JPS59173886A - 粒子計数装置 - Google Patents
粒子計数装置Info
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- JPS59173886A JPS59173886A JP59044152A JP4415284A JPS59173886A JP S59173886 A JPS59173886 A JP S59173886A JP 59044152 A JP59044152 A JP 59044152A JP 4415284 A JP4415284 A JP 4415284A JP S59173886 A JPS59173886 A JP S59173886A
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は流体媒体の流れに同伴した粒子を計数する装置
に関し、かつ特に照明波長と比較して小さい粒径を有し
、かつ／または流体媒体の屈折率に近い屈折率を有する
粒子を計数しかつ分解するようになった装置に関する。
に関し、かつ特に照明波長と比較して小さい粒径を有し
、かつ／または流体媒体の屈折率に近い屈折率を有する
粒子を計数しかつ分解するようになった装置に関する。
この明細書に開示した題記事項はＳ．Ｄ．Ａｂｌ）Ｏｔ
ｔ氏その他による「免疫分析のための試薬による粒度分
布の測定」と題する係属中の米国特許出願明細書および
Ｓ．Ｄ．Ａ１）ｂＯｔｔ氏による「分別装置用粒子計数
装置」と題する係属中の米国特許出願明細書に開示され
ている。上記の米国特許出願のいずれも本発明の特許出
願と同時に行われ・ている。
ｔ氏その他による「免疫分析のための試薬による粒度分
布の測定」と題する係属中の米国特許出願明細書および
Ｓ．Ｄ．Ａ１）ｂＯｔｔ氏による「分別装置用粒子計数
装置」と題する係属中の米国特許出願明細書に開示され
ている。上記の米国特許出願のいずれも本発明の特許出
願と同時に行われ・ている。
エーロゾルおよび半透明の流体の媒体（主として液体〕
の流れに同伴した粒子を計数するようになった光散乱技
術に基づいた粒度分析および計数装一置は既に知られて
いる。このような装置の例はボリテツク・オプトロニツ
クス・インコーボレーテツド社によりモデル番号ＨＣ１
５で市販されている装置である。照明波長と比較して小
さい粒贋を有しかつ／または媒体の屈折率に近い屈折率
を有する粒子の数をカウントまたはその他の表示方法に
よりヒストグラムを得ることは屡々有利である。しかし
ながら、このような市販されている装置はこのような粒
度または屈折率を有する粒子の数を定量的に理］定でき
るとは考えられていない。
の流れに同伴した粒子を計数するようになった光散乱技
術に基づいた粒度分析および計数装一置は既に知られて
いる。このような装置の例はボリテツク・オプトロニツ
クス・インコーボレーテツド社によりモデル番号ＨＣ１
５で市販されている装置である。照明波長と比較して小
さい粒贋を有しかつ／または媒体の屈折率に近い屈折率
を有する粒子の数をカウントまたはその他の表示方法に
よりヒストグラムを得ることは屡々有利である。しかし
ながら、このような市販されている装置はこのような粒
度または屈折率を有する粒子の数を定量的に理］定でき
るとは考えられていない。
Ｍｉθ氏の理論は入射する放射の自由空間波長と比較し
て小さい粒子の放射散乱性に関する。
て小さい粒子の放射散乱性に関する。
一般的には、アカデミックプレスインコーボレーテツド
によク発行されたＫｅｒｋｅｒ氏の［光およびその他の
電磁放射の散乱Ｊ（１９６９年）と題する論文を参照さ
れたい。本発明の特許出願の目的のために、粒子のＥサ
イズパラメータ」なる用語は符号「α」で示すことがで
き、そしてＭｉｅ氏により次のとおり定義されている。
によク発行されたＫｅｒｋｅｒ氏の［光およびその他の
電磁放射の散乱Ｊ（１９６９年）と題する論文を参照さ
れたい。本発明の特許出願の目的のために、粒子のＥサ
イズパラメータ」なる用語は符号「α」で示すことがで
き、そしてＭｉｅ氏により次のとおり定義されている。
式中、ｍ２は粒子を同伴する媒体の屈折率、ａは粒子の
半径、そしてλ。は粒、子に入射した放射の自由空間波
長である。
半径、そしてλ。は粒、子に入射した放射の自由空間波
長である。
「相対屈折率」なる用語は符号ｒｍＪで表わされ、そし
て次のとおり定義することができる。
て次のとおり定義することができる。
式中、ｍ１は粒子の相対屈折率である。
粒子の「検出感度限界」なる用語は符号「Ｓ」で表わさ
れ、そして次のとおり定義することができる。
れ、そして次のとおり定義することができる。
Ｓ＝ｌ（ｍ−１）ｌα（３冫
各々が粒子を同伴する媒体の屈折率に近い屈折率および
０．０５マイクロメートル程度の半径を有する粒子を計
数するようになった粒子計数装置を提供すると有利であ
ると考えられる。Ｍｉｅ氏の理論によると、ｍ１が１、
５９程度でありかつｍ２が１．３３程度である１６３３
マイクロメートル程度の自由空間波長を有する入射する
放射に対して、このような粒子は少くともａ１２９の検
出感度限界Ｓを有している。
０．０５マイクロメートル程度の半径を有する粒子を計
数するようになった粒子計数装置を提供すると有利であ
ると考えられる。Ｍｉｅ氏の理論によると、ｍ１が１、
５９程度でありかつｍ２が１．３３程度である１６３３
マイクロメートル程度の自由空間波長を有する入射する
放射に対して、このような粒子は少くともａ１２９の検
出感度限界Ｓを有している。
