照射し、交流電場の印加方向に振動する微粒子
の像を、レンズ（図示せず）により、交流電場の印加方
向に平行に光検出素子が並べられて構成されているアレ
イ検出器８上に結像して、微粒子の位置を検出する。ア
レイ検出器８で検出した微粒子の位置データは光信号検
出回路１６で増幅された後、制御解析部１８に送信され
る。制御解析部１８では、交流電源の位相および流速計
２０の流速データを基に、数５および数６を用いて各微
粒子のゼータ電位ζを見積もる。その結果、各微粒子の
材質を同定することができる。ゼータ電位ζと微粒子の
材質の同定結果を記録装置１９に送信し、記録する。
段では超音波振動子５が超音波振動子駆動回路１５によ
ってセル内の流体中に定在波が発生するように制御され
ている。電場で微粒子を振動させる電場印加手段では、
周波数を制御できる電界印加回路１７により制御された
透明電極６により、所定の周波数の交流電場を測定セル
４の側面に垂直な方向に発生させる。交流電場により、
交流電場の印加方向に微粒子を振動させることができ
る。微粒子の振幅を検出する検出手段では光源１２から
の光を矢印１４のように測定セル４の横方向から測定セ
ル４中に照射し、交流電場の印加方向に振動する微粒子
の像を、レンズ（図示せず）により、交流電場の印加方
向に平行に光検出素子が並べられて構成されているアレ
イ検出器８上に結像して、微粒子の位置を検出する。ア
レイ検出器８で検出した微粒子の位置データは光信号検
出回路１６で増幅された後、制御解析部１８に送信され
る。制御解析部１８では、交流電源の位相および流速計
２０の流速データを基に、数５および数６を用いて各微
粒子のゼータ電位ζを見積もる。その結果、各微粒子の
材質を同定することができる。ゼータ電位ζと微粒子の
材質の同定結果を記録装置１９に送信し、記録する。
【００２８】図２に本実施例での測定セル４（図１）の
断面図を示す。
断面図を示す。
【００２９】以下、図２を用いて測定セル４中における
微粒子の振る舞いを示す。異なるゼータ電位を持つ微粒
子１、２、３１、３２を含む流体は、まず、超音波によ
って微粒子を集束させる濃縮手段に送り込まれる。ここ
は、断面が４辺形の測定セル４の対向する面の外壁に超
音波振動子５ａ、５ｂが対称に張り付けられている（図
３に図示）。超音波振動子５ａ、５ｂによって測定セル
４中に、測定セル４内の中心部に節を持つ定在波１０を
発生させる。蒸留水中での音速度は水温２５度で１５０
０ｍ／ｓであることから、幅１ｍｍの測定セル４中で１
個の節を持つ定在波１０を起こすには、波長λ＝２ｍｍ
であることから超音波振動子５ａ、５ｂを振動数７５０
ｋＨｚで振動させればよい。１平方センチメートルあた
りの超音波強度６．０〜９．０ｍＷの超音波を照射する
ことにより、超音波の輻射圧によって、各々の微粒子の
形状及び音響インピーダンスに応じた速度で定在波１０
の節の位置に、微粒子が集束させられる。図２では、対
向した超音波振動子を３個設けて定在波を発生し、微粒
子を測定セル４の中央に集束させているが、対向した超
音波振動子は、微粒子の集束効率を上げるために集束部
の流路長をのばしてもよい。
微粒子の振る舞いを示す。異なるゼータ電位を持つ微粒
子１、２、３１、３２を含む流体は、まず、超音波によ
って微粒子を集束させる濃縮手段に送り込まれる。ここ
は、断面が４辺形の測定セル４の対向する面の外壁に超
音波振動子５ａ、５ｂが対称に張り付けられている（図
３に図示）。超音波振動子５ａ、５ｂによって測定セル
４中に、測定セル４内の中心部に節を持つ定在波１０を
発生させる。蒸留水中での音速度は水温２５度で１５０
０ｍ／ｓであることから、幅１ｍｍの測定セル４中で１
個の節を持つ定在波１０を起こすには、波長λ＝２ｍｍ
であることから超音波振動子５ａ、５ｂを振動数７５０
ｋＨｚで振動させればよい。１平方センチメートルあた
りの超音波強度６．０〜９．０ｍＷの超音波を照射する
ことにより、超音波の輻射圧によって、各々の微粒子の
形状及び音響インピーダンスに応じた速度で定在波１０
の節の位置に、微粒子が集束させられる。図２では、対
向した超音波振動子を３個設けて定在波を発生し、微粒
子を測定セル４の中央に集束させているが、対向した超
音波振動子は、微粒子の集束効率を上げるために集束部
の流路長をのばしてもよい。
【００３０】微粒子を超音波で測定セル４の中央に十分
集束させた後、この流体は電場によって微粒子を分別す
る電場印加手段に流入する。ここでは、断面が４辺形の
測定セル４内の対向する面の内壁に電極６ａ、６ｂが張
り付けられている（図４に図示）。電極６ａ、６ｂによ
り、電極６ａ、６ｂに垂直な方向に電位分布をもつ一様
な電場を作る。誘電率εの流体中で、微粒子は各物質成
分に固有なゼータ電位ζ（ポリスチレン−４３ｍＶ、シ
リコン（Ｓｉ）−３６ｍＶ、酸化アルミ＋３０ｍＶ、気
泡０ｍＶ）を持ち、電極６ａ、６ｂ間に数４で与えられ
る周期Ｔの交流電場Ｅを与えることによって微粒子は、
おのおの数５で表される振幅Ｌで、電極６ａ、６ｂに垂
直な方向に振動する。したがって、微粒子が持つゼータ
電位依存し、粒径に依存しないかたちで、測定セル４中
央から電極６ａ方向への微粒子のずれ座標Ｙが決まる。
集束させた後、この流体は電場によって微粒子を分別す
