JP4050748B2 - 粒子測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光を照射して試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを検出して粒径などの情報を得るために試料流体を流すフローセルを用いた粒子測定装置に関する。
図４（ａ）に示すように、従来の粒子測定装置に用いられるフローセル１００は、透明部材から成り、所定長さの直線流路１００ａを有し、断面が四角形状であって、全体としてＬ型筒形状に形成されている。直線流路１００ａの中心軸は、集光レンズ系１０１による散乱光Ｌｓの受光軸とほぼ一致している（例えば、特許文献１参照）。なお、１０２はレーザ光源、１０３は光電変換素子である。
特開平１１‐２１１６５０号公報
しかし、従来の粒子測定装置に用いられるフローセル１００においては、粒子検出領域Ｍを通過した粒子が発する散乱光Ｌｓがフローセル１００を形成する４つの内壁部ｂ，ｃ，ｄ，ｅによってその進路が制限され、集光レンズ系１０１の集光角を最大限に利用できないという問題点を有している。即ち、散乱光Ｌｓは、図４（ｂ）に示すように、内壁部ｂと内壁部ｃによってその進路が制限され、また図４（ｃ）に示すように、内壁部ｄと内壁部ｅによってその進路が制限されるので、集光レンズ系１０１の集光角を最大限に利用できない。
そこで、散乱光Ｌｓの検出レベルを高めて粒子の検出精度を上げるためには集光レンズ系１０１の集光角を最大限に利用する必要がある。
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、集光手段の集光角を最大限に利用して散乱光などをより多く検出することができるフローセルを用いた粒子測定装置を提供しようとするものである。
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、フローセルに光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを集光手段で集光し、粒径などの情報を得る粒子測定装置において、前記フローセルは、前記粒子検出領域を形成する流路と、内壁部を前記集光手段の最外縁部に入射する前記散乱光などを妨げないように形成すべく、前記流路に続く中心軸がほぼ一致する四角錐形状又は円錐形状の流路を、前記集光手段を設けた側に備える。
請求項２に係る発明は、フローセルに光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを集光手段で集光し、粒径などの情報を得る粒子測定装置において、前記フローセルは、前記粒子検出領域を形成する流路と、内壁部を前記集光手段の最外縁部に入射する前記散乱光などを妨げないように形成すべく、前記流路の上流側と下流側に中心軸がほぼ一致する四角錐形状又は円錐形状の流路を備え、前記集光手段が前記フローセルを挟んで２つ配置された。
本発明によれば、粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が光源からの光を受けて発する散乱光などを、集光手段の集光角を最大限に利用して集光することができる。
また、フローセルの流路の形状を、光学的検出処理手段がその集光角を最大限に利用して散乱光を集光することができるように形成したので、検出レベルを上げることができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１はフローセルの斜視図、図２は図１のＣ−Ｃ線断面図（ａ）とＤ−Ｄ線断面図（ｂ）、図３は本発明に係る粒子測定装置の概略構成図である。
フローセル１０は、図１と図２に示すように、透明部材で形成され、断面が矩形状の流路１１と、四角錐形状の流路１２と、矢印方向に試料流体を流してレーザ光Ｌａが粒子検出領域Ｍを内部に形成する断面が矩形状の流路１３と、四角錐形状の流路１４と、断面が矩形状の流路１５からなる。
流路１３は、所望な大きさの粒子検出領域Ｍが形成できる断面積及び長さを有する。流路１１と流路１５、流路１２と流路１４は、夫々流路１３の中心を中心として点対称で形成されている。
また、図２に示すように、散乱光Ｌｓを集光する集光レンズＬの集光角θを最大限に利用するため、流路１４の４つの内壁部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、集光レンズＬの最外縁部に入射する散乱光Ｌｓの妨げにならないように形成されている。
以上のように構成したフローセル１０においては、粒子検出領域Ｍを通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光Ｌｓは、集光レンズＬの集光角θを最大限に利用して集光される。
