JPH10197440A

JPH10197440A - 粒子分析装置

Info

Publication number: JPH10197440A
Application number: JP9004794A
Authority: JP
Inventors: Hideo Enoki; 英雄榎; Akira Miyake; 亮三宅; Isao Yamazaki; 功夫山崎; Katsuo Tsukada; 勝男塚田; Katsuhito Harada; 勝仁原田; Tadafumi Kuroishi; 忠文黒石; Mikio Yoda; 幹雄依田; Naoki Hara; 直樹原; Ichirou Enbutsu; 伊智朗圓佛; Akira Miyashiro; 明宮代
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-07-31
Anticipated expiration: 2017-01-14
Also published as: JP3608066B2

Abstract

(57)【要約】【課題】サンプル液によるシース液の汚染を防止し、
シース液の消費を低減する。【解決手段】透明な細管部３１の両端から内側に寄っ
た位置で互いに対向して開口する導管１１，１２を細管
部３１の中心軸線上に配置し、導管１２にポンプ５１の
吸込側を接続する。また、細管部３１の導管１２側端部
に流路４４を介してポンプ５２の吸込側を接続し、ポン
プ５２の吐出側を流路４０を介して細管部３１の導管１
１側端部に接続する。細管部３１に、粒子を計測する第
１の検出器６を配置し、流路４０、細管部３１、流路４
４、ポンプ５２からなる閉ループに、細管部３１の導管
１１側から導管１２側に流れるシース液の循環流を形成
し、同時に、導管１１からサンプル液を流入させ、導管
１２に接続したポンプ５１で吸引する。細管部３１にお
けるシース液の循環流と導管１１から導管１２に流れる
サンプル液の流れが層流となるように、ポンプ５１、５
２の流量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体が連続して流
れる流路内で流体内に含有された粒子を順次検出分析す
る粒子分析装置に係り、特に粒子による流路の閉塞や粒
子の滞留の防止に配慮した装置に関する。また、シース
液を再利用できる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海洋学や陸水学の分野では海水や淡水に
含まれるプランクトンの数密度や種類を顕微鏡下で目視
分析することが一般に行われて来たが、広範囲のプラン
クトン試料に対する形態学的特徴、状態、成長状況など
を検討するには膨大な時間が必要であり、観察者の主観
が入ることを避けられなかった。これらの問題に対応す
るため、医学や細胞学の分野で発達して来たフローサイ
トメトリー技術が適用されてきている。

【０００３】フローサイトメトリーは分析対象となるの
細胞などの微粒子を含むサンプル液を導管を通してフロ
ーセル内に流す。このとき導管を包むフローセルにも流
体（シース液と呼ぶ）を流し、サンプル液がシース液で
外側を包み込まれた状態で流れるようにする。これにフ
ローセルの下流側に設置したレーザからの光をスポット
状に照射する。サンプル液に含まれる粒子はその種類に
より光の散乱、吸収の程度が異なる。また、粒子に含ま
れる色素などが照射光により励起され蛍光を発生する場
合がある。これらの光をセンサにより光電変換しそれら
の信号の強度分布によりサンプル液に含まれる粒子の大
きさや種類を推定する。

【０００４】通常、サンプル液をフローセル内に注入す
るためには注射器状のシリンジポンプを使用する。シリ
ンジ内に吸入されたサンプル液はバルブを切り替えるこ
とにより導管側に吐出されるが、サンプル液に含まれる
プランクトンが大きい場合や凝集している場合、バルブ
やシリンジ内にプランクトンが停滞し流路閉塞を生じた
り、計測精度の低下を招く恐れがあった。動物プランク
トンなどの大形のプランクトンを分類するため直接テレ
ビカメラで粒子を撮像する装置では、これに対処するた
めサンプル液を保持する容器の下端に細孔を設け、サン
プル液を保持する容器を直接フローセルに取り付けるこ
とによりサンプル導入の流路を極力短くしている。

【０００５】しかしながら、サンプル液を保持する容器
からのサンプル液流出量は、サンプル液を保持する容器
の水位とフローセル内に接続した管から供給されるシー
ス液溜の水位差から生じる圧力差と両者を接続する流路
の抵抗により決まるが、サンプル液を保持する容器の水
位はサンプル液の流出に従って低下するため、サンプル
液の流量が計測開始時から徐々に変化する。また、サン
プル液を保持する容器の水面とシース液溜の水面はいず
れも拘束されていないため、外部の振動により容易に水
面が上下し圧力差が変化することによりサンプル流量が
脈動する恐れがある。この影響は流路が太く流路抵抗が
小さいほど大きくなるのでサンプル液に含まれるプラン
クトンのサイズが大きくなるほど振幅が大きくなる。こ
れによりフローセル内のサンプル流が不安定になった
り、サンプル流の断面積が変化したりしてサンプル流内
のプランクトンの位置が不確定になり、テレビカメラで
捉えられる粒子像がぼけるなどの影響が生じる恐れがあ
る。従って、計測中にサンプル液を保持する容器に新た
にサンプル液を追加することは困難と考えられる。

