(57)【要約】【課題】  セルに粒子群が付着しても、粒子径の分布を高精度で算出することができる粒子径測定装置を提供する。【解決手段】  試料を収容するセル１と、電圧を印加する電源３と、電源３からの電圧印加によりセル１内に空間周期的に変化する電界を形成する電極２と、試料に測定光を照射する光源４と、試料に測定光を照射することにより発生する回折光による回折光強度を検出する検出器１５１と、電源３から電極２に印加する電圧を停止することにより、媒体中で被測定粒子群に拡散を生じさせる印加電圧制御部３１と、回折光強度の時間変化に基づいて、被測定粒子群の粒子径の分布を算出する粒子径算出部３５とを備える粒子径測定装置１０であって、粒子径算出部３５は、拡散開始時間から設定時間が経過したときの回折光強度を、媒体中に被測定粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度のベースラインとする。【選択図】図１
2011002265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定粒子群を媒体中に含有する試料を収容するセルと、
電圧を印加する電源と、
前記電源からの電圧印加によりセル内に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、
前記電界により媒体中で被測定粒子群に電気的な泳動を生じさせた状態で、前記試料に測定光を照射する光源と、
前記試料に測定光を照射することにより発生する回折光による回折光強度を検出する検出器と、
前記電源から電極に印加する電圧を停止することにより、前記媒体中で被測定粒子群に拡散を生じさせることで、前記回折光に変化を生じさせる印加電圧制御部と、
前記電圧を停止したときである拡散開始時間の回折光強度からの回折光強度の時間変化に基づいて、前記被測定粒子群の粒子径の分布を算出する粒子径算出部とを備える粒子径測定装置であって、
前記粒子径算出部は、前記拡散開始時間から設定時間が経過したときの回折光強度を、前記媒体中に被測定粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度のベースラインとすることを特徴とする粒子径測定装置。
【請求項２】
前記拡散開始時間から設定時間が経過したときの回折光強度と、前記電源から電極に電圧を印加する前の回折光強度とに基づいて、前記セル又は電極への粒子群の付着量を予想することにより、前記セル又は電極を洗浄する洗浄時期を報告する付着量判定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の粒子径測定装置。
【請求項３】
被測定粒子群を媒体中に含有する試料を収容するセルと、
電圧を印加する電源と、
前記電源からの電圧印加によりセル内に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、
前記電界により媒体中で被測定粒子群に電気的な泳動を生じさせた状態で、前記試料に測定光を照射する光源と、
前記試料に測定光を照射することにより発生する回折光による回折光強度を検出する検出器と、
前記電源から電極に印加する電圧を停止することにより、前記媒体中で被測定粒子群に拡散を生じさせることで、前記回折光に変化を生じさせる印加電圧制御部と、
前記電圧を停止したときである拡散開始時間の回折光強度からの回折光強度の時間変化に基づいて、前記被測定粒子群の粒子径の分布を算出する粒子径算出部とを備える粒子径測定装置を用いた粒子径測定方法であって、
前記拡散開始時間から設定時間が経過したときの回折光強度を、前記媒体中に被測定粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度のベースラインとするベースライン決定ステップを含むことを特徴とする粒子径測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的手法（例えば、誘導回折格子法（ＩＧ法）等）を用いて被測定粒子群の粒子径の分布を算出する粒子径測定装置及び粒子径測定方法に関し、特に媒体中で形成した被測定粒子群の粒子密度分布による過渡的な回折格子（以下、「密度回折格子」ともいう）を利用して、被測定粒子群の拡散係数を算出し、さらには拡散係数から粒子径の分布を算出する粒子径測定装置及び粒子径測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体（例えば、水等の液体や、ゲル等）中に分散させた粒子群の粒子径ｄの測定は、製薬や化学や研磨剤やセラミックスや顔料等の粒子径ｄが品質に影響を与える製品について行われている。さらに、粒子径ｄが１００ｎｍ以下である粒子は、一般にナノ粒子と称され、同じ材質であっても通常のバルク物質とは異なる性質を表すことから、さまざまな分野で利用され始めている。
