【手続補正書】
【提出日】平成29年10月30日(2017.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、サンプルセルと、集光レンズと、検出器とを備える粒子特性評価装置であって、
前記光源は、光ビーム軸に沿った光ビームによって、前記サンプルセル内の分散粒子を含むサンプルを照射するように動作可能であり、前記光ビーム軸は、前記サンプルセルの第１の壁を通過し、前記サンプルを通過し、前記サンプルセルの第２の壁を通過して、前記サンプルとの相互作用によって散乱光を生成し、
前記検出器は、前記サンプルから散乱される光を検出するように構成され、
前記集光レンズは、前記検出器において接線方向スポットサイズが半径方向スポットサイズの少なくとも２倍となるように、前記サンプルセルを出る散乱光を集光して前記検出器上に集束させるように構成される、粒子特性評価装置。
【請求項２】
前記第１の壁及び／又は前記第２の壁が凸状外部表面を備える、請求項１に記載の粒子特性評価装置。
【請求項３】
前記第１の壁及び／又は前記第２の壁が平凸レンズを備える、請求項１又は２に記載の粒子特性評価装置。
【請求項４】
前記集光レンズが非球面表面を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項５】
前記装置は、前記光ビーム軸が前記非球面表面を通らないように構成される、請求項４に記載の粒子特性評価装置。
【請求項６】
前記検出器は平面状検出器を備え、前記集光レンズの前記非球面表面は、前記平面状検出器において像面湾曲を減少させるように構成される、請求項４又は５に記載の粒子特性評価装置。
【請求項７】
前記平面状検出器の平面は前記光ビーム軸に対して実質的に垂直である、請求項６に記載の粒子特性評価装置。
【請求項８】
前記集光レンズが、集光レンズ軸に沿って観察したときに、実質的に扇形である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項９】
前記集光レンズが集光レンズ軸に沿って開口領域を備え、前記光ビームが該開口領域を通過する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１０】
前記検出器は、前記光ビーム軸に対してある角度範囲で前記サンプルから散乱される光を検出するように構成され、前記角度範囲は、３０°以下の最小散乱角度及び５０°以上の最大散乱角度を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１１】
前記検出器は検出器要素のアレイを備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１２】
前記集光レンズは光軸を有し、前記集光レンズは、前記光軸が前記光ビーム軸に実質的に一致するように配置される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１３】
前記集光レンズは、開口領域を備え、かつ、前記光ビームが前記開口領域を通過するように配置される、請求項１２に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１４】
前記集光レンズは、前記レンズの光軸に沿って観察すると、実質的に扇形である、請求項１２又は１３に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１５】
前記サンプルセルの前記第１の壁は、凸状外部表面を有するレンズを備え、前記第１の壁は前記サンプル内で前記光ビームをコリメートするように構成される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１６】
前記第２の壁はダブレットレンズを備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１７】
前記検出器の出力に基づいて、前記サンプル内の粒子から散乱される光から、前記サンプル内の気泡から散乱される光を識別するように構成されるプロセッサを更に備える、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１８】
前記プロセッサは、前記検出器が前記サンプル内の気泡から散乱される光を含む光を検出している期間を決定するように構成される、請求項１７に記載の粒子特性評価装置。
【請求項１９】
前記光ビーム軸に対して９０°より大きい角度で前記サンプルから散乱される光を検出するように構成された第２の検出器を更に備え、前記第２の検出器は前記光ビーム軸に対して実質的に垂直である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項２０】
第２の集光レンズを更に備え、前記第２の集光レンズは、前記光ビーム軸に対して９０°より大きい角度で前記サンプルから散乱される光を集光して前記第２の検出器上に集束させるように構成され、前記第２の集光レンズは、レンズ軸を有し、かつ、前記第２の集光レンズのレンズ軸が前記光ビーム軸に実質的に一致するように配置される、請求項１９に記載の粒子特性評価装置。
【請求項２１】
前記第２の壁を通過するが、前記集光レンズを通過しない、前記サンプルから散乱される光を検出するように構成される検出器要素を備え、前記検出器要素は、実質的に平面であり、かつ、前記光ビーム軸に対して実質的に垂直である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の粒子特性評価装置。
【請求項２２】
前記検出器要素は前記検出器の一部である、請求項２１に記載の粒子特性評価装置。
【請求項２３】
前記検出器要素は更なる検出器の一部である、請求項２１に記載の粒子特性評価装置。
【請求項２４】
粒子特性評価装置の散乱光を集光して検出器上に収束させるための光学構成の設計方法であって、前記検出器における接線方向スポットサイズに制約を設けることなく、前記検出器において径方向スポットサイズを最小にすることを含む、方法。
【請求項２５】
前記装置が請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記検出器においてスポットサイズを最小にすることが、光学設計の制約付き最適化を実施するためにコンピュータを使用することを含む、請求項２４又は２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記光学設計が、レンズ、集光レンズ、及び検出器として構成されるサンプルセルの第２の壁を含む、請求項２６に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】粒子特性評価装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８８】
図２２は、セグメント状レンズ要素９４、９５、２９４、２９５が使用される例示的な実施形態を示す。この例において、セグメント状レンズ要素９４、９５、２９４、２９５のそれぞれはまた、光ビーム８が、反射されることなくレンズ要素９４、９５、２９４、２９５の軸に沿ってレンズ要素９４、９５、２９４、２９５を通ることを可能にするように構成される開口領域１１１を備える。光ビーム８は、反射器８３を介してサンプルセル３０を照射する。発散レンズ９３０は、反射器８３とサンプルセル３０との間に設けられて、光ビーム８によって照射されるサンプルセル３０内の領域を増加させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９３】