本発明は各々が入射する放射の波長と比較して小さい粒
度（すなわち、半径）を有しかつ／または粒子を同伴す
る媒体の屈折率に近い屈折率を有する粒子を計数しかつ
分解する定めの放射散乱粒子計数装置に関する。それに
加えて、本発明は流体に同伴した粒子が通過する視検領
域を明るく照明するように構成されｋキュベットまたは
試料セルに関する。本発明は特に少くとも０．１２９の
検出感度限界Ｓ（Ｓの定義は前述したとおりである）を
有する粒子を検出しかつ分解するようになっている。
度（すなわち、半径）を有しかつ／または粒子を同伴す
る媒体の屈折率に近い屈折率を有する粒子を計数しかつ
分解する定めの放射散乱粒子計数装置に関する。それに
加えて、本発明は流体に同伴した粒子が通過する視検領
域を明るく照明するように構成されｋキュベットまたは
試料セルに関する。本発明は特に少くとも０．１２９の
検出感度限界Ｓ（Ｓの定義は前述したとおりである）を
有する粒子を検出しかつ分解するようになっている。
このキュベットは所定の波長において集束された放射を
透過させる物質で形成されており、そして粒子を同伴す
る媒体の屈折率に近い屈折率を示す。このキュベットは
貫通した円筒形の穴を備えており、この穴の軸線は．キ
ュベットを通しての粒子の流れの方向に平行にな゜つて
いる。
透過させる物質で形成されており、そして粒子を同伴す
る媒体の屈折率に近い屈折率を示す。このキュベットは
貫通した円筒形の穴を備えており、この穴の軸線は．キ
ュベットを通しての粒子の流れの方向に平行にな゜つて
いる。
このキュベットは媒体に同伴する粒子が通過するその内
部の視検領域を光学的に規制しかつ明／、 ろく照明するようになっている。このキュベットはまた
その外側に好ましくは旧筒形の表面を＼ 有している。この円筒形の表面を有するシリンダの軸線
は円筒形の穴の軸線に垂直でありそれによク前記円筒形
の穴の表面およびキュベットの外側表面が前記穴を通し
て流動しうる媒体と協働してキュベットの内部に配置さ
れた一光学的に規制された視検領域を通過する粒子から
比較的大きい立体角で散乱せしめられる光を集めるよう
になった光学系を規制している。このキュベットはまた
好ましい例の場合にはその外側部分に光学的に精密な平
坦な面を有し、この平坦な面は円筒形外側表面の軸線に
垂直である。
部の視検領域を光学的に規制しかつ明／、 ろく照明するようになっている。このキュベットはまた
その外側に好ましくは旧筒形の表面を＼ 有している。この円筒形の表面を有するシリンダの軸線
は円筒形の穴の軸線に垂直でありそれによク前記円筒形
の穴の表面およびキュベットの外側表面が前記穴を通し
て流動しうる媒体と協働してキュベットの内部に配置さ
れた一光学的に規制された視検領域を通過する粒子から
比較的大きい立体角で散乱せしめられる光を集めるよう
になった光学系を規制している。このキュベットはまた
好ましい例の場合にはその外側部分に光学的に精密な平
坦な面を有し、この平坦な面は円筒形外側表面の軸線に
垂直である。
本発明は本願の一部を形成する添付図面に関する以下の
詳細な説明からさらに充分に理解されよう。
詳細な説明からさらに充分に理解されよう。
以下の詳細な説明全体にわたって、同様な搏号はすべて
の添付図面における同様な要素を示す０ 第１図には、全体を符号１０で示し・た本発明による粒
子計数装置を様式化した図で示してある。粒子計数装置
１０は所定の波長（代表的には、．［ｌ６３３マイクロ
メートル）において平行放射源１５と、計数される粒子
を同伴する搬送流体媒体が流れるキュベットまたは試料
−１＝ル１６と、搬送流体の流れの中の各々の粒子によ
り散乱せしめられた放射の強さに応答して粒子の粒度に
関数的に関係した電気信号を発生する検出器１７とを備
えている。計数器ネットワーク１８が検出器１７と作動
関係に組み合わされて所足粒度範囲内にある流れの中の
粒子の数を計数するようになっている。本発明によるキ
ュベット１６は全体を符号２２で示し几第１（入射）元
学通路と、全体を符号２４で示した第２（集合）光学通
路との交差位置に配置されている。入射通路２２は集合
通路２４に対し垂直に配置することが好着しいが、必ず
しも垂直便配置する必要はない。
の添付図面における同様な要素を示す０ 第１図には、全体を符号１０で示し・た本発明による粒
子計数装置を様式化した図で示してある。粒子計数装置
１０は所定の波長（代表的には、．［ｌ６３３マイクロ
メートル）において平行放射源１５と、計数される粒子
を同伴する搬送流体媒体が流れるキュベットまたは試料
−１＝ル１６と、搬送流体の流れの中の各々の粒子によ
り散乱せしめられた放射の強さに応答して粒子の粒度に
関数的に関係した電気信号を発生する検出器１７とを備
えている。計数器ネットワーク１８が検出器１７と作動
関係に組み合わされて所足粒度範囲内にある流れの中の
粒子の数を計数するようになっている。本発明によるキ
ュベット１６は全体を符号２２で示し几第１（入射）元
学通路と、全体を符号２４で示した第２（集合）光学通
路との交差位置に配置されている。入射通路２２は集合
通路２４に対し垂直に配置することが好着しいが、必ず
しも垂直便配置する必要はない。
第１光学通路２２は放射源１５を備えている。
放射源１５は集光対物レンズ２８Ｋ向けられる平行Ｋな
った放射（符号２５により示される）を発生する。対物
レン・ズ２８は符号２９で示したようにキュベーット１
６に向かって放射を集束する。これらの要素は以下に述
べるキュベット１６の形状と協働してキュベット１６の
