WO2021131602A1 - データ処理装置、分析装置およびデータ処理方法 - Google Patents

データ処理装置、分析装置およびデータ処理方法 Download PDF

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WO2021131602A1
WO2021131602A1 PCT/JP2020/045189 JP2020045189W WO2021131602A1 WO 2021131602 A1 WO2021131602 A1 WO 2021131602A1 JP 2020045189 W JP2020045189 W JP 2020045189W WO 2021131602 A1 WO2021131602 A1 WO 2021131602A1
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particles
acquisition unit
unit
detection intensity
particle size
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PCT/JP2020/045189
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English (en)
French (fr)
Inventor
健吾 青木
Original Assignee
株式会社島津製作所
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution

Definitions

  • the present invention relates to a data processing device, an analyzer, and a data processing method for processing data obtained by a flow field fractionator.
  • An FFF (Field Flow Fractionation) device is known as a device for fractionating particles dispersed in a liquid according to particle size (see, for example, Patent Document 1).
  • the particles in the liquid supplied into the cell of the FFF device are held in the cell for a time corresponding to the particle size, and then discharged from the cell.
  • a detector is connected to the FFF device, and particles discharged from the cell are detected by the detector. Particle analysis is performed based on the detection intensity of the detector.
  • Various analyzes of particles can be performed, depending on the type of detector. For example, when using a MALS (multi-angle light scattering) detector, the particle size can be quantified. Also, when using a UV (ultraviolet visible absorbance) detector, RI (suggested refractive index) detector, SLS (static light scattering) detector or ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer), the volume of particles. Concentration, number concentration or mass concentration can be evaluated. Japanese Patent No. 4572001
  • the MALS detector or ICP-MS is very expensive and may not be easily available.
  • UV detectors, RI detectors or SLS detectors are relatively inexpensive.
  • these detectors cannot measure the particle size, they need to be used in combination with a particle size detector such as a MALS detector.
  • a particle size detector such as a MALS detector.
  • these detectors have a property that the detection intensity changes depending on the particle size even at the same concentration, it is difficult to quantify the concentration, and the accuracy of the analysis result may decrease. Therefore, it is desired to develop a data processing device capable of analyzing particles relatively accurately without using an expensive detector.
  • An object of the present invention is to provide a data processing apparatus, an analyzer and a data processing method capable of analyzing particles relatively accurately without using an expensive detector.
  • the data processing device is a data processing device that processes data about particles fractionated by a flow field fractionator having a liquid flow path and displays the processing result on a display unit. Therefore, the holding time acquisition unit obtains the holding time of the particles by the flow field fractionator, and the holding time acquisition unit is based on a theoretical formula showing the relationship between the holding time of the particles and the particle size in the flow field fractionator. It is provided with a particle size conversion unit that converts the holding time of the particles acquired by the above into a particle size, and a display control unit that controls the display unit so as to display the conversion result by the particle size conversion unit.
  • the elapsed time from the start of analysis is converted into particle retention time by the retention time acquisition unit.
  • the retained time of the acquired particles is converted into the particle size based on the theoretical formula showing the relationship between the holding time of the particles and the particle size in the flow field fractionator.
  • the conversion result is displayed on the display.
  • the data processing device acquires the detection intensity acquisition unit that acquires the detection intensity of the particles fractionated by the flow field fractionator, and the correspondence information indicating the correspondence relationship between the detection intensity of the particles and the density of the particles.
  • the display control unit further includes a correspondence information acquisition unit and a density conversion unit that converts the detection intensity of the particles acquired by the detection intensity acquisition unit into the particle density based on the correspondence information acquired by the correspondence information acquisition unit. May control the display unit so that the particle size converted by the particle size conversion unit and the density of the particles converted by the concentration conversion unit are displayed in association with each other.
  • an accurate particle concentration analysis result can be obtained based on the corresponding information and the detection intensity of the particles. Further, in the analysis of particle concentration, it is not necessary to use an expensive detector such as ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometer). This makes it possible to analyze the relationship between the particle size and the particle concentration relatively accurately without using an expensive detector.
  • ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometer
  • the holding time acquisition unit acquires the holding time of the particles fractionated by the flow field fractionator, and the particle size conversion unit converts the holding time of the particles acquired by the holding time acquisition unit into the particle size.
  • the detection intensity acquisition unit sequentially acquires the detection intensity of the particles fractionated by the flow field fractionator, and the concentration conversion unit converts the detection intensity of the particles sequentially acquired by the detection intensity acquisition unit into the particle concentration.
  • the display unit may control the display unit so as to sequentially convert and display the particle size converted by the particle size conversion unit and the density of the particles converted by the concentration conversion unit in real time. In this case, even during the analysis of the particle size and the particle concentration, the progress of the analysis can be grasped in real time.
  • the data processing device includes a parameter acquisition unit that acquires as parameters the time when the sample is injected into the flow path, the time for injecting the sample into the flow path, and the time for performing the preparatory operation for sedimenting the sample in the flow path. Further, the holding time acquisition unit may acquire the holding time of the particles using the parameters acquired by the parameter acquisition unit. In this case, the elapsed time from the start of analysis (when the sample injection into the flow path is started) can be easily converted into the holding time.
  • the parameter acquisition unit acquires at least one of the flow rate of the mobile phase, the void elution time, the internal capacity of the flow path, the height of the flow path, and the ambient temperature of the flow field fractionator as parameters, and obtains the particles.
  • the diameter conversion unit may further use the parameters acquired by the parameter acquisition unit to convert the retention time of the particles acquired by the retention time acquisition unit into the particle size. In this case, the holding time of the particles fractionated by the flow field fractionator such as the centrifugal flow field fractionator or the asymmetric flow type moving field fractionator can be easily converted into the particle size.
  • the flow field fractionator is a centrifugal flow field fractionator in which a ring-shaped flow path is rotatably configured, and the parameter acquisition unit is a time-varying change in the rotation of the flow path, particle density, and mobile phase density. May be further acquired as a parameter.
  • the holding time of the particles fractionated by the centrifugal flow field fractionator can be easily converted into the particle size.
  • the theoretical formula may include a correction coefficient for correcting an error in the relationship between the particle retention time and the particle size generated depending on the state of the sample and the measurement environment.
  • the holding time can be converted into the particle size more accurately by correcting the error of each parameter used in the theoretical formula. Therefore, the particle size can be calculated with high accuracy even for a sample that does not match the theoretical formula.
  • the error of each parameter used in the theoretical formula includes, for example, an error due to a difference in particle density of the sample, a dimensional error of the flow path height of the flow field fractionator, a temperature error, and the like.
  • the data processing device is a data processing device that processes data about particles fractionated by the flow field fractionator and displays the processing result on the display unit, and is a flow field.
  • a detection intensity acquisition unit that acquires the detection intensity of the particles fractionated by the fractionator
  • a correspondence information acquisition unit that acquires correspondence information indicating the correspondence relationship between the particle detection intensity and the particle concentration
  • a correspondence information acquisition unit Based on the corresponding information acquired by the detection intensity acquisition unit, the concentration conversion unit that converts the detection intensity of the particles acquired by the detection intensity acquisition unit into the particle concentration and the concentration of the particles converted by the concentration conversion unit are displayed so as to be displayed. It is provided with a display control unit that controls the unit.
  • the detection intensity of the particles fractionated by the flow field fractionator is acquired.
  • Correspondence information showing the correspondence relationship between the detection intensity of particles and the concentration of particles is acquired. Based on the acquired correspondence information, the detected intensity of the acquired particles is converted into the concentration of the particles. The density of the converted particles is displayed on the display.
  • the detection intensity acquisition unit sequentially acquires the detection intensity of the particles fractionated by the flow field fractionator
  • the concentration conversion unit sequentially acquires the detection intensity of the particles sequentially acquired by the detection intensity acquisition unit.
