(57)【要約】【課題】複数の試料を作成して個別にバッチ測定を行わなくても精度よく微小粒子を含む試料の特性を分析することを可能とする粒子分析装置を提供する。【解決手段】分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと前記散乱光検出機構で検出された散乱光に基づいて、光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、を備えた。【選択図】図６
2019020173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと、
前記セルに対して光を照射する光源と、
前記セルにおける光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更機構と、
粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出機構と、
光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、
前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、を備えた粒子分析装置。
【請求項２】
前記光源がレーザ光を前記セルに対して照射するものであり、
特性量が、動的光散乱法に基づいて算出される粒子群の粒子径分布である請求項１記載の粒子分析装置。
【請求項３】
前記照射点変更機構が、前記セルを前記所定方向に沿って移動させて、前記セルにおける光の照射点を変更するように構成された請求項１記載の粒子分析装置。
【請求項４】
前記所定方向が、鉛直方向であり、
前記分散媒が、溶質と溶媒とからなり、鉛直方向に沿って溶媒中の溶質の濃度勾配が形成されたものである請求項１記載の粒子分析装置。
【請求項５】
分散媒中に粒子群が分級されていない状態の試料を遠心分離する遠心分離機と、
請求項１乃至４いずれかに記載の粒子分析装置と、を備えた粒子分析システムであって、
前記遠心分離機により遠心分離された後の試料が、前記粒子分析装置によって分析されるように構成された粒子分析システム。
【請求項６】
分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料に対して光を照射する照射ステップと、
前記試料における光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更ステップと、
粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出ステップと、
光の照射点ごとに、前記散乱光検出ステップにおいて検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶ステップと、
前記個別結果記憶ステップに記憶された複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出ステップと、を備えた粒子分析方法。
【請求項７】
所定方向に密度勾配が形成された分散媒中において分散質である粒子群が前記所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を生成する試料生成ステップをさらに備えた請求項６記載の粒子分析方法。
【請求項８】
前記分散媒が、溶質と溶媒からなるものであり、
前記試料生成ステップが、
前記分散媒に前記分散質である粒子群が加えられる前の状態において、鉛直方向に沿って溶媒中に溶質の濃度勾配を形成する濃度勾配形成ステップと、
前記分散媒に対して前記分散質である粒子群を加え、遠心分離により分級する分級ステップと、を備えた請求項７記載の粒子分析方法。
【請求項９】
分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと、前記セルに対して光を照射する光源と、前記セルにおける光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更機構と、光が粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出機構と、を備えた粒子分析装置に用いられるプログラムであって、
光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、
前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、としての機能をコンピュータに発揮させる粒子分析装置用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散媒中に粒子群を含む試料に対して光を照射し、その散乱光に基づいて、粒子又は粒子群の特性について分析する粒子分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば粉体を用いて製造される製品の品質を管理するために、粉体の粒子径分布を測定することがある。また、試料が例えば１００ナノメートルオーダの粒子を含み、このような微小粒子の粒子径分布も測定したい場合には、動的光散乱法（ＤＬＳ）に基づいて測定されることがある。
