JP2000131233A - 光学式インプロセス制御による比濁分析検出ユニット - Google Patents
光学式インプロセス制御による比濁分析検出ユニットInfo
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Abstract
定システムの使用分野に関する。特に、ここに記載する
装置は、散乱光信号の測定時の、特性プロセス工学パラ
メータ、特に、特性光学パラメータの自動品質管理およ
び検査を可能にする。 【解決手段】 光学式ビーム案内装置を光の散乱成分お
よび透過成分の強度を別々に測定するように調節したこ
とを特徴とする散乱光測定を実施する方法を特徴とす
る。
Description
ける自動化測定システムの使用分野に関する。特に、こ
こに記載する装置は、散乱光信号の測定時の、特性プロ
セス工学パラメータ、特に、特性光学パラメータの自動
品質管理および検査を可能にする。
いて使用することができる高感度光学検出方法について
の需要が、近年ますます高まっている。測定方法につい
ての要求、たとえば、感度、解像度またはダイナミック
レンジについての要求に加えて、高度の自動化手段で
は、使用される測定方法のパラメータの自動的なテス
ト、セッティングならびに場合により再調整についても
要求がある。したがって、品質管理および検査処置も同
様に自動化方法によって確保されなければならない。
および確保には種々の難易度があることが特徴である。
たとえば、公式に較正した基準を使用することによって
吸収分光学におけるテストが可能であるが、このような
基準は散乱光分光学の方法にはない。前方光散乱方法、
特に、光源の入射ビーム付近の角度または角範囲を利用
する前方光散乱方法では、機械的な構造のために、光線
経路内の特性光学パラメータを同時に測定することが難
しい。したがって、特性光学パラメータ(たとえば、強
度、波長、パルス幅または使用される光源のノイズ成
分)は、測定すべき材料を収容し、ビーム経路に一時的
に挿入する容器(キュベットなど)を使用して、付加的
な相対基準のみによって決定することが多い。しかしな
がら、基準外のテスト・メディアを使用する必要がある
ときには、さらなる欠陥の原因が生じ、このため、その
場で比較的長い期間にわたって制御することができず、
また、装置の状態の特性について明確な結論を出すこと
もできない。
のケースでは、たとえば、トルエンのような高純度溶液
を使用する。角度依存散乱光特性の測定で1つのプロフ
ァイルを創り出し、使用する装置についての品質測定を
行う。
で問題を含み、他方、上記の測定を実施するには、検査
技術では時間がかかり、複雑でもある。これらの理由の
ために、これらの方法は、自動化された分析器の用途に
用いることができない。また一方では、散乱光を発生す
る対応した被測定材料がなければ、測定信号が発生され
ず、その時の操作条件下での方法の品質について結論を
導き出すことはまったくできない。
を使用する場合、この材料の組成、構造およびその使用
手順によって、測定毎に異なる信号を発生させることに
なる。したがって、測定システムの同時検査が妨げられ
る。被測定材料内で最初に測定信号が発生する方法に
も、たとえば、蛍光反応または化学発光反応の場合に
も、これらの考察が同様に当てはまる。
乱光は入射ビームの方向に対しておよそ90度の角度範
囲で検出される。その結果、散乱光から入射光を分離す
るのは特に容易である。一方、より大きい立体角範囲を
選び、入射光の前方向についての角度または角度範囲を
利用する場合には、散乱光のより高い強度を得ることが
可能となり、その結果、技術的により簡単でより経済的
な方法で配置を構成することができる。前方向について
の角度での散乱光の割合は、ヒトのインビトロ診断で使
用する有機高分子についての測定(本発明が目標として
いる)について特に高く、正確である。それに加えて、
粒子強化の原理によって散乱光の強度を高める効果にも
使用できる。粒子サイズについての散乱信号の依存度
は、散乱粒子が入射光の波長の大きさのオーダーに一致
する大きさのオーダーである場合について最も好まし
い。これにより、これらの成分を測定に利用することが
できる好ましい配置を得ることができる。散乱光の理論
に関係する基本的な考察および計算は適当な教科書に記
載されている。たとえば、以下のものがある。H.C. va