  • the display control unit may control the display unit so as to display the conversion result by the density conversion unit in real time. In this case, even during the analysis of the particle concentration, the progress of the analysis can be grasped in real time.
  • the analyzer according to still another aspect of the present invention is a flow field fractionator that fractionates particles dispersed in a liquid, a display unit, and data about particles fractionated by the flow field fractionator.
  • a data processing apparatus according to one aspect or the other aspect of the present invention is provided, which processes the data and displays the processing result on the display unit.
  • the particles dispersed in the liquid are fractionated by the flow field fractionator.
  • the data about the particles fractionated by the flow field fractionator is processed by the data processing apparatus described above.
  • the processing result by the data processing device is displayed on the display unit.
  • data processing for processing data on particles fractionated by a flow field fractionator having a liquid flow path and displaying the processing result on a display unit is performed.
  • the method is based on the step of acquiring the retention time of particles by the flow field fractionator and the theoretical formula showing the relationship between the retention time of particles in the flow field fractionator and the particle size. It includes a step of converting the holding time into a particle size and a step of displaying the conversion result on the display unit.
  • the data processing method is a data processing method that processes data about particles fractionated by a flow field fractionator and displays the processing result on a display unit. Based on the step of acquiring the detection intensity of the particles fractionated by the field fractionator, the step of acquiring the correspondence information showing the correspondence relationship between the detection intensity of the particles and the density of the particles, and the acquired correspondence information. The step includes converting the detected intensity of the acquired particles into the density of the particles, and displaying the concentration of the converted particles on the display unit.
  • an accurate particle concentration analysis result can be obtained based on the corresponding information and the detection intensity of the particles.
  • an expensive detector such as ICP-MS in the analysis of particle concentration. This makes it possible to analyze particles accurately without using an expensive detector.
  • particles can be analyzed relatively accurately without using an expensive detector.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an analyzer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a change in the rotation speed of the flow path of the FFF device.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the data processing device.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a data processing algorithm performed by the data processing program.
  • FIG. 5 is a diagram showing numerical values of the parameters used for the measurement.
  • FIG. 6 is a diagram showing measurement results and theoretical curves in the first and second examples.
  • FIG. 7 is a diagram showing measurement results and theoretical curves in the third and fourth examples.
  • FIG. 8 is a diagram showing measurement results and theoretical curves in the fifth to seventh embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an analyzer according to an embodiment of the present invention.
  • the analyzer 100 includes an analysis control device 110, an FFF (Field Flow Fractionation) device 120, a detector 130, a liquid feeding device 140, and an injection device 150.
  • FIG. 1 mainly shows the hardware configuration of the analyzer 100.
  • the analysis control device 110 includes a CPU (central processing unit) 111, a RAM (random access memory) 112, a ROM (read-only memory) 113, a storage device 114, an operation unit 115, a display unit 116, and an input / output I / F (interface). ) 117.
  • the CPU 111, RAM 112, ROM 113, storage device 114, operation unit 115, display unit 116, and input / output I / F 117 are connected to the bus 118.
  • the RAM 112 is used as a work area of the CPU 111.
  • the system program is stored in the ROM 113.
  • the storage device 114 includes a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory, and stores a data processing program. When the CPU 111 executes the data processing program stored in the storage device 114 on the RAM 112, the data processing described later is performed.
  • the operation unit 115 is an input device such as a keyboard, mouse or touch panel.
  • the display unit 116 is a display device such as a liquid crystal display device.
  • the user can give various instructions to the analysis control device 110 using the operation unit 115.
  • the display unit 116 can display the result of data processing and the like.
  • the input / output I / F 117 is connected to the FFF device 120, the detector 130, the liquid feeding device 140, and the injection device 150.
  • the liquid feeding device 140 pumps the mobile phase to the FFF device 120.
  • the injection device 150 injects the sample into the FFF device 120.
  • the FFF device 120 is a CF3 (Centrifugal Field Flow Fractionation: centrifugal FFF) device that fractionates particles by particle size using centrifugal force, and is a ring-shaped flow path configured to be rotatable. Have.
  • the particle size in the following description means the diameter of the particles.
  • the flow path is rotated with the sample in which the particles are dispersed in the liquid being introduced into the flow path together with the mobile phase.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a change in the rotation speed of the flow path of the FFF device 120.
  • the flow path is rotated at the initial rotation speed N 0 by the time t 1 and then the rotation speed N of the flow path is attenuated as the time t elapses as shown by the equation (1).
  • t a and p is a parameter that characterizes the behavior of the attenuation of the rotational speed of the flow channel.
  • T 1 of the equation (1) is called a first time parameter
  • ta is called a second time parameter
  • p is called an attenuation parameter.
  • the first hour parameter t 1, referred to as a rotation parameter are generically second time parameter t a and the damping parameter p.
  • the detector 130 detects the particles discharged from the FFF device 120, and outputs detection data showing the relationship between the elapsed time from the start of analysis by the FFF device 120 and the detection intensity of the particles.
  • the detector 130 is, for example, a UV (ultraviolet-visible absorbance) detector, an RI (differential refractometer) detector, or an SLS (static light scattering) detector.
  • the analysis control device 110 controls the operations of the FFF device 120, the detector 130, the liquid feeding device 140, and the injection device 150. Further, the analysis control device 110 includes a data processing device that acquires various parameters including rotation parameters from the FFF device 120 and the like, and sequentially acquires detection data from the detector 130. The data processing device processes the detected data based on the acquired parameters. The details of the data processing device will be described below.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the data processing device.
  • the data processing device 10 includes a holding time acquisition unit 1, a detection intensity acquisition unit 2, a parameter acquisition unit 3, a corresponding information acquisition unit 4, a particle size conversion unit 5, a concentration conversion unit 6, and a display control unit. 7 is included.
  • the CPU 111 of FIG. 1 executes the data processing program stored in the storage device 114, the functions of the components (1 to 7) of the data processing device 10 are realized.
  • Part or all of the components (1 to 7) of the data processing device 10 may be configured by hardware such as an electronic circuit.
  • the parameter acquisition unit 3 acquires various parameters from each device via the input / output I / F 117. Specifically, the parameter acquisition unit 3 has the internal capacity of the flow path from the FFF device 120, the time for injecting the sample into the flow path (injection time), and the time for performing the preparatory operation for sedimenting the sample in the flow path (relaxation time). ) Is obtained. Further, the parameter acquisition unit 3 acquires the time when the sample injection into the flow path is started from the injection device 150 (the time when the analysis is started), and acquires the flow rate of the mobile phase from the liquid feeding device 140.
  • Retention time acquisition unit 1 sequentially acquires (measures) the retention time t r by subtracting the injection time and relaxation time from the analysis time relative to the analysis start time acquired by the parameter acquisition unit 3.
  • the measurement period is a part of the analysis period, and the time when the injection of the sample into the FFF device 120 is started is the start point of the analysis period.
  • the starting point of the measurement period is the time when the injection time and the relaxation time have elapsed from the start of the analysis.
  • the detection intensity acquisition unit 2 sequentially acquires the detection intensity of particles in the detection data from the detector 130 via the input / output I / F 117.
  • the parameter acquisition unit 3 obtains the void elution time t 0 , the absolute temperature T around the FFF device 120, the initial gravitational field G, the flow path height w, the particle density ⁇ s, and the mobile phase density ⁇ . Get as a parameter.
  • the parameter acquisition unit 3 acquires a correction coefficient for correcting an error that occurs depending on the state of the sample and the measurement environment.
  • the parameter acquisition unit 3 may acquire these parameters from any of the storage device 114, the operation unit 115, the FFF device 120, the liquid feeding device 140, or the injection device 150.
  • the parameter acquisition unit 3 may acquire the parameters stored in the storage device 114.
