WO2016158443A1 - 微粒子計測装置 - Google Patents

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明威 田村
藤原　馨
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東京エレクトロン株式会社
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    • G01N2015/0053—Investigating dispersion of solids in liquids, e.g. trouble

Definitions

  • a particle measuring apparatus in order to measure particles with higher accuracy, it is required to improve the ratio of a signal based on light from the particle and noise based on other light, that is, the SN ratio.
  • the S / N ratio As one method for improving the S / N ratio, it is conceivable to increase the signal by lengthening the section (measurement region) of the water flow in which fine particles are measured.
  • Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 when a liquid is flowed into a cell for observation, scattered light is generated on the cell surface or the interface between the cell and the liquid. Since such scattered light becomes stray light, there is a problem that noise increases.
  • the counter of Patent Document 2 uses a method that does not use cells.
  • the jet flow discharged from the nozzle becomes a turbulent state in which the water flow is unstable when the length of the jet flow exceeds a certain length.
  • the region where the water flow is unstable is included in the measurement region in this manner, light that causes noise is generated from the surface of the water flow or the like, and the SN ratio may be reduced. Therefore, the region where the water flow is unstable cannot be used as the measurement region, and it is difficult to lengthen the measurement region.
  • the light emitting part emits light from the inside of the nozzle through the opening, and a shielding part for shielding light may be provided between the opening and the photodetector. According to this embodiment, stray light from the opening is prevented from reaching the photodetector. Therefore, noise is reduced.
  • the airflow forming part may constitute a shielding part. According to this embodiment, a separate part for light shielding is not necessary.
  • the nozzle 10 has a cylindrical shape that decreases in diameter as it approaches the opening end 11a provided on the lower end side thereof.
  • the opening end 11 a of the nozzle 10 defines the opening 11.
  • the nozzle 10 discharges the water W from the opening 11 so that the water W forms a substantially columnar water flow WF that is not disturbed on the surface and inside.
  • the substantially columnar shape does not mean a strict columnar shape, but includes a substantially columnar shape whose diameter decreases toward the bottom.
  • the water W is released from the nozzle 10 by the pressure due to its own weight stored in the storage unit 13 and falls freely.
  • the amount of water W stored in the storage unit 13 may be adjusted to be constant by a water amount adjuster (not shown). Thereby, the pressure of discharge of the water W is always constant.
  • the light emitting unit 20 is disposed inside the nozzle 10 with respect to the opening 11 and emits the light LB so as to propagate on the same principle as the optical fiber in a substantially columnar region where the water flow WF is formed.
  • the light emitting unit 20 includes a light source 21 and a condensing lens (condensing optical element) 23.
  • the light source 21 is a laser light source, for example, and is disposed so as to emit the light LB toward the opening 11.
  • the condenser lens 23 is disposed between the light source 21 and the opening 11.
  • the condensing lens 23 condenses the light LB emitted from the light source 21 and makes the beam width of the light LB in the opening 11 narrower than the width of the opening 11. Thereby, the light LB emitted from the light source 21 passes through the inside of the opening 11 without hitting the opening end 11a.
  • the light source 21 and the condenser lens 23 are accommodated in a housing 25.
  • the casing 25 is a cylindrical body having a bottom surface formed at least on the light LB emission side.
  • the bottom surface is an emission port 26 through which light emitted from the light source 21 is transmitted, and is formed of an optically transparent material such as quartz glass.
  • the casing 25 is arranged such that the emission port 26 is immersed in the water W in a state where water is stored in the storage unit 13 of the nozzle 10. Therefore, since the light emitted from the light emitting unit 20 is directly propagated into the water from the emission port 26, the generation of scattered light can be reduced.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the photodetector 30, and shows the arrangement of the photodetector 30, the water flow WF, and the mirror 35 on the XY plane of FIG.
  • the photodetector 30 has a light receiving unit 31 on which the light LB is incident.
  • a mirror 35 is disposed in front of the light receiving unit 31 so as to face the light receiving unit 31.
  • the substantially columnar region where the water flow WF is formed is between the light receiving unit 31 and the mirror 35.
  • the mirror 35 provides a curved reflecting surface along the surface of an elliptic cylinder extending in the Z-axis direction.
  • the airflow formation part 40 forms downward airflow AF1 along the water flow WF along the outer periphery of the substantially columnar region where the water flow WF is formed.
  • the airflow forming unit 40 has an adjustment function for adjusting the speed of the airflow AF1.
  • the airflow forming unit 40 can arbitrarily adjust the speed of the airflow AF1 by adjusting the output of the blower 49.
  • the cylinder 48a and the cylinder 48b of the gas guide part 48 constitute a shielding part.
  • This shielding part is interposed between the collection port 15a and the photodetector 30 and shields the noise light N2 generated at the collection port 15a from reaching the photodetector 30.
  • the water W discharged from the opening 11 of the nozzle 10 falls as a substantially columnar water flow WF.
