JPS6314768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は極微小物体の計数装置に係り、特に液
中に不溶解物として存在する極微小物体を簡易に
しかも高速条件下で計数することが可能な計数装
置に関する。

従来、液体中の極微小物体を計数する手段とし
ては、超音波の回折現象を利用したものが代表的
であるが、これは検出物体の種類、形状、大きさ
に対する補正が難かしく、また装置コストが非常
に高くつく欠点を有していたので普及されるに至
らなかつた。

一方、実体顕微鏡によつて20μ径程度のものを
観察する手段が最も手軽なものとして一般に採用
されているが、これでは測定者の視覚、勘によつ
て成されるものであるから、多くの時間と労力を
要するし、定常化した作業としては不適で計数精
度に問題があつた。

かかる問題点を解決するものとして、特開昭51
―95884号公報には、リアルタイム分析能力を持
つつた粒子分析器の構造が提案され、また、特開
昭54―24683号公報には本発明と技術分野を等し
くする液中の微粒子の係数方法が提案されてい
る。

ところが、前者の発明はサンプル室（本願発明
の流動セルに対応する）を含む試料通過管にポン
プと弁の組合わせになる送液ラインが接続されて
いて試料を圧送する形式のものであつて、ポン
プ，弁が必然的に試料液体と接するために汚染が
避けられなく、従つて測定の度毎にポンプ，弁の
洗浄が必要で多くの労力とロスタイムを要する不
都合がある。

一方、後者の発明は、試料液体を予め貯溜して
おいた試料容器の底部にコツク、定量ストレージ
部を有する試料通過管を垂下状態で接続してなる
構成であつて、測定に先立ち試料通過管を洗浄し
ておくか、又試料容器内の試料液体の所要量流下
排出させた後に測定を行う必要に迫られるもので
測定手順が厄介であり、しかも、測定の都度、試
料通過管に加えてコツクも試料液体に汚染される
ところから前者の発明と同様の問題点を有してい
る。

しかもそれ等従来のものに共通することは、測
定の際の操作勝手が一面でなく他面的にわたつて
いるために取扱いが面倒となる問題が解決されて
いない点である。

このような実状に対処して本発明は指向性に富
み、かつ、測定精度にすぐれてなるレーザー光利
用による計数手段の特徴を十分活かし乍らも従来
の諸問題点を解消し得る科学的、合理的な装置を
提供するべく成されたものであつて、特に試料バ
ツフア部２１、試料チヤージ部２０および流動セ
ル２を順に上下に配し、かつ、連通して有すると
共に、定常測定用管と抽気管とを試料バツフア部
２１に多岐接続してなり、試料バツフア部２１ま
で充満させた試料液体１を定速で垂直方向に定量
流下せしめるための試料通過管１３と、検出部と
しての前記流動セル２を挾んで装置本体の左右両
側に設けたレーザー発振器３および投影拡大部４
と、レーザー光を屈折させる少くとも１個の反射
ミラー８，１０，１１と、流動セル２通過後のレ
ーザー光を拡大するレンズ９とを備えて、流動セ
ル２にレーザー光を投光し該流動セル２中の流下
液流動状態を投影拡大部４に拡大結像せしめる光
学的手段と、その拡大倍率および計数すべき最大
物体の大きさに応じた受光面積を有し、前記投影
拡大部４の拡大投影像有効部分の流体流下面を横
断可能に並列配置した複数個の光電変換素子５
と、それ等光電変換素子５の電気信号変化を演算
計数し、試料液体１中の極微粒子を相対値として
計数するための演算計数部とから、液体中の極微
小物体の計数装置を構成したものであり、かくし
て検出物体の種類、形状には関係なく、その大き
さの選定が容易でかつ簡単、迅速に計数でき、さ
らに装置的にも低コスト化を果し、しかも抽気、
給気各ラインにおける弁が試料液体に接しないこ
とから測定前後の洗浄は試料通過管１３だけでよ
くて測定作業の合理化がはかれ、また、前面操作
による測定作業の簡便化が果されるに至つたもの
である。

本発明装置の具体的内容について、以下に添付
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図，第２図は装置を基本原理的に説明する
ための図であり、定量の試料液体１を定速下で流
動セル２に対して上下方向（第１図において紙面
を貫通する方向）に流下させながら、この流動セ
ル２にレーザー発振器３から出されるレーザー光
Ｌを透過的に投光して流動セル２中の流下液流状
態を投影拡大部４に拡大結像せしめる。そしてこ
の投影拡大部４に設けた光電変換素子５の一群お
よびモニター画面６によつて光電変換的および画
像的に流下液流状態を検出することにより、光電
変換素子群からの電気信号を受ける演算計数部で
極微小物体を計数する一方、この極微小物体を数
十倍に拡大した画像でモニター画面により監視す
るようにしている。

