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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023123194
(43)【公開日】2023-09-05
(54)【発明の名称】分析装置および分析方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/17 20060101AFI20230829BHJP
【ＦＩ】
G01N21/17 610
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022027118
(22)【出願日】2022-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】504237050
【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構
(71)【出願人】
【識別番号】505089614
【氏名又は名称】国立大学法人福島大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001922
【氏名又は名称】弁理士法人日峯国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】若松 孝
(72)【発明者】
【氏名】植 英規
(72)【発明者】
【氏名】尾形 慎
【テーマコード（参考）】
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G059AA01
2G059BB04
2G059BB09
2G059BB12
2G059EE01
2G059EE02
2G059FF01
2G059FF03
2G059FF04
2G059GG01
2G059GG02
2G059GG06
2G059KK01
2G059KK04
2G059LL01
2G059MM01
2G059MM10
(57)【要約】
【課題】同一対象に関し、一度に瞬時にＤＬＳとＳＬＳの測定が可能な分析装置および分析方法の提供。
【解決手段】前記光源１１０が発生した光に基づき、前記サンプル１５４内に焦点を形成する光照射部１４０と、サンプル１５４内の前記焦点が形成された分析微小領域１５６から小角散乱光１６０を受け、平行小角散乱光１６８を発生する平行散乱光変換部１７０と、前記平行小角散乱光１６８に基づき前記サンプル１５４からの前記小角散乱光１６０を計測する散乱光検出部２００と、前記散乱光検出部２００の計測結果に基づき前記サンプル１５４の解析を行う、記憶装置２９０を有する解析部２５０を有し、前記散乱光検出部２００は、前記小角散乱光１６０を計測し、前記解析部２５０が前記計測結果に基づき、前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析する、分析装置および分析方法。
【選択図】 図１
【解決手段】前記光源１１０が発生した光に基づき、前記サンプル１５４内に焦点を形成する光照射部１４０と、サンプル１５４内の前記焦点が形成された分析微小領域１５６から小角散乱光１６０を受け、平行小角散乱光１６８を発生する平行散乱光変換部１７０と、前記平行小角散乱光１６８に基づき前記サンプル１５４からの前記小角散乱光１６０を計測する散乱光検出部２００と、前記散乱光検出部２００の計測結果に基づき前記サンプル１５４の解析を行う、記憶装置２９０を有する解析部２５０を有し、前記散乱光検出部２００は、前記小角散乱光１６０を計測し、前記解析部２５０が前記計測結果に基づき、前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析する、分析装置および分析方法。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルの計測のために使用する光を発生する光源と、
前記光源が発生した光に基づき、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部と、
前記照射光の前記焦点が形成された領域である分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルからの前記小角散乱光の状態を計測するための散乱光検出部と、
前記散乱光検出部の計測結果に基づき前記サンプルの解析を行う、記憶装置を備えた、解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行うことを特徴とする、分析装置。
前記光源が発生した光に基づき、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部と、
前記照射光の前記焦点が形成された領域である分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルからの前記小角散乱光の状態を計測するための散乱光検出部と、
前記散乱光検出部の計測結果に基づき前記サンプルの解析を行う、記憶装置を備えた、解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項2】
請求項１に記載の分析装置において、
前記散乱光検出部は光検出器を備え、
前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、
前記解析部は、前記顕微鏡画像を前記散乱光検出部の前記計測結果として繰り返し取り込んで、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
前記散乱光検出部は光検出器を備え、
前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、
前記解析部は、前記顕微鏡画像を前記散乱光検出部の前記計測結果として繰り返し取り込んで、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項3】
請求項２に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部から前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像が前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分や前記静的散乱光成分の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記散乱光検出部から前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像が前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分や前記静的散乱光成分の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項4】
請求項１から請求項３の内の一に記載の分析装置において、
前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部を設け、前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光が、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部の前記光検出器に入射し、
前記平行小角散乱光の前記光検出器への入射により、前記光検出器によって、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した顕微鏡画像が検出される、ことを特徴とする、分析装置。
前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部を設け、前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光が、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部の前記光検出器に入射し、
前記平行小角散乱光の前記光検出器への入射により、前記光検出器によって、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した顕微鏡画像が検出される、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項5】
請求項４に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項6】
請求項第４あるいは請求項５の内の一に記載の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
【請求項7】
請求項1から請求項６の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部に入射する入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、前記入射光の光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部に入射する入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、前記入射光の光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記照射光を集光するための集光レンズと、前記集光レンズを前記光照射部に入射する前記入射光の光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部は、前記照射光を集光するための集光レンズと、前記集光レンズを前記光照射部に入射する前記入射光の光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
【請求項9】
請求項第１から請求項８の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
【請求項10】
請求項第１から請求項９の内の一に記載の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記分析を行うことを特徴とする、分析装置。
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記分析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０の内の一に記載の分析装置において、前記光照射部から前記サンプルへ照射される前記照射光の光軸に対する最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲であることを特徴とする、分析装置。
【請求項12】
請求項第１から請求項１１の内の一に記載の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算を行う、第３ステップと 、
を有することを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算を行う、第３ステップと 、
を有することを特徴とする、分析方法。
【請求項13】
請求項１２に記載の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から繰り返し計測結果を取り込む第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔の終了後再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記解析部は、設定された前記第1ステップの実行回数、あるいは設定された、前記第1ステップの実行とその後の実行停止とを繰り返し継続し続ける時間である総撮影時間、に従って、前記第1ステップの実行と前記撮影間隔の間の前記第1ステップの実行の停止との動作を繰り返す、ことを特徴とする、分析方法。
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から繰り返し計測結果を取り込む第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔の終了後再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記解析部は、設定された前記第1ステップの実行回数、あるいは設定された、前記第1ステップの実行とその後の実行停止とを繰り返し継続し続ける時間である総撮影時間、に従って、前記第1ステップの実行と前記撮影間隔の間の前記第1ステップの実行の停止との動作を繰り返す、ことを特徴とする、分析方法。