内部に規制された全般的に円筒形の視検領域３０（第３
図に示す〕を光学的に規制しかつ明るく照明する役目を
する。本発明によれば、視検領域卸は約１ピコリットル
（すなわち、１０−１２リットル）の容積を有している
。この容積は一辺が０．１瓢の立方体の容積に相当して
いる。視検領域３０の容積をできる限り小さく保つこと
により、視検領域６０の中の搬送流体媒体（代表的には
ｍ２＝１．３３の水９に起因するレーレー（Ｒａｙｌｅ
ｉｇｈ）散乱から検出器１７によって集められた放射が
減少せしめられる。このようにして、各々の粒子が０．
０５マイクロメートルの範囲の小さい粒度（すなわち、
半径）を有しかつ１．５９（ｍ１−１．５９）程度の屈
薪率を有し、従って少くとも０．１２９の（前述したよ
うな）検出感度限界Ｓを有する（１リットルあ九ｖ１（
１１１個程度の粒子を有する）比較的に高い粒子密度の
流体の流れを検出し、分解しかつ計数することができる
。そのうえ、視検領域６０の寸法が小さいために、視検
領域中の２個の粒子を同時に検出する確率を減少するこ
とができる。放射源１５は視検領域３００回折が限定さ
れた強い照明を行う２ミリワットのヘリウムネオン装置
のようなレーザであることが好ましい。勿論、回折が限
定された任意の好適な強い照明源を使用することができ
る。
った放射（符号２５により示される）を発生する。対物
レン・ズ２８は符号２９で示したようにキュベーット１
６に向かって放射を集束する。これらの要素は以下に述
べるキュベット１６の形状と協働してキュベット１６の
内部に規制された全般的に円筒形の視検領域３０（第３
図に示す〕を光学的に規制しかつ明るく照明する役目を
する。本発明によれば、視検領域卸は約１ピコリットル
（すなわち、１０−１２リットル）の容積を有している
。この容積は一辺が０．１瓢の立方体の容積に相当して
いる。視検領域３０の容積をできる限り小さく保つこと
により、視検領域６０の中の搬送流体媒体（代表的には
ｍ２＝１．３３の水９に起因するレーレー（Ｒａｙｌｅ
ｉｇｈ）散乱から検出器１７によって集められた放射が
減少せしめられる。このようにして、各々の粒子が０．
０５マイクロメートルの範囲の小さい粒度（すなわち、
半径）を有しかつ１．５９（ｍ１−１．５９）程度の屈
薪率を有し、従って少くとも０．１２９の（前述したよ
うな）検出感度限界Ｓを有する（１リットルあ九ｖ１（
１１１個程度の粒子を有する）比較的に高い粒子密度の
流体の流れを検出し、分解しかつ計数することができる
。そのうえ、視検領域６０の寸法が小さいために、視検
領域中の２個の粒子を同時に検出する確率を減少するこ
とができる。放射源１５は視検領域３００回折が限定さ
れた強い照明を行う２ミリワットのヘリウムネオン装置
のようなレーザであることが好ましい。勿論、回折が限
定された任意の好適な強い照明源を使用することができ
る。
第２の光学通路２４は符号３５で示したような円錐形の
中に散乱せしめられた放射を集める正ノ対物レシズ３４
を備えている。対物レンズ３４は符号３６で示したよう
に集められた放射を集束しかつ検出器１７の前方に配置
されたスリットマスク３７に向ける。これらの要素はキ
ュベット１６の幾何学的形状と協働して円錐形３５の中
に散乱した放射を比較的大きい数値（０．４）−ｔ有す
る開口数４０で集める。
中に散乱せしめられた放射を集める正ノ対物レシズ３４
を備えている。対物レンズ３４は符号３６で示したよう
に集められた放射を集束しかつ検出器１７の前方に配置
されたスリットマスク３７に向ける。これらの要素はキ
ュベット１６の幾何学的形状と協働して円錐形３５の中
に散乱した放射を比較的大きい数値（０．４）−ｔ有す
る開口数４０で集める。
第２Ａ図および第２Ｂ図には、本発明によるキュベット
１６の平面図および側面図をそれぞれ示してある。キュ
ベット１６はパイレツクオメガーラスで製造された実質
的に円筒形の部材であるが、放射源１５によ９放射され
そして粒子によシ散乱せしめられた放射を透過させる任
意の材料を使用して製造することができる。キュベッ，
１６を製，オ．壺ゎに使えされえ材社は粒子を同伴する
搬送流体媒体の屈折率に近い値に選択された屈折率を示
し、それによクキュベット１６と搬送流体媒体との界面
における散乱光の内部反射率を最小限にとどめる。キュ
ベット１６は射出成形を含む任意の好適な．態様で製造
することができる。
１６の平面図および側面図をそれぞれ示してある。キュ
ベット１６はパイレツクオメガーラスで製造された実質
的に円筒形の部材であるが、放射源１５によ９放射され
そして粒子によシ散乱せしめられた放射を透過させる任
意の材料を使用して製造することができる。キュベッ，
１６を製，オ．壺ゎに使えされえ材社は粒子を同伴する
搬送流体媒体の屈折率に近い値に選択された屈折率を示
し、それによクキュベット１６と搬送流体媒体との界面
における散乱光の内部反射率を最小限にとどめる。キュ
ベット１６は射出成形を含む任意の好適な．態様で製造
することができる。
平滑な穴１６Ｂがキュベット１６を通して延びて計数さ
れるべき粒子を搬送する搬送流体媒体を通過させる仁と
ができる流路を規制している。
れるべき粒子を搬送する搬送流体媒体を通過させる仁と
ができる流路を規制している。
穴１６Ｂの軸線１６Ａは流体の流れの方向（すなわち、
第１図の平面に垂直な方向）に平行である。
第１図の平面に垂直な方向）に平行である。
軸線１６１Ａはキュベット１６の軸線と合致することが
好ましい。キュベット１６の長さは穴１６Ｂの直径の少
くとも約１０倍とすべきであシ、そして穴１６Ｂの直径
