KR20050096911A

KR20050096911A - Flow cell and particle measuring apparatus using the same

Info

Publication number: KR20050096911A
Application number: KR1020057004881A
Authority: KR
Inventors: 토모노부 마쯔다
Original assignee: 리온 가부시키 가이샤
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2005-10-06
Also published as: KR100860933B1

Abstract

A flow cell capable of detecting much scattering light by utilizing the converging angle of a condenser lens to a maximum. In the flow cell for obtaining information on particle size, etc. by forming a particle detection area (M) inside by irradiating laser beam (La), and collecting the scattering light (Ls) emitted by the particles contained in a sample fluid passing through the particle detection area (M) by the condenser lens (L), internal walls (3a and 3b) are formed so that the scattering light (Ls) can be converged by utilizing the converging angle (Theta) of the condenser lens (L) to a maximum.

Description

FLOW CELL AND PARTICLE MEASURING APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 광을 조사하여 시료유체에 함유되는 입자가 발하는 산란광 등을 검출하여 입경 등의 정보를 얻기 위해 시료유체를 흐르게하는 플로우 셀(flow cell) 및 그를 이용한 입자측정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow cell for flowing sample fluid in order to detect scattered light emitted from particles contained in a sample fluid by irradiating light and to obtain information such as particle diameters, and a particle measuring apparatus using the same.

도 6 (a)에 나타낸 바와 같이, 종래의 입자측정장치에 이용되는 플로우셀(100)은 투명부재로 되고, 소정 길이의 직선유로(100a)를 가지며, 단면이 사각형상이고, 전체로서 L형 원통상으로 형성되어 있다. 직선유로(100a)의 중심축은 집광렌즈계(101)에 의한 산란광(Ls)의 수광축과 거의 일치하고 있다(예를 들면, 특개평11-211650호 공보 참조). 또한, 도면부호 102는 레이저광원, 도면부호 103은 광전변환소자를 나타낸다.As shown in Fig. 6 (a), the flow cell 100 used in the conventional particle measuring apparatus is a transparent member, has a straight flow path 100a of a predetermined length, has a rectangular cross section, and is an L-shaped circle as a whole. It is usually formed. The central axis of the straight path 100a substantially coincides with the light receiving axis of the scattered light Ls by the condensing lens system 101 (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-211650). Reference numeral 102 denotes a laser light source and 103 denotes a photoelectric conversion element.

그러나, 종래의 입자측정장치에 이용되는 프로우셀(100)에 있어서는 입자검출영역(M)을 통과한 입자가 발하는 산란광(Ls)이 플로우셀(100)을 형성하는 4개의 내벽부(b, c, d, e)에 의해 그 진로가 제한되고, 집광랜즈계(101)의 집광각을 최대한으로 이용할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 즉, 산란광(Ls)은 도 6 (b)에 나타낸 것처럼, 내벽부(b)와 내벽부(c)에 의해 그 진로가 제한되고, 또 도 6 (c)에 나타낸 바와 같이, 내벽부(d)와 내벽부(e)에 의해 그 진로가 제한되므로, 집광렌즈계(101)의 집광각을 최대한으로 이용할 수 없다.However, in the procell 100 used in the conventional particle measuring apparatus, the scattering light Ls emitted by the particles passing through the particle detection region M forms four inner wall portions b and c forming the flow cell 100. , d, e) the course is limited, there is a problem that can not use the light collecting angle of the light collecting lens system 101 to the maximum. That is, the scattered light Ls is limited in its course by the inner wall portion b and the inner wall portion c, as shown in Fig. 6B, and the inner wall portion d as shown in Fig. 6C. ) And the inner wall part (e) is limited in the course, so that the condensing angle of the condenser lens system 101 cannot be utilized to the maximum.

그래서, 산란광(Ls)의 검출레벨을 높여 입자의 검출 정도(精度)를 올리기 위해서는 집광렌즈계(101)의 집광각을 최대한으로 이용할 필요가 있다.Therefore, in order to raise the detection level of scattered light Ls and raise the detection precision of particle | grains, it is necessary to utilize the condensing angle of the condensing lens system 101 to the maximum.