【０００６】また、フローセルから出たサンプル液とシ
ース液は出口で混合し、メッシュ状のフィルタで濾した
後ポンプでシース液溜に汲み上げ、シース液として再利
用することが多いため、サンプル液によるフローセルの
汚染の恐れがある。

【０００７】これらに関連する文献としては、Ｃytomet
ry 10：522−528（1989）、Ｃytometry 17：109−11
8（1994）などがある。

【０００８】また、特開平８−７５６３２号公報開示の
装置では、サンプル液をフィルタリングして粒子成分を
除去しシース液として利用しているが、シース液は使い
捨てのためフィルタの消耗が早くなる恐れがある。ま
た、サンプル液に含まれる溶液成分によるフローセルの
汚染の恐れがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、シー
ス液の消費量を低減させるとともに、シース液がサンプ
ル液により汚染されることを防止するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、シース液に囲
まれシース液とともに層流状態で流れるサンプル液の粒
子をフローセル外部に配置された検出器で計測したの
ち、フローセル中に配置されたサンプル液取出し導管に
より層流状態で流れるシース液の中のサンプル液部分を
シース液と分離して取り出し、のこりのシース液をシー
ス液流出路に導いて再循環させ、再利用するようにした
ものである。また、サンプル液がシース液に混入するこ
とがないように、層流状態で流れるサンプル液の周囲の
シース液の一部も併せて前記サンプル液取出し導管によ
りシース液と分けて取り出すようにしたものである。

【００１１】上記課題を解決するための本発明の第１の
手段は、透明な管路を含んでなるフローセルと、前記透
明な管路の一方の端部に一端を接続されたシース液流入
路と、一端を前記フローセルの前記一方の端部内に開口
させ他端を前記フローセル外に位置させたサンプル液供
給導管と、前記フローセルの前記透明な管路の部分に配
置され該管路内を流れるサンプル液に含まれる粒子を計
測する第１の検出器と、を含んでなる粒子分析装置にお
いて、前記透明な管路の他方の端部に一端を接続され、
他端をシース液駆動手段を介して前記シース液流入路の
他端に接続されたシース液流出路と、一端を前記透明な
管路の他方の端部内で前記サンプル液供給導管の開口に
対向して開口させ、他端を前記フローセル外に位置させ
たサンプル液取出し導管と、前記サンプル液供給導管ま
たはサンプル液取出し導管に接続されてサンプル液を駆
動するサンプル液駆動手段と、を含んでなることを特徴
とする。

【００１２】上記課題を解決するための本発明の第２の
手段は、上記第１の手段において、前記フローセルの他
方の端部または前記シース液流出路を流体駆動手段を介
してシース液貯溜手段に接続するシース液補充流路を設
けたことを特徴とする上記課題を解決するための本発明の第３の手段は、上記
第１の手段において、前記フローセルの一方の端部また
は前記シース液流入路を流体駆動手段を介してシース液
貯溜手段に接続するシース液補充流路を設けたことを特
徴とする上記課題を解決するための本発明の第４の手段は、上記
第１〜３のいずれかの手段において、シース液駆動手段
及びサンプル液駆動手段を含む流体駆動手段を流量制御
する制御手段を設けたことを特徴とする。

【００１３】上記課題を解決するための本発明の第５の
手段は、上記第１〜４のいずれかの手段において、前記
サンプル液供給導管に接続してサンプル液を貯溜する容
器を設けたことを特徴とする。

【００１４】上記課題を解決するための本発明の第６の
手段は、上記第５の手段において、サンプル液の発生源
から前記容器にサンプル液を供給する手段を設けたこと
を特徴とする。

【００１５】上記課題を解決するための本発明の第７の
手段は、上記第１〜６のいずれかの手段において、前記
サンプル液供給導管に接続されてサンプル液を駆動する
サンプル液駆動手段のサンプル液入り口はサンプル液取
出し導管に、またサンプル液取出し導管に接続されてサ
ンプル液を駆動するサンプル液駆動手段のサンプル液出
口はサンプル液供給導管に、それぞれ接続されているこ
とを特徴とする。