の約２５倍とすることが好ましいが、必ずしもこの値に
限定する必要はない。
好ましい。キュベット１６の長さは穴１６Ｂの直径の少
くとも約１０倍とすべきであシ、そして穴１６Ｂの直径
の約２５倍とすることが好ましいが、必ずしもこの値に
限定する必要はない。
第１光学通路２２に提供されるキュペット１６の外側部
は平面状に平坦に形成された部分１６Ｆを備えている。
は平面状に平坦に形成された部分１６Ｆを備えている。
この平坦に形成された部分１６Ｆは光学的に円滑な表面
を備えている。平坦に形成された部分．１６Ｆは放射源
１５から第１光学通路２２に沿って視検領域５０の中に
導入された放射Ｋよ夛視検領域３０を実質的に収差を生
じないで照明できるようにするために充分なキュベット
１６の高さに沿った所定の距離延びている。キュベット
１６の外面はくぼんだ円筒形の切欠部１６Ｎを備えてい
る。切欠部１６Ｎの円筒形の表面は軸線１６Ｅ３を有し
ておシ、この軸線１６Ｂは穴１６Ｂの軸＃１６Ａに直角
に配向されることが好ましい。入射光学通路２２が集光
光学通路２４に垂直である好ましい場合には、切欠部１
６Ｎの表面の軸線１６８はまた平坦に形成された部分１
６Ｆの表面に垂直に延びている。勿論、この関係は入射
光学通路２２と集光光学通路２４との間の角度に合致す
るように好適に変更される。
を備えている。平坦に形成された部分．１６Ｆは放射源
１５から第１光学通路２２に沿って視検領域５０の中に
導入された放射Ｋよ夛視検領域３０を実質的に収差を生
じないで照明できるようにするために充分なキュベット
１６の高さに沿った所定の距離延びている。キュベット
１６の外面はくぼんだ円筒形の切欠部１６Ｎを備えてい
る。切欠部１６Ｎの円筒形の表面は軸線１６Ｅ３を有し
ておシ、この軸線１６Ｂは穴１６Ｂの軸＃１６Ａに直角
に配向されることが好ましい。入射光学通路２２が集光
光学通路２４に垂直である好ましい場合には、切欠部１
６Ｎの表面の軸線１６８はまた平坦に形成された部分１
６Ｆの表面に垂直に延びている。勿論、この関係は入射
光学通路２２と集光光学通路２４との間の角度に合致す
るように好適に変更される。
円筒形の切入部４６Ｎの表面が延びているシリンダの半
径１６Ｒは代表的には穴１６Ｂの半径よりも大きい。く
ぼみのある円筒形の表面１６Ｎの半径寸法は視検領域５
０を通過する粒子からの散乱した放射を収差を殆ど生じ
ないようにして集めることができるように搬送流体媒体
およびキュベット１６の材料の屈折率に基づいて幾何学
的光線追跡技術により選択される。
径１６Ｒは代表的には穴１６Ｂの半径よりも大きい。く
ぼみのある円筒形の表面１６Ｎの半径寸法は視検領域５
０を通過する粒子からの散乱した放射を収差を殆ど生じ
ないようにして集めることができるように搬送流体媒体
およびキュベット１６の材料の屈折率に基づいて幾何学
的光線追跡技術により選択される。
円筒形切矢部１６Ｎはキュベット１６および搬送流体媒
体の屈折率の差によ９そして穴１６Ｂの曲率により集光
光学通路２４の部分３５の中に導かれた非点収差を補正
する。この非点収差に，対する修正は穴１６Ｂに比較的
に近い位置で最良に行われ、そして入射光学通路２２０
嵌分２９の開口数（開口数０．０２）と比較して集光光
学通路２４の部分３５の比較的に大きい開口数（すなわ
ち、開口数ａ４）のために集光光学通路２４においての
み必要である。円筒形切矢部１６Ｎは正の対物レンズ３
４を切欠部１６Ｎの中に挿入しかつ穴１６Ｂに近く配置
することができるようなサイズになっている。円筒形の
穴１６Ｂおよび切欠部１６Ｎの凹面は対物レンズ３４に
対して少くとも０．４の開口数を提供するようになった
負の円筒形の光学表面の直角な一組を形成している。
体の屈折率の差によ９そして穴１６Ｂの曲率により集光
光学通路２４の部分３５の中に導かれた非点収差を補正
する。この非点収差に，対する修正は穴１６Ｂに比較的
に近い位置で最良に行われ、そして入射光学通路２２０
嵌分２９の開口数（開口数０．０２）と比較して集光光
学通路２４の部分３５の比較的に大きい開口数（すなわ
ち、開口数ａ４）のために集光光学通路２４においての
み必要である。円筒形切矢部１６Ｎは正の対物レンズ３
４を切欠部１６Ｎの中に挿入しかつ穴１６Ｂに近く配置
することができるようなサイズになっている。円筒形の
穴１６Ｂおよび切欠部１６Ｎの凹面は対物レンズ３４に
対して少くとも０．４の開口数を提供するようになった
負の円筒形の光学表面の直角な一組を形成している。
この大きい開口数により広範囲の角度にわたって小さい
粒子から゛散乱せしめられた放射を観察することが可能
になりそれによりこのような粒子の検出度を高めること
ができる。
粒子から゛散乱せしめられた放射を観察することが可能
になりそれによりこのような粒子の検出度を高めること
ができる。
本発明による粒子計数装置は［免疫分析のための試薬に
よる粒度分布測定」と題するＢ．Ｄ．Ａｂｂｏｔｔ氏そ
の他による上記の係属中の米国特許出願明細書に開示さ
れかつ特許を請求しているような免疫分析の性能に関し
特に有用である。このような免疫分析のためのキュベツ
｝１６を有”ｔる粒子計数装置１２を使用する装置１０
の操作の略図を第３図に示してある。単量体、二量体、
三景体またはＮ量体の粒度を有する粒子のランダムな流
れを有する搬送流体媒体が円筒形の穴１６Ｂおよびその
内部に光学的に規制された視検領？域３０を通過する。
よる粒度分布測定」と題するＢ．Ｄ．Ａｂｂｏｔｔ氏そ
の他による上記の係属中の米国特許出願明細書に開示さ