  • the parameter acquisition unit 3 may acquire the parameters input by the user via the operation unit 115.
  • the parameter acquisition unit 3 may acquire the flow path height w from the FFF device 120.
  • the parameter acquisition unit 3 may acquire the initial rotation speed N 0 from the FFF device 120 together with the rotation parameters, and calculate the initial gravitational field G based on the rotation radius of the flow path and the initial rotation speed N 0.
  • the parameter acquisition unit 3 may acquire the void elution time t 0 by analyzing and actually measuring the detection intensity, or may calculate it from various parameters acquired by the parameter acquisition unit 3.
  • the void elution time t 0 can be calculated from the capacity of the flow path, the capacity of the pipe from the flow path to the detector, and the flow rate of the mobile phase.
  • the FFF device 120 or the detector 130 may be provided with a temperature sensor that detects the ambient temperature.
  • the parameter acquisition unit 3 may acquire the absolute temperature T from the FFF device 120 or the detector 130.
  • the correspondence information acquisition unit 4 acquires correspondence information indicating the correspondence relationship between the detection intensity of the particles and the density of the particles from the storage device 114. Correspondence information is stored in advance in the storage device 114.
  • the correspondence information may be a calibration curve or a correspondence table.
  • the user can generate correspondence information using a sample (standard sample) having a known particle concentration.
  • the correspondence information acquisition unit 4 may acquire the correspondence information input by the user via the operation unit 115.
  • the particle size conversion unit 5 stores a theoretical formula showing the relationship between the particle retention time tr and the particle size d in the centrifugal FFF device 120.
  • the theoretical formula in the centrifugal FFF device 120 is shown in the formula (2).
  • is the pi
  • k is the Boltzmann constant
  • a and B are the correction coefficients.
  • the concentration conversion unit 6 sequentially converts the detection intensity of the particles sequentially acquired by the detection intensity acquisition unit 2 into the particle concentration based on the correspondence information acquired by the correspondence information acquisition unit 4.
  • the display control unit 7 displays the display unit 116 so as to display a graph showing the relationship between the particle size converted by the particle size conversion unit 5 and the density of the particles converted by the concentration conversion unit 6 in real time during analysis. Control.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an algorithm of data processing performed by a data processing program.
  • the parameter acquisition unit 3 acquires parameters from the storage device 114, the operation unit 115, or each device of FIG. 1 (step S1). Parameter analysis starting point, the injection time, relaxation time, rotation parameters (first hour parameter t 1, second time parameter t a and decay parameter p), the void elution time t 0, the absolute temperature T, the initial gravity field G, Includes channel height w, particle density ⁇ s and mobile phase density ⁇ . Further, the parameter acquisition unit 3 acquires a correction coefficient for correcting the density difference of the sample and the error of the measurement environment. The correction coefficient may be input by the user via the operation unit 115, or may be acquired from the FFF device 120 or the storage device 114.
  • the correspondence information acquisition unit 4 acquires the correspondence information from the storage device 114 or the operation unit 115 (step S2). Either of steps S1 and S2 may be executed first, or may be executed at the same time.
  • step S5 the particle diameter conversion unit 5 based on the obtained parameters and the theoretical expression at Step S1 (2), to convert the retention time t r of the obtained particles in step S3 in the particle diameter d (step S5) .
  • the concentration conversion unit 6 converts the detection intensity of the particles acquired in step S4 into the density of the particles based on the corresponding information acquired in step S2 (step S6). Either of steps S1 and S2 may be executed first, or may be executed at the same time.
  • the display control unit 7 causes the display unit 116 to display a graph showing the relationship between the particle size converted in step S5 and the density of the particles converted in step S6 (step S7). After that, the display control unit 7 returns to step S3.
  • the particle retention time tr and the particle detection intensity are sequentially acquired from the detector 130, and the particle retention time tr and the particle detection intensity are the particle diameter d and the particle detection intensity.
  • Each is converted to a concentration.
  • a graph showing the relationship between the converted particle size and the concentration of the converted particles is displayed on the display unit 116 in real time.
  • a relatively accurate particle size analysis result can be obtained based on the particle holding time by the FFF device 120.
  • an accurate particle concentration analysis result can be obtained based on the corresponding information and the detection intensity of the particles by the detector 130.
  • the relationship between particle size and particle concentration can be analyzed relatively accurately. In this case, it is not necessary to use an expensive detector such as a MALS detector or ICP-MS for particle analysis. This makes it possible to analyze particles relatively accurately without using an expensive detector.
  • a graph showing the relationship between the particle size converted by the particle size conversion unit 5 and the density of the particles converted by the concentration conversion unit 6 is displayed in real time. Therefore, even during the analysis of the particle size and the particle concentration, the progress of the analysis can be grasped in real time.
  • the FFF apparatus 120 is a CF3 apparatus, but the present invention is not limited thereto.
  • the FFF device 120 uses AF4 (Asymmetric Flow Field) to fractionate particles by particle size by using a mobile phase flow (channel flow) along the flow path and a mobile phase flow (cross flow) orthogonal to the flow path.
  • AF4 Asymmetric Flow Field
  • Flow Fractionation Asymmetric flow FFF may be used.
  • the parameter acquisition unit 3 acquires the absolute temperature T and the flow path height w around the FFF device 120, similarly to the CF3 device. Further, the parameter acquisition unit 3 replaces the rotation parameter, the void elution time t 0 , the initial gravitational field G, the particle density ⁇ s and the mobile phase density ⁇ with the mobile phase viscosity ⁇ , the cross flow flow rate V cross, and the channel flow flow rate V. Get channel as a parameter.
  • the particle size conversion unit 5 stores a theoretical formula showing the relationship between the particle retention time tr and the particle size d in the asymmetric flow type FFF device 120.
  • the theoretical formula in the asymmetric flow type FFF device 120 is shown in the formula (3).
  • the data processing device 10 includes the corresponding information acquisition unit 4 and the concentration conversion unit 6, but the present invention is not limited thereto.
  • the data processing device 10 does not have to include the corresponding information acquisition unit 4 and the density conversion unit 6.
  • the display control unit 7 displays a graph showing the relationship between the particle size converted by the particle size conversion unit 5 and the detection intensity of the particles acquired by the detection intensity acquisition unit 2 in real time. Controls 116.
  • the data processing device 10 may not include the detection intensity acquisition unit 2, the corresponding information acquisition unit 4, and the concentration conversion unit 6.
  • the display control unit 7 controls the display unit 116 so that the particle size converted by the particle size conversion unit 5 is displayed in association with the holding time.
  • the data processing device 10 includes a parameter acquisition unit 3 and a particle size conversion unit 5, but the present invention is not limited thereto.
  • the data processing device 10 does not have to include the parameter acquisition unit 3 and the particle size conversion unit 5.
  • the data processing device 10 may not include the holding time acquisition unit 1, the parameter acquisition unit 3, and the particle size conversion unit 5.
  • the display control unit 7 controls the display unit 116 so that the density of the particles converted by the concentration conversion unit 6 is displayed in real time in association with the elapsed time from the analysis start time.
  • the display control unit 7 displays at least one of the particle size converted by the particle size conversion unit 5 and the density of the particles converted by the concentration conversion unit 6 in real time.
  • the display control unit 7 controls the display unit 116 so as to collectively display at least one of the particle size converted by the particle size conversion unit 5 and the density of the particles converted by the concentration conversion unit 6 in a non-real time manner. May be good.
  • FIG. 5 is a diagram showing numerical values of the parameters used for the measurement. As shown in FIG. 5, first hour parameter t 1 is the 10 [min], the second time parameter t a is in -40 [min], the damping parameter p was 4. The absolute temperature T was set to 298 [K], the flow path height w was set to 0.25 [mm], and the mobile phase density ⁇ was set to 1000 [kg / m 3 ].
