(57)【要約】  【課題】懸濁した試料の成分を光学的に分析する。  【解決手段】液体状の試料に光を照射し、前記試料を透過した透過光を用いて前記試料の成分を分析する光分析システムは、前記試料を収容する容器と、前記試料を励振させるための超音波を照射する超音波照射部とを備える。前記容器は、前記試料を隔てて配置されかつ光透過性を有する一対の光透過壁部を含み、一方の前記光透過壁部と他方の前記光透過壁部とは、前記超音波の波長よりも短い距離で離間して配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体状の試料に光を照射し、前記試料を透過した透過光を用いて前記試料の成分を分析する光分析システムであって、
前記試料を収容する容器と、
前記試料を励振させるための超音波を照射する超音波照射部と、を備え、
前記容器は、前記試料を隔てて配置されかつ光透過性を有する一対の光透過壁部を含み、
一方の前記光透過壁部と他方の前記光透過壁部とは、前記超音波の波長よりも短い距離で離間して配置される
光分析システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光分析システムであって、
前記超音波照射部は、前記超音波が前記光と異なる方向に照射されるように配置される
光分析システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光分析システムであって、
前記容器は、前記試料を隔てて配置される一対の壁部を含み
前記超音波照射部は、前記第１壁部または前記第２壁部のいずれか一方の、前記試料と反対側の外壁面に配置される
光分析システム。
【請求項４】
請求項１に記載の光分析システムであって、
前記容器を着脱可能に保持する容器保持部を備え、
前記容器保持部は、保持された状態の前記容器を隔てて配置される一対の壁部を含み、前記一対の壁部には、前記光を通過させる一対の開口部が設けられる
光分析システム。
【請求項５】
請求項４に記載の光分析システムであって、
前記容器保持部は、保持された状態の前記容器を隔てて配置される第１保持壁部および第２保持壁部を含み、
前記超音波照射部は、保持された状態の前記容器と前記第１保持壁部との間に配置される
光分析システム。
【請求項６】
請求項４に記載の光分析システムであって、
前記容器保持部は、不透明な材料で形成される
光分析システム。
【請求項７】
請求項１に記載の光分析システムであって、
前記試料を前記容器に流入させる第１のバイパスと、
前記試料を前記容器から流出させる第２のバイパスと、を備え、
前記容器は、前記第１のバイパスの一端に接続される流入口と、前記第２のバイパスの一端に接続される流出口と、を含む
光分析システム。
【請求項８】
請求項７に記載の光分析システムであって、
前記試料を撹拌する撹拌槽を備え、
前記第１のバイパスの他端は、前記撹拌槽に設けられた流出口に接続され、
前記第２のバイパスの他端は、前記撹拌槽に設けられた流入口に接続される
光分析システム。
【請求項９】
請求項７に記載の光分析システムであって、
前記試料を撹拌する撹拌槽を備え、
前記第１のバイパスの他端は、前記撹拌槽に設けられた流出口に接続され、
前記第２のバイパスの他端は、外部の回収システムに接続される
光分析システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の光分析システムであって、
前記試料は、懸濁液または乳濁液である
光分析システム。
【請求項１１】
液体状の試料に光を照射し、前記試料を透過した透過光を用いて前記試料の成分を分析する光分析方法であって、
前記試料を収容する容器であって、収容された状態の前記試料を隔てて配置される光透過性を有する一対の光透過壁部を備える容器を用意し、
前記容器に前記試料を収容し、
一方の前記光透過壁部と他方の前記光透過壁部との間の距離よりも長い波長を有する超音波を、前記試料に照射して励振させる