れかつ特許を請求しているような免疫分析の性能に関し
特に有用である。このような免疫分析のためのキュベツ
｝１６を有”ｔる粒子計数装置１２を使用する装置１０
の操作の略図を第３図に示してある。単量体、二量体、
三景体またはＮ量体の粒度を有する粒子のランダムな流
れを有する搬送流体媒体が円筒形の穴１６Ｂおよびその
内部に光学的に規制された視検領？域３０を通過する。
粒子の屈折率は搬送流体媒体の屈折率にほぼ等しい。こ
の状態が粒子のサイズが小さいことと相俟って粒子を計
数する目的のための検出を困難ならしめている。このよ
うな粒子は代表的には少くとも０．１２９の（前述した
ような〕検出感度限界Ｓを有している。
の状態が粒子のサイズが小さいことと相俟って粒子を計
数する目的のための検出を困難ならしめている。このよ
うな粒子は代表的には少くとも０．１２９の（前述した
ような〕検出感度限界Ｓを有している。
放射源１５からの放射は対物レンズ２８およびキュベッ
ト１６の表面１６Ｆの作用により視検領域６０，の中に
集束される。視検領域６０を通過する粒子により散乱せ
しめられかつ集光円錐形３５の内部に現われる放射は搬
送流体媒体、穴１６Ｂ，切矢部１６Ｎおよび対物レンズ
６４（第３図の略図には示していない）を備えた光学集
束系の各要素の協同作用により集束さ・れる。円錐形３
６は検出器１７Ｋ入射した散乱光のみを表わしかつ光軸
に垂直なマスク６７のスリット（同様′に第３図の略図
には示さず）上に像を形成する照明され次視検領域６０
を備えている。従って、視検領域３０の中で粒子により
散乱せしめられそして集光光学素子により集められた放
射の強さは集光光学素子の倍率およびマスク６７のスリ
ットの幅に比例する。マスク３７のスリットを通過する
放射は検出器１７、代表的にはＲＣＡによクモデル番号
ＰＦ１００６で製造されかつ市販されているような光検
出集成体により検出される。゛ 検出器１７の出力は一連のパルス４２である。
ト１６の表面１６Ｆの作用により視検領域６０，の中に
集束される。視検領域６０を通過する粒子により散乱せ
しめられかつ集光円錐形３５の内部に現われる放射は搬
送流体媒体、穴１６Ｂ，切矢部１６Ｎおよび対物レンズ
６４（第３図の略図には示していない）を備えた光学集
束系の各要素の協同作用により集束さ・れる。円錐形３
６は検出器１７Ｋ入射した散乱光のみを表わしかつ光軸
に垂直なマスク６７のスリット（同様′に第３図の略図
には示さず）上に像を形成する照明され次視検領域６０
を備えている。従って、視検領域３０の中で粒子により
散乱せしめられそして集光光学素子により集められた放
射の強さは集光光学素子の倍率およびマスク６７のスリ
ットの幅に比例する。マスク３７のスリットを通過する
放射は検出器１７、代表的にはＲＣＡによクモデル番号
ＰＦ１００６で製造されかつ市販されているような光検
出集成体により検出される。゛ 検出器１７の出力は一連のパルス４２である。
パルス４２の振幅は放射を散乱させる粒子の粒度に関係
している。パルス４２の持続時間ｔ（第６図〕は視検領
域６０の中の粒子の滞留時間に関係している。前記の係
属中の米国特許出願明細書に記載の方法を実施するため
に単量体、二量体、三景体およびＮ量体の粒子が使用さ
れる場合に、これらの粒子は振幅がそれぞれ増大する・
ぞルスを発生する。この特性により各々のそれぞれの粒
度範囲内の粒子を計数することができる便利な方法が得
られるｄ 従って、検出器１７の出力は４個の別個のチャンネル｝
有する計数器ネットワーク１８に接続される。一つのチ
ャンネル４６Ｍは単量体粒子の計数用であク、第２チャ
ンネル４６Ｄは二量体粒子の計数用であり、第３チャン
ネル４６Ｔは三量体粒子の計数用であり、そして第４チ
ャンネル４６ＮはＮ量体粒子の計数用である。好適な計
数器ネットワーク１８の詳細な配置図は第４図に示して
ある。第４図では、チャンネル４６の代表的なチャンネ
ルである二量体粒子計数チャンネル４６ＤをさらＫ詳細
に示してある。
している。パルス４２の持続時間ｔ（第６図〕は視検領
域６０の中の粒子の滞留時間に関係している。前記の係
属中の米国特許出願明細書に記載の方法を実施するため
に単量体、二量体、三景体およびＮ量体の粒子が使用さ
れる場合に、これらの粒子は振幅がそれぞれ増大する・
ぞルスを発生する。この特性により各々のそれぞれの粒
度範囲内の粒子を計数することができる便利な方法が得
られるｄ 従って、検出器１７の出力は４個の別個のチャンネル｝
有する計数器ネットワーク１８に接続される。一つのチ
ャンネル４６Ｍは単量体粒子の計数用であク、第２チャ
ンネル４６Ｄは二量体粒子の計数用であり、第３チャン
ネル４６Ｔは三量体粒子の計数用であり、そして第４チ
ャンネル４６ＮはＮ量体粒子の計数用である。好適な計
数器ネットワーク１８の詳細な配置図は第４図に示して
ある。第４図では、チャンネル４６の代表的なチャンネ
ルである二量体粒子計数チャンネル４６ＤをさらＫ詳細
に示してある。
検知器１７の出力は増幅器４８、例えばテキサスインス
ツルメントにより製造されモテル番号ＴＬ’０８０で市
販されている増幅器により増幅されている。増幅器４８
の出力はＦＥＴ演算増幅器５０、例えばパーブラウンに
より製造されそして差動増幅器として構成されたモデル
番号３５５０として市販されている増幅器の反転入力に
印加される。差動増幅器５０の閾値は増幅器５０の非反
転入力に接続されたボテンショメータ５２を包含するこ
とにより考慮中の各チャンネルのための所定の閾値を規
制するように可変になっている。この閾値は演算増幅器