る電場印加手段に流入する。ここでは、断面が４辺形の
測定セル４内の対向する面の内壁に電極６ａ、６ｂが張
り付けられている（図４に図示）。電極６ａ、６ｂによ
り、電極６ａ、６ｂに垂直な方向に電位分布をもつ一様
な電場を作る。誘電率εの流体中で、微粒子は各物質成
分に固有なゼータ電位ζ（ポリスチレン−４３ｍＶ、シ
リコン（Ｓｉ）−３６ｍＶ、酸化アルミ＋３０ｍＶ、気
泡０ｍＶ）を持ち、電極６ａ、６ｂ間に数４で与えられ
る周期Ｔの交流電場Ｅを与えることによって微粒子は、
おのおの数５で表される振幅Ｌで、電極６ａ、６ｂに垂
直な方向に振動する。したがって、微粒子が持つゼータ
電位依存し、粒径に依存しないかたちで、測定セル４中
央から電極６ａ方向への微粒子のずれ座標Ｙが決まる。
【００３１】この微粒子のずれ座標Ｙの検出を、図２の
検出位置として示した位置に配置された検出器で検出す
る。ずれ座標Ｙは、光源１２とアレイ検出器８とで構成
される微粒子検出部で検出される。光源１２からの光を
矢印１４のように管４の横方向から微粒子に照射して、
測定セル４の壁部と振動する微粒子の像を、レンズ（図
示せず）を介して、アレイ検出器８上に結像して、微粒
子の位置（測定セル４中央からのずれ座標Ｙ）を検出す
る。検出したずれ座標Ｙから、数６を用いて微粒子の振
幅Ｌを求める。次に、求めた振幅Ｌを数５に代入し、ゼ
ータ電位ζを求める。求められたゼータ電位ζを、既知
の材料の微粒子のゼータ電位ζと比較することによっ
て、測定対象の微粒子の材質の同定ができる。
検出位置として示した位置に配置された検出器で検出す
る。ずれ座標Ｙは、光源１２とアレイ検出器８とで構成
される微粒子検出部で検出される。光源１２からの光を
矢印１４のように管４の横方向から微粒子に照射して、
測定セル４の壁部と振動する微粒子の像を、レンズ（図
示せず）を介して、アレイ検出器８上に結像して、微粒
子の位置（測定セル４中央からのずれ座標Ｙ）を検出す
る。検出したずれ座標Ｙから、数６を用いて微粒子の振
幅Ｌを求める。次に、求めた振幅Ｌを数５に代入し、ゼ
ータ電位ζを求める。求められたゼータ電位ζを、既知
の材料の微粒子のゼータ電位ζと比較することによっ
て、測定対象の微粒子の材質の同定ができる。
【００３２】本実施例では、微粒子検出部で微粒子に光
を照射し、その微粒子の位置（測定セル４中央からのず
れ座標Ｙ）を１つのアレイ型検出器を用いて検出した。
微粒子の分析に交流電場を用いることから、所定の観測
位置（Ｘ0）で数６の左辺のｃｏｓ（ωＸ0／２Ｖ0−
δ）が０となる場合、すなわち、図２の分別部分で微粒
子のゼータ電位ζに関係なく全微粒子が測定セル４の中
央に集まる位置では、数６の振幅Ｌが決まらない。従っ
て、そのとき振幅Ｌを求めるためには、数６の左辺のｃ
ｏｓ（ωＸ0／２Ｖ0−δ）が０とならないＸ0（観測位
置）に第２のアレイ検出器を置く。この第２の検出位置
で、ずれ座標Ｙを検出し、数６を用いて粒子の振幅Ｌを
求め、微粒子の表面電位ζを算出して、微粒子の材質を
同定することができる。
を照射し、その微粒子の位置（測定セル４中央からのず
れ座標Ｙ）を１つのアレイ型検出器を用いて検出した。
微粒子の分析に交流電場を用いることから、所定の観測
位置（Ｘ0）で数６の左辺のｃｏｓ（ωＸ0／２Ｖ0−
δ）が０となる場合、すなわち、図２の分別部分で微粒
子のゼータ電位ζに関係なく全微粒子が測定セル４の中
央に集まる位置では、数６の振幅Ｌが決まらない。従っ
て、そのとき振幅Ｌを求めるためには、数６の左辺のｃ
ｏｓ（ωＸ0／２Ｖ0−δ）が０とならないＸ0（観測位
置）に第２のアレイ検出器を置く。この第２の検出位置
で、ずれ座標Ｙを検出し、数６を用いて粒子の振幅Ｌを
求め、微粒子の表面電位ζを算出して、微粒子の材質を
同定することができる。
【００３３】微粒子の最大振幅を見積もるために二次元
アレイ検出器等の二次元光検出器を用いたり、テレビカ
メラと画像処理装置を用いて、微粒子の軌跡を追い、そ
の最大振幅Ｌを直接見積もってもよい。また、微粒子に
光を照射する手段として、本実施例では、アレイ型検出
器に平行に、透明電極を透過して光を照射した。透明電
極を測定セル４の外壁に設けると、測定セル４により電
圧の低下が起こり有効に測定流体に電圧が印加できな
い。このため透明電極を測定セル４の内壁に設ける。光
の照射方法として、暗視野コンデンサーレンズ用いて、
照射光を暗視野コンデンサーレンズを通して、図１の測
定セル４の上方向から照射し、照射光の延長線上のアレ
イ型検出器に直接照射光が照射されないようにして、微
粒子の位置を検出しても良い。かかる装置構成では、透
明電極を通して光を照射しないから、透明電極の代わり
に白金などの安定性の高い不透明の電極を使用すること
ができ、測定セル４の内壁に設けられた透明電極の分解
による測定流体の汚染を防止できる。また、微粒子に照
射する光の光路と微粒子からの散乱光の光路とに、各々
偏向の方向を９０度ずらした偏向板を設けて、照射光を
除去して、照射光の延長線上に設けたアレイ型検出器
で、アレイ型検出器に直接照射光が照射されないように
して、微粒子の位置を検出しても良い。この場合も、暗
視野コンデンサーレンズを用いる場合と同様の効果が得
られる。
アレイ検出器等の二次元光検出器を用いたり、テレビカ