【０００３】
ナノ粒子の粒子径ｄを測定する測定方法として、媒体中に粒子群を分散させた試料に、空間周期パターンを有する電界分布を発生させることによって、粒子群を誘電泳動作用（若しくは電気泳動作用）で移動させることで、媒体中に粒子群の密な領域と疎な領域とが周期的に並ぶ密度回折格子を形成させて、この密度回折格子にレーザ光（測定光）を照射することによって、密度回折格子による回折光強度Ｉ０を検出した後、電界分布を発生させることを停止することによって、媒体中で粒子群を拡散させることでぼやけていく密度回折格子による回折光強度Ｉｔの時間変化を計測することにより、粒子群の拡散係数Ｄを算出し、さらには拡散係数Ｄから粒子径ｄを算出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような測定方法によれば、粒子径ｄが小さくなればなるほど拡散係数Ｄが大きくなるので、形成した密度回折格子が早く消失することを利用している。具体的には、電界分布を発生させることを停止した拡散開始時間ｔ０から密度回折格子が消失するときまでの間、試料にレーザ光を照射して回折光強度Ｉｔを検出しつづけることにより、回折光強度Ｉｔの時間変化を計測している。
図７（ａ）は、電圧値Ｖと時間ｔとの関係を示すグラフであり、図７（ｂ）は、回折光強度Ｉと時間ｔとの関係を示すグラフである。なお、図７（ａ）では、周波数ｆｎと電圧値Ｖｎと印加時間Δｔｎとの電圧を印加している。そして、印加時間Δｔｎの開始時間が誘電泳動作用開始時間ｔｓとなるとともに、印加時間Δｔｎの終了時間が拡散開始時間ｔ０となり、拡散開始時間ｔ０に検出された回折光強度Ｉｔが回折光強度Ｉ０となる。
【０００５】
そして、回折光強度Ｉｔの時間変化から拡散係数Ｄを算出するために、下記式（１）を用いている。
Ｉｔ＝Ｉ０ｅｘｐ（−２Ｄｑ２ｔ）・・・・・（１）
ここで、ｑ＝２π／Λ、ｔは拡散開始時間ｔ０から経過した時間、Ｉ０は拡散開始時間ｔ０に検出された回折光強度、Ｉｔは時間ｔに検出された回折光強度、Λは密度回折格子の格子間隔である。
次に、拡散係数Ｄを算出したら、下記式（２）で示すアインシュタインストークスの関係を用いて、絶対温度Ｔと媒体の粘度μとを入力することにより、拡散係数Ｄから粒子径ｄを算出している。
Ｄ＝ ＫＢＴ／ ３πμｄ ・・・・・（２）
ここで、ＫＢはボルツマン定数である。
【０００６】
図８は、このような測定方法を用いる粒子径測定装置の全体構成を示す概略構成ブロック図である。また、図２は、試料キュベット（セル）の一例を示す斜視図である。
粒子径測定装置１００は、試料が収容される試料キュベット１と、試料キュベット１に設けられている電極対２に対して交流電圧を印加する交流電源３と、試料キュベット１に対してレーザ光（測定光）を照射するレーザ光源４と、第１次の回折光強度Ｉｔを検出するための検出光学系１５０と、増幅器６と、粒子径測定装置１００全体を制御する制御部７０とを備える。
【０００７】
試料キュベット１は、長方形状の底面１２と、４個の側壁１１とを有するガラス製のものであり、光透過性を有する。そして、試料キュベット１の内部には、試料が収容されるようになっている。
試料キュベット１の一つの側壁１１の表面（内面）には、電極対２が形成されている。図３は、電極対２が形成された側壁１１の一例を示す平面図であり、図４は、試料キュベットの断面の一部を示す断面図である。
電極対２は、左側電極２１と右側電極２２とからなる。
左側電極２１は、幅Ｌ（例えば、１μｍ）の直線状の電極片２１ａが間隔を空けて平行に並べられるとともに、これらの電極片２１ａの外側の片側端どうしを電気的に接続する直線状の接続部２１ｂが設けられ、いわゆる櫛型電極を形成している。