５４Ａ５例えば、ナショナルセミコンダクタによりモデ
ル番号７４１で市販されている増幅器を備えた補正ネッ
トワーク５４の作用により検出器出力の変動に順応する
ように連続して調節される。
ツルメントにより製造されモテル番号ＴＬ’０８０で市
販されている増幅器により増幅されている。増幅器４８
の出力はＦＥＴ演算増幅器５０、例えばパーブラウンに
より製造されそして差動増幅器として構成されたモデル
番号３５５０として市販されている増幅器の反転入力に
印加される。差動増幅器５０の閾値は増幅器５０の非反
転入力に接続されたボテンショメータ５２を包含するこ
とにより考慮中の各チャンネルのための所定の閾値を規
制するように可変になっている。この閾値は演算増幅器
５４Ａ５例えば、ナショナルセミコンダクタによりモデ
ル番号７４１で市販されている増幅器を備えた補正ネッ
トワーク５４の作用により検出器出力の変動に順応する
ように連続して調節される。
増幅器５０の反転端子に印加された信号がその非反転端
子に印加された調節された閾値レベルを超えたときに−
、（増幅器５６による適当な反転および増幅後）出力信
号が発生せしめられかつ単安定マルチバイブレータ５８
、例えば、フェアチャイルドによりモデル番号７４１２
１で市販されているマルチバイブレータに印加される。
子に印加された調節された閾値レベルを超えたときに−
、（増幅器５６による適当な反転および増幅後）出力信
号が発生せしめられかつ単安定マルチバイブレータ５８
、例えば、フェアチャイルドによりモデル番号７４１２
１で市販されているマルチバイブレータに印加される。
マルチバイブレータ５８の出力はデイジタル計数器６０
Ｄ，例えば、プリンストン・アプライド・リサーチ・イ
ンコーボレーテツドによりモデル番号１１０９で製造さ
れている一計数器に接続される。
Ｄ，例えば、プリンストン・アプライド・リサーチ・イ
ンコーボレーテツドによりモデル番号１１０９で製造さ
れている一計数器に接続される。
各々のチャンネル４６は類似の態様で作動して出力を発
生し、その出方が組み合わされた計数器６０を増分する
。しかしながら、検出器１７により発生せしめられた信
号の関係のために、Ｎ量体粒子により発生せしめられた
パルス４２が各々のチャンネル４６Ｍ，４６Ｄ，４６Ｔ
および４６Ｎのための閾値を超え、そしてこれらのチャ
ンネル４６Ｍ，４６Ｄ，４６Ｔ，４６Ｎの各々と組み合
わされたそれぞれの計数器６ｏを同時に増分する。三景
体粒子により発生せしめられたパルスの絶対値はチャン
ネル４６Ｍ，４６Ｄおよび４６Ｔと組み合わされた計数
器６０Ｍ，６０Ｄおよび６０Ｔを増分する。同様に、二
量体粒子によりチャンネル４６Ｍおよび４６Ｄ，！：組
み合わされた計数器６０Ｍおよび／）ＯＤの増分が行わ
れる。単量体粒子はチャンネル４６Ｍと組み合わされた
計数器６０Ｍのみを増分する。従って、各々の粒度範囲
の各々の粒子を計数可能にするために、演算論理装置６
２スたはその他の好適な機能要素の配列が接続されてＮ
量体の粒子数（計数器６０Ｎと計数器６０Ｔとの差）、
三景体の粒子数（計数器６０Ｔと計数器６０Ｄとの差）
および二量体の粒子数（計数器６０Ｄと計数器６０Ｍと
の差）を表わす信号を発生する。単量体粒子の数は計数
器６０Ｍから直接に得られる。
生し、その出方が組み合わされた計数器６０を増分する
。しかしながら、検出器１７により発生せしめられた信
号の関係のために、Ｎ量体粒子により発生せしめられた
パルス４２が各々のチャンネル４６Ｍ，４６Ｄ，４６Ｔ
および４６Ｎのための閾値を超え、そしてこれらのチャ
ンネル４６Ｍ，４６Ｄ，４６Ｔ，４６Ｎの各々と組み合
わされたそれぞれの計数器６ｏを同時に増分する。三景
体粒子により発生せしめられたパルスの絶対値はチャン
ネル４６Ｍ，４６Ｄおよび４６Ｔと組み合わされた計数
器６０Ｍ，６０Ｄおよび６０Ｔを増分する。同様に、二
量体粒子によりチャンネル４６Ｍおよび４６Ｄ，！：組
み合わされた計数器６０Ｍおよび／）ＯＤの増分が行わ
れる。単量体粒子はチャンネル４６Ｍと組み合わされた
計数器６０Ｍのみを増分する。従って、各々の粒度範囲
の各々の粒子を計数可能にするために、演算論理装置６
２スたはその他の好適な機能要素の配列が接続されてＮ
量体の粒子数（計数器６０Ｎと計数器６０Ｔとの差）、
三景体の粒子数（計数器６０Ｔと計数器６０Ｄとの差）
および二量体の粒子数（計数器６０Ｄと計数器６０Ｍと
の差）を表わす信号を発生する。単量体粒子の数は計数
器６０Ｍから直接に得られる。
勿論、任意の別の計数装置を使用することができるが、
この計数装置も本発明の範囲内である。例えば、このタ
スクを遂行するために、好適なインタフェースを有しか
つプログラミングされたマイクロコンピュータにより制
御される装置を使用することができる。単一比較器、例
えば、比較器５０〔その出力は周波数・電圧変換器に接
続され、そしてその非反転入力は（マイクロコンピュー
タにより読み取られる蜘または変更される）プｐグラム
可能な入力閾値を受け入れる〕を使用して閾値を介して
掃引しかつ得られた電圧を記録して試料のためのパルス
高をプロットした「よりも大きい」値を得ルコトができ
よう。ダイナミック・メジャメント・コーポレーテッド
によりモデル番号９１１０で市販されているような周波
数・電圧変換器およびデイジタル・エクイツプメントに
より市販されているＭ工ＮＣコンピュータを使用するこ
とができる。
この計数装置も本発明の範囲内である。例えば、このタ
スクを遂行するために、好適なインタフェースを有しか
