(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を光が通過するべき光学素子を含む光学フローセルを洗浄するための方法であって、
ａ）超音波発生手段をばね圧力手段によって機械的接触で前記フローセルに装着するステップと、
ｂ）前記フローセルの、光が通過しかつ沈殿物と微粒子との付着が起こり得る内部表面に結合する超音周波数の範囲を選択するステップと、
ｃ）前記選択された超音周波数の範囲にわたって前記超音波発生手段を駆動するステップと、
ｄ）前記装着された超音波発生手段が起動され、走査される範囲にわたって周波数を発生させる間、前記フローセルを通して微粒子のない流体を流すステップとを含む、光学フローセルを洗浄するための方法。
【請求項２】
超音波発生手段は圧電振動子である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
超音周波数の前記範囲は、０．５ＭＨｚと５ＭＨｚとの間から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光学フローセルは、光散乱測光器のフローセル構成要素である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光散乱測光器は液体クロマトグラフと組合せて使用される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記微粒子を含まない流体は、液体クロマトグラフ分離で使用される移動相である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
自己洗浄する光学フローセルであって、
ａ）フローセルと、
ｂ）前記フローセルにばね圧力手段によって機械的接触で装着される超音波発生手段と、
ｃ）超音周波数の変動する範囲にわたって前記超音波発生手段を駆動するための手段と、
ｄ）前記超音波発生手段が起動されている期間を通して、微粒子がなく、かつ泡がない流体のソースを前記光学フローセルを通して流すための手段とを含む、光学フローセル。
【請求項８】
前記超音波発生手段は圧電振動子である、請求項７に記載の光学フローセル。
【請求項９】
周波数の前記可変範囲は０．５ＭＨｚと５ＭＨｚとの間である、請求項７に記載の光学フローセル。
【請求項１０】
前記光学フローセルは光散乱測光器のフローセル構成要素である、請求項７に記載の光学フローセル。
【請求項１１】
前記光散乱測光器は液体クロマトグラフと組合せて使用される、請求項１０に記載の光学フローセル。
【請求項１２】
前記微粒子のない流体は、液体クロマトグラフ分離で使用される移動相である、請求項７に記載の光学フローセル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連の先行出願および特許】
この発明は、侵食的な物理的手段なしに自動的に洗浄され得る光学フローセルの設計に向けられる。これは、クロマトグラフ分離に次いで光学測定が行なわれる場合に特に有用であるが、これは光学表面に付着しがちである粒子状材料および気泡をしばしば伴うためである。
【０００２】
この新しい発明により性能が改良されるであろう、以下のフローセルおよび関連の構造に関する特許および特許出願を、引用によりここに援用する。
【０００３】
米国特許第４，６１６，９２７号「光散乱測定のための試料セル（“Sample Cell for Light Scattering Measurements”）」１９９６年１０月１４日。
【０００４】
米国特許第４，９０７，８８４号「試料セル監視システム（“Sample Cell Monitoring System”）」１９９０年３月１３日。
【０００５】
米国特許第５，３０５，０７１号「差動屈折計（“Differential Refractometer”）」１９９４年４月１９日。
【０００６】
米国特許第５，４０４，２１７号「レーザ液体フローセルマニホールドシステムおよび組立方法（“Laser Liquid Flow Cell Manifold System and Method for Assembly”）」１９９５年４月４日。
【０００７】
米国特許第５，５３０，５４０号「極小量のための光散乱計測セル（“Light Scattering Measurement Cell for Very Small Volumes”）」１９９６年６月２５日。
【０００８】
