JP5086335B2 - Flow cell and particle shape analyzer equipped with the same - Google Patents

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1404Fluid conditioning in flow cytometers, e.g. flow cells; Supply; Control of flow

Description

本発明は、液体中に懸濁する粒子の形態的情報を取得する際に用いられるフローセル及びそれを備えた粒子形状分析装置に関する。   The present invention relates to a flow cell used when acquiring morphological information of particles suspended in a liquid and a particle shape analysis apparatus including the flow cell.

上下水道、農業用水、工業用水などの造水プラントや、化学工業、石油・石油化学工業、バイオ産業、食品工業などの各種プラントでは、品質管理などをするために、各工程で使用される粒子の形状測定が行われている。特に、高機能製品の製造プラントでは、より高機能製品を製造するために、より小さい粒子の形状解析が行われている。   Particles used in each process for quality control in water production plants such as water and sewage, agricultural water, industrial water, and various plants such as chemical industry, petroleum / petrochemical industry, bio industry, food industry, etc. The shape measurement is performed. In particular, in a production plant for high-performance products, shape analysis of smaller particles is performed in order to produce higher-performance products.

このような粒子の形状を解析する技術としては、乾式分散や湿式分散により粒子を分散させた粒子を顕微鏡などで撮影して形状解析する方法が一般的に行われてきた。乾式分散による方法とは、プレパラート上に粒子をばら撒き、それらの粒子を撮影して分析するというものである。しかしながら、この方法では、粒子同士の凝集・付着・重なり合いのために、粒子を確実に分散させることができず、単一粒子の正確な形状解析を行うことができないという問題があった。   As a technique for analyzing the shape of such a particle, a method of analyzing the shape by photographing a particle in which particles are dispersed by dry dispersion or wet dispersion with a microscope or the like has been generally performed. In the dry dispersion method, particles are dispersed on a preparation, and these particles are photographed and analyzed. However, this method has a problem that the particles cannot be reliably dispersed due to aggregation / adhesion / overlap of particles, and accurate shape analysis of a single particle cannot be performed.

一方、湿式分散による方法とは、粒子(分散質)を分散媒中に分散させ、その状態の粒子を撮影して形状解析するというものである。しかしながら、この方法では、粒子が分散媒中に三次元的に分散してしまうために、この状態のまま顕微鏡などで撮影しても、大半の粒子に焦点を合わせることができないという問題があった。   On the other hand, the method by wet dispersion is to disperse particles (dispersoid) in a dispersion medium, photograph the particles in that state, and analyze the shape. However, with this method, the particles are three-dimensionally dispersed in the dispersion medium, so that there is a problem that even if the image is taken with a microscope or the like in this state, most of the particles cannot be focused. .

この問題に対して、粒子が含まれるサンプル液をキャリア液で包んだサンプル流を作製し、そのサンプル流をフローセルに通して扁平な流れにすることにより、粒子を顕微鏡などの観察系の焦点上を通過させる方法がある。そして、この方法を用いて、サンプル流に含まれる粒子を撮像し、その粒子像を記憶及び形状解析することにより、粒子の大きさや形状などを自動的に算出する粒子画像分析装置が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。   To solve this problem, create a sample flow in which the sample liquid containing particles is wrapped in a carrier liquid, and pass the sample flow through the flow cell to make it a flat flow. There is a way to pass. And using this method, a particle image analyzer that automatically calculates the size, shape, etc. of particles is proposed by imaging particles contained in a sample flow and storing and analyzing the shape of the particles. (For example, see Patent Documents 1 and 2).

このような粒子画像分析装置に用いられるフローセルは、サンプル流が流れる流路の一方向の幅を両側から絞るように形成された絞り部と、その絞り部の下流側に接続され、直線状の流路を形成する平行部とで構成され、その平行部には粒子を撮影(観測)するための光が透過する透過部が設けられている(例えば、特許文献3参照)。   The flow cell used in such a particle image analyzer is connected to a throttle part formed so as to restrict the width in one direction of the flow path through which the sample flow flows from both sides, and to the downstream side of the throttle part. The parallel part which forms a flow path is comprised, and the permeation | transmission part which the light for imaging | photography (observation) of a particle | grain is permeate | transmitted is provided in the parallel part (for example, refer patent document 3).

特開平9−126988号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-126988 特開2006−84243号公報JP 2006-84243 A 実公平6−18275号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-18275

しかしながら、上述したようなフローセルでは、透過部が平行部内に設けられているので、上述した粒子画像分析装置は直線状の路内を流れるサンプル流を撮影することになる。そして、このような直線状の流路内を流れるサンプル流は、平行部表面からの距離が同一の面内の流速が一定のせん断流動となる。例えば、サンプル流の中心部に含まれた2つの粒子が重なった状態で直線状の流路に流入した場合には、この2つの粒子が1つの粒子として粒子画像分析装置に検出されることになり、粒子の形状などを正確に検出することができない場合があるという問題があった。   However, in the flow cell as described above, since the transmission part is provided in the parallel part, the above-described particle image analyzer captures the sample flow flowing in the linear path. And the sample flow which flows in such a linear flow path turns into a shear flow with the constant flow velocity in the surface where the distance from a parallel part surface is the same. For example, when two particles contained in the center of the sample flow flow into a linear flow path in a state where they overlap, the two particles are detected as one particle by the particle image analyzer. Therefore, there is a problem that the shape of the particles cannot be detected accurately.

また、このようなせん断流動によって形成されたせん断流れ場は渦度を発生させるので、せん断流れ場内の粒子を回転させたり、攪拌させたりする作用がある。したがって、直線状の流路内をサンプル流が流れると、そのサンプル流に含まれる粒子は、回転させられたり、攪拌・拡散されて顕微鏡の焦点位置ではない位置に粒子が移動させられることになる。その結果、粒子画像分析装置では特定の姿勢に保たれた粒子の形態的情報を正確に得ることができないという問題があった。   Further, since the shear flow field formed by such shear flow generates vorticity, there is an action of rotating or stirring the particles in the shear flow field. Therefore, when the sample flow flows through the linear flow path, the particles contained in the sample flow are rotated, stirred and diffused, and the particles are moved to a position other than the focal position of the microscope. . As a result, there has been a problem that the particle image analyzer cannot accurately obtain morphological information of particles maintained in a specific posture.