光分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光分析システム、及び光分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料に光を照射し、試料を透過した透過光を用いて試料に含まれる成分を分析する光分析装置が知られている。例えば、特許文献１には「対象の試料の吸光度を計測する機能を有する分光分析装置であって、前記試料の吸光度を計測するための光学系は、前記試料を格納する容器が配置される透光部と、前記透光部の容器の試料に対して照明光を照射するための光源を含む照明部と、前記透光部の容器の試料からの透過光を分光して波長ごとの強度を検出することで前記試料の吸光度を計測する測光部と、を有し、前記照明部と前記透光部との間を接続し前記照明光を導光する第１の光ファイバを有し、前記光源からの照明光の部分偏光特性を前記第１の光ファイバによって解消して非偏光として前記試料に照射する、分光分析装置。」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４―１１５２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、懸濁物質を含む懸濁した試料を分析する場合、特許文献１に開示された技術では、透過光を正確に検出することができず、正確に試料の成分を分析することができない。具体的には、特許文献１に開示された分光分析装置では、光が試料を透過した距離（光路長）と分析対象となる成分の吸光度をもとに、試料に含まれる成分の量を定量化している。光を散乱させるような懸濁物質（散乱体）が試料内に存在する場合、入射光が試料を透過しない、或いは、入射光が散乱体によって多重散乱して光路長が変化してしまう。そのため、懸濁した試料に含まれる成分を正確に分析することができない。
【０００５】
本発明は、懸濁した試料の成分を光学的に分析することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一態様は、液体状の試料に光を照射し、前記試料を透過した透過光を用いて前記試料の成分を分析する光分析システムであって、前記試料を収容する容器と、前記試料を励振させるための超音波を照射する超音波照射部と、を備え、前記容器は、前記試料を隔てて配置されかつ光透過性を有する一対の光透過壁部を含み、一方の前記光透過壁部と他方の前記光透過壁部とは、前記超音波の波長よりも短い距離で離間して配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、懸濁した試料の成分を光学的に分析することができる。
【０００９】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。
【図２】光源から照射された光の進行状態を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光分析システムの動作原理を示す図である。
【図４】超音波と透明領域の関係を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態の実施例を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る容器保持部の内部構成例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る光分析システムの動作原理を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。各実施形態の構成の説明では、理解のため、互いに直交する３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を用いる。もちろん、各実施形態の構成は、厳密にＸＹＺ軸に一致していなくても、実質的に同じ作用効果を達成できる範囲内の変更は許容される。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。光分析システム１００は、光源１０と、容器２１と、超音波照射部２２と、制御部２３と、受光部３０とを備える。
【００１３】
容器２１は、光分析システム１００の成分分析の対象である液体状の試料１を収容する。試料１は、固体の懸濁物質を液体中に分散させた懸濁液である。容器２１は、直方体状に形成される。容器２１は、例えば、ガラスなどの透明な材料を使って形成される。
【００１４】
詳細には、容器２１は、試料１を隔てて配置される、光透過性を有する一対の光透過壁部（ＸＺ面に平行）を含む。また、容器２１は、試料１を隔てて一対の光透過壁部に直角に配置される一対の壁部（第１壁部および第２壁部、ＹＺ面に平行）を含む。光源１０及び受光部３０は、光源１０から出射された光が、近い側の光透過壁部、試料１、遠い側の光透過壁部の順にＹ方向に通過し、受光部３０に到達するように、例えば一対の光透過壁部の両外側に配置される。
