JP4064445B1 - 粒子測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 集光手段の集光角を最大限に利用して散乱光などをより多く検出することができるフローセルを用いた粒子測定装置を提供する。
【解決手段】 フローセル１に光Ｌａを照射して粒子検出領域Ｍを形成し、この粒子検出領域Ｍを通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光Ｌｓなどを集光手段２１で集光し、粒径などの情報を得る粒子測定装置において、フローセル１は、粒子検出領域Ｍを中心軸上に形成する第１流路２と、この第１流路２とほぼ直交し二方向に流れを分岐させる第２流路３を備え、第１流路２の中心軸と集光手段２１の光軸を一致させると共に、この光軸に垂直な法線を有する第２流路３の内壁部３ｃ，３ｄを、集光手段２１の最外縁部に入射する散乱光Ｌｓなどを妨げないように、第２流路３の内壁部３ｃ，３ｄに平行な第１流路２の内壁部２ｃ，２ｄより間隔を広げて形成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光を照射して試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを検出して粒径などの情報を得るために試料流体を流すフローセルを用いた粒子測定装置に関する。

図４（ａ）に示すように、従来の粒子測定装置に用いられるフローセル１００は、透明部材から成り、所定長さの直線流路１００ａを有し、断面が四角形状であって、全体としてＬ型筒形状に形成されている。直線流路１００ａの中心軸は、集光レンズ系１０１による散乱光Ｌｓの受光軸とほぼ一致している（例えば、特許文献１参照）。なお、１０２はレーザ光源、１０３は光電変換素子である。

特開平１１‐２１１６５０号公報

しかし、従来の粒子測定装置に用いられるフローセル１００においては、粒子検出領域Ｍを通過した粒子が発する散乱光Ｌｓがフローセル１００を形成する４つの内壁部ｂ，ｃ，ｄ，ｅによってその進路が制限され、集光レンズ系１０１の集光角を最大限に利用できないという問題点を有している。即ち、散乱光Ｌｓは、図４（ｂ）に示すように、内壁部ｂと内壁部ｃによってその進路が制限され、また図４（ｃ）に示すように、内壁部ｄと内壁部ｅによってその進路が制限されるので、集光レンズ系１０１の集光角を最大限に利用できない。
そこで、散乱光Ｌｓの検出レベルを高めて粒子の検出精度を上げるためには集光レンズ系１０１の集光角を最大限に利用する必要がある。

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、集光手段の集光角を最大限に利用して散乱光などをより多く検出することができる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。

上記課題を解決すべく本発明は、フローセルに光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを集光手段で集光し、粒径などの情報を得る粒子測定装置において、前記フローセルは、前記粒子検出領域を中心軸上に形成する第１流路と、この第１流路の端部と流路中間でほぼ直交する第２流路を備え、前記第１流路の中心軸と前記集光手段の光軸を一致させると共に、この光軸に垂直な法線を有する前記第２流路の内壁部を、前記集光手段の最外縁部に入射する前記散乱光などを妨げないように、前記第２流路の内壁部に平行な前記第１流路の内壁部より間隔を広げて形成したものである。

本発明によれば、粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が光源からの光を受けて発する散乱光などを、集光手段の集光角を最大限に利用して集光することができる。
また、フローセルの流路の形状を、光学的検出処理手段がその集光角を最大限に利用して散乱光を集光することができるように形成したので、検出レベルを上げることができる。

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はフローセルの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図（ａ）とＢ−Ｂ線断面図（ｂ）、図３は本発明に係る粒子測定装置の概略構成図である。

フローセル１は、図１と図２に示すように、透明部材で形成され、矢印方向に試料流体を流してレーザ光Ｌａと粒子検出領域Ｍを形成する流路（第１流路）２と、この流路２と直交すると共に流路２と集光レンズＬの間に位置して両端に出口を有する流路（第２流路）３からなる。

第１流路２は４つの内壁部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからなり、断面が四角形状に形成されている。また、第２流路３も４つの内壁部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからなり、断面が四角形状に形成されている。

粒子検出領域Ｍは、図２に示すように、散乱光Ｌｓを集光する集光レンズＬの集光角θを最大限に利用するため、第１流路２の４つの内壁部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの端部が集光レンズＬの最外縁部に入射する散乱光Ｌｓの妨げにならない位置に設定される。