  • PSL polystyrene latex
  • the particle size d of the PSL standard particles is priced by a TEM (transmission electron microscope) and is considered to be relatively accurate.
  • the particle density ⁇ s of PSL was set to 1050 [kg / m 3 ].
  • the initial rotation speeds N 0 were set to 4500 [rpm] and 11250 [rpm], respectively.
  • s 2 ] corresponds to.
  • FIG. 6 is a diagram showing measurement results and theoretical curves in the first and second examples.
  • the horizontal axis of FIG. 6 indicates the particle diameter d [nm], and the vertical axis indicates the particle retention time tr [min]. The same applies to FIGS. 7 and 8 described later.
  • the measurement result in the first embodiment is shown by a black circle, and the theoretical curve corresponding to the first embodiment is shown by a solid line.
  • the measurement result in the second embodiment is shown by a black square, and the theoretical curve corresponding to the second embodiment is shown by a dotted line.
  • the correction coefficient A is 1 and the correction coefficient B is 0. That is, in the first and second embodiments, the theoretical equation (2) is not corrected. As shown in FIG. 6, in the first embodiment, the measured values match the theoretical curve. Similarly, in the second embodiment, the measured values are in agreement with the theoretical curve. Therefore, it was confirmed that the conversion of the particle retention time tr to the particle diameter d based on the theoretical formula (2) is appropriate.
  • silica standard particles were used as the standard particles.
  • the method of pricing the particle size d of the silica standard particles is unknown. It is difficult to accurately evaluate the particle density ⁇ s of silica standard particles because the density of silica varies depending on the crystal structure and the silica standard particles are not perfectly spherical. Therefore, the particle density ⁇ s of the silica standard particles was set to 2000 [kg / m 3 ] based on the apparent size of the silica standard particles. Further, in the third and fourth examples, the initial rotation speeds N 0 were set to 4500 [rpm] and 11250 [rpm], respectively.
  • FIG. 7 is a diagram showing measurement results and theoretical curves in the third and fourth examples.
  • the measurement result in the third embodiment is shown by a black circle, and the theoretical curve corresponding to the third embodiment when the correction is not performed is shown by a solid line.
  • the measurement result in the fourth embodiment is shown by a black square, and the theoretical curve corresponding to the fourth embodiment when no correction is performed is shown by a dotted line.
  • the measured values deviate slightly from the theoretical curve, but are substantially in agreement with the theoretical curve.
  • the measured values deviate slightly from the theoretical curve, but are substantially in agreement with the theoretical curve. Therefore, it was confirmed that the conversion of the particle retention time tr to the particle diameter d based on the theoretical formula (2) is appropriate.
  • inaccuracies in the particle size d and the particle density ⁇ s of the silica standard particles are considered as factors that cause the measured values to deviate slightly from the theoretical curve.
  • the correction coefficient A was set to 0.7
  • the correction coefficient B was set to 0, and a theoretical curve was further generated.
  • the theoretical curve corresponding to the third embodiment when the correction is made is shown by the alternate long and short dash line
  • the theoretical curve corresponding to the fourth embodiment when the correction is made is shown by the alternate long and short dash line.
  • the measured values match the corrected theoretical curve.
  • the measured values match the corrected theoretical curve. Therefore, it was confirmed that the conversion from the particle retention time tr to the particle diameter d based on the theoretical formula (2) becomes more appropriate by performing the correction.
  • the method of pricing the particle size d of the Ag standard particles is unknown.
  • the particle size d of the Ag standard particles is priced by TEM and is considered to be relatively accurate.
  • the particle density ⁇ s of the Ag standard particles was set to 9320 [kg / m 3 ].
  • the initial rotation speed N 0 was set to 4500 [rpm]
  • the initial rotation speed N 0 was set to 11250 [rpm].
  • FIG. 8 is a diagram showing measurement results and theoretical curves in the fifth to seventh embodiments.
  • the measurement result in the fifth embodiment is shown by a black circle, and the theoretical curve corresponding to the fifth embodiment when the correction is not performed is shown by a solid line.
  • the measurement result in the sixth embodiment is shown by a black square, and the theoretical curve corresponding to the sixth embodiment when no correction is performed is shown by a dotted line.
  • the measurement results in the seventh embodiment are indicated by black triangles.
  • the theoretical curve corresponding to the seventh embodiment is the same as the theoretical curve corresponding to the fifth embodiment.
  • the measured values deviate slightly from the theoretical curve, but are substantially in agreement with the theoretical curve.
  • the measured values deviate slightly from the theoretical curve, but are substantially in agreement with the theoretical curve.
