JP6943657B2 - Particle analyzer, particle analysis system, and particle analysis method - Google Patents

Particle analyzer, particle analysis system, and particle analysis method Download PDF

Info

Publication number
JP6943657B2
JP6943657B2 JP2017136608A JP2017136608A JP6943657B2 JP 6943657 B2 JP6943657 B2 JP 6943657B2 JP 2017136608 A JP2017136608 A JP 2017136608A JP 2017136608 A JP2017136608 A JP 2017136608A JP 6943657 B2 JP6943657 B2 JP 6943657B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particle
particle size
cell
sample
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017136608A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019020173A (en
Inventor
昭宏 財部
昭宏 財部
森 哲也
哲也 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Horiba Ltd filed Critical Horiba Ltd
Priority to JP2017136608A priority Critical patent/JP6943657B2/en
Publication of JP2019020173A publication Critical patent/JP2019020173A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6943657B2 publication Critical patent/JP6943657B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、分散媒中に粒子群を含む試料に対して光を照射し、その散乱光に基づいて、粒子又は粒子群の特性について分析する粒子分析装置に関するものである。 The present invention relates to a particle analyzer that irradiates a sample containing a particle group in a dispersion medium with light and analyzes the characteristics of the particles or the particle group based on the scattered light.

例えば粉体を用いて製造される製品の品質を管理するために、粉体の粒子径分布を測定することがある。また、試料が例えば100ナノメートルオーダの粒子を含み、このような微小粒子の粒子径分布も測定したい場合には、動的光散乱法(DLS)に基づいて測定されることがある。 For example, in order to control the quality of products manufactured using powder, the particle size distribution of the powder may be measured. Further, when the sample contains particles of, for example, 100 nanometers, and it is desired to measure the particle size distribution of such fine particles, it may be measured based on the dynamic light scattering method (DLS).

ところで、動的光散乱法を用いた場合、試料に対してレーザ光を照射して得られる散乱光の強度は粒子径の6乗に比例する。このため、試料に含まれる粒子群の粒子径分布が広く、様々な粒子径の粒子が混在している場合には、測定したい粒子径よりも大きい粒子の影響が支配的になり、100ナノメートルオーダの粒子の粒子径分布を正確に測定することが難しくなる。 By the way, when the dynamic light scattering method is used, the intensity of the scattered light obtained by irradiating the sample with a laser beam is proportional to the sixth power of the particle diameter. Therefore, when the particle size distribution of the particle group contained in the sample is wide and particles of various particle sizes are mixed, the influence of particles larger than the particle size to be measured becomes dominant, and 100 nanometers. It becomes difficult to accurately measure the particle size distribution of order particles.

このため、動的光散乱法により粒子径分布が広い試料について測定する場合には、試料をゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等により粒子径の大きさに応じて分級して、例えば粒子径が小さいものから順番に測定が行われる。そして、分級された複数の試料からそれぞれ得られた粒子径分布を合成して、全体の粒子径分布を得ることで、粒子径分布が広い場合でも測定精度を向上させることができる。 Therefore, when measuring a sample having a wide particle size distribution by the dynamic light scattering method, the sample is classified according to the size of the particle size by gel permeation chromatography (GPC) or the like, for example, the particle size is small. Measurements are made in order from the one. Then, by synthesizing the particle size distributions obtained from each of the plurality of classified samples to obtain the entire particle size distribution, the measurement accuracy can be improved even when the particle size distribution is wide.

しかしながら、ゲル浸透クロマトグラフィーによる分級器は非常に高価であり、装置が大型化してしまうという問題がある。また、特許文献1及び2に示されるように、ゲル浸透クロマトグラフィー以外の例えば遠心分離等の方法で試料に含まれる粒子を分級して粒子径分布を測定するようにしたとしても、粒子径域ごとに個別にバッチ測定を行えるように分級された試料をそれぞれ分割して別々にセルへ収容するといった準備が必要となり、分析に非常に手間がかかるという問題は解決されない。 However, the classifier by gel permeation chromatography is very expensive, and there is a problem that the device becomes large. Further, as shown in Patent Documents 1 and 2, even if the particles contained in the sample are classified and the particle size distribution is measured by a method other than gel permeation chromatography, for example, centrifugation, the particle size range is measured. It is necessary to prepare for dividing each of the classified samples so that batch measurement can be performed individually and storing them in cells separately, which does not solve the problem that the analysis is very troublesome.

特許第5277906号公報Japanese Patent No. 5277906 公表特許公報昭60−500227号公報Published Patent Gazette No. 60-500227

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、例えばゲル浸透クロマトグラフィーを用いた場合と比較して、複数の試料を作成して個別にバッチ測定を行わなくても精度よく微小粒子を含む試料の特性を分析することを可能とする粒子分析装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and as compared with the case of using gel permeation chromatography, for example, it is not necessary to prepare a plurality of samples and individually perform batch measurement. An object of the present invention is to provide a particle analyzer capable of analyzing the characteristics of a sample containing particles.

本発明に係る粒子分析装置は、分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと、前記セルに対して光を照射する光源と、前記セルにおける光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更機構と、粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出機構と、光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、を備えたことを特徴とする。 The particle analyzer according to the present invention irradiates a cell containing a sample in which a group of particles which is a dispersoid in a dispersion medium is classified according to a particle size along a predetermined direction and the cell with light. Light source, an irradiation point changing mechanism that changes the irradiation point of light in the cell along the predetermined direction, a scattered light detection mechanism that detects scattered light scattered by a group of particles, and a light irradiation point for each light irradiation point. An individual result storage unit that stores an actually measured amount of scattered light detected by the scattered light detection mechanism or a characteristic amount indicating the characteristics of a particle or a particle group calculated based on the actually measured amount of scattered light, and the individual result. It is characterized by including a synthesis result calculation unit that calculates the characteristic amount of the entire particle group contained in the sample based on a plurality of actually measured amounts stored in the storage unit or a plurality of characteristic amounts.

このようなものであれば、前記照射点変更機構によって光の前記セルへの照射点が前記所定方向に沿って変更されるので、1つのセルに収容された試料だけで、前記セルに収容されている試料においてそれぞれ粒子径域が異なる部分ごとに分析することができる。したがって、様々な粒子径の粒子が混在する試料を分級し、粒子径域ごとに別々のセルを用意してバッチ測定を行うといった手間が発生しない。 In such a case, since the irradiation point of the light to the cell is changed along the predetermined direction by the irradiation point changing mechanism, only the sample contained in one cell is contained in the cell. It is possible to analyze each part of the sample having a different particle size range. Therefore, there is no need to classify a sample in which particles of various particle sizes are mixed, prepare separate cells for each particle size range, and perform batch measurement.

また、前記合成結果算出部により各粒子径域での分析で得られた複数の実測量、又は、複数の特性量から粒子群全体の特性量が算出されるので、散乱光に基づく測定であって100ナノメートルオーダの微小粒子を含む場合でも、精度の高い粒子分析を実現できる。すなわち、散乱光に基づく粒子分析において試料に含まれる粒子群の粒子径域が広い場合であっても分級された各粒子径域ごとに精度よく散乱光の測定を行い精度の良い実測量を得た上で、前記合成結果算出部により各実測量、又は、各実測量に基づく各特性量が合成されることで粒子径域全体についても精度よく特性量を得ることができる。 Further, since the synthetic result calculation unit calculates the characteristic quantity of the entire particle group from the plurality of actually measured quantities obtained by the analysis in each particle diameter region or the plurality of characteristic quantities, the measurement is based on scattered light. Even when fine particles on the order of 100 nanometers are included, highly accurate particle analysis can be realized. That is, in particle analysis based on scattered light, even when the particle size range of the particle group contained in the sample is wide, the scattered light is accurately measured for each classified particle size range to obtain an accurate actual measurement amount. After that, each measured amount or each characteristic amount based on each measured amount is synthesized by the synthesis result calculation unit, so that the characteristic amount can be obtained accurately for the entire particle size region.