メラと画像処理装置を用いて、微粒子の軌跡を追い、そ
の最大振幅Ｌを直接見積もってもよい。また、微粒子に
光を照射する手段として、本実施例では、アレイ型検出
器に平行に、透明電極を透過して光を照射した。透明電
極を測定セル４の外壁に設けると、測定セル４により電
圧の低下が起こり有効に測定流体に電圧が印加できな
い。このため透明電極を測定セル４の内壁に設ける。光
の照射方法として、暗視野コンデンサーレンズ用いて、
照射光を暗視野コンデンサーレンズを通して、図１の測
定セル４の上方向から照射し、照射光の延長線上のアレ
イ型検出器に直接照射光が照射されないようにして、微
粒子の位置を検出しても良い。かかる装置構成では、透
明電極を通して光を照射しないから、透明電極の代わり
に白金などの安定性の高い不透明の電極を使用すること
ができ、測定セル４の内壁に設けられた透明電極の分解
による測定流体の汚染を防止できる。また、微粒子に照
射する光の光路と微粒子からの散乱光の光路とに、各々
偏向の方向を９０度ずらした偏向板を設けて、照射光を
除去して、照射光の延長線上に設けたアレイ型検出器
で、アレイ型検出器に直接照射光が照射されないように
して、微粒子の位置を検出しても良い。この場合も、暗
視野コンデンサーレンズを用いる場合と同様の効果が得
られる。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、電極での電気分解を防ぎながら電解質を含
む流れる液体中の微粒子の分析が連続的にできる。ま
た、測定精度を低下させることなく微粒子の分析が連続
的にできる。
ているので、電極での電気分解を防ぎながら電解質を含
む流れる液体中の微粒子の分析が連続的にできる。ま
た、測定精度を低下させることなく微粒子の分析が連続
的にできる。
【図１】本発明の実施例の構成図。
【図２】本発明の実施例における装置が微粒子に及ぼす
効果を説明する測定セルの断面図。
効果を説明する測定セルの断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面図。
１…帯電していない微粒子、２…マイナスに帯電した微
粒子、３１、３２…プラスに帯電した微粒子、４…測定
セル、５（５ａ、５ｂ）…超音波振動子、６（６ａ，６
ｂ）…透明電極、７…微粒子検出部、８…アレイ検出
器、９…流体の流れの方向、１０…超音波の圧力分布、
１１…超音波の進行波の進む方向、１２…光源、１４…
光束、１５…超音波振動子駆動回路、１６…光信号検出
回路、１７…電界印加回路、１８…制御解析部、１９…
記録送信装置、２０…流速計、５０…流動管。
粒子、３１、３２…プラスに帯電した微粒子、４…測定
セル、５（５ａ、５ｂ）…超音波振動子、６（６ａ，６
ｂ）…透明電極、７…微粒子検出部、８…アレイ検出
器、９…流体の流れの方向、１０…超音波の圧力分布、
１１…超音波の進行波の進む方向、１２…光源、１４…
光束、１５…超音波振動子駆動回路、１６…光信号検出
回路、１７…電界印加回路、１８…制御解析部、１９…
記録送信装置、２０…流速計、５０…流動管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−241977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−3541（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−10868（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−155244（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188043（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−296136（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 15/00 G01N 15/06 G01N 15/10 G01N 27/26 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】微粒子を含む流体が流動する流路と，前記
微粒子を前記流路の中心部に集める濃縮手段と，前記中
心部の下流で前記流体に交流電場を印加して前記微粒子
を振動させる電場印加手段と，前記交流電場が印加され
る領域で，前記微粒子に光を照射する光照射手段と，振
動する前記微粒子の移動速度又は位置を検出する検出手
段とを有することを特徴とする微粒子分析装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の微粒子分析装置に於い
て，前記検出手段が，前記流体が移動する方向で，前記
中心部からの距離が異なる複数の位置に配置されること
を特徴とする微粒子分析装置。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の微粒子分析
装置に於いて，前記濃縮手段は，超音波振動子を具備す
ることを特徴とする微粒子分析装置。 - 【請求項４】請求項１から請求項３の何れかに記載の微