【請求項14】
請求項１２あるいは請求項１３の内の一に記載の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、散乱光検出部からの計測データに基づく前記動的散乱光分析のための演算および静的散乱光分析のための演算を行う第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、散乱光検出部からの計測データに基づく前記動的散乱光分析のための演算および静的散乱光分析のための演算を行う第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、サンプルに光を照射することにより得られた散乱光に基づき、上記サンプルの分析を行う分析装置および分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、サンプル液中における微粒子のサイズや形状等の状態、またその凝集体のサイズや構造等の状態、特にナノメートルからサブミクロンメートルサイズの微粒子や凝集体の状態が分析評価の対象になっている。例えば、サンプル液中に分散し比較的溶媒分子との相互作用が小さい、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物などの粒子、及びその凝集体の状態が分析評価される。また例えば、サンプル溶液中のペプチドや核酸等の低中分子、及びタンパク質等の生体高分子など、溶媒分子と強く相互作用し溶解している分子、及びその凝集体の液中における状態が分析評価の対象である。
【0003】
上記分析評価において、一般に２つの光散乱測定法が用いられている。その光散乱測定法の一つは、分析評価の対象物からの光散乱を所定の散乱角度で検出して、光散乱の時間的変動（揺らぎ）を計測する動的光散乱（ＤＬＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）測定法である。ＤＬＳ測定法では、主に分析対象の散乱体の運動に関する情報が得られる。
【0004】
もう一つの光散乱測定法は、分析対象からの光散乱の平均強度に対して散乱角度の依存性を測定する方法で、静的光散乱（ＳＬＳ：Ｓｔａｔｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）測定法である。ＳＬＳ測定法では、主に分析対象の散乱体の構造に関する情報が得られる。
【0005】
上記ＤＬＳ測定法あるいはＳＬＳ測定法を用いたサンプルの分析装置が、以下に記載の特許文献１や特許文献２、特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第５８８３２３３号公報
【特許文献2】特許第６７５７９６４号公報
【特許文献3】特表２０１９―５３６９９７号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Ｔ．Ｗａｋａｍａｔｓｕ，Ｔ．Ｏｎｏｄａ，Ｍ．Ｍａｋｏｔｏ，“Ｔｉｍｅ－ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ－ｌｉｇｈｔ－ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ－ｌｙｓｏｚｙｍｅ ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，（２０１８），ｖｏｌ．５７，０５８００３－１～０５８００３－３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
サンプルである測定対象は時間経過と共にその状態が変化する。サンプルの経時変化は避けられない。同じ測定対象において、しかも同じ経過時間の状態において、多くの情報をえることが非常に重要である。例えば、同じ測定対象についてＤＬＳとＳＬＳの測定を同時に行うことができれば、上記測定対象に関してたいへん貴重な情報が得られる。これは一例に過ぎないが、粒子や凝集体等の分析対象の運動と構造に関する知見を分析・評価する、貴重な情報が得られる。
【0009】
公知文献について調査を行ったが、同じ測定対象に対して、同時にＤＬＳとＳＬＳの測定を行うことの重要性を記載あるいは示唆している公知文献は見つからなかった。またこれを実現するための構成を示唆している公知文献も見つからなかった。
【0010】
本発明の目的は、同じ測定対象に関して、同じ経過時間の状態に於ける、ＤＬＳ計測法とＳＬＳ計測法の両方の計測を実行することが可能な、分析装置および分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
〔第1の発明〕
上記課題を解決する第１の発明は、
サンプルの計測のために使用する光を発生する光源と、
前記光源が発生した光に基づき、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部と、
前記照射光の前記焦点が形成された領域である分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルからの前記小角散乱光の状態を計測するための散乱光検出部と、
前記散乱光検出部の計測結果に基づき前記サンプルの解析を行う、記憶装置を備えた、解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第１の発明は、
サンプルの計測のために使用する光を発生する光源と、
前記光源が発生した光に基づき、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部と、
前記照射光の前記焦点が形成された領域である分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルからの前記小角散乱光の状態を計測するための散乱光検出部と、
前記散乱光検出部の計測結果に基づき前記サンプルの解析を行う、記憶装置を備えた、解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
【0012】
〔第２の発明〕
上記課題を解決する第２の発明は、第１の発明の分析装置において、
前記散乱光検出部は光検出器を備え、
前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、
前記解析部は、前記顕微鏡画像を前記散乱光検出部の前記計測結果として繰り返し取り込んで、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第２の発明は、第１の発明の分析装置において、
前記散乱光検出部は光検出器を備え、
前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、
前記解析部は、前記顕微鏡画像を前記散乱光検出部の前記計測結果として繰り返し取り込んで、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置である。
【0013】
〔第３の発明〕
上記課題を解決する第３の発明は、第２の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部から前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分や前記静的散乱光成分を解析することを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第３の発明は、第２の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部から前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分や前記静的散乱光成分を解析することを特徴とする、分析装置である。
【0014】
〔第１から第３の発明の作用効果〕
次に第１から第３の発明の作用効果について説明する。第１のから第３の発明の構成では、前記解析部は、前記散乱光検出部の計測結果を、例えば、定められた回数あるいは定められた時間、繰り返して前記記憶装置に記憶する構成を有している。従って、瞬時に、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を得ることができる。サンプルは時間経過と共にその状態が変化する場合が多いが、第１から第３の発明では、サンプルは時間経過と対比すると、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を同時に、瞬時に、得られるとみることができる。すなわち、同一の計測対象領域に対して、しかも同一の時間経過の状態において、動的散乱測定法および静的散乱測定法による分析評価が可能となる。
次に第１から第３の発明の作用効果について説明する。第１のから第３の発明の構成では、前記解析部は、前記散乱光検出部の計測結果を、例えば、定められた回数あるいは定められた時間、繰り返して前記記憶装置に記憶する構成を有している。従って、瞬時に、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を得ることができる。サンプルは時間経過と共にその状態が変化する場合が多いが、第１から第３の発明では、サンプルは時間経過と対比すると、動的散乱光および静的散乱光の解析に必要なサンプルの計測結果を同時に、瞬時に、得られるとみることができる。すなわち、同一の計測対象領域に対して、しかも同一の時間経過の状態において、動的散乱測定法および静的散乱測定法による分析評価が可能となる。
【0015】
また従来の技術では、サンプル内の解析可能領域が大きく、微小領域に絞り込んだ解析が不可能であった。第１の発明では、前記サンプル内に焦点を形成する照射光を前記サンプルに照射する光照射部を備えており、分析しようとする領域を非常に小さい分析微小領域に絞り込むことができる。
【0016】
例えば、特許文献１に記載の技術では、時間平均自己相関関数―相関関数の緩和データを取得する測定解析装置であって、すなわちＤＬＳ測定解析装置であり、回転機構（散乱角調整機構）により散乱角を変更させて、散乱角ごとにＤＬＳ測定を行っている。例えば、特許文献１の段落［００４５］等を参照のこと。
【0017】
また、特許文献１では、走査型顕微光散乱測定解析装置の別の実施形態として、試料からの散乱光に対して、対物レンズとカバー部材の使用により、選択した散乱角での散乱光のみを選択検出するＤＬＳ測定法について、（例えば特許文献１の段落［０１０３］等に記載のように）、さらに対物レンズと結像用レンズの間に散乱角選択フィルターを配置して、同様に選択した散乱角での散乱光のみを選択検出するＤＬＳ測定法について（例えば、特許文献１の段落［０１１５］等に記載のように）、開示している。
【0018】
しかしながら、上記カバー部材ならびに上記散乱角選択フィルター（ここでは、便宜上、散乱角選択デバイスと呼ぶ）を使用し散乱角を連続的に変化させて、散乱光を計測する手段が開示されておらず、上記散乱角選択デバイスを用いて、散乱角度を瞬時に連続的に変化させて（例えば、１°～１５°の散乱角範囲において角度分解能０．１°程度以下で、０．１秒以下の瞬時測定を行う場合等）、散乱光の強度空間パターン（散乱角に対する散乱光強度分布）を計測するＳＬＳ測定は、技術的に困難である。したがって、特許文献１の技術では、ＤＬＳとＳＬＳを同時に測定することが困難であった。
【0019】
また、特許文献１では、試料の多数点におけるＤＬＳ測定について、例えば、走査機構により数μｍ間隔で測定位置を変えながら微小体積についてのＤＬＳ測定について開示されている。例えば、特許文献１の段落［０００７］等を参照のこと。しかしながら、上述のように上記散乱角選択デバイスの使用によって顕微鏡スケールにおける試料からのＳＬＳを瞬時で測定することは難しい上に、さらに顕微鏡スケールでＤＬＳとＳＬＳの測定を同時に瞬時に行うことは困難であった。
【0020】
また、特許文献２では、タンパク質結晶化溶液からの前方小角散乱光又は後方小角散乱光の測定において、これら散乱光を所定の散乱角範囲で取り込み、平行な散乱光に変換して、散乱光の強度分布（散乱角に対する分布関数）を一度にリアルタイムで計測していた。例えば、特許文献２の段落［００７０］等を参照のこと。
【0021】