前記光源がレーザ光を前記セルに対して照射するものであり、特性量が、動的光散乱法に基づいて算出される粒子群の粒子径分布であれば、粒子径分布が広い試料であっても簡便な方法で微小粒子についても精度のよい結果が得られ、各結果が合成されることで粒子径域全体について精度よく粒子径分布を得ることができ、前述した本発明の効果がより顕著となる。 If the light source irradiates the cell with laser light and the characteristic quantity is the particle size distribution of the particle group calculated based on the dynamic light scattering method, the sample has a wide particle size distribution. However, accurate results can be obtained even for fine particles by a simple method, and by synthesizing each result, it is possible to obtain an accurate particle size distribution for the entire particle size region, and the above-mentioned effect of the present invention is more effective. It becomes remarkable.

前記光源、及び、前記散乱光検出機構については固定したままにでき、光学系の設定に誤差が発生しにくくできるとともに、前記セルに対する光の照射点は変更できるようにするには、前記照射点変更機構が、前記セルを前記所定方向に沿って移動させて、前記セルにおける光の照射点を変更するように構成されたものであればよい。ここで、前記セルにおける光の照射点は実際に光が照射されているスポット範囲であってもよいし、光軸と前記セルとの交点であってもよい。 The light source and the scattered light detection mechanism can be left fixed so that an error is less likely to occur in the setting of the optical system, and the irradiation point of light for the cell can be changed. The changing mechanism may be configured to move the cell along the predetermined direction to change the irradiation point of light in the cell. Here, the light irradiation point in the cell may be the spot range where the light is actually irradiated, or may be the intersection of the optical axis and the cell.

前記分散媒の密度勾配が安定的に保たれるようにし、遠心分離するだけで粒子群が下方から上方に向かって粒子径の大きい粒子から小さい粒子へと分級されるようにするには、前記所定方向が、鉛直方向であり、前記分散媒が、溶質と溶媒とからなり、鉛直方向に沿って溶媒中の溶質の濃度勾配が形成されたものであればよい。このようなものであれば、遠心分離するだけで分散媒の密度勾配によって試料中の粒子群が分級されるので、分級器と比較して単純な構造で安価な遠心分離機を利用することができ、従来よりも簡便な方法で粒子径域の広い粒子群の分析が実現できる。 In order to maintain the density gradient of the dispersion medium in a stable manner and to classify the particle group from the lower part to the upper part from the particles having a large particle size to the particles having a small particle size only by centrifugation, the above. The predetermined direction may be the vertical direction, and the dispersion medium may be composed of a solute and a solvent, and a concentration gradient of the solute in the solvent may be formed along the vertical direction. In such a case, the particles in the sample are classified by the density gradient of the dispersion medium just by centrifuging, so it is possible to use an inexpensive centrifuge with a simple structure compared to the classifier. Therefore, it is possible to analyze a group of particles having a wide particle size range by a simpler method than before.

試料の準備から試料の分析までを一貫して自動化できるようにするには、分散媒中に粒子群が分級されていない状態の試料を遠心分離する遠心分離機と、本発明に係る粒子分析装置と、を備えた粒子分析システムであって、前記遠心分離機により遠心分離された後の試料が、前記粒子分析装置によって分析されるように構成された粒子分析システムであればよい。 In order to enable consistent automation from sample preparation to sample analysis, a centrifuge that centrifuges a sample in which the particle group is not classified in a dispersion medium and a particle analyzer according to the present invention. A particle analysis system comprising the above, wherein the sample after being centrifuged by the centrifuge is analyzed by the particle analyzer.

また、本発明に係る粒子分析方法は、分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料に対して光を照射する照射ステップと、前記試料における光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更ステップと、光が粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出ステップと、光の照射点ごとに、前記散乱光検出ステップにおいて検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶ステップと、前記個別結果記憶ステップに記憶された複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出ステップと、を備えたことを特徴とする。 Further, the particle analysis method according to the present invention includes an irradiation step of irradiating a sample in which a group of particles which are dispersoids in a dispersion medium is classified according to a particle size along a predetermined direction with light. An irradiation point changing step of changing the irradiation point of light in the sample along the predetermined direction, a scattered light detection step of detecting scattered light in which light is scattered by a group of particles, and the scattered light for each irradiation point of light. In the individual result storage step for storing the measured amount of scattered light detected in the detection step or the characteristic amount indicating the characteristics of the particles or the particle group calculated based on the measured amount of scattered light, and the individual result storage step. It is characterized by including a synthesis result calculation step of calculating the characteristic amount of the entire particle group contained in the sample based on a plurality of stored actual measurement amounts or a plurality of characteristic amounts.

このようなものであれば、簡便な分析方法でありながら、散乱光に基づく分析によって、広い粒子径分布を有する粒子について粒子径全体の特性量を精度よく得ることができる。 With such a method, although it is a simple analysis method, it is possible to accurately obtain the characteristic amount of the entire particle size of particles having a wide particle size distribution by analysis based on scattered light.

所定方向に密度勾配が形成された分散媒中において分散質である粒子群が前記所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を生成する試料生成ステップをさらに備えたものであれば、粒子径全体の特性量を得るのに適した状態に分級した試料を得ることができる。 Anything further provided with a sample generation step of producing a sample in which the dispersoid particle group is classified according to the particle size along the predetermined direction in the dispersion medium in which the density gradient is formed in the predetermined direction. For example, it is possible to obtain a sample classified into a state suitable for obtaining the characteristic amount of the entire particle size.

1つの試料中に前記所定方向に沿って、粒子径域ごとに分級された状態を形成する具体的な方法としては、前記分散媒が、溶質と溶媒からなるものであり、前記試料生成ステップが、前記分散媒に前記分散質である粒子群が加えられる前の状態において、鉛直方向に沿って溶媒中に溶質の濃度勾配を形成する濃度勾配形成ステップと、前記分散媒に対して前記分散質である粒子群を加え、遠心分離により分級する分級ステップと、を備えた粒子分析方法が挙げられる。 As a specific method for forming a classified state for each particle size region in one sample along the predetermined direction, the dispersion medium is composed of a solute and a solvent, and the sample generation step is performed. , A concentration gradient forming step of forming a concentration gradient of a solute in a solvent along the vertical direction in a state before the particle group which is the dispersoid is added to the dispersion medium, and the dispersoid with respect to the dispersion medium. There is a particle analysis method including a classification step of adding a particle group of the above and classifying by centrifugation.

既存の装置において例えばプログラムを更新するだけで、本発明に係る粒子分析装置と同様の効果を享受できるようにするには、分散媒中において分散質である粒子群が前記所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと、前記セルに対して光を照射する光源と、前記セルにおける光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更機構と、粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出機構と、を備えた粒子分析装置に用いられるプログラムであって、光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、としての機能をコンピュータに発揮させる粒子分析装置用プログラムを用いればよい。 In order to be able to enjoy the same effect as the particle analyzer according to the present invention only by updating the program in the existing apparatus, for example, the dispersoid particle group in the dispersion medium is particles along the predetermined direction. A cell that houses a sample in a state of being classified according to the diameter, a light source that irradiates the cell with light, an irradiation point changing mechanism that changes the irradiation point of light in the cell along the predetermined direction, and an irradiation point changing mechanism. A program used in a particle analyzer equipped with a scattered light detection mechanism that detects scattered light scattered by a group of particles, and the scattered light detected by the scattered light detection mechanism at each light irradiation point. An individual result storage unit that stores the measured amount or a characteristic amount indicating the characteristics of the particles or the particle group calculated based on the measured amount of scattered light, and a plurality of actually measured amounts stored in the individual result storage unit. Alternatively, a synthesis result calculation unit that calculates the characteristic amount of the entire particle group contained in the sample based on a plurality of characteristic amounts, and a program for a particle analyzer that exerts the function as a computer may be used.