  • This water flow WF maintains a stable column shape in which turbulent flow is suppressed in a long section due to the surrounding airflow.
  • the light emitting unit 20 emits the light LB into the water flow WF.
  • the emitted light LB propagates downward in the water flow WF while being totally reflected at the interface between the water flow WF and air.
  • the fine particles P exist in the water flow WF
  • the light LB propagating in the water flow WF is irradiated to the fine particles P. Thereby, scattered light S from the fine particles P is generated.
  • the airflow forming unit 40 has an adjustment function for adjusting the speed of the airflow. Thereby, the speed of the airflow is adjusted according to the speed of the water flow WF discharged from the nozzle 10. Therefore, a more stable substantially columnar water flow WF is formed.
  • the noise light N1 having an angle smaller than the critical angle with respect to the interface of the water flow WF is emitted from the opening 11
  • the noise light N1 is shielded by the shielding part, that is, the gas guide part 41. ing. Therefore, noise is reduced.
  • the gas guide part 41 comprises the shielding part, the separate components for light shielding become unnecessary.
  • the light emitting unit 20 includes a condenser lens 23 that narrows the beam width of the light LB in the opening 11 than that of the opening 11. Thereby, the noise light N1 which arises when the light LB from the light emission part 20 is reflected or scattered by the opening end 11a is suppressed. Moreover, since the light condensed by the condensing lens 23 spreads in the water stream WF, the light LB propagates in a wide range in the water stream WF.
  • the particulate measuring device 1 includes a recovery unit 15 having a recovery port 15a for recovering the water flow WF, and an air flow that forms an air flow AF on the side of the recovery port 15a with respect to the measurement region R and on the outer periphery of the water flow WF. And a forming portion 45.
  • the water flow WF closer to the collection port 15a than the measurement region R can be stabilized. Therefore, the noise light N2 generated from the collection port 15a side than the measurement region R can be reduced.
  • the particle measuring device 101 shown in FIG. 3 is different from the particle measuring device 1 of the first embodiment in the configuration of the airflow forming unit 140 and the collecting unit 115.
  • points different from the first embodiment will be mainly described, and the same elements and members will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
  • the fine particle measuring apparatus 101 includes a nozzle 10, a storage unit 13, a light emitting unit 20, a photodetector 30, a processing unit 33, and an airflow forming unit 140.
  • the airflow forming unit 140 includes a gas guide unit 144 and a blower 49. The blower 49 is connected to the gas guide 144.
  • the gas guide part 144 includes an upper cylinder 141, an intermediate cylinder 143, and a lower cylinder 145.
  • the upper cylinder 141 includes an upper part 141a, a first intermediate part 141b, a second intermediate part 141c, and a lower part 141d.
  • the upper part 141a has a cylindrical shape.
  • the first intermediate portion 141b has an annular plate shape extending inward from the lower end of the upper portion 141a.
  • the second intermediate portion 141c is continuous with the inner edge of the first intermediate portion 141b, and has a cylindrical shape that decreases in diameter as it approaches the lower end of the second intermediate portion 141c.
  • the intermediate cylinder 143 is a cylindrical tubular member that extends downward continuously from the lower end of the upper cylinder 141.
  • the intermediate cylinder 143 is formed of an optically transparent material such as quartz glass.
  • the intermediate cylinder 143 surrounds the space by providing a space as a gas flow path between the intermediate cylinder 143 and the substantially columnar region where the water flow WF is formed.
  • the air flow AF formed by the air flow forming unit 140 having the intermediate cylinder 143 passes between the interface of the water flow WF and the inner peripheral surface of the intermediate cylinder 143.
  • the region surrounded by the intermediate cylinder 143 is the measurement region R.
  • the photodetector 30 is arranged facing the intermediate cylinder 143 so that the scattered light S from the measurement region R can be observed.
  • the lower end side of the lower cylinder 145 is inserted with a predetermined gap between the inner periphery of the recovery port 115a.
  • the air flow AF formed by the air flow forming unit 140 passes between the interface of the water flow WF and the inner peripheral surface of the lower cylindrical body 145, and then is discharged to the outside through the gap between the lower cylindrical body 145 and the recovery port 115a.
  • the lower cylindrical body 145 has a light shielding property and constitutes a shielding portion 146.
  • the shielding unit 146 is located between the recovery port 115a and the photodetector 30 and shields the noise light N2 generated at the recovery port 115a from reaching the photodetector 30.
  • the gas guide part 144 has an intermediate cylinder 143, and the intermediate cylinder 143 is an optically transparent tubular member, and is a measurement region through a region where a gas flow is formed. It is provided so as to surround R. Thereby, the airflow AF around the measurement region R is stabilized. Further, the intermediate cylinder 143 forms a gas guide part 144 continuously with the upper cylinder 141 and the lower cylinder 145. That is, the gas guide part 144 is continuously formed in the entire range from the opening 11 of the nozzle 10 to the recovery part 115. Thus, since the airflow AF surrounding the water flow WF over a long distance is formed by the upper cylinder 141, the intermediate cylinder 143, and the lower cylinder 145, the water flow WF becomes more stable.