본 발명은 종래 기술이 가지고 있는 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 집광수단의 집광각을 최대한으로 이용하여 산란광 등을 보다 많이 검출할 수 있는 플로우셀 및 그를 이용한 입자측정장치를 제공하는 것이다. The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a flow cell capable of detecting more scattered light and the like using the light collecting angle of the light collecting means to the maximum, and a particle measuring device using the same. To provide.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 플로우셀이 사시도이다.1 is a perspective view of a flow cell according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도(a)와 B-B선 단면도(b)이다.2 is a cross-sectional view taken along a line A-A and a line B-B of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 플로우셀이 사시도이다.3 is a perspective view of a flow cell according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 C-C선 단면도(a)와 D-D선 단면도(b)이다.4 is a cross-sectional view taken along the line C-C and a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG.

도 5는 본 발명에 관한 입자측정장치의 개략구성도이다.5 is a schematic configuration diagram of a particle measuring device according to the present invention.

도 6은 종래의 입자측정장치의 개략구성도(a), 플로우셀의 종단면도(b), 플로우셀의 횡단면도(c)이다.6 is a schematic configuration diagram (a) of a conventional particle size measuring apparatus, a longitudinal cross-sectional view (b) of a flow cell, and a cross-sectional view (c) of a flow cell.

상기 문제를 해결하기 위한 청구의 범위 제1항에 관한 발명은 광을 조사하여 입자검출영역을 내부에 형성하고, 그 입자검출영역을 통과하는 시료유체에 함유되는 입자가 발하는 산란광 등을 집광수단으로 집광하고, 입경 등의 정보를 얻기 위한 플로우셀에서, 상기 산란광 등이 상기 집광수단의 집광각을 최대한으로 이용하여 집광되도록 내벽부를 형성한 것이다. The invention according to claim 1 to solve the above problem is to form a particle detection region therein by irradiating light, and the scattering light or the like emitted by the particles contained in the sample fluid passing through the particle detection region as a condensing means In the flow cell for condensing and obtaining information such as particle diameter, the inner wall portion is formed so that the scattered light and the like are condensed with the maximum condensing angle of the condensing means.

청구의 범위 제2항에 관한 발명은 청구의 범위 제1항 기재의 플로우셀과, 그 플로우셀을 흐르는 시료유체에 광을 조사하여 입자검출영역을 형성하는 광원과, 상기 입자검출영영에서의 입자의 산란광 또는 회절광을 검출처리하는 광학적 검출처리수단을 구비한다.The invention according to claim 2 is a flow cell according to claim 1, a light source for irradiating light to a sample fluid flowing through the flow cell to form a particle detection region, and particles in the particle detection domain. And optical detection processing means for detecting and processing scattered light or diffracted light.

이하, 본 발명의 실시형태의 첨부도면에 의거하여 설명한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 플로우셀의 사시도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도(a)와 B-B선 단면도(b), 도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 플로우셀의 사시도, 도 4는 도 3의 C-C선 단면도(a)와 D-D선 단면도(b), 도 5는 본 발명에 관한 입자측정장치의 개략구성도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, it demonstrates based on attached drawing of embodiment of this invention. 1 is a perspective view of a flow cell according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 and a sectional view taken along the line BB of FIG. 1, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. 4 is a sectional view taken along line CC (a) and DD line (b) of FIG. 3, and FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a particle measuring device according to the present invention.

본 발명의 제1실시형태에 관한 플로우셀(1)은 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 투명부재로 형성되고, 화살표방향으로 시료유체를 흐르게 하여 레이저광(La)과 입자검출영역(M)을 형성하는 유로(2)와, 이 유로(2)와 직교하는 동시에 유로(2)와 집광렌즈(L) 사이에 위치하여 양단에 출구를 가지는 유로(3)로 이루어진다. As shown in Figs. 1 and 2, the flow cell 1 according to the first embodiment of the present invention is formed of a transparent member, and flows a sample fluid in the direction of the arrow, whereby the laser light La and the particle detection area M ) And a flow path (3) orthogonal to the flow path (2) and positioned between the flow path (2) and the condensing lens (L) and having outlets at both ends.

유로(2)는 4개의 내벽부(2a, 2b, 2c, 2d)로 이루어지고, 단면이 사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 유로(3)도 4개의 내벽부(3a, 3b, 3c, 3d)로 이루어지고, 단면이 사각형상으로 형성되어 있다. The flow path 2 consists of four inner wall parts 2a, 2b, 2c, and 2d, and the cross section is formed in square shape. Moreover, the flow path 3 also consists of four inner wall parts 3a, 3b, 3c, and 3d, and the cross section is formed in square shape.