図２（ａ）に示すように、第１流路３の両端を開口して、図４（ｂ）において直線流路１００ａの内壁部ｃの散乱光Ｌｓの進路を制限していた部分を取り去り、集光レンズＬの最外縁部に入射する散乱光Ｌｓの妨げにならないようにしている。
更に、図２（ｂ）に示すように、第１流路３の２つの内壁部３ｃ，３ｄが集光レンズＬの最外縁部に入射する散乱光Ｌｓの妨げにならないように、内壁部３ｃと内壁部３ｄの間隔を内壁部２ｃと内壁部２ｄの間隔よりも大きくしている。

以上のように構成したフローセル１においては、粒子検出領域Ｍを通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光Ｌｓは、集光レンズＬの集光角θを最大限に利用して集光される。

なお、本発明の実施の形態では、第２流路３の両端を開口して出口としたが、第２流路３の一端だけ開口し他端を閉塞してもよい。その場合、閉塞する内壁部が集光レンズＬの最外縁部に入射する散乱光Ｌｓの妨げにならないように、内壁部を形成しなければならない。

フローセル１は、すべての部分が透明な部材である必要はなく、光の通らない部分は不透明な部材で形成してもよい。また、フローセル１は、一体化している必要はなく、複数の部材を組み合わせて同様の機能を有するようにしたものでもよい。

本発明に係る粒子測定装置は、図３に示すように、図１に示すフローセル１、レーザ光源２０、集光レンズＬを含む集光光学系２１、光電変換素子２２などを備えている。

レーザ光源２０は、フローセル１の第１流路２の所定箇所にレーザ光Ｌａを照射して粒子検出領域Ｍを形成する。ここで、レーザ光Ｌａの光軸は、第１流路２内において第１流路２の中心軸とほぼ直交している。

集光光学系２１は、フローセル１の第１流路２の中心軸と一致する光軸を有し、粒子検出領域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。なお、集光光学系２１は、必ずしもフローセル１の第１流路２の中心軸上に設ける必要はない。

光電変換素子２２は、集光光学系２１の光軸上に設けられ、集光光学系２１により集光された散乱光Ｌｓを受光し、散乱光Ｌｓをその強度に応じた電圧に変換する。なお、集光光学系２１以降の手段を光学的検出処理手段という。

以上のように構成した本発明に係る粒子測定装置の動作について説明する。レーザ光源２０から出射したレーザ光Ｌａが第１流路２の所定箇所に照射され、粒子検出領域Ｍを形成する。そこで、試料流体に含まれる粒子が粒子検出領域Ｍを通過すると、粒子にレーザ光Ｌａが照射され、粒子が散乱光Ｌｓを発する。

散乱光Ｌｓは、フローセル１の流路２，３の形状により、集光光学系２１がその集光角θを最大限に利用して光電変換素子２２に集光される。すると、光電変換素子２２に集光された散乱光Ｌｓは、光電変換素子２２により散乱光Ｌｓの強度に応じた電圧に変換される。

従って、フローセル１の流路２，３の形状を、集光光学系２１がその集光角θを最大限に利用して散乱光Ｌｓを光電変換素子２２に集光することができるように形成したので、検出レベルを上げることができる。

本願発明によれば、粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が光源からの光を受けて発する散乱光などを、集光手段の集光角を最大限に利用して集光することができる。また、フローセルの流路の形状を、光学的検出処理手段がその集光角を最大限に利用して散乱光を集光することができるように形成したので、検出レベルを上げることができる。

フローセルの斜視図 図１のＡ−Ａ線断面図（ａ）とＢ−Ｂ線断面図（ｂ） 本発明に係る粒子測定装置の概略構成図 従来の粒子測定装置の概略構成図（ａ）、フローセルの縦断面図（ｂ）、フローセルの横断面図（ｃ）

符号の説明

１…フローセル、２…第１流路、３…第２流路、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…内壁部、２０…レーザ光源、２１…集光光学系、２２…光電変換素子、Ｍ…粒子検出領域、Ｌ…集光レンズ、Ｌａ…レーザ光、Ｌｓ…散乱光、θ…集光角。

Claims (1)

1. フローセルに光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを集光手段で集光し、粒径などの情報を得る粒子測定装置において、前記フローセルは、前記粒子検出領域を中心軸上に形成する第１流路と、この第１流路の端部と流路中間でほぼ直交する第２流路を備え、前記第１流路の中心軸と前記集光手段の光軸を一致させると共に、この光軸に垂直な法線を有する前記第２流路の内壁部を、前記集光手段の最外縁部に入射する前記散乱光などを妨げないように、前記第２流路の内壁部に平行な前記第１流路の内壁部より間隔を広げて形成したことを特徴とする粒子測定装置。

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