(57)【要約】  例えば電磁放射及び熱に起因する損傷を回避することでより長い期待寿命を達成することのできるシステム及び方法を提供し、光学液体粒子計数器のデータ品質及び光学粒子計数器の制御の改善を図るものである。本書で提供されるシステム及び方法は、フローセルを流れる流体の特性を評価するためのセンサを使用するものであり、それによって精度を高め、フォールスポジティブの数を減少させることが可能となる。また、このシステム及び方法は、粒子計数器の構成要素を損傷させ得る状態を検出し、粒子計数器のフローセル又は検出システムに入る電磁放射の量を減少させる又はなくすことによりシステムへの潜在的損傷を防止する又は最小限に抑える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体粒子計数器と、流体監視システムと、プロセッサとを備える光学液体粒子計数器システムであって、
前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバと、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源と、
電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムと
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号特性を生成し、
前記流体監視システムが、前記フローチャンバと流体連通し、前記液体中の気泡、前記液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出し、
前記プロセッサが、前記流体監視システム及び前記光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるものであり、前記プロセッサが、前記流体監視システムから監視データを受け、前記光学液体粒子計数器又は前記光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与えて前記光源の出力を増大又は減少させ、それによって前記電磁放射ビームが低出力で特性評価される、光学液体粒子計数器システム。
【請求項２】
液体粒子計数器と、流体監視システムと、プロセッサとを備える光学液体粒子計数器システムであって、
前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバと、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源と、
電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムと
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成し、
前記流体監視システムが、前記液体中の気泡を検出するための、前記フローチャンバと流体連通するものであり、
前記プロセッサが、前記流体監視システム及び前記光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるものであり、前記プロセッサが、前記流体監視システムから監視データを受け、前記光学液体粒子計数器又は前記光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与えて、前記流体中の気泡を検出したときに前記光源の出力の減少をもたらす、又は前記流体中に気泡が検出されない期間に前記光源の出力の増大をもたらす、光学液体粒子計数器システム。
【請求項３】
液体粒子計数器と、流体監視システムと、アクチュエータと、プロセッサとを備える光学液体粒子計数器システムであって、
前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバと、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源と、
電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムと
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成し、
前記流体監視システムが、前記フローチャンバと流体連通し、前記液体中の気泡、前記液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出し、
前記アクチュエータが、前記フローチャンバに入る前記光源からの電磁放射のフルエンスを方向転換させることができる光学インタラプタ、再形成することができる光学インタラプタ、又は減少させることができる光学インタラプタを作動させ又は作動解除させるためのものであり、
前記プロセッサが、前記流体監視システム及び前記アクチュエータと機能的に通信可能な状態となるものであり、前記プロセッサが、前記流体監視システムから監視データを受け、前記光学インタラプタを作動させ又は作動解除させるために前記アクチュエータに制御信号を与える、光学液体粒子計数器システム。
【請求項４】
前記プロセッサが前記監視データを分析し、前記液体中の気泡の存在、前記液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を判定した場合に、制御信号が前記プロセッサによって与えられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記フローチャンバ内の前記液体の一部に対応する前記液体中の気泡の存在を示す前記監視データにフラグを立て、前記制御信号が、前記液体の前記一部を前記電磁放射ビームに通すのに対応するときに前記光源の出力を低下させるタイミング命令、又は光学インタラプタを作動させるためのタイミング命令を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項６】
前記プロセッサ又は追加のプロセッサが前記光検出器から前記電気信号を受け、前記光源の出力が低下した期間又は光学インタラプタが作動していた期間に得られた前記電気信号の任意の部分が、検出された前記粒子の数の判定中に除外又は無視される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項７】
前記光源の出力を全動作出力に増大させるために、又は、前記監視データが前記液体中の気泡の不在、前記液体の通常流量状態、又はその両方を示した場合に光学インタラプタを作動解除するために、前記プロセッサが、前記流体監視システムから監視データを受け、前記光学液体粒子計数器又は前記光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項８】
当該光学液体粒子計数器システムの起動中、当該光学液体粒子計数器システムは、前記プロセッサが前記液体中の気泡の不在、前記液体の通常流量状態、又はその両方を示す前記流体監視システムからの前記監視データを受けるまで前記光源に電力を供給しない、請求項７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項９】
前記全動作出力が２０ｍＷ以上であり、前記通常流量が２０００ｍＬ／分以下である、請求項７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１０】
前記粒子が前記電磁放射ビームを横切って流れ、それによって散乱又は放出電磁放射を発生させ、
前記光学収集システムが、前記散乱又は放出電磁放射の少なくとも一部を収集し前記光検出器へと導く、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１１】
粒子が前記電磁放射ビームを横切って流れ、それによって前記フローチャンバを通る前記電磁放射の伝搬を減少させ、
前記光学収集システムが、前記フローチャンバを伝搬した前記電磁放射を収集し方向づける、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１２】
前記流体監視システムが気泡を光学的に、電子的に、音響的に、圧力差で、密度で、又はそれらを組み合わせて検出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１３】
前記プロセッサが、前記気泡の直径が検出されている前記粒子の直径以上である場合に前記光源の出力を減少させる、請求項１２に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１４】
前記流体監視システムが、超音波気泡検出器、第２の光学粒子計数器、相を監視する第２の光学粒子計数器、容量性変換器、光学インタラプタ、圧力調整センサ、ＣＣＤカメラもしくはＣＭＯＳカメラ、又はそれらを組み合わせたものを備える、請求項１２に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１５】
前記流体監視システムが、前記気泡の量、サイズ、密度、屈折率、圧縮率、流体静電容量、音響特性、又はそれらを組み合わせたものを測定する、請求項１２に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１６】
前記気泡が、空気、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、プロセスガス、又はそれらを組み合わせたものを含む、請求項１２に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１７】
前記流体監視システムが流量状態を検出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１８】
前記流量状態が高流量、低流量、通常流量又は流れ停止である、請求項１７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項１９】
流量状態が通常流量に対応しており、前記プロセッサが、前記光源の出力を増大させるために前記光学液体粒子計数器又は前記光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与える、請求項１又は２に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２０】
前記流量状態が通常流量に対応しており、前記プロセッサが、前記光学インタラプタを作動解除させるために前記アクチュエータに制御信号を与える、請求項３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２１】
前記流体監視システムが、差圧流量計、トランジットタイム超音波流量計、ロータメータ／フロートセンサ、ドップラー超音波流量計、熱質量流量計、電磁流量計、タービン／パドルホィールメータ、渦流量計、フロースイッチ、コリオリ質量流量計、ＣＣＤもしくはＣＭＯＳカメラ、又はそれらを組み合わせたものである、請求項１７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２２】
前記流量状態が、前記光学液体粒子計数器の通常動作流量の５０％の増大又は減少に対応する、請求項１７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２３】
液体調節器をさらに備え、
前記液体調節器が、前記液体粒子計数器システムに入る流体を前記フローチャンバと流体連通するサンプリングストリーム及びバイパスストリームに分割し、前記サンプリングストリームから外への及び前記バイパスストリームの中への気泡の除去を促進する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２４】
前記サンプリングストリームが前記バイパスストリームの下に重力の作用で配置される、請求項２３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２５】
前記液体調節器が、前記液体調節器内の前記液体の直線速度を前記液体調節器の前又は後の前記液体の直線速度に対して低下させる、請求項２４に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２６】