さらに、直線状の流路では、壁面効果によって、サンプル流の流速は中央部が最も早く、壁面に近づくにつれて(フローセルの内部外縁に近づくにつれて)遅くなる。その結果、サンプル流に含まれる粒子の移動速度は、平行部の幅方向において、サンプル流の中央部に対する粒子の相対的な位置に応じて各粒子の移動速度が異なることになる。したがって、例えば流れ方向(上流側から下流側方向)に離れ、かつサンプル流の中央部に対する平行部の幅方向の相対的な位置が異なった状態(重なってはいない状態)の粒子が直線状の流路に流入した場合であっても、直線状の流路内でのサンプル流の流速分布の影響により、透過部で2つの粒子が重なった状態となってしまい、粒子画像分析装置では粒子の形状などを正確に検出することができない場合があるという問題があった。すなわち、サンプル流の中央部より平行部の表面側に位置した状態で、直線状の流路に先行して流れ込んだ粒子P1と、サンプル流の中央部に位置した状態で、粒子P1に遅れて直線状の流路に流れ込んだ粒子P2とが透過部において重なり、粒子P1と粒子P2とが1つの粒子として粒子画像分析装置に検出されてしまい、結果として正確な粒子の形態的情報を得ることができない場合があるという問題があった。   Further, in the straight flow path, the flow velocity of the sample flow is the fastest at the center portion due to the wall surface effect, and becomes slower as it approaches the wall surface (as it approaches the outer edge of the flow cell). As a result, the moving speed of the particles included in the sample flow varies in the width direction of the parallel portion according to the relative position of the particles with respect to the central portion of the sample flow. Thus, for example, particles in a state where they are separated in the flow direction (from upstream to downstream) and the relative position in the width direction of the parallel portion with respect to the center portion of the sample flow are different (non-overlapping) are linear. Even if it flows into the flow path, two particles overlap in the permeation section due to the influence of the flow velocity distribution of the sample flow in the linear flow path. There was a problem that the shape or the like could not be detected accurately. That is, the particle P1 that has flowed ahead of the linear flow path in a state that is located on the surface side of the parallel part from the central part of the sample flow, and the particle P1 that is in the state that is located in the central part of the sample flow. The particle P2 flowing into the linear flow path overlaps at the transmission part, and the particle P1 and the particle P2 are detected as one particle by the particle image analyzer, and as a result, accurate morphological information of the particle is obtained. There was a problem that could not be.

本発明は、上述した事情に鑑み、高い流動安定性を有すると共に、複数の粒子が重なった状態となる確率が小さく、かつ特定の姿勢に保たれた状態の粒子の形態的情報を得ることができるサンプル流を生成することができるフローセル及びそのフローセルを備えた粒子形状分析装置を提供することを目的とする。   In view of the circumstances described above, the present invention has high flow stability, has a low probability of being in a state where a plurality of particles are overlapped, and obtains morphological information of particles in a state maintained in a specific posture. It is an object of the present invention to provide a flow cell capable of generating a sample flow that can be generated and a particle shape analyzer including the flow cell.

上記課題を解決する本発明の第1の態様は、粒子を含むサンプル液をキャリア液で包み込んだサンプル流が流れる流路が形成され、該流路を絞るように形成された絞り部と、光を透過する透過部とを有するフローセルであって、前記絞り部は、前記流路の横断面形状における幅が、前記絞り部の上流端から下流側に向かって距離に反比例して減少するとともに、前記流路の断面積が連続的に減少し、且つ前記流路内を流れるサンプル流の変形速度が一定である定常平面伸張流動となるように形成され、前記透過部が前記絞り部内に設けられていることを特徴とするフローセルにある。
ここで、定常平面伸張流動とは、流路内の同一部において(流路上流端からの距離が同一の流路部分において)、絞り部表面からの距離が同一の面内のサンプル流の流速が一定であり、かつサンプル流の流れ方向の速度が絞り部の上流端からの距離に応じて一定の比率で増加する定常伸張流動状態をいう。
According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem, a flow path is formed in which a sample flow in which a sample liquid containing particles is wrapped in a carrier liquid flows, and a throttle portion formed so as to squeeze the flow path; A flow cell having a permeation portion that passes through, and the width of the throttle section in the cross-sectional shape of the flow path decreases in inverse proportion to the distance from the upstream end of the throttle section toward the downstream side, and The flow passage is formed so that the cross-sectional area of the flow path continuously decreases and the deformation flow rate of the sample flow flowing in the flow path is constant, and the permeation section is provided in the throttle section. It is in the flow cell characterized by having.
Here, the steady plane extension flow is the flow velocity of the sample flow in the same part in the flow channel (in the flow channel part having the same distance from the upstream end of the flow channel) and in the same surface from the throttle surface. Is a constant extension flow state in which the velocity in the flow direction of the sample flow increases at a constant rate in accordance with the distance from the upstream end of the throttle portion.

かかる第1の態様では、定常平面伸張流動のサンプル流を生成することができるので、流れ方向に一定の応力(平面伸張応力)が張力として作用し、サンプル流の流動安定性を向上させることができる。また、定常平面伸張流動ではサンプル流が流路内を流れて行く際に流れ方向に常に引き伸ばされ続けることになり、その結果、流路内で複数の粒子が重なった状態となる確率が低下するという効果を奏する。また、サンプル流に含まれる粒子に、流れ方向に対して垂直な一定の力が常に付加されることになるので、粒子を回転かつ拡散させることなく、流路内で最も流体抵抗を受けない姿勢に配向させて流路内を移動させることができる。さらに、流路の断面積を連続的に減少させているので、透過部でのサンプル流の厚さを極めて薄くすることができると共に、フローセル内でのサンプル流の位置及び厚みを容易かつ精密に制御できる。ここで、平面伸張流動とは、二次元的な流れ場であり、主流方向に対しては移動距離の増加に従い速度が増加し、それと直交する方向については流れ場の中心に向かう速度が発生する状態をいう。さらに、定常平面伸張流動とは平面伸張流動において空間的にも時間的にも伸張速度が一様となる状態である。これを実現するためには流量一定の条件下で流路内の主流の速度が絞り部の上流側からの距離に応じて一定の比率で増加する流れの場を形成する必要がある。
ちなみに、伸張流動には3つの形態があり、それぞれ一軸伸張流動、二軸伸張流動および平面伸張流動とよばれる。このうち、平板状の粒子の姿勢を制御する特性を有するのは平面伸張流動である。伸張速度、すなわち流れ場の主流方向の速度の流動方向に対する増加率が一定の流れ場を定常伸張流動という。定常平面伸張流動は粒子に作用する流動配向に関わる力が流動中に変化しないことから安定な粒子姿勢制御特性を示す。
In the first aspect, since a sample flow having a steady plane extension flow can be generated, a constant stress (plane extension stress) acts as a tension in the flow direction, thereby improving the flow stability of the sample flow. it can. In addition, in the case of steady plane extension flow, the sample flow always continues to be stretched in the flow direction as it flows in the flow path, and as a result, the probability that a plurality of particles overlap in the flow path is reduced. There is an effect. In addition, a constant force perpendicular to the flow direction is always applied to the particles contained in the sample flow, so that the particles are not subject to the most fluid resistance in the flow path without rotating and diffusing the particles. And can be moved in the flow path. Furthermore, since the cross-sectional area of the flow path is continuously reduced, the thickness of the sample flow in the permeation section can be made extremely thin, and the position and thickness of the sample flow in the flow cell can be easily and precisely set. Can be controlled. Here, the plane extension flow is a two-dimensional flow field. In the main flow direction, the velocity increases as the moving distance increases, and in the direction perpendicular to it, the velocity toward the center of the flow field is generated. State. Furthermore, the steady plane stretching flow is a state in which the stretching speed is uniform both spatially and temporally in the plane stretching flow. In order to realize this, it is necessary to form a flow field in which the velocity of the main flow in the flow path increases at a constant rate according to the distance from the upstream side of the throttle under a constant flow rate condition.
Incidentally, there are three forms of extension flow, which are called uniaxial extension flow, biaxial extension flow, and plane extension flow, respectively. Among these, it is the plane extension flow that has the characteristic of controlling the posture of the tabular grains. A flow field in which the rate of increase of the extension velocity, that is, the velocity in the main flow direction of the flow field with respect to the flow direction is constant is referred to as steady extension flow. Steady plane stretching flow exhibits stable particle attitude control characteristics because the force related to flow orientation acting on particles does not change during flow.