なお、粒子分析装置用プログラムは電子的に配信されるものであってもよいし、CD、DVD、HDD、フラッシュメモリ等のプログラム記憶媒体に記憶されているものであってもよい。 The program for the particle analyzer may be electronically distributed or may be stored in a program storage medium such as a CD, DVD, HDD, or flash memory.

このように本発明に係る粒子分析装置によれば、前記セルに対する照射点を変更して、1つのセル内の試料により粒子径域ごとに粒子分析を行い、各粒子径域で特性量を得ることができる。そして、各粒子径域で得られた特性量に基づいて粒子域全体の特性量が算出されるので広い粒子径分布を有する試料に対して散乱光による分析を行っても精度よく分析することができる。 As described above, according to the particle analyzer according to the present invention, the irradiation point for the cell is changed, particle analysis is performed for each particle size region using a sample in one cell, and a characteristic amount is obtained in each particle size region. be able to. Then, since the characteristic amount of the entire particle area is calculated based on the characteristic amount obtained in each particle size range, it is possible to analyze the sample having a wide particle size distribution with high accuracy even if the analysis is performed by scattered light. can.

また、試料は1つのセル内において粒子径に応じて分級されており、前記照射点変更機構によって光の照射点を変更することで各粒子径域での分析をセル交換なしで実施することができる。したがって、従来のように分級された試料ごとにセルを用意する必要がなく、分析の準備に係る手間を大幅に低減できる。 In addition, the samples are classified according to the particle size in one cell, and by changing the irradiation point of light by the irradiation point changing mechanism, analysis in each particle size range can be performed without cell replacement. can. Therefore, it is not necessary to prepare a cell for each classified sample as in the conventional case, and the time and effort required for preparation for analysis can be significantly reduced.

本発明の第1実施形態に係る粒子径分布測定装置、及び、これを備えた粒子分析システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the particle size distribution measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and the particle analysis system provided with this. 第1実施形態における粒子径分布測定装置の光学系について示す模式図。The schematic diagram which shows the optical system of the particle size distribution measuring apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における粒子径分布測定装置の制御機構について示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the control mechanism of the particle size distribution measuring apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における試料の分級手順について示す模式図。The schematic diagram which shows the classification procedure of the sample in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるレーザ光の照射点を変更することによる各粒子径域ごとの測定過程を示す模式図。The schematic diagram which shows the measurement process for each particle diameter region by changing the irradiation point of a laser beam in 1st Embodiment. 第1実施形態における測定の手順について示すフローチャート。The flowchart which shows the measurement procedure in 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る粒子径分布測定装置の制御機構について示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the control mechanism of the particle size distribution measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

本発明の第1実施形態に係る粒子径分布測定装置100、及び、粒子分析システム200について各図を参照しながら説明する。本実施形態の粒子径分布測定装置100は、試料に含まれる粒子群の特性を示す特性値として粒子径を測定する粒子分析装置の一種である。この粒子径分布測定装置100は、動的光散乱法(DLS)により、100ナノメートルオーダの粒子径域を含む広範囲のレンジで粒子径分布を測定するために用いられる。 The particle size distribution measuring device 100 and the particle analysis system 200 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the respective figures. The particle size distribution measuring device 100 of the present embodiment is a kind of particle analyzer that measures the particle size as a characteristic value indicating the characteristics of the particle group contained in the sample. The particle size distribution measuring device 100 is used to measure the particle size distribution in a wide range including a particle size range on the order of 100 nanometers by a dynamic light scattering method (DLS).

粒子径分布測定装置100における測定精度を向上させるために、本実施形態では、1つのセルC内で粒子径域に応じて分級された試料を用い、各粒子径域ごとに粒子径分布を測定して、得られた各結果を合成することで全体の粒子径分布を得るようにしている。 In order to improve the measurement accuracy in the particle size distribution measuring device 100, in the present embodiment, a sample classified according to the particle size range is used in one cell C, and the particle size distribution is measured for each particle size range. Then, the overall particle size distribution is obtained by synthesizing the obtained results.

すなわち、本実施形態の粒子分析システム200は、図1に示すように、試料を遠心分離する遠心分離機101と、遠心分離された後の試料について粒子径分布を測定する粒子径分布測定装置100と、を備えている。 That is, as shown in FIG. 1, the particle analysis system 200 of the present embodiment has a centrifuge 101 for centrifuging the sample and a particle size distribution measuring device 100 for measuring the particle size distribution of the sample after centrifugation. And have.

前記遠心分離機101は、セルC内に収容された分散媒と、分散質である粒子群と、を遠心分離によって混合するとともに遠心力が作用する方向に沿って粒子径に応じて分級された状態にするものである。この遠心分離機101は、例えば粒子径分布測定装置100においても用いられるセルCがそのまま設置でき、セルCを高速で回転させることで遠心分離できるように構成されている。すなわち、前記遠心分離機101に対してセルCは、例えばセルCの長手方向が遠心力の作用する半径方向と一致するように設定され、遠心分離されることにより、セルCの長手方向に沿って粒子径域ごとに粒子群が分級される。 In the centrifuge 101, the dispersion medium contained in the cell C and the dispersoid particle group were mixed by centrifugation and classified according to the particle size along the direction in which the centrifugal force acts. It is to make it into a state. The centrifuge 101 is configured so that the cell C, which is also used in the particle size distribution measuring device 100, can be installed as it is, and can be centrifuged by rotating the cell C at a high speed. That is, the cell C is set with respect to the centrifuge 101 so that, for example, the longitudinal direction of the cell C coincides with the radial direction on which the centrifugal force acts, and by centrifuging, the cell C is along the longitudinal direction of the cell C. The particle group is classified for each particle size range.

本実施形態では、粒子径分布測定装置100は、1つのセルCに対して複数点での測定が行えるようにセルCに対するレーザ光の照射点を変更できるようにしてある。より具体的には粒子径分布測定装置100は、レーザ光が射出されるレーザ光源LSと、セルCを保持し、その鉛直方向の位置を変更可能に構成された照射点変更機構1と、前記セルCの周囲に配置された複数の検出器D1、D2、D3からなる散乱光検出機構Dと、各検出器の出力の一部又は全部に基づいて粒子径分布を算出するコンピュータで構成された制御演算機構COMと、を備えている。ここで、検出器D1はフォトダイオードであり、セルCを透過した透過光の強度を検出する。検出器D2、D3は例えば光電子増倍管であり、セルCからの散乱光の強度を検出する。検出器D2、D3のいずれの散乱光強度が用いられるかは検出器D1で検出される透過光の強度に応じて設定される。 In the present embodiment, the particle size distribution measuring device 100 makes it possible to change the irradiation point of the laser beam on the cell C so that the measurement can be performed at a plurality of points on one cell C. More specifically, the particle size distribution measuring device 100 holds the laser light source LS from which the laser light is emitted, the cell C, and the irradiation point changing mechanism 1 configured to be able to change the position in the vertical direction thereof, and the above. It was composed of a scattered light detection mechanism D composed of a plurality of detectors D1, D2, and D3 arranged around the cell C, and a computer that calculates a particle size distribution based on a part or all of the output of each detector. It is equipped with a control calculation mechanism COM. Here, the detector D1 is a photodiode, and detects the intensity of the transmitted light transmitted through the cell C. The detectors D2 and D3 are, for example, photomultiplier tubes, and detect the intensity of scattered light from the cell C. Which of the scattered light intensities of the detectors D2 and D3 is used is set according to the intensity of the transmitted light detected by the detector D1.