  • the measured values are in agreement with the theoretical curve. Therefore, it was confirmed that the conversion of the particle retention time tr to the particle diameter d based on the theoretical formula (2) is appropriate.
  • the inaccuracy of the particle size d of the Ag standard particles is considered as a factor that causes the measured values to deviate slightly from the theoretical curve.
  • the correction coefficient A was set to 0.6
  • the correction coefficient B was set to 0, and a theoretical curve was further generated.
  • the theoretical curve corresponding to the fifth embodiment when the correction is made is shown by the alternate long and short dash line
  • the theoretical curve corresponding to the sixth embodiment when the correction is made is shown by the alternate long and short dash line.
  • the measured values match the corrected theoretical curve.
  • the measured values match the corrected theoretical curve. Therefore, it was confirmed that the conversion from the particle retention time tr to the particle diameter d based on the theoretical formula (2) becomes more appropriate by performing the correction.

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Abstract

FFF装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、保持時間取得部により取得されたFFF装置による粒子の保持時間が粒子径変換部により粒子径に変換される。粒子径変換部による変換結果が表示制御部により表示部に表示される。あるいは、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報が対応情報取得部により取得される。対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部により取得されたFFF装置による分画された粒子の検出強度が濃度変換部により粒子の濃度に変換される。濃度変換部により変換された粒子の濃度が表示制御部により表示部に表示される。

Description

データ処理装置、分析装置およびデータ処理方法
 本発明は、流動場分画装置により得られるデータを処理するデータ処理装置、分析装置およびデータ処理方法に関する。
 液体中に分散した粒子を粒子径ごとに分画する装置として、FFF(Field Flow Fractionation:流動場分画)装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。FFF装置のセル内に供給された液体中の粒子は、粒子径に対応した時間だけセルに保持された後、セルから排出される。また、FFF装置には、検出器が接続され、セルから排出された粒子は検出器により検出される。検出器の検出強度に基づいて、粒子の分析が行われる。
 検出器の種類に応じて、粒子の種々の分析を行うことができる。例えば、MALS(多角度光散乱)検出器を用いる場合には、粒子径を定量することができる。また、UV(紫外可視吸光度)検出器、RI(示唆屈折率)検出器、SLS(静的光散乱)検出器またはICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析計)を用いる場合には、粒子の体積濃度、個数濃度または質量濃度を評価することができる。
特許第4572001号公報
 MALS検出器またはICP-MSは非常に高価であるため、容易に利用することができないことがある。一方、UV検出器、RI検出器またはSLS検出器は比較的安価である。しかしながら、これらの検出器は、粒子径を測定することができないので、MALS検出器等の粒子径検出器と併せて使用する必要がある。また、これらの検出器は同じ濃度でも粒子径により検出強度が変化する性質を有するため、濃度の定量が困難であり、分析結果の正確さが低下することがある。そのため、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することが可能なデータ処理装置を開発することが望まれる。
 本発明の目的は、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することが可能なデータ処理装置、分析装置およびデータ処理方法を提供することである。
 (1)本発明の一局面に従うデータ処理装置は、液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、流動場分画装置による粒子の保持時間を取得する保持時間取得部と、流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換する粒子径変換部と、粒子径変換部による変換結果を表示するように表示部を制御する表示制御部とを備える。
 このデータ処理装置においては、分析開始からの経過時間が保持時間取得部により粒子の保持時間に変換される。流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、取得された粒子の保持時間が粒子径に変換される。変換結果が表示部に表示される。
 この構成によれば、粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。この場合、粒子径の分析においては、MALS(多角度光散乱)検出器等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
 (2)データ処理装置は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部とをさらに備え、表示制御部は、粒子径変換部により変換された粒子径と、濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けて表示するように表示部を制御してもよい。
 この場合、対応情報および粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。また、粒子の濃度の分析においては、ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析計)等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく、比較的正確に粒子径と粒子の濃度との関係を分析することができる。
 (3)保持時間取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を取得し、粒子径変換部は、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換し、検出強度取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、濃度変換部は、検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、表示制御部は、粒子径変換部により変換された粒子径と、濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けてリアルタイムに表示するように表示部を制御してもよい。この場合、粒子径および粒子の濃度の分析中においても、分析の途中経過をリアルタイムに把握することができる。
 (4)データ処理装置は、流路に試料注入を開始した時点、流路に試料注入を行う時間、および流路内で試料を沈降させる準備動作を行う時間をパラメータとして取得するパラメータ取得部をさらに備え、保持時間取得部は、パラメータ取得部により取得されたパラメータを用いて粒子の保持時間を取得してもよい。この場合、分析開始(流路に試料注入を開始した時点)からの経過時間を容易に保持時間に変換することができる。
 (5)パラメータ取得部は、移動相の流量、ボイド溶出時間、流路の内部容量、流路の高さおよび流動場分画装置の周囲の温度のうち少なくとも一つをパラメータとして取得し、粒子径変換部は、パラメータ取得部により取得されたパラメータをさらに用いて、保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換してもよい。この場合、遠心型流動場分画装置または非対称フロー型動場分画装置等の流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を容易に粒子径に変換することができる。
 (6)流動場分画装置は、輪状の流路が回転可能に構成された遠心型流動場分画装置であり、パラメータ取得部は、流路の回転の時間変化、粒子密度および移動相密度をパラメータとしてさらに取得してもよい。この場合、遠心型流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を容易に粒子径に変換することができる。
 (7)理論式は、試料の状態および測定環境により発生する粒子の保持時間と粒子径との関係の誤差を補正する補正係数を含んでもよい。この場合、理論式に用いる各パラメータの誤差を補正することにより、より正確に保持時間を粒子径に変換することができる。そのため、理論式に合致しない試料に対しても高い精度で粒子径を算出することができる。理論式に用いる各パラメータの誤差とは、例えば、試料の粒子密度差による誤差、流動場分画装置の流路高さの寸法誤差、または温度誤差等を含む。
 (8)本発明の他の局面に従うデータ処理装置は、流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部と、濃度変換部により変換された粒子の濃度を表示するように表示部を制御する表示制御部とを備える。
 このデータ処理装置においては、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度が取得される。粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報が取得される。取得された対応情報に基づいて、取得された粒子の検出強度が粒子の濃度に変換される。変換された粒子の濃度が表示部に表示される。
 この構成によれば、対応情報および粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。この場合、粒子の濃度の分析においては、ICP-MS等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく正確に粒子を分析することができる。
 (9)検出強度取得部は、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、濃度変換部は、検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、表示制御部は、濃度変換部による変換結果をリアルタイムに表示するように表示部を制御してもよい。この場合、粒子の濃度の分析中においても、分析の途中経過をリアルタイムに把握することができる。