本発明の第2の態様は、前記絞り部は、前記流路が断面矩形となるように形成され、前記矩形部の奥行きの寸法は変化せずに厚みだけを連続的に変化させていることを特徴とする請求項1に記載のフローセルにある。 In the second aspect of the present invention, the throttle portion is formed such that the flow path has a rectangular cross section , and the thickness of the rectangular portion is continuously changed without changing the depth dimension . It exists in the flow cell of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

かかる第2の態様では、容易にフローセルを作製することができる。   In the second aspect, the flow cell can be easily manufactured.

本発明の第3の態様は、前記絞り部は、前記流路の一方向の幅を両側から絞るように形成され、且つ前記一方向における前記流路の中央からの距離が前記絞り部の上流端からの距離に反比例して減少するように形成されることを特徴とする第2の態様に記載のフローセルにある。   According to a third aspect of the present invention, the restricting portion is formed so as to restrict the width in one direction of the flow path from both sides, and the distance from the center of the flow path in the one direction is upstream of the restricting portion. The flow cell according to the second aspect, wherein the flow cell is formed so as to decrease in inverse proportion to the distance from the end.

かかる第3の態様では、より容易にフローセルを作製することができる。   In the third aspect, the flow cell can be more easily produced.

本発明の第4の態様は、前記絞り部は、前記流路の一方向の幅を片側から絞るように形成され、且つ前記一方向における前記流路の一方向の幅が前記絞り部の上流端からの距離に反比例して減少するように形成されることを特徴とする第2の態様に記載のフローセルにある。   According to a fourth aspect of the present invention, the restricting portion is formed so as to restrict the width in one direction of the flow path from one side, and the width in one direction of the flow path in the one direction is upstream of the restricting portion. The flow cell according to the second aspect, wherein the flow cell is formed so as to decrease in inverse proportion to the distance from the end.

かかる第4の態様では、第3の態様と同様に、より容易にフローセルを作製することができる。   In the fourth aspect, the flow cell can be more easily produced as in the third aspect.

本発明の第5の態様は、前記透過部は、前記絞り部の下流側端部に設けられていることを特徴とする第1〜第4の態様の何れか1つの態様に記載のフローセルにある。   According to a fifth aspect of the present invention, in the flow cell according to any one of the first to fourth aspects, the transmission unit is provided at a downstream end of the throttle unit. is there.

かかる第5の態様では、絞り部の下流側に行くほど、上側の絞り部と下側の絞り部との距離の変化率が小さくなるので、透過部の上流側と下流側とに位置する流路の上下方向の幅の差が小さくなり、またサンプル流の厚みも薄くすることができる。その結果、CCDカメラなどの焦点近傍に全粒子を通過させることが可能となり、その結果、粒子画像をより正確に取得することができる。   In the fifth aspect, since the rate of change of the distance between the upper throttle portion and the lower throttle portion becomes smaller toward the downstream side of the throttle portion, the flow located on the upstream side and the downstream side of the transmission portion is reduced. The difference in the vertical width of the path is reduced, and the thickness of the sample flow can be reduced. As a result, all particles can be passed near the focal point of a CCD camera or the like, and as a result, a particle image can be acquired more accurately.

本発明の第6の態様は、すべての部材が透過部材で構成されていることを特徴とする第1〜第5の態様の何れか1つに記載のフローセルにある。   A sixth aspect of the present invention resides in the flow cell according to any one of the first to fifth aspects, wherein all members are constituted by a transmissive member.

かかる第6の態様では、フローセル内を流れるサンプル流の流れを容易に観測することができる。   In the sixth aspect, the flow of the sample flow flowing in the flow cell can be easily observed.

本発明の第7の態様は、前記絞り部が、その上流端から下流端までの途中までは、前記サンプル流の前記変形速度が連続的に増大するとともに、前記途中から前記下流端までは、前記サンプル流の前記変形速度が一定である定常平面伸張流動となるように形成されていることを特徴とする第1〜第6の態様の何れか一項に記載のフローセルにある。
本態様によれば、絞り部の入口でのサンプル流の乱れが可及的に抑制される結果、より連続的な流れとすることができる。この結果、流路内で複数の粒子が重なった状態となる確率をさらに低下させることができる。
本発明の第8の態様は、粒子を含むサンプル液をキャリア液で包み込んだサンプル流を作製するサンプル流作製部と、第1〜第7の態様の何れか一つに記載するフローセルと、
前記フローセルの透過部から光を照射して前記サンプル流に含まれる粒子を検出する粒子検出部と、前記粒子検出部の出力を解析して粒子の形態的情報を算出する解析部とを具備する粒子形状分析装置にある。
According to a seventh aspect of the present invention, the deformation rate of the sample flow continuously increases until the throttle portion is halfway from the upstream end to the downstream end, and from the middle to the downstream end, The flow cell according to any one of the first to sixth aspects, wherein the flow is formed so as to be a steady plane extension flow in which the deformation speed of the sample flow is constant.
According to this aspect, as a result of suppressing the disturbance of the sample flow at the entrance of the throttle portion as much as possible, a more continuous flow can be obtained. As a result, the probability that a plurality of particles overlap in the flow path can be further reduced.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a sample flow preparation unit for preparing a sample flow in which a sample liquid containing particles is wrapped with a carrier liquid, and the flow cell according to any one of the first to seventh aspects ,
A particle detection unit that detects light contained in the sample flow by irradiating light from the transmission unit of the flow cell; and an analysis unit that analyzes the output of the particle detection unit and calculates the morphological information of the particles. It is in the particle shape analyzer.

かかる第7の態様では、多数の正確な粒子画像を短時間で取得することができると共にそれらの粒子の形態的情報を短時間かつ精度良く測定することができる。   In the seventh aspect, a large number of accurate particle images can be acquired in a short time, and morphological information of these particles can be measured in a short time and with high accuracy.

本発明によれば、高い流動安定性を有し、かつ複数の粒子が重なった状態となる確率が小さく、かつ特定の姿勢に保たれた状態の粒子の形態的情報を得ることができるサンプル流を生成することができるフローセル及びそのフローセルを備えた粒子形状分析装置を提供することができる。   According to the present invention, a sample flow that has high flow stability, has a low probability of being in a state in which a plurality of particles are overlapped, and can obtain morphological information of particles in a specific posture. And a particle shape analyzer including the flow cell can be provided.