  • a configuration is adopted in which the scattered light S is detected when the light LB is applied to the fine particles P.
  • the present invention is not limited to this.
  • a fine particle measuring apparatus emits excitation light from a light emitting part to a fluid containing fine particles (for example, bacteria or viruses) with a fluorescent label, and detects fluorescence with a photodetector. Also good.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of photodetectors may be provided. By providing a plurality of photodetectors, the detection sensitivity and SN ratio of the scattered light S can be improved.
  • the emission port 26 may be separated from the water surface.

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Abstract

　微粒子計測装置は、液体の流れを形成するよう開口から液体を放出するノズルと、液体の流れが形成される領域内で伝搬するように光を出射する光出射部と、領域の長手方向に沿った一部領域からの光を受けるよう、該領域の外側に設けられた光検出器と、領域の外周に、液体が流される方向に沿った気体の流れを形成する気流形成部と、を備える。

Description

微粒子計測装置
　本発明の実施形態は、微粒子計測装置に関する。
　液体中の微粒子の数を計測するために微粒子計測装置が用いられている。微粒子計測装置の一種として、特許文献１及び非特許文献１には、石英などの透明なセルの中に液体を流入させ、セルに光を当てたときに生ずる散乱光を観測して粒子の検出を行う装置が記載されている。
　また、特許文献２には、蛍光染色されたバクテリアを含有する試料水を励起光で照射し、当該バクテリアからの蛍光を受光することによってバクテリア数を計数するカウンタが記載されている。このカウンタでは、ノズルから吐出された試料水によってジェット流が形成される。そして、励起光光源からの光でジェット流が照射され、水流内からの蛍光が光検出器によって受光される。この光検出器から出力される信号に基いて、バクテリア数が求められる。
特開平６－１１４３３号公報 特開昭６４－１８０４６号公報
"液体中の粒子計測"［online］、平成１９年１０月、リオン株式会社［平成２７年３月２０日検索］、インターネット<URL:http://www.rion.co.jp/product/docs/07.pdf>
　一般に、微粒子計測装置では、より高精度で微粒子の計測を行うために、微粒子からの光に基づく信号と他の光に基づくノイズとの比、即ち、ＳＮ比を向上させることが求められる。ＳＮ比を向上させる一つの方法として、微粒子が計測される水流の区間（計測領域）を長くして信号を高めることが考えられる。しかしながら、特許文献１及び非特許文献１のように、液体をセルに流入させて観測する場合には、セル表面や、セルと液体との界面で散乱光が発生する。このような散乱光は迷光となるので、ノイズが増加するという問題がある。
　また、特許文献２のカウンタでは、セルを用いない方法が用いられている。しかしながら、ノズルから吐出されたジェット流は、ジェット流の長さが一定の長さ以上になると水流が不安定な乱流状態になる。このように水流が不安定となっている領域が計測領域に含められると、水流の表面等からノイズの原因となる光が発生し、ＳＮ比が低下する虞がある。それ故、水流が不安定な領域を計測領域として利用することができず、計測領域を長くすることが困難であった。かかる背景から、長い区間にわたって安定した液体の流れを形成可能な微粒子計測装置が求められている。
　一態様においては、微粒子計測装置が提供される。この微粒子計測装置は、ノズル、光出射部、光検出部及び気流形成部を備えている。ノズルは、液体の流れを形成するよう開口から液体を放出する。光出射部は、液体の流れが形成される領域内で伝搬するように光を出射する。光検出部は、領域の長手方向に沿った一部領域からの光を受けるよう、該領域の外側に設けられている。気流形成部は、領域の外周に、液体が流される方向に沿った気体の流れを形成する。
　一態様に係る微粒子計測装置では、ノズルからの液体の流れ（液流）の周囲に液流の方向に沿った気体の流れ（気流）が気流形成部によって形成される。この気流によって、安定した略柱状の液流が長い区間にわたって形成される。この液流が形成される領域の一部領域からの光が光検出器によって受光されるので、当該一部領域を通過する微粒子からの光に基づくＳＮ比の高い信号を得ることが可能となる。