【００１６】上記課題を解決するための本発明の第８の
手段は、上記第１〜７のいずれかの手段において、前記
第１の検出器の上流側に前記透明な管路を流れる流体中
の粒子を検出する前検出器を設け、前検出器の出力に応
じてサンプル液駆動手段及びシース液駆動手段を含む各
流体駆動手段を制御するように構成されている制御手段
を設けたことを特徴とする。

【００１７】上記課題を解決するための本発明の第９の
手段は、上記第１〜８のいずれかの手段において、前記
透明な管路はほぼ直線をなす管路であり、前記サンプル
液供給導管の開口中心と前記サンプル液取出し導管の開
口中心を結ぶ線は前記透明な管路の軸線と平行であるこ
とを特徴とする。

【００１８】上記課題を解決するための本発明の第１０
の手段は、上記第９の手段において、フローセル内部の
サンプル液供給導管及びサンプル液取出し導管の軸線は
いずれも直線をなしており、両者の軸線は同一直線上に
あることを特徴とする。

【００１９】上記課題を解決するための本発明の第１１
の手段は、上記第１０の手段において、透明な管路は円
筒形をなしており、前記同一直線は透明な管路の中心軸
線にほぼ一致していることを特徴とする。

【００２０】上記課題を解決するための本発明の第１２
の手段は、上記第１〜１１のいずれかの手段において、
サンプル液に含まれる粒子や溶存成分を除去する浄化手
段を設け、該浄化手段により浄化されたサンプル液をシ
ース液として使用することを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施例である粒子分析装
置を図１に示す。まず、装置構成について説明する。図
示の粒子分析装置は、透明部材からなる細管部３１を備
えたフローセル３と、フローセル３の両端に細管部３１
を隔てかつ軸線を一致させて対向配置され一端をフロー
セル内で開口させ他端をフローセル外に位置させたサン
プル液供給導管（以下、導管１１という），サンプル液
取出し導管（以下、導管１２という）と、導管１１の他
端に接続され弁７７を介装した流路４１と、導管１２の
他端に接続されサンプル液駆動手段（以下、ポンプ５１
という）を介装した流路４２と、フローセル３の上端部
（導管１１が配置された側の端部）に接続され弁７０を
介装した泡抜き用の流路４７と、シース液２３を貯える
容器１５と、フローセル３の下端部（導管１２が配置さ
れた側の端部）をポンプ５３、三方弁７６を介して前記
容器１５底部に接続する流路４８と、吸込側をフィルタ
４００を介装したシース液流出路（以下、流路４４とい
う）を介してフローセル３の下端部に接続し、吐出側を
シース液流入路（以下、流路４０という）を介してフロ
ーセル３の上端部に接続したシース液駆動手段（以下、
ポンプ５２という）と、フローセル３の細管部３１に配
置され細管部３１の内部を通過する流体や粒子の情報を
取得する第１の検出器６と、流路４７に設けた気液判別
センサ６２と、流路４０に設けられサンプル液２１の混
入割合を検知する第２の検出器６１と、前記三方弁７６
の他の出口に接続された流路４３と、流路４３に設けら
れた気液判別センサ６３と、装置の各要素をコントロー
ルする制御部９と、を含んで構成されている。

【００２２】フローセル３の細管部３１は中心軸が直線
の円筒形で、導管１１，１２の軸線は、細管部３１の中
心線に一致している。流路４１は導管１１の他端をサン
プル液２１の存在する図示しない容器または配管に接続
している。一方、流路４２は導管１２の他端をポンプ５
１を介して図示しない容器または配管に接続している。
流路４０とフローセル３は、シース液２３が循環する閉
ループを形成している。ポンプ５１，５２がサンプル
液，シース液をそれぞれ駆動する流体駆動源である。ポ
ンプ５３は吐出側をフローセル３側にして配置されてい
る。制御部９は、あらかじめ設定されたプログラムまた
は操作者からの入力により、各要素（第１の検出器６，
第２の検出器６１、気液判別センサ６２，６３、ポンプ
５１，５２，５３、弁７０，７７、三方弁７６）からの
状態信号を受けたり、各要素（ポンプ５１，５２，５
３、弁７０，７７、三方弁７６）へ動作指令信号を発し
たりする（信号線は図示してない）。ポンプ５１，５
２，５３はいずれも制御部９により流量制御可能として
ある。