n de Hulst (Light Scattering by Small Particles, D
over Publications, Inc. New York, 1957, 1981) およ
び C.F. Bohren, D.R. Huffman (Absorption and Sca
ttering of Light by Small Particles, J. Wiley & So
ns, New York, 1983) である。検査しようとしている被
測定材料の特性についてのさらなる情報が与えられるな
らば、1つまたはそれ以上の角度範囲を選ぶことによっ
て被測定材料を大きさで分類し、区別することができ
る。
は、当業者にはそれ自体公知であるように、しばしば、
サンプル液または試薬液のための複数の容器を収容する
可動ユニット(たとえば、ラック、回転コンベヤ、ロー
タその他)と、被測定材料を収容して通過させる容器
(キュベット)から構成される。被測定材料の位置決め
のための回転可能なユニットを使用する場合には、測定
記録に求められる要件によって、キュベットは測定ユニ
ットの静止位置を通って周期的に案内される。散乱光測
定が実施されるとき、散乱光がキュベット内の被測定材
料によって生じ、前記材料がビーム経路に導入される。
このことは、被測定材料の異なった位置決めによって変
化が生じ得ることを意味する。
ことは、被測定材料によって生じる散乱光の強度を制御
するのに有利である。この可能性は、本発明によれば、
散乱光を生じる被測定材料を使わずに、キュベットの
型、構造および位置の制御を含めて測定ユニット(ビー
ム経路)の構造を独立して制御することによって達成さ
れる。それによって、決定された位置は測定信号の同期
に使用され得る。
測定材料の使用の必要のない、前方光散乱を測定する方
法の特性を制御することができる方法を見出すことを目
的になされたものである。現在、この目的が直接透過し
た光を適当な検出装置によって測定すると同時に、発生
した散乱光を検出する測定ユニットの配置によって達成
されることがわかっている。
た散乱光と、そして0度の角度で透過した光とを測定す
ることができる構造が開発された。特に、ここに記載し
た方法の1つの目的は、ビーム経路、使用される構成要
素(たとえば、光源)、レンズおよびダイアフラムの光
学構成要素および被測定材料の移動する収容容器(キュ
ベット)によってもたらされる特性の制御および検査を
実施することにある。テストおよび制御も同様にキュベ
ットについて可能であり、キュベットは測定時間中にの
みビーム経路内に位置する。
る配置は、自動分析のインプロセス制御として使用し得
る。本発明による装置の配置は以下の図を参照しながら
説明する。
いる。ここで、光源1、11から出た光線3は、レンズ
系2および1つまたはそれ以上のダイアフラム4を通過
し、測定空間5に入射する。レンズ系6を通過した後、
光源1から直接透過した光はダイアフラム7に入射す
る。このダイアフラム7は光トラップとして作用する。
ダイアフラム7によって失われなかった光はレンズ系8
を通して検出器9上に投射され、10によって測定され
る。
良するかを示している。もし図1に従って散乱光を生じ
る被測定材料13を入れた収容容器12を位置5に設置
すると、測定ビーム3が被測定材料を通過し、次いで、
被測定材料に応じて特性角度依存散乱光分布14が生じ
る。この分布は、レンズ系6、8の有効口径によって検
出され、検出器9に送られる。ダイアフラム15の領域
に入射した光は別の検出器16によって検出され、同様
に測定される。この成分は、光源から直接入射する光の
成分と、散乱光を生じる被測定材料が存在する場合に
は、検出器の許容角度内で固定された入射散乱光の成分
とからなる。
ころで特定の強度を得ようとする場合には、この強度
は、フィードバック・システム17によって検出され、
散乱光を生じる被測定材料なしに強度を測定することに
よって再調整され得る。これにより、それぞれ一定の強
度状態で散乱光測定の実施の可能性が得られる。
3のa〜cに例示してある。図3のa〜cの平面図は、
外側保持リング21と、環状ダイアフラム18と、この
ダイアフラム18を保持するための1つまたはそれ以上
のウェブ20とを備えたダイアフラム15を示してい
る。
ム成分を通過させる有孔スクリーンとして設計されてい