前記液体調節器が、前記液体調節器内の前記液体の直線速度を前記液体調節器の外側の前記液体の直線速度に対して少なくとも１０％だけ低下させる、請求項２５に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２７】
前記液体調節器がＴ字路である、請求項２３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２８】
前記光学インタラプタが、鏡、光学フィルタ、偏光光スイッチ、シャッタ、ビームダンプ、ビーム拡大レンズ、ヒートシンク、又はそれらを組み合わせたものである、請求項３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項２９】
前記光学インタラプタが、前記電磁放射ビームの横断面より小さい面積を有する開口部を備える、請求項３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項３０】
前記光学インタラプタが、前記フローチャンバに入る電磁放射のフルエンスを少なくとも２５％だけ減少させる、請求項３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項３１】
光学液体粒子計数器への損傷を防止する又は最小限に抑える方法であって、
液体粒子計数器を用意するステップであって、前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源、及び
前記電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システム
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、ステップと、
前記液体中の気泡、流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出するステップと、
前記気泡又は前記流量状態を検出すると光源に供給される電力を減少させ、それによって前記電磁放射ビームの出力を減少させるステップであって、前記電磁放射ビームが低出力電磁放射ビームとして特性評価される、ステップと
を含む、方法。
【請求項３２】
光学液体粒子計数器への損傷を防止する又は最小限に抑える方法であって、
液体粒子計数器を用意するステップであって、前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源、及び
前記電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システム
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、ステップと、
前記液体中の気泡、流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出するステップと、
前記液体中の気泡、流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出した場合に前記光源からの前記電磁放射の少なくとも一部が前記フローチャンバに入るのを妨げることによって前記ビームを遮断するステップと
を含む、方法。
【請求項３３】
液体粒子計数器と、気泡検出器とを備える光学液体粒子計数器システムであって、
前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流し、それによって前記液体中の前記粒子から散乱又は放出電磁放射を発生させるためのフローチャンバと、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源と、
前記粒子からの前記散乱又は放出電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システム
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成は、
前記気泡検出器が、前記液体中の気泡を検出するための、前記フローチャンバ及び前記光源と流体連通するものである、光学液体粒子計数器システム。
【請求項３４】
前記流体監視システム及び前記光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサをさらに備え、
前記プロセッサが前記気泡検出器から監視データを受信し、前記光学液体粒子計数器又は前記光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与えて前記光源の出力を減少させ、それによって前記光源の電源を切る、請求項３３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項３５】
前記気泡検出器が前記液体中の前記気泡を特性評価する、請求項３３に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項３６】
前記気泡検出器が、前記液体中の前記気泡の量、サイズ、密度、屈折率、圧縮率、流体静電容量、音響特性、又はそれらを組み合わせたものを特性評価する、請求項３５に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項３７】
前記気泡検出器及び前記光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサをさらに備え、
前記プロセッサが前記気泡検出器によって与えられる前記気泡に対応する信号を分析し、前記気泡を特性評価し、前記プロセッサが、前記気泡の特性評価に基づいて前記液体粒子計数器の動作パラメータ又は出力を調整する、請求項３６に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項３８】
前記気泡検出器が前記液体粒子計数器の上流側又は下流側に配置される、請求項３７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項３９】
液体粒子計数器と、流量監視システムと、プロセッサとを備える光学液体粒子計数器システムであって、
前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバと、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源と、
電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムと
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成し、
前記流量監視システムが、前記フローチャンバと流体連通し、液体流量を監視し、
前記プロセッサが、前記流量監視システム及び前記光検出器と機能的に通信可能な状態となるものであり、前記プロセッサが、前記液体流量に基づいて前記液体粒子計数器の動作パラメータ又は出力を調整する、光学液体粒子計数器システム。
【請求項４０】
前記動作パラメータが粒子に対応する前記電磁放射の閾値である、請求項３９に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４１】
前記動作パラメータが前記光源に供給される電力であり、前記電力が、前記光検出器が流量と無関係に粒子に対応する同じ電気信号を生成するように増大又は減少される、請求項３９に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４２】
前記出力が前記液体粒子計数器によって分析される全体積である、請求項３９に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４３】
前記粒子が前記電磁放射ビームを横切って流れ、それによって散乱又は放出電磁放射を発生させ、
前記光学収集システムが、前記散乱又は放出電磁放射の少なくとも一部を収集し前記光検出器へと導く、請求項３９に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４４】
粒子が前記電磁放射ビームを横切って流れ、それによって前記電磁放射の少なくとも一部を遮蔽し、
前記光学収集システムが、遮蔽されていない前記電磁放射を収集し前記光検出器へと導く、請求項３９に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４５】
流量状態が高流量、低流量、通常流量又は流れ停止である、請求項３９に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４６】
液体粒子計数器と、流体監視システムと、プロセッサとを備える光学液体粒子計数器システムであって、
前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバと、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源と、
電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムと
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成し、
前記流体監視システムが前記フローチャンバと流体連通し、
前記プロセッサが、前記流体監視システムから監視データを受信するために前記流体監視システムと機能的に通信可能な状態となるものであり、前記プロセッサが、通常動作状態又は非通常動作状態に対応する前記光学液体粒子計数器の状態を判定するために前記監視データを分析する、光学液体粒子計数器システム。
【請求項４７】
前記プロセッサが、前記光学液体粒子計数器の状態を時間の関数として判定する、請求項４６に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４８】
時間の関数とする前記状態の変化によって、前記光学液体粒子計数器システムの制御のための入力が行われる、請求項４７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項４９】
時間の関数とする前記状態の変化によって、前記光検出器からの前記電気信号の入力又は分析が行われ、前記液体中の粒子の数及び／又はサイズが判定される、請求項４７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５０】
非通常動作モードの判定の後で通常動作モードを判定した場合、当該光学液体粒子計数器システムが非通常動作モードから通常動作モードに移行する、請求項４７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５１】
前記非通常動作モードから前記通常動作モードへの移行が第１の時間尺度で起こる、請求項５０に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５２】
前記第１の時間尺度が３０秒以上である、請求項５１に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５３】
当該光学液体粒子計数器システムの前記通常動作モードが、前記液体中に検出された気泡なし、前記液体中の流れ停止の検出なし、及び事前選択値より大きい流量の変化の検出なし及び検出された漏れなし、からなる群から選択された基準のうちの１つ又は複数に対応する、請求項５０に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５４】
通常動作状態の判定の後で非通常動作モードを判定した場合、当該光学液体粒子計数器システムが通常動作モードから非通常動作モードに移行する、請求項４７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５５】
前記通常動作モードから前記非通常動作モードへの移行が第２の時間尺度で起こる、請求項５４に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５６】
前記第２の時間尺度が２秒以下である、請求項５５に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５７】