【００２３】次に、上記構成の装置の動作について説明
する。初期状態では流路４０およびフローセル３内は空
の状態とする。これにシース液２３を容器１５からポン
プ５３によりフローセル３内に送り込む。このとき、弁
７０を開放し流路４７を通してフローセル３から空気が
抜ける状態とする。また、弁７７を閉じシース液２３が
流路４１に逆流しないようにする。また、これと同時に
ポンプ５２を起動し流路４０内にシース液２３を吸い込
む。これによりフローセル３と流路４０からなる閉ルー
プから流路４７を通って空気が追い出される。空気抜き
が終了したかどうかは例えば、流路４７に設けた気液判
別センサ６２により検出し、空気抜きが終了したらポン
プ５２、ポンプ５３を停止する。また、弁７０を閉じ、
弁７７を開く（この操作を初期設定という）。

【００２４】測定時にはポンプ５２を駆動し、閉ループ
のシース液２３を図上、時計回りに循環させる。この方
向は、導管１１を通るサンプル液の流れ方向と、フロー
セル３の細管部３１を流れるシース液の流れ方向が一致
する方向である。このときシース液２３の流量はフロー
セル３内の流れが層流に保たれるような流量とする。次
に、ポンプ５１を駆動しサンプル液２１をフローセル３
内に吸引する。このときのサンプル液吸引量もフローセ
ル３内の流れが層流に保たれる流量とする。なお、層流
の条件はレイノルズ数で規定できるのでレイノルズ数が
小さな範囲に流量を設定することが望ましい（Ｒe＜230
0以下）。フローセル３内に入ったサンプル液２１はシ
ース液２３により包み込まれてフローセル３の中心軸付
近を流れて細管部３１を通過し第１の検出器６により計
測される。

【００２５】フローセル３内に吸入されたサンプル液２
１に相当する体積分の流体は導管１２から吸引され閉ル
ープから除かれる。言い換えると、ポンプ５１で吸引さ
れる体積と等しい体積のサンプル液２１が導管１１を経
てフローセル３に導入される。フローセル３に導入され
たサンプル液２１は、前述のように、シース液２３によ
り包み込まれてフローセル３の中心軸付近を流れて細管
部３１を通過し、フローセル３の中心軸線上に開口する
導管１２に吸引され、流路４２を経て排出される。した
がって、ポンプ５２に吸引されて閉ループを循環する流
体に混入されるサンプル液２１の量は少なく、シース液
のサンプル液による汚染も限られたものとなり、繰返し
使用が可能となる。もっとも、サンプル液２１は層流で
中心軸付近を流れていて導管１２に導かれ、大部分は導
管１２に流入するがその一部は閉ループ内に混入する可
能性がある。このため、第１の検出器６または閉ループ
内に設けた第２の検出器６１によりサンプル液２１のシ
ース液２３への混入割合を検知し、一定量を超えた場
合、閉ループ内の液体を排出し清浄なシース液と交換す
る。シース液２３へのサンプル液２１の混入割合は、電
気伝導度や吸光度などの測定で検出できる。

【００２６】シース液交換時はポンプ５１を停止し、弁
７０を開き、弁７７を閉じ、３方弁７６を切り替え、ポ
ンプ５３を逆転し閉ループ内の液体を流路４３に排出す
る。液体の排出終了の確認は気液判別センサ６３により
行う。液体の排出が確認された後は初期状態と同様とな
るので前述の初期設定と同様の動作を行う。

【００２７】また、シース液２３に混入する粒子を除く
フィルタ４００を閉ループに設けてもよい。この場合、
液体の排出前にポンプ５２を逆転しフィルタ４００を逆
洗しフィルタ４００にトラップされた粒子などを閉ルー
プ内の液体内に放出するようにしてもよい。また、フィ
ルタ４００の閉塞はフィルタ前後の圧力差を検知する圧
力センサ（図示しない）によりフィルタの圧損を計測し
圧損が一定値以上になった場合、警報を発し交換時期を
知らせたり逆洗を行うこととしてもよい。なお、シース
液２３の循環方向を反時計回りとしサンプル液２１の供
給を流路４２側としてポンプ５１によりサンプル液２１
を注入する方式としてもよい。

【００２８】また、図２に示すように流路４１側にポン
プ５１を設置してサンプル液２１を注入する方式として
もよい。また、この場合、シース液２３の循環方向を反
時計回りとし、サンプル液供給側を流路４２側としてポ
ンプ５１によりサンプル液２１を吸入する方式としても
よい。