右側電極２２についても左側電極２１と同様であり、幅Ｌ（例えば、１μｍ）の直線状の電極片２２が間隔を空けて平行に並べられるとともに、これらの電極片２２ａの外側の片側端どうしを電気的に接続する直線状の接続部２２ｂが設けられ、いわゆる櫛型電極を形成している。
そして、電極片２１ａと電極片２２ａとの各間隔が、それぞれ一定距離Ｓ（例えば、１μｍ）を空けて配置される。
また、接続部２１ｂの上端部と接続部２２ｂの上端部とには、交流電源３が接続される。
【０００８】
これにより、電極対２に交流電源３からの交流電圧が印加されることにより、試料キュベット１内に電界分布が形成される。すると、電気力線が集中する電極片２１ａと電極片２２ａとの間に、誘電泳動によって粒子群が凝集する。一方、電極片２１ａと電極片２１ａとの間と、電極片２２ａと電極片２２ａとの間とには、誘電泳動によって粒子群が存在しなくなる。よって、粒子群が凝集する領域Ｐは、格子間隔Λとなるように形成される（図４ａ参照）。すなわち、粒子群が凝集する領域Ｐは、他の領域より粒子密度が高くなり、屈折率が異なることから、格子間隔Λの密度回折格子が形成される。
また、電極対２に交流電源３からの交流電圧が印加されなければ、試料キュベット１内に電界分布が形成されないので、電気力線が集中する領域もなく、粒子群は媒体中で均一に存在する（図４ｂ参照）。すなわち、粒子密度が均一になり、屈折率が同じになっている。
【０００９】
なお、電極対２の材料としては、例えば、ＩＴＯ等が挙げられ、ＩＴＯの屈折率は２．０程度であり、試料キュベット１の側壁１１の材料として高屈折率ガラス（例えば、商品名「ｓ−ＬＡＨ７９」；オハラ社製；屈折率２．０）を用いることで、電極対２と側壁１１との屈折率差をなくすことにより、レーザ光の照射時に電極対２による回折光が発生することを抑えることができる。
【００１０】
交流電源３には、粒子群に誘電泳動を引き起こすことができる周波数ｆｎと電圧値Ｖｎと印加時間Δｔｎとの交流電圧が印加できる交流電源が用いられる。具体的には、電圧値１〜１００Ｖ、周波数１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ程度のうちから自由に選択して、選択した交流電圧を印加できる交流電源等を使用する。
レーザ光源４は、粒子群に応じて種類を選択すればよいが、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源（波長λ＝０．６３２８μｍ）である。そして、試料キュベット１にレーザ光が照射される。
【００１１】
検出光学系１５０は、第１次の回折光強度Ｉｔを検出する検出器１５１と、不要なノイズ光を避けるために直径１ｍｍの円形状（面積：０．７８５ｍｍ２）のピンホールを有するピンホール板１５２と、レーザ光源４の光軸Ｌの位置を把握するための光軸調整用受光部１５３とからなる。
検出器１５１は、１個のフォトダイオード（受光素子）からなる。そして、検出器１５１の直前には、レーザ光源４から出射されたレーザ光のうち、粒子群による密度回折格子で回折した次数ｍの回折光のみを検出するように、ピンホールが配置される。
ここで、密度回折格子の格子間隔Λ、レーザ光の波長λ、回折角θ、次数ｍとすると、下記式（３）が成立する。
ｍλ＝Λ・ｓｉｎθ・・・・・（３）
よって、例えば、λ＝０．６３２８μｍ、Λ＝３μｍとしたとき、ｍ＝１次の回折光はθ≒１２°に現れるので、光軸Ｌに対して角度θ≒１２°となる光が、ピンホールを通過するように、ピンホール板１５２が配置される。
【００１２】
ところで、上述したような測定方法では、粒子径ｄが互いに同じである粒子を含む試料を評価しているため、拡散開始時間ｔ０から密度回折格子が消失するときまでの間、拡散係数Ｄは一定であるので、拡散係数Ｄを算出することで粒子径ｄを算出することができる。
しかしながら、粒子径ｄが均一でない粒子群を含む試料（例えば、異なる粒子径を有するｍ種類の粒子群が混合された試料や、バラツキのある粒子径を有する粒子群を含む試料等）を評価する場合には、異なる拡散係数Ｄを示す粒子群が混合されているため、上述したような測定方法を単純に適用することができない。
【００１３】
そこで、本出願人は、上述したような測定方法を用いて、粒子径ｄが均一でない粒子群を含む試料（つまり多分散系）を測定することで、粒子径ｄの分布を算出することができる解析方法を開示した（例えば、特許文献２参照）。