レーザ光源LS、及び、散乱光検出機構Dは、図2(a)に示すように例えば同一の水平面内に配置されている。レーザ光源LSから射出されたレーザ光はセルCに入射し、粒子によって散乱光を発生させる。またセルCの一部はこの水平面内に配置されてレーザ光が照射される。図2(b)に示すように、セルCは照射点変更機構1によって水平面内の位置は変化させずに鉛直方向にのみ上下動してレーザ光の照射点が変更される。 As shown in FIG. 2A, the laser light source LS and the scattered light detection mechanism D are arranged, for example, in the same horizontal plane. The laser light emitted from the laser light source LS enters the cell C, and the particles generate scattered light. Further, a part of the cell C is arranged in this horizontal plane and is irradiated with the laser beam. As shown in FIG. 2B, the irradiation point changing mechanism 1 moves the cell C up and down only in the vertical direction without changing the position in the horizontal plane to change the irradiation point of the laser beam.

照射点変更機構1は、セルCの一部にレーザ光の光路が交差するように鉛直方向に支持する支持機構であり、当該支持機構が具備するステッピングモータの回転量を調整することで、セルCにおけるレーザ光の照射点となる位置を適宜変更できる。 The irradiation point changing mechanism 1 is a support mechanism that vertically supports a part of the cell C so that the optical path of the laser beam intersects, and by adjusting the rotation amount of the stepping motor included in the support mechanism, the cell The position of the irradiation point of the laser beam in C can be changed as appropriate.

制御演算機構COMは、CPU、メモリ、A/D・D/Aコンバータ、入出力手段、ディスプレイ等を備えたいわゆるコンピュータを用いて構成してあり、メモリに格納されている粒子分析装置用プログラムが実行されて、各種機器が協業することにより、図4に示すように、少なくともセル位置制御部2、粒子径分布算出部3、個別結果記憶部4、合成結果算出部5としての機能を発揮する。 The control calculation mechanism COM is configured by using a so-called computer equipped with a CPU, a memory, an A / D / D / A converter, an input / output means, a display, etc., and a program for a particle analyzer stored in the memory is provided. When executed and various devices collaborate, as shown in FIG. 4, at least the functions of the cell position control unit 2, the particle size distribution calculation unit 3, the individual result storage unit 4, and the synthesis result calculation unit 5 are exhibited. ..

セル位置制御部2は、セルC内の試料において測定を行いたい位置にレーザ光が照射されるように照射点変更機構1のステッピングモータを制御するものである。本実施形態では例えばセルCにおける3か所の測定位置にレーザ光が照射されるようにセルCの鉛直方向の移動量を制御する。例えば移動量として最小で1μm単位での制御が行われる。セル位置制御部2は、セル位置については常に最小移動単位である1μmごとに等間隔で移動させるのではなく、セルCにおいて測定が密に行われる領域と、粗に行われる領域が形成されるようにセルCの移動量を適宜変更するように構成してある。より具体的には、セル位置制御部2は、セルC内において粒子が密集している例えば中央部については最小移動単位である1μmで移動させて、セルCにおいて粒子が散らばっており、密集度が小さい上端部や下端部に含まれる領域については10μm単位で移動させる。また、セル位置制御部2にからステッピングモータへの位置指令値、又は、ステッピングモータに設けられたエンコーダから出力される信号に基づくセル位置の情報については、測定ごとに個別結果記憶部4に送信される。なお、このセル位置の制御については、オープンループの制御でもモータの回転量に基づくクローズドループによるフィードバック制御であっても構わない。 The cell position control unit 2 controls the stepping motor of the irradiation point changing mechanism 1 so that the laser beam is irradiated to the position to be measured in the sample in the cell C. In the present embodiment, for example, the amount of movement of the cell C in the vertical direction is controlled so that the laser beam is irradiated to three measurement positions in the cell C. For example, the movement amount is controlled in units of 1 μm at the minimum. The cell position control unit 2 does not always move the cell position at equal intervals of 1 μm, which is the minimum movement unit, but forms a region where the measurement is densely performed and a region where the measurement is roughly performed in the cell C. As described above, the movement amount of the cell C is appropriately changed. More specifically, the cell position control unit 2 moves the particles in the cell C in a density of 1 μm, which is the minimum movement unit, for example, in the center portion, and the particles are scattered in the cell C. The area included in the upper end and the lower end where the particle size is small is moved in units of 10 μm. Further, the position command value from the cell position control unit 2 to the stepping motor or the cell position information based on the signal output from the encoder provided in the stepping motor is transmitted to the individual result storage unit 4 for each measurement. Will be done. The cell position may be controlled by an open loop control or a feedback control by a closed loop based on the rotation amount of the motor.

粒子径分布算出部3は、散乱光検出機構Dで検出された散乱光の実測量である散乱光の強度の揺らぎに基づいて、動的光散乱法(DLS)により、ストークス・アインシュタインの式に基づいて粒子群の特性を示す特性量の1つである粒子径分布を算出する特性量算出部である。本実施形態では、前記セル位置制御部2によって、セルCに対するレーザ光の照射点が変更される度にその時に得られている散乱光の強度に基づいて粒子径分布を算出する。散乱光検出機構Dからは、検出器D1、D2、D3で得られた散乱光の強度の揺らぎは、電気回路による演算により実測量として散乱光強度の自己相関関数の形で出力されるようにしてある。粒子径分布算出部3は、実測量である自己相関関数から現在レーザ光が照射されている点に含まれている粒子群の粒子径分布を特性量として逐次算出する。 The particle size distribution calculation unit 3 uses the dynamic light scattering method (DLS) to formulate the Stokes-Einstein equation based on the fluctuation of the intensity of the scattered light, which is the measured amount of the scattered light detected by the scattered light detection mechanism D. It is a characteristic amount calculation unit that calculates a particle size distribution, which is one of the characteristic amounts indicating the characteristics of the particle group based on the above. In the present embodiment, the cell position control unit 2 calculates the particle size distribution based on the intensity of the scattered light obtained at that time each time the irradiation point of the laser light on the cell C is changed. From the scattered light detection mechanism D, the fluctuation of the scattered light intensity obtained by the detectors D1, D2, and D3 is output in the form of an autocorrelation function of the scattered light intensity as an actual measurement amount by calculation by an electric circuit. There is. The particle size distribution calculation unit 3 sequentially calculates the particle size distribution of the particle group included in the point where the laser beam is currently irradiated as a characteristic quantity from the autocorrelation function which is an actually measured quantity.

個別結果記憶部4は、レーザ光の照射点ごとに算出された特性量である粒子径分布を記憶するものである。個別結果記憶部4が記憶する粒子径分布は、粒子径域ごとにおいて粒子径の占める割合を個別に記憶している。また、レーザ光の照射点ごとに前記セル位置制御部2から送信されたセル位置に関するデータは、各レーザ光の照射点ごとの粒子径分布と紐づけられて記憶される。 The individual result storage unit 4 stores the particle size distribution, which is a characteristic quantity calculated for each irradiation point of the laser beam. The particle size distribution stored in the individual result storage unit 4 individually stores the proportion of the particle size in each particle size range. Further, the data regarding the cell position transmitted from the cell position control unit 2 for each laser beam irradiation point is stored in association with the particle size distribution for each laser beam irradiation point.