 (10)本発明のさらに他の局面に従う分析装置は、液体に分散された粒子を分画する流動場分画装置と、表示部と、流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示する本発明の一局面または他の局面に従うデータ処理装置とを備える。
 この分析装置においては、液体に分散された粒子が流動場分画装置により分画される。流動場分画装置により分画された粒子についてのデータが上記のデータ処理装置により処理される。データ処理装置による処理結果が表示部に表示される。
 この構成によれば、比較的正確な分析結果が得られる。この場合、粒子の分析においては、MALS検出器またはICP-MS等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
 (11)本発明のさらに他の局面に従うデータ処理方法は、液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、流動場分画装置による粒子の保持時間を取得するステップと、流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、取得された粒子の保持時間を粒子径に変換するステップと、変換結果を表示部に表示するステップとを含む。
 この方法によれば、粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。この場合、粒子径の分析においては、MALS検出器等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
 (12)本発明のさらに他の局面に従うデータ処理方法は、流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得するステップと、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得するステップと、取得された対応情報に基づいて、取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換するステップと、変換された粒子の濃度を表示部に表示するステップとを含む。
 この方法によれば、対応情報および粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。この場合、粒子の濃度の分析においては、ICP-MS等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく正確に粒子を分析することができる。
 本発明によれば、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
図1は本発明の一実施の形態に係る分析装置の構成を示す図である。 図2はFFF装置の流路の回転速度の変化の一例を示す図である。 図3はデータ処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。 図4はデータ処理プログラムにより行われるデータ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。 図5は測定に用いられたパラメータの数値を示す図である。 図6は第1および第2の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。 図7は第3および第4の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。 図8は第5~第7の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態に係るデータ処理装置、それを備えた分析装置およびデータ処理方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
 (1)分析装置の構成
 図1は、本発明の一実施の形態に係る分析装置の構成を示す図である。図1に示すように、分析装置100は、分析制御装置110、FFF(Field Flow Fractionation:流動場分画)装置120、検出器130、送液装置140および注入装置150を含む。図1においては、主として分析装置100のハードウエアの構成が示される。
 分析制御装置110は、CPU(中央演算処理装置)111、RAM(ランダムアクセスメモリ)112、ROM(リードオンリメモリ)113、記憶装置114、操作部115、表示部116および入出力I/F(インターフェイス)117により構成される。CPU111、RAM112、ROM113、記憶装置114、操作部115、表示部116および入出力I/F117はバス118に接続される。
 RAM112は、CPU111の作業領域として用いられる。ROM113にはシステムプログラムが記憶される。記憶装置114は、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記憶媒体を含み、データ処理プログラムを記憶する。CPU111が記憶装置114に記憶されたデータ処理プログラムをRAM112上で実行することにより、後述するデータ処理が行われる。
 操作部115は、キーボード、マウスまたはタッチパネル等の入力デバイスである。表示部116は、液晶表示装置等の表示デバイスである。使用者は、操作部115を用いて分析制御装置110に各種指示を行うことができる。表示部116は、データ処理の結果等を表示可能である。入出力I/F117は、FFF装置120、検出器130、送液装置140および注入装置150に接続される。送液装置140は、FFF装置120に移動相を圧送する。注入装置150は、FFF装置120に試料を注入する。
 本実施の形態においては、FFF装置120は遠心力を用いて粒子を粒子径ごとに分画するCF3(Centrifugal Field Flow Fractionation:遠心型FFF)装置であり、回転可能に構成された輪状の流路を有する。なお、以下の説明における粒子径は、粒子の直径を意味する。液体中に粒子が分散された試料が移動相とともに流路内に導入された状態で、流路が回転される。
 図2は、FFF装置120の流路の回転速度の変化の一例を示す図である。図2に示すように、流路は初期回転速度Nで時間tだけ回転された後、時間tの経過に従って、式(1)で示すように流路の回転速度Nが減衰する。tおよびpは、流路の回転速度の減衰の挙動を特徴付けるパラメータである。式(1)のtを第1時間パラメータと呼び、tを第2時間パラメータと呼び、pを減衰パラメータと呼ぶ。また、第1時間パラメータt、第2時間パラメータtおよび減衰パラメータpを総称して回転パラメータと呼ぶ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 流路の回転により、粒子が粒子径ごとに分画され、粒子径に対応した保持時間だけ流路内に保持された後、流路から排出される。検出器130は、FFF装置120から排出された粒子を検出し、FFF装置120による分析開始からの経過時間と粒子の検出強度との関係を示す検出データを出力する。本実施の形態においては、検出器130は、例えばUV(紫外可視吸光度)検出器、RI(示唆屈折率)検出器またはSLS(静的光散乱)検出器である。
 分析制御装置110は、FFF装置120、検出器130、送液装置140および注入装置150の動作を制御する。また、分析制御装置110は、FFF装置120等から回転パラメータを含む種々のパラメータを取得するとともに検出器130から検出データを順次取得するデータ処理装置を含む。データ処理装置は、取得されたパラメータに基づいて検出データにデータ処理を行う。以下、データ処理装置の詳細について説明する。
 (2)データ処理装置
 図3は、データ処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。図3に示すように、データ処理装置10は、保持時間取得部1、検出強度取得部2、パラメータ取得部3、対応情報取得部4、粒子径変換部5、濃度変換部6および表示制御部7を含む。図1のCPU111が記憶装置114に記憶されたデータ処理プログラムを実行することにより、データ処理装置10の構成要素(1~7)の機能が実現される。データ処理装置10の構成要素(1~7)の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより構成されてもよい。
 パラメータ取得部3は、入出力I/F117を介して各装置から種々のパラメータを取得する。具体的には、パラメータ取得部3は、FFF装置120から流路内部容量、流路に試料注入を行う時間(注入時間)、および流路内で試料を沈降させる準備動作を行う時間(リラクゼーション時間)を取得する。また、パラメータ取得部3は、注入装置150から流路に試料注入を開始した時点(分析開始時点)を取得し、送液装置140から移動相の流量を取得する。
 保持時間取得部1は、パラメータ取得部3により取得された分析開始時点を基準にした分析時間から注入時間とリラクゼーション時間とを減算することにより保持時間tを順次取得(測定)する。このように、測定期間は分析期間の一部であり、FFF装置120への試料の注入が開始された時点が分析期間の始点である。分析開始時点から注入時間およびリラクゼーション時間が経過した時点が測定期間の始点である。検出強度取得部2は、入出力I/F117を介して検出データにおける粒子の検出強度を検出器130から順次取得する。
 パラメータ取得部3は、上述したパラメータに加えて、ボイド溶出時間t、FFF装置120の周囲の絶対温度T、初期重力場G、流路高さw、粒子密度ρおよび移動相密度ρをパラメータとして取得する。また、パラメータ取得部3は、試料の状態および測定環境により発生する誤差を補正する補正係数を取得する。パラメータ取得部3は、これらのパラメータを記憶装置114、操作部115、FFF装置120、送液装置140または注入装置150のいずれから取得してもよい。
 例えば、記憶装置114にパラメータの一部または全部が記憶されている場合には、パラメータ取得部3は、記憶装置114から記憶されたパラメータを取得してもよい。あるいは、パラメータ取得部3は、使用者により操作部115を介して入力されたパラメータを取得してもよい。
 また、FFF装置120に流路高さw、流路の回転半径または流路の容量等の流路の情報が登録されていることがある。この場合には、パラメータ取得部3は、FFF装置120から流路高さwを取得してもよい。あるいは、パラメータ取得部3は、回転パラメータとともに初期回転速度NをFFF装置120から取得し、流路の回転半径と初期回転速度Nとに基づいて初期重力場Gを算出してもよい。あるいは、パラメータ取得部3は、ボイド溶出時間tを、検出強度を解析して実測することにより取得してもよいし、パラメータ取得部3により取得された種々のパラメータから算出してもよい。具体的には、流路の容量、流路から検出器までの配管の容量、および移動相の流量からボイド溶出時間tを算出することができる。
 さらに、FFF装置120または検出器130には、周囲の温度を検出する温度センサが設けられることがある。この場合には、パラメータ取得部3は、FFF装置120または検出器130から絶対温度Tを取得してもよい。
 対応情報取得部4は、粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を記憶装置114から取得する。記憶装置114には、対応情報が予め記憶されている。対応情報は、検量線であってもよいし、対応テーブルであってもよい。あるいは、使用者は、粒子の濃度が既知の試料(標準試料)を用いて対応情報を生成することができる。この場合、対応情報取得部4は、使用者により操作部115を介して入力された対応情報を取得してもよい。
 粒子径変換部5には、遠心型のFFF装置120における粒子の保持時間tと粒子径dとの関係を示す理論式が記憶されている。遠心型のFFF装置120における理論式を式(2)に示す。粒子径変換部5は、パラメータ取得部3により取得されたパラメータおよび理論式(2)に基づいて、保持時間取得部1により取得された粒子の保持時間tを粒子径dに変換する。ここで、πは円周率であり、kはボルツマン定数であり、AおよびBは補正係数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 濃度変換部6は、対応情報取得部4により取得された対応情報に基づいて、検出強度取得部2により順次取得される粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換する。表示制御部7は、粒子径変換部5により変換された粒子径と、濃度変換部6により変換された粒子の濃度との関係を示すグラフを分析中にリアルタイムに表示するように表示部116を制御する。