【００１５】
なお、容器２１は、試料１を交換可能に構成される。例えば、容器２１は、試料１を出し入れする開口と、当該開口を開閉可能な蓋部材を備えていればよい。
【００１６】
超音波照射部２２は、平面状の振動面を有し、この振動面が第１壁部の外壁面（試料１と反対側の面）に当接するように設置される。超音波照射部２２は、制御部２３に接続され、制御部２３から出力される電気信号Ｅにより駆動される。駆動された超音波照射部２２は、その振動面（ＹＺ面に平行）を振動させてＸ方向に超音波を照射し、容器２１に収容されている試料１を励振する。光と超音波は、異なる方向（直交する）ように設定されている。超音波照射部２２は、例えば、ピエゾ方式の超音波振動子を備えて構成される。
【００１７】
光源１０は、試料１に照射するための光を出射する。光源１０から出射された光は、一対の光透過壁部及びそれらの間の試料１を透過し、受光部３０に受光される。光源１０は、制御部２３に接続され、制御部２３により制御される。光源１０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を用いて実現することができる。
【００１８】
受光部３０は、一対の光透過壁部及びそれらの間の試料１を透過した透過光を受光する。受光部３０は、例えば、受光した光の強度を示す電気信号を、制御部２３に出力する。受光部３０は、フォトダイオード等の受光素子用いて実現することができる。
【００１９】
制御部２３は、光源１０、超音波照射部２２、及び受光部３０を制御する他、例えば、受光部３０から出力される透過光の強度に基づいて、試料１に含まれる成分を分析する処理を実行する。制御部２３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を含むマイクロコンピュータや、専用ハードウェア回路により実現することができる。
【００２０】
本実施形態の光分析システム１００は、超音波を試料１に照射することで、試料１内の懸濁物質を凝集させることができる。また、光分析システム１００は、懸濁物質が凝集する凝集領域（懸濁領域ともいう）以外の透明領域を試料１内に形成し、この透明領域に光を透過させることができる。また、本実施形態の光分析システム１００では、一対の光透過壁部の内壁面間の距離Ｌは、超音波照射部２２から出力される超音波の波長よりも短くなるように設定される。これらの構成については、図２〜図４を用いて後に詳述する。
【００２１】
なお、超音波照射部２２は、第２壁部の外壁面に設けられてもよい。また、２つの超音波照射部２２が、それぞれ第１壁部及び第２壁部の外壁面に設けられてもよい。２つの超音波照射部２２を設けることで、超音波の音圧を増加させて、試料１内の懸濁物質をより凝集し易くできる。
【００２２】
図２を参照して、懸濁した液体試料を分析する際の問題点について説明する。図２は、光源から照射された光の進行状態を説明する説明図である。図２では、容器Ｐに液体状の試料Ｓが収容されており、容器Ｐの一対の光透過壁部の両側に光源Ｑと受光部Ｒが配置されている。図２（ａ）は、試料Ｓが透明である場合を示す。図２（ｂ）は、試料Ｓが光を散乱する懸濁物質ｓ（散乱体ともいう）を含む懸濁液である場合を示す。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、光源Ｑから照射された光は、試料Ｓを透過する際に試料Ｓに含まれる成分によって一部が吸収された後、受光部Ｒに到達する。吸収される光は、成分によってその量と波長が異なるため、受光部Ｒに到達した光の特性を分析することで、試料Ｓに含まれる成分を特定することができる。また、吸収される光の量は、試料Ｓに含まれる成分の量に依存するため、容器Ｐ内を進む光の距離（光路長ともいう）を固定することで、成分を定量分析することができる。従って、試料Ｓが透明である場合、光が真っすぐ進むことにより光路長が一定となり、正確に成分を定量分析することができる。
【００２４】
一方、図２（ｂ）に示すように、試料Ｓが懸濁液である場合、光源Ｑから照射された光は、懸濁物質ｓによって進行が妨げられて受光部Ｒに到達しない、あるいは、懸濁物質ｓによって多重散乱してしまう。すなわち、容器Ｐ内を進む光の光路長が一定にならない。そのため、試料Ｓに含まれる成分を、定量分析することができない、あるいは、正確に定量分析することができない。
【００２５】
