JPS6295448A - 粒子測定方法及び装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は１粒子測定方法反びその装置、さらに詳細には
被測定粒子にレーザー光源のようなコヒーレント光源か
らの光束を照射して粒子からの散乱光を測定し、粒径及
び粒子数など粒子の特性を測定する粒子測定方法及びそ
の装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、測定領域内に光を入射させ、その透過光；、
１や散乱特性を測定することにより同領域内における粒
子の粒径、数などの特性をＪｌｌｌ定する技術が知られ
ている。

例えば、純水中の不純物粒子の測定にもこの技術が用い
られているが、純水中の微粒子は径が小さく、またまば
らにしか存在しないため、測定には困難か伴なう。その
ため、従来では微粒子からの散乱強度を増加させるため
にレーザー光源などからの入射光束を小さな領域に集光
させ、高輝度の′Ａｌｌ＋定領域を股領域この領域を通
過する粒子からの散乱光を受光する方法が用いられてい
る。

また、ラテックス粒子による抗原抗体反応の測定などに
おいては、ラテックス粒子懸濁液に入射させた光の透過
光Ｉｉ）を４縛定し、その減衰から反応の進行を検出し
抗原ｒ、Ｈを検定する方法が用いられている。

［発明が解決しようとする問題点〕 ところが純水中の微粒子測定においては、比較的粒子密
度の高い測定範囲内では前記の方法により小さな測定領
域から粒子のＩす集団の特性を測定できるか、純度が高
まるに従い狭いＪｌｌｌ定領域に送り込む純水Ｈ，Ｈを
増加させるなどの措置を講じないと純水の品質を反映す
るに充分な粒子数を測定できなくなり、１０時間に測定
を終了できない問題があった。

あった。

また、前記の透過光らニ一式のラテックス粒子−により
抗原抗体反応の測定では透過光ｒ−がラテックス粒子の
数と粒径の両方により変化するため、予めＪｉｌ！定し
た反応前の粒径と粒子数に応じた減光ｊ１１補１１：を
行なう必要があった。この点ではレーザーなどのコヒー
レント光を用いて同一粒子に対する方向のそれぞれ異な
る１散乱光強度の比を検出することにより、粒子−散に
関係なく粒径変化を検出できることが知られている。

ところが、純水のａ１１定の場合と同様レーザー光を用
いた１１＋１１定領域は非常に狭いので反応初期の少数
の粒子の粒径変化をとらえきれない間ｍがあった。

［問題点を解決するためのｆ段］ 従って本発明では粒子測定領域を拡大して少数の微粒子
、１＋１１定を１１丁能とし、しかも方向の異なる散乱
光を検出できるようにするため、その４１１定方法にお
いては、被＋７１１定粒子にコヒーレント光源からの光
束を照射して粒子からの故＾Ｌ光を測定し、粒子−の特
性を測定する粒子Ｊｉｌｔ定方法において、前記光・東
を被測定粒子の存在するＭ１定領域で複数回反射させる
ことによって、測定領域で同一方向に走るほぼ１Ｌ行な
コヒーレント光束群を形成するプロセスと、同様の方法
により前記コヒーレント光束４Ｔと異なる同一方向に走
るほぼ品行なコヒーレント光束群を形成する少なくとも
もう１つのプロセスから成り、各コヒーレント光束群に
よる散乱方向の賢なった被′Ａｌｌ定粒子の散乱光を測
定することにより被ａ１１１定粒子の特性を４１１定す
る構成とし、またその測定装置においては、被Ａｌｌ定
粒子にコヒーレント光源からの光束を照射して粒子から
の散乱光をＪｌｌｌ定し、粒子の特性を測定する粒子測
定装置において、第１．第２．第３あるいはそれ以上の
数の反射手段をａｌｌ定領域の周囲に前記コヒーレント
光源からの光束を順次反射させるよう配置するとともに
、前記コヒーレント光源からの光束の前記各反射手段に
おける反射順を変更する偏向手段を設け、この偏向手段
によりＸ１ｌｌ定領域に形成されるほぼ４Ｌ行なコヒー
レント光束群の方向を変更し、異なる方向を有するコヒ
ーレント光束群により得られる散乱方向の異なる被測定
粒子−の散乱光をＪｌｌｌ定することにより被測定粒子
−の特性を測定する構成を採用した。

る構成を採用した。

［作　川］ 以ｊ−の構成によれば、測定領域を多数の品行なコヒー
レント光重群で覆うことができ、少数の粒子の散乱光を
確実にとらえることが可能となるとともに、１■１．後
、側方など異なる方向への散乱光を１つのＪｌｌｌ定位
置からＪｌｌｌ定でき、粒子数と無関係な粒子−経の変
化その他の特性を確実に検出することができる。