例えば、下記式（４）を用いてｍ種類の粒子径ｄによる密度回折格子の消滅過程を表現して、最小二乗法等の数値解析法によってｍ種類の粒子径ｄの存在比を解くことにより、粒子径ｄの分布を算出する。
【００１４】
【数１】
2011002265.tif 000003
【００１５】
ここで、ｍは試料中に含まれている粒子径ｄの種類数、φｐはｍ種類の粒子径ｄのうちのｐ番目の粒子径ｄの粒子群の電界位相、Ｄｐはｍ種類の粒子径ｄのうちのｐ番目の粒子径ｄの粒子群の拡散係数、ｑ＝２π／Λ、Λは密度回折格子の格子間隔、Ｎは密度回折格子の格子周期数、ｔは拡散開始時間ｔ０から経過した時間、Ｉｔは時間ｔに検出されたベースラインからの回折光強度の大きさである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−８４２０７号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００８／１５５８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、上述したような解析方法で粒子径ｄの分布を算出する際に、媒体中に粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度Ｉｓのベースライン等の初期値を入力する必要がある。よって、従来の解析方法では、交流電源３から電極対２に電圧を印加する前の回折光強度Ｉｓを、媒体中に粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度Ｉｔのベースラインとしていた。
【００１８】
しかしながら、測定を行う際に、電極片２１ａと電極片２２ａとの間に、誘電泳動によって粒子群が凝集するようにしているので、側壁１１に粒子群が付着しやすく、その結果、側壁１１に粒子群が付着してしまうことがあった。そして、交流電源３から電極対２に電圧を印加することを停止しても、付着した粒子群は、図４ｃに示すように媒体中を自由に移動しない。よって、側壁１１に粒子群が付着した際には、粒子径ｄの分布を算出しても精度が落ちるという問題点があった。
【００１９】
また、粒子径ｄの分布を正確に算出するために、試料キュベット１を配置したまま、測定を何回（例えば、１０回等）も繰り返すことがあるが、そのときに交流電源３から電極対２に電圧を印加する前の回折光強度Ｉｓが、ベースライン上限値Ｉｔｈ以上であると判定した場合には、試料キュベット１を洗浄するように表示装置等に報告する粒子径測定装置も考えられる。なお、試料キュベット１に付着した粒子群の量が多くなったことを把握するだけで、試料キュベット１に粒子群が少しでも付着すれば、粒子径ｄの分布を高精度で算出することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本件発明者らは、上記課題を解決するために、セルに粒子群が付着しても、粒子径ｄの分布を高精度で算出することができる方法について検討を行った。図５（ａ）は、電圧値Ｖと時間ｔとの関係を示すグラフであり、図５（ｂ）は、試料キュベット１の側壁１１に粒子群が付着した際に得られる回折光強度Ｉと時間ｔとの関係を示すグラフである。
図５（ｂ）に示すように、試料キュベット１の側壁１１に粒子群が付着した際には、交流電源３から電極対２に電圧を印加する前の回折光強度Ｉｔは、回折光強度Ｉｓとなり、１回目の測定の拡散開始時間ｔ０から充分な時間が経過したときの回折光強度Ｉｔは、回折光強度Ｉｂ１となった。つまり、拡散開始時間ｔ０から充分な時間が経過したときの回折光強度Ｉｔは、試料キュベット１の側壁１１に粒子群が付着したままであるので、回折光強度Ｉｓにならなかった。
そこで、試料キュベット１の側壁１１に付着した粒子群は、拡散係数Ｄに寄与していないので、１回目の測定では、拡散開始時間ｔ０から設定時間が経過したときの回折光強度Ｉｂ１を、媒体中に粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度Ｉｔのベースラインとすることを見出した。
【００２１】
