尺寸分布计测装置、尺寸分布计测方法、样品容器制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供能够定量地计测在样品内进行布朗运动的粒子的尺寸分布的光计测技术。本发明专利技术的尺寸分布计测装置一边沿计测光的光轴方向扫描焦点位置，一边计测反射光强度，并按照其中最大的反射光强度计算粒子的尺寸分布(参照图9)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】尺寸分布计测装置、尺寸分布计测方法、样品容器
本专利技术涉及计测液体样品含有的粒子的尺寸分布的技术。
技术介绍
近年来，医药品的研发对象正在从低分子药向生物技术医药品转移。生物技术医药品是高分子，因此容易凝聚，且一旦凝聚，就存在产生毒性的情况。例如，美国食品医药品局等想要增强凝聚体的浓度管理规定。因此，对于0.1～1μm的亚微米领域的凝聚体，需要定量地计测期望密度的尺寸分布的技术。下记专利文献1记载了使用光计测检测粒子的技术。该文献的课题在于“在利用了使用基于共聚焦显微镜或多光子显微镜进行的光计测对单一粒子个别地进行检测的扫描分子计数法的单一粒子检测技术中，能够在混合有多个种类的在特定的波段不发光的单一粒子的试料溶液中对每个种类检测单一粒子。”，且记载了如下技术“本专利技术的检测试料溶液中的单一粒子的技术是一边使含有在互相不同的波段下不发光的多个种类的单一粒子的试料溶液内的显微镜的光检测区域的位置移动，一边检测来自光检测区域的特定的波段的光，并生成时间序列的光强度数据，在时间序列光强度数据中，将在特定的波段下不发光的单一粒子进入光检测区域内时产生的光强度的降低作为表示该单一粒子的分别的存在的信号个别地检测。”(参照摘要)。下记专利文献2以“提供能够降低使用光计测被检物时的计测误差的技术。”为课题，记载了如下技术“本专利技术的光计测方法是，取得记述对被检物照射光时的反射光的强度与上述被检物的尺寸之间的对应关系的对应关系数据，使用上述对应关系数据和上述反射光的强度取得上述被检物的尺寸。另外，本专利技术的光计测方法通过从表示对被检物照射光时的反射光的强度的检测信号减去因被检物的容器的倾斜而引起的成分，校正上述容器的倾斜。”(参照摘要)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015－083922号公报专利文献2：日本特开2017－102932号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题为了得到凝聚体的尺寸分布，需要计测粒子的尺寸。为了通过光计测来计测粒子的尺寸，认为不仅需要特定粒子的平面位置，而且需要沿粒子的深度方向得到光信号。这是因为粒子存在于各个深度位置。在上述专利文献1中，通过使光检测区域的位置比粒子的布朗运动快地移动，追随粒子的布朗运动(该文献的第0016段)。但是，在该文献中，未将计测光在深度方向(沿着光轴的方向)上扫描，因此认为，即使检测到粒子的存在也难以计测其尺寸。在上述专利文献2中，通过使用反射光强度并参照对应关系数据来计算粒子尺寸。但是，在该文献中，以使用来自停止的粒子的反射光为前提，认为未假定计算在深度方向上进行布朗运动的粒子的尺寸。本专利技术鉴于上述这样的课题而作成，目的在于提供能够定量地计测在样品内进行布朗运动的粒子的尺寸分布。用于解决课题的方案本专利技术的尺寸分布计测装置一边沿计测光的光轴方向扫描焦点位置，一边计测反射光强度，并按照其中最大的反射光强度计算粒子的尺寸分布。专利技术的效果根据本专利技术的尺寸分布计测装置，能够三维地定量计测进行布朗运动的粒子的尺寸分布。附图说明图1是说明计测光的焦点位置与反射光强度(检测信号)之间的关系的示意图。图2是说明粒子的布朗运动和计测光的扫描速度的示意图。图3是通过模拟得到的来自粒子的反射信号波形的一例。图4是设定为Δd＝0.1μm、Δz＝12.87μm、a＝0.05μm、0.1μm、0.2μm时的帧率与检测成功率的关系的模拟结果。图5是在Δd＝0.1μm、Δz＝12.87μm的条件下，对a标绘检测成功率为0.9以上的最小的帧率的结果。图6是针对Δz标绘检测成功率为0.9以上的最小的帧率的结果。图7是针对Δd标绘检测成功率为0.9以上的最小的帧率的结果。图8是实施方式1的尺寸分布计测装置100的结构图。