【０００３】
ところで、動的光散乱法を用いた場合、試料に対してレーザ光を照射して得られる散乱光の強度は粒子径の６乗に比例する。このため、試料に含まれる粒子群の粒子径分布が広く、様々な粒子径の粒子が混在している場合には、測定したい粒子径よりも大きい粒子の影響が支配的になり、１００ナノメートルオーダの粒子の粒子径分布を正確に測定することが難しくなる。
【０００４】
このため、動的光散乱法により粒子径分布が広い試料について測定する場合には、試料をゲル浸透クロマトグラフィー（GPC）等により粒子径の大きさに応じて分級して、例えば粒子径が小さいものから順番に測定が行われる。そして、分級された複数の試料からそれぞれ得られた粒子径分布を合成して、全体の粒子径分布を得ることで、粒子径分布が広い場合でも測定精度を向上させることができる。
【０００５】
しかしながら、ゲル浸透クロマトグラフィーによる分級器は非常に高価であり、装置が大型化してしまうという問題がある。また、特許文献１及び２に示されるように、ゲル浸透クロマトグラフィー以外の例えば遠心分離等の方法で試料に含まれる粒子を分級して粒子径分布を測定するようにしたとしても、粒子径域ごとに個別にバッチ測定を行えるように分級された試料をそれぞれ分割して別々にセルへ収容するといった準備が必要となり、分析に非常に手間がかかるという問題は解決されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５２７７９０６号公報
【特許文献２】公表特許公報昭６０−５００２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、例えばゲル浸透クロマトグラフィーを用いた場合と比較して、複数の試料を作成して個別にバッチ測定を行わなくても精度よく微小粒子を含む試料の特性を分析することを可能とする粒子分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る粒子分析装置は、分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと、前記セルに対して光を照射する光源と、前記セルにおける光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更機構と、粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出機構と、光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、前記照射点変更機構によって光の前記セルへの照射点が前記所定方向に沿って変更されるので、１つのセルに収容された試料だけで、前記セルに収容されている試料においてそれぞれ粒子径域が異なる部分ごとに分析することができる。したがって、様々な粒子径の粒子が混在する試料を分級し、粒子径域ごとに別々のセルを用意してバッチ測定を行うといった手間が発生しない。
【００１０】
また、前記合成結果算出部により各粒子径域での分析で得られた複数の実測量、又は、複数の特性量から粒子群全体の特性量が算出されるので、散乱光に基づく測定であって１００ナノメートルオーダの微小粒子を含む場合でも、精度の高い粒子分析を実現できる。すなわち、散乱光に基づく粒子分析において試料に含まれる粒子群の粒子径域が広い場合であっても分級された各粒子径域ごとに精度よく散乱光の測定を行い精度の良い実測量を得た上で、前記合成結果算出部により各実測量、又は、各実測量に基づく各特性量が合成されることで粒子径域全体についても精度よく特性量を得ることができる。
【００１１】
前記光源がレーザ光を前記セルに対して照射するものであり、特性量が、動的光散乱法に基づいて算出される粒子群の粒子径分布であれば、粒子径分布が広い試料であっても簡便な方法で微小粒子についても精度のよい結果が得られ、各結果が合成されることで粒子径域全体について精度よく粒子径分布を得ることができ、前述した本発明の効果がより顕著となる。
【００１２】
前記光源、及び、前記散乱光検出機構については固定したままにでき、光学系の設定に誤差が発生しにくくできるとともに、前記セルに対する光の照射点は変更できるようにするには、前記照射点変更機構が、前記セルを前記所定方向に沿って移動させて、前記セルにおける光の照射点を変更するように構成されたものであればよい。ここで、前記セルにおける光の照射点は実際に光が照射されているスポット範囲であってもよいし、光軸と前記セルとの交点であってもよい。
【００１３】