米国特許出願第０８／９８９，３６４号「電気的フィールドフロー・フラクショネーションのための新しい電極設計（“A New Electrode Design for Electrical Field Flow Fractionation”）」スティーブン・Ｐ・トリノフ（Steven P. Trinoff）、１９９７年１２月１２日出願。
【０００９】
米国特許出願第０８／８７０，９３７号「範囲拡張干渉屈折計“Extended range interferometric refractometer”）」スティーブン・Ｐ・トリノフ、デイビッド・Ｔ・フィリップス、ゲイリー・Ｒ・ジャニック、ダグラス・Ｗ・シェパード（Steven P. Trinoff, David T. Phillips, Gary R. Janik, Douglous W. Shepard）、１９９７年６月６日出願。
【００１０】
【発明の背景】
光散乱の分野では、溶媒和された分子のモル質量および平均自乗半径を求めるために適用される場合、測定は、溶解された試料を含む溶媒からなる溶液から行なわれる。散乱光の分散を散乱角で測定し、かつ溶質の濃度を測定することにより、そのような溶媒和された分子のモル質量および平均自乗半径が原則的に求められ得る。同様に、懸濁液内の１マイクロメートル未満の大きさの粒子の光散乱特性を利用して、それらの平均の大きさを求めてもよい。光散乱技術は、光子相関分光法、ラマン分光法、蛍光などの非弾性光散乱を含む測定に対して適用されてもよい。通常は固定された単一の角度で行なわれるこれらの測定を使用して、照射を受けた粒子または分子の流体力学的サイズを求める。
【００１１】
光散乱測定はしばしば光散乱測光計で行なわれ、試料は上述の米国特許第４，６１６，９２７号および米国特許第５，４０４，２１７号に参照されるような光学セルに導入される。そのような光学測定に干渉するのはさまざまな汚染物質であり、フローセル内のこの存在は記録された光散乱信号に、これを歪めたり遮蔽さえする態様でしばしば影響を与える。そのような汚染物質はさまざまなソースから生じるが、その多くは不可避である。これらの中には、小さな気泡、計測の前にクロマトカラムを使用して分子または１マイクロメートル未満の大きさの粒子を分離している場合にはそのクロマトカラムから落ちた微細粒子、内部光学表面に強い親和力を持ち得る試料自体から形成される凝集体、調整の不十分な溶媒内の汚染物質、光学表面に蓄積された先行の測定からの残さなどが含まれる。
【００１２】
測定プロセスの間、これらの汚染物質の存在は、それらが散乱に対して有する影響を通して間接的にしばしば認識されるか、または散乱セルの物理的な検査を通して顕著に目視可能であるか、またはその両方である。そのような汚染物質を内部の光学表面から除去または移動させるためのさまざまな手段が存在するが、それらは光学セルを酸や洗剤などの異なった溶媒で流したり、または周知の１９６０年代のテクニコン・オートアナライザ（Technicon AutoAnalyzer）の態様で大きな気泡を導入するものなどである。どれほどの努力を費やしても、ときどきフローセルを分解して構成要素の各々を手洗いしなければならない。一旦分解されると、表面を洗浄するために最も有用な手段の１つは、超音波洗浄槽の中で作られる超音波の使用である。構成要素は水などの流体の中に置かれ、固定された周波数が５０ｋＨｚのオーダである超音波は、槽の隅々まで伝搬する。これらの超音波は一般的には、槽室に堅固に結合された圧電振動子によって発生される。従来適用されてきた周波数および電力レベルにおいては、キャビテイション効果は一般的には泡を生成させるが、これが表面に対して駆動されるとそのような表面の洗浄とスクラビング（scrubbing）の助けにつながる。
【００１３】
光学セルの分解と、後のその部品の超音波槽での洗浄は効果的ではあるが、時間がかかる。しかしながら残念なことにこれが唯一可能な手段であることが多い。光学セルを、高温の溶媒を必要とするクロマトグラフ分離の場合などの高温環境で使用する場合、従来の分解概念はさらに時間を費すものになるが、それはクロマトグラフ自体の温度を頻繁に大きく下げて光学セルへのアクセスを得、次いで該セルを取外し洗浄しなければならないためである。高温クロマトグラフおよび特にこれに使用されるカラムは温度サイクルの間に損傷を被り得るので、該サイクルは注意深く行なわれなければならない。このような場合、内部に搭載された光学セルを洗浄するプロセスは、取外し、洗浄および再設置を果たすために最大２４時間を要求する。