また、サンプル流に含まれる粒子が繊維状粒子のような細長い形状の粒子である場合には、例えねじれた状態などでサンプル流に含まれていたとしても、上述した定常平面伸張流動によって流路内におけるその粒子の上流側部分と下流側部分で速度差が生じることになるので、流れ方向に対してサンプル流が引き伸ばされることになる。その結果、その粒子の凝集を防ぎ一方向に配向させることができ、形態的情報をより正確に取得することができるという効果を奏する。   In addition, when the particles included in the sample flow are elongated particles such as fibrous particles, even if they are included in the sample flow in a twisted state or the like, the flow path is caused by the above-described steady plane extension flow. Since there will be a velocity difference between the upstream and downstream portions of the particles in the interior, the sample flow will be stretched with respect to the flow direction. As a result, aggregation of the particles can be prevented and the particles can be oriented in one direction, and the morphological information can be obtained more accurately.

さらに、流路の断面積を連続的に減少させているので、透過部でのサンプル流の厚さを極めて薄くすることができると共に、フローセル内でのサンプル流の位置及び厚みを容易かつ精密に制御できる。   Furthermore, since the cross-sectional area of the flow path is continuously reduced, the thickness of the sample flow in the permeation section can be made extremely thin, and the position and thickness of the sample flow in the flow cell can be easily and precisely set. Can be controlled.

実施形態1に係る粒子形状分析装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a particle shape analyzer according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る観察ユニットの概略図である。2 is a schematic diagram of an observation unit according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るフローセルの概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a flow cell according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るフローセルの長手方向の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view in the longitudinal direction of the flow cell according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るフローセル内を流れる粒子の状態を示す概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing a state of particles flowing in the flow cell according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るフローセル内の流路の概略斜視図である。3 is a schematic perspective view of a flow path in the flow cell according to Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係るフローセルの上側部分の概略断面図及びフローセル内の平面伸張速度を示す図である。It is a figure which shows the schematic sectional drawing of the upper part of the flow cell which concerns on Embodiment 2, and the plane expansion | extension speed in a flow cell. 他の実施形態に係るフローセルの長手方向の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the longitudinal direction of the flow cell which concerns on other embodiment.

1 粒子形状分析装置、 10 分散ユニット、 20 ポンプユニット、 30 観察ユニット、 31 サンプル流作製部、 32,32A,32B フローセル、 33 光照射部、 34 粒子検出部、 40 解析ユニット、 50 コントロールユニット、 321,321A,321B 絞り部、 322,322B 透過部、 325 流路、 326,326A 上流側開口、 327,327A 下流側開口、 331 光源、 332 回転フィルタ、 341 CCDカメラ、 342 レンズ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particle shape analyzer, 10 Dispersion unit, 20 Pump unit, 30 Observation unit, 31 Sample flow preparation part, 32, 32A, 32B Flow cell, 33 Light irradiation part, 34 Particle detection part, 40 Analysis unit, 50 Control unit, 321 , 321A, 321B Aperture part, 322, 322B transmission part, 325 flow path, 326, 326A upstream opening, 327, 327A downstream opening, 331 light source, 332 rotating filter, 341 CCD camera, 342 lens

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described. The description of the present embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the following description.

(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る粒子形状分析装置を示す概略図である。図1に示すように、本実施形態に係る粒子形状分析装置1は、分散ユニット10と、分散ユニット10に接続されたポンプユニット20と、ポンプユニット20に接続された観察ユニット30と、観察ユニット30に接続された解析部である解析ユニット40と、それらすべてに接続されているコントロールユニット50とで構成されている。なお、本実施形態では、後述するように、観察ユニット30はサンプル流作製部、フローセル及び粒子検出部により構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a particle shape analyzer according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the particle shape analysis apparatus 1 according to the present embodiment includes a dispersion unit 10, a pump unit 20 connected to the dispersion unit 10, an observation unit 30 connected to the pump unit 20, and an observation unit. The analysis unit 40 is an analysis unit connected to 30 and the control unit 50 is connected to all of them. In the present embodiment, as will be described later, the observation unit 30 includes a sample flow preparation unit, a flow cell, and a particle detection unit.

分散ユニット10は、分析対象となる粒子をサンプル液に分散させてポンプユニット20にサンプル液を供給する機能を有するものである。例えば強力な攪拌機能を有するスターラーが内蔵されたロート状の供給装置などが挙げられる。   The dispersion unit 10 has a function of dispersing particles to be analyzed in the sample solution and supplying the sample solution to the pump unit 20. For example, a funnel-shaped feeding device with a built-in stirrer having a powerful stirring function may be used.

ポンプユニット20は、分散ユニット10から供給されたサンプル液と予め貯蔵しておいたキャリア液とを観察ユニット30に供給する機能を有すると共に、それぞれの液体の供給量を正確に制御することができる機能を有するものである。   The pump unit 20 has a function of supplying the sample liquid supplied from the dispersion unit 10 and the carrier liquid stored in advance to the observation unit 30, and can accurately control the supply amount of each liquid. It has a function.

観察ユニット30は、図2に示すように、サンプル流作製部31と、詳細は後述するが、光を透過する透過部322が設けられたフローセル32と、フローセル32の透過部322を挟むように配置された光照射部33及び粒子検出部34とからなっている。   As shown in FIG. 2, the observation unit 30 is sandwiched between a sample flow preparation unit 31, a flow cell 32 provided with a transmission unit 322 that transmits light, and a transmission unit 322 of the flow cell 32, which will be described in detail later. The light irradiation unit 33 and the particle detection unit 34 are arranged.

サンプル流作製部31は、ポンプユニット20から供給されたサンプル液とキャリア液とを用いて、サンプル液をキャリア液で包み込んだサンプル流を作製し、フローセルに供給することができる機能を有するものである。   The sample flow preparation unit 31 has a function of using the sample liquid and the carrier liquid supplied from the pump unit 20 to generate a sample flow in which the sample liquid is wrapped with the carrier liquid and supplying the sample flow to the flow cell. is there.

サンプル流作製部31としては、例えば、キャリア液が流れる断面矩形の管状部材と、その管状部材の上流側中央部に挿入され、サンプル液を吐出するサンプルノズルとからなり、管状部材を流れるキャリア液の中央部にサンプル液を注入することができるようになっているものなどが挙げられる。   The sample flow preparation unit 31 includes, for example, a tubular member having a rectangular cross section through which a carrier liquid flows and a sample nozzle that is inserted into the upstream central portion of the tubular member and discharges the sample liquid, and flows through the tubular member. And the like that can inject a sample liquid into the central part of the.

光照射部33は、ストロボライトなどの光源331と回転フィルタ332とからなっており、高速シャッター機能を有する。一方、粒子検出部34は、CCDカメラ341とレンズ342とからなっており、光源331から照射され、サンプル流を透過してきた光を受光することによって粒子画像を取得し、それらの情報を外部に出力することができるようになっている。したがって、観察ユニット30は、光照射部33と粒子検出部34とにより、鮮明な大量の粒子画像を短時間にかつ連続的に取得し、それらを外部に出力することができるようになっている。   The light irradiation unit 33 includes a light source 331 such as a strobe light and a rotary filter 332, and has a high-speed shutter function. On the other hand, the particle detection unit 34 includes a CCD camera 341 and a lens 342. The particle detection unit 34 receives the light emitted from the light source 331 and transmitted through the sample flow to acquire a particle image, and sends the information to the outside. It can be output. Therefore, the observation unit 30 can acquire a large number of clear particle images in a short time and continuously by the light irradiation unit 33 and the particle detection unit 34 and output them to the outside. .