当該光学液体粒子計数器システムの前記非通常動作状態が、前記液体中の１つ又は複数の気泡の検出、流れ停止の検出、及び事前選択値より大きい流量の変化の検出からなる群から選択された１つ又は複数の基準に対応する、請求項５４に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５８】
前記流体監視システムからの監視データがバッファ内に提供され、前記液体中の１つ又は複数の気泡の検出が、バッファ内の前記監視データを評価して隣接ドライ要素の数、ドライ要素の総数、及びドライ要素とウェット要素の比からなる群から選択された１つ又は複数の状態を特定することによって実現される、請求項５７に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項５９】
前記非通常動作状態を判定した場合、当該光学液体粒子計数器システムは、少なくとも、前記プロセッサが通常動作状態に対応する当該光学液体粒子計数器システムの１つ又は複数のその後の状態を判定するまでの期間に、前記光検出器からの液体粒子計数器データにフラグを立てる、請求項５４に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項６０】
前記非通常動作状態を判定した場合、当該光学液体粒子計数器システムは、少なくとも、前記プロセッサが通常動作状態に対応する当該光学液体粒子計数器システムの１つ又は複数のその後の状態を判定するまでの期間に、前記光源又は放射ビームの少なくとも１つの特性を調整する、請求項５４に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項６１】
前記光源又は放射ビームの前記少なくとも１つの特性が、前記放射ビームの出力、強度、フルエンス及び空間的強度分布からなる群から選択される、請求項６０に記載の光学液体粒子計数器システム。
【請求項６２】
液体粒子計数器と、流体監視システムと、プロセッサとを備える光学液体粒子計数器システムであって、
前記液体粒子計数器が、
粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバと、
前記電磁放射ビームを供給するための、前記フローチャンバと光連通する光源と、
電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムと
を備え、前記光検出器が、検出される前記粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成し、
前記流体監視システムが、前記フローチャンバと流体連通し、前記液体中の気泡、前記液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出し、
前記プロセッサが、前記流体監視システム及び前記光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるものであり、前記プロセッサが、非通常動作状態を判定し、当該光学液体粒子計数器システムは、少なくとも、前記プロセッサが通常動作状態に対応する前記光学液体粒子計数器システムの１つ又は複数のその後の状態を判定するまでの期間に、前記光検出器からの液体粒子計数器データにフラグを立てる、光学液体粒子計数器システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、本書と矛盾しない範囲で参照によりその全体が本書に組み込まれる、２０１６年５月２０日に出願された米国特許仮出願第６２／３３９，６９４号の優先権及び利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本発明は、光学液体粒子分析器（ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｑｕｉｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ａｎａｌｙｚｅｒ）の分野にある。一実施形態では、本発明は、データ品質を向上させかつレーザ、光検出器、光学レンズ要素などの光学構成要素（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を、過熱に起因する損傷から保護するためのシステム及び方法に関する。一実施形態では、本発明は、粒子分析器内に気泡が存在する期間中、及び／又は、流体が最適速度で流れていない期間又は流れている期間のどちらかの期間中において、光源の強度とデータ収集を調整するための方法及びシステムにも関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]マイクロコンタミネーション産業（ｍｉｃｒｏ−ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎｄｕｓｔｒｙ）及びクリーン製造業（ｃｌｅａｎ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）の大部分は、米国特許第３，８５１，１６９号明細書、同４，３４８，１１１号明細書、同４，９５７，３６３号明細書、同５，０８５，５００号明細書、同５，１２１，９８８号明細書、同５，４６７，１８８号明細書、同５，６４２，１９３号明細書、同５，８６４，３９９号明細書、同５，９２０，３８８号明細書、同５，９４６，０９２号明細書、及び同７，０５３，７８３号明細書を含むいくつかの米国特許に記載されているような光学粒子計数器（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｕｎｔｅｒ）の使用に依存している。粒子計数器は、参照によりそれらの全体が本書に組み込まれる、米国特許第４，７２８，１９０号明細書、同５，２８２，１５１号明細書、同６，８５９，２７７号明細書、及び同７，０３０，９８０号明細書にも記載されている。
【０００４】
[0004]光学液体粒子センサ及び計数器は、半導体産業、医薬産業及びマイクロエレクトロニクス産業を含む様々な産業用途で有用である。いくつかの産業環境では、光学液体粒子センサ及び計数器は、例えば粒子状汚染物に関する厳重な規制要件の対象となる医薬品の生産におけるプロセスに使用される、液体の組成及び純度を継続的に監視するための重要なツールを提供する。他の産業環境では、光学液体粒子センサ及び計数器は、品質管理分析を行うための重要なツールを提供する。流体が望まれない粒子で汚染されたときを、プロセスが早い段階で停止され、それによって欠陥製品の無駄な製造を回避することができるように迅速に特定することが特に有効である。例えば、半導体及びその他のクリーンルーム環境、あるいは無菌で純粋な生産（例えば医薬）を必要とする産業では、最終製品を作るために使用される材料液体は、十分な純度、及び流体中に懸濁される望まれない粒子があれば許容公差範囲内になることを確保するために継続的に監視される。
【０００５】
[0005]最近の液体粒子計数器に関する問題は、特により小さい粒子を検出するために高出力光源を利用するシステムにおける、粒子計数器のフローチャンバ（ｆｌｏｗ  ｃｈａｍｂｅｒ）内の流量又は気泡の変化に起因する、検出器アレイや光源などの液体粒子計数器の内部構成要素への損傷である。例えば、対象の粒子よりも桁違いに大きいことがある気泡がフローチャンバを通過するとき、気泡は、粒子計数器の収集及び検出システムに負担をかけすぎて損傷を与え得る大量の電磁放射を散乱させる。さらに、粒子計数器のフローチャンバを通る流体の流量が低すぎるか又は停止している場合、光源は液体を沸騰させ、それによって強力な放射を粒子観察フローチャンバ全体にわたって光学系の中に散乱させて、収集及び検出システムを損傷させかつ／又は光源自体を過熱させ損傷させ得る。
【０００６】
[0006]液体粒子計数器を通る気泡及び流量の変化はデータ完全性の問題も引き起こす。例えば、現在利用可能な光学液体粒子計数器は、気泡及び固体粒子が共に電磁放射線を遮る（遮蔽する）、散乱させる、又は放出するので、気泡と固体粒子を区別することができない。したがって、気泡が液体粒子計数器のフローチャンバを通過するときに気泡は固体粒子と誤って計数され、システムの報告された汚染を人為的に高めて分析される。さらに、液体粒子計数器は、特定の流量又は流量の範囲に対して較正される。システムを通る流量の変化は、増大でも減少でも、粒子がフローチャンバを通過するときに粒子が電磁放射線を遮蔽する、散乱させる、又は放出する方法を変える。したがって、非最適化流量又は非通常流量により、粒子計数器は、例えば粒子を数え違える又は粒子のサイズの誤った特性評価をすることで、粒子の誤った特性評価をすることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0007]上記から、当技術分野において、フローチャンバ内の流れ問題及び気泡による内部構成要素への損傷を減少させる又はなくす改良型液体粒子計数器が依然として必要であることが分かる。さらに、気泡に起因するフォールスポジティブ（誤検知）及び流量の変化に起因する誤特性評価を反映した、分解能及び信頼性を向上させた液体粒子計数器が依然として必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]本書で提供されるシステム及び方法は、一般に、例えば電磁放射及び熱に起因する損傷を回避することでより長い期待寿命を達成する、光学液体粒子計数器のデータ品質及び光学粒子計数器の制御の改善に関する。このシステム及び方法は、フローセルを流れる流体を特性評価するセンサを使用し、それによって精度を高めフォールスポジティブの数を減少させる。このシステム及び方法は、粒子計数器の構成要素を損傷させ得る状態を検出し、粒子計数器のフローセル又は検出システムに入る電磁放射の量を減少させる又はなくすことによりシステムへの潜在的損傷を防止する又は最小限に抑える。さらに、気泡の量及びサイズを液体粒子計数器のフローチャンバに入る前に減少させる方法及びシステムが本書で提供される。このシステム及び方法は用途が広く、検出ゾーンの上流側又は下流側に配置されるセンサを含む、気泡又は流量を検出するための様々なセンサで使用することができる。諸実施形態では、例えば、光学粒子計数器は、流量の変化又は気泡の存在を検出すると光源に供給される電力量を変える。一実施形態では、例えば、粒子計数器は、例えば、フローチャンバに入るものから又は収集システム若しくは検出システムに到達するものからの、電磁放射ビームを反射すること、屈折させること、拡散すること、又は阻止することによって、フローチャンバに供給される電磁エネルギー量を減少させる。諸実施形態では、変化流量又は気泡の期間に記録されるデータは、フラグを立てられる、無視される、又は修正される。
【０００９】
[0009]提供されるシステム及び方法は用途が広く、例えば、散乱式光学粒子計数器、放出式光学粒子計数器、光遮蔽式光学粒子計数器、及び１次元もしくは２次元の光検出器アレイを有する粒子計数器、を含めて、様々な液体粒子計数器に実装され得る。本システム及び方法は、粒子計数器の上流側又は下流側の追加外部センサを利用する、あるいは気泡を検出しかつ／又は流量を測定するために粒子計数器内に複数のセンサを含む。
【００１０】
[0010]一態様では、光学液体粒子計数器システムであって、（ｉ）ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及びｃ）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備える液体粒子計数器であって、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、液体粒子計数器と、（ｉｉ）液体中の気泡、液体の流量状態（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）、又は気泡と流量状態の両方を検出する、フローチャンバと流体連通する流体監視システムと、（ｉｉｉ）流体監視システム及び光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサであって、流体監視システムから監視データを受信し、光学液体粒子計数器又は光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与えて光源の出力を増大又は減少させ、それによって電磁放射ビームが低出力で特性評価される、プロセッサと、を備える光学液体粒子計数器システムが提供される。いくつかの実施形態では、例えば、低出力は、通常動作出力に関して言及され、例えば、フローチャンバに入る電磁放射のフルエンスを少なくとも２５％、少なくとも３３％又は随意に少なくとも５０％だけ減少させている。いくつかの実施形態では、流量状態は、流量の増大又は減少、例えば１０％、２５％、又は随意に５０％を超える流量の変化を指す。諸実施形態では、流量状態は、ある種類の流量（例えば、通常流量、低流量、流れ停止、又は高流量）から別の種類の流量への変化を指す。諸実施形態では、流量状態は、ある種類の流量、例えば、（粒子計数器が較正又は設計される対象の流量に対する）低流量、高流量、通常流量、又は流れ停止を指すことがある。いくつかの実施形態では、例えば、流量状態は、液体粒子計数器の通常流量の２５％、３３％又は５０％以上の流量の差である。流量状態は、停止流量又はゼロに略近い流量を指すこともある。