ここで、光電変換素子群およびモニター画面６
の態様は第２図に略示する如く、投影拡大部４に
一直線上の密に配置した複数個の図示例では36個
の光電変換素子５例えばフオト・トランジスター
の群を上に、モニター画面６をその直下に配した
構造であつて、フオト・トランジスターの群は
100mm間にピツチ2.78mmで計36個を並べて、受光
面1.346mmφでレンズを有する指向性の高いフオ
ト・トランジスターで試料液体中の極微小物体の
像による明暗信号を検出して、演算計数部に伝え
得る如く設けている。

なお、レーザ発振器３は一例としてHe―Neガ
スレーザ発振器が用いられ、赤色単色光線（波長
0.6328μ、ビーム径1.2φを発するが、この光線は
シヤツター７が開の状態で全反射ミラー８により
反射して流動セル２に投射し、その透過光はレン
ズ９、全反射ミラー１０，１１を介して前記投影
拡大部４に至り、この部分に流動セル２中を流れ
ている試料液体１の流動状態を結像する。

第２図において、光電変換素子５の一群の直上
部に設けている１個の光電変換素子１２は前記レ
ーザ光の照度を検定するためのものである。

以上の説明によつて明らかにしたように、本発
明装置の基本的構造は前記流動セル２を含む試料
流通ラインと、レーザー光を流動セル２に投光し
て該セル２中の流下液流動状態を投影拡大部４に
結像せしめる光学的手段と、その拡大倍率および
計数すべき最大物体の大きさに応じた受光面積を
夫々有して投影拡大部４の拡大投影像有効部分の
流体流下面を横断可能に並列配置した複数個の光
電変換素子５と、それ等光電変換素子５の電気信
号変化を演算計数し、試料液体１中の極微粒子を
相対値として計数するための演算計数部とからな
り、さらに必要に応じて投影拡大部４にモニター
部６を併設してなるものである。

この装置本体の形状は第３図および第４図に全
体および要部が夫々示されるように、試料流通ラ
インとしての試料通過管１３を本体中央部の空所
部に上下の垂直となして設けて、支持台１４によ
り中間位置に存する流動セル２を垂直に保持して
おり、一方、光学的手段は試料通過管１３が設け
られた前記本体中央部の両側にレーザー発振器３
および投影拡大部４が配設されており、モニター
画面６、焦点合わせハンドル１５、センター調整
マイクロメータ１６（第６図参照）などが前面勝
手の配置をとるようになつていて、全体として前
面操作可能な横型構造をなしている。

次に各要部の構造例を第５図以降の各図によつ
て逐次説明する。

第５図は試料流通ラインの概要を示しており、
試料液体１を充満する試料容器２５に挿入したガ
ラス管１８をボールジヨイント１９を介して流動
セル２の下部管口に接続し、さらに試料チヤージ
部２０、試料バツフア部２１を連通して有し、か
つ、前記両部２０，２１の各上下部に介設した光
電管スイツチ２２，２３，２４を有する透明ガラ
ス製の管路を流動セル２の上部管口に接続させて
試料通過管１３が形成される。

この試料通過管１３には、電磁弁２６、ニード
ル弁２７を有する定常測定用管と、電磁弁２８を
有し真空ポンプ２９に連絡した抽気管と、ニード
ル弁３０を有するモニタリング用管とを夫々多岐
的に接続している。

前記流動セル２は４枚のガラス（材質；バイコ
ール）を歪が少いように十分に研磨して中心部に
矩形断面（20mm×１mm）の試料流動部が形成され
るが、矩形断面に替えて円形断面のものであつて
も良いが投影拡大部４との関係上、矩形断面であ
ることが好ましい。

上述の構成になる試料流通ラインの使用態様は
次の通りである。

試料容器２５中の試料液体１は電磁弁２８の開
放により、真空タンク２９の抽気作用下でガラス
管１８、流動セル２を上昇流した後、試料チヤー
ジ部２０、試料バツフア部２１を順次上昇流して
試料液面が光電管スイツチ２４を横切つた時点に
なると、該スイツチ２４の指令により電磁弁２８
を閉止させる。

しかる後、ニードル弁２７を僅かに開いた状態
で電磁弁２６を開放せしめて、試料通過管１３に
給気を行うと、該管１３内に充満している試料液
体１は緩速度にて流下し、前記試料液面は緩やか
に降下し、試料バツフア部２１を通過して光電管
スイツチ２３を横切る時点になると、該スイツチ
２３の指令により演算計数部を作動させる。