 (3)データ処理
 図4は、データ処理プログラムにより行われるデータ処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。まず、パラメータ取得部3は、図1の記憶装置114、操作部115または各装置からパラメータを取得する(ステップS1)。パラメータは、分析開始時点、注入時間、リラクゼーション時間、回転パラメータ(第1時間パラメータt、第2時間パラメータtおよび減衰パラメータp)、ボイド溶出時間t、絶対温度T、初期重力場G、流路高さw、粒子密度ρおよび移動相密度ρを含む。また、パラメータ取得部3は、試料の密度差および測定環境の誤差を補正する補正係数を取得する。補正係数は、使用者により操作部115を介して入力されてもよいし、FFF装置120または記憶装置114から取得されてもよい。
 また、対応情報取得部4は、記憶装置114または操作部115から対応情報を取得する(ステップS2)。ステップS1,S2は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。
 次に、保持時間取得部1は、分析開始時点、注入時間およびリラクゼーション時間から粒子の保持時間tを取得する(ステップS3)。また、検出強度取得部2は、検出器130から粒子の検出強度を取得する(ステップS4)。ステップS3,S4は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。本実施の形態においては、ステップS3,S4は略同時に実行される。
 続いて、粒子径変換部5は、ステップS1で取得されたパラメータおよび理論式(2)に基づいて、ステップS3で取得された粒子の保持時間tを粒子径dに変換する(ステップS5)。また、濃度変換部6は、ステップS2で取得された対応情報に基づいて、ステップS4で取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する(ステップS6)。ステップS1,S2は、いずれが先に実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。
 表示制御部7は、ステップS5で変換された粒子径と、ステップS6で変換された粒子の濃度との関係を示すグラフを表示部116に表示させる(ステップS7)。その後、表示制御部7は、ステップS3に戻る。
 ステップS3~S7が繰り返されることにより、検出器130から粒子の保持時間tおよび粒子の検出強度が順次取得されるとともに、粒子の保持時間tおよび粒子の検出強度が粒子径dおよび粒子の濃度にそれぞれ変換される。変換された粒子径と変換された粒子の濃度との関係を示すグラフがリアルタイムに表示部116に表示される。
 (4)効果
 本実施の形態に係るデータ処理装置10においては、FFF装置120による粒子の保持時間に基づいて比較的正確な粒子径の分析結果が得られる。また、対応情報および検出器130による粒子の検出強度に基づいて正確な粒子の濃度の分析結果が得られる。比較的正確に粒子径と粒子の濃度との関係を分析することができる。この場合、粒子の分析においては、MALS検出器またはICP-MS等の高価な検出器を用いる必要がない。これにより、高価な検出器を用いることなく比較的正確に粒子を分析することができる。
 また、表示部116には、粒子径変換部5により変換された粒子径と、濃度変換部6により変換された粒子の濃度との関係を示すグラフがリアルタイムに表示される。そのため、粒子径および粒子の濃度の分析中においても、分析の途中経過をリアルタイムに把握することができる。
 (5)他の実施の形態
 (a)上記実施の形態において、FFF装置120はCF3装置であるが、本発明はこれに限定されない。FFF装置120は、流路に沿った移動相の流れ(チャネルフロー)と流路に直交する移動相の流れ(クロスフロー)とを用いて粒子を粒子径ごとに分画するAF4(Asymmetric Flow Field Flow Fractionation:非対称フローFFF)であってもよい。
 この場合、パラメータ取得部3は、CF3装置と同様に、FFF装置120の周囲の絶対温度Tおよび流路高さwを取得する。また、パラメータ取得部3は、回転パラメータ、ボイド溶出時間t、初期重力場G、粒子密度ρおよび移動相密度ρに代えて、移動相粘度η、クロスフロー流量Vcrossおよびチャネルフロー流量Vchannelをパラメータとして取得する。
 粒子径変換部5には、非対称フロー型のFFF装置120における粒子の保持時間tと粒子径dとの関係を示す理論式が記憶されている。非対称フロー型のFFF装置120における理論式を式(3)に示す。粒子径変換部5は、パラメータ取得部3により取得されたパラメータおよび理論式(3)に基づいて、保持時間取得部1により取得される粒子の保持時間tを粒子径dに変換する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 (b)上記実施の形態において、データ処理装置10は対応情報取得部4および濃度変換部6を含むが、本発明はこれに限定されない。データ処理装置10は、対応情報取得部4および濃度変換部6を含まなくてもよい。この場合、表示制御部7は、粒子径変換部5により変換された粒子径と、検出強度取得部2により取得された粒子の検出強度との関係を示すグラフをリアルタイムに表示するように表示部116を制御する。
 あるいは、データ処理装置10は検出強度取得部2、対応情報取得部4および濃度変換部6を含まなくてもよい。この場合、表示制御部7は、粒子径変換部5により変換された粒子径を保持時間と対応付けて表示するように表示部116を制御する。
 (c)上記実施の形態において、データ処理装置10はパラメータ取得部3および粒子径変換部5を含むが、本発明はこれに限定されない。データ処理装置10は、パラメータ取得部3および粒子径変換部5を含まなくてもよい。この場合、表示制御部7は、保持時間取得部1により取得された粒子の保持時間tと、濃度変換部6により変換された粒子の濃度との関係を示すグラフをリアルタイムに表示するように表示部116を制御する。
 あるいは、データ処理装置10は保持時間取得部1、パラメータ取得部3および粒子径変換部5を含まなくてもよい。この場合、表示制御部7は、濃度変換部6により変換された粒子の濃度を、分析開始時点からの経過時間に対応付けてリアルタイムに表示するように表示部116を制御する。
 (d)上記実施の形態において、表示制御部7は粒子径変換部5により変換された粒子径および濃度変換部6により変換された粒子の濃度の少なくとも一方をリアルタイムに表示するように表示部116を制御するが、本発明はこれに限定されない。表示制御部7は、粒子径変換部5により変換された粒子径および濃度変換部6により変換された粒子の濃度の少なくとも一方を、非リアルタイムに一括で表示するように表示部116を制御してもよい。
 (6)実施例
 以下の実施例1~7においては、粒子径dが既知である種々の標準粒子について、遠心型のFFF装置120による保持時間tが算出された。また、標準粒子の保持時間tの測定時と同一のパラメータが理論式(2)に適用されることにより、保持時間tと粒子径dとの関係を示す理論曲線が生成された。さらに、測定結果と理論曲線とが比較されることにより、理論式(2)に基づく粒子の保持時間tから粒子径dへの変換の妥当性が検証された。
 図5は、測定に用いられたパラメータの数値を示す図である。図5に示すように、第1時間パラメータtは10[min]にされ、第2時間パラメータtは-40[min]にされ、減衰パラメータpは4にされた。また、絶対温度Tは298[K]にされ、流路高さwは0.25[mm]にされ、移動相密度ρは1000[kg/m]にされた。
 第1および第2の実施例においては、標準粒子としてPSL(ポリスチレンラテックス)標準粒子が用いられた。なお、PSL標準粒子の粒子径dは、TEM(透過電子顕微鏡)により値付けされており、比較的正確であると考えられる。PSLの粒子密度ρは1050[kg/m]にされた。
 また、第1および第2の実施例においては、初期回転速度Nはそれぞれ4500[rpm]および11250[rpm]にされた。ここで、初期回転速度N=4500[rpm]は初期重力場G=22000[m/s]に相当し、初期回転速度N=11250[rpm]は初期重力場G=137000[m/s]に相当する。
 図6は、第1および第2の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。図6の横軸は粒子径d[nm]を示し、縦軸は粒子の保持時間t[min]を示す。後述する図7および図8においても同様である。また、図6では、第1の実施例における測定結果が黒い丸で示され、第1の実施例に対応する理論曲線が実線で示される。第2の実施例における測定結果が黒い四角で示され、第2の実施例に対応する理論曲線が点線で示される。
 第1および第2の実施例においては、補正係数Aは1であり、補正係数Bは0である。すなわち、第1および第2の実施例においては、理論式(2)に補正が行われていない。図6に示すように、第1の実施例においては、測定値が理論曲線に一致している。同様に、第2の実施例においても、測定値が理論曲線に一致している。そのため、理論式(2)に基づく粒子の保持時間tから粒子径dへの変換は妥当であることが確認された。
 第3および第4の実施例においては、標準粒子としてシリカ標準粒子が用いられた。なお、シリカ標準粒子の粒子径dの値付けの方法は不明である。シリカは結晶構造によって密度が異なり、また、シリカ標準粒子は完全な球形ではないという理由から、シリカ標準粒子の粒子密度ρを正確に評価することは困難である。そこで、シリカ標準粒子の見かけの大きさに基づいて、シリカ標準粒子の粒子密度ρは2000[kg/m]にされた。また、第3および第4の実施例においては、初期回転速度Nはそれぞれ4500[rpm]および11250[rpm]にされた。
 図7は、第3および第4の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。図7では、第3の実施例における測定結果が黒い丸で示され、補正が行われない場合の第3の実施例に対応する理論曲線が実線で示される。第4の実施例における測定結果が黒い四角で示され、補正が行われない場合の第4の実施例に対応する理論曲線が点線で示される。
 図7に示すように、第3の実施例においては、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。同様に、第4の実施例においても、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。そのため、理論式(2)に基づく粒子の保持時間trから粒子径dへの変換は妥当であることが確認された。なお、第3および第4の実施の形態において、測定値が理論曲線から僅かに乖離した要因として、シリカ標準粒子の粒子径dおよび粒子密度ρの不正確さが考えられる。
 第3および第4の実施例においては、補正係数Aを0.7とし、補正係数Bを0として、さらに理論曲線が生成された。補正が行われた場合の第3の実施例に対応する理論曲線が一点鎖線で示され、補正が行われた場合の第4の実施例に対応する理論曲線が二点鎖線で示される。第3の実施例においては、測定値が補正後の理論曲線に一致している。同様に、第4の実施例においても、測定値が補正後の理論曲線に一致している。そのため、補正を行うことにより、理論式(2)に基づく粒子の保持時間tから粒子径dへの変換がより妥当になることが確認された。
 第5、第6および第7の実施例においては、標準粒子としてAg(銀)標準粒子が用いられた。なお、第5および第6の実施の形態においては、Ag標準粒子の粒子径dの値付けの方法は不明である。一方、第7の実施の形態においては、Ag標準粒子の粒子径dは、TEMにより値付けされており、比較的正確であると考えられる。Ag標準粒子の粒子密度ρは9320[kg/m]にされた。また、第5および第7の実施例においては初期回転速度Nは4500[rpm]にされ、第6の実施例においては初期回転速度Nは11250[rpm]にされた。