图9是说明尺寸分布计测装置100计测样品110内含有的粒子的尺寸分布的顺序的概要的概念图。图10是说明在图9说明的顺序的详情的流程图。图11是说明尺寸分布计测装置100的其它动作例的流程图。图12是表示尺寸分布计测装置100对含有相同尺寸的粒子的样品110计算尺寸分布的实验结果的图。图13是表示尺寸分布计测装置100对含有不同的尺寸的粒子的样品110计算尺寸分布的实验结果的图。图14是表示对于含有不同的尺寸的粒子的样品110使粒子浓度各种变化并同样地计算尺寸分布的结果的图。图15是实施方式2的尺寸分布计测装置100的结构图。图16是表示实施方式2的尺寸分布计测装置100的变形例的图。图17是实施方式3的尺寸分布计测装置100的结构图。图18是说明根据粒子径切换计测方法的顺序的图。图19是本实施方式5的样品容器1900的结构图。图20是说明形成基准粒子容纳孔1906的顺序的图。图21是实施方式6的样品容器2100的结构图。图22A是说明实施方式7的样品容器2200的结构的图。图22B是说明向样品容器2200内导入样品110的顺序的侧剖视图。图23是说明实施方式7的样品容器2200的使用方法的侧剖视图。图24是记述反射光强度与粒子尺寸之间的对应关系的对应关系数据的例。具体实施方式＜计测粒子的尺寸的基本原理＞以下，为了使本专利技术的理解容易，首先对计测粒子的尺寸的基本原理进行说明。然后对本专利技术的实施方式的尺寸分布计测装置的具体的结构例进行说明。图1是说明计测光的焦点位置与反射光强度(检测信号)之间的关系的示意图。若比较计测光的焦点位置与粒子的位置一致的情况(图1(a))和不一致的情况(图1(b))，则即使照射强度相同，反射光强度也不同。两者的位置越偏离，则反射光强度越小。换言之，在焦点位置和粒子位置一致时，反射光强度最大。另外，倾向于，粒子尺寸越大，则反射光强度也越大(图1(c))。通过使用这些对应关系，能够使用反射光强度计算粒子尺寸。但是，根据粒子尺寸与焦点位置的对应关系，有时来自具有不同的尺寸的粒子的反射光强度相同(参照图1(c)的虚线部分)。因此，为了准确计算粒子尺寸，可以说使用来自计测光的焦点位置的反射光强度是重要的。图2是说明粒子的布朗运动和计测光的扫描速度的示意图。相对于粒子的布朗运动速度，若计测光的扫描速度慢，则计测光不能追随粒子的运动，因此难以区别粒子(图2(a))。与之相对，若计测光的扫描速度相对于布朗运动充分快，则能够对每个粒子追踪运动，因此能够区别各个粒子(图2(b))。具体的设定值后述。对尺寸分布计测装置的光学系的设计参数进行说明。为了基于反射光强度计测尺寸，期望计测光的点尺寸比计测的粒子的上限尺寸稍大。因此，若将计测光的波长设为λ，将物镜的数值孔径设为NA，则点直径Rparticle能够用以下的式1表示。[数1]为了在焦点与粒子大致一致的状态下检测反射光，需要使z间距(Δd)比z方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尺寸分布计测装置，其计测含有粒子的液体的样品中的上述粒子的尺寸分布，/n上述尺寸分布计测装置的特征在于，具备：/n光源，其射出光；/n扫描部，其沿上述光的光轴方向扫描上述光的焦点位置；/n检测部，其检测从上述样品反射的上述光的强度；以及/n运算部，其使用上述强度计算上述粒子的尺寸，/n上述扫描部扫描上述光的焦点位置，以使上述粒子在上述样品中沿上述光轴方向移动的过程中，上述光从上述粒子的上述光轴方向上的各自不同的位置反射，/n上述运算部使用沿上述光轴方向的上述光的每个焦点位置的上述光的强度中最大的最大光强度，计算上述粒子的尺寸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种尺寸分布计测装置，其计测含有粒子的液体的样品中的上述粒子的尺寸分布，
上述尺寸分布计测装置的特征在于，具备：
光源，其射出光；
扫描部，其沿上述光的光轴方向扫描上述光的焦点位置；
检测部，其检测从上述样品反射的上述光的强度；以及
运算部，其使用上述强度计算上述粒子的尺寸，
上述扫描部扫描上述光的焦点位置，以使上述粒子在上述样品中沿上述光轴方向移动的过程中，上述光从上述粒子的上述光轴方向上的各自不同的位置反射，
上述运算部使用沿上述光轴方向的上述光的每个焦点位置的上述光的强度中最大的最大光强度，计算上述粒子的尺寸。