　一実施形態では、気流形成部は、気流の速度を調整するための調整機能を有していてもよい。この実施形態によれば、気流の速度が、ノズルから放出される液流の速度に応じて調整される。したがって、より安定した略柱状の液流が形成される。
　一実施形態では、光出射部はノズル内から開口を介して光を出射し、開口と光検出器との間には、光を遮蔽する遮蔽部が設けられていてもよい。この実施形態によれば、開口からの迷光が光検出器に到達することが防止される。したがって、ノイズが低減される。
　一実施形態では、気流形成部が遮蔽部を構成してもよい。この実施形態によれば、遮光用の別途の部品が不要となる。
　一実施形態では、光出射部は、開口における光のビーム幅を該開口よりも狭くする集光光学要素を有してもよい。この実施形態によれば、光出射部からの光が開口の周縁で反射又は散乱することにより生じるノイズ光が抑制される。また、集光光学要素によって集光された光は液流中で広がるので、液流中の広い範囲に光が伝搬する。
　一実施形態では、液体を回収するための回収口を有する回収部と、一部領域に対して回収口の側、且つ領域の外周に、液体が流される方向に沿った気体の流れを形成する別の気流形成部と、を更に備えてもよい。この実施形態によれば、一部領域よりも回収口側の液流を安定させることができる。したがって、一部領域よりも回収口側から発生するノイズ光を低減できる。
　一実施形態では、光学的に透明な管状部材であり、気体の流れが形成される領域を介して一部領域を囲むように設けられた、管状部材を更に備えてもよい。この実施形態によれば、光検出器が観察を行う上記一部領域の周囲における気流が安定する。
　以上説明したように、水流を安定させ、水流中の微粒子の計測を高精度で行うことができる。
第１実施形態に係る微粒子計測装置を概略的に示す断面図である。 図１の微粒子計測装置における検出器を説明する図である。 第２実施移形態に係る微粒子計測装置を概略的に示す断面図である。
　以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
（第１実施形態）
　図１は微粒子計測装置を概略的に示す断面図である。図１に示される微粒子計測装置１は、任意の液体に含まれる微粒子を計測する装置であり、例えば半導体の洗浄に使用される超純水に含まれる微粒子数を暗視野照明で計測する装置である。この微粒子計測装置１は、ノズル１０、光出射部２０、光検出器３０及び気流形成部４０を備えている。
　ノズル１０は、略柱状の液体の流れ（液流）を形成するよう液体を放出する。一例では、ノズル１０は鉛直下方に向かう液流を形成する。以下、ノズル１０が液体として水Ｗを放出する例について説明するが、ノズル１０によって放出される液体は任意の液体であることができる。一実施形態では、ノズル１０は、その一端において貯留部１３に接続されている。貯留部１３は、供給される水Ｗを貯留するように構成されている。例えば、貯留部１３は、水Ｗが貯留される内部空間を提供する有底円筒形状を有し得る。ノズル１０は、貯留部１３の内部空間と連通するように、貯留部１３の底面中央に接続している。このノズル１０は、その下端側に設けられた開口端１１ａに近付くにつれて縮径する筒形状を有している。ノズル１０の開口端１１ａは、開口１１を画成している。このノズル１０は、水Ｗが表面及び内部に乱れのない略柱状の水流ＷＦを形成するように、開口１１から水Ｗを放出する。なお、略柱状とは、厳密な柱体の形状を意味するものではなく、下方につれて径が小さくなるような略柱体の形状を含むものである。一実施形態では、水Ｗは、貯留部１３に貯留された自重による圧力によってノズル１０から放出され自由落下する。この場合、貯留部１３に貯留された水Ｗの量は、図示しない水量調節器によって一定となるように調節されても良い。これにより、水Ｗの放出の圧力が常に一定となる。なお、貯留部１３内の気体（例えば大気又は不活性ガス）の圧力を調整することによって、水Ｗの放出の圧力を調整してもよい。
　ノズル１０の下方には、回収部１５が配置されている。回収部１５は開口１１から放出された水Ｗを回収するためのものである。回収部１５には、回収口１５ａが形成されている。この回収口１５ａは、回収部１５の上部、且つノズル１０の開口１１の下方に形成されている。ノズル１０から放出された水Ｗは、回収口１５ａを介して回収部１５に回収される。この回収部１５には、回収された水Ｗを排出するための排水口１５ｂが設けられている。
　光出射部２０は、開口１１よりもノズル１０の内側に配置されており、水流ＷＦが形成される略柱状の領域内で光ファイバと同じ原理で伝搬するように光ＬＢを出射する。すなわち、通常、液体の屈折率は空気の屈折率よりも大きいので、液体中を伝搬する光には、気液界面で全反射する臨界角が存在する。そのため、光ＬＢの水流ＷＦへの入射角度によって、光ＬＢは気液界面で全反射を繰り返しながら伝搬する。一実施形態では、光出射部２０は、光源２１及び集光レンズ（集光光学要素）２３を備える。光源２１は、例えばレーザ光源であり、開口１１に向けて光ＬＢを出射するように配置されている。集光レンズ２３は、光源２１と開口１１との間に配置される。集光レンズ２３は、光源２１から出射された光ＬＢを集光し、開口１１内における光ＬＢのビーム幅を当該開口１１の幅よりも狭くする。これにより、光源２１から出射された光ＬＢは、開口端１１ａに当たることなく、開口１１の内側を通過する。