そこで、本実施形態に係る光分析システム１００は、散乱体による光の進行の妨害を回避するための構成を具備する。すなわち、光分析システム１００は、懸濁した試料１に超音波を照射することで、試料１内に散乱体が少ない透明領域を発生させ、当該透明領域に光を照射する。
【００２６】
図３は、第１実施形態に係る光分析システムの動作原理を示す図である。図３は、Ｙ方向から見た容器２１の内部の現象を模式的に示している。図３の左図は、超音波の照射前の状態、中央図及び右図は、超音波の照射後の状態を示す。
【００２７】
駆動された超音波照射部２２からＸ方向に照射された超音波は、懸濁した試料１に定在波ｗを発生させる。定在波ｗによって、試料１には、照射された超音波の固有の周波数に応じた音場が形成される。定在波ｗは、音圧が高い領域である節ｐ１と、音圧が低い領域である腹ｐ２とが周期的に現れる振動である。節ｐ１及び腹ｐ２は、Ｘ方向に間隔を空けて、ＹＺ方向の面状に形成される。
【００２８】
定在波ｗが発現すると、節ｐ１と腹ｐ２の間隔よりも十分小さな懸濁物質（図中の多数の点）は、それらの質量等の物性値に応じて節ｐ１又は腹ｐ２へ向かう力（音響放射力）を受け、節ｐ１又は腹ｐ２の位置に凝集する。右図では、懸濁物質は、節ｐ１及びその周囲に凝集している（以下の説明でも同様）。このようにして、容器２１内には、凝集した多くの懸濁物質が含まれる凝集領域１ａと、少ない懸濁物質が含まれる透明領域１ｂとが、周期的に現れる。透明領域１ｂには、懸濁物質が含まれていなくてもよい。
【００２９】
本実施形態の光分析システム１００は、光源１０から照射された光が、上述のように形成された透明領域１ｂ内の測定領域ＴをＹ方向に通過し、当該測定領域Ｔを通過した光が受光部３０により受光されるように構成される。透過光は、透明領域１ｂを透過するため、殆ど散乱せずに、受光部３０に到達することができる。これにより、懸濁した試料であっても、試料に含まれる成分を正確に定量的に分析することが可能となる。
【００３０】
図４を参照して、仮に、一対の光透過壁部の内壁面間の距離Ｌが超音波の波長よりも長く設定された場合の問題点について説明する。図４は、超音波と透明領域の関係を模式的に説明する説明図である。容器２１の一対の光透過壁部の内壁面間の距離Ｌは、超音波の波長よりも長く設定されている。
【００３１】
図４（ａ）は、容器２１の入射面（超音波照射部２２が設けられた第１壁部の内壁面）と反射面（第１壁部に対向する第２壁部の内壁面）が平行である場合を示している。なお、超音波照射部２２の振動面（出射面）は、入射面及び反射面と平行である。この場合、反射面に対して垂直に進行する入射波（Ｘ方向）が反射面で反射されると、入射波と逆向きの反射波（Ｘ方向）が発生し、これらの波が合成されて定在波ｗが発生する。この定在波ｗにより節ｐ１及び腹ｐ２がＸ方向に周期的に形成されるため、凝集領域及び透明領域（図示せず）も周期的に形成される。また、光源１０から受光部３０までの光を真っすぐ通過させる十分な広さの透明領域が形成される。
【００３２】
図４（ｂ）は、容器２１の入射面と反射面が平行でない場合を示している。なお、超音波照射部２２の振動面は、入射面と平行である。この場合、入射波が反射面で反射されると、入射波の進行方向（Ｘ方向）に対して斜めに外れた反射波が発生する。さらにこの反射波は、光透過壁部の内壁面で反射される。すると、周期性を持たないランダムな波ｗ５が発生し、節や腹が容器２１内のランダムな位置に形成され、さらに凝集領域及び透明領域が容器２１内の様々な位置に様々な形状や向きで形成されてしまう。その結果、光を真っすぐ通過させる十分な広さの透明領域が形成されない。より具体的には、波ｗ５の節がＸ方向に交差する様々な方向（例えばＹ方向）に発生し、凝集領域もそれらの方向に発生する。光源１０からの光は、ランダムに形成された凝集領域によって妨害され、成分分析を行うことができない。
【００３３】
そこで、本実施形態の光分析システム１００では、上述のように、一対の光透過壁部の内壁面間の距離Ｌ（光路長Ｌ）は超音波の波長よりも短く設定される、あるいは、超音波の波長は距離Ｌよりも長く設定される。この場合、反射面で斜めに反射した反射波は、節を形成する前に別の内壁面で反射され、さらにこれが繰り返される。すなわち、ランダムな波の節がＸ方向に交差する様々な方向（例えばＹ方向）に発生しない、あるいは発生が少なくなる。これに伴い、凝集領域もＸ方向に交差する様々な方向（例えばＹ方向）に発生しない、あるいは発生が少なくなる。これにより、容器２１の入射面と反射面が平行でなくても、光源１０から受光部３０までの光を真っすぐ通過させる十分な広さの透明領域が形成される。