つプログラミングされたマイクロコンピュータにより制
御される装置を使用することができる。単一比較器、例
えば、比較器５０〔その出力は周波数・電圧変換器に接
続され、そしてその非反転入力は（マイクロコンピュー
タにより読み取られる蜘または変更される）プｐグラム
可能な入力閾値を受け入れる〕を使用して閾値を介して
掃引しかつ得られた電圧を記録して試料のためのパルス
高をプロットした「よりも大きい」値を得ルコトができ
よう。ダイナミック・メジャメント・コーポレーテッド
によりモデル番号９１１０で市販されているような周波
数・電圧変換器およびデイジタル・エクイツプメントに
より市販されているＭ工ＮＣコンピュータを使用するこ
とができる。
Ｍ工ＮＣ基本言語２．０の好適なプログラムは本願の一
部をなすものである。
部をなすものである。
上記の説明から、少くとも０．１２９の前述したような
検出感度限界Ｓを有する粒子を検出し、分解しかつ計数
しうる粒子計数装置が開示されていることは理解されよ
う。当業者は前述した本発明の教旨を利用して種々の変
更、変型を実施することができる。これらの変更、変型
は特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内にあると解釈
すべきである。
検出感度限界Ｓを有する粒子を検出し、分解しかつ計数
しうる粒子計数装置が開示されていることは理解されよ
う。当業者は前述した本発明の教旨を利用して種々の変
更、変型を実施することができる。これらの変更、変型
は特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内にあると解釈
すべきである。
第１図は本発明による粒子計数装置を様式化して示した
図、第２Ａ図および第２Ｂ図はそれぞれ本発明による粒
子計数装置に使用されるようになったキュベットの平面
図および側面図、第６図は第２図に示したようなキュベ
ットの視検領域を通過する粒子による放射の散乱および
集束を様式化して示した図、そして第４図は本発明によ
る粒子計数装置に使用されるようになった電気回路の略
図である。 １０・・・粒子計数装置、１５・・・放射源、１６・・
・キュベット、１′６Ａ・・・軸線、１６Ｂ・・・穴、
１６Ｎ・・・切欠部、１６Ｒ・・・半径、１６Ｅｌ・・
・軸線、１７・・・検出器、１８・・・計数器ネットワ
ーク、２２・・・第１光学通路、２４・・・第２光学通
路、２Ｂ・・・対物レンズ、２９・・・放射、５０・・
・視検領域、３４・・・正の対物レンズ、３５・・・円
錐形、６７・・・スリットマスク、４０・・・開口数、
４２・・・パルス、４６Ｍ・・・第１チャンネル、４６
Ｄ・・・第２チャンネル、４６Ｔ・・・第３チャンネル
、４６Ｎ・・・第４チャンネル、４８．５０・・・増幅
Ｗ、５２・・・ボテンショメータ、５４Ａ・・・増幅器
、５４・・・補正ネットワーク、５６・・・増幅器、５
８一φマルチバイブレーク、６０・・・計数５。 −５７０−
図、第２Ａ図および第２Ｂ図はそれぞれ本発明による粒
子計数装置に使用されるようになったキュベットの平面
図および側面図、第６図は第２図に示したようなキュベ
ットの視検領域を通過する粒子による放射の散乱および
集束を様式化して示した図、そして第４図は本発明によ
る粒子計数装置に使用されるようになった電気回路の略
図である。 １０・・・粒子計数装置、１５・・・放射源、１６・・
・キュベット、１′６Ａ・・・軸線、１６Ｂ・・・穴、
１６Ｎ・・・切欠部、１６Ｒ・・・半径、１６Ｅｌ・・
・軸線、１７・・・検出器、１８・・・計数器ネットワ
ーク、２２・・・第１光学通路、２４・・・第２光学通
路、２Ｂ・・・対物レンズ、２９・・・放射、５０・・
・視検領域、３４・・・正の対物レンズ、３５・・・円
錐形、６７・・・スリットマスク、４０・・・開口数、
４２・・・パルス、４６Ｍ・・・第１チャンネル、４６
Ｄ・・・第２チャンネル、４６Ｔ・・・第３チャンネル
、４６Ｎ・・・第４チャンネル、４８．５０・・・増幅
Ｗ、５２・・・ボテンショメータ、５４Ａ・・・増幅器
、５４・・・補正ネットワーク、５６・・・増幅器、５
８一φマルチバイブレーク、６０・・・計数５。 −５７０−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）流動性の媒体中の同伴した粒子を計数するようにな
った放射散乱粒子計数装置に使用するキュベットであり
、媒体中に同伴した粒子が通過する内側の視検領域を光
学的に規制しかつ明るく照明するようになったキュベッ
トであって、前記粒子の各々が入射する放射の波長と比
較して小さい半径を有しかつ媒体の屈折率に近い屈折率
を有しそれにより前記粒子の各々が少くとも０、１２９
の検出感度限界Ｓを有するようになっており、前記キュ
ベットトが集束された放射に対し透過性でありかつ媒体
の屈折率に近い屈折率を有する材料で形成さ．れ、そし
て貫通して延びる円筒形の穴を有し、前記円筒形の穴の
軸線が前記キュベツトを通しての粒子の流れに平行であ
や、前記キュベットがその外側に円筒形の表面を有し、
前記円筒形表面を有するシリンダの軸線が前記円筒形の
穴の軸線に垂直であることを特徴とする放射散乱粒子計
数装置に使用するキュベット。 ２）前記円筒形外側表面の半径が前記円筒形の穴の半径
よ９も大゛きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の放射散乱粒子計数装置。 ３）さらに、前記キュベットの外側に光学的に精密な平