　光源２１及び集光レンズ２３は、筐体２５内に収容されている。筐体２５は、少なくとも光ＬＢの出射側に底面が形成された筒状体である。底面は、光源２１から出射された光が透過する出射口２６であり、例えば石英ガラスのような光学的に透明な材料によって形成されている。筐体２５は、ノズル１０の貯留部１３に水が貯留された状態において、出射口２６が水Ｗに浸漬するように配置されている。したがって、光出射部２０から出射される光は、出射口２６から直接水中に伝搬されるため、散乱光の発生を減少させることができる。
　光検出器３０は、水流ＷＦが形成される略柱状の領域の長手方向に沿った一部領域（計測領域Ｒ）からの光を検出するものであり、この略柱状の領域の外側に配置される。また、光検出器３０は、水流ＷＦの方向に交差する方向からの光を受けるように、計測領域Ｒに向けられている。光検出器３０には、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子が用いられ得る。光検出器３０は、処理部３３に接続されている。処理部３３は、光検出器３０によって検出された信号を解析する。例えば、光検出器３０は、検出された光量に応じた信号レベルを有する信号を処理部３３に出力する。そして、処理部３３は、水Ｗに含まれる微粒子の個数（微粒子数）として、光検出器３０から入力された信号中で所定の閾値以上の信号レベルを有するパルスの個数をカウントする。
　図２は、光検出器３０を説明するための模式図であり、図１のＸＹ平面における光検出器３０、水流ＷＦ及びミラー３５の配置を示している。光検出器３０は、光ＬＢが入射する受光部３１を有している。一実施形態では、この受光部３１の前方には、当該受光部３１と対向するように、ミラー３５が配置されている。なお、水流ＷＦが形成される略柱状の領域は、受光部３１とミラー３５との間にある。ミラー３５は、Ｚ軸方向に延びる楕円柱の表面に沿う曲面形状の反射面を提供している。このミラー３５の一つの焦点は、ＸＹ平面における水流ＷＦの略中心にあり、別の焦点は光検出器３０の受光部３１に合わされている。この実施形態では、水流ＷＦ内の微粒子Ｐからの散乱光Ｓは、ミラー３５側に進行し、当該ミラー３５によって受光部３１に向けて反射される。したがって、受光部３１によって受光される光量が増加する。このように、ミラー３５の形状、受光部３１の口径などは、水流ＷＦ内の微粒子Ｐからの散乱光Ｓが受光部３１に入射するように設定されている。
　再び図１を参照する。気流形成部４０は、計測領域Ｒにおいて略柱状の水流ＷＦを安定させるための気流ＡＦ１を形成する。一実施形態では、気流形成部４０は、気体案内部４１及び送風機４９を有している。送風機４９は、気体案内部４１に接続されており、当該気体案内部４１に気体、例えば空気を供給する。気体案内部４１は、送風機４９から供給される気体を案内して、当該気体をその放出口から放出し、略柱状の水流ＷＦが形成される略柱状の領域の周囲に気流ＡＦ１を形成する。一実施形態では、気体案内部４１は、筒体４１ａ及び筒体４１ｂを有している。筒体４１ａ及び筒体４１ｂの各々は、その下方側の端部に近付くにつれて縮径する筒形状を有している。これら筒体４１ａ及び筒体４１ｂは、水流ＷＦが形成される略柱状の領域を中心として同軸状に配置されている。このように配置される筒体４１ａと筒体４１ｂとの間の間隙は、気体の流路として機能する。また、筒体４１ａ及び筒体４１ｂの下端は、気体案内部４１における気体の放出口を構成しており、ノズル１０よりも下方であって、計測領域Ｒよりも上方に配置されている。内側に配置された筒体４１ｂの下端の内径は、外側に配置された筒体４１ａの下端の内径よりも小さく形成されている。これにより、気流ＡＦ１を水流ＷＦに効率よく吹きかけることができる。
　この気体案内部４１に送風機４９から気体が供給されると、当該気体は筒体４１ａと筒体４１ｂとの間の間隙を経て、気体案内部４１の放出口から放出される。これにより、気流形成部４０は、水流ＷＦが形成される略柱状の領域の外周に沿って、水流ＷＦに沿った下向きの気流ＡＦ１を形成する。一実施形態では、気流形成部４０は、気流ＡＦ１の速度を調整するための調整機能を有している。例えば、気流形成部４０は、送風機４９の出力を調整することによって、気流ＡＦ１の速度を任意に調整することができる。
　また、一実施形態においては、気流形成部４０の筒体４１ａ及び筒体４１ｂ、即ち、気体案内部４１は遮光性を有しており、遮蔽部を構成している。この遮蔽部は、開口１１と光検出器３０との間に介在しており、開口１１で発生するノイズ光Ｎ１が光検出器３０に到達しないように遮光している。
　また、一実施形態では、計測領域Ｒよりも回収口１５ａ側に、別の気流形成部４５が配置されている。気流形成部４５は、計測領域Ｒよりも回収口１５ａ側における略柱状の水流ＷＦを安定させるための気流ＡＦ２を形成する。この気流形成部４５は、気流形成部４０と同様の構成を備えており、筒体４８ａ及び筒体４８ｂを有する気体案内部４８と、当該気体案内部４８に接続された送風機４９と、を有している。この気流形成部４５は、計測領域Ｒよりも下方において、水流ＷＦが形成される略柱状の領域の外周に沿って、水流ＷＦに沿った下向きの気流ＡＦ２を形成する。また、気体案内部４８の筒体４８ａ及び筒体４８ｂは、遮蔽部を構成している。この遮蔽部は、回収口１５ａと光検出器３０との間に介在しており、回収口１５ａで発生するノイズ光Ｎ２が光検出器３０に到達しないように遮光している。