【００１１】
[0011]一態様では、光学液体粒子計数器システムであって、（ｉ）ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及びｃ）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光収集システムを備える液体粒子計数器であって、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、液体粒子計数器と、（ｉｉ）液体中の気泡、液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出する、フローチャンバと流体連通する流体監視システムと、（ｉｉｉ）流体監視システム及び光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサであって、流体監視システムから監視データを受信し、光学液体粒子計数器又は光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与えて、流体中の気泡を検出すると光源の出力の減少をもたらす、又は流体中に気泡が検出されない期間に光源の出力の増大をもたらす、プロセッサと、を備える光学液体粒子計数器システムが提供される。これに関して、「出力の減少」という表現は、光源の出力パワーをゼロに減少させること（すなわち、レーザを止めること）を含むが、これに限定されるものではない、光源の出力パワーの低下をもたらす光源の出力の変化を指し、「出力の増大」という表現は、光源の出力パワーをゼロから非ゼロに増大させること（すなわち、レーザの電源を入れること）を含むが、これに限定されるものではない、光源の出力パワーの上昇をもたらす光源の出力の変化を指す。
【００１２】
[0012]一態様では、光学液体粒子計数器システムであって、（ｉ）ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及びｃ）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備える液体粒子計数器であって、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、液体粒子計数器と、（ｉｉ）液体中の気泡、液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出する、フローチャンバと流体連通する流体監視システムと、（ｉｉｉ）フローチャンバに入る光源からの電磁放射の量を方向転換させる、再形成する、又は減少させることができる光学インタラプタ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）を作動させ又はその作動状態を解除（「作動解除」ともいう）させるためのアクチュエータと、（ｉｖ）流体監視システム及びアクチュエータと機能的に通信可能な状態となるプロセッサであって、流体監視システムから監視データを受信し、光学インタラプタを作動させ又は作動解除するためのアクチュエータに制御信号を与える、プロセッサと、を備える、光学液体粒子計数器システムが提供される。
【００１３】
[0013]本書では、「電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システム」という表現は、電磁放射がフローチャンバを伝搬すること、電磁放射がフローチャンバ内の粒子によって散乱させられること、及び／又は電磁放射がフローチャンバ内の粒子から放出されること、を指すことがある。
【００１４】
[0014]一実施形態では、制御信号は、プロセッサが監視データを分析し、液体中の気泡の存在、液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を判定した場合、プロセッサによって与えられる。諸実施形態では、例えば、プロセッサは、フローチャンバ内の液体の一部に対応する液体中の気泡の存在を示す監視データにフラグを立て、制御信号は、光源の出力を減少させる又は液体の一部を電磁放射ビームに通すのに対応するときに光学インタラプタを作動させるためのタイミング命令を備える。いくつかの実施形態では、プロセッサ又は追加のプロセッサは光検出器から電気信号を受信し、光源の出力が低下した期間又は光学インタラプタを作動させていた期間に得られた電気信号の任意の部分が、検出された粒子の数の測定中に除外又は無視され、例えば他のデータにはあまり大きな重みをつけられない。いくつかの実施形態では、プロセッサは、流体監視システムから監視データを受信し、光学液体粒子計数器又は光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与えて、光源の出力を全動作出力に増大させる、又は、監視データが液体中の気泡の不在、液体の通常流量状態、又はその両方を示すと光学インタラプタの作動状態を解除する。
【００１５】
[0015]諸実施形態では、システムの起動中、光学液体粒子計数器システムは、プロセッサが液体中の気泡の不在、液体の通常流量状態、又はその両方を示す流体監視システムからの監視データを受信するまで光源に電力を供給しない。いくつかの実施形態では、例えば、全動作出力は２０ｍＷ、４０ｍＷ又は随意に１００ｍＷ以上であり、通常流量は２０００ｍＬ／分、１０００ｍＬ／分又は随意に５００ｍＬ／分以下である。
【００１６】
[0016]諸実施形態では、粒子が電磁放射ビームを横切って流れ、それによって散乱又は放出電磁放射を発生させ、光学収集システムは、散乱又は放出電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導く。いくつかの実施形態では、粒子が電磁放射ビームを横切って流れ、それによってフローチャンバを通る電磁放射の伝搬を減少させ、光学収集システムは、フローチャンバを伝搬した電磁放射を収集し方向づける。
【００１７】
[0017]好適には、本システム及び方法は、光学液体粒子計数器の上流側及び下流側又は光学液体粒子計数器の検出ゾーンに配置される気泡検出器を含む、広範囲の気泡検出システムで使用することができる。いくつかの実施形態では、例えば、流体監視システムは気泡を光学的に、電子的に、音響的に、圧力差で、密度で、又はそれらを組み合わせて検出する。いくつかの実施形態では、プロセッサは、気泡の直径が検出されている粒子の直径以上であり、例えば、金属の検出では９．８ｎｍ以上、又はポリスチレンやラテックスなどのポリマーでは２０ｎｍ以上である場合、光源の出力を減少させる。諸実施形態では、流体監視システムは、超音波気泡検出器、第２の光学粒子計数器、相を監視する第２の光学粒子計数器、容量性変換器、光学インタラプタ、圧力調整センサ、ＣＣＤもしくはＣＭＯＳカメラ、又はそれらを組み合わせたものを備える。諸実施形態では、流体監視システムは、気泡の量、サイズ、密度、屈折率、圧縮率、流体静電容量、音響特性、又はそれらを組み合わせたものを測定する。いくつかの実施形態では、例えば、気泡は、空気、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、プロセスガス、又はそれらを組み合わせたものを含む。
【００１８】
[0018]いくつかの実施形態では、流体監視システムは、相を監視する第２の光学粒子計数器であり、この粒子計数器はフローストリームの相変調を検出し、屈折率に基づいて固体粒子と気泡を区別し得る。相を監視する光学粒子計数器の一例が、共に本書と矛盾しない範囲で参照によりそれらの全体が本書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１５／０２６０６２８号明細書及び米国特許第７，７４６，４６９号明細書に見られる。
【００１９】
[0019]フローチャンバを通る液体の流量の変化を認識することは、液体粒子計数器への損傷を減少させるためにも、粒子が光源と様々な流量で相互作用する仕方での変化によるエラー又は数え違いを回避するためにも有益である。提供されるシステム及び方法は、粒子計数器が較正される対象の最適な流量又は流量範囲に関して、流れ停止もしくは流量ゼロ、低流量又は高流量を検出し得る。高流量は、例えば負圧システムにおいて問題となり、また高流量は、液体のキャビテーションにつながり、それによって本書に記載されている気泡に関連する問題の多くを引き起こし得る。諸実施形態では、流量状態は、高流量、低流量、通常流量又は流れ停止である。諸実施形態では、流量状態は通常流量に対応しており、プロセッサは、光源の出力を増大させるために光学液体粒子計数器又は光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与える。諸実施形態では、流量状態は通常流量に対応しており、プロセッサは、光学インタラプタを作動解除させるための制御信号アクチュエータを与える。
【００２０】
[0020]いくつかの実施形態では、流体監視システムは、差圧流量計、トランジットタイム超音波流量計、ロータメータ、フロートセンサ、ドップラー超音波流量計、熱質量流量計、電磁流量計、タービン／パドルホィールメータ、渦流量計、フロースイッチ、コリオリ質量流量計、ＣＣＤもしくはＣＭＯＳカメラ、又はそれらを組み合わせたものである。諸実施形態では、例えば、流量状態は、光学液体粒子計数器の通常動作流量の５０％の増大又は減少に対応する。
【００２１】
[0021]本書で提供されるシステム及び方法は、いくつかの実施形態では、液体粒子計数器のフローチャンバに入る気泡の量を減少させる液体調節器を含む。いくつかの実施形態では、上記システム及び方法は液体調節器をさらに備え、液体調節器は、液体粒子計数器システムへの入口をフローチャンバと流体連通するサンプリングストリーム及びバイパスストリームに分割し、サンプリングストリームの外への気泡及びバイパスストリームの中への気泡の除去を促進する。諸実施形態では、例えば、サンプリングストリームはバイパスストリームの下に重力の作用で配置される。いくつかの実施形態では、液体調節器は、液体調節器内の液体の直線速度を液体調節器の前又は後の液体の直線速度に対して低下させる。いくつかの実施形態では、液体調節器は、液体調節器内の液体の直線速度を液体調節器の外側の液体の直線速度に対して少なくとも１０％だけ、少なくとも２０％だけ、又は随意に少なくとも３０％だけ低下させる。一実施形態では、液体調節器はＴ字路である。
【００２２】
[0022]場合によっては、光源が一定動作出力を維持するとともに、リセット又は電力再供給するために追加の時間を必要としないように、流量状態又は気泡に対応する短い期間に電磁放射ビームを遮断することが有効となり得る。いくつかの実施形態では、ビームは、一部の電磁放射がフローチャンバに入るのを可能にするために完全には阻止されず、部分的に阻止されるが、液体粒子計数器の構成要素を損傷させるほど十分ではない。いくつかの実施形態では、光源はフローチャンバの中に通常の電磁放射量を供給し続けるが、放射は収集又は検出システムに入る前に遮断される。
【００２３】
[0023]諸実施形態では、光学インタラプタは、鏡、光学フィルタ、偏光光スイッチ、シャッタ、ビームダンプ、ビーム拡大レンズ、ヒートシンク、又はそれらを組み合わせたものである。諸実施形態では、光学インタラプタは、電磁放射ビームの横断面より小さい面積を有する開口部を備える。いくつかの実施形態では、例えば、光学インタラプタは、フローチャンバに入る電磁放射のフルエンスを少なくとも２５％、少なくとも３３％、又は随意に少なくとも５０％だけ減少させる。