【００３４】
図５は、本発明の第１実施形態の実施例を説明する図である。本実施例は、透明領域の形成を評価した参考的な実施例である。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、本実施例では、容器２１として石英容器を作成し、超音波照射部２２として２種類の超音波振動子を用いた。
【００３６】
石英容器は、透明なガラス材で形成し、外形寸法４５ｍｍ（Ｘ）×３．５ｍｍ（Ｙ）×１２．５ｍｍ（Ｚ）、内形寸法４０ｍｍ（Ｘ）×１ｍｍ（Ｙ）×１０ｍｍ（Ｚ）で形成した。石英容器のＸＺ面に平行な一対の光透過壁部の間の距離Ｌ（光路長Ｌ）は、１ｍｍに設定されている。本実施例における評価では、ポリスチレン粒子（粒径：２０μｍ）を水に分散させた分散液（４．５５×１０７個／ｍｌ）を、懸濁液の試料として石英容器に収容した。
【００３７】
各超音波振動子は、石英容器の底部の外壁面（ＹＺ面に平行）にその振動面を当接させて使用した。各超音波振動子は、圧電セラミックス（ＰＺＴ）超音波振動子である。実施例では、共振周波数が異なる２種類の超音波振動子（共振周波数：２ＭＨｚ、５００ｋＨｚ）を用いた。各超音波振動子は、３５Ｖｐｐの電気信号で駆動した。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、本実施例における評価では、石英容器には、空気とともに懸濁液が収納されている。そのため、空気と懸濁液の界面が超音波（Ｘ方向）の反射面となっている。また、空気と懸濁液の界面には、石英容器の内壁面と懸濁液との相互作用によってメニスカスが形成されている。そのため、石英容器の底部の内壁面（ＹＺ面に平行）及び超音波振動子の振動面（ＹＺ面に平行）は、超音波の反射面と平行でない。
【００３９】
図５（ｂ）の上図には、超音波照射前の石英容器内の懸濁液の様子が示されている。この状態では、懸濁液は、一様に分散したポリスチレン粒子によって白濁している。
【００４０】
図５（ｂ）の左下図には、超音波振動子（共振周波数：２ＭＨｚ）を使って超音波を照射した後の石英容器内の懸濁液の様子が示されている。図５（ｂ）の右下図には、超音波振動子（共振周波数：５００ｋＨｚ）を使って超音波を照射した後の石英容器内の懸濁液の様子が示されている。いずれの場合も、懸濁液は、超音波の音響放射力により、ポリスチレン粒子が凝集され、透明領域と凝集領域に分離される。懸濁液の透明領域と凝集領域は、濃淡の差となって現れている。なお、濃いグレーの領域が、透明領域に相当する。
【００４１】
共振周波数が２ＭＨｚの超音波の波長は、光路長Ｌ（１ｍｍ）よりも短い約０．７５ｍｍである。上述したように、超音波の反射面は超音波振動子の振動面と平行でないため、２ＭＨｚの超音波をＸ方向に照射した場合は、石英容器のＸ方向に交差する様々な方向（例えばＹ方向）にも節が発生し、それに伴って凝集領域もそれらの方向に発生している。図５（ｂ）の左下図に示すように、ランダムな方向に発生した凝集領域が細かな濃淡となって現れている。
【００４２】
それに対して、共振周波数が５００ｋＨｚの超音波の波長は、光路長Ｌ（１ｍｍ）よりも長い約３ｍｍである。そのため、５００ｋＨｚの超音波をＸ方向に照射した場合は、石英容器のＸ方向に交差する様々な方向（例えばＹ方向）に節が発生しない、あるいは、発生が少なくなっている。図５（ｂ）の右下図に示すように、左下図と比べて規則性のある周期的な透明領域が濃淡となって現れている。
【００４３】
上述の実施例から、超音波の出射面と反射面が平行でない場合であっても、光路長Ｌを超音波の波長よりも短く設定する、あるいは、超音波の波長を光路長Ｌよりも長く設定することで、光を通過させる透明領域をより正確に形成できることが分かる。
【００４４】
以上、本発明の第１実施形態について説明した。本実施形態によれば、懸濁した試料の成分を光学的に正確に分析することができる。
【００４５】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る光分析システムは、容器保持部を用いて容器を保持する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４６】