すなわち、本発明の粒子径測定装置は、被測定粒子群を媒体中に含有する試料を収容するセルと、電圧を印加する電源と、前記電源からの電圧印加によりセル内に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、前記電界により媒体中で被測定粒子群に電気的な泳動を生じさせた状態で、前記試料に測定光を照射する光源と、前記試料に測定光を照射することにより発生する回折光による回折光強度を検出する検出器と、前記電源から電極に印加する電圧を停止することにより、前記媒体中で被測定粒子群に拡散を生じさせることで、前記回折光に変化を生じさせる印加電圧制御部と、前記電圧を停止したときである拡散開始時間の回折光強度からの回折光強度の時間変化に基づいて、前記被測定粒子群の粒子径の分布を算出する粒子径算出部とを備える粒子径測定装置であって、前記粒子径算出部は、前記拡散開始時間から設定時間が経過したときの回折光強度を、前記媒体中に被測定粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度のベースラインとするようにしている。
【００２２】
ここで、「電気的な泳動」としては、例えば、荷電した被測定粒子群に電圧を印加して電気的に被測定粒子群を泳動させる静電泳動や、分極した被測定粒子群に電圧を印加して電気的に被測定粒子群を泳動させる誘電泳動等が挙げられる。
また、「測定光」としては、レーザ光が好ましいが、これに限らず、ＬＥＤによる光、分光器で分光された光、干渉フィルタやバンドパスフィルタ等で波長範囲が制限された光を用いてもよい。
そして、「媒体」としては、内部で被測定粒子群が泳動できるものであればよく、例えば、水や油等の液体や、ゲルや、固体等が挙げられる。
さらに、「設定時間」としては、電源から電極に印加する電圧を停止することにより、媒体中で被測定粒子群に拡散を生じさせるが、セル又は電極に付着した被測定粒子群を除いて、被測定粒子群が均一に分散する時間であればよく、予め充分に長い時間が決定されていたり、回折光強度の時間変化がほとんどなくなったと判定することから決定されたりしてもよい。
【００２３】
本発明の粒子径測定装置では、まず、被測定粒子群を媒体中に含有する試料をセル内に収容する。このとき、媒体中で被測定粒子群は均一に分散しているので、回折光強度Ｉｔは、非常に弱い回折光強度Ｉｓとなる。
次に、電圧を電極に印加することにより、セル内の空間に対して空間周期的に変化する電界を形成する。すると、被測定粒子群に電気的な泳動が生じることで、電界の空間周期に対応するように密な領域と疎な領域とが周期的に並ぶ空間周期的な濃度変化が発生し、すなわち被測定粒子群による密度回折格子が形成される。このとき、密度回折格子が安定して形成されているので、回折光強度Ｉｔは、非常に強い回折光強度Ｉ０となる。
そして、印加電圧制御部は、電極へ印加する電圧を停止すると、空間周期的に変化する電界が消失するので、被測定粒子群は徐々に拡散していくことになる。つまり、密度回折格子が崩れてぼやけるようになる。このとき、回折光強度Ｉｔの時間的変化を検出する。その結果、電圧を停止した拡散開始時間ｔ０からの時間ｔと回折光強度Ｉとの関係が得られる。なお、回折光強度Ｉｔは、時間経過とともに減衰するようになっている。
【００２４】
さらに、電極へ印加する電圧を停止してから設定時間が経過すると、回折光強度Ｉｔは、弱い回折光強度Ｉｂ１となる。このとき、セル又は電極に被測定粒子群が付着していなければ、電源から電極に電圧を印加する前の回折光強度Ｉｓになり、一方、セル又は電極に被測定粒子群が付着していれば、回折光強度Ｉｓにならない。
粒子径算出部は、回折光強度Ｉｔの時間的変化に基づいて、粒子径ｄの分布を算出することになるが、本実施形態では、電源から電極に電圧を印加する前の回折光強度Ｉｓを、回折光強度Ｉｔのベースラインとせずに、１回目の測定では、拡散開始時間ｔ０から設定時間が経過したときの回折光強度Ｉｂ１を、回折光強度Ｉｔのベースラインとする。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明の粒子径測定装置によれば、セル又は電極に粒子群が付着しても、粒子径の分布を高精度で算出することができる。
【００２６】
（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明の粒子径測定装置においては、前記拡散開始時間から設定時間が経過したときの回折光強度と、前記電源から電極に電圧を印加する前の回折光強度とに基づいて、前記セル又は電極への粒子群の付着量を予想することにより、前記セル又は電極を洗浄する洗浄時期を報告する付着量判定部を備えるようにしてもよい。