前記分散媒の密度勾配が安定的に保たれるようにし、遠心分離するだけで粒子群が下方から上方に向かって粒子径の大きい粒子から小さい粒子へと分級されるようにするには、前記所定方向が、鉛直方向であり、前記分散媒が、溶質と溶媒とからなり、鉛直方向に沿って溶媒中の溶質の濃度勾配が形成されたものであればよい。このようなものであれば、遠心分離するだけで分散媒の密度勾配によって試料中の粒子群が分級されるので、分級器と比較して単純な構造で安価な遠心分離機を利用することができ、従来よりも簡便な方法で粒子径域の広い粒子群の分析が実現できる。
【００１４】
試料の準備から試料の分析までを一貫して自動化できるようにするには、分散媒中に粒子群が分級されていない状態の試料を遠心分離する遠心分離機と、本発明に係る粒子分析装置と、を備えた粒子分析システムであって、前記遠心分離機により遠心分離された後の試料が、前記粒子分析装置によって分析されるように構成された粒子分析システムであればよい。
【００１５】
また、本発明に係る粒子分析方法は、分散媒中において分散質である粒子群が所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料に対して光を照射する照射ステップと、前記試料における光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更ステップと、光が粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出ステップと、光の照射点ごとに、前記散乱光検出ステップにおいて検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶ステップと、前記個別結果記憶ステップに記憶された複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
このようなものであれば、簡便な分析方法でありながら、散乱光に基づく分析によって、広い粒子径分布を有する粒子について粒子径全体の特性量を精度よく得ることができる。
【００１７】
所定方向に密度勾配が形成された分散媒中において分散質である粒子群が前記所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を生成する試料生成ステップをさらに備えたものであれば、粒子径全体の特性量を得るのに適した状態に分級した試料を得ることができる。
【００１８】
１つの試料中に前記所定方向に沿って、粒子径域ごとに分級された状態を形成する具体的な方法としては、前記分散媒が、溶質と溶媒からなるものであり、前記試料生成ステップが、前記分散媒に前記分散質である粒子群が加えられる前の状態において、鉛直方向に沿って溶媒中に溶質の濃度勾配を形成する濃度勾配形成ステップと、前記分散媒に対して前記分散質である粒子群を加え、遠心分離により分級する分級ステップと、を備えた粒子分析方法が挙げられる。
【００１９】
既存の装置において例えばプログラムを更新するだけで、本発明に係る粒子分析装置と同様の効果を享受できるようにするには、分散媒中において分散質である粒子群が前記所定方向に沿って粒子径に応じて分級された状態の試料を収容するセルと、前記セルに対して光を照射する光源と、前記セルにおける光の照射点を前記所定方向に沿って変更する照射点変更機構と、粒子群により散乱された散乱光を検出する散乱光検出機構と、を備えた粒子分析装置に用いられるプログラムであって、光の照射点ごとに、前記散乱光検出機構により検出された散乱光の実測量、又は、散乱光の実測量に基づいて算出された粒子又は粒子群の特性を示す特性量を記憶する個別結果記憶部と、前記個別結果記憶部に記憶されている複数の実測量、又は、複数の特性量に基づいて、試料に含まれる粒子群全体の特性量を算出する合成結果算出部と、としての機能をコンピュータに発揮させる粒子分析装置用プログラムを用いればよい。
【００２０】
なお、粒子分析装置用プログラムは電子的に配信されるものであってもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等のプログラム記憶媒体に記憶されているものであってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
このように本発明に係る粒子分析装置によれば、前記セルに対する照射点を変更して、１つのセル内の試料により粒子径域ごとに粒子分析を行い、各粒子径域で特性量を得ることができる。そして、各粒子径域で得られた特性量に基づいて粒子域全体の特性量が算出されるので広い粒子径分布を有する試料に対して散乱光による分析を行っても精度よく分析することができる。
【００２２】
また、試料は１つのセル内において粒子径に応じて分級されており、前記照射点変更機構によって光の照射点を変更することで各粒子径域での分析をセル交換なしで実施することができる。したがって、従来のように分級された試料ごとにセルを用意する必要がなく、分析の準備に係る手間を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る粒子径分布測定装置、及び、これを備えた粒子分析システムを示す模式図。