【００２９】なお、ポンプとしては一軸偏心ねじポンプ
やギアポンプなど連続運転が可能で流れの方向を逆転で
きるものが望ましいが、シリンジポンプ等の間欠運転を
行うポンプを使用してもよいことは言うまでもない。そ
の場合、図１に対応する構成は図３に示すように、流路
４２に三方弁７８を介してシリンジポンプ５１１を接続
し、シリンジポンプ５１１によりフローセル３内から流
体を吸引した後３方弁７８を切り替え、シリンジポンプ
５１１から流路４５を経て流体を排出する形となる。ま
た、図２に対応する構成は図４に示すように、流路４１
に三方弁７８を介してシリンジポンプ５１１を接続し、
シリンジポンプ５１１によりサンプル液２１を流路４６
を経て一旦吸引した後３方弁７８を切り替えてフローセ
ル３に送り込むこととなる。なお、以下の実施例でも図
２、図３、図４の構成を適用できる。また、サンプル液
を図示しない浄化手段により濾過するなどしてシース液
を生成とすることとしてもよい。この場合でもサンプル
液に含まれる成分によるフローセルなどの汚染の恐れが
あるがシース液が循環再利用されるためサンプル液に含
まれる成分のフローセルなどの流路内壁への吸着量は少
なくなるので、汚染の進行が遅くなる。また、シース液
を使い捨てにしないので浄化手段の消耗も少なくなる。

【００３０】また、サンプル液が清澄な場合は流路４８
以前のシース液供給部分を省略し、導管から流入するサ
ンプル液を閉ループに満たし循環させることとしてもよ
い。

【００３１】本実施例によれば、シース液を循環使用で
きるのでシース液の消費量が減少しランニングコストの
低下、装置の小形化が可能となる。また、サンプル液の
大部分を出口側の導管から回収できるのでサンプル液の
再利用、再測定が可能になる。さらに、測定後のサンプ
ル液をシース液と別の流路で排出するので、サンプル液
が特別の処理を要する汚染物質の場合、測定後も汚染物
質の量が増加せず、廃棄物処理のコストが増加するのが
避けられる。

【００３２】本発明の第２の実施例を図５に示す。本実
施例と前記第１の実施例の相違点は、ポンプ５２出側の
流路４０とシース液貯溜手段である容器１５の底部をポ
ンプ５４を介して連通するシース液補充流路として流路
４０４を設けた点である。ポンプ５４も他のポンプと同
様、流量制御可能としてある。他の構成は同一であるの
で、同一の符号を付して説明を省略する。ポンプ５４は
吐出側が流路４０側となるように配置されている。ポン
プ５１の流量をＱ１、ポンプ５２の流量をＱ２、ポンプ
５４の流量をＱ３としフローセル３の端部３２（導管１
１が配置された側の端部）へのシース液２３の流入量を
Ｑ４、流路４１側からフローセル３へのサンプル液の流
入量をＱ５とすると、流路４０とフローセル３からなる
閉ループへの液体の出入りは釣り合っていなければなら
ないから、Ｑ１＝Ｑ３＋Ｑ５が成り立つ。またフローセル３への出入りも釣り合って
いるから、Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑ４＋Ｑ５となる。したがって、サンプル液の流入量Ｑ５は、ポン
プ５１の流量Ｑ１とポンプ５４の流量Ｑ３により決ま
り、Ｑ５＝Ｑ１−Ｑ３となるので、ノズル１２から出て行く量（ポンプ５１の
流量）Ｑ１はサンプル液の流入量Ｑ５よりも大きくな
る。また、シース液の流入量Ｑ４は、ポンプ５２の流量
Ｑ２とポンプ５４の流量Ｑ３から、Ｑ４＝Ｑ２＋Ｑ３ときまる。したがって、ポンプ５４によりサンプル液の
流入量がＱ３だけ減少し、それに相当してシース液の流
入量がＱ３増加することになる。この時、例えば、図６
に示すようにフローセル３の形状を、細管部３１の両端
部にそれぞれ円錐台状部分とこの円錐台状部分に連結さ
れた円筒部を接続して上下対称とし、導管１１、導管１
２の形状を同一とし配置を上下対称の位置とする。Ｑ３
＝０の場合、フローセル３内の流れが層流とすると、導
管１１から吸入されたサンプル液２１はまわりをシース
液２３に囲まれた状態で互いに混じりあうことなく細管
部３１を通過して導管１２に達する。しかしながら、導
管１１から出るサンプルの流れ（サンプル流）はフロー
セル３の流入側の端部３２の形状に応じて縮小される
が、導管１２に達したときはフローセル３の流出側の端
部３３の形状に応じて拡大されるため、導管１２に達し
た時のサンプル流の断面形状、流速分布は導管１１から
出た時のサンプル流の断面形状、流速分布と必ずしも一
致しない。従って、サンプル液２１の一部が導管１２か
ら回収できずにシース液２３に混入し閉ループに入り込
む。