【００２４】
[0024]一態様では、光学液体粒子計数器への損傷を防止する又は最小限に抑える方法が提供され、この方法は、（ｉ）液体粒子計数器を用意するステップであって、液体粒子計数器が、ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及びｃ）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備え、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、ステップと、（ｉｉ）液体中の気泡、流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出するステップと、（ｉｉｉ）気泡又は流量状態を検出すると光源に供給される電力を減少させ、それによって電磁放射ビームの出力を減少させるステップであって、電磁放射ビームが低出力電磁放射ビームとして特性評価される、ステップと、を含む。
【００２５】
[0025]一態様では、光学液体粒子計数器への損傷を防止する又は最小限に抑える方法が提供され、この方法は、（ｉ）液体粒子計数器を用意するステップであって、液体粒子計数器が、（ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、（ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及び（ｃ）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備え、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、ステップと、（ｉｉ）液体中の気泡、流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出するステップと、（ｉｉｉ）液体中の気泡、流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出すると光源からの電磁放射の少なくとも一部がフローチャンバに入るのを妨げることによってビームを遮断するステップと、を含む。
【００２６】
[0026]一態様では、光学液体粒子計数器システムであって、（ｉ）ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流し、それによって液体中の粒子から散乱又は放出電磁放射を発生させるためのフローチャンバ、ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及びｃ）粒子からの散乱又は放出電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備える液体粒子計数器であって、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、液体粒子計数器と、（ｉｉ）液体中の気泡を検出するための、フローチャンバ及び光源と流体連通する気泡検出器と、を備える光学液体粒子計数器システムが提供される。
【００２７】
[0027]一実施形態では、光学液体粒子は、流体監視システム及び光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサをさらに備え、プロセッサは気泡検出器から監視データを受信し、光学液体粒子計数器又は光学液体粒子計数器の構成要素に制御信号を与えて光源の出力を減少させ、それによって光源の電源を切る。一実施形態では、気泡検出器は、例えば、液体中の気泡の量、サイズ、密度、屈折率、圧縮率、流体静電容量、音響特性、又はそれらを組み合わせたものを判定することにより、液体中の気泡を特性評価する。いくつかの実施形態では、光学液体粒子計数器システムは気泡検出器及び光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサをさらに備え、プロセッサは気泡検出器によって与えられる気泡に対応する信号を分析し、気泡を特性評価し、プロセッサは、気泡の特性評価に基づいて液体粒子計数器の動作パラメータ又は出力を調整する。諸実施形態では、気泡検出器は液体粒子計数器の上流側又は下流側に配置される。
【００２８】
[0028]一態様では、光学液体粒子計数器システムであって、（ｉ）ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及びｃ）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備える液体粒子計数器であって、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、液体粒子計数器と、（ｉｉ）液体流量を監視する、フローチャンバと流体連通する流量監視システムと、（ｉｉｉ）流量監視システム及び光検出器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサであって、液体流量に基づいて液体粒子計数器の動作パラメータ又は出力を調整する、プロセッサと、を備える光学液体粒子計数器システムが本書で提供される。
【００２９】
[0029]諸実施形態では、動作パラメータは、粒子に対応する電磁放射の閾値である。いくつかの実施形態では、動作パラメータは光源に供給される電力であり、電力は、光検出器が流量と無関係に粒子に対応する同じ電気信号を生成するように増大又は減少させられる。諸実施形態では、出力は液体粒子計数器によって分析される全体積である。諸実施形態では、粒子は電磁放射ビームを横切って流れ、それによって散乱又は放出電磁放射を発生させ、光学収集システムは、散乱又は放出電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導く。諸実施形態では、粒子は電磁放射ビームを横切って流れ、それによって散乱又は放出電磁放射の少なくとも一部を遮蔽し、光学収集システムは、遮蔽されていない電磁放射を収集し光検出器へと導く。諸実施形態では、例えば、流量状態は高流量、低流量、通常流量又は流れ停止である。
【００３０】
[0030]一態様では、例えば、本発明は、光学液体粒子計数器システムであって、（ｉ）（１）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、（２）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及び（３）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備える液体粒子計数器であって、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、液体粒子計数器と、（ｉｉ）フローチャンバと流体連通する流体監視システムと、（ｉｉｉ）流体監視システムから監視データを受信するために流体監視システムと機能的に通信可能な状態となるプロセッサであって、通常動作状態又は非通常動作状態に対応する光学液体粒子計数器の状態を判定するために監視データを分析する、プロセッサと、を備える光学液体粒子計数器システムを提供する。一実施形態では、プロセッサは、光学液体粒子計数器システムの状態を時間の関数として判定し、例えば、光学液体粒子計数器システムの連続的な状態を判定する。一実施形態では、例えば、時間の関数とする上記状態の変化は、光学液体粒子計数器システムの制御のための入力を提供する。一実施形態では、例えば、時間の関数とする上記状態の変化は、液体中の粒子の数及び／又はサイズを定めるために、光検出器からの電気信号の入力又は解析を提供する。
【００３１】
[0031]この態様の一実施形態では、非通常動作モードの判定の後で通常動作状態を判定すると、システムは非通常動作モードから通常動作モードに移行する。一実施形態では、例えば、非通常動作モードから通常動作モードへの移行は、第１の時間尺度、例として１５秒以上、３０秒以上、又は随意に６０秒以上の第１の時間尺度で起こる。諸実施形態では、第１の時間尺度は、１〜１５秒、１〜３０秒、又は随意に１〜６０秒の範囲から選択される。一実施形態では、例えば、通常動作モードは、液体中に検出された気泡なし、液体中の流れ停止の検出なし、事前選択値より大きい流量の変化の検出なし、及び検出された漏れなし、からなる群から選択された基準のうちの１つ又は複数に対応する。
【００３２】
[0032]一実施形態では、例えば、通常動作状態の判定の後で非通常動作状態を判定すると、システムは通常動作モードから非通常動作モードに移行する。一実施形態では、例えば、通常動作モードから非通常動作モードへの移行は、第２の時間尺度、例として２秒以下、５秒以下、１０秒以下、又は随意に１５秒以下の第２の時間尺度で起こる。諸実施形態では、第２の時間尺度は、１〜２秒、１〜１秒、又は随意に１〜１５秒の範囲から選択される。一実施形態では、例えば、システムの非通常動作モードは、液体中の１つ又は複数の気泡の検出、流れ停止の検出、及び事前選択値より大きい流量変化の検出からなる群から選択された１つ又は複数の基準に対応する。一実施形態では、例えば、流体監視システムからの監視データはバッファ内に設けられ、液体中の１つ又は複数の気泡の検出が、バッファ内の監視データを評価して隣接ドライ要素の数、ドライ要素の総数、及びドライ要素とウェット要素の比からなる群から選択された１つ又は複数の状態を特定することによって実現される。一実施形態では、例えば、非通常動作状態を判定すると、システムは、少なくとも、プロセッサが通常動作状態に対応する光学液体粒子計数器システムの１つ又は複数のその後の状態を判定するまでの期間に、光検出器からの液体粒子計数器データにフラグを立てる。一実施形態では、例えば、非通常動作状態を判定すると、システムは、少なくとも、プロセッサが通常動作状態に対応する光学液体粒子計数器システムの１つ又は複数のその後の状態を判定するまでの期間に、光源又は放射ビームの少なくとも１つの特性、例として、放射ビームの出力、強度、フルエンス及び空間的強度分布からなる群から選択された光源又は放射ビームの少なくとも１つの特性を調整する。
【００３３】
[0033]一態様では、光学液体粒子計数器システムであって、（ｉ）ａ）粒子を含む液体を流れ方向に沿って電磁放射ビームを横切って流すためのフローチャンバ、ｂ）電磁放射ビームを供給するための、フローチャンバと光連通する光源、及びｃ）電磁放射の少なくとも一部を収集し光検出器へと導くための光学収集システムを備える液体粒子計数器であって、光検出器が、検出される粒子の数及び／又はサイズの特性を示す電気信号を生成する、液体粒子計数器と、（ｉｉ）液体中の気泡、液体の流量状態、又は気泡と流量状態の両方を検出する、フローチャンバと流体連通する流体監視システムと、（ｉｉｉ）流体監視システム及び光学液体粒子計数器と機能的に通信可能な状態となるプロセッサであって、プロセッサは非通常動作状態を判定し、システムは、少なくとも、プロセッサが通常動作状態に対応する光学液体粒子計数器システムの１つ又は複数のその後の状態を判定するまでの期間に、光検出器からの液体粒子計数器データにフラグを立てる、プロセッサと、を備える光学液体粒子計数器システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】統合型の自動出力制御（ＡＰＣ）流体監視システム及び液体粒子計数器の概略図である。
【図２】通常（連続）動作中の統合型のインタラプタベースの流体監視システム及び液体粒子計数器の概略図である。
【図３】インタラプタを作動させた状態の統合型のインタラプタベースの流体監視システム及び液体粒子計数器の概略図である。
【図４】気泡の発生を減少させる液体調節器を有する統合型の流体監視システム及び液体粒子計数器の概略図である。
【図５】液体調節器の一例を示す図である。
【図６】光源から９０°の角度で散乱光を収集するように構成された液体粒子計数器の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