입자검출영역(M)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 산란광(Ls)을 집광하는 집광렌즈(L)의 집광각(θ)을 최대한으로 이용하기 위해, 유로(2)의 4개의 내벽부(2a, 2b, 2c, 2d)의 단부가 집광렌즈(L)의 최외연부에 입사하는 산란광(Ls)의 방해로 되지 않는 위치에 설정된다. As shown in FIG. 2, the particle detection region M includes four inner wall portions of the flow path 2 in order to maximize the condensing angle θ of the condensing lens L for condensing the scattered light Ls. The ends of 2a, 2b, 2c, and 2d are set at positions which do not interfere with the scattered light Ls incident on the outermost edge of the condensing lens L.

도 2 (a)에 나타낸 바와 같이, 유로(3)의 양단을 개구하고, 도 6 (b)에서 직선유로(100a)의 내벽부(c)의 산란광(Ls)의 진로를 제한하고 있는 부분을 제거하고, 집광렌즈(L)의 최외연부에 입사하는 산란광(Ls)의 방해가 되지 않도록 하고 있다. As shown in Fig. 2 (a), both ends of the flow path (3) are opened, and in Fig. 6 (b), the part restricting the path of the scattered light Ls of the inner wall portion (c) of the straight path (100a) is shown. It removes, and it does not interfere with the scattered light Ls which injects into the outermost edge of the condensing lens L. As shown in FIG.

또한, 도 2 (b)에 나타낸 바와 같이, 유로(3)의 2개의 내벽부(3c, 3d)가 집광렌즈(L)의 최외연부에 입사하는 산란광(Ls)의 방해로 되지 않도록, 내벽부(3c)와 내벽부(3d)의 간격을 내벽부(2c)와 내벽부(2d)의 간격보다도 크게 하고 있다.In addition, as shown in FIG. 2B, the inner wall so that the two inner wall portions 3c and 3d of the flow path 3 do not interfere with the scattered light Ls incident on the outermost edge of the condensing lens L. The space | interval of the part 3c and the inner wall part 3d is made larger than the space | interval of the inner wall part 2c and the inner wall part 2d.

이상과 같이 구성한 제1 실시형태에 관한 플로우셀(1)에 있어서는, 입자검출영역(M)을 통과하는 시료유체에 함유되는 입자가 발하는 산란광(Ls)은 집광렌즈(L)의 집광각(θ)을 최대한으로 이용하여 집광된다. In the flow cell 1 according to the first embodiment configured as described above, the scattered light Ls emitted by the particles contained in the sample fluid passing through the particle detection region M is the light collection angle L of the condensing lens L. ) Is collected using the maximum.

또한, 제1실시형태에서는 유로(3)의 양단을 개구하여 출구로 하였으나, 유로(3)의 일단만 개구하고 타단을 폐색하여도 좋다. 그 경우, 폐색하는 내벽부가 집광렌즈(L)의 최외연부에 입사하는 산란광(Ls)의 방해로 되지 않도록 내벽부를 형성하지 않으면 안된다. In addition, in the first embodiment, both ends of the flow path 3 are opened to the outlet, but only one end of the flow path 3 may be opened and the other end may be closed. In this case, the inner wall portion must be formed so that the closed inner wall portion does not interfere with the scattered light Ls incident on the outermost edge of the condensing lens L.

다음에, 본 발명의 제2실시형태에 관한 플로우셀(10)은 도 3과 도4에 나타낸 바와 같이, 투명부재로 형성되고, 단면이 사각형상의 유로(11)와, 사각추형상의 유로(12)와, 화살표방향으로 시료유체를 흐르게 하여 레이저광(La)과 입자검출영역(M)을 내부에 형성하는 단면이 사각형상의 유로(13)와, 사각추형상의 유로(14)와, 단면이 사각형상의 유로(15)로 이루어진다.Next, as shown in Figs. 3 and 4, the flow cell 10 according to the second embodiment of the present invention is formed of a transparent member, and has a rectangular passage 11 and a square passage 12. ) And a cross section for forming the laser beam La and the particle detection region M therein by flowing the sample fluid in the direction of the arrow, and having a rectangular flow path 13, a square cone flow path 14, and a cross section having a rectangular shape. The upper flow path 15 is formed.

유로(13)는 소망의 크기의 입자검출영역(M)이 형성될 수 있는 단면적 및 길이를 갖는다. 유로(11)와 유로(15), 유로(12)와 유로(14)는 각각 유로(13)의 중심을 중심으로 하여 점대칭으로 형성되어 있다.The flow passage 13 has a cross-sectional area and a length in which a particle detection region M of a desired size can be formed. The flow path 11 and the flow path 15, the flow path 12 and the flow path 14 are formed in the point symmetry centering on the center of the flow path 13, respectively.