［実施例］ 以下、図面に示す￥流側に基づき本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明による粒子？ｌ１１１定の方法及びその
装置の構成を説明するだめのもので、実施例としてラテ
ックス粒子による抗原抗体反応の測定装置の主要部が示
されている。

装置は測定領域構成部Ｘと、光路偏向部Ｙから成る。１
測定領域構成部Ｘには、ラテックス粒子懸濁液を収容し
た容器内などに設定されるＪｌｌｌ定領域５を囲むよう
に４枚のストライプ状のミラー１〜４をＰ方向に沿って
平行に配置する。各ミラー１〜４は反射面を内側に向け
、隣り合うミラーとそれぞれ９０°の角度をもって交わ
るよう設置される。

後述するＪｌｌｌ定動作かられかるように、４１１定領
域５は２つのミラー（２、３）間のほぼｆ板状の領域に
設定すれば良いので、ミラー１〜４は少なくとも３枚以
北であればよく、またミラー間の角度も９０６に限定さ
れないのは言うもでもない。

一方、光路偏向部Ｙはレーザー光源９．及び偏向ミラー
７．１０．１１と遮光のためのピンホール板１２などか
ら構成される。レーザー光源９はヘリウム会ネオンなど
のカスレーザ、゛Ｖ、４体レーザー素了−などのコヒー
レント光源から成り、そのレーザー光はＣ方向に沿って
進み、ミラー１０に入射されるミラー１０はモータなど
の駆動手段により軸１０ａの周りに回転振動できるよう
に構成されており、入射光束をＡ′またはＢ′力方向偏
向させる。Ｂ′力方向はミラー１１が設けられており、
これによりミラー１１の入射光束はＡ′力向とモ行な方
向に反射され、ミラー１１の位置に応じて実線及び破線
で示した２本の４・−行な光束ａ、ｂを形成できるよう
にしである。

ピンホール板１２．１２は各光束ａ、ｂのみを通すピン
ホールＰ３．ＰＬ、Ｐ２を右し、その他の方向の光束を
Ａｌｌ！定領域構成部Ｘに到達しないよう遮断する。符
号ＳＰは、ミラー１０の変位に応じてピンホール板」二
で変位する、遮断されたレーザー光束により生じるスポ
フトの一部を指している。

さて、光束ａはピンホールＰｉを介してミラー■に入射
される。光束ａはミラーｌの長手方向の反射面と直角な
面内よりわずかにずれた入射角をもって入射されるので
、以後ミラー１，２，３゜４．１．２・・・とらせん状
に回転するように反射をｋｉｔけ、光ファイバーなどか
ら構成した光トラ・ンブ６に回収される。この光トラッ
プは測定領域構成部Ｘにおける粒子１１＋１１定に影響
をおよぼさない位置まで光束を導く。

一力、ミラー２，３はミラー１．４よりも光路偏向部Ｙ
のある側が延長されており、この部分に光束すが導かれ
る。光束すはまずミラー７により」−力にはね上げられ
、ミラー３に入射する。この時の入射角の絶対値は光束
ａのミラー１に対する角度と等しくされる。また、入射
地点は光束ａが形成するらせん状に回転する千行光東の
ピッチの１．５倍（本実施例では）だけ、光束ａがミラ
ー３Ｆ−で反射する地点から離れた位置とする。これに
より、光束すは前記と逆の順、即ちミラー３゜２．１，
４，３．２・・・の順で反射され、光トラップ８に回収
される。

さらに光路偏向部Ｙについては次のような実施例も考え
られる。第３図（ａ）〜（ｄ）で詳細に説明する。まず
、レーザー光束Ｃをケスタープリズム１３の端面にＩ■
直に入射させ、モ行光東を得る。この１対の光束は第３
図（ｂ）のような開［１部１４ａ、１４ｂを持つ光束選
択用円板１４に入射させる。内周側の開口部１４ａの開
き角φ′と外周側の開口ｎ１４ｂの開き角φは等しく、
ともにφ＝φ′＝ｌ＆Ｏ’（ｎはｉＥの整数）に設定し
てある。この光束選択用円板を取りつけたモータ１５を
子連で回転させることにより１対の光束ａ′。

ｂ′は交互に同円板の開口部１４ａ、１４ｂを通過する
。

各光重の通過時間は円板１４の開口部１４ａ。

１４ｂの開き角を変えることにより変化させることがで
きるが、本実施例では前記のように同じ開き角とし、２
光束ａ′、ｂ′が同じ照射時間となるようにしている。

さらに光束ａ′（又はｂ’）は固定ミラー１６（または
１７）で直角に反射され、直角に交わる２而の平面鏡を
有する可動式のミラー１８の一反射而に４５°の角で入
射して反射する。この時２光東ａ、ｂはｑいにモ行光東
となるが、その間隔は可動ミラーを光束ａ′、ｂ’と乎
行なＲ方向に前後させることにより変化させることがで
きる。