2.根据权利要求1所述的尺寸分布计测装置，其特征在于，
上述扫描部对沿上述光轴方向的上述光的每个焦点位置在与上述光轴方向正交的平面内扫描上述光的焦点位置，
上述运算部在上述平面上的预定范围内的坐标区域通过根据上述光的强度判定是否存在上述粒子，由此确定上述平面上的上述粒子的个数。


3.根据权利要求2所述的尺寸分布计测装置，其特征在于，
上述运算部在上述坐标区域上沿上述光轴方向对上述光的强度连续采样，
上述运算部在上述连续采样得到的强度沿上述光轴方向连续第一次数以上是判定阈值以上的情况下，判定为在上述坐标区域上存在上述粒子，
上述运算部在判断为存在上述粒子的情况下，使用在从上述连续采样得到的强度连续上述第一次数以上到达上述判定阈值以上至连续第二次数以上不足上述判定阈值的期间最大的上述光的强度，计算上述粒子的尺寸。


4.根据权利要求1所述的尺寸分布计测装置，其特征在于，
上述运算部还实施切换步骤，在该切换步骤中切换是使用上述最大光强度计算上述粒子的尺寸，还是使用通过拍摄上述粒子取得的图像计算上述粒子的尺寸，
在上述切换步骤中，在使用上述最大光强度计算的上述粒子的尺寸除以上述光的点径得到的值为第一切换阈值以上的情况下，上述运算部使用上述图像重新计算上述粒子的尺寸，
在使用上述图像计算出的上述粒子的尺寸为第二切换阈值以下的情况下，上述运算部使用上述最大光强度重新计算上述粒子的尺寸。


5.根据权利要求1所述的尺寸分布计测装置，其特征在于，
在将上述光轴方向上的上述光的扫描间隔定义为Δd、将上述光轴方向上的上述尺寸分布计测装置的分辨率定义为Δz、将上述粒子的扩散系数定义为D、将上述光轴方向上的上述光的焦点位置的每秒扫描个数定义为帧率时，上述扫描部以(γ×D)/(Δz×Δd)以上的上述帧率扫描上述焦点位置，其中，γ为常数。


6.根据权利要求1所述的尺寸分布计测装置，其特征在于，
上述运算部使用对应关系数据计算出上述粒子的尺寸，上述对应关系数据记述从上述样品反射的上述光的强度与上述粒子的尺寸之间的对应关系，
上述对应关系数据对上述样品的每个种类记述上述对应关系，
上述运算部使用上述样品的种类和从上述样品反射的上述光的强度，参照上述对应关系数据，由此计算出上述粒子的尺寸。


7.根据权利要求1所述的尺寸分布计测装置，其特征在于，
上述尺寸分布计...

【专利技术属性】
技术研发人员：安斋由美子，大泽贤太郎，峰邑浩行，西原宏幸，菅谷昌和，
申请(专利权)人：日本株式会社日立高新技术科学，
类型：发明
国别省市：日本;JP