【００３３】また、フローセル３を通過している間にサ
ンプル液２１とシース液２３の境界を介して拡散が起こ
りシース液２３の境界付近にサンプル液２１の一部が混
入した混合部２２が生じる。

【００３４】以上の２原因によりシース液２３にサンプ
ル液２１が混入するのでポンプ５４の流量Ｑ３を調整
し、サンプル液２１周辺のシース液２３をサンプル液２
１と併せて導管１２から吸引し、ポンプ５２に吸引され
るシース液２３へのサンプル液２１の混入を防ぐ。

【００３５】なお、フローセルの形状、導管の形状、位
置については上下対称としたが、上下対称でなくても、
サンプル液出口側の導管がサンプル液２１全部とシース
液２３の一部を捉えられればよいことは言うまでもな
い。

【００３６】本実施例によれば、ポンプ５４から少量の
シース液を閉ループに注入することで、前記第１の実施
例による効果に加え、サンプル液とシース液の混合によ
るシース液の汚染がさらに少なくなるのでフローセルや
流路の汚れが防止でき、シース液の消耗を低減できると
いう効果がある。

【００３７】本発明の第３の実施例を図７に示す。本実
施例の装置が前記第２の実施例と相違する点は、ポンプ
５４の吐出側のシース液補充流路（流路４０５）の接続
先がポンプ５２の吐出側の流路４０ではなくポンプ５２
の吸込側とフィルタ４００の間の流路４４になっている
点である。他の構成は前記第２の実施例と同じであるの
で、それらには同一の符号を付し、説明を省略する。ポ
ンプ５１の流量をＱ１、ポンプ５２の流量をＱ２、ポン
プ５４の流量をＱ３とし、フローセル３の端部３２への
シース液２３の流入量をＱ４、流路４１側からフローセ
ル３へのサンプル液の流量をＱ５とすると、流路４０と
フローセル３からなる閉ループへの液体の出入りが釣り
合っているから、Ｑ１＝Ｑ３＋Ｑ５が成り立つ。一方、フローセル３への出入りも釣り合っ
ているから、Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑ４＋Ｑ５＋Ｑ３となる。また、この場合、シース液の流入量Ｑ４は、ポ
ンプ５２の流量Ｑ２と一致する。フローセル３の形状を
図６の場合と同じく上下対称とし導管１１、導管１２の
形状を同一とし配置を上下対称の位置とする。Ｑ３＝０
の場合、第２の実施例と同様にサンプル液２１の一部が
シース液２３に混入する恐れがあるが、図５の実施例と
同様にポンプ５３の流量を調整しサンプル液２１周辺の
シース液２３をサンプル液２１と併せて導管１２に吸引
し、ポンプ５２に吸引されるシース液２３へのサンプル
液２１の混入を防ぐ。

【００３８】なお、フローセルの形状、導管の形状、位
置については上下対称としたが、上下対称でなくてもサ
ンプル液出口側の導管１２がサンプル液の全部とシース
液の一部を捉えられればよいことは言うまでもない。

【００３９】本実施例によれば、ポンプ５４から少量の
シース液を閉ループに注入することで、前記第１の実施
例による効果に加え、サンプル液とシース液の混合によ
るシース液の汚染がさらに少なくなるので、フローセル
や流路の汚れが防止でき、シース液の消耗を低減できる
という効果がある。

【００４０】図８に本発明の第４の実施例を示す。本実
施例の装置が前記第１の実施例と異なるのは、サンプル
液２１をフローセル３に導入する流路４１の一端をサン
プル液２１が保持された容器１３の底に接続した点であ
る。他の構成は前記第２の実施例と同じであるので、そ
れらには同一の符号を付し、説明を省略する。サンプル
液２１の供給、追加は人手によりビーカなどの容器１６
から注ぐこととしてもよいし、ポンプや高低差などの送
液手段５５によりサンプル液２１を例えば湖沼や河川な
どの取水場所２５から配管４９により容器１３に供給し
てもよい。なお、本実施例では図１の実施例と類似の構
成であるが、図５、図７の実施例の様にポンプ５４を追
加した構成としてもよいことは言うまでもない。