なお、本発明の実施の形態では、流路１２と流路１４を四角錐形状に形成したが、円錐形状に形成して集光レンズＬの集光角θを最大限に利用することもできる。また、集光レンズＬをフローセル１０の反対側にもう一つ設け、集光角θを２倍にすることもできる。
フローセル１０は、すべての部分が透明な部材である必要はなく、光の通らない部分は不透明な部材で形成してもよい。また、フローセル１０は、一体化している必要はなく、複数の部材を組み合わせて同様の機能を有するようにしたものでもよい。
次に、本発明に係る粒子測定装置は、図３に示すように、図１に示すフローセル１０、レーザ光源２０、集光レンズＬを含む集光光学系２１、光電変換素子２２などを備えている。
レーザ光源２０は、フローセル１０の流路１３の所定箇所にレーザ光Ｌａを照射して粒子検出領域Ｍを形成する。ここで、レーザ光Ｌａの光軸は、流路１３内において流路１３の中心軸とほぼ直交している。
集光光学系２１は、フローセル１０の流路１３の中心軸と一致する光軸を有し、粒子検出領域Ｍにおいてレーザ光Ｌａを受けた粒子が発する散乱光Ｌｓを集光する。なお、集光光学系２１は、必ずしもフローセル１０の流路１３の中心軸上に設ける必要はない。
光電変換素子２２は、集光光学系２１の光軸上に設けられ、集光光学系２１により集光された散乱光Ｌｓを受光し、散乱光Ｌｓをその強度に応じた電圧に変換する。なお、集光光学系２１以降の手段を光学的検出処理手段という。
以上のように構成した本発明に係る粒子測定装置の動作について説明する。レーザ光源２０から出射したレーザ光Ｌａが流路１３の所定箇所に照射され、粒子検出領域Ｍを形成する。そこで、試料流体に含まれる粒子が粒子検出領域Ｍを通過すると、粒子にレーザ光Ｌａが照射され、粒子が散乱光Ｌｓを発する。
散乱光Ｌｓは、フローセル１０の流路１３，１４の形状により、集光光学系２１がその集光角θを最大限に利用して光電変換素子２２に集光される。すると、光電変換素子２２に集光された散乱光Ｌｓは、光電変換素子２２により散乱光Ｌｓの強度に応じた電圧に変換される。
従って、フローセル１０の流路１３，１４の形状を、集光光学系２１がその集光角θを最大限に利用して散乱光Ｌｓを光電変換素子２２に集光することができるように形成したので、検出レベルを上げることができる。
本願発明によれば、粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が光源からの光を受けて発する散乱光などを、集光手段の集光角を最大限に利用して集光することができる。また、フローセルの流路の形状を、光学的検出処理手段がその集光角を最大限に利用して散乱光を集光することができるように形成したので、検出レベルを上げることができる。
フローセルの斜視図 図１のＣ−Ｃ線断面図（ａ）とＤ−Ｄ線断面図（ｂ） 本発明に係る粒子測定装置の概略構成図 従来の粒子測定装置の概略構成図（ａ）、フローセルの縦断面図（ｂ）、フローセルの横断面図（ｃ）
符号の説明
１０…フローセル、１１，１２，１３，１４，１５…流路、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…内壁部、２０…レーザ光源、２１…集光光学系、２２…光電変換素子、Ｍ…粒子検出領域、Ｌ…集光レンズ、Ｌａ…レーザ光、Ｌｓ…散乱光、θ…集光角。

Claims (2)

  1. フローセルに光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを集光手段で集光し、粒径などの情報を得る粒子測定装置において、前記フローセルは、前記粒子検出領域を形成する流路と、内壁部を前記集光手段の最外縁部に入射する前記散乱光などを妨げないように形成すべく、前記流路に続く中心軸がほぼ一致する四角錐形状又は円錐形状の流路を、前記集光手段を設けた側に備えることを特徴とする粒子測定装置。
  2. フローセルに光を照射して粒子検出領域を形成し、この粒子検出領域を通過する試料流体に含まれる粒子が発する散乱光などを集光手段で集光し、粒径などの情報を得る粒子測定装置において、前記フローセルは、前記粒子検出領域を形成する流路と、内壁部を前記集光手段の最外縁部に入射する前記散乱光などを妨げないように形成すべく、前記流路の上流側と下流側に中心軸がほぼ一致する四角錐形状又は円錐形状の流路を備え、前記集光手段が前記フローセルを挟んで２つ配置されたことを特徴とする粒子測定装置。
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