特許文献２には、リアルタイムのＳＬＳ測定法と、そのＳＬＳ測定データの解析方法については開示されている。例えば、特許文献２の段落［０１０７］等を参照のこと。しかし、リアルタイムのＤＬＳ測定法とその解析方法については開示も示唆もされておらず、さらに、ＤＬＳとＳＬＳの同時測定法とその解析方法については記載されていない。さらにまた、特許文献２では、溶液セルに入射する入射光として平行光（コリメート光）である。例えば、特許文献２の段落［００５６］を参照のこと。入射光ビームのサイズは、例えば直径０．７ｍｍ程度である。例えば、特許文献２の段落［０１３３］等を参照のこと。このためサンプルの例えば数十～百μｍ２程度以下の微小領域において、顕微鏡スケールでＤＬＳとＳＬＳの同時測定法を行い、局所的に粒子や凝集体の分析評価を行うことは困難である。したがって、特許文献２では、ＤＬＳとＳＬＳの測定を同時に瞬時に行い、分析対象の粒子や凝集体等の拡散係数やサイズ、及び凝集体等の構造などを分析し、顕微鏡スケールにおいて溶液構造などの微細構造を分析評価することは難しい。
【0022】
さらにまた、特許文献３に記載の技術は、アキシコンレンズを含む光学素子によりサンプル中に干渉ビームを生成し実質的に照射されない暗領域を形成して、遠視野での暗領域において散乱光を検出するように配置し、照射軸から０°～１０°の低角度の散乱角度でのＤＬＳおよび/またはＳＬＳの測定を行う技術である。上記散乱光の検出器は、０°～１０°の範囲で複数の検出器が配置される。例えば、特許文献３の段落［００１５］等を参照のこと。例えば、前記検出器または前記複数の検出器は、１°または２°または３°または４°または５°の範囲の散乱光を検出するように構成される。例えば、特許文献３の段落［００１６］等を参照のこと。
【0023】
すなわち、複数の検出器を使用して、離散的な散乱角度で前記散乱光を検出するために、連続的なＳＬＳの空間パターンを瞬時で測定することは困難である。ここで、０°～１０°の間の任意角度での散乱光測定する場合について、検出器に光ファイバを結合させる、と記載がある。例えば、特許文献３の段落［００１６］等を参照のこと。しかし具体的な方法についての開示は無く、様々な角度に関して光ファイバで取り込んだ散乱光を検出器で検出して、ＳＬＳ信号すなわち散乱光強度関数（散乱光強度の散乱角依存）に変換して得ることは、技術的に困難である。したがって、特許文献２では、ＤＬＳとＳＬＳを、同時に瞬時に行うことは困難である。
【0024】
〔第２の発明および第３の発明の作用効果〕
上記説明に加え、さらに第２の発明や第３の発明では、前記サンプル内の、前記照射光の前記焦点が形成された分析微小領域からの前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行散乱光変換部により形成された平行小角散乱光を散乱光検出部で検出する構成を備えている。第２の発明では上述したように、前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像が生成される。またこの顕微鏡画像を連続して繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の時々刻々起こる変化を動画像として計測することが可能となった。時々刻々変わる変化を特定領域について解析することにより、ＤＬＳ解析を行うことができる。また前記顕微鏡画像を光軸から半径方向に伸びる領域で捕らえて解析することにより、ＳＬＳ解析が行える。すなわち同一の領域に於いて起こる、サンプルの時間経過に伴う変化の過程を、顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像の動画像として捉えることができる。さらにこの動画像から、サンプルの経時的な変化の過程における特定の時間経過時点での、ＤＬＳ解析とＳＬＳ解析の両方の解析結果を得ることができる。しかも顕微鏡スケールで拡大された状態の計測結果を用いて、解析を行うことができる。従来技術に於いて、このような解析は行えなかった。
上記説明に加え、さらに第２の発明や第３の発明では、前記サンプル内の、前記照射光の前記焦点が形成された分析微小領域からの前方あるいは後方の小角散乱光を受け、平行散乱光変換部により形成された平行小角散乱光を散乱光検出部で検出する構成を備えている。第２の発明では上述したように、前記光検出器に、前記分析微小領域に存在するサンプルの状態の顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像が生成される。またこの顕微鏡画像を連続して繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の時々刻々起こる変化を動画像として計測することが可能となった。時々刻々変わる変化を特定領域について解析することにより、ＤＬＳ解析を行うことができる。また前記顕微鏡画像を光軸から半径方向に伸びる領域で捕らえて解析することにより、ＳＬＳ解析が行える。すなわち同一の領域に於いて起こる、サンプルの時間経過に伴う変化の過程を、顕微鏡スケールで拡大された画像である顕微鏡画像の動画像として捉えることができる。さらにこの動画像から、サンプルの経時的な変化の過程における特定の時間経過時点での、ＤＬＳ解析とＳＬＳ解析の両方の解析結果を得ることができる。しかも顕微鏡スケールで拡大された状態の計測結果を用いて、解析を行うことができる。従来技術に於いて、このような解析は行えなかった。
【0025】
〔第４の発明〕
上記課題を解決する第４の発明は、第１の発明から第３の発明の内の一の分析装置において、
前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部を設け、前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光が、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部の前記光検出器に入射し、
前記平行小角散乱光の前記光検出器への入射により、前記光検出器によって、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像が検出される、ことを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第４の発明は、第１の発明から第３の発明の内の一の分析装置において、
前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部を設け、前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光が、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部の前記光検出器に入射し、
前記平行小角散乱光の前記光検出器への入射により、前記光検出器によって、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像が検出される、ことを特徴とする、分析装置である。
【0026】
〔第５の発明〕
上記課題を解決する第５の発明は、第４の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第５の発明は、第４の発明の分析装置において、
前記解析部は、前記光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置である。
【0027】
〔第６の発明〕
上記課題を解決する第６の発明は、第４の発明あるいは第５の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第６の発明は、第４の発明あるいは第５の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置である。
【0028】
〔第４の発明から第６の発明に関する作用効果〕
以下で図１０から図１４に記載の実施例に基づき説明する如く、光照射部１４０より照射された照射光１４８に基づき、サンプル１５４内の分析微小領域１５６に存在するサンプルによって小角散乱光１６０が作られる。この小角散乱光１６０が平行散乱光変換部１７０により平行小角散乱光１６８に変えられる。平行小角散乱光１６８が散乱角フィルター１８０に入射することにより、特定の散乱角であってさらに光軸１４６に垂直な面における円弧状の形状の円弧状特定角度散乱光１８６が散乱角フィルター１８０を通過し、散乱光集光部１９０に入射する。この円弧状特定角度散乱光１８６が散乱光集光部１９０を介して光検出器２０２に入射することにより、分析微小領域１５６に存在するサンプルの状態を表す画像が拡大された状態の顕微鏡画像として、光検出器２０２により検出される。この顕微鏡画像を光検出器２０２の検出結果として解析部２５０に取り込み、保存することができる。
以下で図１０から図１４に記載の実施例に基づき説明する如く、光照射部１４０より照射された照射光１４８に基づき、サンプル１５４内の分析微小領域１５６に存在するサンプルによって小角散乱光１６０が作られる。この小角散乱光１６０が平行散乱光変換部１７０により平行小角散乱光１６８に変えられる。平行小角散乱光１６８が散乱角フィルター１８０に入射することにより、特定の散乱角であってさらに光軸１４６に垂直な面における円弧状の形状の円弧状特定角度散乱光１８６が散乱角フィルター１８０を通過し、散乱光集光部１９０に入射する。この円弧状特定角度散乱光１８６が散乱光集光部１９０を介して光検出器２０２に入射することにより、分析微小領域１５６に存在するサンプルの状態を表す画像が拡大された状態の顕微鏡画像として、光検出器２０２により検出される。この顕微鏡画像を光検出器２０２の検出結果として解析部２５０に取り込み、保存することができる。
【0029】
公知文献を調査したが、分析微小領域１５６に存在するサンプルの状態を表す拡大画像、すなわち顕微鏡画像を表示できる技術を開示あるいは示唆している公知例は発見できなかった。なお特許文献１には、散乱角選択フィルタ１９が記載されている。しかし、この散乱角選択フィルタ１９の開口は点であり、円弧状の広がりがない。このため前記顕微鏡画像を作ることができない。
【0030】
〔第７の発明〕
上記課題を解決する第７の発明は、第１の発明から第６の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部に入射する入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、前記入射光の光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であることを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第７の発明は、第１の発明から第６の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部に入射する入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、前記入射光の光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であることを特徴とする、分析装置である。
【0031】
〔第８の発明〕
上記課題を解決する第８の発明は、第１の発明から第７の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部は、光を集光するための集光レンズと前記集光レンズを、前記光照射部へ入射する前記入射光の光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ミリ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第８の発明は、第１の発明から第７の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部は、光を集光するための集光レンズと前記集光レンズを、前記光照射部へ入射する前記入射光の光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ミリ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置である。
【0032】
〔第９の発明〕