【図２】第１実施形態における粒子径分布測定装置の光学系について示す模式図。
【図３】第１実施形態における粒子径分布測定装置の制御機構について示す機能ブロック図。
【図４】第１実施形態における試料の分級手順について示す模式図。
【図５】第１実施形態におけるレーザ光の照射点を変更することによる各粒子径域ごとの測定過程を示す模式図。
【図６】第１実施形態における測定の手順について示すフローチャート。
【図７】本発明の第２実施形態に係る粒子径分布測定装置の制御機構について示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１実施形態に係る粒子径分布測定装置１００、及び、粒子分析システム２００について各図を参照しながら説明する。本実施形態の粒子径分布測定装置１００は、試料に含まれる粒子群の特性を示す特性値として粒子径を測定する粒子分析装置の一種である。この粒子径分布測定装置１００は、動的光散乱法（ＤＬＳ）により、１００ナノメートルオーダの粒子径域を含む広範囲のレンジで粒子径分布を測定するために用いられる。
【００２５】
粒子径分布測定装置１００における測定精度を向上させるために、本実施形態では、１つのセルＣ内で粒子径域に応じて分級された試料を用い、各粒子径域ごとに粒子径分布を測定して、得られた各結果を合成することで全体の粒子径分布を得るようにしている。
【００２６】
すなわち、本実施形態の粒子分析システム２００は、図１に示すように、試料を遠心分離する遠心分離機１０１と、遠心分離された後の試料について粒子径分布を測定する粒子径分布測定装置１００と、を備えている。
【００２７】
前記遠心分離機１０１は、セルＣ内に収容された分散媒と、分散質である粒子群と、を遠心分離によって混合するとともに遠心力が作用する方向に沿って粒子径に応じて分級された状態にするものである。この遠心分離機１０１は、例えば粒子径分布測定装置１００においても用いられるセルＣがそのまま設置でき、セルＣを高速で回転させることで遠心分離できるように構成されている。すなわち、前記遠心分離機１０１に対してセルＣは、例えばセルＣの長手方向が遠心力の作用する半径方向と一致するように設定され、遠心分離されることにより、セルＣの長手方向に沿って粒子径域ごとに粒子群が分級される。
【００２８】
本実施形態では、粒子径分布測定装置１００は、１つのセルＣに対して複数点での測定が行えるようにセルＣに対するレーザ光の照射点を変更できるようにしてある。より具体的には粒子径分布測定装置１００は、レーザ光が射出されるレーザ光源ＬＳと、セルＣを保持し、その鉛直方向の位置を変更可能に構成された照射点変更機構１と、前記セルＣの周囲に配置された複数の検出器Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３からなる散乱光検出機構Ｄと、各検出器の出力の一部又は全部に基づいて粒子径分布を算出するコンピュータで構成された制御演算機構ＣＯＭと、を備えている。ここで、検出器Ｄ１はフォトダイオードであり、セルＣを透過した透過光の強度を検出する。検出器Ｄ２、Ｄ３は例えば光電子増倍管であり、セルＣからの散乱光の強度を検出する。検出器Ｄ２、Ｄ３のいずれの散乱光強度が用いられるかは検出器Ｄ１で検出される透過光の強度に応じて設定される。
【００２９】
レーザ光源ＬＳ、及び、散乱光検出機構Ｄは、図２（ａ）に示すように例えば同一の水平面内に配置されている。レーザ光源ＬＳから射出されたレーザ光はセルＣに入射し、粒子によって散乱光を発生させる。またセルＣの一部はこの水平面内に配置されてレーザ光が照射される。図２（ｂ）に示すように、セルＣは照射点変更機構１によって水平面内の位置は変化させずに鉛直方向にのみ上下動してレーザ光の照射点が変更される。
【００３０】
照射点変更機構１は、セルＣの一部にレーザ光の光路が交差するように鉛直方向に支持する支持機構であり、当該支持機構が具備するステッピングモータの回転量を調整することで、セルＣにおけるレーザ光の照射点となる位置を適宜変更できる。
【００３１】
制御演算機構ＣＯＭは、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａコンバータ、入出力手段、ディスプレイ等を備えたいわゆるコンピュータを用いて構成してあり、メモリに格納されている粒子分析装置用プログラムが実行されて、各種機器が協業することにより、図４に示すように、少なくともセル位置制御部２、粒子径分布算出部３、個別結果記憶部４、合成結果算出部５としての機能を発揮する。
【００３２】