　微粒子計測装置１では、ノズル１０の開口１１から放出された水Ｗは、略柱状の水流ＷＦとなって落下する。この水流ＷＦは、その周囲の気流により長い区間において、乱流が抑制された安定した柱形状を維持する。また、微粒子計測装置１では、光出射部２０は、水流ＷＦ内に光ＬＢを出射する。出射された光ＬＢは、水流ＷＦと空気との界面で全反射しながら水流ＷＦ内を下方に向かって伝搬する。水流ＷＦ内に微粒子Ｐが存在する場合には、水流ＷＦ内を伝搬する光ＬＢが微粒子Ｐに照射される。これにより、微粒子Ｐからの散乱光Ｓが発生する。散乱光Ｓは、臨界角より小さな角度で界面に入射すると、水流ＷＦの界面を透過する。計測領域Ｒにおいて水流ＷＦの界面を透過した散乱光Ｓは、光検出器３０によって検出される。そして、処理部３３では、光検出器３０からの信号（散乱光Ｓの強度）に基づいて微粒子数が計測される。計測領域Ｒを通過した水流ＷＦは、気流形成部４５からの気流ＡＦ２によって安定した略柱状を保持したまま、回収口１５ａに流入する。
　この微粒子計測装置１によれば、上述したように、安定した略柱状の水流ＷＦが長い区間にわたって形成される。したがって、計測領域Ｒを長くすることができ、当該計測領域Ｒを通過する微粒子からの光に基づくＳＮ比の高い信号を得ることが可能となる。
　また、気流形成部４０は、気流の速度を調整するための調整機能を有している。これにより、気流の速度が、ノズル１０から放出される水流ＷＦの速度に応じて調整される。したがって、より安定した略柱状の水流ＷＦが形成される。
　また、水流ＷＦの界面に対して臨界角よりも小さな角度を有するノイズ光Ｎ１が開口１１から放出されても、当該ノイズ光Ｎ１が遮蔽部、即ち、気体案内部４１によって遮光されるようになっている。したがって、ノイズが低減される。また、気体案内部４１が遮蔽部を構成しているので、遮光用の別途の部品が不要となる。
　また、光出射部２０は、開口１１における光ＬＢのビーム幅を当該開口１１よりも狭くする集光レンズ２３を有している。これにより、光出射部２０からの光ＬＢが開口端１１ａで反射又は散乱することにより生じるノイズ光Ｎ１が抑制される。また、集光レンズ２３によって集光された光は水流ＷＦ中で広がるので、水流ＷＦ中の広い範囲に光ＬＢが伝搬する。
　また、微粒子計測装置１は、水流ＷＦを回収するための回収口１５ａを有する回収部１５と、計測領域Ｒに対して回収口１５ａの側、且つ水流ＷＦの外周に、気流ＡＦを形成する気流形成部４５と、を備えている。これにより、計測領域Ｒよりも回収口１５ａ側の水流ＷＦを安定させることができる。したがって、計測領域Ｒよりも回収口１５ａ側から発生するノイズ光Ｎ２を低減できる。
（第２実施形態）
　次に図３を参照して第２実施形態に係る微粒子計測装置について説明する。図３に示される微粒子計測装置１０１は、気流形成部１４０及び回収部１１５の構成において第１実施形態の微粒子計測装置１と相違する。以下、主として第１の実施形態と相違する点について説明し、同一の要素や部材については同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
　微粒子計測装置１０１は、ノズル１０、貯留部１３、光出射部２０、光検出器３０、処理部３３及び気流形成部１４０を備えている。気流形成部１４０は、気体案内部１４４及び送風機４９を有している。送風機４９は、気体案内部１４４に接続されている。
　気体案内部１４４は、上部筒体１４１、中間筒体１４３及び下部筒体１４５を含んでいる。上部筒体１４１は、上部１４１ａ、第１中間部１４１ｂ、第２中間部１４１ｃ、及び下部１４１ｄを含んでいる。上部１４１ａは、円筒形状を有している。第１中間部１４１ｂは、上部１４１ａの下端から内側に向かって延在する環状板形状を有している。第２中間部１４１ｃは、第１中間部１４１ｂの内縁に連続しており、当該第２中間部１４１ｃの下端に近付くにつれて縮径する筒形状を有している。これら上部１４１ａ、第１中間部１４１ｂ、及び第２中間部１４１ｃは、貯留部１３及びノズル１０を囲むように延在しており、貯留部１３及びノズル１０との間に気体の流路を形成している。また、下部１４１ｄは、円筒形状を有し、第２中間部１４１ｃの下端に連続しており、ノズル１０の開口１１よりも下方の位置まで延在している。また、下部１４１ｄは、水流ＷＦが形成される略柱状の領域との間に気体の流路となる空間を置いて該領域を囲んでいる。かかる上部筒体１４１に送風機４９から気体が供給されると、当該気体が貯留部１３及びノズル１０と上部筒体１４１との間の空間を下方に向かって流れる。また、上部筒体１４１は、遮光性を有しており、開口１１と光検出器３０との間に介在して、遮蔽部を構成している。この遮蔽部は、開口１１で発生するノイズ光Ｎ１が光検出器３０に到達しないように遮光している。
　中間筒体１４３は、上部筒体１４１の下端に連続して下方に延在する円筒状の管状部材である。中間筒体１４３は、例えば石英ガラスのような光学的に透明な材料によって形成されている。中間筒体１４３は、水流ＷＦが形成される略柱状の領域との間に気体の流路となる空間を空けて該領域を囲んでいる。この中間筒体１４３を有する気流形成部１４０によって形成された気流ＡＦは、水流ＷＦの界面と中間筒体１４３の内周面との間を通過する。水流ＷＦが形成される領域のうち、中間筒体１４３によって囲まれた領域が計測領域Ｒとなっている。そのため、光検出器３０は、計測領域Ｒからの散乱光Ｓを観察できるように、中間筒体１４３に向けられて配置される。