【００１４】
光散乱セルの光学要素を、異物がそれらの表面に堆積することを防ぐような態様で設計すること、または少なくとも、最小限の努力でそれらの内部表面の洗浄を可能にするような態様で設計することは、望ましいと常に考えられてきた。このために、清潔な、微粒子のない表面を必要とする多くの構造は、一旦内部の沈殿物が検出されるとその構造自体の分解を必要とせずに取除かれ得るように「自己洗浄」と指定されてきた。そのような汚染物質の初期の形成が減じられ得るプロセスは、たとえばデビッドソン（Davidson）の米国特許第５，４４２，４３７号に教示されるが、そこでは、これを通して光学測定を行なうべき窓が、流れる溶液内に延在するように位置決めされ、該溶液はそれにより連続的に「…前記窓を磨き（その）汚染とくもりとを最小化する…」。これはもちろん、上記に参照の米国特許第４，６１６，９２７号および多数の他の同様な、多様な種類の観察窓の洗浄が必要である実現化例に開示される古い概念である。このような洗浄は、しばらくの間観察窓を粒子状残さなしに保つことが可能であるが、最終的には、ある光学表面を通過する光に干渉するのに十分な粒子が付着するおそれがある。
【００１５】
自己洗浄セルの別の例は、ペイレン（Perren）の米国特許第４，８７４，２４３号であり、ここでは窓は流れの方向に対してある角度で置かれ、その上を通過する流動する流れによって、「…自浄作用…」をもたらす。同様の例はガウスマンら（Gausmann, et al.）の米国特許第４，３３０，２０６号であり、ここで「…液体試料内の空気または気体の泡に固有の自己洗浄が…測定室の固有の効果的洗浄（を、提供する）…」測定室が示される。これは、排出手段を光学領域上に置くことにより気泡を上に導き、かつ包含された流体から取除くことによって達成される。測定チャネルに流れ込む流体は、セル窓に斜めから衝撃を与え、これにより該窓を洗浄し汚染物質なしに維持する。
【００１６】
バーガー（Berger）の米国特許第４，４９６，４５４号は、ある形式の液体クロマトグラフィで使用される電気化学セルの場合のための、自己洗浄機構の別の例を記載する。バーガーの発明は、電気化学的検出における、光散乱検出に立ちはだかるものと同様の問題、すなわち測定の際の電極表面の汚れに取り組む。この汚れは検出器の応答に影響する。光散乱の場合では、光学表面が微粒子および小さな気泡から汚されるおそれがある。バーガーは、毛管を用いて検出器電極表面に直交するジェット噴流を発生することにより、洗浄を達成する。
【００１７】
上述のこのような流体洗浄手段に加えて、ワイン（Wynn）の米国特許第５，１８５，５３１号に例証される、いくつかの機械的手段が存在する。ワインの実現化例では、光学窓は「…窓表面との拭き取り係合のためのブレードホルダ…の両側から延在する…」定期的に機械的に制御される柔軟なワイパーブレードを導入することにより、清潔に保たれる。拭き取り動作で光学セルを洗浄する他の実現化例は、バーケットら（Birkett, et al.）の米国特許第３，８４４，６６１号またはヤナガワ（Yanagawa）の米国特許第４，０７４，２１７号に見られるであろう。
【００１８】
ニーフ（Neefe）の米国特許第４，４５７，８８０号に記載されるように、超音波の使用は表面から微粒子を除去するための魅力的な手段に見えるが、光学セルの構成要素として使用され自己洗浄作用を可能にしたことはない。これが省かれていることに対しては、３つの基本的な理由がある。第１に、適切な周波数領域を確立してそのような洗浄を得る手段も、洗浄作用をこれが要求される内部のセル表面に局所化する手段も存在しなかったためである。第２に、そのような自己洗浄装置がセル構造に一体化されたとしても、一旦内部セル表面から除去された微粒子が、再び付着しないという保証、または単にセル内に留まり後で他の領域に付着しないという保証はないためである。最後に、従来の洗浄に使用される超音波は５０ｋＨｚのオーダの周波数で発生されるが、これは従来用いられる電力レベルおよび水のような流体の中ではキャビテイション効果を引出し、その結果泡が生成される。このような泡は、これらが包含する、洗浄されるべき表面に対するスクラビング作用のために、最も助けとなる。このような泡が光学セルの中で生成されたとしても、泡自体がそのようなセルの狭い間隙内の表面に付着し得ることが予測されるために、洗浄概念を最初から失敗させる。
【００１９】