セル位置制御部２は、セルＣ内の試料において測定を行いたい位置にレーザ光が照射されるように照射点変更機構１のステッピングモータを制御するものである。本実施形態では例えばセルＣにおける３か所の測定位置にレーザ光が照射されるようにセルＣの鉛直方向の移動量を制御する。例えば移動量として最小で１μｍ単位での制御が行われる。セル位置制御部２は、セル位置については常に最小移動単位である１μｍごとに等間隔で移動させるのではなく、セルＣにおいて測定が密に行われる領域と、粗に行われる領域が形成されるようにセルＣの移動量を適宜変更するように構成してある。より具体的には、セル位置制御部２は、セルＣ内において粒子が密集している例えば中央部については最小移動単位である１μｍで移動させて、セルＣにおいて粒子が散らばっており、密集度が小さい上端部や下端部に含まれる領域については１０μｍ単位で移動させる。また、セル位置制御部２にからステッピングモータへの位置指令値、又は、ステッピングモータに設けられたエンコーダから出力される信号に基づくセル位置の情報については、測定ごとに個別結果記憶部４に送信される。なお、このセル位置の制御については、オープンループの制御でもモータの回転量に基づくクローズドループによるフィードバック制御であっても構わない。
【００３３】
粒子径分布算出部３は、散乱光検出機構Ｄで検出された散乱光の実測量である散乱光の強度の揺らぎに基づいて、動的光散乱法（ＤＬＳ）により、ストークス・アインシュタインの式に基づいて粒子群の特性を示す特性量の１つである粒子径分布を算出する特性量算出部である。本実施形態では、前記セル位置制御部２によって、セルＣに対するレーザ光の照射点が変更される度にその時に得られている散乱光の強度に基づいて粒子径分布を算出する。散乱光検出機構Ｄからは、検出器Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３で得られた散乱光の強度の揺らぎは、電気回路による演算により実測量として散乱光強度の自己相関関数の形で出力されるようにしてある。粒子径分布算出部３は、実測量である自己相関関数から現在レーザ光が照射されている点に含まれている粒子群の粒子径分布を特性量として逐次算出する。
【００３４】
個別結果記憶部４は、レーザ光の照射点ごとに算出された特性量である粒子径分布を記憶するものである。個別結果記憶部４が記憶する粒子径分布は、粒子径域ごとにおいて粒子径の占める割合を個別に記憶している。また、レーザ光の照射点ごとに前記セル位置制御部２から送信されたセル位置に関するデータは、各レーザ光の照射点ごとの粒子径分布と紐づけられて記憶される。
【００３５】
合成結果算出部５は、個別結果記憶部４に記憶されている複数の粒子径分布と、各粒子径分布が測定されたセル位置データに基づいて、試料に含まれる粒子群全体の粒子径分布を算出するものである。第１実施形態では、等間隔のサンプリングによる粒子径分布の測定ではなく、測定点の間隔に粗密が発生するように測定を行っているので、個別結果記憶部４に記憶されている粒子径分布を単純に足し合わせて測定点数で割った単純算術平均を算出すると、測定点が密な領域の粒子径分布が過大に評価されてしまい正しく粒子径域全体の粒子径分布を得ることができない。このため、合成結果算出部５は、個別結果記憶部４に粒子径分布に紐づけられて記憶されているセル位置データに基づいて各粒子径分布の重み付けを変更し、粒子径域全体の粒子径分布を算出するようにしている。具体的には、散乱光強度で重み付けしたのちに１μｍ間隔でセルＣが移動している密の領域で得られた粒子径分布については、１０μｍ間隔でセルＣが移動している粗の領域で得られた粒子径分布の１／１０位置の重み付けを行い、粒子径域全体で各粒子径の重みが一定で評価されるように合成結果算出部５は構成されている。
【００３６】
このように構成された本実施形態の粒子分析システム２００による粒子径分布の測定に関する動作について図５及び図６の模式図、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
まず、セルＣ内の試料の生成手順について説明する。
【００３８】
セルＣ内に最初に砂糖水Ｓにさらに純水Ｗを加える（ステップＳ１）。この状態で所定時間放置すると、鉛直方向に対して密度勾配が形成された分散媒が形成される（ステップＳ２）。ここで、分散媒は、水を溶媒、ショ糖を溶質とする溶液であって、図５（ａ）に示すように、初期の２層に分かれた状態から重力の作用により鉛直方向に濃度勾配が形成されたものである。溶質について動的光散乱法において検出されず、溶媒に対して溶解する物質であればよい。
【００３９】
密度勾配が形成された分散媒の液面上に対して、測定対象となる粉体を載置し（ステップＳ３）、遠心分離機１０１にセルＣを設置して遠心分離を実施する（ステップＳ４）。すると、図５（ｂ）に示すように、セルＣ内には分散媒の密度勾配に応じて粒子が分級され、粒子径域ごとに分離された層が形成される（ステップＳ５）。図５（ｂ）に示すように例えば粒子径が大きい粒子ほど分散媒の密度が高い下端側に集まり、粒子径が小さい粒子ほど分散媒の密度が小さい液面側に集まる。そして、セルＣ内において鉛直方向の高さに応じて粒子径域ごとに粒子群の層が形成される。なお、図５（ｂ）からも分かるように、本明細書における分級とは、分散媒中において粒子径に応じて連続的に並んだ状態だけでなく、所定の粒子径域ごとに分離された状態を含む概念である。