かくして、本測定に入る前の試料充満工程が終
るが、投影拡大部４のモニター画面６を利用して
試料液体１の流下状態を予め監視したい場合に
は、電磁弁２６を閉止しておき、ニードル弁３０
を僅かに開いて前記光電管スイツチ２３を液面が
通過するまでの間、より緩速度下で試料液体１を
流下させるようにすれば良い。

なお、試料バツフア部２１を設けたことによつ
て、上昇流する際のはじめの液体相が流動セル２
に流下するのを本測定したのでは測定誤差が生じ
易い不都合を解消することが可能であり、さらに
抽気による液上昇の過程で試料液体１が誤つて電
磁弁２６，２８やニードル弁２７，３０を汚染し
たり、あるいは漏液するなどの好ましくない現象
を排除することが可能となり甚だ好都合である。

以上の手順が終つた後、電磁弁２６を開かせて
本測定のための試料液体１流下動を行わせるが、
この電磁弁２６開放は液面が光電管スイツチ２３
の部分から降下して光電管スイツチ２２を通過す
る時点まで持続させる。

かくして両スイツチ２２，２３間に存在する試
料通過管１３、試料チヤージ部２０の容積が固定
的であり、かつ流下液速度はニードル弁２７の開
度に応じた定速となるので定量的、定速的な計測
が可能となることは言う迄もない。

しかして前記流動セル２を垂直に保持するため
の支持台１４は第６図々示のセンタ調整機構と、
第７図々示の焦点合わせ機構とによつて左右，前
後に微調整移動可能となつており、マイクロメー
タ１６を操作して流動セル２を横切るレーザ光に
対し該流動セル２の光軸合わせが行われ、また、
ハンドル１５を操作してピニヨン・ラツクからな
る回転一直線運動変換機構１７を介し、前記レン
ズ９（第４図参照）に対するピント合わせが行わ
れる。

一方、光学系におけるレーザー光の照度を検出
するための照度検定回路は第８図に示されるが、
前記光電変換素子１２が受光によつて発する電気
信号をOPアンプ（OP₁）で増幅した後、メータ
Ｍで確認し得るよう構成している。

従つてメータＭの指示を観察しながらレーザ発
振器３の出力調整を行つて、適正照度の設定を容
易にすることができる。

次に光電変換素子５の一群に関連させて設けた
演算計数部の概要を第９図乃至第１１図によつて
説明すると、演算計数部はハイパスフイルタ３
１、アンプ３２、コンパレータ３３、ワンシヨツ
トマルチ回路３４、IC回路３５、加算回路３６、
カウント３７、表示器３８からなつており、各構
成要素の機能は次の通りである。

各光電変換素子すなわち各センサ５ｎからの信
号をハイパスフイルタ３１に通して、センサのド
リフト成分、暗電流、光源照度の変化などの低周
波成分を除去し、安定した計数を行えるようにす
る。

次いでアンプ３２により信号を増幅するととも
に、センサの感度バラツキをそろえるためのゲイ
ン調整を行つた後、コンパレータ３３により計数
すべき極微粒子の最低大きさを決めるしきい値の
設定を行い、これにより信号を判定する。

不溶解物を検出したことによりコンパレータ３
３で発生したデイジタル信号に対しワンシヨツト
マルチバイブレータによつて不正カウントを除去
した後、36個のセンサ５…の各情報について加算
回路３６で加算し、カウント回路３７を介して表
示器３８に表示させる。

次に前述の装置を用いて行う測定手段を説明す
る。

試料容器２５中の試料液体１を前述要領によつ
て、試料通過管１３に吸上げ、液面が光電管スイ
ツチ２４の位置になると電磁弁２８を閉止し、こ
の状態を保持したままあるいはニードル弁３０を
開いて必要に応じモニタリングを行つた後、レー
ザ発振器３を作動し、かつ焦点合わせハンドル１
５、センタ調整マイクロメータ１６の操作でピン
ト・光軸を合わせる一方、レーザー光の照度調整
を行つてしかる後電磁弁２６の開放操作によつて
液の流下を開始する。そして液面が光電管スイツ
チ２３の位置を通過するのに連動して演算計数部
によりカウントを開始し、液面が光電管スイツチ
２２の位置を通過するのに応じてカウントを停止
させる。

この間にレーザー光Ｌの透過によつて、流動セ
ル２内の液流動状態が投影拡大部４に結像され
る。

極微小物体の画像は暗点、それ以外の溶液の画
像は明るい視野として表現され、この暗点が光電
変換素子５…を通過するときに計数される。

ここで極微小物体は流動セル２の断面中任意の
位置を通過するが、流動セル２の断面に対応した
投影拡大部４に対して光電変換素子５の一群が横
断的に配置されているので、その何れかによつて
必らず検出できる。