上記課題を解決する第９の発明は、第１の発明から第８の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第９の発明は、第１の発明から第８の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
【0033】
〔第１０の発明〕
上記課題を解決する第１０の発明は、第1の発明から第９の発明の内の一の発明の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第１０の発明は、第1の発明から第９の発明の内の一の発明の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部の前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記分析を行うことを特徴とする、分析装置である。
【0034】
〔第１０の発明の作用効果〕
第１０の発明の作用効果を説明する。第1の発明では、前記サンプル内の解析したい領域に、前記照射光の前記焦点を形成することにより、分析したい領域の状態を正確に計測できる効果がある。しかしこの効果を活かすためには、分析したい領域に前記照射光の焦点が形成されるように、サンプルセルの位置を、例えば光軸に垂直な面において、サンプル位置調整機構により調整することが必要となる。この作業を簡単にしかも正確に行うことができるように、本発明では、調整用画像を表示する。この調整用画像は、例えば現在の照射光の焦点位置のサンプルから発生した小角散乱光に基づいて描かれる。この画像を見ながらサンプルセルの位置を、サンプル位置調整機構を用いて調整することにより、サンプルセルの位置を、より正確に、しかもよりスムーズに調整することができる
第１０の発明の作用効果を説明する。第1の発明では、前記サンプル内の解析したい領域に、前記照射光の前記焦点を形成することにより、分析したい領域の状態を正確に計測できる効果がある。しかしこの効果を活かすためには、分析したい領域に前記照射光の焦点が形成されるように、サンプルセルの位置を、例えば光軸に垂直な面において、サンプル位置調整機構により調整することが必要となる。この作業を簡単にしかも正確に行うことができるように、本発明では、調整用画像を表示する。この調整用画像は、例えば現在の照射光の焦点位置のサンプルから発生した小角散乱光に基づいて描かれる。この画像を見ながらサンプルセルの位置を、サンプル位置調整機構を用いて調整することにより、サンプルセルの位置を、より正確に、しかもよりスムーズに調整することができる
【0035】
〔第１１の発明〕
上記課題を解決する第１１の発明は、第1の発明から第１０の発明の内の一の発明の分析装置において、前記光照射部から前記サンプルへ照射される照射光の光軸に対する最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
上記課題を解決する第１１の発明は、第1の発明から第１０の発明の内の一の発明の分析装置において、前記光照射部から前記サンプルへ照射される照射光の光軸に対する最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲であることを特徴とする、分析装置である。
【0036】
〔第１２の発明〕
上記課題を解決する第１２の発明は、第1の発明から第１１の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算を行う、第３ステップと 、
を有することを特徴とする、分析方法である。
上記課題を解決する第１２の発明は、第1の発明から第１１の発明の内の一の発明の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算を行う、第３ステップと 、
を有することを特徴とする、分析方法である。
【0037】
〔第１３の発明〕
上記課題を解決する第１３の発明は、第１２の発明の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から繰り返し計測結果を取り込む第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔の終了後再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記解析部は、設定された前記第1ステップの実行回数、あるいは設定された、前記第1ステップの実行とその後の実行停止とを繰り返し継続し続ける時間である総撮影時間、に従って、前記第1ステップの実行と前記撮影間隔の間の前記第1ステップの実行の停止との動作を繰り返す、ことを特徴とする、分析方法。
上記課題を解決する第１３の発明は、第１２の発明の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から繰り返し計測結果を取り込む第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔の終了後再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記解析部は、設定された前記第1ステップの実行回数、あるいは設定された、前記第1ステップの実行とその後の実行停止とを繰り返し継続し続ける時間である総撮影時間、に従って、前記第1ステップの実行と前記撮影間隔の間の前記第1ステップの実行の停止との動作を繰り返す、ことを特徴とする、分析方法。
【0038】
〔第１４の発明〕
上記課題を解決する第１４の発明は、第１２あるいは第１３の発明の内の一の発明の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、散乱光検出部からの計測データに基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法である。
上記課題を解決する第１４の発明は、第１２あるいは第１３の発明の内の一の発明の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、散乱光検出部からの計測データに基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法である。
【発明の効果】
【0039】
本発明によれば、同じ測定対象に関して、同じ経過時間の状態における、ＤＬＳ測定法とＳＬＳ測定法の両測定を実行することが可能な、分析装置および分析方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明が適用された、サンプルの分析微小領域の分析を行う分析装置の実施例を説明するための説明図である。
【図4】本発明が適用された実施例に於いて計測された顕微鏡画像の説明図である。
【図5】小角散乱光の顕微鏡画像に基づく解析方法を説明するための説明図である。
【図6】散乱光検出部における光検出器の一例において、その検出面を説明する説明図である。
【図7】散乱光検出部により検出された検出結果と記憶状態との関係を説明する説明図である。
【図8】散乱光検出部で検出された小角散乱光に基づく顕微鏡画像とＤＬＳ分析領域Ｒ１およびＳＬＳ分析領域Ｒ２との関係を説明する説明図である。
【図9】ＳＬＳ分析領域Ｒ２と散乱光検出部の検出エリアにおける検出結果との関係を説明する説明図である。
【図10】本発明が適用された他の実施例を説明する説明図である。
【図12】散乱角フィルターを説明する説明図である。
【図13】散乱光検出部としてレンズ付きカメラを使用した場合の説明図である。
【図14】散乱光検出部としてレンズ付きカメラを使用して、散乱光像を測定する場合の他の実施例である。
【図17】計測結果の記憶装置に於ける記憶状態、及び記憶されたデータを利用した分析結果の記憶状態、を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
１．散乱光に基づくサンプル１５４の分析を行うための分析装置１００の説明
１．１ はじめに
本明細書においては、同一符号を付した構成は、同じ動作および作用を為し、同じ効果を奏する。煩雑さを避けるため、同じ符号の構成に対して繰り返しの説明を省略する場合がある。また本明細書の記載において、「検知」や「検出」、「計測」、「測定」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。さらに「照射する」や「入射する」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。
１．１ はじめに
本明細書においては、同一符号を付した構成は、同じ動作および作用を為し、同じ効果を奏する。煩雑さを避けるため、同じ符号の構成に対して繰り返しの説明を省略する場合がある。また本明細書の記載において、「検知」や「検出」、「計測」、「測定」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。さらに「照射する」や「入射する」の用語に関し、厳密な使い分けを行わない。同様の意味を持つものとして記載する。
【0042】
１．２ 分析装置１００の概要の説明
図１に、本発明が適用された実施例である、分析装置１００の構成を示す。以下で詳述するが、光源１１０で分析対象であるサンプル１５４を照射するのに適した光１１２を発生する。光源１１０で発生した光１１２は、入射光調整部１２０に導かれ、入射光調整部１２０で光１１２を調整して入射光１２６を発生する。入射光１２６は光照射部１４０に導入される。光照射部１４０は導入された入射光１２６に基づいてサンプル１５４を照射するための照射光１４８を発生する。照射光１４８はサンプル１５４の分析微小領域１５６に照射され、分析微小領域１５６に焦点を形成する。照射光１４８の照射により、サンプル１５４の分析微小領域１５６から、散乱光が、サンプル１５４の前方側および後方側に発生する。この前方側および後方側の散乱光の内の、少なくとも一方側の小角散乱光１６０が平行散乱光変換部１７０により平行小角散乱光１６８に変更され、散乱光検出部２００で検出される。散乱光検出部２００の検出結果に基づき、解析部２５０でサンプル１５４に関する解析が行われ、解析結果が解析部２５０の入出力装置２６６から出力される。
図１に、本発明が適用された実施例である、分析装置１００の構成を示す。以下で詳述するが、光源１１０で分析対象であるサンプル１５４を照射するのに適した光１１２を発生する。光源１１０で発生した光１１２は、入射光調整部１２０に導かれ、入射光調整部１２０で光１１２を調整して入射光１２６を発生する。入射光１２６は光照射部１４０に導入される。光照射部１４０は導入された入射光１２６に基づいてサンプル１５４を照射するための照射光１４８を発生する。照射光１４８はサンプル１５４の分析微小領域１５６に照射され、分析微小領域１５６に焦点を形成する。照射光１４８の照射により、サンプル１５４の分析微小領域１５６から、散乱光が、サンプル１５４の前方側および後方側に発生する。この前方側および後方側の散乱光の内の、少なくとも一方側の小角散乱光１６０が平行散乱光変換部１７０により平行小角散乱光１６８に変更され、散乱光検出部２００で検出される。散乱光検出部２００の検出結果に基づき、解析部２５０でサンプル１５４に関する解析が行われ、解析結果が解析部２５０の入出力装置２６６から出力される。
【0043】
なお後方側に発生した小角散乱光１６０、および前記後方側に発生した小角散乱光１６０を平行小角散乱光１６８に変換する構成、後方側の小角散乱光６８に基づく平行小角散乱光１６８を検出する散乱光検出部２００、に関する構成は、前方側に発生した小角散乱光１６０を平行散乱光変換部１７０により、平行小角散乱光１６８に変換して、散乱光検出部２００で検知する構成と、ほぼ同じ構成であり、ほぼ同じ作用効果であるので、図を用いた記載を省略する。
【0044】
光照射部１４０が発生する照射光１４８は、サンプル１５４の解析精度を向上するうえで大変重要である。光照射部１４０では、入射光調整部１２０が発生した入射光１２６に基づいて照射光１４８が形成されるので、入射光調整部１２０は、照射光１４８を発生するのに適した状態の入射光１２６を発生することが重要となる。また光照射部１４０に入射光１２６以外の迷光が入射するのを防止することが望ましい。光学絞り１３８はこのような目的で設けられている。さらに光学絞り１３８は試料部１５０や平行散乱光変換部１７０等からの反射光が、再度、試料部１５０のサンプル１５４へ入射するのを防ぐ効果を発揮する。
【0045】