図６は、第２実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。図６では、後述する容器保持部４２は、その内部を透視できるように示されている。光分析システム２００は、光源１０と、容器４１と、容器保持部４２と、超音波照射部４３と、制御部４４と、受光部３０とを備える。光源１０、容器４１、超音波照射部４３、制御部４４、及び受光部３０は、第１実施形態と同様に構成される。
【００４７】
容器保持部４２は、容器４１を内部に着脱可能に保持するための開口（図の上部側）を備える直方体状に形成される。詳細には、容器保持部４２は、保持された容器４１を隔てて配置される一対の光通過壁部（ＸＺ面に平行）を含む。また、容器保持部４２は、保持された容器４１を隔てて一対の光通過壁部に直角に配置される一対の壁部（第１保持壁部および第２保持壁部、ＹＺ面に平行）を含む。
【００４８】
一対の光通過壁部には、一対の開口部４６が形成されている。一対の開口部４６は、互いに向かい合うようにＹ方向上に配置されている。光源１０及び受光部３０は、光源１０から照射された光が、近い側の開口部４６、容器４１の近い側の光透過壁部、試料１、容器４１の遠い側の光透過壁部、遠い側の開口部４６の順にＹ方向に通過し、受光部３０に到達するように、例えば一対の光通過壁部の両外側に配置される。
【００４９】
なお、容器保持部４２は、例えば、不透明なガラスや樹脂等の材料により形成することができる。このようにすれば、受光部３０によって受光される光源１０からの透過光以外の光が排除あるいは低減されるので、成分分析の精度を向上することができる。
【００５０】
図７は、本発明の第２実施形態に係る容器保持部の内部構成例を示す図である。図７（ａ）では、容器保持部４２の第１保持壁部及び第２保持壁部が省略されている。図７（ｂ）では、容器保持部４２の一対の光通過壁部が省略されている。一対の開口部４６の位置は、破線で示している。
【００５１】
超音波照射部４３は、容器保持部４２の第１保持壁部の内壁面に設けられる。また、容器保持部４２の第２保持壁部の内壁面には、１つ以上の押圧部４５が設けられる。押圧部４５は、例えば、ばね、ゴム等の弾性材料で形成される。容器保持部４２に挿入された容器４１は、押圧部４５によって第１保持壁部の方向に押され、超音波照射部４３の振動面に密着させられる。
【００５２】
容器保持部４２を構成する一対の光通過壁部の内壁面間の距離Ｌ２は、超音波照射部４３から出力される超音波の波長よりも短くなるように設定される。容器４１の光透過壁部の内壁面間の距離Ｌは、距離Ｌ２よりも短く設定される。従って、第１実施形態と同様に、光源１０から受光部３０までの光を真っすぐ通過させる十分な広さの透明領域が容器４１内部に形成される。なお、一対の開口部４６は、光源１０から照射された光が容器４１内に形成された透明領域内の測定領域ＴをＹ方向に通過し、受光部３０により受光されるように配置されている。
【００５３】
第２実施形態の光分析システム２００では、容器保持部４２に超音波照射部４３が設けられており、容器４１は容器保持部４２に着脱可能である。これにより、複数の容器４１を容易に交換することができるため、例えば複数種類の試料の分析を効率的に実施することができる。
【００５４】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る光分析システムは、撹拌槽を備える。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
図８は、第３実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。光分析システム３００は、光源１０と、容器５１と、超音波照射部５２と、制御部５３と、受光部３０とを備える。光分析システム３００は、さらに、撹拌槽６１と、バイパス７１と、バイパス７２とを備える。光源１０、超音波照射部５２、制御部５３、及び受光部３０は、第１実施形態と同様に構成される。
【００５６】
化学薬品などの製造プロセスでは、懸濁液を撹拌機で攪拌したり、他の物質と混合したりするプロセスがある。本実施形態の光分析システム３００は、撹拌機の撹拌槽６１と容器５１をバイパス７１及びバイパス７２で接続して、懸濁した試料２を循環させる。
【００５７】
撹拌槽６１は、回転軸を回転させるモータ６２と、当該回転軸周りに設けられた１つ以上の撹拌翼６３とを備える。また、撹拌槽６１には、バイパス７１の一端に接続される流出口６４と、バイパス７２の一端に接続される流入口６５とが設けられる。
【００５８】