坦な面を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載′の放射散乱粒子計数装置。 ４）前記平坦な面が前記円筒形外側表面の軸線に対して
実質的に垂直に延びていることを特徴遜する特許請求の
範囲第３項に記載の放射散乱粒子計数装置。 ５）さらに、前記キュベットの外側に光学的に精密な平
坦な面を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
２項に記載の放射散乱粒子計数装置。 ６）前記平坦な面が前記円筒形外側表面の軸線に対して
垂直に延びているどとを特徴とする特許請求の範囲第５
項に記載の放射散乱粒子計数装置。 ７）前゛記円筒形外側表面が正の対物レンズを収納する
サイズに形成され、前記円筒形の穴の表面および前記円
筒形外側表面が協働して対物レンズに対して少くとも０
．４の開口数を提供するための一組の直交した負の円筒
形光学面を規制していることを特徴とする特許縛求の範
囲第６項に記載の放射散乱粒子計数装ｔ８）前記円筒形
外側表面が正の対物レンズを収納するサイズに形成され
、前記円筒形の穴の表面および前記円筒形外側表面が協
働して対物レンズに対して少くとも０．４の開口数を提
供するための一組の直交した負の円筒形光学面を規制し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
放射散乱粒子計数装置。 ９）前記円筒形外側表面が正の対物レンズを収納するサ
イズに形成され、前記円筒形の穴の表面および前記円筒
形外側表面が協働して対物レンズに対して少くとも０．
４の開口数を提供するための一組の直交した負の円筒形
光学面を規制していることを特徴とする特許請求の範囲
第３項に記載の放射散乱粒子計数装置。 １０）前記円筒形外側表面が正Ω対物レンズを収納する
サイズに形成され、前記円筒形の穴の表面および前記円
筒形外側表面が協働して対物レンズに対し少くともＱ．
４の開口数を提供するための一組の直交した負の円筒形
光学面を規制していることを特徴とする特許請求の範囲
第４項に記載の放射散乱粒子計数装置。 １１）流体媒体中の同伴した粒子であり、各々の粒子が
入射する放射の波長と比較して小さい半径を有しかつ媒
体の屈折率に近い屈折率を有しそれｋよシ各々の粒子が
少くともＱ．１２９゛の検出感度限界Ｓを有するよ２な
粒子を計数するための放射散乱粒子計数装置であって、
集束放射源と、放射に対し透過性であクかっ流体媒体の
屈折率に近い屈折率を有する材料で形成されたキュベッ
トとを備え、前記キュベットには粒子を同伴した流体媒
体が流動しうる円筒形の穴が形成されており、前記キュ
ベットの外側にはまた円筒形表面が形成され、前記円筒
形外面の軸線が前記円筒形の穴の軸線に垂直であり、前
記キュベットが流体媒体中の同伴した粒子が通過する内
部の視検領域を光学的に規制しかつ明るく照明するよう
になっておク、さらに、前記キュベシトの内部に規制さ
れた視検領域を通過する粒子にょク散乱せしめられた放
射に応答して粒子の粒度に関数的に関係した電気信号を
発生する検出器を備えていることを特徴とする放射散乱
粒子計数装置。 １２）前記円筒形外側表面の半径が前記円筒形の穴の半
径よりも大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１１
項に記載の放射散乱粒子計数装置。 １３）゛前記キュベットがさらにその外側に光学的に精
密な平坦な面を備えていることを特徴とする特許請求の
範囲第１１項に記載の放射散乱粒子計数装置台 １４）前記平坦な面が前記円筒形外側表面の軸線に対し
て実質的に垂直に延びていることを特徴とする特許請求
の範囲第１３項に記載の放射散乱粒子計数装置。 １５）前記キュベットがさらにその外側に光学的に精密
な平坦な面を備えていることを特徴とする特許請求の範
囲第１２項に記載の放射散乱粒子計数装置。 １６）前記平坦な面が前記円筒形外側表面の軸線に対し
て垂直に延びていることを特徴とする特許請求の範囲第
１５項に記載の放射散乱粒子計数装置。 １７〕前記円筒形外側表面が正の対物レンズを収納する
サイズに形成され、前記円筒形の穴の表面および前記円
筒形外側表面が協働して対物レンズに対して少くとも０
．４の開口数を提供するための一組の直交した負の円筒
形光学面を規制していることを特徴とする特許請求の範
囲第１６項に記載の放射散乱粒子計数装置０ １８）前記円筒形外側表面が正の対物レンズを収納する
サイズに形成され、前記円筒形の穴の表面および前記円
筒形外側表面が協働して対物レンズに対して少くともＱ
．４の開口数を提供するための一組の直交した負の円筒
形光学面を規制していることを特徴とする特許請求の範
囲第１５項に記載の放射散乱粒子計数装置。 １９）前記円筒形外側表面が正の対物レンズを収納する
サイズに形成され、前記円筒形の穴の表面および前記円
筒形外側表面が協働して対物レンズに対して少くとも０
．４の開口数を提供するための一組の直交した負の円筒
形光学面を規制していることを特徴一とする特許請求の
範囲第１４項に記載の放射散乱粒子計数装置。 ２０）前記円筒形外側表面が正の対物レンズを収納する
サイズに形成され、前記円筒形の穴の表面および前記円
筒形外側表面が協働して対物レンズに対して少くとも０
．４の開口数を提供するための一組の直交した負の円筒
形光学面を規制していることを特徴とする特許請求の範
囲第１６項に記載の放射散乱粒子計数装置。
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