図１に記載の実施例では、照射光１４８に基づいてサンプル１５４が発生する小角散乱光１６０の内の前方の方向に発生する小角散乱光１６０を利用する構成を記載している。さらに図１の記載では、光軸１４６に対して一方側に発生した小角散乱光１６０のみを記載している。しかしこれらは説明の煩雑さや図示の煩雑さを避けたためである。サンプル１５４からは前方方向だけでなく、後方方向にも同様に散乱光が発生する。この散乱光の内の小角散乱光１６０に関して、前方だけでなく後方に向けて発生した小角散乱光１６０も同様に利用可能である。また前方および後方に向けて発生する小角散乱光１６０は、光軸１４６に対して特定角度だけでなく、全周に渡って発生する。この全周に渡って発生する散乱光を利用することが可能である。図１で散乱光の内の特定角にだけ限定した小角散乱光１６０が散乱光検出部２００に入射しているように記載している。しかしこれは一例として記載したものであり、図１に記載の小角散乱光１６０以外の部分を含めた光軸１４６に対して全周に渡る散乱光が発生している。必要に応じて散乱光検出部２００に入力可能であり、検出可能である。
【0046】
分析装置１００において、光照射部１４０と入射光調整部１２０の配置関係に自由度を持たせることが好ましく、光照射部１４０に対して入射光１２６の光軸を変更することが必要となる場合が生じる。この場合には光路変更部１３０を設けることにより、光軸を変更することが可能である。この実施例では、入射光調整部１２０と光学絞り１３８との間に光路変更部１３０を設けているがこれは一例であり、必要に応じ他の部分に設けることも可能であり、また複数個設けても良い。
【0047】
上述したが、光照射部１４０では、光路変更部１３０からの入射光１２６を、焦点を有する集光ビームに変え、照射光１４８として、サンプル１５４に照射する。照射光１４８の焦点が、サンプル１５４の分析すべき対象領域の位置に一致するように、すなわち分析を行いたい分析微小領域１５６に焦点が位置するように光照射部１４０の集光レンズ１４２が設定されている。言い換えると集光レンズ１４２の焦点距離に基づいて、集光レンズ１４２とサンプル１５４との位置関係が設定される。
【0048】
照射光１４８の焦点位置が、サンプル１５４の内部の分析を試みたい分析対象点である分析微小領域１５６となるように、試料部１５０に設けられているサンプル位置調整機構１５８により、サンプル１５４を収納するサンプルセル１５２の位置を３次元において微調整することが可能である。このような構成により、以下で詳述するが、サンプル１５４の内の解析したい部分である分析微小領域１５６で、照射光１４８が焦点を結ぶように、サンプル位置調整機構１５８を調整することにより、分析したい領域から小角散乱光１６０を正確に発生させることができる。本実施例では、サンプル１５４内の目的とする部分で発生させた小角散乱光１６０を使用することができるので、目的とする部分の分析結果を得ることができる。
【0049】
照射光１４８の焦点位置とサンプル１５４との光軸１４６方向の関係は、集光レンズ１４２の焦点距離で定まるので、集光レンズ１４２とサンプルセル１５２との光軸１４６上の距離は、集光レンズ１４２とサンプルセル１５２との距離を正確に維持することで、照射光１４８の焦点をサンプル１５４の内部に位置させることができる。しかし、サンプル１５４における光軸１４６に垂直な面のどこに照射光１４８の焦点を結ばせるかは、操作者の意図により変わる。このため、サンプル位置調整機構１５８は、光軸１４６に垂直な面において、サンプルセル１５２を移動できることが重要である。以下で再度説明するが、本実施例および以下で説明する他の実施例でも同様、正式な計測に入る前に、散乱光検出部２００の検知結果をもとに、平行小角散乱光１６８に基づく調整用画像を解析部２５０により調整用画像として入出力装置２６６に表示する。この調整用画像を見ながら、サンプル位置調整機構１５８で少なくともサンプルセル１５２を光軸１４６に垂直な面において移動調整する。このことにより、分析したい領域に照射光１４８の焦点を結ぶことができる。照射光１４８の焦点の領域が望ましい分析微小領域１５６となる。
【0050】
照射光１４８の焦点位置により定まる分析微小領域１５６の設定が行われた後、操作者による正式な計測開始の指示が解析部２５０の入出力装置２６６により行われる。これにより、解析部２５０により動的散乱光および静的散乱光の解析に必要な計測結果が散乱光検出部２００より取り込まれる。取り込まれた散乱光検出部２００の計測結果は、解析部２５０の記憶装置２９０に、散乱光検出部２００の計測面に於ける計測素子の位置と関連付けられて記憶される。計測したい分析微小領域１５６が正確に設定でき、そこから繰り返し取り込まれる計測データが、光軸１４６に対する角度情報と関係づけられる光検出器２０２に於ける計測面上の位置関係に関連付けられて記憶されるので、記憶されたデータから以下で説明する動的光散乱や静的光散乱の両方に関する高い精度の解析が可能となる。記憶された計測結果は、共通の分析微小領域１５６に対する、しかも同じ時間的なタイミングで計測された値である。
【0051】
サンプル１５４に照射された照射光１４８は、その一部が散乱光となるが、大部分はサンプル１５４を貫通する透過光１６４となる。透過光１６４は平行散乱光変換部１７０により、光軸１４６に平行な光に変えられ、平行散乱光変換部１７０の後方または前方に配置された透過光遮光部１７６により遮断される。一方サンプル１５４の分析微小領域１５６により発生した散乱光の内、透過光１６４に近い角度である、言い換えると図３で述べる最大角度θ０Ｓより小さい角度である、小角散乱光１６０は、平行散乱光変換部１７０により、平行小角散乱光１６８に変換され、散乱光検出部２００で検出される。
【0052】
図１に記載の実施例では、サンプル１５４の分析微小領域１５６に絞り込んで、照射光１４８を照射することができる。このためサンプル１５４の分析したい分析微小領域１５６で発生した散乱光を、動的光散乱と静的光散乱の両方に関して散乱光検出部２００でリアルタイム(実時間)に検出でき、サンプル１５４である液中の粒子や凝集体の状態を、解析部２５０によりリアルタイム(実時間)で分析することができる。
【0053】
解析部２５０は、動的光散乱と静的光散乱の両方を検出し、これらの検出結果に基づいて、サンプル１５４内の粒子や凝集体の各種状態を分析し、その結果は解析部２５０の入出力装置２６６から出力することができる。各種状態を表す情報としては例えば、粒子や凝集体の拡散係数や、粒子や凝集体のサイズ、粒子や凝集体の構造パラメータ、等があり、これらの解析結果が入出力装置２６６から分析結果として出力される。
【0054】
図１に記載の実施例では、サンプル１５４が発生する前方および後方の小角散乱光１６０の内、前方の小角散乱光１６０を検出する構成を代表例として示している。サンプル１５４の分析微小領域１５６は、上述したとおり、前方だけでなく後方にも小角散乱光１６０を発生する。従って前方だけでなく後方に向けて発生する小角散乱光１６０を使用しても、前方の小角散乱光１６０を使用した場合と同様に、分析結果を得ることができる。従って前方の小角散乱光１６０の代わりに後方の小角散乱光１６０を利用することができる。以下に記載の実施例では、前方の小角散乱光１６０または後方の小角散乱光１６０に基づく実施例の代表例として、前方小角散乱光を使用した実施例を示して説明する。技術的な作用および効果は基本的な部分に於いて、これら両方の実施例に関しほぼ同じである。なお、透過光１６４は光の進行方向における前方に存在し、後方には存在しない。後方の小角散乱光１６０を利用する場合、透過光１６４と小角散乱光１６０との重なりを考慮する必要が無い。しかし、照射光１４８との重なりを考慮することが必要である。また光照射部１４０と平行散乱光変換部１７０との関係も考慮することが必要となる。
【0055】
１．３ 分析装置１００を構成する各構成の説明
（１）光源１１０の説明
図１に記載の光源１１０は、分析対象であるサンプル１５４に照射する照射光１４８を発生するのに適した光１１２を発生することが求められる。光源１１０が発生した光１１２に基づいて、入射光調整部１２０により入射光１２６が形成され、入射光１２６に基づいて、サンプル１５４へ照射する照射光１４８が光照射部１４０により形成される。照射光１４８をサンプル１５４に照射したときに、サンプル１５４から散乱光、特に小角散乱光１６０が効率よく発生することが望ましい。光源１１０はサンプル１５４に於いて小角散乱光１６０が効率よく発生するのに適した性質を持つ光１１２を発生することが求められる。
（１）光源１１０の説明
図１に記載の光源１１０は、分析対象であるサンプル１５４に照射する照射光１４８を発生するのに適した光１１２を発生することが求められる。光源１１０が発生した光１１２に基づいて、入射光調整部１２０により入射光１２６が形成され、入射光１２６に基づいて、サンプル１５４へ照射する照射光１４８が光照射部１４０により形成される。照射光１４８をサンプル１５４に照射したときに、サンプル１５４から散乱光、特に小角散乱光１６０が効率よく発生することが望ましい。光源１１０はサンプル１５４に於いて小角散乱光１６０が効率よく発生するのに適した性質を持つ光１１２を発生することが求められる。
【0056】
光源１１０には、例えば、各種ガスレーザ、半導体レーザ（ＬＤ）、ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）レーザ、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）等、色々なレーザを、用いることができる。その中でも光源１１０は、高輝度のレーザ光源であって、高いコヒーレンス長を持った、シングル縦モードの単一波長で発振するレーザ光源を用いることが好ましい。このようなレーザ光源としては、例えば、ＤＰＳＳレーザがある。ＤＰＳＳレーザは、レーザ光発振に必要な光共振器が内蔵された、小型のレーザ光源である。このＤＰＳＳレーザは、低電力で高効率の安定な高出力レーザ光が得られるという特長がある。このため、本発明の実施例である分析装置１００の光源１１０として、好適である。
【0057】
また、光源１１０は、駆動電源と光源本体が小型で、粒子や凝集体を分析するための分析装置１００への組み込むのに適したサイズであることが好ましい。このため、例えば、ペプチドや核酸等の低中分子やタンパク質等の生体高分子、及びその凝集体、また、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物等の微粒子、及びその凝集体などを分析対象とする場合は、数ｍＷ～数十ｍＷのレーザ光源を用いることが好適である。
【0058】
光源１１０が出力する光１１２のパワーは、分析対象のサンプル１５４の散乱光の強度や、散乱光検出部２００の光検出器２０２の感度、あるいは光検出用カメラ２０４の感度、散乱光強度計測で使用する増幅器の増幅度、光検出器２０２による散乱光強度測定の露光時間、あるいは光検出器２０２による散乱光強度測定の露光時間等の内の一つあるいは幾つかに対応して、調整することが好適である。なお、サンプル１５４への入射光１２６の強度は、光源１１０からの光１１２の強度を、入射光調整部１２０の光量調整素子１２２で調整することによって、適切な強度範囲に調整することができる。
【0059】
光源１１０から出射される光１１２のビームサイズはできる限り小さく細いことが好ましい。即ちスポット状の光ビームであることが好適である。また、光源１１０からの光１１２は、平行な光、即ち、コリメート光であることが好適である。さらに色々な種類のサンプルの分析に広く対応でき、しかも高い検知精度が得られるとの観点から、光１１２の断面が円形であることが好ましい。また光照射部１４０からの照射光１４８に関して、サンプル１５４の分析部分である分析微小領域１５６に、光を正確に収束できることが重要であり、この観点において、本実施例では、光１１２の断面サイズ即ちビームサイズが、直径１．６ｍｍ以下であることが好ましい。光１１２の断面サイズが１ｍｍ以下であることがさらに好ましい。光照射部１４０へ入射される入射光１２６の断面サイズ、すなわちビームサイズは、入射光調整部１２０で調整されるが、光１１２のビームサイズが直径１．６ｍｍ以下、特に１ｍｍ以下であれば、入射光調整部１２０でビームサイズの調整をほとんど加えることなく、入射光１２６のビームサイズが定まり、入射光１２６のビームサイズを直径１．６ｍｍ以下に、さらには特に１ｍｍ以下に維持することが容易となる。
【0060】