【００４１】本実施例によれば、前記第１の実施例によ
る効果に加え、サンプル液が流れる流路が短縮できるの
で粒子などによる詰まりが生じにくい。また容器１３が
サンプル液入り側を開放しているので人手による追加な
どサンプル液の供給が随意、随時にできる。

【００４２】図９に本発明の第５の実施例を示す。本実
施例が前記第１の実施例と異なるのは、サンプル液２１
をフローセル３に導入する流路４１の一端をサンプル液
２１が保持された容器１３の底に接続し、ポンプ５１の
出側の流路４２の下流端を前記容器１３に接続した点で
ある。他の構成は前記第１の実施例と同じであるので、
それらには同一の符号を付し、説明を省略する。すなわ
ち、本実施例は、サンプル液２１の出側の流路４２から
入り側の容器１３にサンプル液２１を返送する構成であ
る。なお、本実施例では図１の実施例と類似の構成であ
るが、図５、図７の実施例の様にポンプ５４を追加した
構成としてもよいことは言うまでもない。

【００４３】本実施例によれば、前記第１の実施例によ
る効果に加え、サンプル液の大部分を出口側の導管１
２，流路４２を経て容器１３に回収できるので、サンプ
ル液の再利用、再測定が可能になる。また、同一サンプ
ル液の時間変化が計測できる。また、本実施例はサンプ
ル液の損失が少ないので少量・貴重サンプルの測定に適
している。なお、本実施例では、流路４２は容器１３に
接続されているが、流路４１に接続した構成としても差
し支えない。また、図２に示された例のように、ポンプ
５１が流路４１に設けられている場合は、流路４２の下
流端をポンプ５１の吸込側に接続すれば同様の効果が得
られる。

【００４４】図１０に本発明の第６の実施例を示す。本
実施例が前記第１の実施例と相違するのは、制御部９に
ポンプ５２とポンプ５１を同時に停止する手段を設け、
第１の検出器６の上流側に、粒子を検出する前検出器６
５を設けた点である。他の構成は前記第１の実施例と同
じであるので、それらには同一の符号を付し、説明を省
略する。制御部９に設けた押しボタンスイッチが押され
たり、第１の検出器６の上流側に設けた前検出器６５で
粒子を検出すると、ポンプ５１，５２を停止することと
してある。ポンプ５２とポンプ５１を同時に停止するこ
とによりサンプル液２１の流れが停止する（同時にシー
ス液２３の流れも停止する）。

【００４５】粒子の検出には光源から発した光を細管３
１内に収束し、粒子による光の吸収、散乱や蛍光を光検
出器で検知するなどの公知の粒子検出技術が適用でき
る。流れが停止した状態でもサンプル液２１はシース液
２３に包まれた状態にあり、サンプル液２１に含まれた
粒子は周囲の液体との比重差により浮上または沈降した
り、運動性のある場合は任意の方向に移動したりして第
１の検出器６の検出範囲から逸脱するが、逸脱するまで
の時間各粒子の動きの情報を取得することができる。第
１の検出器６が光源とＩＴＶカメラを含んでなる場合
は、映像信号を画像処理装置で処理し二値化やエッジ検
出、ラベリングなどの公知の画像処理技術により連続す
る画像間の処理を行って粒子の沈降速度や運動性の有無
を判断できる。また、シース液２３にサンプル液２１に
含まれる特定の成分と反応し発色する試薬を混合してお
けば、ポンプ停止からサンプル液２１とシース液２３が
拡散により混合することによりサンプル液２１の前記特
定の成分と試薬が反応し発色する。この発色による光の
吸収を第１の検出器６で検知し、サンプル液２１に含ま
れた前記特定の成分の濃度を測定できる。

【００４６】本実施例によれば、、前記第１の実施例に
よる効果に加え、サンプル液の流れを停止するので、サ
ンプル液内に含まれる粒子や溶解成分の詳細な分析が可
能になる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、シース液を循環使用で
きるのでシース液の消費量が減少しランニングコストの
低下、装置の小形化が可能となる。また、サンプル液の
大部分を出口側の導管から回収できるのでサンプル液の
再利用、再測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図２】図１に示す実施例の変形例を示す系統図であ
る。

【図３】図１に示す実施例の他の変形例を示す系統図で
ある。

【図４】図１に示す実施例のさらに他の変形例を示す系
統図である。

【図５】本発明の第２の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図６】図５に示す実施例における流れの詳細を示す断
面図である。

【図７】本発明の第３の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図８】本発明の第４の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図９】本発明の第５の実施例の要部構成を示す系統図
である。