合成結果算出部5は、個別結果記憶部4に記憶されている複数の粒子径分布と、各粒子径分布が測定されたセル位置データに基づいて、試料に含まれる粒子群全体の粒子径分布を算出するものである。第1実施形態では、等間隔のサンプリングによる粒子径分布の測定ではなく、測定点の間隔に粗密が発生するように測定を行っているので、個別結果記憶部4に記憶されている粒子径分布を単純に足し合わせて測定点数で割った単純算術平均を算出すると、測定点が密な領域の粒子径分布が過大に評価されてしまい正しく粒子径域全体の粒子径分布を得ることができない。このため、合成結果算出部5は、個別結果記憶部4に粒子径分布に紐づけられて記憶されているセル位置データに基づいて各粒子径分布の重み付けを変更し、粒子径域全体の粒子径分布を算出するようにしている。具体的には、散乱光強度で重み付けしたのちに1μm間隔でセルCが移動している密の領域で得られた粒子径分布については、10μm間隔でセルCが移動している粗の領域で得られた粒子径分布の1/10位置の重み付けを行い、粒子径域全体で各粒子径の重みが一定で評価されるように合成結果算出部5は構成されている。 The synthesis result calculation unit 5 is based on the plurality of particle size distributions stored in the individual result storage unit 4 and the cell position data in which each particle size distribution is measured, and the particle size distribution of the entire particle group included in the sample. Is calculated. In the first embodiment, the particle size distribution is not measured by sampling at equal intervals, but the measurement is performed so that the density is generated at the intervals of the measurement points. Therefore, the particle size distribution stored in the individual result storage unit 4 is performed. If the simple arithmetic average is calculated by simply adding and dividing by the number of measurement points, the particle size distribution in the region where the measurement points are dense is overestimated, and the particle size distribution in the entire particle size region cannot be obtained correctly. Therefore, the synthesis result calculation unit 5 changes the weighting of each particle size distribution based on the cell position data stored in the individual result storage unit 4 in association with the particle size distribution, and the particles in the entire particle size range. I try to calculate the diameter distribution. Specifically, regarding the particle size distribution obtained in the dense region where the cell C moves at 1 μm intervals after weighting by the scattered light intensity, the particle size distribution is obtained in the coarse region where the cell C moves at 10 μm intervals. The synthesis result calculation unit 5 is configured so that the weighting of the 1/10 position of the obtained particle size distribution is performed and the weight of each particle size is constantly evaluated over the entire particle size range.

このように構成された本実施形態の粒子分析システム200による粒子径分布の測定に関する動作について図5及び図6の模式図、図7のフローチャートを参照しながら説明する。 The operation related to the measurement of the particle size distribution by the particle analysis system 200 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the schematic views of FIGS. 5 and 6 and the flowchart of FIG. 7.

まず、セルC内の試料の生成手順について説明する。 First, a procedure for producing a sample in cell C will be described.

セルC内に最初に砂糖水Sにさらに純水Wを加える(ステップS1)。この状態で所定時間放置すると、鉛直方向に対して密度勾配が形成された分散媒が形成される(ステップS2)。ここで、分散媒は、水を溶媒、ショ糖を溶質とする溶液であって、図5(a)に示すように、初期の2層に分かれた状態から重力の作用により鉛直方向に濃度勾配が形成されたものである。溶質について動的光散乱法において検出されず、溶媒に対して溶解する物質であればよい。 First, pure water W is further added to the sugar water S in the cell C (step S1). If left in this state for a predetermined time, a dispersion medium having a density gradient formed in the vertical direction is formed (step S2). Here, the dispersion medium is a solution containing water as a solvent and sucrose as a solute, and as shown in FIG. 5A, the concentration gradient in the vertical direction due to the action of gravity from the initial state of being divided into two layers. Is formed. The solute may be any substance that is not detected by the dynamic light scattering method and is soluble in a solvent.

密度勾配が形成された分散媒の液面上に対して、測定対象となる粉体を載置し(ステップS3)、遠心分離機101にセルCを設置して遠心分離を実施する(ステップS4)。すると、図5(b)に示すように、セルC内には分散媒の密度勾配に応じて粒子が分級され、粒子径域ごとに分離された層が形成される(ステップS5)。図5(b)に示すように例えば粒子径が大きい粒子ほど分散媒の密度が高い下端側に集まり、粒子径が小さい粒子ほど分散媒の密度が小さい液面側に集まる。そして、セルC内において鉛直方向の高さに応じて粒子径域ごとに粒子群の層が形成される。なお、図5(b)からも分かるように、本明細書における分級とは、分散媒中において粒子径に応じて連続的に並んだ状態だけでなく、所定の粒子径域ごとに分離された状態を含む概念である。 The powder to be measured is placed on the liquid surface of the dispersion medium on which the density gradient is formed (step S3), and the cell C is placed in the centrifuge 101 to perform centrifugation (step S4). ). Then, as shown in FIG. 5B, the particles are classified in the cell C according to the density gradient of the dispersion medium, and separated layers are formed for each particle size region (step S5). As shown in FIG. 5B, for example, particles having a larger particle size gather on the lower end side where the density of the dispersion medium is higher, and particles having a smaller particle size gather on the liquid surface side where the density of the dispersion medium is lower. Then, a layer of a particle group is formed in each particle diameter region according to the height in the vertical direction in the cell C. As can be seen from FIG. 5B, the classification in the present specification is not only a state in which the particles are continuously arranged according to the particle size in the dispersion medium, but also a predetermined particle size region. It is a concept that includes states.

このようにセルC内において鉛直方向に沿って粒子径域が分級、分離された試料が得られると、このセルCが粒子径分布測定装置100の照射点変更機構1に対して取り付けられる(ステップS6)。照射点変更機構1は、セルCの高さを初期位置に設定し(ステップS7)、この設定された位置で粒子径分布の測定が実施されて、その結果が個別結果記憶部4に記憶される(ステップS8)。 When a sample in which the particle size region is classified and separated along the vertical direction in the cell C is obtained in this way, the cell C is attached to the irradiation point changing mechanism 1 of the particle size distribution measuring device 100 (step). S6). The irradiation point changing mechanism 1 sets the height of the cell C to the initial position (step S7), measures the particle size distribution at the set position, and stores the result in the individual result storage unit 4. (Step S8).

例えばセル位置制御部2は、予め定められている測定が全て実施されたかどうかを判定し(ステップS9)、全ての測定が終了していない場合には、照射点変更機構1によりセルCの鉛直方向の高さを変更させて(ステップS10)、全ての測定が終了するまでステップS8〜ステップS10を繰り返される。すなわち、図6に示すように、分散媒の液面側から底面側へとレーザ光の照射点が変更されるとともに、照射点が変更される度にその層に含まれる粒子群の粒子径分布が逐次測定されて、個別結果記憶部4に記憶される。なお、レーザ光の照射点が変更するためのセルCの移動間隔については現在位置に応じて最小単位で移動させるか、それよりも大きな単位で移動させるかがセル位置制御部2により決定される。 For example, the cell position control unit 2 determines whether or not all the predetermined measurements have been performed (step S9), and if all the measurements have not been completed, the irradiation point changing mechanism 1 causes the cell C to be vertical. The height in the direction is changed (step S10), and steps S8 to S10 are repeated until all the measurements are completed. That is, as shown in FIG. 6, the irradiation point of the laser beam is changed from the liquid surface side to the bottom surface side of the dispersion medium, and each time the irradiation point is changed, the particle size distribution of the particle group contained in the layer is changed. Is sequentially measured and stored in the individual result storage unit 4. The cell position control unit 2 determines whether the cell C is moved in the smallest unit or in a larger unit depending on the current position with respect to the movement interval of the cell C for changing the irradiation point of the laser beam. ..

1つのセルC内に収容されている分散媒の各層における粒子径分布の測定が完了すると、合成結果算出部5は、個別結果記憶部4に記憶されている各粒子径域の粒子径分布の結果と、各粒子径分布が測定された時のセルCの位置から算出される移動間隔に基づいて、試料に含まれていた粒子径域全体の粒子径分布を算出し、ディスプレイへ出力する(ステップS11)。 When the measurement of the particle size distribution in each layer of the dispersion medium contained in one cell C is completed, the synthesis result calculation unit 5 receives the particle size distribution of each particle size range stored in the individual result storage unit 4. Based on the result and the movement interval calculated from the position of cell C when each particle size distribution is measured, the particle size distribution of the entire particle size range included in the sample is calculated and output to the display ( Step S11).