 図8は、第5~第7の実施例における測定結果および理論曲線を示す図である。図8では、第5の実施例における測定結果が黒い丸で示され、補正が行われない場合の第5の実施例に対応する理論曲線が実線で示される。第6の実施例における測定結果が黒い四角で示され、補正が行われない場合の第6の実施例に対応する理論曲線が点線で示される。第7の実施例における測定結果が黒い三角で示される。第7の実施例に対応する理論曲線は、第5の実施例に対応する理論曲線と同一である。
 図8に示すように、第5の実施例においては、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。同様に、第6の実施例においても、測定値は理論曲線から僅かに乖離しているが、理論曲線に略一致している。第7の実施例においては、測定値が理論曲線に一致している。そのため、理論式(2)に基づく粒子の保持時間tから粒子径dへの変換は妥当であることが確認された。なお、第5および第6の実施の形態において、測定値が理論曲線から僅かに乖離した要因として、Ag標準粒子の粒子径dの不正確さが考えられる。
 第5および第6の実施例においては、補正係数Aを0.6とし、補正係数Bを0として、さらに理論曲線が生成された。補正が行われた場合の第5の実施例に対応する理論曲線が一点鎖線で示され、補正が行われた場合の第6の実施例に対応する理論曲線が二点鎖線で示される。第5の実施例においては、測定値が補正後の理論曲線に一致している。同様に、第6の実施例においても、測定値が補正後の理論曲線に一致している。そのため、補正を行うことにより、理論式(2)に基づく粒子の保持時間tから粒子径dへの変換がより妥当になることが確認された。

Claims (13)

  1. 液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、
     前記流動場分画装置による粒子の保持時間を取得する保持時間取得部と、
     前記流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、前記保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換する粒子径変換部と、
     前記粒子径変換部による変換結果を表示するように前記表示部を制御する表示制御部とを備える、データ処理装置。
  2. 前記流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、
     粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、
     前記対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、前記検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部とをさらに備え、
     前記表示制御部は、前記粒子径変換部により変換された粒子径と、前記濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けて表示するように前記表示部を制御する、請求項1記載のデータ処理装置。
  3. 前記保持時間取得部は、前記流動場分画装置により分画された粒子の保持時間を取得し、
     前記粒子径変換部は、前記保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換し、
     前記検出強度取得部は、前記流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、
     前記濃度変換部は、前記検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、
     前記表示制御部は、前記粒子径変換部により変換された粒子径と、前記濃度変換部により変換された粒子の濃度とを関連付けてリアルタイムに表示するように前記表示部を制御する、請求項2記載のデータ処理装置。
  4. 前記流路に試料注入を開始した時刻、前記流路に試料注入を行う時間、および前記流路内で試料を沈降させる準備動作を行う時間をパラメータとして取得するパラメータ取得部をさらに備え、
     前記保持時間取得部は、前記パラメータ取得部により取得されたパラメータを用いて粒子の保持時間を取得する、請求項1記載のデータ処理装置。
  5. 前記パラメータ取得部は、移動相の流量、ボイド溶出時間、前記流路の内部容量、前記流路の高さおよび前記流動場分画装置の周囲の温度のうち少なくとも一つをパラメータとして取得し、
     前記粒子径変換部は、前記パラメータ取得部により取得されたパラメータをさらに用いて、前記保持時間取得部により取得された粒子の保持時間を粒子径に変換する、請求項4記載のデータ処理装置。
  6. 前記流動場分画装置は、輪状の前記流路が回転可能に構成された遠心型流動場分画装置であり、
     前記パラメータ取得部は、前記流路の回転の時間変化、粒子密度および移動相密度をパラメータとしてさらに取得する、請求項4記載のデータ処理装置。
  7. 前記理論式は、試料の状態および測定環境により発生する粒子の保持時間と粒子径との関係の誤差を補正する補正係数を含む、請求項1記載のデータ処理装置。
  8. 流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理装置であって、
     前記流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得する検出強度取得部と、
     粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得する対応情報取得部と、
     前記対応情報取得部により取得された対応情報に基づいて、前記検出強度取得部により取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換する濃度変換部と、
     前記濃度変換部により変換された粒子の濃度を表示するように前記表示部を制御する表示制御部とを備える、データ処理装置。
  9. 前記検出強度取得部は、前記流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を順次取得し、
     前記濃度変換部は、前記検出強度取得部により順次取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に順次変換し、
     前記表示制御部は、前記濃度変換部による変換結果をリアルタイムに表示するように前記表示部を制御する、請求項8記載のデータ処理装置。
  10. 液体に分散された粒子を分画する流動場分画装置と、
     表示部と、
     前記流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を前記表示部に表示する請求項1記載のデータ処理装置とを備える、分析装置。
  11. 液体に分散された粒子を分画する流動場分画装置と、
     表示部と、
     前記流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を前記表示部に表示する請求項8記載のデータ処理装置とを備える、分析装置。
  12. 液体の流路を有する流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、
     前記流動場分画装置による粒子の保持時間を取得するステップと、
     前記流動場分画装置における粒子の保持時間と粒子径との関係を示す理論式に基づいて、取得された粒子の保持時間を粒子径に変換するステップと、
     変換結果を前記表示部に表示するステップとを含む、データ処理方法。
  13. 流動場分画装置により分画された粒子についてのデータを処理し、処理結果を表示部に表示するデータ処理方法であって、
     前記流動場分画装置により分画された粒子の検出強度を取得するステップと、
     粒子の検出強度と粒子の濃度との対応関係を示す対応情報を取得するステップと、
     取得された対応情報に基づいて、取得された粒子の検出強度を粒子の濃度に変換するステップと、
     変換された粒子の濃度を前記表示部に表示するステップとを含む、データ処理方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110135061A1 (en) * 2008-05-21 2011-06-09 Thuenemann Andreas Device and method for analyzing nanoparticles by combination of field-flow fractionation and x-ray small angle scattering
JP2014021060A (ja) * 2012-07-23 2014-02-03 Jfe Steel Corp 金属中微粒子の粒径分布測定方法
US20150147814A1 (en) * 2013-11-24 2015-05-28 Kemira Method and system for analyzing a liquid sample containing particles of solid matter and the use of such a method and system
WO2015151226A1 (ja) * 2014-04-01 2015-10-08 株式会社日立製作所 粒子分析装置及び粒子分析方法
JP2016197031A (ja) * 2015-04-02 2016-11-24 新日鐵住金株式会社 ナノ粒子の粒径測定方法
JP2018103063A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 株式会社島津製作所 遠心式流動場分画装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8360244B2 (en) * 2008-06-09 2013-01-29 Wyatt Technology Corporation Method and apparatus for optimizing the separation of small particles using the asymmetric flow field flow fractionation method
JP6191477B2 (ja) * 2014-01-24 2017-09-06 株式会社島津製作所 粒子径測定装置及び粒子径測定方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110135061A1 (en) * 2008-05-21 2011-06-09 Thuenemann Andreas Device and method for analyzing nanoparticles by combination of field-flow fractionation and x-ray small angle scattering
JP2014021060A (ja) * 2012-07-23 2014-02-03 Jfe Steel Corp 金属中微粒子の粒径分布測定方法
US20150147814A1 (en) * 2013-11-24 2015-05-28 Kemira Method and system for analyzing a liquid sample containing particles of solid matter and the use of such a method and system
WO2015151226A1 (ja) * 2014-04-01 2015-10-08 株式会社日立製作所 粒子分析装置及び粒子分析方法
JP2016197031A (ja) * 2015-04-02 2016-11-24 新日鐵住金株式会社 ナノ粒子の粒径測定方法
JP2018103063A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 株式会社島津製作所 遠心式流動場分画装置

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