オオハシの米国特許第４，６７２，９８４号は、複数の洗浄ステップを提供することにより光学表面を洗浄するための超音波概念を拡大するが、そのステップの各々はさまざまな期間にわたって与えられる異なった作業用液および／または超音波強度を含み得る。ここでも、このような洗浄は任意の閉じた構造に対して外部で行なわれ、洗浄されるべき部品は個別に洗浄槽の配列へ移送される。オオハシは、与えられる超音波周波の周波数もそのいかなる可能な変動も記述していないので、標準的なキャビテイションを生じやすい周波数である５０ｋＨｚ周辺を使用するものと想定される。
【００２０】
ホンダらの米国特許第５，６５６，０９５号は、複数の周波数の概念を導入するが、これらのいくつかが断続的に与えられて、連続的に与えられる周波数によって生成する泡を破壊する。このような作用は、対応する圧力パルスをもたらし「…顕著に改良された…」清掃効果に寄与する。ホンダらは、いわゆる低周波数生成は２８ｋＨｚ、４５ｋＨｚおよび１００ｋＨｚの周波数で起こるものとして考え、一方、高周波数生成は１６０ｋＨｚでの生成を指すと考える。高周波超音波は２０μｍから５００μｍの範囲の大きさの泡を生成するといわれている一方、断続的な低周波は泡を破壊し、高いオーダの超音波であっても泡を崩壊させるように生成する。
【００２１】
この発明は、光学フローセルと一体化され、粒子がないことが最も必要とされるセルの内部領域との音波結合が可能な態様で制御される、超音波洗浄装置の実現化に関わる。超音波は、可能な場合にはいつでもキャビテイションを避ける態様で使用されるが、このようなキャビテイションは微細に研磨された光学表面にエッチングまたは他の損害を与えるおそれがあるためである。
【００２２】
【発明の概要】
この発明は、一般に分析化学の分野で使用されるような、より特定的には、液体クロマトグラフィに対して使用される光散乱測定とともに使用されるフローセル内の、光学表面の洗浄のための新しい設計概念を提示する。この発明の原理は、フローセル構造自体に、電気的に駆動される圧電振動子によって作られ得るような超高周波数音波をフローセル内部に与えるための手段を組入れることである。これらの音波の周波数は、ホンダらによって使用されるものよりもよりもはるかに大きい。キャビテイションを避けつつ、かつ洗浄されたフローセルの典型的な内部寸法と共鳴するために、毎秒１ＭＨｚのオーダの周波数が使用される。上述のものを含め、この設計が有用となるであろう多くの異なった種類のフローセルが存在する。Ｂ・チュウの「光散乱」についてのテキストブックでは、いくつかの付加的な設計が見られるであろうが、これらは決して網羅的ではない。
【００２３】
この発明の要所となるのは、４つの特徴であり、すなわち、（１）良好な機械的接触手段によって、好ましい実施例においては圧電振動子である音源と、光学フローセルとを一体化し、（２）与える超音波の周波数を変化させ、粒子の移動が必要とされる内部領域とよく結合するようにし、（３）従来の超音波洗浄目的に対して使用されてきたものよりもはるかに大きいＭＨｚオーダの周波数を使用し、実用の電力レベルにおいて、従来であればほとんどの流体においてキャビテイションを起こすであろう周波数を超えるようにし、（４）超音波を与える間に、流体流動手段を与え、それにより移動した粒子がセルより除去されるようにすることである。
【００２４】
このような一体化洗浄技術は、流動通過（flow through）モードでは一般的には操作されない静的光学セルに適用され得るであろうが、このような機械的に結合された超音波とともに使用されるときには、前述の超音波を与える間に前述の超音波洗浄が移動させた粒子を、流動する流れが取除くことを可能にするための手段を提供しなければならない。
【００２５】
音波エネルギを、望ましくない微粒子の存在を被りがちであるフローセルの内部領域に最も効果的に結合させるために、与える音波の周波数は調整可能でなければならないという必要条件は、洗浄されるべき内部領域に対する最も適切な周波数を含んだ周波数の範囲を自動的および反復的に走査することにより、同様に十分に果たされる。水中で１ＭＨｚのオーダの周波数においては、関連の波長は１．５ｍｍのオーダであって、米国特許第４，６１６，９２７号と米国特許第５，４０４，２１７号と関連の構造のフローセルとの、フローセル直径に近似することに注目されたい。この発明の手段による粒子の移動は、影響されている表面に対して乱流的に衝撃を与えるキャビテイションによって作られた気泡によって大いに生成される、より従来的なスクラビング作用ではなく、超音波自体による機械的移動に依拠する。