또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 산란광(Ls)을 집광하는 집광렌즈(L)의 집광각(θ)을 최대한으로 이용하기 위해, 유로(14)의 4개의 내벽부(14a, 14b, 14c, 14d)는 집광렌즈(L)의 최외연부에 입사하는 산란광(Ls)의 방해로 되지 않도록 형성되어 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the four inner wall portions 14a, 14b, 14c, of the flow path 14, in order to maximize the condensing angle θ of the condensing lens L for condensing the scattered light Ls. 14d) is formed so as not to disturb the scattered light Ls incident on the outermost edge of the condensing lens L.

이상과 같이 구성된 제2실시형태에 관한 플로우셀(10)에 있어서는, 입자검출영역(M)을 통과하는 시료유체에 함유되는 입자가 발하는 산란광(Ls)은 집광렌즈(L)의 집광각(θ)을 최대한으로 이용하여 집광된다. In the flow cell 10 according to the second embodiment configured as described above, the scattered light Ls emitted by the particles contained in the sample fluid passing through the particle detection region M is the condensing angle θ of the condensing lens L. ) Is collected using the maximum.

또한, 제2실시형태에서는 유로(12)와 유로(14)를 사각추형상으로 형성하였으나, 원추형상으로 형성하여 집광렌즈(L)의 집광각(θ)을 최대한으로 이용할 수도 있다. 또한, 집광렌즈(L)를 플로우셀(10)의 반대쪽에 또 하나 설치하여, 집광각(θ)을 2배로 할 수도 있다. Further, in the second embodiment, the flow path 12 and the flow path 14 are formed in a quadrangular cone shape, but can also be formed in a conical shape so as to utilize the light collecting angle θ of the condensing lens L to the maximum. In addition, the light collecting lens L may be provided on the opposite side of the flow cell 10 to double the light collecting angle θ.

플로우셀(1, 10)은 모든 부분이 투명한 부재일 필요는 없고, 광의 통과되지 않는 부분은 불투명한 부재로 형성하여도 좋다. 또한, 플로우셀(1, 10)은 일체화 할 필요는 없고, 복수의 부재를 조합하여 같은 기능을 갖도록 하여도 좋다.The flow cells 1 and 10 do not have to be all transparent members, and portions not passing through light may be formed of opaque members. In addition, the flow cells 1 and 10 do not need to be integrated, and a plurality of members may be combined to have the same function.

다음에, 본 발명에 관한 입자측정장치는 도 5에 나타낸 바와 같이, 도 1에 나타낸 플로우셀(1), 레이저광(20), 집광렌즈(L)를 포함하는 집광광학계(21), 광전변환소자(22) 등을 구비하고 있다. 또, 플로우셀(1) 대신에 도 3에 나타낸 플로우셀(10)을 이용할 수도 있다. Next, as shown in FIG. 5, the particle measuring device according to the present invention includes the flow cell 1 shown in FIG. 1, the light converging optical system 21 including the laser light 20 and the condenser lens L, and a photoelectric conversion. The element 22 etc. are provided. In addition, the flow cell 10 shown in FIG. 3 can also be used instead of the flow cell 1.

레이저광원(20)은 플로우셀(1)의 유로(2)의 소정 개소에 레이저광(La)을 조사하여 입자검출영역(M)을 형성한다. 여기서, 레이저광(La)의 광축은 유로(2)내에서 유로(2)의 중심축과 거의 직교하고 있다.The laser light source 20 forms the particle detection region M by irradiating the laser light La to a predetermined portion of the flow path 2 of the flow cell 1. Here, the optical axis of the laser beam La is substantially orthogonal to the central axis of the flow path 2 in the flow path 2.

집광광학계(21)는 플로우셀(1)의 유로(2)의 중심축과 일치하는 광축을 가지며, 입자검출영역(M)에서 레이저광(La)을 받은 입자가 발하는 산란광(Ls)을 집광한다. 또, 집광광학계(21)는 반드시 플로우셀(1)의 유로(2)의 중심축상에 설치할 필요은 없다. The condensing optical system 21 has an optical axis that coincides with the central axis of the flow path 2 of the flow cell 1, and condenses scattered light Ls emitted by particles that receive the laser light La in the particle detection region M. . In addition, the condensing optical system 21 does not necessarily need to be provided on the central axis of the flow path 2 of the flow cell 1.