　下部筒体１４５は、中間筒体１４３の下端に連続して下方に延在する円筒状の管状部材である。下部筒体１４５は、水流ＷＦが形成される略柱状の領域との間に気体の流路となる空間を空けて該領域を囲んでいる。下部筒体１４５の下端側は、回収部１１５の内側まで入り込んでいる。この回収部１１５の上部には、下部筒体１４５よりも大きな径の回収口１１５ａが形成されている。また、回収部１１５の下部には、水を排出するための排水口１１５ｂが形成されている。そして、この回収口１１５ａの内周との間に所定の間隙をもって下部筒体１４５の下端側が挿入されている。気流形成部１４０によって形成された気流ＡＦは、水流ＷＦの界面と下部筒体１４５の内周面との間を通過した後に、下部筒体１４５と回収口１１５ａとの間隙から外部に排出される。また、下部筒体１４５は、遮光性を有しており、遮蔽部１４６を構成している。遮蔽部１４６は、回収口１１５ａと光検出器３０との間に位置しており、回収口１１５ａで発生するノイズ光Ｎ２が光検出器３０に到達しないように遮光している。
　一実施形態では、気体案内部１４４が中間筒体１４３を有しており、当該中間筒体１４３は、光学的に透明な管状部材であり、気体の流れが形成される領域を介して計測領域Ｒを囲むように設けられている。これによって、計測領域Ｒの周囲における気流ＡＦが安定する。さらに、この中間筒体１４３は、上部筒体１４１及び下部筒体１４５と連続して気体案内部１４４を構成している。即ち、気体案内部１４４は、ノズル１０の開口１１から回収部１１５までの全範囲において連続して形成されている。このように、上部筒体１４１、中間筒体１４３及び下部筒体１４５によって水流ＷＦを長距離にわたって囲む気流ＡＦが形成されるので、より水流ＷＦが安定する。
　以上、種々の実施形態について説明したが、これら実施形態に限定されることなく変形態様を構成することが可能である。例えば、上述の実施形態では、光源２１としてレーザ光源が採用されていたが、これに限定されず、ＬＥＤなどの他の光源を光源２１として利用することが可能である。
　また、上述の実施形態では、光ＬＢが微粒子Ｐに照射された際の散乱光Ｓを検出する構成が採用されているが、これに限定されるものではない。例えば、微粒子計測装置は、蛍光標識が付された微粒子（例えばバクテリアやウイルスなど）を含む流体に対して、光出射部から励起光を出射し、光検出器によって蛍光を検出するものであってもよい。
　また、光検出器３０を一つのみ備える例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、水流ＷＦにおける計測領域Ｒを長くした場合などには、光検出器を複数備えてもよい。複数の光検出器を備えることによって、散乱光Ｓの検出感度やＳＮ比を向上させることができる。
　また、貯留部１３内において、出射口２６が水Ｗに浸漬するように配置されている例を示したが、出射口は水面から離れていてもよい。
　また、送風機４９が接続された気流形成部４５から気流ＡＦ２が発生する例を示したが、送風機４９に代えて吸引器も用いてもよい。
　また、各実施形態において、相互の構成を適宜組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態におけるミラー３５を、第２実施形態において使用してもよい。また、第１実施形態における気体案内部４１から気流を発生させる構成に加えて、第２実施形態における気体案内部１４４のように、貯留部１３及びノズル１０と筒体４１ａとの間からも気流が発生するように送風機を備えてもよい。筒体４１ａとノズル１０との間から気流が漏れることがなく、効率的に下向きの気流を発生させることができる。また、第１実施形態における気体案内部４１から筒体４１ｂを除き、貯留部１３及びノズル１０と筒体４１ａとの間のみから気流が発生するように送風機を備えてもよい。
　１，１０１…微粒子計測装置、１０…ノズル、１１…開口、２０…光出射部、１５，１１５…回収部、１５ａ，１１５ａ…回収口、３０…光検出器、４０，４５，１４０…気流形成部、４１，４８，１４４…気体案内部。

Claims (7)

  1. 　液体の流れを形成するように開口から液体を放出するノズルと、
    　前記液体の流れが形成される領域内で伝搬するように光を出射する光出射部と、
    　前記領域の長手方向に沿った一部領域からの光を受けるよう、該領域の外側に設けられた光検出器と、
    　前記領域の外周に、前記液体が流される方向に沿った気体の流れを形成する気流形成部と、
    　を備える微粒子計測装置。
  2. 　前記気流形成部は、前記気体の流れの速度を調整するための調整機能を有している、請求項１に記載の微粒子計測装置。
  3. 　前記光出射部は前記ノズル内から前記開口を介して光を出射し、
    　前記開口と前記光検出器との間には、光を遮蔽する遮蔽部が設けられている、請求項１又は２に記載の微粒子計測装置。
  4. 　前記気流形成部が前記遮蔽部を構成する、請求項３に記載の微粒子計測装置。
  5. 　光学的に透明な管状部材であり、前記気体の流れが形成される領域を介して前記一部領域を囲むように設けられた、該管状部材を更に備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の微粒子計測装置。
  6. 　前記液体を回収するための回収口を有する回収部と、
    　前記一部領域に対して前記回収口の側、且つ前記領域の外周に、前記液体が流される方向に沿った気体の流れを形成する別の気流形成部と、