また、微粒子の大小によつて、その結像すなわ
ち暗点の大きさは決まり、従つてその通過に伴つ
て光電変換素子に対する光遮断面の大きさが変化
することができる。

すなわち、大きい微粒子が通過する程、検出信
号の変化が大きくなるので演算計数部におけるコ
ンパレータ３３のレベルを適宜調整することによ
り検出対象とする極微小物体の大きさの下限を任
意に設定できる。また、モニター画面６は検出す
べき位置および像のピント合わせの際に極めて有
効である。

なお、レーザー光は単波長の単色光であつて、
流動セル２通過時に光の干渉が起生し、像として
モアレが生じやすいものであるから、このために
一つの微粒子に対していくつかの断続的な変化信
号となり、これが計測数値の誤差の原因となるこ
とが考えられる。

これに対しては、演算計数部に設けたワンシヨ
ツトマルチ回路３４がモアレ現象にもとづく不正
カウントを除去する上に機能するので正確な測定
が可能となる。

計数が終つて後始末のため、あるいは別の試料
液体との入れ換えのために試料通過管を洗滌する
場合には試料容器２５の試料液体を洗滌液に入れ
換えて昇流、降流を繰り返すようにするだけで簡
単にしかも迅速に洗滌が行える。

本発明装置は以上詳記したように、定量・定速
の下で試料液体を流通し得る構造であるために、
計数精度は高く、しかも自動処理によつて計数を
行わせる装置であるので、測定上のバラツキが全
くないし、高速下での測定が可能となつて作業性
の改善効果は著しい。

さらに光源としてレーザー光を用いているの
で、指向性に富む光源により、確実な結像が得ら
れて、測定精度に関しては従来のヨウ素球、水銀
球利用のものに比して格段にすぐれており、商品
生産メーカーにとつて品質評価を的確にしかも迅
速に行える装置の出現が見られるに至つた点は正
に特筆するに価することである。

本発明はまた、試料バツフア部２１を設けてい
つたん試料チヤージ部２０を経、吸上げた試料液
体１を流下させることによつて本測定を行わせて
いるので、上昇流する際のはじめの液体相を測定
に用いないことにより測定精度を高め得るもので
あり、しかも定常測定のための電磁弁および試料
充満のための電磁弁のニードル弁などの付帯機器
が試料液体に接することがなくて全然汚染されな
い利点がある。

さらに本発明は前面操作勝手の配置構成であつ
て取扱いの簡便がはかれる実用上の利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明装置例の態様を夫々示し、第１図
は基本原理説明図、第２図は投影拡大部の概要構
造図、第３図は外観斜視図、第４図は要部示略平
面図、第５図は試料流通ラインの略示構造図、第
６図および第７図は要部構造を示す側面図および
正面図、第８図はレーザー光照度検定回路図、第
９図は演算計数部のブロツク線図、第１０図，第
１１図は第９図における要部の電気回路図であ
る。 １…試料液体、２…流動セル、３…レーザ発振
器、４…投影拡大部、５…光電変換素子、６…モ
ニター画面、８，１０，１１…反射ミラー、９…
レンズ、１３…試料通過管、２０…試料チヤージ
部、２１…試料バツフア部、２２，２３，２４…
光電管スイツチ、３４…ワンシヨツトマルチ回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料バツフア部２１、試料チヤージ部２０お
   よび流動セル２を順に上下に配し、かつ、連通し
   て有すると共に、定常測定用管と抽気管とを試料
   バツフア部２１に多岐接続してなり、試料バツフ
   ア部２１まで充満させた試料液体１を定速で垂直
   方向に定量流下せしめるための試料通過管１３
   と、検出部としての前記流動セル２を挾んで装置
   本体の左右両側に設けたレーザー発振器３および
   投影拡大部４と、レーザー光を屈折させる少くと
   も１個の反射ミラー８，１０，１１と、流動セル
   ２通過後のレーザー光を拡大するレンズ９とを備
   えて、流動セル２にレーザー光を投光し該流動セ
   ル２中の流下液流動状態を投影拡大部４に拡大結
   像せしめる光学的手段と、その拡大倍率および計
   数すべき最大物体の大きさに応じた受光面積を有
   し、前記投影拡大部４の拡大投影像有効部分の流
   体流下面を横断可能に並列配置した複数個の光電
   変換素子５と、それ等光電変換素子５の電気信号
   変化を演算計数し、試料液体１中の極微粒子を相
   対値として計数するための演算計数部とからなる
   ことを特徴とする液体中の極微小物体の計数装
   置。