解析ユニット40は、観察ユニット30から出力された粒子画像を解析し、サンプル流に含まれる粒子の円相当径や最大長などの形態的情報を算出する機能を有するものである。解析ユニット40としては、例えばそのような機能を備えた一般的なパーソナルコンピュータや専用計算機が挙げられる。   The analysis unit 40 has a function of analyzing the particle image output from the observation unit 30 and calculating morphological information such as the equivalent circle diameter and maximum length of the particles included in the sample flow. Examples of the analysis unit 40 include a general personal computer and a dedicated computer having such a function.

コントロールユニット50は、各ユニットに制御信号を送信して各ユニットを制御する機能を有するものである。コントロールユニット50としては、例えばそのような機能を備えた一般的なパーソナルコンピュータや専用計算機が挙げられ、同一のパーソナルコンピュータでコントロールユニット50と解析ユニット40とを構成してもよい。   The control unit 50 has a function of transmitting a control signal to each unit and controlling each unit. Examples of the control unit 50 include a general personal computer and a dedicated computer having such functions, and the control unit 50 and the analysis unit 40 may be configured by the same personal computer.

次に、フローセル32について詳細に説明する。図3は本実施形態に係るフローセルの概略斜視図であり、図4は本実施形態に係るフローセルの長手方向の概略断面図である。   Next, the flow cell 32 will be described in detail. FIG. 3 is a schematic perspective view of the flow cell according to the present embodiment, and FIG. 4 is a schematic sectional view in the longitudinal direction of the flow cell according to the present embodiment.

図3及び図4に示すように、フローセル32はガラスや金属などで構成された直方体状の部材からなり、左側側面には矩形状の上流側開口326が設けられると共に右側側面には上下方向に扁平な矩形状の下流側開口327とが設けられている。また、フローセル32の内部には、上流側開口326と下流側開口とを結ぶ流路325の全体に亘って上下方向から絞るように、流路325の中央に対して対称に形成された絞り部321が設けられている。そして、この絞り部321の下流側には、透明なアクリル樹脂やガラスなどの透明部材で構成された透過部322が設けられている。すなわち、透過部322においても、流路325は上下方向からわずかに絞られるようになっている。したがって、このようにフローセル32を構成することにより、後述する絞り部321による効果を受けつつ、サンプル流に含まれる粒子の粒子画像を撮影することができる。なお、このようなフローセル32は、絞り部321が形成された2つの部材を、絞り部321が形成された面が対向するように配置すると共に、2つの部材の間に形成される流路の両側面を板状部材などで塞ぐことにより作製することができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the flow cell 32 is formed of a rectangular parallelepiped member made of glass, metal, or the like. A rectangular upstream opening 326 is provided on the left side surface and the vertical side surface is provided on the right side surface. A flat rectangular downstream opening 327 is provided. Further, in the flow cell 32, a throttle portion formed symmetrically with respect to the center of the flow path 325 so as to be throttled from the vertical direction over the entire flow path 325 connecting the upstream opening 326 and the downstream opening. 321 is provided. A transmission part 322 made of a transparent member such as transparent acrylic resin or glass is provided on the downstream side of the throttle part 321. That is, in the transmission part 322, the flow path 325 is slightly restricted from the vertical direction. Therefore, by configuring the flow cell 32 in this manner, it is possible to take a particle image of particles contained in the sample flow while receiving the effect of the throttle unit 321 described later. In addition, such a flow cell 32 arranges two members in which the throttle part 321 is formed so that the surfaces on which the throttle part 321 is formed are opposed to each other, and a flow path formed between the two members. It can be produced by closing both side surfaces with plate-like members.

ここで、この絞り部321は、流路325の中央(図4にL−L’線で示す)からの距離yが絞り部の上流端からの距離xに反比例して減少するように、具体的には以下に示す式1を満たすように形成されている。なお、下方の絞り部321についても同様である。   Here, the throttle portion 321 is concretely configured so that the distance y from the center of the flow path 325 (indicated by the line LL ′ in FIG. 4) decreases in inverse proportion to the distance x from the upstream end of the throttle portion. Specifically, it is formed so as to satisfy Formula 1 shown below. The same applies to the lower diaphragm portion 321.

(式中、a及びbはそれぞれa>0,b>0の任意の定数であり、xは絞り部の上流端からの距離を示す。) (Wherein, a and b are arbitrary constants of a> 0 and b> 0, respectively, and x indicates a distance from the upstream end of the throttle portion.)

このように絞り部321が形成されることにより、サンプル流の流動安定性を向上させることができる共に、サンプル流が流路325内を流れて行く際に、サンプル流は流れ方向(上流側開口326から下流側開口327方向)に向かって常に一定の伸張速度で引き伸ばされることになるので、複数の粒子が重なった状態となる確率が低下するという効果を奏する。すなわち、例えば図5(a)に示すように、粒子p1とp2とが重なった状態でサンプル流中に存在していたとしても、サンプル流が流路325内を流れて行く際に、サンプル流は上下方向に扁平に成形されると共に流れ方向に向かって、常に一定の伸張速度で引き伸ばされ続けるので、図5(b)に示すようにサンプル流に含まれる粒子p1と粒子p2とは引き離されてゆくことになる。したがって、粒子p1と粒子p2とが上下方向に重なった状態で粒子検出部34に検出される確率は低くなる。 By forming the constricted portion 321 in this way, it is possible to improve the flow stability of the sample flow, and when the sample flow flows through the flow path 325, the sample flow is in the flow direction (upstream opening). 326 (downstream opening 327 direction) is always stretched at a constant stretching speed , so that the probability that a plurality of particles are overlapped is reduced. That is, for example, as shown in FIG. 5 (a), even if the particles p1 and p2 exist in the sample flow in an overlapped state, Is flattened in the vertical direction and is always stretched at a constant extension rate in the flow direction, so that the particles p1 and p2 contained in the sample flow are separated as shown in FIG. 5 (b). Will be going. Therefore, the probability that the particle detection unit 34 detects the particle p1 and the particle p2 in a state where the particle p1 and the particle p2 overlap in the vertical direction is low.

また、流路325内でもサンプル流の流速分布の影響が存在するが、上述したようにサンプル流は上下方向に扁平に成形されると共に流れ方向に向かって、常に一定の伸張速度で引き伸ばされ続けることになるので、例え流れ方向に離れて重なっていない状態の2つの粒子が流路325に流入した場合であっても、流路325内でのサンプル流の流速分布の影響によって、透過部322で2つの粒子が重なった状態となる確率が低くなるという効果を奏する。 In addition, although the influence of the flow velocity distribution of the sample flow exists in the flow path 325, as described above, the sample flow is formed flat in the vertical direction and is continuously stretched at a constant extension speed in the flow direction. Therefore, even if two particles that are not separated from each other in the flow direction flow into the flow path 325, the permeation portion 322 is affected by the influence of the flow velocity distribution of the sample flow in the flow path 325. Thus, there is an effect that the probability that the two particles are overlapped becomes low.