광전변환소자(22)는 집광광학계(21)의 광축상에 설치되고, 집광광학계(21)에 의해 집광된 산란광(Ls)을 수광하여, 산란광(Ls)을 그 강도에 따른 전압으로 변환한다. 또, 집광광학계(21)와 그 다음의 수단을 광학적 검출처리수단이라고 한다. The photoelectric conversion element 22 is provided on the optical axis of the condensing optical system 21, receives scattered light Ls collected by the condensing optical system 21, and converts the scattered light Ls into a voltage corresponding to its intensity. The condensing optical system 21 and the following means are called optical detection processing means.

이상과 같이 구성한 본 발명에 관한 입자측정장치의 동작에 대하여 설명한다. 레이저광원(20)에서 출사한 레이저광(La)이 유로(2)의 소정 개소에 조사되고, 입자검출영역(M)을 형성한다. 거기서 시료유체에 함유되는 입자가 입자검출영역(M)을 통과하면, 입자에 레이저광(La)이 조사되고, 입자가 산란광(Ls)을 발한다.The operation | movement of the particle | grain measuring apparatus which concerns on this invention comprised as mentioned above is demonstrated. The laser light La emitted from the laser light source 20 is irradiated to a predetermined portion of the flow path 2 to form the particle detection region M. FIG. When the particles contained in the sample fluid pass through the particle detection region M, the laser light La is irradiated to the particles, and the particles emit scattered light Ls.

산란광(Ls)은 플로우셀(1)의 유로(2, 3)의 형상에 의해, 집광광학계(21)가 그 집광각(θ)을 최대한으로 이용하여 광전변환소자(22)에 집광된다. 그러면, 광전변환소자(22)에 집광된 산란광(Ls)은 광전변환소자(22)에 의해 산란광(Ls)의 강도에 따른 전압으로 변환된다.The scattered light Ls is condensed on the photoelectric conversion element 22 by the condensing optical system 21 using the condensing angle θ to the maximum by the shape of the flow paths 2 and 3 of the flow cell 1. Then, the scattered light Ls focused on the photoelectric conversion element 22 is converted into a voltage according to the intensity of the scattered light Ls by the photoelectric conversion element 22.

따라서, 플로우셀(1)의 유로(2, 3)의 형상을 집광광학계(21)가 그 집광각(θ)을 최대한으로 이용하여 산란광(Ls)을 광전변환소자(22)에 집광할 수 있도록 형성한 것이므로, 검출레벨을 올릴 수 있다.Accordingly, the condensing optical system 21 can condense the scattered light Ls to the photoelectric conversion element 22 using the condensing angle θ to the maximum in the shape of the flow paths 2 and 3 of the flow cell 1. Since it is formed, the detection level can be raised.

이상 설명한 바와 같이, 청구의 범위 제1항에 관한 발명에 의하면, 입자검출영역을 통과하는 시료유체에 함유되는 입자가 광원으로부터의 광을 받아서 발하는 산란광 등을 집광수단의 집광각을 최대한으로 이용하여 집광할 수 있다.As described above, according to the invention according to claim 1, the scattering light or the like emitted by particles contained in the sample fluid passing through the particle detection region by receiving light from the light source is utilized to maximize the condensing angle of the condensing means. It can condense.

청구의 범위 제2항에 관한 발명에 의하면, 플로우셀의 유로의 형상을 광학적검출처리수단이 그 집광각을 최대한으로 이용하여 산란광을 집광할 수 있도록 형성한 것이므로, 검출레벨을 올릴 수 있다.According to the invention according to claim 2, the shape of the flow path of the flow cell is formed so that the optical detection processing means can collect scattered light using the maximum condensing angle, so that the detection level can be raised.

Claims

In the flow cell for irradiating light to form a particle detection region therein, collecting scattered light emitted by the particles contained in the sample fluid passing through the particle detection region, etc. with a condensing means, and obtaining information such as particle diameter, the scattered light And an inner wall portion formed such that a light is collected using the light collecting angle of the light collecting means to the maximum.

A light source for irradiating light to a flow cell according to claim 1, a sample fluid flowing through the flow cell to form a particle detection region, and optical detection processing means for detecting and processing scattered light or diffracted light of particles in the particle detection domain. Particle measuring apparatus comprising a.