    　を更に備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の微粒子計測装置。
  7. 　前記光出射部は、前記開口における前記光のビーム幅を該開口よりも狭くする集光光学要素を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の微粒子計測装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5918439A (ja) * 1982-07-09 1984-01-30 ク−ルタ−・エレクトロニクス・インコ−ポレ−テツド 粒子分析装置
JPS60243565A (ja) * 1984-05-17 1985-12-03 Toa Medical Electronics Co Ltd 体液成分分析方法およびその装置
JPS6418046A (en) * 1987-07-14 1989-01-20 Fuji Photo Film Co Ltd Bacteria counter
JPH04198738A (ja) * 1990-11-28 1992-07-20 Mitsubishi Electric Corp 微粒子計測装置
US5530540A (en) * 1994-08-03 1996-06-25 Wyatt Technology Corporation Light scattering measurement cell for very small volumes
WO2013091118A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Nanotion Ag Method and apparatus for analysis of samples containing small particles

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0611433A (ja) 1992-06-25 1994-01-21 Hitachi Electron Eng Co Ltd 微粒子計測装置及び微粒子検出方法
TW444270B (en) * 1997-11-12 2001-07-01 Nippon Kogaku Kk Exposure apparatus, apparatus for fabricating device and fabricating method of exposure apparatus
DK1608963T3 (da) * 2003-03-28 2010-04-06 Inguran Llc Apparatur og fremgangsmåder til tilvejebringelse af kønssorteret dyresperma
JP4295816B2 (ja) * 2007-06-14 2009-07-15 三井造船株式会社 細胞分別処理機能を有するフローサイトメータ、および生細胞分別処理方法
KR101234309B1 (ko) * 2010-01-26 2013-02-18 광주과학기술원 구름형성 응축핵 카운터 및 구름형성 응축핵의 실시간 카운팅 방법
US9134230B2 (en) * 2011-04-06 2015-09-15 Instant Bioscan, Llc Microbial detection apparatus and method
WO2016065465A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-06 The University Of British Columbia Microfluidic-based real-time detector for fine particulate matter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5918439A (ja) * 1982-07-09 1984-01-30 ク−ルタ−・エレクトロニクス・インコ−ポレ−テツド 粒子分析装置
JPS60243565A (ja) * 1984-05-17 1985-12-03 Toa Medical Electronics Co Ltd 体液成分分析方法およびその装置
JPS6418046A (en) * 1987-07-14 1989-01-20 Fuji Photo Film Co Ltd Bacteria counter
JPH04198738A (ja) * 1990-11-28 1992-07-20 Mitsubishi Electric Corp 微粒子計測装置
US5530540A (en) * 1994-08-03 1996-06-25 Wyatt Technology Corporation Light scattering measurement cell for very small volumes
WO2013091118A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Nanotion Ag Method and apparatus for analysis of samples containing small particles

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