このように第1実施形態の粒子分析システム200によれば、セルC内において鉛直方向に密度勾配を有する分散媒に対して測定対象となる粉体を加えて遠心分離という簡単な方法で分散媒中に粒子径に応じて粒子群が分級された試料を得ることができる。したがって、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いた分級器のような大型で高価な機器を用意する必要がない。 As described above, according to the particle analysis system 200 of the first embodiment, the powder to be measured is added to the dispersion medium having a density gradient in the vertical direction in the cell C, and the dispersion medium is centrifuged by a simple method of centrifugation. It is possible to obtain a sample in which the particle group is classified according to the particle size. Therefore, it is not necessary to prepare a large and expensive device such as a classifier using gel permeation chromatography.

さらに、このように1つのセルC内で鉛直方向に沿って粒子径に応じて分級された試料に対して粒子径分布測定装置100は、セルCを鉛直方向に移動させることによりレーザ光の照射点を変更し、各粒子領域についてそれぞれ粒子径分布を測定できる。したがって、粒子径域を限定して粒子径分布の測定精度を高く保ち、得られた複数の測定結果を合成することで粒子径全域体の粒子径分布を精度よく得られる。このため、試料に広い粒子径域の粒子が混在しているものを動的光散乱法で測定した場合、例えば100ナノメートルオーダの微小な領域については測定精度を保てないところ、本実施形態であれば、全域に亘って良好な測定精度を実現できる。 Further, the particle size distribution measuring device 100 irradiates the sample classified according to the particle size along the vertical direction in one cell C by moving the cell C in the vertical direction to irradiate the laser beam. The point can be changed and the particle size distribution can be measured for each particle region. Therefore, by limiting the particle size range to maintain high measurement accuracy of the particle size distribution and synthesizing the obtained plurality of measurement results, the particle size distribution of the entire particle size can be obtained with high accuracy. Therefore, when a sample containing particles having a wide particle size range is measured by a dynamic light scattering method, the measurement accuracy cannot be maintained for a minute region on the order of 100 nanometers, for example. If this is the case, good measurement accuracy can be achieved over the entire area.

加えて、複数の粒子径域ごとに粒子径分布を測定するために個別のセルCを用意する必要がなく、測定の準備に係る手間を従来と比べて大幅に低減できる。 In addition, it is not necessary to prepare individual cells C for measuring the particle size distribution for each of a plurality of particle size regions, and the time and effort required for preparation for measurement can be significantly reduced as compared with the conventional case.

次に本発明の第2実施形態に係る粒子分析装置100、及び、粒子分析システム200について図7を参照しながら説明する。 Next, the particle analyzer 100 and the particle analysis system 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.

第2実施形態では、図7に示すように特性量算出部である粒子径分布算出部3が省略されており、個別結果記憶部4には散乱光検出機構Dで得られた散乱光の実測量である散乱光の強度データが直接記憶される。また、合成結果算出部5は、個別結果記憶部4に記憶されている各照射点における散乱光の実測量に基づき、それぞれ粒子径分布を算出し、その後、各粒子径分布を合成して粒子径域全体の粒子径分布を算出するように構成しされている。 In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the particle size distribution calculation unit 3 which is a characteristic amount calculation unit is omitted, and the individual result storage unit 4 actually measures the scattered light obtained by the scattered light detection mechanism D. The amount of scattered light intensity data is directly stored. Further, the synthesis result calculation unit 5 calculates the particle size distribution based on the measured amount of scattered light at each irradiation point stored in the individual result storage unit 4, and then synthesizes each particle size distribution to obtain particles. It is configured to calculate the particle size distribution over the entire diameter range.

このようなものであっても、第1実施形態と同様に動的光散乱法に基づく測定であり、粒子径域が広い場合でも精度よく全体の粒子径分布を得ることができる。 Even in such a case, the measurement is based on the dynamic light scattering method as in the first embodiment, and the entire particle size distribution can be obtained with high accuracy even when the particle size range is wide.

その他の実施形態について説明する。 Other embodiments will be described.

前記実施形態では、粒子又は粒子群の特性量として粒子径分布を算出するように構成されていたが、特性量は散乱光に基づいて測定可能な粒子又は粒子群の特性を示す量であればよい。例えば特性量として、ゼータ電位、粒子の分子量、試料の粘性、タンパク質の特性等、様々なものを算出するようにしてもよい。また、散乱光に基づいて特性量が算出されてもよく、例えば静的光散乱法に基づいて、粒子径分布等の特性量が算出されるようにしてもよい。また、散乱光検出機構から得られる実測量としては、動的光散乱法において必要となる自己相関関数ではなく、散乱光の強度の時系列データそのものであってもよい。この場合、個別結果記憶部において各測定点において得られた散乱光の強度の時系列データを記憶しておけばよい。また、静的光散乱法を用いるのであれば、実測量として散乱光強度分布が散乱光検出機構から出力されて、個別結果記憶部に記憶されるようにしてもよい。また、合成結果算出部は、散乱光の強度の各時系列データからそれぞれ自己相関関数を算出して、次いで特性量として粒子径分布等を算出し、合成して粒子径域全体の粒子径分布を得るように構成してもよい。 In the above embodiment, the particle size distribution is calculated as the characteristic quantity of the particles or the particle group, but the characteristic quantity is an amount indicating the characteristics of the particles or the particle group that can be measured based on the scattered light. good. For example, various characteristics such as zeta potential, molecular weight of particles, viscosity of sample, and characteristics of protein may be calculated. Further, the characteristic quantity may be calculated based on the scattered light, and for example, the characteristic quantity such as the particle size distribution may be calculated based on the static light scattering method. Further, the measured amount obtained from the scattered light detection mechanism may not be the autocorrelation function required in the dynamic light scattering method, but may be the time-series data itself of the intensity of the scattered light. In this case, the individual result storage unit may store the time-series data of the intensity of the scattered light obtained at each measurement point. Further, if the static light scattering method is used, the scattered light intensity distribution may be output from the scattered light detection mechanism as an actually measured amount and stored in the individual result storage unit. In addition, the synthesis result calculation unit calculates an autocorrelation function from each time-series data of the intensity of scattered light, then calculates a particle size distribution as a characteristic quantity, synthesizes the particle size distribution, and distributes the particle size in the entire particle size range. May be configured to obtain.

照射点変更機構によるセルに対する光の照射位置の変更間隔については、一定間隔であっても構わない。このような場合には、合成結果算出部は、複数の特性量を散乱光強度で重み付けしたのちに単純算出平均等によって粒子径域全体の特性量を算出するように構成すればよい。また、合成結果算出部は、複数の粒子径分布をつなぐようにカーブフィッティングを行って粒子径域全体の粒子径分布を得るようにしてもよい。 The interval of changing the irradiation position of light with respect to the cell by the irradiation point changing mechanism may be a constant interval. In such a case, the synthesis result calculation unit may be configured to weight a plurality of characteristic quantities by the scattered light intensity and then calculate the characteristic quantity of the entire particle size region by a simple arithmetic mean or the like. Further, the synthesis result calculation unit may perform curve fitting so as to connect a plurality of particle size distributions to obtain the particle size distribution of the entire particle size range.