[0040]一般に、本書で使用される用語及び語句は、当業者に知られる標準的な文書、ジャーナル参照文献及び文脈を参照することによって見ることができる、当該技術分野で認識されている意味を有する。以下の定義は、本発明の文脈でそれらの定義の特定使用を明瞭にするために提供される。
【００３６】
[0041]「流体監視システム」は、流体特性を測定するための１つ又は一連の装置、例えば、気泡を検出する、流量を測定する、又はその両方を行う装置又はセンサを指す。諸実施形態では、例えば、流体監視システムは、光学センサ、電子センサ、音響センサ、又は圧力センサを指す。いくつかの実施形態では、流体監視システムは、超音波気泡検出器、第２の光学粒子計数器、容量性変換器、光学インタラプタ、圧力調整センサ、ＣＣＤもしくはＣＭＯＳカメラ、差圧流量計、トランジットタイム超音波流量計、ロータメータ／フロートセンサ、ドップラー超音波流量計、熱質量流量計、電磁流量計、タービン／パドルホィールメータ、渦流量計、フロースイッチ、コリオリ質量流量計、又はそれらを組み合わせたものを指す。諸実施形態では、流れ監視システムは、液体粒子計数器の上流側に配置される。流れ監視システムは、信号流れ監視システムの処理及び光源の制御（例えば、出力の減少、インタラプタの作動、電源オフ）のための十分な時間を可能にするために、システムの流量に基づいて液体粒子計数器からある距離を置いて配置され得る。
【００３７】
[0042]「光学インタラプタ」は、電磁放射のフルエンスを抑える装置を指す。いくつかの実施形態では、光学インタラプタは、液体粒子計数器のフローチャンバ、収集システム、検出システム、又はそれらを組み合わせたものに電磁放射が入らないようにする。いくつかの実施形態では、光学インタラプタは、電磁放射を偏向させる、吸収する、拡散させる、遮蔽する、方向転換させる、又は阻止する。諸実施形態では、例えば、光学インタラプタは、鏡、光学フィルタ、光学マスク、偏光光スイッチ、シャッタ、ビームダンプ、ビーム拡大レンズ、ヒートシンク、開口部、又はそれらを組み合わせたものである。
【００３８】
[0043]「流量状態」は、流体運動の速度、移動流体の体積、距離もしくは時間に対する速度の変化、距離もしくは時間に対する体積の変化、又はそれらを組み合わせたものなど、移動する流体に関連する１つ又は複数のパラメータを指す。いくつかの実施形態では、流量状態は流れの停止を指す。いくつかの実施形態では、流量状態は、流量の変化、例えば、１０％、２５％、又は随意的には５０％を超える流量の変化を指す。諸実施形態では、流量状態は、ある種類の流量（例えば、通常流量、低流量、流れ停止、又は高流量）から別の種類の流量への変化を指す。いくつかの実施形態では、例えば、流量状態は、液体粒子計数器の最適流量の２５％、３３％又は５０％以上の流量の差である。いくつかの実施形態では、流量状態は、通常流量、最適流量、又は粒子を計数するのに好適な流量を指す。
【００３９】
[0044]「液体調節器」は、１つの流れを、気泡が一方のストリームに他方よりも入りやすい少なくとも２つのストリームに分ける装置を指す。一実施形態では、例えば、液体調節器は、調節器に流れる液体の直線速度を低下させるＴ字路であり、液体流中の気泡は、浮力によりＴ字路の上部に上がり、上方に流れるストリームに入る傾向があり、下方に流れるストリームは気泡を含みにくい。
【００４０】
[0045]「流れ方向」は、流体が流れているときに流体の大部分が動いている方向に平行な軸線を指す。真っすぐなフローセルを流れる流体の場合、流れ方向は流体の大部分がとる経路と平行である。湾曲したフローセルを流れる流体の場合、流れ方向は流体の大部分がとる経路に対して接線方向と見なされ得る。
【００４１】
[0046]「光連通」は、光又は電磁放射が構成要素相互間を伝達するのを可能にするように配置される構成要素を指す。
【００４２】
[0047]「光源」は、電磁放射を試料に送出することができる装置又は装置構成要素を指す。この用語は、可視光ビームなどによる可視放射には限定されず、広義には任意の電磁放射を含むように使用される。光源は、ダイオートレーザ、ダイオートレーザアレイ、ダイオートレーザ励起固体レーザ、ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、気相レーザ、固体レーザ、又はそれらを組み合わせたものなどのレーザ又はレーザアレイとして具現化され得る。
【００４３】
[0048]「電磁放射」及び「光」という用語は、本書では同義に使用され、電場及び磁場の波を指す。本発明の方法に有用な電磁放射には、以下に限定するものではないが、紫外光、可視光、赤外光、又は約１００ナノメートル（ｎｍ）〜約１５ミクロン（μｍ）の波長を有するこれらの光を任意に組み合わせたものが含まれる。
【００４４】
[0049]「粒子を検出すること」という表現は、粒子の存在を検知し、特定し、かつ／又は粒子を特性評価することを指す。いくつかの実施形態では、粒子を検出することは粒子を計数することを指す。いくつかの実施形態では、粒子を検出することは、直径、断面寸法、形状、サイズ、空力サイズ、又はこれらを任意に組み合わせたものなどの粒子の物理的特性を特性評価しかつ／又は測定することを指す。
【００４５】
[0050]「粒子」は、しばしば汚染物質と見なされる小さい物体を指す。粒子は、例えば２つの表面が機械的に接触して機械的な動きが存在するときに、摩擦の作用によって生成される任意の物質であってもよい。粒子は、塵埃、汚れ、煙、灰、水、すす、金属、鉱物、又は、これらの任意の組合せ、或いは、他の材料及び汚染物質などの材料の集合体から構成され得る。また、「粒子」は、生物学的粒子、例えば、細菌、真菌、古細菌、原生生物、他の単細胞微生物を含むウイルス、胞子、及び、微生物、特に１〜１５μｍ程度のサイズを有する微生物を指す場合もある。粒子は、光を吸収又は散乱し、したがって光学粒子計数器によって検出可能な任意の小さい物体を指すものとしてもよい。本書で使用される「粒子」は、キャリア流体の個々の原子又は分子、例えば、水分子、プロセス化学分子、酸素分子、ヘリウム原子、窒素分子などを排除することを意図している。本発明の幾つかの実施形態は、１０ｎｍ超、２０ｎｍ超、３０ｎｍ超、５０ｎｍ超、１００ｎｍ超、５００ｎｍ超、１μｍ以上、又は１０μｍ以上のサイズを有する材料の集合体を含む粒子を検出し、寸法で分類し、かつ／又は計数することができる。特定の粒子は、２０ｎｍ〜５０ｎｍ、５０ｎｍ〜５０μｍから選択されたサイズ、１００ｎｍ〜１０μｍから選択されたサイズ、又は５００ｎｍ〜５μｍから選択されたサイズを有する粒子を含む。
【００４６】
[0051]「光学液体粒子計数器」及び「粒子計数器」という用語は、本書では区別なく使用され、液体中に懸濁される粒子を検出することができるシステム、液体中に懸濁される粒子のサイズを測定することができるシステム、液体中に懸濁される粒子を計数することができるシステム、液体中に懸濁される粒子を分類することができるシステム、又はこれらのシステムを任意に組み合わせたものを指す。典型的な光学液体粒子計数器は、電磁放射ビームを発生させるための光源、ビームを流体試料が流れている領域、例えば液体又はガスがフローセルを横切って流れている領域内に向けるための光学系などのいくつかの構成要素で構成される。典型的な光学液体粒子計数器は、２次元光検出器などの光検出器と、ビームを通過する粒子によって、遮蔽された（ｏｂｓｃｕｒｅｄ）、散乱された、又は放出された電磁放射を検出するための集光学系と、電流電圧変換器、信号フィルタリング電子回路、及び信号増幅電子回路を含む、光検出器によって生成された電気信号を処理し解析するための他の電子回路とによっても構成される。光学粒子計数器は、液体試料を電磁ビームが存在する検出領域に導入するための流れを作るためのポンプでも構成され得る。
【００４７】
[0052]「流体連通」は、物体を通り過ぎて、経由して、又は、ある物体から別の物体へ流体を輸送できるような２つ以上の物体の配置を指す。例えば、幾つかの実施形態では、流体流路が２つの物体の間に直接に設けられる場合には、２つの物体が互いに流体連通していることになる。幾つかの実施形態では、２つの物体の間に１つ以上の他の物体又は流路を含むなど、２つの物体の間に流体流路が間接的に設けられる場合にも、２つの物体が互いに流体連通している。一実施形態において、流体の主要部に存在する２つの物体は、第１の物体からの流体が流路に沿うなどして第２の物体に引き寄せられ、第２の物体を通り過ぎ及び／又は経由しなければ、必ずしも互いに流体連通しているとは限らない。
【００４８】
[0053]「流量」は、液体粒子計数器の検出域を通過するなど、特定のポイントを通過して又は特定の領域を経由して流れる流体の量を指す。一実施形態において、流量は、質量流量、すなわち、特定のポイントを通過して又は特定の領域を経由して流れる流体の質量を指す。一実施形態においては、流量は、体積流量、すなわち、特定のポイントを通過して又は特定の領域を経由して流れる流体の体積を指す。
【００４９】
[0054]本発明はさらに以下の例において詳述されるが、これらの例は説明例として提供され、本発明の範囲をいかなる形においても限定するものではない。
【００５０】
例１：光源出力減少及びデータ調整を用いた流体監視システム
[0055]いくつかの従来型液体粒子計数器は、流量の変化及び／又は分析されている液体中の気泡の存在から生じる問題の影響を受けやすい。状況次第では、例えば、気泡からの光学散乱が固体粒子から生じるものと区別できない場合があり、したがって汚染物質として計数され、フォールスポジティブカウントになる。さらに、高出力粒子計数器では、気泡が大量の放射線を屈折させ、それによってビームの顕著な散乱又は方向転換を引き起こして、光源（例えばレーザ）自体を含む内部構成要素に損傷を与えることになり得る。流量の変化は、低流量が、流体試料がフローセル内で望まれない相変化（例えば沸騰）を受け得る状態の影響を受けやすく、したがって気泡を生成するので、又は粒子計数器の構成要素を過熱して熱的に損傷させるので、同様の問題を引き起こし得る。より大きな粒子で汚染された液体をサンプリングすると、流れが減少又は停止したときにこれらの大きい粒子が高放射場中で静止した場合にフローセル内側の観察窓を燃やすことによりフローセル損傷を引き起こす可能性がある。液体粒子計数器はまた、通常は特定の流量に対して較正され、したがって、流量の変化は、粒子計数器が粒子を例えばサイズに関して正確に特性評価する能力に影響を与え得る。さらに、高流量はキャビテーションを引き起こして、空気もしくは気泡のポケットを生成し、負圧システムにおける同様の課題を引き起こす可能性がある。
【００５１】
[0056]これらの問題に対処する一手法が、例えば気泡の存在及び／又は流量の変化を測定するために、分析対象の液体の監視を実施することである。この情報は、粒子計数器の動作を制御しかつ／又は粒子計数データの分析を最適化するために使用される。一実施形態では、流量パラメータの測定結果及び／又は液体中の気泡の識別は、例えば気泡がフローチャンバを通って移送されるときに、又は流量が動作パラメータ以外であるときに、光源の特性（例えば、出力、強度、フルエンス）などの動作状態を調整するための基礎として使用される。さらに、流体を気泡及び流量変化に関して監視することにより、データ分析を調整する手法は、気泡（例えば、最終カウントからそうしたデータ点を除去することによる）及び／又は流量変化（例えば、方向パラメータを調整することによる）を定量的に考慮することを可能にする。気泡又は最適でない流量に対応する動作期間が経過した後、例えば、システムは、最大限の液体が粒子計数器によって確実に分析されるようにするために、すぐに通常動作状態に戻され得る。
【００５２】
[0057]統合型の流体監視システム及び液体粒子計数器が図１に提供される。例えば超音波気泡検出器及び流量計を備える流体監視システム１００は、分析対象の液体試料を通すための導管１５０を流れる液体を分析するように構成されている。液体粒子計数器２００は、液体が粒子計数器のフローチャンバ２１０に流れるように液体導管１５０と流体連通して設けられる。レーザや発光ダイオードなどの光源２２０は、フローチャンバ２１０に通される電磁放射ビーム２２１を発生させて、粒子がフローチャンバ２１０に流れるときにビームが粒子と相互作用するようにする。伝搬、散乱又は放出した電磁放射は収集システム２３０によって収集され、検出器システム２４０へと導き、検出器システム２４０は、フローセルを通過する粒子又は粒子の特性に対応する電気信号を生成する。