【００２６】
フローセル構造の隅々まで超音波が与えられる間、構造を通って流動するべき流体はそれ自体が粒子なしでなくてはならない。クロマトグラフ分離に関連してフローセルに適用されるとき、この流体はクロマトグラフ分離プロセスのいわゆる移動相に対応するであろう。そのような流体は微粒子なしであるべきであって、クロマトグラフに使用される前にしばしば脱泡および濾過される。加えて、超音波場はフローセル内で粒子凝集体を誘導し得るので、結果として生じる凝集体はより簡単にフローセルから流される。
【００２７】
【詳細な説明】
図１は、米国特許第５，４０４，２１７号に開示される種類のフローセルの主要な要素の拡大図である。要素１、２および３からなるマニホールドはガラスセルを保持し、ボア５はこれを貫く。マニホールドの端の各々にはガラス窓６、７が存在し、Ｏリング手段８およびロック固定物９によって好適に封じられる。溶媒和された分子または飛沫同伴する粒子を含む流体は、継手１０を通ってセルに入り１１を通ってセルを出る。通常はレーザ１３から焦点合わせされたビーム１２である照明源は、窓６を通って入る。この図は、微粒子を捉えたり、または上に沈殿物が形成されたりすることを許すことができる多くの内部表面および領域を含む、特徴的なフローセル構造を示す。このセルの上面図は図２に示され、ポート１４が設けられ、これを通してレーザビーム１２およびボア５が観察され得る。ボア５の壁上に粒子１５が存在した場合、それらはしばしば明るい光源として現れるように視覚的に観察され得る。したがってこの発明の目的は、セル壁に付着した微粒子から発生するそのような外部光源が、この種類のフローセルおよびこのような微粒子が付着し得る他のいかなる構造からも除去され得る手段を提供することである。
【００２８】
本明細書中では、「フローセル」という用語はガラスセル自体と、入射光ビームが通って入る窓と、図１に示されるマニホールドのさまざまな部品のようなすべての支持要素および付属要素とからなる構造を説明するために使用される。この発明の好ましい実施例に対する光源は一般的にはレーザとして述べられるが、この発明は、光源が白熱灯、発光ダイオード、アーク灯などによるもの、または光源が試料自体の成分によって内部で生成されるものであっても、他の種類の光学フローセルにも同様に適用する。
【００２９】
図３にこの発明の好ましい実施例を示し、ここで圧電振動子１６がフローセル１７と以下に示される手段によって機械的接触に維持される。すなわち、直接接触プレート１８に圧電振動子１６が接着され、導電性ばね１９はワッシャ手段２０によって前述の振動子に抗して圧縮され、該ワッシャ手段２０はばねワッシャ２１によって与えられる圧力を均等に分散し、ねじ切り保持具２２はハウジングモジュール２３内でアセンブリを保持する。アセンブリハウジング２３は読取ヘッド２４に機械的に装着され、ボルト手段２５によってフローセル１７を保持する。電力は、電力接続手段２６を介して前述の振動子に供給される。
【００３０】
上述の好ましい実施例は、フローセルと、圧電振動子１６が装着される接触プレート１８との堅固な機械的接触に備える。機械的接触は、アセンブリハウジング２３にねじ切り保持具２２がねじ込まれるにつれて起こる圧縮によって、ばねワッシャ２１および導電性ばね１９の圧縮を介して圧電振動子／接触プレートに与えられる圧力手段によって得られる。ハウジング２３は、圧縮の制限を設定し得るストップ手段を含んでいてもよい。これに代えて、前述の圧電振動子は接合（bonding）または、エポキシもしくは他の接着剤を用いた接着（gluing）もしくは結合（cementing）を含む他の付着手段を介して、直接装着されてもよい。当然ながら、いかなる所与のフローセル構造上にも、このような振動子装置が装着され得る多くの他の場所が存在して機械的に良好に接触して使用され、後に、微粒子が形成するかまたは付着し得る前記フローセルボアおよび他の内部領域の隅々まで浸透する超音波を生成する。
【００３１】
微粒子を除去する目的で表面に直接圧電振動子を装着する概念は新しいものではない。たとえば、コリアー（Corrier）の米国特許第５，７２４，１８６号は、いわゆる双形態（bi-morph）構成における２つの圧電振動子のこのような装着によって、どのように車両のリアビューミラーの水滴を取除く方法を提供するか記載する。しかしながら、内部に包含されたアクセス不可能な領域を洗浄する目的で、超音波振動子を構造に装着する概念は、新しく独自のものである。コリアーの場合の粒子は、本質的に地球の重力の場に平行である鏡面を備えた空気環境に存在しなければならない水滴に限られていることに注目されたい。