又、光束ａ′の反射面に乎行な方向即ちＲ方向と４５°
の角度を成すＲ′方向に前後させれば、第３１剥（Ｃ）
に示すように光束ａは移動せず、光束すのみを光束ａに
対して上行に移動させることかできる。さらにｎ）動ミ
ラー１８を第３図（ｄ）のように回転移動させれば光束
ａ又はｂの進行方向を偏向させることも可能である。

次に以］二の構成における動作につき説明する。

以−ドではまず光路偏向部Ｙとして第１図の構成を用い
るものとして説明を進める。

第１図のような構成により、上板状の測定領域５をＫｊ
いて、コヒーレントな平行光束群Ａと、このセ１行光東
群とほぼ１８０’方向の異なるコヒーレントな平行光束
群Ｂを形成することができる。

この様子をｆｌｌｌｌｌｌｌｌ周領域５周辺図として第
２図に示す。

ここで、以上の２つの乎行な光束群により形成される散
乱光のＩ！ｌｌｌ定装置を第４図に示す。第４図におい
ては、測定領域を通過する光束群Ａ。

Ｂの方向のみがほぼ１直線に近似した形で示されている
。この直線Ａ−Ｈに対して受光レンズ２０．光電検知器
２１から成る受光系が角度Ｏだけ傾けて配置される。図
示の角度θ′はθ′翼１８０’−０であり、ｏ′＞ｏと
とれば光電検知器２１によって）ｉ行光束群Ａに対して
は散乱角θ′の粒子の後方散乱を、また平行光束群Ｂに
対しては散乱角Ｏの１■ｉ方散１ＩｉＬ？測定できる。

光電検知器２１はフォトタイオード、光電子増倍管その
他の光センサ装置から構成され、入射される光強度を測
定できるものとする。

次に以トの構成におけるｆｌｌｌｌ定方法につき詳述す
る。

まず、測定領域５にラテックス粒子懸濁液を収納した所
定形状の容器を用意し、レーザー光源９を発光させる。

そしてミラー１０を交ＴＩ［にば動させ、その反射光束
をＡ′またはＢ′方向に偏向させる。ミラー１０は第５
図上段に示すようにＡ′、Ｂ′方向に光束反射を行なう
へ〈揺動を繰り返すが、この時、測定に充分な時間ずつ
測定領域５に平行光束群Ａ、ないしＢが形成されるよう
ミラー１０の揺動速度を調節する。

同時に光電検知器２１による光強度測定を行なうと、検
知器２１の出力は第５図下段のようになる。この時、受
光系に対する散乱光の散乱角は第５図中段のようにθ′
と０の間で変化する。従ってミラー１０の揺動に同期し
て光電検知器２１の出力を読み取ることにより、平行光
束群ＡによるＪｌｌ領領域５おける散乱角度θ′の後方
散乱光強１ｉ　Ｂ　Ｓと、平行光束群Ｂによる同領域に
おける散乱角度０の前方散乱光強度ＦＳを１１一定する
ことができる。

一方、第３図（ａ）〜（ｄ）に示した光路偏向部の応用
例を用いる場合には第５図に対応した第６図に示すよう
に光束ａ、ｂの選択は瞬蒔に行なわれ、散乱光強度信号
に第５図に破線で示されたような不感帯が現われず、後
段の信壮処理系の構成が容易になる。

以１ユのような方法によれば、ラテックス粒子を用いた
抗原抗体反応において、前方及び後方の散乱光強度を簡
ｒｌ＞、安価な単一の受光系により各々検出でき、これ
らの強度比から粒子数に関係なく粒径を検出することが
でき、この粒径の変化から抗原抗体反応の進行を測定す
ることができる。特に、１−、記の構成によれば、広範
な１１１１！定領域を全て４Ｌ行な光束群で覆うように
しているので、微早：な抗原Ｘ１１に対しての抗体反応
における初期のわずかな粒径変化を確実に検出し、反応
の開始時期、進行を正確に知ることができる。

従って従来方式１とおけるように粒子数による減光補正
などを必要とせず、ＩＦ確に粒径変化のみを検出するこ
とにより信頼性の高い抗原抗体反応の測定がｉｉｆ能と
なる。

本発明の構成は抗原抗体反応測定のみではなく、他の粒
子ａｌｌｌ定にも適用することができる。

例えば、純水の品質測定などにおいて不純物粒子の粒径
、数密度その他の特性を測定する場合にも同様の技術を
用いるこができる。このような場合には、測定領域全体
の各粒子の散乱光強度の相関を演算する処理手段を光電
検知器の後段に組み合わせることも可能である。