さらに、絞り部321は、上述した式1を満たすように形成されることから、サンプル流に含まれる粒子を回転させることなく、流路325に流入した際に流路325中で最も流体抵抗を受けない姿勢に配向させて粒子を移動させることができるという効果を奏する。すなわち、サンプル流は流路325内を流れる際に、ニュートンの粘性法則に基づき、上側の絞り部321から下側方向に向かって常にaに比例する一定の力が付加されると共に、下側の絞り部321から上側方向に向かって常にaに比例する一定の力が付加されることになる。その結果、サンプル流に含まれる粒子にも上方向及び下方向から常にaに比例する一定の力が付加されることになるので、粒子は流路中で最も流体抵抗を受けない姿勢に配向させられた状態で流路内を移動することになる。   Furthermore, since the restricting portion 321 is formed so as to satisfy the above-described formula 1, the fluid resistance is the highest in the flow path 325 when flowing into the flow path 325 without rotating the particles included in the sample flow. There is an effect that the particles can be moved while being oriented in an unacceptable posture. That is, when the sample flow flows in the flow path 325, a constant force proportional to a is always applied from the upper restricting portion 321 toward the lower direction based on Newton's viscosity law, A constant force proportional to a is always applied from the throttle unit 321 upward. As a result, a constant force proportional to a is always applied from the upward and downward directions to the particles contained in the sample flow, so that the particles are oriented in a posture that is least subject to fluid resistance in the flow path. In this state, it moves in the flow path.

また、絞り部321は、上述した式1を満たすように形成されることから、流路の断面積は連続的に減少することになる。したがって、透過部322の位置を調整することによって、透過部322でのサンプル流の厚さを極めて薄くすることができると共に、フローセル32内でのサンプル流の位置及び厚みを容易かつ精密に制御できる。   Further, since the throttle portion 321 is formed so as to satisfy the above-described formula 1, the cross-sectional area of the flow path continuously decreases. Therefore, by adjusting the position of the transmission part 322, the thickness of the sample flow in the transmission part 322 can be extremely reduced, and the position and thickness of the sample flow in the flow cell 32 can be easily and precisely controlled. .

以上説明したように、粒子形状分析装置1によれば、複数の粒子が重なった状態の粒子を検出する確率を低くすることができると共に、流路325中で最も流体抵抗を受けない姿勢に配向させて粒子を移動させることができるので、多数の正確な粒子画像を短時間で取得することができると共にそれらの粒子の形態的情報を短時間で測定することができる。   As described above, according to the particle shape analyzer 1, the probability of detecting particles in a state in which a plurality of particles overlap with each other can be lowered, and the orientation is such that the flow resistance 325 receives the least fluid resistance. Since the particles can be moved, a large number of accurate particle images can be acquired in a short time and the morphological information of these particles can be measured in a short time.

なお、フローセル32は、測定条件などに応じて柔軟に設計できるものである。以下に、フローセル32の絞り部321の形状を示す方程式の導出過程を示すことにより、その理由を説明する。まず、図6に示すように、上流側開口の上下方向の幅をHとし、流路325の上流側開口326から下流側開口327の長さ(絞り部321の全長)をLとし、上述した式1にx=0,y=H/2を代入すると、次式が得られる。   The flow cell 32 can be designed flexibly according to measurement conditions. Hereinafter, the reason will be described by showing a process of deriving an equation indicating the shape of the throttle portion 321 of the flow cell 32. First, as shown in FIG. 6, the vertical width of the upstream opening is H, and the length from the upstream opening 326 to the downstream opening 327 of the flow path 325 (the total length of the throttle portion 321) is L. Substituting x = 0 and y = H / 2 into Equation 1, the following equation is obtained.

また、所定の位置xにおける流路325の断面積A及びサンプル流の流量Qは以下の式により示される。なお、vは、位置xにおけるサンプル流の流速である。なお、ここでは、サンプル流と壁面との間の摩擦はないものとしている。   Further, the cross-sectional area A of the flow path 325 and the flow rate Q of the sample flow at the predetermined position x are expressed by the following equations. Note that v is the flow velocity of the sample flow at the position x. Here, it is assumed that there is no friction between the sample flow and the wall surface.

ここで、サンプル流の流速vは、次式により示すことができるので、   Here, the flow velocity v of the sample flow can be expressed by the following equation:

式5を位置xで偏微分して得られる次式により、位置xにおいてサンプル流がサンプル流の流れ方向(上流側開口326から下流側開口327へ流れる方向)に加速される際の変形速度(平面伸張速度)ε´を示すことができる。 Deformation speed when the sample flow is accelerated in the flow direction of the sample flow at the position x (the direction of flow from the upstream opening 326 to the downstream opening 327) by the following equation obtained by partial differentiation of the equation 5 at the position x: (Plane stretching speed) ε ′ can be indicated.

この式に示されるように、フローセル32の流路325内を流れるサンプル流の平面伸張速度ε´は位置xに依存せず、常に一定であることが分かる。したがって、式2及び式6を上述した式1に代入することにより、次式が得られる。 As shown in this equation, it can be seen that the plane extension velocity ε ′ of the sample flow flowing in the flow path 325 of the flow cell 32 does not depend on the position x and is always constant. Therefore, by substituting Equation 2 and Equation 6 into Equation 1 described above, the following equation is obtained.

一方、上流側開口326の断面積をAとし、上流側開口326におけるサンプル流の流速をvとすると、流量Qは次式により算出することができる。 On the other hand, the cross-sectional area of the upstream opening 326 and A 1, when the flow rate of the sample flow in the upstream opening 326 and v 1, the flow rate Q can be calculated by the following equation.

また、下流側開口327の断面積をA2とすると、下流側開口327におけるサンプル流の流速をv2は次式により示すことができる。 Further, when the cross-sectional area of the downstream opening 327 and A 2, the flow rate of the sample flow in the downstream opening 327 v 2 can be represented by the following equation.

そこで、ε´=(v −v )/Lの関係を用い、さらに式8及び式9を式7に代入すると、次式が得られる。 Therefore, by using the relationship ε ′ = (v 2 −v 1 ) / L and further substituting Equation 8 and Equation 9 into Equation 7, the following equation is obtained.

この式から分かるように、フローセル32の絞り部321の形状(流路325の中央から絞り部までの距離y)は、流路の全長L、上流側開口326の断面積A1、下流側開口の断面積A2やサンプル流の流量Qなどを決定すれば、容易に決定することができる。すなわち、本実施形態に用いられるフローセル32は、測定条件などに応じて柔軟に設計できるものである。 As can be seen from this equation, the shape of the throttle part 321 of the flow cell 32 (distance y from the center of the flow path 325 to the throttle part) is the total length L of the flow path, the cross-sectional area A 1 of the upstream opening 326, and the downstream opening. If the cross-sectional area A 2 and the flow rate Q of the sample flow are determined, it can be easily determined. That is, the flow cell 32 used in this embodiment can be designed flexibly according to measurement conditions and the like.