代替の構成が図２３に示されており、第１、第２、第３、及び第４の検出器４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄが、種々の散乱角度範囲の前方散乱光を検出するように構成され、第５の検出器４２は、後方散乱光を検出するように構成される。この構成においては、これらの検出器のサイズを減少させるように、更なる円柱レンズ１９７、９６、２９６を使用して、光を検出器４４ｂ、４４ｃ、４２にそれぞれ集束させる。この実施形態において、検出器４４ｃ、４４ｄ、４２は、光ビーム軸に対して実質的に垂直ではない。これらの検出器のそれぞれからの垂直方向は、代わりに、光ビーム軸に対して傾斜している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０４】
第１の光路９１は、光を第１の検出器４４ａ上へと方向付ける発散レンズ９３０を備える。第１の検出器４４ａは、フォトダイオードの平面アレイ（例えば、環状フォトダイオードのアレイ）であり、光ビーム軸８に対して実質的に垂直である。第１の検出器４４ａは、第１の光路の散乱角度範囲（例えば１０°）の端で散乱される光を検出するに十分な遠さまで光ビーム８の軸から離れる方向に延在する。発散レンズは、異なる角度で散乱される光の間の角距離を増加させ、非常に小さな角度での光の散乱を検出して特性を評価する機器の能力を改善し、それにより、比較的大きな粒子の特性を評価する装置の能力を改善する。幾つかの実施形態において、（例えば、より大きな粒子の特性を評価することがあまり重視されない場合）発散レンズは使用されない。第１の検出器４４ａは、非散乱光ビーム８が、検出器アレイを通過して光吸収用ヒートシンクに達することを可能にする穴を備えていてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１４】
図２５の実施形態の第１の光路９１は、図２４の実施形態で使用された発散レンズ９３０を省略し、そのことは、より小型の第１の検出器４４ａと、特性評価可能な最大粒子サイズについてのわずかな減少とをもたらす。発散レンズ９３０を省略することは、照射光ビーム８が発散レンズ９３０から反射することにより生じる迷光を減少させる可能性があり、レンズ要素の数を減少させ、それによりコストを減少させる可能性がある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１５】
図２６は、図２５の構成と同様の構成を示すが、第１の光路９１に発散レンズ９３０を含み、より大きな粒子の特性を評価する際の性能の改善をもたらすが、より大きな第１の検出器４４ａを必要とする。この実施形態の第２の光路９２は、図２５で使用される光路と実質的に同一である。図２４〜２６の実施形態のそれぞれにおいて、サンプル２２からの後方散乱光を検出するために別の検出器が設けられていてもよい。後方散乱光を検出するときの装置の性能は、前方散乱光の場合に比べて重要ではない場合があり、図４に示す構成と同様の、後方散乱光を検出するためのより従来的な構成を使用してもよい。代替的に、図２４〜２６のいずれかの前方散乱光用の第２の光路９２の構成と同様の構成を、後方散乱光を検出するために使用してもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４６】
先の実施形態の考察は、分散剤が水であるサンプルに的を絞ったが、本発明は、空気中に分散した粒子状サンプルにも同様に適用可能である。図５１は、前方及び後方散乱検出構成が図４４及び４５に示す構成と同じままであるが、（分散剤が水であるサンプル用の）先のサンプルセル３０がサンプルセル３１に置き換えられた例示的な実施形態を示す。粒子特性評価機器は、両方のタイプのサンプルセルを備えていてもよく、また、どちらのタイプのサンプルセル３０、３１が照射／検出のために位置決めされるかを切り換えるように構成されていてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４９】
図５２は、照射用ビーム８がサンプル２２内で非常に細い、一対の実施形態５４１、５４２を示す。これは、光源２をサンプルセル３０の比較的近くに位置決めし、後方散乱集光レンズ１９４、１９５とサンプルセル３０との間に位置決めされた収束レンズ６ａを使用して、光源２の近くで細いビームウエストを生成することによって、実施形態５４１において達成される。実施形態５４２において、光源２はサンプルセル３０から更に遠くに位置決めされ、収束レンズ６ａは、後方散乱集光レンズ１９４、１９５の、サンプルセル３０とは反対側にある。遠方ビームウエストはこの構成によって生成され、ビームウエストは、サンプル２２内で非常に細い。細いビーム幅は、少数の粒子からの又は単一の粒子からの散乱検出を容易にし得るが、このことが、検出器の出力を粒子の特徴（例えば、サイズ）に関連付けるときの改善を可能にする場合がある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２５０】
図５３は、タンパク質粒子又は凝集体を含むサンプルについての、図４４及び４５の実施形態の検出器における（単位照射パワーあたりの）パワーを示すグラフ５５０である。１°の前方散乱角度における主ピーク５５３を明瞭に見ることができる。第１の極小（ｍｉｎｉｍａ）５５１は、２°と３°との間の散乱角度にある。より高次の回折リング５５２が粒子のより高い濃度についてよりよく見ることができる。０．５、１、２、４、８、及び１６粒子／ｍｍ２の濃度にそれぞれ対応する曲線５６１、５６２、５６３、５６４、５６５、５６６が示されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2016540203.tif 000001
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2016540203.tif 000002
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2016540203.tif 000003
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2016540203.tif 000004
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2016540203.tif 000005
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２２】
2016540203.tif 000006
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2016540203.tif 000007
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２４】
2016540203.tif 000008
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２６】
2016540203.tif 000009
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２９】
2016540203.tif 000010
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４１】
2016540203.tif 000011
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５１】
2016540203.tif 000012
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５２】
2016540203.tif 000013
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５３】
2016540203.tif 000014