光源１１０から出射される光１１２の広がり角は、光照射部１４０から照射される照射光１４８の焦点位置での絞り込み精度に大きく影響する。照射光１４８の焦点位置での大きさをできる限り小さくすることが、分析精度の向上に非常に重要である。このような関係から、光１１２の広がり角は、全放射角度で１．５ｍｒａｄ以下、特に１ｍｒａｄ以下とすることが好適である。光源１１０から出射される光１１２の広がり角が大きい場合、光照射部１４０の集光用レンズ群、例えば対物レンズ等、によって、検知に必要な小さなスポット状の光ビームをサンプル１５４へ入射させることが困難になる。さらにまた、小角散乱光１６０の散乱角度との関係が乱れ、平行散乱光変換部１７０のレンズ群によって、所定の放射散乱角範囲でサンプルからの散乱光を平行光に正確に変換することが困難となる。これらは解析精度が低下する原因となる。
【0061】
光源１１０からの出射される光１１２の偏光性には特に制限はない。直線偏光や円偏光、楕円偏光、等の偏光した光を用いることができる。また無偏光であってもよい。この中で、ＴＥ偏光やＴＭ偏光等の直線偏光が利用し易い。
【0062】
偏光解消光散乱法を用いて、サンプル１５４の測定対象粒子やその凝集体等の各運動要素、例えば並進運動と回転運動、を分析する場合や、高分子等の薄膜中の結晶粒などの配向性を分析する場合では、入射光として既知の偏光状態の光、例えば直線偏光を利用する。入射光に対して平行に偏光された散乱光成分、及び垂直に偏光された散乱光成分が、偏光子等を用いてそれぞれ別けて検出される。例えば、垂直方向に偏光された入射光の偏光状態であるＶ偏光状態に対して、水平方向に偏光された偏光状態であるＨ偏光状態の散乱光が検出される場合、「ＶＨ」と表記される。「ＶＶ」と「ＶＨ」、並びに「ＨＨ」と「ＨＶ」等を測定しそれらの評価から、液中の測定対象粒子やその凝集体等の各運動要素である並進運動と回転運動や、高分子等の薄膜中の結晶粒などの配向性を分析できる。また、高精度の散乱光計測には入射光の安定性が要求される。このため、光源１１０の出力安定度は、１時間当たり数％以下であることが好適である。さらに、散乱光の測定において、入射光の強度変化をモニターすることによって、入射光変動の影響を避けることも可能である。
【0063】
サンプル１５４からの散乱光の計測法、特にＤＬＳ測定法では、サンプル１５４の散乱体からの散乱光自体の時間自己相関をとって、時間相関関数を得るホモダイン計測法と、上記散乱体からの散乱光に、ある周波数で変調した参照光を混合して、それに対して時間相関関数を得るヘテロダイン計測法と、がある。ＤＬＳ測定で用いるホモダイン計測法は、光学系が比較的簡単であり、高いＳ／Ｎ比で計測することができ、散乱光の時間相関関数を得られ易い。一方、電気泳動測定などのようにサンプル１５４の散乱体が一定の運動している場合などには、ヘテロダイン計測法がよく用いられる。
【0064】
ホモダイン計測法を用いるＤＬＳ測定では、光源１１０が発生する光１１２として、時間的に強度が一定である光を用いて、散乱光自体の時間的揺らぎから時間相関関数を得ることができる。また光源１１０が発生する光１１２として、ある周波数で変調した変調光を出力するようにしてもよい。また例えばある一定の周波数で回転又は振動するライトチョッパー等の光変調器や、光変調デバイス等の光変調素子を使用して、光源１１０から出射された光１１２をある所定の周波数で変調させて入射光１２６として用いてもよい。
【0065】
一方、ヘテロダイン計測法を用いるＤＬＳ測定では、サンプル１５４の散乱体からの散乱光に混合させる参照光として、ある所定の周波数で変調した光を用いることができる。例えば変調した参照光として、上述同様に光源１１０からの変調光を用いることができる。この場合、光源１１０から出射された光１１２を、例えば２つの光路に分岐させて、一つの光路上にある光を入射光１２６として光照射部１４０に導入し、光照射部１４０から照射光１４８としてサンプル１５４へ照射する。この照射光１４８の照射に基づくサンプル１５４からの散乱光を、平行散乱光変換部１７０を介して散乱光検出部２００の光検出器２０２へ導く。さらにもう一つの光路の光を上記の光変調器や光変調素子等によって、ある所定の周波数に変調された変調光を、そのまま光検出器２０２へ入射させる。サンプル１５４の散乱体からの動的散乱光と、変調した参照光を混合させて光検出器２０２と、を光検出器２０２で計測する。このようにして、変調の参照光に対する散乱光の時間相関関数を得ることができる。
【0066】
（２）入射光調整部１２０の説明
入射光調整部１２０は、試料部１５０に設けられたサンプル１５４へ照射される照射光１４８の状態を調整する機能を有する。具体的には、例えば、入射光調整部１２０は光学素子群から構成されており、光源１１０からの光１１２をサンプル１５４に適した照射光１４８にするために、光量や偏光状態、及び光ビームの形状やサイズ、等を調整する。入射光調整部１２０より調整された入射光は、必要に応じ光路変更部１３０により光路が変更され、光照射部１４０に導かれる。なおこの実施例に於いて、入射光調整部１２０を光路変更部１３０の後に設けても良い。
入射光調整部１２０は、試料部１５０に設けられたサンプル１５４へ照射される照射光１４８の状態を調整する機能を有する。具体的には、例えば、入射光調整部１２０は光学素子群から構成されており、光源１１０からの光１１２をサンプル１５４に適した照射光１４８にするために、光量や偏光状態、及び光ビームの形状やサイズ、等を調整する。入射光調整部１２０より調整された入射光は、必要に応じ光路変更部１３０により光路が変更され、光照射部１４０に導かれる。なおこの実施例に於いて、入射光調整部１２０を光路変更部１３０の後に設けても良い。
【0067】
入射光調整部１２０は、一例として、光量調整素子１２２と偏光素子１２４を有している。光量調整素子１２２は、光源１１０からの光１１２を受け、分析対象であるサンプル１５４へ照射する照射光１４８の強度を調整する。光量調整素子１２２は例えばニュートラルデンシティー（ＮＤ）フィルター、等である。
【0068】
具体的には、光量調整素子１２２として、各種の光学フィルター、例えば、金属薄膜フィルターや誘電体フィルター等を用いることができる。光量調整素子１２２として、例えば透過率０．１％～５０％までのＮＤフィルター等を用いることで、入射光の光量である光強度を容易に調整することができる。
【0069】
光量調整素子１２２の透過率は、分析対象サンプルの散乱光の強度、散乱光検出部２００の光検出器２０２の検出感度や露光時間、及び検出信号の増幅度に対応して調節すればよい。ここで増幅度とは、増幅率や、利得、ゲインである。光検出器２０２により、分析対象のサンプル１５４からの散乱光が、光照射部１４０から出射される照射光１４８の光量に対して、良好なＳＮ比、すなわちノイズ信号に対するシグナル信号の比率、が得られるように、入射光１２６の光量が設定されることが好ましい。
【0070】
入射光調整部１２０が有する偏光素子１２４は、光源１１０からの光１１２の偏光状態を調整して、入射光１２６の偏光状態を設定する機能を有しており、偏光状態を調整する光学素子で構成されている。偏光素子１２４としては、光源１１０からの光１１２が無偏光の光であれば、入射光１２６の偏光性を設定するために、各種の偏光板や偏光フィルターを用いることができる。
【0071】
また、光源１１０からの光１１２が直線偏光の光であれば、偏光子として、１／２波長板等を用いてもよい。これを用いることで、入射光１２６の偏光の方向を任意の方位角度に設定でき、電場ベクトルが光学系に対して水平であるＴＭ偏光（ｐ）偏光、又は垂直であるＴＥ（ｓ）偏光が得られる。さらにまた、光源１１０からの光１１２が直線偏光の光であれば、１／４波長板等を用いて、光源１１０からの光１１２の偏光を、円偏光又は楕円偏光に変換させて、光照射部１４０の入射光１２６として使用することも、必要に応じて可能となる。
【0072】
さらに、分析対象のサンプル１５４からの前方または後方の小角散乱光１６０の強度が、入射光１２６の偏光性に強く依存する場合には、入射光１２６の散乱強度が大きくなるように、偏光素子１２４により入射光１２６の偏光状態を調整することが望ましい。
【0073】
（３）光路変更部１３０の説明
実際に分析装置１００を製造するためには、光源１１０から光照射部１４０に至る光路の光軸を変えることが好ましい場合がある。このような場合には光路変更部１３０を使用することが可能である。なお、光源１１０からの光１１２を、入射光調整部１２０にて上述の調整を行った後、入射光１２６のための光路変更を行う、図１に示す構成は一例である。光路変更が必要な場所に、光路変更部１３０を設けることで、光路変更が可能となる。
実際に分析装置１００を製造するためには、光源１１０から光照射部１４０に至る光路の光軸を変えることが好ましい場合がある。このような場合には光路変更部１３０を使用することが可能である。なお、光源１１０からの光１１２を、入射光調整部１２０にて上述の調整を行った後、入射光１２６のための光路変更を行う、図１に示す構成は一例である。光路変更が必要な場所に、光路変更部１３０を設けることで、光路変更が可能となる。
【0074】
光路変更部１３０は、例えば、一群のミラーや、レンズ、プリズム、等、の光学素子によって構成されている。光路変更部１３０は、例えば、光源１１０からの光１１２の光軸に対して、入射角４５度となる状態に配置された平面ミラー１３２や、平面ミラー１３２なよる反射光に対して入射角４５度となる状態に配置された平面ミラー１３４を備えている。この構成により、光１１２の進行方向を反転させた入射光１２６を光照射部１４０に入射することができる。入射光１２６の光軸１４６上に、光照射部１４０からの照射光１４８の光軸や、平行散乱光変換部１７０の光軸、散乱光検出部２００の光検出器２０２を配置するための基準の軸、を設定している。
【0075】
このことにより、試料部１５０や平行散乱光変換部１７０、散乱光検出部２００の配置関係の調整が容易となる。さらに分析装置１００の形状の小型化にも役立つ。それに加え、入射光１２６の光軸１４６上に生じる照射光１４８の焦点位置が、サンプル１５４における解析したい位置に合うように、試料部１５０のサンプル位置調整機構１５８を調整する操作が容易となる。このことは調整精度の向上にも繋がる。光路変更部１３０を使用して、光路を最適な状態に設定することは、分析装置１００の小型化だけでなく、解析精度の向上にも役立つ。
【0076】
サンプル１５４に対して異なる波長からなる光照射部１４０の照射光１４８を照射して、照射光１４８の波長の相違による、小角散乱光１６０の違いを解析することが有効な場合がある。この場合には、サンプル１５４への入射光１２６の光軸を一定に設定し、波長の異なる複数のレーザ光源を配置する構成が有効な構成となる。光路変更部１３０において、各レーザ光源等に対してそれぞれハーフミラーや、全反射ミラー、プリズム、等、を備えることにより、上述したサンプル１５４に対して異なる波長を入射する構成が可能となる。
【0077】
（４）光学絞り１３８の説明
図１に示すように、入射光調整部１４０の前段に光学絞り１３８が入射光１２６の光軸１４６に沿って配置されている。光学絞り１３８は、サンプル１５４への光照射部１４０からの照射光１４８以外の迷光の入射を防止する機能を有する。さらに試料部１５０や平行散乱光変換部１７０等からの反射光が、再度、サンプル１５４へ入射することを防ぐ機能も有している。光学絞り１３８はこの実施例では、並列に配置された２枚の絞り１３９を備えている。絞り１３９のそれぞれの口径は、入射光１２６を通過させるための入射光１２６の断面形状より大きい形状のスリットを有している。この実施例では、入射光１２６の断面形状が円形であるので、上記スリットは円形を成している。各絞り１３９に形成されたスリットである開口の径は、入射光１２６の径よりも大きく、上述の迷光や反射光を防止するために適切な口径を有している。入射光１２６の光ビームの径が、例えば、直径１ｍｍφであれば、絞り１３９の口径は、直径１．２ｍｍ以上で２ｍｍ以下が好ましい。
図１に示すように、入射光調整部１４０の前段に光学絞り１３８が入射光１２６の光軸１４６に沿って配置されている。光学絞り１３８は、サンプル１５４への光照射部１４０からの照射光１４８以外の迷光の入射を防止する機能を有する。さらに試料部１５０や平行散乱光変換部１７０等からの反射光が、再度、サンプル１５４へ入射することを防ぐ機能も有している。光学絞り１３８はこの実施例では、並列に配置された２枚の絞り１３９を備えている。絞り１３９のそれぞれの口径は、入射光１２６を通過させるための入射光１２６の断面形状より大きい形状のスリットを有している。この実施例では、入射光１２６の断面形状が円形であるので、上記スリットは円形を成している。各絞り１３９に形成されたスリットである開口の径は、入射光１２６の径よりも大きく、上述の迷光や反射光を防止するために適切な口径を有している。入射光１２６の光ビームの径が、例えば、直径１ｍｍφであれば、絞り１３９の口径は、直径１．２ｍｍ以上で２ｍｍ以下が好ましい。