また、フローセル32の絞り部321内に形成される透過部322は絞り部321内であれば何れの場所に形成されていてもよい。したがって、透過部322は測定条件などに応じて柔軟に設計することができるが、絞り部321の下流側が好ましく、特に下流側端部に設けられた方が好ましい。絞り部321の下流側に行くほど、上側の絞り部321と下側の絞り部321との距離の変化率が小さくなるので、透過部322の上流側と下流側とに位置する流路325の上下方向の幅の差が小さくなる。その結果、CCDカメラなどの焦点範囲内に粒子を通過させることが可能となり、粒子画像をより正確に取得することができるという効果を奏する。   Further, the transmission part 322 formed in the throttle part 321 of the flow cell 32 may be formed in any place within the throttle part 321. Therefore, the transmission part 322 can be designed flexibly according to measurement conditions and the like, but the downstream side of the throttle part 321 is preferable, and it is particularly preferable to be provided at the downstream end. Since the rate of change in the distance between the upper restrictor 321 and the lower restrictor 321 decreases toward the downstream side of the restrictor 321, the flow path 325 positioned on the upstream side and the downstream side of the transmission part 322 is reduced. The difference in the vertical width is reduced. As a result, it is possible to allow particles to pass through the focal range of a CCD camera or the like, and there is an effect that a particle image can be acquired more accurately.

(実施形態2)
実施形態1では、上述した形状の絞り部321はフローセル32の上流側開口326から下流側開口327に亘って形成されているが、上流側開口326と下流側開口327との間に形成されていればどこに設けられていてもよい。なお、その場合であっても、透過部は絞り部内に設けられていなければならないのはいうまでもない。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the throttle portion 321 having the above-described shape is formed from the upstream opening 326 to the downstream opening 327 of the flow cell 32, but is formed between the upstream opening 326 and the downstream opening 327. It may be provided anywhere. Even in such a case, it goes without saying that the transmission section must be provided in the aperture section.

例えば、図7に示すように、流路325の上流側開口326A(x=0)から位置ξまでは、絞り部321Aの形状は、サンプル流がサンプル流の流れ方向(上流側開口326Aから下流側開口327Aへ流れる方向)に加速される変形速度(平面伸張速度)ε´が位置xに対して線形的に増加するような形状に形成され、位置ξから下流側開口327A(x=L)までは、上述した式1を満たすように、サンプル流の平面伸張速度ε´が一定になるように形成されたものなどが挙げられる。なお、位置ξにおいて、絞り部321Aが連続になっているのはいうまでもない。 For example, as shown in FIG. 7, from the upstream side opening 326A (x = 0) of the flow path 325 to the position ξ , the shape of the throttle 321A is such that the sample flow is in the flow direction of the sample flow (downstream from the upstream side opening 326A). Deformation speed (plane extension speed) accelerated in the direction of flow to the side opening 327A) is formed in a shape such that ε ′ increases linearly with respect to the position x, and the downstream opening 327A (x = L) from the position ξ. Up to this point, the sample flow may be formed so that the plane extension speed ε ′ of the sample flow is constant so as to satisfy the above-described formula 1. Needless to say, the diaphragm portion 321A is continuous at the position ξ .

そして、この場合であっても、実施形態1のフローセル32と同様に、フローセル32Aは、測定条件などに応じて柔軟に設計できるものである。以下に、その理由を説明する。   Even in this case, similarly to the flow cell 32 of the first embodiment, the flow cell 32A can be designed flexibly according to measurement conditions and the like. The reason will be described below.

まず、0≦x≦ξの領域について説明する。0≦x≦ξの領域では、任意の位置xにおいて、サンプル流がサンプル流の流れ方向(上流側開口326Aから下流側開口327Aへ流れる方向)に加速されることによる変形速度(平面伸張速度)ε´は、次式により示される。 First, the region of 0 ≦ x ≦ ξ will be described. In the region of 0 ≦ x ≦ ξ, the deformation speed (planar stretching speed) caused by accelerating the sample flow in the flow direction of the sample flow (direction flowing from the upstream opening 326A to the downstream opening 327A) at an arbitrary position x. ε ′ is expressed by the following equation.

ここで、この領域での平面伸張速度ε´は位置xに対して線形的に増加するので、次式のように示すこともできる。 Here, since the plane extension speed ε ′ in this region increases linearly with respect to the position x, it can also be expressed by the following equation.

そこで、式11及び式12から次式が得られるので、   Therefore, since the following expression is obtained from Expression 11 and Expression 12,

この式をxで積分し、x=0,v=v0(v0は、x=0におけるサンプル流の流速を示す)を代入すると次式が得られる。 When this equation is integrated by x and x = 0, v = v 0 (v 0 indicates the flow velocity of the sample flow at x = 0) is substituted, the following equation is obtained.

ここで、サンプル流の流量Qは次式のように表されるので、   Here, the flow rate Q of the sample flow is expressed as follows:

この式に式14を代入して変形すると、次式が得られる。   Substituting equation 14 into this equation and transforming it yields:

次に、ξ≦x≦Lの領域について説明する。ξ≦x≦Lの領域では、任意の位置xにおいて、サンプル流の平面伸張速度ε´は一定であり、その値は式13においてx=ξとした場合の値と一致する。このことからこの領域における平面伸張速度ε´は次式により示される。 Next, the region of ξ ≦ x ≦ L will be described. In the region of ξ ≦ x ≦ L, the plane extension velocity ε ′ of the sample flow is constant at an arbitrary position x, and the value coincides with the value when x = ξ in Equation 13. From this, the plane extension speed ε ′ in this region is expressed by the following equation.

そこで、この式をxで積分し、x=ξにおけるvの連続性を考慮すると式14と式17から次式が得られる。 Therefore, when this equation is integrated by x and the continuity of v at x = ξ is taken into consideration, the following equation is obtained from equations 14 and 17.

そして、この式を式15に代入して変形すると、   And when this equation is substituted into Equation 15 and transformed,

が得られる。これが、ξ≦x≦Lの領域における流路の形状を与える。 Is obtained . This gives the shape of the channel in the region of ξ ≦ x ≦ L.

以上、上述した式から分かるように、フローセル32Aの絞り部321Aの形状は、流路の全長L、位置l、サンプル流の流量Qなどを決定すれば、容易に決定することができる。すなわち、本実施形態に用いられるフローセル32Aは、実施形態1のフローセル32と同様に、測定条件などに応じて柔軟に設計できるものである。   As can be seen from the above-described equation, the shape of the throttle portion 321A of the flow cell 32A can be easily determined by determining the total length L of the flow path, the position l, the flow rate Q of the sample flow, and the like. That is, the flow cell 32A used in the present embodiment can be designed flexibly according to measurement conditions and the like, similarly to the flow cell 32 of the first embodiment.