本発明の粒子径測定装置によれば、粒子径ｄの分布を正確に算出するために、セル又は電極を配置したまま、測定を何回も繰り返す際に、セル又は電極に付着していく粒子群の量の変化の様子を把握することができ、その結果、セル又は電極を洗浄する洗浄時期を適切に報告することができる。
【００２７】
さらに、本発明の粒子径測定方法は、  被測定粒子群を媒体中に含有する試料を収容するセルと、電圧を印加する電源と、前記電源からの電圧印加によりセル内に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、前記電界により媒体中で被測定粒子群に電気的な泳動を生じさせた状態で、前記試料に測定光を照射する光源と、前記試料に測定光を照射することにより発生する回折光による回折光強度を検出する検出器と、前記電源から電極に印加する電圧を停止することにより、前記媒体中で被測定粒子群に拡散を生じさせることで、前記回折光に変化を生じさせる印加電圧制御部と、前記電圧を停止したときである拡散開始時間の回折光強度からの回折光強度の時間変化に基づいて、前記被測定粒子群の粒子径の分布を算出する粒子径算出部とを備える粒子径測定装置を用いた粒子径測定方法であって、前記拡散開始時間から設定時間が経過したときの回折光強度を、前記媒体中に被測定粒子群が均一に分散しているときに得られる回折光強度のベースラインとするベースライン決定ステップを含むようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態である粒子径測定装置の全体構成を示す概略構成ブロック図である。
【図２】試料キュベットの一例を示す斜視図である。
【図３】電極対が形成された側壁の一例を示す平面図である。
【図４ａ】試料キュベットの断面の一部を示す断面図である。
【図４ｂ】試料キュベットの断面の一部を示す断面図である。
【図４ｃ】試料キュベットの断面の一部を示す断面図である。
【図５】電圧値と時間との関係を示すグラフと、試料キュベットの側壁に粒子群が付着した際に得られる回折光強度と時間との関係を示すグラフとである。
【図６】測定の回数と回折光強度との関係を示すグラフである。
【図７】電圧値と時間との関係を示すグラフと、回折光強度と時間との関係を示すグラフとである。
【図８】従来の粒子径測定装置の全体構成を示す概略構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態である粒子径測定装置の全体構成を示す概略構成ブロック図である。また、図２は、試料キュベット（セル）の一例を示す斜視図である。なお、粒子径測定装置１００と同様のものについては、同じ符号を付している。
本実施形態は、被測定粒子群を媒体中に分散させた試料を測定することにより、被測定粒子群の粒子径ｄの分布を算出するものである。また、媒体の粘度μは既知であるものを使用している。そして、交流電圧を印加して誘電泳動により分極した被測定粒子群を媒体中で泳動させるものとする。
粒子径測定装置１０は、試料が収容される試料キュベット１と、試料キュベット１に設けられている電極対２に対して交流電圧を印加する交流電源３と、試料キュベット１に対してレーザ光を照射するレーザ光源４と、第１次の回折光強度Ｉｔを検出するための検出光学系１５０と、増幅器６と、粒子径測定装置１０全体を制御する制御部７とを備える。
【００３１】
制御部７は、ＣＰＵ３０とメモリ４０とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置（図示せず）と、キーボードやマウス等を有する入力装置（図示せず）とが連結されている。
また、ＣＰＵ３０が処理する機能をブロック化して説明すると、交流電源３の制御を行う印加電圧制御部３１と、レーザ光源４の制御を行うレーザ光源制御部３２と、光強度Ｉｔを取り込む光強度取得制御部３６と、試料キュベット１を洗浄する洗浄時期を報告する付着量判定部３４と、粒子径ｄの分布を算出する粒子径算出部３５とからなる。
【００３２】
レーザ光源制御部３２は、試料キュベット１にレーザ光を照射（ＯＮ）したり照射停止（ＯＦＦ）したりするようにレーザ光源４の制御を行う。
光強度取得制御部３６は、検出器１５１で検出された第１次の回折光強度Ｉｔを検出する制御を行う。