【００３２】
圧電振動子に例証される種類の超音波振動子に電力を与えるための電子駆動回路の好ましい実施例においては、これは周波数の広い掃引範囲に広がる音波を生成するべきである。フローセル構造の特定の内部領域に最良に結合して、対応する音波で付着した粒子をそこから緩め得る周波数を正確に予測することは一般的に不可能なので、この発明の好ましい実施例では、圧電振動子によって生成される励起周波数の掃引を可能にする。内部領域の各々は、粒子を移動させる目的で最良に結合する関連の周波数範囲を有するであろう。よって、与える周波数を掃引することにより、そのような最適の駆動周波数を与えるであろうことを確実にする。図１に示すような構造に対する掃引範囲は、約０．５ＭＨｚから５ＭＨｚの間であることが判明した。
【００３３】
この発明の好ましい実施例は、メガヘルツ範囲で操作する超高強度超音波を使用して光学フローセルの内部要素とより効果的に結合させることを提案するが、洗浄目的でこのような周波数が用いられることはもちろん初めてではない。たとえばコネチカット州ダンバリーのブランソン・ウルトラソニックス・コーポレイション（Branson Ultrasonics Corporation）は、非キャビテイション手段による「…不規則な幾何学的形状、狭いクリアランスおよび精密仕上げ表面…」を洗浄可能な４００ｋＨｚマイクロコースティック（MicroCoustic、登録商標）装置を販売する。しかしながら、周波数の変化は存在せず、洗浄されるべき物体と装置とが一体化されてもいない。高周波で操作されるが、これは従来の液浸槽方法の代表である。ブランソン概念は、非常に微細な特徴を含む表面の洗浄を強調するが、これも洗浄されるべき表面はすべて外部表面である。これらの微細な特徴への超音波のアクセス可能性は、これらの表面が前述の超音波に直接さらされる槽内に置かれることを必要とする。外部音源と、付着粒子が取除かれるべき微細な特徴を内部表面に含む構造とを結合する可能性は、ブランソンの超高周波装置の可能な用途として考慮されたことはない。これは、ブランソン装置および他者によって製造される同様の装置は、部品の広い範囲を超音波手段によって洗浄するよう設計されており、これには光学フローセルのような複雑な構造に関して内部に存在する部品と表面とを含まないためである。
【００３４】
この発明の手段による粒子の移動は、粒子が洗浄されるべき表面に乱流的に衝撃を与える、キャビテイションによって生じた気泡によって大いに生じるより従来的なスクラビング作用ではなく、超音圧波自体による機械的な除去に依拠する。キャビテイションは流体から気体の分解を誘導し、泡をもたらすが、これは光学セルに存在する他のいずれの外来微粒子と同じく、それらが散乱光または入射光に干渉するおそれがある光散乱測定器の性能を劣化させる。水中で１ＭＨｚのオーダの周波数においては、関連の超音波波長は１．５ｍｍのオーダであり、これは米国特許第４，６１６，９２７号と米国特許第５，４０４，２１７号と関連の構造のフローセル直径とに近似することに注目されたい。そのような音波は、長手方向に、および流路の隅々まで伝搬して、その上の光学表面の横切る方向および平行方向の両方の圧力変動を生み出す。超音波圧電振動子を従来の電力レベルおよび５０ｋＨｚのオーダの超音波周波数で操作すると、一般的には付加的な気泡を生み出しフローセルおよび光学素子をさらに汚すであろう。しかしながらほとんどの流体に対しては、電力レベルを十分に低くすると、洗浄効率は悪くなるがそのようなキャビテイション効果は最小限化される。
【００３５】
発明の概念に従った実験の間、超音波は典型的なフローセル内の光学領域から効率的に粒子を移動させたが、同じこれらの粒子は他の近隣の領域に運ばれ、そこで再び付着した。微粒子はまた他の粒子と凝集体を形成するのも見られた。そのような凝集体は、印加された超音波場によって作られるものである。この自己清掃効果は、与えられる流動する流れが大きな微粒子をそのより大きな断面のためにより容易に運び出すために、分散された粒子を集めるさらなる助けとなる。これらをフローセルの外に運び出すために、超音波移動プロセスの間、粒子のない流れがセルを通して向けられることが不可欠である。この態様で、微粒子は、セル表面のひとつの領域から他の領域にいくらかランダムウォークを行ないながらセル出口へ向かって進むことを強制される。