る。さらに、ガラス棒または光導波管23と、その端に
ある検出器24へ光を偏向して導入するためのマウント
を有していてもよい。
を示している。測定ビーム2は、ビーム偏向装置25お
よび特殊な光学配置26、27によって光誘導ユニット
23に送り込まれる。このユニットから位置的に離れた
状態で検出を行うことができる。
回転可能なマウント(ロータ・システム)28内に検出
ユニットを組み込んだ状態を概略的に示している。ロー
タが位置1、30を通って回転するとき、周期的な測定
が行われ、この測定間隔はロータの速度パラメータによ
って一定となる。図1による測定原理の場合、キュベッ
トが散乱光を生じる被測定材料を収容しているときにの
み、信号を測定し、評価することができる。
した信号の基本的分布をキュベット位置の関数として表
わしている。この場合、キュベットの型、構成および位
置は、測定信号のレベルおよび波形に主要な影響を与え
る。散乱光カーブ32は対応する被測定材料についての
み生じ得るが、吸光によって生じる成分Eのカーブは、
キュベットが空か、あるいは、被測定用非散乱材料で充
填されている場合でも、測定することができる。それに
よって、位置について独立した判定を得ることができ
る。
り、任意の散乱光測定について使用することができる。
いわゆる比濁分析方法において濃度を決定するための生
物学的高分子の散乱光測定は特に重要である。
である。
〜cは平面図、d〜eは側面図である。
を示す図である。
ベット位置(x)の関数として表す概略図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 光学式ビーム案内装置を光の散乱成分お
よび透過成分の強度を別々に測定するように調節したこ
とを特徴とする散乱光測定を実施する方法。 - 【請求項2】 前記入射光の散乱成分および透過成分を
特別形状のダイアフラムによって分離する、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 前記ダイアフラムが、検出器を収容する
ためのまたはビーム案内装置または偏向装置を収容する
ための領域を有するように構成された請求項1または2
に記載の方法。 - 【請求項4】 前記入射光の散乱成分および透過成分
を、ビーム案内装置またはビーム偏向ユニットを収容し
た前記ビーム経路内に挿入した特別構成のミラーによっ
て分離する請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記入射光の散乱成分および透過成分
を、ダイアフラムと、ビーム案内装置または偏向ユニッ
トとを同時に収容する前記ビーム経路内に挿入した特別
に機械加工したレンズによって分離する請求項1に記載
の方法。 - 【請求項6】 前記透過成分の強度を測定する検出器が
付加的な波長選択構成要素を備えている請求項1に記載
の方法。 - 【請求項7】 前記散乱成分および透過成分の信号を時
間的に別々および同時の両方で測定する請求項1〜6の
いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 前記光源の強度を、前記光源から直接透
過した光によって再調整する請求項1〜5のいずれか1
項に記載の方法。 - 【請求項9】 測定すべき材料を収容する容器であっ
て、前記測定用ビームを通って移動する容器のセット、
テストおよびもし適切ならば容器位置の補正を行うの
に、前記測定用ビームを通って移動している間に容器を
段階的にスキャンすることによって、前記透過信号を前
記容器の位置の関数として記録し、前記測定用ビームに
対する前記収容容器の位置を定めるのに使用する、請求
項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 前記方法を自動診断分析器での検査目
的でインプロセス制御として使用することができる請求
項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】 分析に用いる請求項1〜9のいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項12】 インビトロ診断に用いる請求項1〜9
のいずれか1項に記載の方法。
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