容器５１は、基本的には第１実施形態と同様に構成される。ただし、容器５１は、バイパス７１及びバイパス７２に接続される。具体的には、容器５１には、バイパス７１の他端に接続される流入口５４と、バイパス７２の他端に接続される流出口５５とが設けられる。図８の例では、流入口５４は、容器５１の上側壁部（ＸＹ面に平行）に設けられ、流出口５５は、容器５１の下側壁部（ＸＹ面に平行）に設けられている。
【００５９】
撹拌槽６１内の懸濁液である試料２は、流出口６４から流出して、バイパス７１及び流入口５４を通じて容器５１内に流入する。また、容器５１内に流入した試料２は、流出口５５から流出して、バイパス７２及び流入口６５を通じて撹拌槽６１内に流入する。このようにして、試料２は、光分析システム３００内で循環する。
【００６０】
図９は、本発明の第３実施形態に係る光分析システムの動作原理を示す図である。
【００６１】
試料２が容器５１内を流入口５４から流出口５５に向けて流れている状態で、超音波照射部５２は、超音波を照射する。すると、第１実施形態と同様に、凝集領域１ａと透明領域１ｂとが周期的に現れる。もちろん、超音波照射時には試料２の流れが止まるように、撹拌機による撹拌が制御されてもよい。
【００６２】
第３実施形態に係る光分析システム３００では、撹拌槽６１と容器５１を接続した循環系内で試料２を循環させるため、例えば試料２を製造しながら成分分析することができる。第１実施形態のように、試料１を交換する作業をなくすことができる。また、第２実施形態のように、容器４１を交換する作業をなくすことができる。
【００６３】
［第４実施形態］
第４実施形態に係る光分析システムは、試料２が循環しない点で、第３実施形態と異なる。以下、第３実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６４】
図１０は、第４実施形態に係る光分析システムの構成例を示す図である。光分析システム４００は、バイパス７２の代わりに、バイパス７３を備える。撹拌槽６１には、流入口６５が設けられていない。
【００６５】
容器５１の流出口５５は、バイパス７３の一端に接続される。バイパス７３の他端は、光分析システム４００外に設置された回収システム８０に接続、あるいは、開放されている。回収システム８０は、例えば、排出容器であってもよいし、さらに他の分析を行うための分析システムであってもよい。
【００６６】
撹拌槽６１内の試料２は、流出口６４から流出して、バイパス７１及び流入口５４を通じて容器５１内に流入する。また、容器５１内に流入した試料２は、流出口５５から流出して、バイパス７３を通じて回収システム８０へ排出される。
【００６７】
第４実施形態に係る光分析システム４００では、容器５１で超音波や光が照射された試料２は、系外へと排出される。これにより、超音波や光の照射により試料２が変質するあるいは変質するおそれがある場合に、撹拌槽６１内の試料２が変質するのを防ぐことができる。
【００６８】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００６９】
また、本発明は、懸濁液の光学分析以外にも、乳濁液の光学分析などへも適用可能である。乳濁液中に分散した液体微粒子は、超音波の節又は腹に凝集する。例えば、水に油の粒子が分散された乳濁液では、油粒子は腹に凝集する。
【００７０】
また、本発明は、光分析システムだけでなく、光分析装置、光分析方法等の様々な内容で提供することができる。例えば、光源、容器、超音波照射部、制御部、及び受光部を、光分析装置として実現することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１…試料、１ａ…凝集領域、１ｂ…透明領域、２…試料、１０…光源、２１…容器、２２…超音波照射部、２３…制御部、３０…受光部、４１…容器、４２…容器保持部、４３…超音波照射部、４４…制御部、４５…押圧部、４６…開口部、５１…容器、５２…超音波照射部、５３…制御部、５４…流入口、５５…流出口、６１…撹拌槽、６２…モータ、６３…撹拌翼、６４…流出口、６５…流入口、７１…バイパス、７２…バイパス、７３…バイパス、８０…回収システム、１００…光分析システム、２００…光分析システム、３００…光分析システム、４００…光分析システム、Ｅ…電気信号、Ｌ…距離（光路長）、ｐ１…節、ｐ２…腹、Ｔ…測定領域、ｗ…定在波
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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