【００５３】
[0058]図１は、遮蔽式（ｏｂｓｃｕｒｉｎｇ）又は除去式（ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ）の液体粒子計数器を示す概略図を提供する。しかしながら、本書に記載されている概念及び実施形態は、散乱光式又は放出光式の粒子計数器を含む他の型式の粒子計数器にも適用可能である。図６は、例えば散乱式液体粒子計数器の構成を示し、検出システムは、光源２２０からの電磁放射２２１の経路から（例えば９０°だけ）オフセットされる。図６は液体粒子計数器の上面図であり、流れ方向は観察されている面に対して垂直である。この視点では、フローチャンバ２１０の上流側か下流側のどちらかに設けられる流体監視システムは図６に示されていない。
【００５４】
[0059]図１に示されているように、流体監視システム１００はプロセッサ１０１とデータ通信可能な状態で設けられ、例えば、流体監視システム１００は、例えば気泡及び／又は流れ停止を含むフローセル２１０を通る流量の変化を検出するとプロセッサ１０１に信号を与えるようにする。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０１は、光源２２０と一方向又は双方向のデータ通信可能となっているとともに、検出システム２４０と一方向又は双方向のデータ通信可能となっている（図１に点線で示さている）。矢印は流れ方向を示す。一実施形態では、例えば、プロセッサ１０１は、信号を光源２２０に送信するように構成されるとともに、検出システム２４０から信号を受信するように構成される。
【００５５】
[0060]一実施形態では、流体監視システム１００は、１０ｃｍ３／分〜７５ｃｍ３／分の流量範囲、５ｃｍ３／分の低流量指示（流量減少の場合）、５ｃｍ３／分の良好流量指示（選択可能なヒステリシスの場合）、１５°Ｃ〜５０°Ｃの流体温度範囲、２０ｐｓｉ〜６０ｐｓｉの流体圧力範囲を有するロータメータなどの流れ監視システムであり、かつ／又は水及び／又は半導体処理化学薬品に適合する。一実施形態では、流体監視システム１００は、最小気泡検出サイズ１μｍ（選択可能）、流体、空気、ＴＴＬ  ｈｉｇｈ及びＴＴＬ  ｌｏｗを含む検出指示、及び／又は応答時間５０μｓを有する超音波気泡検出器である。
【００５６】
[0061]流体監視システム１００から気泡の検出又は流量状態の変化の検出に対応する信号を受信すると、プロセッサ１０１は、動作状態を制御しかつ／又はデータ解析を調整するためにいくつかの動作を開始し得る。気泡の検出又は流量の変化を検出した場合、例えば、プロセッサ１０１は、光源２２０に供給される電力を低減し、それによってフローチャンバ２１０に供給される電磁放射２２１の強度、フルエンス及び／又は出力を減少させ得る。このような機能は、液体粒子計数器２００の構成要素に損傷を与える恐れを低下させるのに有用となり得る。諸実施形態では、例えば、出力は、電磁放射の停止及び／又は光源２２０の再起動を回避するために、フローセル２１０に電磁放射２２１を供給し続けながら安全レベル、例えば通常動作に関して５０％以下に減少させる。
【００５７】
[0062]いくつかの実施形態では、流体監視システム１００から信号を受信すると、プロセッサ１０１は、フローセル２１０内に気泡がある状態に対応する期間に検出システム２４０によって与えられる電気信号に、固体粒子に関連していないものとしてフラグを立て得る。いくつかの実施形態では、例えば、フラグ付き信号は、固体粒子に関連していないものとして無視され得る。いくつかの実施形態では、流体監視システム１００から信号を受信すると、プロセッサ１０１は、気泡の不在が流体監視システム１００によって検出されると光源２２０の出力を増大させ、検出システム２４０によって普通に与えられた信号を解析する。随意に、プロセッサ１０１は、光源２２０出力の出力を減少させかつ／又は流量の変化中に得られる粒子計数器データにフラグを立てるために制御信号を与えてもよい。随意に、プロセッサ１０１は、通常流量が流体監視システム１００によって検出されると、光源２２０の出力を増大させ、検出システム２４０によって与えられた信号を普通に解析することができる。
【００５８】
[0063]さらに、流体監視システム１００は、検出システム２４０からの粒子検出信号の解析を最適化するなどの調整をするために、プロセッサ１０１に流量データを提供するように構成され得る。一実施形態では、例えば、プロセッサ１０１は、流量の変化が光学粒子計数器データの解析に及ぼす影響に対処するために、検出及び特性評価パラメータ、例として粒子を検出し特性評価するために使用される強度閾値を選択し又は調整する。あるいは、プロセッサ１０１は、光源２２０に供給される電力、したがってフローセルに供給される電磁放射の強度、フルエンス及び／又は出力を増大又は減少させることにより、流量の変化が光学粒子計数器データの解析に及ぼす影響に対処することができる。この手法は、閾値強度が一定に保たれ、流量の変化がフローセルに供給される電磁放射の強度、フルエンス及び／又は出力を調整することによって対処される実施形態に有用となり得る。
【００５９】
[0064]いくつかの実施形態では、測定された流量は、一定流量を前提とするのとは対照的に、検出システム２４０が経時的に分析された液体量を直接測定することを可能にし、それによって体積当たりの粒子のより正確な情報を提供する。
【００６０】
例２：光源遮断及びデータ調整を用いた流体監視システム
[0065]気泡又は流量の変化に起因する光学液体粒子計数器における安全性及びデータ完全性の問題（例えば、構成要素への損傷、データ完全性の問題）の別の解決法が、光源を遮断し又はその他の方法で調整し、それによって気泡及び／又は流量の変化に対応する状態に応じて収集及び検出システムの劣化又は損傷を最小限に抑えることによって達成され得る。
【００６１】
[0066]遮断流体監視システムの一例が図２及び図３に記載されている。しかしながら、本書に記載されている概念及び実施形態は、図６に示されている散乱光式又は放出光式の粒子計数器を含む他の種類の粒子計数器にも適用可能である。
【００６２】
[0067]一実施形態では、流体監視システム１００が、流れ停止を含む気泡か流量の変化のどちらかを検出すると、流体監視システム１００はプロセッサ１０１に信号を与える。図６に示されているように、プロセッサ１０１は、アクチュエータ１０２及び／又は検出システム２４０と一方向又は双方向のデータ通信可能な状態となる。アクチュエータ１０２は、気泡又は流量の変化を検出すると、光学インタラプタ１０３、例えば鏡、フィルタ、拡散器又は光学マスクを作動させるように構成される。図２は、通常動作中のシステムを示す。図３は、電磁放射２２１の少なくとも一部がフローチャンバ２１０に入るのを妨げるように光学インタラプタ１０３を作動させた状態のシステムを示し、代わりに、放射をレーザビームダンプ１０４に向ける又はその他の方法でビームの強度及び／又は空間的特性を調整する。矢印は流れ方向を示す。本発明のこの態様に有用な光学インタラプタとしては、光学マスク、反射器、レンズ、拡散器、フィルタ、開口部もしくはシャッタ、又はこれらを組み合わせたものがある。プロセッサ１０１は、光学インタラプタ１０３が作動されている期間にわたって検出システム２４０によって与えられた電気信号にフラグを立てる、又はいくつかの実施形態ではその電気信号を無視することがあり得る。いくつかの実施形態では、光学インタラプタは、その代わりにフローチャンバ２１０と収集システム２３０との間に配置されて、電磁放射２２１がフローチャンバ２１０に入るが、検出システム２４０に到達できないことがある。好適には、これにより光源２２０は通常通り動作し続けることが可能になり、結果として光源２２０を再起動する又は光源２２０に電力を再供給するという問題を回避する。流体監視システム１００が、気泡がもはや存在せずかつ／又は流量が通常流量状態であることを検出すると、プロセッサ１０１は、光学粒子計数器が通常動作に戻ることができるように、光学インタラプタ１０３の作動解除をするためにアクチュエータ１０２に信号を与えてもよい。
【００６３】
[0068]さらに、流量は変化するが内部構成要素にとって問題とならなければ、光学インタラプタ１０３は作動解除されたままにしてもよく、流体監視システム１００は、測定された流量に対応する信号をプロセッサ１０１に与えてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、プロセッサ１０１は、検出及び特性評価パラメータ、例えば粒子を検出し特性評価するために使用される強度閾値を調整し、それによって流量の変化中にもデータを正確に監視し収集し続ける。プロセッサ１０１は、いくつかの実施形態では、光源２２０に供給される電力を増大又は減少させ、それによって閾値強度を一定に保つが、光源の出力を調整することにより気泡の存在又は流量の変化に対処することができる。
【００６４】
例３：流体調節器
[0069]保護手段、及び気泡及び流量変化の検出に基づいて粒子計数器データの解析を最適化することに加えて、いくつかの実施形態では、システムに入り得る気泡の量を制御しかつ／又は減少させることも有効である。フローチャンバに入る気泡は、分析されている流体中の気泡の数及びサイズを減少させるために、例えば粒子計数器の上流側に液体調節器を含めることによって制御され得る。一実施形態では、例えば、液体調節器は、分析されている液体ストリームを分割して、一方のストリームが高濃度の気泡を有する２つの別々のストリームにすることができる。
【００６５】
[0070]図４は液体調節器を利用したシステムの概略図を提供し、図５は例示的な液体調整装置を示す。図４において、分析されている液体ストリーム５０は、液体調節器１１０を通過してから２つの別々のストリーム、すなわちバイパスストリーム５１及び試料ストリーム５２に分割される。液体調節器１１０は流体の直線速度を低下させるので、気泡は、気泡の密度が低いのでストリームの上部に上昇することとなる。したがって、気泡は、試料ストリーム５２の上に重力の作用で配置されるバイパスストリーム５１に、より入りやすくなる。この構成では、試料ストリームに入る流体は、この流体が流体監視システム１００及び液体粒子計数器２００を通過するときに含んでいる気泡は少なくなる。したがって、この構成は、気泡の存在から生じる問題、例えばフォールスポジティブの発生を抑制するために有益である。
【００６６】
例４：統合型システム
[0071]本書で提供される流体監視を統合した粒子計数器は、従来のシステムに勝るいくつかの利点を実現する。
【００６７】
[0072]損傷：高レーザエネルギー密度は、流体流れが試料セル内で過熱又は沸騰するのを回避するのに不十分である場合、器具損傷の可能性の原因となり得る。流れの減少又は停止の識別により、適切な流量が回復されるまで、レーザエネルギーを終了する、減少させる又は方向転換させることが可能となり得る。
【００６８】
[0073]試料セルの測定領域を通過する気泡は粒子と同様に光を散乱させる。光学粒子計数器が散乱光を測定するので、光学粒子計数器は、媒体と光散乱を引き起こす粒子との間の屈折率差異に依拠する。試料媒体と異なる屈折率を有する気泡は、粒子と同じように光を散乱させることになる。気泡が十分に大きい場合、気泡は、粒子計数器内の敏感な構成要素に損傷を与えるのに十分なレーザエネルギーを散乱させかつ方向転換させることができる。これらの構成要素は、レーザ自体、試料セル構成要素及び光検出器もしくは他の電子回路を含むことができる。
【００６９】
[0074]データ品質：流量を監視しかつ動作パラメータを調整してデータに流量変動を補償している間に、追加の利点が得られる。気泡の場合、気泡活動を識別することにより、報告された測定結果からのデータの除去を支援する、又はそのデータに、精度に問題があるものとしてフラグを立てることを支援するであろう。こうした両機能の利点は、データの品質及び信頼性が向上することである。
【００７０】
[0075]試料調整：気泡検出に加えて、光学粒子計数器によって分析されている流体流れから気泡を分離する装置の統合はデータ品質を向上させる。調整装置は、例えば、気泡が浮力により上がるのを可能にする容器とすることができ、試料流れは容器の底部から取り出される。気泡を有する流れの一部は試料領域を迂回し、それによってデータ品質に影響を及ぼすことはない。浸透膜、管又は他の脱ガス機構を用いた他の装置も使用できる。一実施形態の一例が図５に提供される。