【図１０】本発明の第６の実施例の要部構成を示す系統
図である。

【符号の説明】

３フローセル６第１の検出器９制御部１１導管１２導管１３容器１５容器２１サンプル液２２混合部２３シース液２４流れ２５取水場所３１細管部３２端部３３端部４０流路４１流路４２流路４３流路４４流路４５流路４６流路４７流路４８流路４９配管５１ポンプ５２ポンプ５３ポンプ５４ポンプ５５送液手段６１第２の検出器６２気液判別セ
ンサ６３気液判別センサ６５前検出器７０弁７６３方弁７７弁７８３方弁４００フィルタ４０４流路４０５流路５１１シリンジ
ポンプ

フロントページの続き (72)発明者塚田勝男茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者原田勝仁茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者黒石忠文茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者依田幹雄茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者原直樹茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者圓佛伊智朗茨城県日立市大みか町７丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者宮代明茨城県日立市大みか町７丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な管路を含んでなるフローセルと、
前記透明な管路の一方の端部に一端を接続されたシース
液流入路と、一端を前記フローセルの前記一方の端部内
に開口させ他端を前記フローセル外に位置させたサンプ
ル液供給導管と、前記フローセルの前記透明な管路の部
分に配置され該管路内を流れるサンプル液に含まれる粒
子を計測する第１の検出器と、を含んでなる粒子分析装
置において、前記透明な管路の他方の端部に一端を接続
され、他端をシース液駆動手段を介して前記シース液流
入路の他端に接続されたシース液流出路と、一端を前記
透明な管路の他方の端部内で前記サンプル液供給導管の
開口に対向して開口させ、他端を前記フローセル外に位
置させたサンプル液取出し導管と、前記サンプル液供給
導管またはサンプル液取出し導管に接続されてサンプル
液を駆動するサンプル液駆動手段と、を含んでなること
を特徴とする粒子分析装置。
【請求項２】請求項１に記載の粒子分析装置におい
て、前記フローセルの他方の端部または前記シース液流
出路を流体駆動手段を介してシース液貯溜手段に接続す
るシース液補充流路を設けたことを特徴とする粒子分析
装置。
【請求項３】請求項１に記載の粒子分析装置におい
て、前記フローセルの一方の端部または前記シース液流
入路を流体駆動手段を介してシース液貯溜手段に接続す
るシース液補充流路を設けたことを特徴とする粒子分析
装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の粒子分
析装置において、シース液駆動手段及びサンプル液駆動
手段を含む流体駆動手段を流量制御する制御手段を設け
たことを特徴とする粒子分析装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の粒子分
析装置において、前記サンプル液供給導管に接続してサ
ンプル液を貯溜する容器を設けたことを特徴とする粒子
分析装置。
【請求項６】請求項５に記載の粒子分析装置におい
て、サンプル液の発生源から前記容器にサンプル液を供
給する手段を設けたことを特徴とする粒子分析装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の粒子分
析装置において、前記サンプル液供給導管に接続されて
サンプル液を駆動するサンプル液駆動手段のサンプル液
入り口はサンプル液取出し導管に、またサンプル液取出
し導管に接続されてサンプル液を駆動するサンプル液駆
動手段のサンプル液出口はサンプル液供給導管に、それ
ぞれ接続されていることを特徴とする粒子分析装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の粒子分
析装置において、前記第１の検出器の上流側に前記透明
な管路を流れる流体中の粒子を検出する前検出器を設
け、前検出器の出力に応じてサンプル液駆動手段及びシ
ース液駆動手段を含む各流体駆動手段を制御するように
構成されている制御手段を設けたことを特徴とする粒子
分析装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の粒子分
析装置において、前記透明な管路はほぼ直線をなす管路
であり、前記サンプル液供給導管の開口中心と前記サン
プル液取出し導管の開口中心を結ぶ線は前記透明な管路
の軸線と平行であることを特徴とする粒子分析装置。
【請求項１０】請求項９に記載の粒子分析装置におい
て、フローセル内部のサンプル液供給導管及びサンプル
液取出し導管の軸線はいずれも直線をなしており、両者
の軸線は同一直線上にあることを特徴とする粒子分析装
置。
【請求項１１】請求項１０に記載の粒子分析装置にお
いて、透明な管路は円筒形をなしており、前記同一直線
は透明な管路の中心軸線にほぼ一致していることを特徴
とする粒子分析装置。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載の粒
子分析装置において、サンプル液に含まれる粒子や溶存
成分を除去する浄化手段を設け、該浄化手段により浄化
されたサンプル液をシース液として使用することを特徴
とする粒子分析装置。