粒子分析装置に於いて，前記光照射手段は，前記光を前
記交流電場が印加される方向に平行な方向から照射し，
前記検出手段は，前記交流電場が印加される方向に配列
する光検出素子を持つアレイ検出器を具備することを特
徴とする微粒子分析装置。 - 【請求項５】請求項１から請求項３の何れかに記載の微
粒子分析装置に於いて，前記光照射手段は，暗視野コン
デンサーレンズを具備し，前記交流電場が印加される方
向に垂直な方向から前記光を前記暗視野コンデンサーレ
ンズを通して照射し，前記検出手段は，前記交流電場が
印加される方向に配列するアレイ検出器を具備すること
を特徴とする微粒子分析装置。 - 【請求項６】請求項１から請求項３の何れかに記載の微
粒子分析装置に於いて，前記光照射手段は，前記交流電
場が印加される方向に垂直な方向から第１の偏向板を通
して前記光を照射し，前記検出手段は，前記交流電場が
印加される方向に配列するア レイ検出器と，偏向方向
が，前記第１の偏向板の偏向方向と９０°異なる第２の
偏向板とを具備し，前記第２の偏向板を通して前記微粒
子を検出することを特徴とする微粒子分析装置。 - 【請求項７】請求項４から請求項６の何れかに記載の微
粒子分析装置に於いて，前記アレイ検出器は二次元光検
出器であることを特徴とする微粒子分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11491794A JP3260550B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 微粒子分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11491794A JP3260550B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 微粒子分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318476A JPH07318476A (ja) | 1995-12-08 |
| JP3260550B2 true JP3260550B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=14649868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11491794A Expired - Fee Related JP3260550B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 微粒子分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260550B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPQ529000A0 (en) * | 2000-01-28 | 2000-02-17 | Research Laboratories Of Australia Pty Ltd | Toner characterization cell |
| JP4779261B2 (ja) * | 2001-08-30 | 2011-09-28 | パナソニック株式会社 | 微粒子分離方法、微粒子分離装置、およびセンサ |
| US7340957B2 (en) | 2004-07-29 | 2008-03-11 | Los Alamos National Security, Llc | Ultrasonic analyte concentration and application in flow cytometry |
| US8266950B2 (en) | 2007-12-19 | 2012-09-18 | Los Alamos National Security, LLP | Particle analysis in an acoustic cytometer |
| US8714014B2 (en) * | 2008-01-16 | 2014-05-06 | Life Technologies Corporation | System and method for acoustic focusing hardware and implementations |
| JP5363295B2 (ja) * | 2009-09-01 | 2013-12-11 | 株式会社堀場製作所 | ゼータ電位測定セル及びゼータ電位測定装置 |
| EP4212849A4 (en) * | 2020-09-10 | 2024-08-28 | Univ Tokyo | IMAGING FLOW CYTOMETRY |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11491794A patent/JP3260550B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07318476A (ja) | 1995-12-08 |
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