密度勾配を有する分散媒を生成する方法は、前記実施形態に示したものに限られない。例えば濃度の異なる砂糖水をセル内に層状に収容することで、密度勾配を形成してもよい。ここで、密度勾配は所定方向に沿って連続的に変化するものだけでなく、境界において不連続に変化するものであってもよい。このようなものであっても、前記実施形態のように遠心分離により粒子径に応じて分級、分離することが可能である。また、所定方向に沿って密度又は濃度が単調変化していなくても構わない。また、遠心分離を用いずに例えば自然沈降法によりセル内に粒子径に応じて分級されるようにしてもよい。加えて、分散媒は砂糖水に限られるものではなく、分散媒を構成する溶媒、溶質については適宜選択すればよい。すなわち、溶媒、溶質については分散質の散乱光を測定する際に影響を与えにくいものを選択すればよい。加えて、セル内に対してGPC等の分級器により分級された粒子を順番に収容していくことで、所定方向に沿って粒子径ごとに分級された状態を実現しても構わない。 The method for producing a dispersion medium having a density gradient is not limited to that shown in the above embodiment. For example, a density gradient may be formed by accommodating sugar waters having different concentrations in a layer in the cell. Here, the density gradient may change not only continuously along a predetermined direction but also discontinuously at the boundary. Even in such a case, it is possible to classify and separate according to the particle size by centrifugation as in the above embodiment. Further, the density or concentration does not have to change monotonically along a predetermined direction. Further, the cells may be classified according to the particle size by, for example, a natural sedimentation method without using centrifugation. In addition, the dispersion medium is not limited to sugar water, and the solvent and solute constituting the dispersion medium may be appropriately selected. That is, as the solvent and solute, those that do not easily affect the measurement of the scattered light of the dispersoid may be selected. In addition, by sequentially accommodating the particles classified by a classifier such as GPC in the cell, a state in which the particles are classified according to the particle size along a predetermined direction may be realized.

前記実施形態ではセルを鉛直方向に動かすことにより、セルに対するレーザ光の照射点を変更できるようにしていたが、セルの位置を固定しておき、レーザ光源、及び、散乱光検出機構を移動させてセルにおけるレーザ光の照射点が変更されるように照射点変更機構を構成してもよい。また、レーザ光源については、測定原理によっては指向性の低いビームが射出されるLEDやハロゲン光源であっても構わない。 In the above embodiment, the irradiation point of the laser beam to the cell can be changed by moving the cell in the vertical direction, but the position of the cell is fixed and the laser light source and the scattered light detection mechanism are moved. The irradiation point changing mechanism may be configured so that the irradiation point of the laser beam in the cell is changed. Further, the laser light source may be an LED or a halogen light source that emits a beam having low directivity depending on the measurement principle.

また、密度勾配の形成される所定方向は鉛直方向に限られず、水平方向や斜め方向等であっても構わない。密度勾配の方向に沿ってレーザ光の照射点は変更されればよい。 Further, the predetermined direction in which the density gradient is formed is not limited to the vertical direction, and may be a horizontal direction, an oblique direction, or the like. The irradiation point of the laser beam may be changed along the direction of the density gradient.

セルに対する光の照射点が切り替えられて、粒子径域ごとに散乱光の検出が行われる際に、粒子径域によらず散乱光検出機構において所定のS/N比を保ち、出力が飽和するのを防ぐことができるようにするには、光源とセルとの間の光路上に減衰度を変更可能なフィルタ機構を設けておき、各測定において最適なフィルタが選択されるようにしておけばよい。例えば、粒子径域が大きい領域から小さい領域へ順番に照射点が変更されて散乱光の強度が検出される場合には、フィルタ機構の減光度が次第に小さくなるように構成されていればよい。このようにした上で、散乱光検出機構で測定された散乱光強度について、その時のフィルタ機構に減衰度で除算することで実際の散乱光強度へと戻し、例えば粒子径分布を算出することができる。 When the irradiation point of light to the cell is switched and the scattered light is detected for each particle size range, the scattered light detection mechanism maintains a predetermined S / N ratio regardless of the particle size range, and the output is saturated. In order to prevent this, a filter mechanism that can change the degree of attenuation is provided on the optical path between the light source and the cell so that the optimum filter is selected for each measurement. good. For example, when the irradiation point is changed in order from a region having a large particle size region to a region having a small particle size region and the intensity of scattered light is detected, the degree of dimming of the filter mechanism may be gradually reduced. After doing so, the scattered light intensity measured by the scattered light detection mechanism can be returned to the actual scattered light intensity by dividing it by the degree of attenuation with the filter mechanism at that time, and for example, the particle size distribution can be calculated. can.

本発明に係る粒子分析装置の測定対象となる粒子群については単一種の粒子が含まれているものであってもよいし、複数の異なる種類の粒子が含まれているものであってもよい。異なる種類の粒子が試料に含まれており、それぞれがほぼ同じ密度を有している場合には、異なる種類の粒子が混合された状態の粒子径分布等の特性量を各粒子径域ごとに精度よく測定し、各特性量を合成することで複数の種類の粒子が混合された状態の粒子径域全体において正確な特性量を得ることができる。また、密度が異なっている、異なる種類の粒子が試料に含まれており、例えば粒子の種類ごとにセル内で分離、分級できる場合には、各粒子の種類ごとに多点測定を行い、その結果に基づいて粒子の種類ごとに粒子径域全体の粒子径分布等の特性量を合成結果算出部が算出するように構成してもよい。 The particle group to be measured by the particle analyzer according to the present invention may contain a single type of particles or may contain a plurality of different types of particles. .. When different types of particles are contained in the sample and each has almost the same density, characteristic quantities such as particle size distribution in a state where different types of particles are mixed are determined for each particle size range. By measuring with high accuracy and synthesizing each characteristic quantity, it is possible to obtain an accurate characteristic quantity over the entire particle diameter range in which a plurality of types of particles are mixed. In addition, if the sample contains different types of particles with different densities, for example, each particle type can be separated and classified in the cell, multipoint measurement is performed for each particle type, and the measurement is performed. Based on the result, the synthesis result calculation unit may be configured to calculate the characteristic amount such as the particle size distribution of the entire particle size range for each type of particle.

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。 In addition, various embodiments may be modified or combined as long as they do not contradict the gist of the present invention.

200・・・粒子分析システム
100・・・粒子径分布測定装置(粒子分析装置)
101・・・遠心分離機
LS ・・・レーザ光源
D ・・・散乱光検出機構
C ・・・セル
1 ・・・照射点変更機構
2 ・・・セル位置制御部
3 ・・・粒子径分布算出部(特性量算出部)
4 ・・・個別結果記憶部
5 ・・・合成結果算出部
200 ... Particle analysis system 100 ... Particle size distribution measuring device (particle analyzer)
101 ・ ・ ・ Centrifugator LS ・ ・ ・ Laser light source D ・ ・ ・ Scattered light detection mechanism C ・ ・ ・ Cell 1 ・ ・ ・ Irradiation point change mechanism 2 ・ ・ ・ Cell position control unit 3 ・ ・ ・ Particle size distribution calculation Part (characteristic quantity calculation part)
4 ・ ・ ・ Individual result storage unit 5 ・ ・ ・ Synthesis result calculation unit

Claims (6)