【００４０】
このようにセルＣ内において鉛直方向に沿って粒子径域が分級、分離された試料が得られると、このセルＣが粒子径分布測定装置１００の照射点変更機構１に対して取り付けられる（ステップＳ６）。照射点変更機構１は、セルＣの高さを初期位置に設定し（ステップＳ７）、この設定された位置で粒子径分布の測定が実施されて、その結果が個別結果記憶部４に記憶される（ステップＳ８）。
【００４１】
例えばセル位置制御部２は、予め定められている測定が全て実施されたかどうかを判定し（ステップＳ９）、全ての測定が終了していない場合には、照射点変更機構１によりセルＣの鉛直方向の高さを変更させて（ステップＳ１０）、全ての測定が終了するまでステップＳ８〜ステップＳ１０を繰り返される。すなわち、図６に示すように、分散媒の液面側から底面側へとレーザ光の照射点が変更されるとともに、照射点が変更される度にその層に含まれる粒子群の粒子径分布が逐次測定されて、個別結果記憶部４に記憶される。なお、レーザ光の照射点が変更するためのセルＣの移動間隔については現在位置に応じて最小単位で移動させるか、それよりも大きな単位で移動させるかがセル位置制御部２により決定される。
【００４２】
１つのセルＣ内に収容されている分散媒の各層における粒子径分布の測定が完了すると、合成結果算出部５は、個別結果記憶部４に記憶されている各粒子径域の粒子径分布の結果と、各粒子径分布が測定された時のセルＣの位置から算出される移動間隔に基づいて、試料に含まれていた粒子径域全体の粒子径分布を算出し、ディスプレイへ出力する（ステップＳ１１）。
【００４３】
このように第１実施形態の粒子分析システム２００によれば、セルＣ内において鉛直方向に密度勾配を有する分散媒に対して測定対象となる粉体を加えて遠心分離という簡単な方法で分散媒中に粒子径に応じて粒子群が分級された試料を得ることができる。したがって、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いた分級器のような大型で高価な機器を用意する必要がない。
【００４４】
さらに、このように１つのセルＣ内で鉛直方向に沿って粒子径に応じて分級された試料に対して粒子径分布測定装置１００は、セルＣを鉛直方向に移動させることによりレーザ光の照射点を変更し、各粒子領域についてそれぞれ粒子径分布を測定できる。したがって、粒子径域を限定して粒子径分布の測定精度を高く保ち、得られた複数の測定結果を合成することで粒子径全域体の粒子径分布を精度よく得られる。このため、試料に広い粒子径域の粒子が混在しているものを動的光散乱法で測定した場合、例えば１００ナノメートルオーダの微小な領域については測定精度を保てないところ、本実施形態であれば、全域に亘って良好な測定精度を実現できる。
【００４５】
加えて、複数の粒子径域ごとに粒子径分布を測定するために個別のセルＣを用意する必要がなく、測定の準備に係る手間を従来と比べて大幅に低減できる。
【００４６】
次に本発明の第２実施形態に係る粒子分析装置１００、及び、粒子分析システム２００について図７を参照しながら説明する。
【００４７】
第２実施形態では、図７に示すように特性量算出部である粒子径分布算出部３が省略されており、個別結果記憶部４には散乱光検出機構Ｄで得られた散乱光の実測量である散乱光の強度データが直接記憶される。また、合成結果算出部５は、個別結果記憶部４に記憶されている各照射点における散乱光の実測量に基づき、それぞれ粒子径分布を算出し、その後、各粒子径分布を合成して粒子径域全体の粒子径分布を算出するように構成しされている。
【００４８】
このようなものであっても、第１実施形態と同様に動的光散乱法に基づく測定であり、粒子径域が広い場合でも精度よく全体の粒子径分布を得ることができる。
【００４９】
その他の実施形態について説明する。
【００５０】
前記実施形態では、粒子又は粒子群の特性量として粒子径分布を算出するように構成されていたが、特性量は散乱光に基づいて測定可能な粒子又は粒子群の特性を示す量であればよい。例えば特性量として、ゼータ電位、粒子の分子量、試料の粘性、タンパク質の特性等、様々なものを算出するようにしてもよい。また、散乱光に基づいて特性量が算出されてもよく、例えば静的光散乱法に基づいて、粒子径分布等の特性量が算出されるようにしてもよい。また、散乱光検出機構から得られる実測量としては、動的光散乱法において必要となる自己相関関数ではなく、散乱光の強度の時系列データそのものであってもよい。この場合、個別結果記憶部において各測定点において得られた散乱光の強度の時系列データを記憶しておけばよい。また、静的光散乱法を用いるのであれば、実測量として散乱光強度分布が散乱光検出機構から出力されて、個別結果記憶部に記憶されるようにしてもよい。また、合成結果算出部は、散乱光の強度の各時系列データからそれぞれ自己相関関数を算出して、次いで特性量として粒子径分布等を算出し、合成して粒子径域全体の粒子径分布を得るように構成してもよい。