【００７１】
例５：流体監視システムの切り替え
[0076]いくつかの実施形態では、流体監視システムは、通常動作とレーザへの電力が変更される変性安全状態とを迅速に切り替えるために液体粒子計数器に制御信号を与え、光学インタラプタが作動される、あるいは、データ完全性を向上させるために、出力データにフラグを立てられる、又はいくつかの実施形態では出力データが無視される。これにより、気泡が通過したときに又は流量が通常流量状態に戻ったときに通常動作に自動的に戻る間の液体粒子計数器のリアルタイムでの制御と損傷及び不正確なデータ解析の回避とが可能になる。各切替タイプは個々に有効又は無効にすることができる。
【００７２】
[0077]一実施形態では、例えば、プロセッサは、気泡の存在又は流量状態の変化に対応する信号を流体監視システムから受信すると、液体粒子計数器内の状態又は光学検出システムによって与えられるフラグデータを切り替える論理回路を含む。プロセッサは、液体粒子計数器に制御信号を与えるべきときを判定するために、切替「Ｒｅａｄｉｎｇ」及び切替「Ｓｔａｔｅ」を分析する。Ｒｅａｄｉｎｇは、切替入力が明確に１つの状態（例えば、気泡の存在又は低流量状態）であると判定されるかどうかを見分ける時間／基準に依存する。Ｓｔａｔｅは、切替入力がＢａｄ又はＧｏｏｄであると判定されるかどうかを見分ける時間／基準に依存する。
【００７３】
[0078]いくつかの実施形態では、Ｂａｄ状態は、光源の保護処理を開始する状態であり、例えば、光学インタラプタを起動するもしくはレーザ出力を低減すること及びＢａｄ状態に対応するフラグを立てることである。Ｇｏｏｄ状態は、光源を光源の通常ランタイム構成に戻す。ユニットは、ブート後に良好なスタートアップ値が各有効切替から判定される場合に光源を光源の通常ランタイム構成に設定するだけである（例えば、気泡の不在又は通常の流れ状態、いくつかの実施形態ではその両方）。読取り時間／基準は、各切替タイプの２つの可能性のどちらの間の移行についても同じである。Ｇｏｏｄ状態からＢａｄ状態への移行時間／基準は、Ｂａｄ状態からＧｏｏｄ状態への移行と異なってもよい。読取り間の移行は、虚偽表示の可能性を最小限に抑える時間／基準を利用する。
【００７４】
[0079]気泡検出器用の基準は、タイミングに加えて他のパラメータを含んでいてもよい。
公称システム流量（例えば１ｍＳｅｃ）に比べて比較的高い速度でウェット／ドライ読取りを行う
ウェット／ドライ読取値の循環バッファ（例えば１００個の要素）を維持する
バッファがロードされるたびにバッファ全体を処理する。
隣接ドライ要素の数＞Ｘであれば不合格
全ドライ要素の数＞Ｙであれば不合格
ドライ／ウェットの数＞Ｎ／Ｍであれば不合格
【００７５】
[0080]バッファサイズが増大するときに実行され得る追加「パターン」がある。いくつかの実施形態では、気泡の存在を判定するためにさらに複雑なパターンが分析され得る。
【００７６】
例６：システム制御
光源（レーザ）コントローラ
[0081]器具のファームウェア内のレーザコントローラが、所望のレーザ出力を設定するために使用することができる。例えば、レーザコントローラは、レーザコントローラの測定済みレーザ出力、レーザコントローラの温度読取りに関してレーザモジュールをポーリングすることができ、要求されたレーザオン／オフ命令があれば処理する。
【００７７】
[0082]レーザコントローラは、有効な流体チェック（Ｆｌｕｉｄ  Ｃｈｅｃｋ）スイッチのいずれか／すべての状態を要求することができる。有効なスイッチのいずれか／すべてがトリガを引いた場合（すなわち不良スイッチ状態）、レーザは自動的に止められる。初期化中に、レーザコントローラは、レーザのスイッチをオンする前にすべての有効な流体監視システム（又は流体チェックスイッチ）が良好状態を判定するまで待機する。流体監視システムはＢｕｂｂｌｅ検出器及びＦｌｏｗ表示器を含むが、これらに限定されるものではない。
【００７８】
[0083]レーザコントローラのモード例がＡｕｔｏである。すなわち、流体チェックスイッチ状態が不良から良好になると、レーザは自動的に電源を入れられ、流体チェックスイッチ状態が良好から不良になると、レーザは自動的に電源を切られる。
【００７９】
流体監視／流体チェック処理
[0084]流体チェック処理はレーザコントローラにのみ関連する。流体チェック機能の主目的は、問題がある場合にレーザを止める又は遮断することである。流体は、例えば、独立に有効又は無効にすることができる３つの電気機械スイッチを使用してチェックされてもよい。３つの流体チェックスイッチは気泡、低流量、及び漏れである。トリガされる有効な流体スイッチ入力（すなわち故障表示）のいずれか又はすべてが流れ状態エラーを発生させ、続いて出力を低下させ、レーザを止める又は遮断する。レーザは、故障が取り除かれるまでこの方法を維持する。
【００８０】
気泡スイッチ処理
[0085]気泡検出は、システムのＡｕｘｉｌｉａｒｙ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ（補助遮断）を利用して行われる。遮断は１ミリ秒の速さで実行され、１００個の要素でなる循環バッファにドライ又はウェット表示をロードする。すべての更新は、バッファについてバッファのドライ要素の総数及び隣接ドライ要素の数もチェックする。異なる粒子検出システム、例えばＵｌｔｒａＤＩ−２０又はＣｈｅｍ−２０は、異なる故障限界に反映された異なる流量を有する。
【００８１】
[0086]読取り及び良好状態から不良状態への移行は下記のときに起こる。
モデルＡ  全ドライ要素＞３０
モデルＡ  全隣接ドライ要素＞１５
モデルＢ  全ドライ要素＞１４
モデルＢ  全隣接ドライ要素＞７
不良状態から良好状態への移行は、最初の良好読取りが行われてから所定の期間が経過したときに生じる。
【００８２】
フロースイッチ処理
[0087]フロースイッチは、この設置のために適切に較正されるものとする。読取りには１秒かかる。良好状態から不良状態への状態移行には、最初の不良読取りが行われてから約２秒かかる。不良状態から良好状態への移行は、最初の良好読取りが行われてから所定の期間が経過したときに生じる。
【００８３】
参照による組込み及び変形形態に関する記述
[0088]この出願の全体にわたって挙げられる全ての引用文献、例えば、発行済み或いは許可済みの特許又はその同等物、特許出願公開を含む特許文献、及び、非特許文献、又は、他の原資料は、あたかも各引用文献がこの出願における開示と少なくとも部分的に矛盾しない程度まで参照により個別に組み込まれるかのように、それらの全体が参照により本書に組み込まれる（例えば、部分的に矛盾する引用文献は、引用文献の部分的に矛盾する部分を除いて参照により組み込まれる）。
【００８４】
[0089]本書で使用されてきた用語及び表現は、説明の用語として使用されており、限定の用語として使用されておらず、また、そのような用語及び表現の使用においては図示されて説明された特徴又はその一部の任意の等価物を排除する意図はないが、特許請求の範囲に記載される発明の範囲内で様々な変更が可能であることが認識される。したがって、好ましい実施形態、典型的な実施形態、及び、随意的な特徴により本発明を具体的に開示してきたが、本書にて開示される概念の変更及び変形が当業者により成されてもよく、また、そのような変更及び変形が添付の特許請求の範囲により規定されるこの発明の範囲内にあると見なされることが理解されるべきである。本書で与えられる特定の実施形態は、本発明の有用な実施形態の例であり、また、当業者であれば分かるように、本発明は、この明細書本文に記載された装置、装置構成要素、及び、方法ステップの多数の変形を用いて実行されてもよい。当業者に明らかなように、この方法に有用な方法及び装置は、多数の随意的な組成物及び処理要素及びステップを含むことができる。
【００８５】
[0090]置換物のグループが本書に開示される場合には、そのグループの全ての個々の要素及び全てのサブグループが別々に開示されることが理解される。本書でマーカッシュグループ又は他のグループ分けが使用される場合、そのグループの全ての個々の要素及びそのグループの想定し得る全ての組合せ及び部分組合せは、個別に開示に含まれることように意図される。
【００８６】
[0091]本書及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別段に明確に指示しなければ、複数形を含むことに留意すべきである。したがって、例えば、「セル」への言及は、複数のそのようなセル、及び、当業者に知られているその等価物等を含む。同様に、「１つ（ａ）」（又は「１つ（ａｎ）」）、「１つ以上」、及び、「少なくとも１つの」という用語は、本書では置き換え可能に使用され得る。また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語が置き換え可能に使用され得ることにも留意されるべきである。「請求項ＸＸ−ＹＹのいずれかに記載の」（ＸＸ及びＹＹは請求項番号を指す）という表現は、複数の従属請求項を選択的形態で与えるように意図され、幾つかの実施形態では、「請求項ＸＸ−ＹＹのいずれか一項に記載の」という表現と置き換え可能である。
【００８７】
[0092]本書中で範囲、例えば温度範囲、時間範囲、或いは、組成又は濃度の範囲が与えられるときは常に、全ての中間範囲及び部分範囲、並びに、与えられたその範囲に含まれる全ての個々の値が開示内に含まれるように意図される。言うまでもなく、本書の説明に含まれる任意の部分範囲或いは１つの範囲内又は部分範囲内にある個々の値は、特許請求の範囲から排除され得る。
【００８８】
[0093]本書中で言及される全ての特許及び公報は、本発明が関連する技術における当業者のレベルを示す。本書で挙げられる引用文献は、それらの公開日又は出願日の技術の状態を示すために参照によりそれらの全体が本願に組み込まれ、また、従来技術にある特定の実施形態を排除すべく、必要に応じて、この情報を本書で使用できることが意図される。例えば、物質の組成が特許請求の範囲に記載される場合、本書に引用される文献で可能な開示が与えられている化合物を含めて、出願人の発明の前に当該技術分野で知られて入手可能な化合物は、本書中の物質請求項の組成に含まれるように意図されないことが理解されるべきである。
【００８９】
[0094]本書で使用される「備える」は、「含む」、「包含する」、又は、「によって特徴付けられる」と同義であるとともに、包括的或いは非制限的であり、更なる挙げられていない要素又は方法ステップを排除しない。本書で使用される「から成る」は、特許請求の範囲に記載される要素で特定されない任意の要素、ステップ、又は、成分を排除する。本書で使用される「から本質的に成る」は、特許請求の範囲の基本的で新規な特徴に実質的に影響を与えない材料又はステップを排除しない。いずれの場合にも、用語「備える」、「から本質的に成る」、及び、「から成る」は、他の２つの用語のいずれかと置き換えられてもよい。本書に例示的に記載される発明は、本書に具体的に開示されない任意の１つ又は複数の要素、１つ又は複数の限定の不存在下で実施されてもよい。
【００９０】
[0095]当業者であれば分かるように、具体的に例示されたもの以外の出発材料、生物学的材料、試薬、合成方法、精製方法、分析方法、検定方法、及び、生物学的方法を過度の実験を用いることなく本発明の実施で使用できる。任意のそのような材料及び方法の当該技術において知られる全ての機能的等価物は、本発明に含まれるように意図される。使用されてきた用語及び表現は、説明の用語として使用されており、限定の用語として使用されておらず、また、そのような用語及び表現の使用においては図示されて説明された特徴又はその一部の任意の等価物を排除する意図はないが、特許請求の範囲に記載される発明の範囲内で様々な変更が可能であることが認識される。したがって、好ましい実施形態及び随意的な特徴により本発明を具体的に開示してきたが、本書に開示される概念の変更及び変形が当業者により成されてもよく、また、そのような変更及び変形が添付の特許請求の範囲により規定されるこの発明の範囲内にあると見なされることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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