(他の実施形態)
実施形態1及び2では、絞り部321、321Aは、流路が断面矩形になるように形成されていたが、流路の断面積が連続的に減少し、かつ流路内を流れるサンプル流が定常平面伸張流動となるように形成されるものであればよい。この条件を満たせば流路の断面が、例えば円形や台形などになっていてもよい。さらに、実施形態1及び2では、絞り部321、321Aは、流路の上下方向(一方向)の幅のみが変化するようになっていたが、左右方向(他方向)の幅も変化するようにしてもよい。このようにしても、実施形態1及び2と同様の効果が得られる。なお、このような絞り部の形状は、数値計算を用いて算出することになる。
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the throttle portions 321 and 321A are formed so that the flow path has a rectangular cross section, but the cross-sectional area of the flow path continuously decreases and the sample flow flowing in the flow path is reduced. What is necessary is just to be formed so that it may become a steady plane extension flow. If this condition is satisfied, the cross section of the channel may be, for example, circular or trapezoidal. Further, in the first and second embodiments, only the width in the vertical direction (one direction) of the flow path is changed in the throttle portions 321 and 321A, but the width in the left and right direction (the other direction) is also changed. It may be. Even if it does in this way, the effect similar to Embodiment 1 and 2 is acquired. Note that such a shape of the aperture is calculated using numerical calculation.

また、実施形態1では、上述したように流路325の中央を中心として上下方向に対称の絞り部321、321Aを形成したが、例えば図8に示すフローセル32Bのように、下側の平坦な絞り部321B表面から上側の絞り部321Bまでの距離が式1を満たすように形成してもよい。このようにしても、実施形態1と同様の効果が得られる。図中、326は上流側開口、327は下流側開口、322Bは透過部である。なお、実施形態2についても同様に考えることができる。   Further, in the first embodiment, as described above, the narrowed portions 321 and 321A that are symmetrical in the vertical direction about the center of the flow path 325 are formed. However, as in the flow cell 32B shown in FIG. You may form so that the distance from the aperture | diaphragm | squeeze part 321B surface to the upper aperture | diaphragm | squeeze part 321B may satisfy | fill Formula 1. FIG. Even if it does in this way, the effect similar to Embodiment 1 will be acquired. In the figure, 326 is an upstream opening, 327 is a downstream opening, and 322B is a transmission part. The same applies to the second embodiment.

さらに、実施形態1では、透明なアクリル樹脂や石英ガラスなどで透過部を構成したが、透過部は粒子の画像を撮像する際に用いる波長の光を吸収しないもので構成されていればよい。また、フローセル32を構成するすべての部材を透明なアクリル樹脂や石英ガラスなどで透過部を構成してもよい。このようにフローセル32を構成することにより、フローセル32内を流れるサンプル流の流れを容易に観測することができる。
Furthermore, in the first embodiment, the transmissive part is made of a transparent acrylic resin, quartz glass, or the like, but the transmissive part may be made of a material that does not absorb light having a wavelength used when capturing an image of particles. In addition, all the members constituting the flow cell 32 may be made of a transparent portion with a transparent acrylic resin or quartz glass. By configuring the flow cell 32 in this way, the flow of the sample flow flowing in the flow cell 32 can be easily observed.

Claims (8)

粒子を含むサンプル液をキャリア液で包み込んだサンプル流が流れる流路が形成され、該流路を絞るように形成された絞り部と、光を透過する透過部とを有するフローセルであって、
前記絞り部は、前記流路の横断面形状における幅が、前記絞り部の上流端から下流側に向かって距離に反比例して減少するとともに、前記流路の断面積が連続的に減少し、且つ前記流路内を流れるサンプル流の変形速度が一定である定常平面伸張流動となるように形成され、
前記透過部が前記絞り部内に設けられていることを特徴とするフローセル。
A flow cell in which a flow path through which a sample flow in which a sample liquid containing particles is wrapped with a carrier liquid flows is formed, has a throttle portion formed to throttle the flow channel, and a transmission portion that transmits light,
The width of the throttle section in the cross-sectional shape of the flow path decreases in inverse proportion to the distance from the upstream end to the downstream side of the throttle section, and the cross-sectional area of the flow path continuously decreases, And it is formed so as to be a steady plane extension flow in which the deformation rate of the sample flow flowing in the flow path is constant,
The flow cell characterized in that the transmission part is provided in the throttle part.
前記絞り部は、前記流路が断面矩形となるように形成され、前記矩形部の奥行きの寸法は変化せずに厚みだけを連続的に変化させていることを特徴とする請求項1に記載のフローセル。  The said throttle part is formed so that the said flow path may become a cross-sectional rectangle, and only the thickness is changed continuously, without changing the dimension of the depth of the said rectangular part. Flow cell. 前記絞り部は、前記流路の一方向の幅を両側から絞るように形成され、且つ前記一方向における前記流路の中央からの距離が前記絞り部の上流端からの距離に反比例して減少するように形成されることを特徴とする請求項2に記載のフローセル。  The restricting portion is formed so as to restrict the width in one direction of the flow path from both sides, and the distance from the center of the flow path in the one direction decreases in inverse proportion to the distance from the upstream end of the restricting portion. The flow cell according to claim 2, wherein the flow cell is formed as follows. 前記絞り部は、前記流路の一方向の幅を片側から絞るように形成され、且つ前記一方向における前記流路の一方向の幅が前記絞り部の上流端からの距離に反比例して減少するように形成されることを特徴とする請求項2に記載のフローセル。  The restricting portion is formed so as to restrict the width in one direction of the flow path from one side, and the width in one direction of the flow path in the one direction decreases in inverse proportion to the distance from the upstream end of the restricting portion. The flow cell according to claim 2, wherein the flow cell is formed as follows. 前記透過部は、前記絞り部の下流側端部に設けられていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のフローセル。  The flow cell according to claim 1, wherein the transmission unit is provided at a downstream end of the throttle unit. すべての部材が透過部材で構成されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のフローセル。  All the members are comprised by the permeable member, The flow cell as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記絞り部は、その上流端から下流端までの途中までは、前記サンプル流の前記変形速度が連続的に増大するとともに、前記途中から前記下流端までは、前記サンプル流の前記変形速度が一定である定常平面伸張流動となるように形成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のフローセル。The throttle portion continuously increases the deformation speed of the sample flow from the upstream end to the downstream end, and the deformation speed of the sample flow is constant from the middle to the downstream end. The flow cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the flow cell is formed so as to have a steady plane extension flow. 粒子を含むサンプル液をキャリア液で包み込んだサンプル流を作製するサンプル流作製部と、
請求項1〜7の何れか一項に記載するフローセルと、
前記フローセルの透過部から光を照射して前記サンプル流に含まれる粒子を検出する粒子検出部と、
前記粒子検出部の出力を解析して粒子の形態的情報を算出する解析部とを具備する粒子形状分析装置。
A sample flow preparation section for preparing a sample flow in which a sample liquid containing particles is wrapped in a carrier liquid ;
The flow cell according to any one of claims 1 to 7 ,
A particle detection unit that detects light contained in the sample flow by irradiating light from a transmission unit of the flow cell;
A particle shape analysis apparatus comprising: an analysis unit that analyzes an output of the particle detection unit and calculates morphological information of particles.
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