【0078】
光学絞り１３８は、一個の絞り１３９から構成されていても、上述した迷光や反射光を防止する効果がある。しかしサンプル１５４への照射光１４８の光軸１４６に対して垂直で、間隔を隔てて平行にずらして配置した、複数の光学絞りで構成した方が、より大きな効果を奏する。特に、光学絞り１３８として、同一サイズの口径をもつ２つの絞りを間隔隔てた配置した構成が好適である。絞り１３９としては、例えば、直径１ｍｍφの入射光１２６に対して、直径１．２ｍｍ以上で２ｍｍ以下程度の口径をもつ２つの絞りを、入射光の光軸方向に５ｃｍ以上で３０ｃｍ以下程度の間隔で平行に配置した構成が、たいへん大きな効果を奏する。
【0079】
（５）光照射部１４０の説明
図１に加え、図２および図３を用いて、光照射部１４０と試料部１５０の動作を説明する。光照射部１４０は、入射光１２６を、サンプル１５４内に焦点を結ぶ光ビームに変え、照射光１４８として試料部１５０のサンプル１５４へ照射する。具体的には、光照射部１４０は、入射光調整部１２０により調整された入射光１２６を集光させるための光学素子と、サンプル１５４へ照射する照射光１４８のスポットサイズやサンプル１５４中における照射光１４８の焦点位置等を調整するレンズ調整機構１４４と、を有している。
図１に加え、図２および図３を用いて、光照射部１４０と試料部１５０の動作を説明する。光照射部１４０は、入射光１２６を、サンプル１５４内に焦点を結ぶ光ビームに変え、照射光１４８として試料部１５０のサンプル１５４へ照射する。具体的には、光照射部１４０は、入射光調整部１２０により調整された入射光１２６を集光させるための光学素子と、サンプル１５４へ照射する照射光１４８のスポットサイズやサンプル１５４中における照射光１４８の焦点位置等を調整するレンズ調整機構１４４と、を有している。
【0080】
光照射部１４０に入射される入射光１２６の光ビームサイズに応じて、光照射部１４０の集光用レンズである対物レンズ等の種類とサイズ、サンプルセル１５２の形状とそのサイズが定まる。さらに入射光１２６の光ビームサイズにより、後述する平行散乱光変換部１７０を構成するレンズの種類とそれらのサイズ、あるいは散乱光集光部１９０を構成するレンズの種類とそれらのサイズ、散乱光検出部２００の光検出器２０２や散乱光検出部２００のとして光検出用カメラ２０４を使用した場合の光検出用カメラ２０４の受光部の形状とそのサイズ等が定まる。なお、散乱光検出部２００は画像を検知して電気信号に変換する機能を有しており、光検出用カメラ２０４を備えていても良い。光検出用カメラ２０４は光検出器２０２の代わりとして使用できる。
【0081】
既に上述したが、試料部１５０は、サンプル１５４を収納するサンプルセル１５２と、サンプルセル１５２をＸ軸やＹ軸、Ｚ軸方向に移動するためサンプル位置調整機構１５８を備えている。サンプルセル１５２に収納されたサンプル１５４における解析したい部分である分析微小領域１５６に、照射光１４８の照射位置である最小ビームスポット１５７が合致するように、サンプルセル１５２を、サンプル位置調整機構１５８により、３次元の軸である、Ｘ軸とＹ軸、Ｚ軸に沿って、微細に移動することができる。これによりサンプル１５４における目的とする位置の分析微小領域１５６に最小ビームスポット１５７が重なるように照射光１４８が形成されて照射され、分析微小領域１５６から検出に適した小角散乱光１６０を発生させることができる。上述のように、３次元の軸に沿ってサンプル位置調整機構１５８により、サンプルセル１５２の位置を最小ビームスポット１５７に対して相対的に微細に移動可能とすることができる。しかし３次元の軸に沿った調整に限る必要はなく、例えば光軸１４６に沿う方向にだけサンプルセル１５２を移動できるように構成することも有効である。また光軸１４６に垂直な平面において、位置の微調整が可能となるようにしても良い。
【0082】
光照射部１４０からの照射光１４８のサンプル１５４における最小ビームスポット１５７と小角散乱光１６０との発生の関係を、図３を用いて説明する。サンプル１５４へ入射する照射光１４８の最大入射角を最大入射角θｉとし、サンプル１５４を通過する透過光１６４の最大透過角度を最大透過角度θ０とし、サンプル１５４から放射され、測定される最大小角散乱光１６７の放射角度を放射角度θ０Ｓとする。なおこれらの各角度は、サンプル１５４への照射光１４８の中心軸である光軸１４６からの角度で表す。
【0083】
図３に示すように、試料部１５０のサンプル１５４へ入射した照射光１４８は、サンプル１５４を通過中に測定対象である粒子、凝集体、結晶粒などの散乱体により散乱されながら、その多くの光は透過して、サンプル１５４から透過光１６４が放射される。サンプル１５４への照射光１４８は、所定の入射角θｉの範囲において様々な入射角度で入射する照射光１４８であるため、サンプル１５４からの透過光１６４は、ある放射角度θ０の範囲以内で様々な角度で放射される。
【0084】
ここで、サンプル１５４の透過光１６４の領域（θ＜θ０）には、透過光１６４の他にサンプル１５４からの小角散乱光１６０も含まれる。粒子や凝集体を含むサンプルや固体薄膜など、測定対象の散乱体による散乱光は、一般に透過光に比べて非常に弱いために、透過光１６４の領域（θ＜θ０）では、小角散乱光を透過光１６４と区別して測定することは、実質上困難である。このため測定可能な小角散乱光１６０としては、透過光１６４の領域外、つまり、θ＞θ０に現れる散乱光となる。そのため、サンプル１５４の小角散乱光の角度として、光軸からの角度のθ０Ｓの他に、最大透過角度θ０から測った測定散乱角θＳは次式となる。
[数１]
θＳ＝θ０Ｓ―θ０ （式１）
[数１]
θＳ＝θ０Ｓ―θ０ （式１）
【0085】
サンプル１５４へ照射させる照射光１４８を形成する光照射部１４０の集光レンズ１４２としては、各種レンズ、例えば球面平凸レンズ並びに球面両凸レンズ（以下、単に「球面凸レンズ」）、非球面レンズ、円筒面平凸レンズ並びに円筒面両凸レンズ（以下、単に「シリンドリカルレンズ」と呼ぶ）等の単レンズ、及び光学的に性質の異なる単レンズを、２つ以上貼り合わせた各種アクロマティックレンズ等を用いることが可能である。光照射部１４０は、試料部１５０のサンプル１５４へ微小なスポット状の照射光を形成して効率よく照射光１４８を照射する作用をなすように、上述の単レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせた光学系等で構成されている。
【0086】
光源１１０からの光がレーザ光等の平行（コリメート）ビーム光である場合、例えば、光学絞り等によって光ビームサイズを形成して、光照射部１４０へ入射させて、微小サイズに変更された照射光１４８をサンプル１５４へ入射させる。ここで、上述の単レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせで構成された集光レンズ１４２によって、例えば円形の平行ビーム光を集光させて得られる照射光１４８の最小ビームスポット１５７のサイズＷは、次の式で表される。なお集光レンズ１４２の焦点距離をｆとする。また最小ビームスポット１５７のサイズＷは直径である。
[数２]
Ｗ＝２λ／（π・ＮＡ） （式２）
[数２]
Ｗ＝２λ／（π・ＮＡ） （式２）
【0087】
ここで、サイズＷは、ガウシアン強度分布をもつレーザ光等の中央最大値の１／ｅ２（＝０．１３５）以内の範囲の円形ビームの最小ビームスポット１５７の直径であり、λは光の波長、ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）は集光レンズ系の開口数である。さらに、光照射部１４０の集光レンズ１４２の開口数ＮＡは、ＮＡ＝Ｄ０／（２ｆ）である。ここで、Ｄ０は集光レンズ系へ入射する光ビームの直径（中央最大値の１／ｅ２以内の範囲）である。従って、集光レンズ１４２の焦点距離ｆで得られる最小ビームスポット１５７のサイズＷは、次式で表される。
[数３]
Ｗ＝４ｆλ／（π・Ｄ０） （式３）
例えば、光照射部１４０の集光レンズ１４２を焦点距離ｆ＝１０ｍｍの集光レンズで構成して、集光レンズ１４２へ入射する入射光１２６の直径Ｄ０＝０．７ｍｍ、波長λ＝４７３ｎｍの平行レーザ光ビームを集光させた場合、最小ビームスポット１５７の直径Ｗとして８．６μｍの最小ビームスポットが得られる。
[数３]
Ｗ＝４ｆλ／（π・Ｄ０） （式３）
例えば、光照射部１４０の集光レンズ１４２を焦点距離ｆ＝１０ｍｍの集光レンズで構成して、集光レンズ１４２へ入射する入射光１２６の直径Ｄ０＝０．７ｍｍ、波長λ＝４７３ｎｍの平行レーザ光ビームを集光させた場合、最小ビームスポット１５７の直径Ｗとして８．６μｍの最小ビームスポットが得られる。
【0088】
ここで、例えば光源１１０からの光がレーザ光である場合、集光レンズ１４２へ入射する入射光１２６は、レーザ光自身の広がり角によって、光源１１０の出射口におけるビーム径よりも大きくなる。すなわち、集光レンズ１４２へ入射する入射光１２６の径Ｄ０は、次の式で表される。
【0089】
[数４]
Ｄ０＝Ｄout＋ωＬ （式４）
ここで、Ｄoutは光源１１０の出射口におけるビーム径で、ωはレーザ光ビームの広がり角（全角）で、Ｌは光源１１０の出射口から光照射部１４０の入射側までの距離である。なお、Ｄ０とＤoutの光ビーム径は、ガウシアン強度分布をもつレーザ光の中央最大値の１／ｅ２（＝０．１３５）以内の範囲のビーム径を示す。
Ｄ０＝Ｄout＋ωＬ （式４）
ここで、Ｄoutは光源１１０の出射口におけるビーム径で、ωはレーザ光ビームの広がり角（全角）で、Ｌは光源１１０の出射口から光照射部１４０の入射側までの距離である。なお、Ｄ０とＤoutの光ビーム径は、ガウシアン強度分布をもつレーザ光の中央最大値の１／ｅ２（＝０．１３５）以内の範囲のビーム径を示す。
【0090】
例えば、光照射部１４０へ入射する入射光１２６の径Ｄ０の値は、ω＝１．２ｍｒａｄのレーザ光源からＤout＝０．７ｍｍで、例えばレーザ光源から集光レンズ１４２までの距離Ｌ＝６６５ｍｍである場合、上式から計算するとＤ０＝１．５ｍｍである。
【0091】
従って、例えば、焦点距離ｆ＝１０ｍｍの集光レンズ１４２を用いて、λ＝４７３ｎｍ、ω＝１．２ｍｒａｄの光源１１０から出力された径Ｄout＝０．７ｍｍのレーザ光に対して、例えば、集光レンズ１４２までの距離Ｌ＝６６５ｍｍである場合、集光レンズ１４２で集光させて得られる最小ビームスポット１５７の直径Ｗは、Ｗ＝４．０μｍと上記の値（８．６μｍ）よりも小さくなり、レーザ光ビームの広がりにより、より小さいサイズの最小ビームスポット１５７を形成する照射光１４８が得られる。
【0092】
ここで、上述のように、光照射部１４０の集光レンズ１４２でレーザ光等を集光させて得られる照射光１４８の最小ビームスポット１５７のサイズＷは、集光スポット周辺の媒質が空気（屈折率ｎ＝１．００）である場合の計算値である。光照射部１４０のサンプル１５４中における最小ビームスポット１５７のサイズは、その媒質が空気よりも屈折率が大きいために（例えば水の場合ｎ＝１．３３である）、実際のサイズＷの値は、これら計算値よりも若干大きくなる。従って、図３に示すように、光照射部１４０の集光レンズ１４２からサンプル１５４へ照射される照射光１４８の最小ビームスポット１５７のサイズは、上記の計算値よりも若干大きい。
【0093】
光照射部１４０は、試料部１５０のサンプル１５４へ照射光１４８を照射させるための、集光レンズ１４２とサンプル１５４との間隔を微調整するレンズ調整機構１４４を備える。すなわち、光照射部１４０は、サンプル１５４への集光レンズ１４２の焦点位置（距離）を微調整する機構を備えている。集光レンズ１４２の焦点位置（距離）の微調整としては、例えば、マイクロメータで集光レンズ１４２を微小移動するマイクロメータ付き光学ステージなどを使用できる。より具体的には、例えば、集光レンズ１４２を搭載したステージの移動距離が±３ｍｍ、マイクロメータの最小目盛が１０μｍの精密光学ステージ等が使用でき、適切である。
【0094】
図１から図３に実施例として示すように、光照射部１４０の集光レンズ１４２で形成された照射光１４８が、サンプル１５４へ照射する状態での最大入射角θｉは、光照射部１４０へ入射する入射光１２６の円形光ビームの直径Ｄ０と、集光レンズ１４２の焦点距離ｆとによって、次のように近似的に求められる。
[数５]
θｉ＝ｔａｎ－１（Ｄ０／２ｆ） （式５）
[数５]
θｉ＝ｔａｎ－１（Ｄ０／２ｆ） （式５）
【0095】
例えば、焦点距離ｆ＝１０ｍｍの集光レンズ１４２を用いて、Ｄ０＝１．５ｍｍのレーザ光ビームを集光させて、試料部１５０のサンプル１５４へ照射する場合、図３に示す最大入射角θｉは４．３度であり、入射角度θ＜４．３度の照射光１４８が、サンプル１５４に照射される。