また、−［二記実施例では簡略化のため、Ｊｌｌｌ定領
域中のコヒーレントな平行光束群の密度をまばらな状態
で図示したが、光栄群の密度は回転反射用のミラー１〜
４に対する光栄の入射角度により用途に応して様々に設
定することができる。特に密度を増加させる場合には、
方向の異なる平行光束群の角度差を１８０″により近づ
けることができる。逆に平行光束の密度を低−ドさせる
場合には、受光系の配置角度によって前方、後方のみで
なく、側方Ｉ散乱なと種々の散乱角度の散乱光を測定す
ることができる。又、測定領域を覆う方向の異なった平
行光束群の数は２つに限定されることなく、偏向手段そ
の他の改変により必要に応じて変更できる。

［効　果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、その
方法においては被ΔＩＩＩ定粒子−にコヒーレント光源
からの光栄を照射して粒子−からの散乱光をＷｌｌｌ定
し、粒子の特性を測定する粒子−？Ｉｌｌ定力法に方法
て、前記光栄を被測定粒子−の存在するａｌｌｌ定領域
で複数回反射させることによって測定領域で同一方向に
走るほぼ平行なコヒーレント光栄群を形成するプロセス
と、同様の方法により前記コヒーレント光栄群と異なる
同一方向に走るほぼ中−行なコヒーレント光栄群を形成
する少なくとももう１つのプロセスから成り、各コヒー
レント光５に群による散乱方向の火なった被へ１鴫定粒
子−の散＾し光を測定することにより被゛側定粒子−の
特性を′Ａ１４定する構成を採用し、その装置において
は、被Ｊｌｌｌ定粒子にコヒーレント光源からの光栄を
照射して粒子からの散乱光をＸ１ｌｌ定し、粒子の特性
を７測定する粒子Ａｌｌ！定装置において、第１．第２
．第３あるいはそれ以上の数の反射手段を１１＋１１定
望域の周囲に前記コヒーレント光源からの光束を順次反
射させるよう配置するとともに、前記コヒーレント光源
からの光束の前記各反射手段における反射順を変更する
偏向手段を設け、この偏向手段により、測定領域に形成
されるほぼ平行なコヒーレント光栄群の方向を変更し、
異なる方向を有するコヒーレント光束群により得られる
散乱方向の異な゛る被Ｊｌｌｌ定粒子の散乱光をｆｌ１
１定することにより被測定粒子の特性を測定する構成を
採用しているので、筒中安価な装置構成により異なる散
乱方向を有する散乱光を測定でき、面ゆ１な補正処理を
必要とすることなく被測定粒子の特性を正確かつ確実に
測定できる優れた効果がある。

効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による粒イΔ１１定装置の構成図、第２
図は第１図のｌ１ｔｔｌ定領域周辺を詳細に示した１１
而図、第３図（ａ）〜（ｄ）は光路偏向部の異なる実施
例を示した説明図、第４図は第１図の装置とともに用い
られる散乱光４１１定装置の説明図、第５図は本発明に
おける散乱光測定を説明するための波形図、第６図は第
３図（ａ）〜（ｄ）の構成を用いる場合の散乱光測定を
説明する波形図である。 １〜４，７，１０．１１・・・ミラー ５・・・測定領域　　　　６，８・・・光トラップ９・
・・レーｆ−）ｌｔ　　　１２・・・ピンホール板１３
・・・ケスタープリズム １４・・・光路選択用円板 １５・・・モータ　　　　Ａ、Ｂ・・・）１行光束群Ｐ
ｉ、Ｐ２・・・ピンホール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被測定粒子にコヒーレント光源からの光束を照射し
   て粒子からの散乱光を測定し、粒子の特性を測定する粒
   子測定方法において、前記光束を被測定粒子の存在する
   測定領域で複数回反射させることによって測定領域で同
   一方向に走るほぼ平行なコヒーレント光束群を形成する
   プロセスと、同様の方法により前記コヒーレント光束群
   と異なる同一方向に走るほぼ平行なコヒーレント光束群
   を形成する少なくとももう１つのプロセスから成り、各
   コヒーレント光束群による散乱方向の異なった被測定粒
   子の散乱光を測定することにより被測定粒子の特性を測
   定することを特徴とする粒子測定方法。 ２）被測定粒子にコヒーレント光源からの光束を照射し
   て粒子からの散乱光を測定し、粒子の特性を測定する粒
   子測定装置において、第１、第２、第３あるいはそれ以
   上の数の反射手段を測定領域の周囲に前記コヒーレント
   光源からの光束を順次反射させるよう配置するとともに
   、前記コヒーレント光源からの光束の前記各反射手段に
   おける反射順を変更する偏向手段を設け、この偏向手段
   により、測定領域に形成されるほぼ平行なコヒーレント
   光束群の方向を変更し、異なる方向を有するコヒーレン
   ト光束群により得られる被測定粒子の散乱方向の異なる
   散乱光を測定することにより被測定粒子の特性を測定す
   ることを特徴とする粒子測定装置。