【００５１】
照射点変更機構によるセルに対する光の照射位置の変更間隔については、一定間隔であっても構わない。このような場合には、合成結果算出部は、複数の特性量を散乱光強度で重み付けしたのちに単純算出平均等によって粒子径域全体の特性量を算出するように構成すればよい。また、合成結果算出部は、複数の粒子径分布をつなぐようにカーブフィッティングを行って粒子径域全体の粒子径分布を得るようにしてもよい。
【００５２】
密度勾配を有する分散媒を生成する方法は、前記実施形態に示したものに限られない。例えば濃度の異なる砂糖水をセル内に層状に収容することで、密度勾配を形成してもよい。ここで、密度勾配は所定方向に沿って連続的に変化するものだけでなく、境界において不連続に変化するものであってもよい。このようなものであっても、前記実施形態のように遠心分離により粒子径に応じて分級、分離することが可能である。また、所定方向に沿って密度又は濃度が単調変化していなくても構わない。また、遠心分離を用いずに例えば自然沈降法によりセル内に粒子径に応じて分級されるようにしてもよい。加えて、分散媒は砂糖水に限られるものではなく、分散媒を構成する溶媒、溶質については適宜選択すればよい。すなわち、溶媒、溶質については分散質の散乱光を測定する際に影響を与えにくいものを選択すればよい。加えて、セル内に対してＧＰＣ等の分級器により分級された粒子を順番に収容していくことで、所定方向に沿って粒子径ごとに分級された状態を実現しても構わない。
【００５３】
前記実施形態ではセルを鉛直方向に動かすことにより、セルに対するレーザ光の照射点を変更できるようにしていたが、セルの位置を固定しておき、レーザ光源、及び、散乱光検出機構を移動させてセルにおけるレーザ光の照射点が変更されるように照射点変更機構を構成してもよい。また、レーザ光源については、測定原理によっては指向性の低いビームが射出されるＬＥＤやハロゲン光源であっても構わない。
【００５４】
また、密度勾配の形成される所定方向は鉛直方向に限られず、水平方向や斜め方向等であっても構わない。密度勾配の方向に沿ってレーザ光の照射点は変更されればよい。
【００５５】
セルに対する光の照射点が切り替えられて、粒子径域ごとに散乱光の検出が行われる際に、粒子径域によらず散乱光検出機構において所定のＳ／Ｎ比を保ち、出力が飽和するのを防ぐことができるようにするには、光源とセルとの間の光路上に減衰度を変更可能なフィルタ機構を設けておき、各測定において最適なフィルタが選択されるようにしておけばよい。例えば、粒子径域が大きい領域から小さい領域へ順番に照射点が変更されて散乱光の強度が検出される場合には、フィルタ機構の減光度が次第に小さくなるように構成されていればよい。このようにした上で、散乱光検出機構で測定された散乱光強度について、その時のフィルタ機構に減衰度で除算することで実際の散乱光強度へと戻し、例えば粒子径分布を算出することができる。
【００５６】
本発明に係る粒子分析装置の測定対象となる粒子群については単一種の粒子が含まれているものであってもよいし、複数の異なる種類の粒子が含まれているものであってもよい。異なる種類の粒子が試料に含まれており、それぞれがほぼ同じ密度を有している場合には、異なる種類の粒子が混合された状態の粒子径分布等の特性量を各粒子径域ごとに精度よく測定し、各特性量を合成することで複数の種類の粒子が混合された状態の粒子径域全体において正確な特性量を得ることができる。また、密度が異なっている、異なる種類の粒子が試料に含まれており、例えば粒子の種類ごとにセル内で分離、分級できる場合には、各粒子の種類ごとに多点測定を行い、その結果に基づいて粒子の種類ごとに粒子径域全体の粒子径分布等の特性量を合成結果算出部が算出するように構成してもよい。
【００５７】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
【符号の説明】
【００５８】
２００・・・粒子分析システム
１００・・・粒子径分布測定装置（粒子分析装置）
１０１・・・遠心分離機
ＬＳ  ・・・レーザ光源
Ｄ    ・・・散乱光検出機構
Ｃ    ・・・セル
１    ・・・照射点変更機構
２    ・・・セル位置制御部
３    ・・・粒子径分布算出部（特性量算出部）
４    ・・・個別結果記憶部
５    ・・・合成結果算出部
【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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