このように課せられた流れの存在があっても、粒子はしばしば流れに抗して動き、流れを上って再付着することが観察される。しかしながら、これらは統計的に無作為な運動であって、これらは一定した流れを重ねられて最終的にはフローセルから結果的に除去される。たとえば図１のセルを除去するのに要求される合計の時間は、１分のオーダである。加圧された音波洗浄作用が常に機能している必要はない。したがって、この起動は一般的には、集められる光散乱信号の観察に基づいて、光散乱装置のオペレータによって制御される。当然ながら、このような定期的な洗浄は、光散乱信号を用いて粒子状汚染物質の存在を示す基準を確立することにより、自動的に起こるようにプログラム可能である。
【００３６】
フローセル構造の隅々に超音波が与えられる間、構造を通って流動する加圧流体は、それ自体が粒子なしでなくてはならない。クロマトグラフ分離の後に光散乱測定を行なうために使用されるフローセルに適用されるとき、この流体はいわゆる移動相に対応するであろう。そのような流体は微粒子なしであるべきであって、クロマトグラフに使用される前にしばしば脱泡および濾過される。
【００３７】
静的または動的光散乱測定がなされるべきであって、そのような流しを行なう連続的に流れる流体の他のソースが存在しない、さまざまな種類の光学セルには、そのような流体の導入およびセルからの除去が連続的な態様にて与えられた超音波によって移動された粒子を前記光学セルから運び出す手段を装着するか、またはそうでない場合にはその手段を提供することが必要であろう。この流体自体は、もちろん粒子なしでなければならず、通常前濾過および脱泡の両方を必要とする。
【００３８】
高められた温度におけるクロマトグラフで使用される光学セルに対するこの発明の適用は、特に重要なものである。上述のように、従来の分解および洗浄処理は、クロマトグラフ自体の温度を大きく下げて光学セルへのアクセスを得、ついで該セルを除去し洗浄しなければならないために、より時間を費すものとなる。高温クロマトグラフ、および特にこれに使用されるカラムは温度サイクルの間に損傷を被り得るので、該サイクルは注意深く行なわれなければならない。このような場合、内部に搭載された光学セルを洗浄するプロセスは、取外し、洗浄および再設置を果たすために最大２４時間を要求する。したがって、このような高温クロマトグラフにおける自己洗浄構造の組入れは、望ましく、また必須である。圧電超音波発生器を使用するこの発明の好ましい実施例においては、２５０℃ほどの高さの温度で操作可能であるべきである。
【００３９】
この発明の実現例が使用されるとき考慮されねばならないさらなる問題は、周囲温度および高温の両方で有機溶剤が使用されるとき、常に存在する火災の危険に関わる。超音波回路は１００Ｖのオーダの電圧の印加を必要とするために、火花をもって開始する放電の可能性が存在するであろう。したがって、このような場合に対しては、超音波振動子の近傍に蒸気検出器（フィガロＵＳＡ・インコーポレイテッド、Figaro USA Inc.製造のものなど）が存在することが重要である。蒸気検出器自体を安全運動保護装置として使用して、そのようなリークが火災または爆発の危険を伴うときにはいつでも振動子の動作を妨げることが可能である。
【００４０】
ここに自己洗浄光学セルの最も好ましい実施例および適用例が開示されてきたが、光学測定とそこで用いられるセルを製作する当業者においては、ここに開示される装置および方法の数多くの明らかな修正例と変形例が明らかであり、それらが同等の効果で実現化されることが明らかである。このような修正例と変形例のすべてがこの発明の一部であると考慮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  米国特許第５，４０４，２１７号に開示されるものと同様の種類のフローセルの拡大図である。
【図２】  ポートを設けこれを通して照明するレーザビームおよびボアが観察され得る、図１のセルの上面図である。
【図３】  中の粒子の直接観察が可能であるフローセル構造に結合される圧電振動子の上面図である。
【符号の説明】
１６  圧電振動子、１７  フローセル、１８  直接接触ばね、１９  導電性ばね、２０  ワッシャ手段、２１  ばねワッシャ、２２  ねじ切り保持具、２３  ハウジングモジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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