印加電圧制御部３１は、交流電圧を電極対２に印加するように交流電源３の制御を行う。これにより、印加電圧制御部３１が、交流電圧を電極対２に印加すると、試料キュベット１内に電界分布が形成されるようになり、一方、交流電圧を電極対２に印加していないと、試料キュベット１内に電界分布が形成されないようになっている。
【００３３】
粒子径算出部３５は、光強度取得制御部３６で得られた回折光強度Ｉｔの時間変化に基づいて、媒体中における被測定粒子群の粒子径ｄの分布を算出する制御を行う。
例えば、回折光強度Ｉｔの時間変化と式（１）〜（４）に基づいて、粒子径ｄの分布を算出することになるが、本実施形態では、交流電源３から電極対２に交流電圧を印加する前の回折光強度Ｉｓを、回折光強度Ｉｔのベースラインとしない。よって、１回目の測定では、拡散開始時間ｔ０から設定時間Δｔｂが経過したときの回折光強度Ｉｂ１を、回折光強度Ｉｔのベースラインとする。また、２回目の測定では、拡散開始時間ｔ０から設定時間Δｔｂが経過したときの回折光強度Ｉｂ２を、回折光強度Ｉｔのベースラインとする。さらに、３回目の測定では、拡散開始時間ｔ０から設定時間Δｔｂが経過したときの回折光強度Ｉｂ３を、回折光強度Ｉｔのベースラインとする。つまり、本実施形態では、測定毎に、拡散開始時間ｔ０から設定時間Δｔｂが経過したときの回折光強度Ｉｂを、回折光強度Ｉｔのベースラインし、回折光強度Ｉｔのベースラインが変動していくことになる。
このとき、設定時間Δｔｂは、予めメモリ４０に例えば、拡散開始時間ｔ０から５分後等と記憶されていることになる。
また、回折光強度Ｉｂ１、回折光強度Ｉｂ２又は回折光強度Ｉｂ３が、ベースライン上限値Ｉｔｈ以上であると判定した場合には、表示装置等に報告する。
【００３４】
付着量判定部３４は、光強度取得制御部３６で得られた回折光強度Ｉｔの時間変化に基づいて、試料キュベット１を洗浄する洗浄時期を報告する制御を行う。
例えば、交流電源３から電極対２に交流電圧を印加する前の回折光強度Ｉｓと、１回目の測定の拡散開始時間ｔ０から設定時間Δｔｂが経過したときの回折光強度Ｉｂ１と、２回目の測定の拡散開始時間ｔ０から設定時間Δｔｂが経過したときの回折光強度Ｉｂ２と、３回目の測定の拡散開始時間ｔ０から設定時間Δｔｂが経過したときの回折光強度Ｉｂ３とに基づいて、図６に示すように測定の回数Ｎと回折光強度Ｉとの関係を示すグラフを作成して、試料キュベット１に付着していく粒子群の量の変化の様子を把握する。そして、試料キュベット１に付着した粒子群の量が多くなり、粒子径ｄの分布を正確に算出することができなくなるベースライン上限値Ｉｔｈに達する測定の回数ｎを算出して、試料キュベット１を洗浄しなければならない洗浄時期（例えば、ｎ−１回目の測定が可能であること等）を表示装置等に表示する。
【００３５】
以上のように、粒子径測定装置１０によれば、試料キュベット１に被測定粒子群が付着しても、粒子径ｄの分布を高精度で算出することができる。また、粒子径ｄの分布を正確に算出するために、試料キュベット１を配置したまま、測定を何回も繰り返す際に、試料キュベット１に付着していく粒子群の量の変化の様子を把握することができ、その結果、試料キュベット１を洗浄する洗浄時期を適切に報告することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、媒体中で形成した被測定粒子群による密度回折格子を利用して、被測定粒子群の拡散係数を算出し、さらには拡散係数から粒子径の分布を算出する粒子径測定装置等に使用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  試料キュベット（セル）
２  電極対
３  交流電源
４  レーザ光源
１０  粒子径測定装置
３１  印加電圧制御部
３５  粒子径算出部
１５１  検出器
【図１】
2011002265.tif 000004
【図３】
2011002265.tif 000005
【図４ａ】
2011002265.tif 000006
【図４ｂ】
2011002265.tif 000007
【図４ｃ】
2011002265.tif 000008
【図５】
2011002265.tif 000009
【図６】
2011002265.tif 000010
【図７】
2011002265.tif 000011
【図８】
2011002265.tif 000012
【図２】
2011002265.tif 000013