分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと、
前記セルに対して光を照射する光源と、
前記セルにおける光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更機構と、
粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出機構と、
光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、
前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、を備え
前記所定方向が、鉛直方向であり、
前記分散媒が、溶質と溶媒とからなり、鉛直方向に沿って溶媒中の溶質の濃度勾配が形成されたものである粒子分析装置。
A cell containing a sample in which particles that are dispersoids in the dispersion medium are classified according to the particle size along a predetermined direction, and a cell that accommodates the sample.
A light source that irradiates the cell with light,
An irradiation point changing mechanism that changes the irradiation point of light in the cell along the predetermined direction,
A scattered light detection mechanism that detects scattered light scattered by a group of particles,
Individual result for storing the measured amount of scattered light detected by the scattered light detection mechanism or the characteristic amount indicating the characteristics of the particles or the particle group calculated based on the measured amount of scattered light for each light irradiation point. Memory and
A synthesis result calculation unit for calculating the characteristic amount of the entire particle group included in the sample based on a plurality of actually measured quantities stored in the individual result storage unit or a plurality of characteristic quantities is provided .
The predetermined direction is the vertical direction,
A particle analyzer in which the dispersion medium is composed of a solute and a solvent, and a concentration gradient of the solute in the solvent is formed along the vertical direction.
前記光源がレーザ光を前記セルに対して照射するものであり、
特性量が、動的光散乱法に基づいて算出される粒子群の粒子径分布である請求項1記載の粒子分析装置。
The light source irradiates the cell with laser light.
The particle analyzer according to claim 1, wherein the characteristic quantity is a particle size distribution of a particle group calculated based on a dynamic light scattering method.
前記照射点変更機構が、前記セルを前記所定方向に沿って移動させて、前記セルにおける光の照射点を変更するように構成された請求項1記載の粒子分析装置。 The particle analyzer according to claim 1, wherein the irradiation point changing mechanism is configured to move the cell along the predetermined direction to change the irradiation point of light in the cell. 分散媒中に粒子群が分級されていない状態の試料を遠心分離する遠心分離機と、
請求項1乃至3いずれかに記載の粒子分析装置と、を備えた粒子分析システムであって、
前記遠心分離機により遠心分離された後の試料が、前記粒子分析装置によって分析されるように構成された粒子分析システム。
A centrifuge that centrifuges a sample in which the particle group is not classified in the dispersion medium,
A particle analysis system comprising the particle analyzer according to any one of claims 1 to 3.
A particle analysis system configured such that a sample after being centrifuged by the centrifuge is analyzed by the particle analyzer.
所定方向に密度勾配が形成された分散媒中において分散質である粒子群が前記所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を生成する試料生成ステップと、
分散媒中において分散質である粒子群が前記所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料に対して光を照射する照射ステップと、
前記試料における光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更ステップと、
粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出ステップと、
光の照射点ごとに、前記散乱光検出ステップにおいて検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶ステップと、
前記個別結果記憶ステップに記憶された複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出ステップと、を備え、
前記分散媒が、溶質と溶媒からなるものであり、
前記試料生成ステップが、
前記分散媒に前記分散質である粒子群が加えられる前の状態において、鉛直方向に沿って溶媒中に溶質の濃度勾配を形成する濃度勾配形成ステップを備えた粒子分析方法。
A sample generation step of producing a sample in which particles that are dispersoids are classified according to the particle size along the predetermined direction in a dispersion medium having a density gradient formed in a predetermined direction.
An irradiation step of irradiating light to the sample in the state in which the particles are dispersed substance is classified according to the particle diameter along the predetermined direction in the dispersion medium,
An irradiation point changing step of changing the irradiation point of light in the sample along the predetermined direction, and
A scattered light detection step that detects scattered light scattered by a group of particles,
Individual result for storing the measured amount of scattered light detected in the scattered light detection step or the characteristic amount indicating the characteristics of the particles or the particle group calculated based on the measured amount of scattered light for each light irradiation point. Memory steps and
A synthesis result calculation step for calculating the characteristic amount of the entire particle group contained in the sample based on a plurality of actually measured quantities stored in the individual result storage step or a plurality of characteristic quantities is provided.
The dispersion medium is composed of a solute and a solvent, and is composed of a solute and a solvent.
The sample generation step
A particle analysis method comprising a concentration gradient forming step of forming a concentration gradient of a solute in a solvent along a vertical direction in a state before the particles group which is the dispersoid is added to the dispersion medium.
前記試料生成ステップが、
前記分散媒に対して前記分散質である粒子群を加え、遠心分離により分級する分級ステップをさらに備えた請求項5記載の粒子分析方法
The sample generation step
The particle analysis method according to claim 5, further comprising a classification step of adding the dispersoid particle group to the dispersion medium and classifying the particles by centrifugation .
JP2017136608A 2017-07-12 2017-07-12 Particle analyzer, particle analysis system, and particle analysis method Active JP6943657B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017136608A JP6943657B2 (en) 2017-07-12 2017-07-12 Particle analyzer, particle analysis system, and particle analysis method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017136608A JP6943657B2 (en) 2017-07-12 2017-07-12 Particle analyzer, particle analysis system, and particle analysis method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019020173A JP2019020173A (en) 2019-02-07
JP6943657B2 true JP6943657B2 (en) 2021-10-06

Family

ID=65353008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017136608A Active JP6943657B2 (en) 2017-07-12 2017-07-12 Particle analyzer, particle analysis system, and particle analysis method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6943657B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE543406C2 (en) * 2019-05-15 2021-01-05 Nanosized Sweden Ab Water impurity measurements with dynamic light scattering

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58160842A (en) * 1982-03-18 1983-09-24 Horiba Ltd Light transmitting type measuring method of particle size distribution
IL74967A (en) * 1985-04-18 1988-10-31 Assaf Pharmaceutical Ind Separation of materials from a liquid dispersion by sedimentation
US20070206203A1 (en) * 2004-04-10 2007-09-06 Michael Trainer Methods and Apparatus for Determining Particle Characteristics by Measuring Scattered Light
JP5277906B2 (en) * 2008-11-28 2013-08-28 Jfeスチール株式会社 Measuring method of particle size distribution of fine particles
US10690593B2 (en) * 2015-11-13 2020-06-23 Horiba, Ltd. Sample analyzer and recording medium recording sample analysis program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019020173A (en) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5194909A (en) Apparatus and method for measuring volume and hemoglobin concentration of red blood cells
JP6348187B2 (en) Particle tracking analysis (PTA) method using scattered light and apparatus for detecting and identifying nanometer-order particles in any liquid
Mächtle et al. Analytical ultracentrifugation of polymers and nanoparticles
US4939081A (en) Cell-separation
Babick Suspensions of colloidal particles and aggregates
US20070155017A1 (en) Method and apparatus for characterizing solutions of small particles
JP6872558B2 (en) Particle size distribution measuring device, particle size distribution measuring method, and program for particle size distribution measuring device
Schachman The ultracentrifuge: problems and prospects
Walter et al. New possibilities of accurate particle characterisation by applying direct boundary models to analytical centrifugation
JP5740264B2 (en) Automatic analyzer and analysis method
US9019493B2 (en) Method and device for the characterization of multiple samples of one or various dispersions
NL8303640A (en) METHOD FOR DETERMINING THE HYDROGEN CONTENT OF A SUBSTANCE AND DEVICE FOR USING THIS METHOD
Möller et al. Multi-speckle X-ray photon correlation spectroscopy in the ultra-small-angle X-ray scattering range
Wishard et al. Dynamic light scattering–an all-purpose guide for the supramolecular chemist
JP6943657B2 (en) Particle analyzer, particle analysis system, and particle analysis method
US20040016686A1 (en) Absolute measurement centrifuge
JP7077175B2 (en) Automatic analyzer, automatic analysis method, and program
Thajudeen et al. A Comprehensive Brownian Dynamics‐Based Forward Model for Analytical (Ultra) Centrifugation
McFadyen et al. High-resolution particle size analysis from nanometres to microns
US20160376640A1 (en) Determination of exosome purity methods and apparatus
JPH0658865A (en) Method and apparatus for obtaining grain-size distribution with spectrum-light absorbing measurement during sedimentation
RU2610942C1 (en) Method for optical measurement of calculating concentration of dispersed particles in liquid environments and device for its implementation
JP4507799B2 (en) Particle size distribution measuring device
US6691057B2 (en) Method and device for accelerated stability analysis
WO2022168555A1 (en) Dynamic light scattering measurement method and dynamic light scattering measurement device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200616

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210611

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210624

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210811

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210909

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6943657

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150