【0096】
また、例えば、焦点距離ｆ＝４ｍｍの集光レンズ１４２を用いて、Ｄ０＝１．５ｍｍのレーザ光ビームを集光させて、試料部１５０のサンプル１５４へ照射する場合、最大入射角θｉは１０．８度であり、入射角度θ＜１０．８度の照射光１４８が、測定サンプルサンプル１５４に照射される。集光レンズ１４２の焦点距離ｆが短くなるにつれて、最大入射角θｉが大きくなり、透過光１６４の最大角度θ０も大きくなる。この結果測定散乱角θＳが減少する。一方上述のとおり、最小ビームスポット１５７のサイズＷを狭くでき、分析微小領域１５６が狭くなる。
【0097】
光照射部１４０によって、サンプル１５４へ照射する照射光１４８の最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲が好ましく、特に０．５度から１０度の範囲が好適である。照射光１４８の最大入射角θｉを上述の条件で設定し、最大入射角θｉ以下の入射角度にある照射光１４８をサンプル１５４に入射して、サンプル１５４から散乱光を発生させることが望ましい。
【0098】
サンプル１５４へ照射する照射光１４８の最大入射角度θｉは、より正確には、光照射部１４０の集光レンズ１４２の焦点距離ｆと、集光レンズ１４２へ入射させる入射光１２６の光ビームのサイズ（直径）と、集光レンズ１４２とサンプル１５４との距離と、サンプル１５４自体の屈折率や透過光がサンプル１５４を通過する光軸方向の長さ（光路長）と、サンプル１５４を収容するサンプルセル１５２の形状やその構成部材の材質（屈折率）等によって決定される。
【0099】
図３に示す最大入射角度θｉは、０．５°よりも小さくてもよい。θｉ＝０°、つまり、測定試料部４のサンプル１５４へ入射する光として、平行光（コリメート光）であってもよい。この場合、光照射部１４０を構成する、例えばレンズとピンホールと光学絞り等の光学素子を組み合わせたビーム光形成用の光学素子群を用いて、サンプル１５４へ照射する光ビームのサイズを調整して、サンプル１５４へ平行光（コリメート光）を入射させる。
【0100】
具体的な集光レンズ１４２としては、焦点距離が短く高いＮＡをもつ対物レンズが特に好適である。より具体的には、作動距離ＷＤが比較的長く、無限遠補正の対物レンズが特に好ましい。集光レンズ１４２として、結像レンズが無い場合でも拡大像を結像できる、有限系タイプの顕微鏡用対物レンズを用いることも可能である。
【0101】
例えば、集光レンズ１４２として好適である、これらの対物レンズのＮＡの値は、それぞれ、５倍の対物レンズでは０．１３、１０倍の対物レンズでは０．３、２０倍の対物レンズでは０．４、５０倍の対物レンズでは０．５５、及び１００倍の対物レンズでは０．８である。また、例えば、好適である集光レンズ１４２としてのこれらの対物レンズの作動距離ＷＤは、２ｍｍ（１００倍の対物レンズの場合）～１１．６ｍｍ（５倍の対物レンズの場合）程度と比較的長い。
【0102】
光照射部１４０の集光レンズ１４２として、例えば、無限遠補正の長作動距離用対物レンズで、２０倍対物レンズ（焦点距離ｆが１０ｍｍ、作動距離ＷＤが１１．１ｍｍ、ＮＡが０．４、分解能が０．７μｍ）や、５０倍対物レンズ（ｆが４ｍｍ、ＷＤが８．２ｍｍ、ＮＡが０．５５、分解能が０．５μｍ）などが好適である。
【0103】
（６）試料部１５０の説明
試料部１５０について説明する。試料部１５０は、サンプル１５４を収納するサンプルセル１５２と、サンプルセル１５２を支持すると共にサンプルセル１５２の位置を照射光１４８の光軸１４６に対して微細に移動し調整するサンプル位置調整機構１５８を有する。光照射部１４０の集光レンズ１４２により形成された照射光１４８をサンプル１５４へ照射する分析微小領域１５６をサンプル位置調整機構１５８により、光軸１４６に垂直な２次元平面上を、あるいは３次元方向に、微細に移動できる機能を有する。さらに図示していないがサンプル１５４の温度を制御できる機能を有している。
試料部１５０について説明する。試料部１５０は、サンプル１５４を収納するサンプルセル１５２と、サンプルセル１５２を支持すると共にサンプルセル１５２の位置を照射光１４８の光軸１４６に対して微細に移動し調整するサンプル位置調整機構１５８を有する。光照射部１４０の集光レンズ１４２により形成された照射光１４８をサンプル１５４へ照射する分析微小領域１５６をサンプル位置調整機構１５８により、光軸１４６に垂直な２次元平面上を、あるいは３次元方向に、微細に移動できる機能を有する。さらに図示していないがサンプル１５４の温度を制御できる機能を有している。
【0104】
サンプルセル１５２は、サンプル１５４が液体である場合には、その液体を収容し、サンプル１５４からの散乱光を透過できる容器である。サンプル１５４が薄膜等の固体である場合では、サンプル１５４は、その固体を収容して固定し、サンプル１５４からの散乱光を透過できる構造であっても良い。さらに例えば、ガラス基板等の透明な基板上に形成された薄膜等を測定対象とする場合には、薄膜等を形成する基板自体が、サンプルセル１５２として機能し、上記基板上に形成された薄膜等がサンプル１５４として作用する。
【0105】
サンプルセル１５２は、サンプル位置調整機構１５８によって設置位置が調整可能である。調整が終了した後に、その上で計測動作に入る。サンプル１５４に於ける解析に望ましい計測スポットを見つけ、望ましい計測スポットにおいて、ＤＬＳ計測やＳＬＳ計測の両方に利用できるデータを散乱光検出部２００で計測して記憶装置２９０に取り込むことが望ましい。このため、以下で説明するが、調整用として光照射部１４０から照射光１４８を照射し、この照射光１４８の照射により発生した小角散乱光１６０を散乱光検出部２００で計測し、計測結果に基づく画像を解析部２５０の入出力装置２６６において、調整用画像として表示する。この調整用画像を見ながら、サンプルセル１５２を、例えば光軸１４６に垂直な面上に於いて移動し、調整用画像に表示される画像が望ましい画像となる状態の照射位置を見つけることができる。この調整用画像により、調整が非常に効率的に最適に領域、分析微小領域１５６として設定することができる。
【0106】
サンプルセル１５２は、サンプル１５４が液体である場合には、図３に記載のサンプルセル１５２の入射面１５１と透過面１５３が平面となる角型セルを用いることが好ましい。また、光照射部１４０による照射光１４８を液体のサンプル１５４へスポット状に照射し、小角散乱光１６０を効率よく発生し測定するためには、サンプル１５４を通過する照射光１４８の光軸方向の長さであるサンプル１５４の光路長ＬＳは、できる限り短いことが好ましい。サンプル１５４の光路長ＬＳが短いほど、光照射部１４０の集光レンズ１４２により形成された照射光１４８のスポット状ビームは、サンプル１５４の中ではほとんど広がらず、サンプル１５４の局所部分から散乱光を放出させることができ、サンプル１５４内の局所的な分析が可能となる。
【0107】
そのため、サンプル１５４を収容するサンプルセル１５２は、光軸方向の長さである光路長ＬＳが短い、つまり、可能な限り薄いサンプルセル１５２が好ましい。例えばサンプル１５４の光路長ＬＳは１ｍｍ以下が好ましく、さらに０．５ｍｍ以下が好適である。従ってサンプルセル１５２の入射面１５１と透過面１５３との間の長さは、同程度のサイズ、すなわち１ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。また、使用するサンプル１５４の容量は、数百μｌ以下から数十μｌ以下が好ましい。上述のｌはリットルを表す。
【0108】
このため、液体のサンプル１５４とするサンプルセル１５２として、例えば、２つの透明な平板状基板で、特定の厚さの平板状のスペーサーを挟み、このスペーサーによって形成される基板間にサンプル１５４を注入し保持する、サンドイッチ型構造のサンプルセル１５２を用いることが好適である。前方小角散乱光測定の場合、上記の２つの透明な平板状基板のうち、光照射部１４０からの照射光１４８が一方の基板側から入射して（入射側）、サンプル１５４を通過し、もう一方の基板側から放射される散乱光を測定する。また、後方小角散乱光測定の場合では、上記の２つの透明な平板状基板のうち、光照射部１４０から照射光１４８が一方の基板から入射して、この同じ基板側から放射される散乱光を測定する。すなわち、サンプル１５４の一方の基板側で、サンプル１５４への光入射と、散乱光放射が行われる。
【0109】
具体的には、上記の透明な平板状基板として、入射光側と散乱光放射側で、測定する光の波長領域で透明性に優れた光学材料を用いることが好ましい。このため、各種透明ガラスや透明プラスチック等が好適である。
【0110】
サンプル１５４が、タンパク質、ペプチド、核酸などの生体分子やその凝集体を含む溶液の場合、１０度以下の小さい散乱角範囲で、特に８度以下の散乱角において、散乱光が顕著に大きく、小角散乱光が顕著である。サンプル１５４からの散乱光は、透明なサンプルセル１５２を通過して外部へ放出されるために、入射面１５１と透過面１５３で屈折の影響を受ける。
【0111】
また上述したように、光照射部１４０の集光レンズ１４２によって、好ましい最大入射角θｉが０．５度から２０度の範囲、特に最大入射角θｉが０．５度から１０度の範囲の入射角度で、サンプル１５４へ照射光１４８を入射させることが好ましい。サンプル１５４の入射光側の入射角度も、小角散乱光１６０の散乱角と同じ様に、小さい角度であることが好ましい。なお、本実施例においては、サンプルセル１５２の入射面１５１と透過面１５３が平板状であるために、その厚さがある程度薄ければ、入射角度が２０度以下、特に１０度以下と小角入射であって、散乱角度が１０度以下という小角では、上記のような屈折に伴う屈折角における補正を特に必要としない。すなわち、ある特定程度の薄い平板状のサンプルセル１５２であれば、小角の入射角の照射光１４８に対する小角散乱光の測定において、サンプルセル１５２における屈折角を考慮した散乱角度の補正は、特に必要ではなくなる。
【0112】
従って、小角散乱光１６０の測定において、サンプルセル１５２を構成する入射面１５１と透過面１５３の平板は、可能な限り薄いことが好適である。具体的には、小角入射の照射光１４８における小角散乱光１６０の測定の場合、サンプルセル１５２の入射面１５１平板の厚さｔinと透過面１５３の平板の厚さｔoutは、光照射部１４０の集光レンズ１４２へ入射する入射光１２６の径Ｄ０の１／１０～１／５の範囲以下が好ましい。すなわち、厚さｔin＜Ｄ０／１０～Ｄ０／５、厚さｔout＜Ｄ０／１０～Ｄ０／５の条件が好ましい。特に厚さｔin＜Ｄ０／１０、厚さｔout＜Ｄ０／１０がより好適である。
【0113】
また、小さい散乱角度の前方小角散乱光の発生が顕著である、タンパク質、ペプチド、核酸などの生体分子やその凝集体を含む溶液やプラスチックなどの高分子等の結晶粒を形成する固体薄膜などでは、サンプル１５４の構造や光学的な配置等によっては、照射光１４８の入射側と同じ側に散乱光が出射されることがある。この場合には、サンプル１５４から散乱光が照射光１４８の入射側で検出される。すなわち、サンプル１５４によっては、後方小角散乱光が前方小角散乱光より顕著に現れる場合がある。後方小角散乱光は、照射光１４８の透過光１６４の光軸１４６からの散乱角度が１７０度以上、１８０度（入射光の反転方向）までの散乱角範囲で、特に１７２度～１８０度の散乱角における散乱光である。
【0114】
後方小角散乱光は、具体的には、例えば、サンプル１５４への照射光１４８がサンプル１５４を収納しているサンプルセル１５２の反対側の壁で反射し、その反射光がサンプル１５４で小角散乱光を発生させ、照射光１４８の入射側と同じ側で散乱光が放射される。この場合は、後方小角散乱光を測定することになり、例えば、２つの透明な平板状基板で構成するサンプルセル１５２の入射側の平板は、散乱光出射側も兼ねるために、前方小角散乱光の測定と同様に、薄いことが好ましい。しかし、もう一方の反対側の平板は厚くても良く、測定サンプルを通過する透過光１６４を効率良く反射させることができればよい。後方小角散乱光を測定する場合に使用するサンプルセル１５２では、照射光１４８の前方側に設けられる平板は、光を反射する材質であればよく、ガラスをはじめ、各種プラスチックなどが使用できる。使用する上記前方側の平板は、それ自体から散乱光を放出しないような表面が滑らかであることが必要であり、上記透過光をよく反射することが好適である。
【0115】
また、サンプルセル１５２を構成する入射面１５１と透過面１５３の平板は、同じ材質及び同じ厚さの透明部材であってもよく、また異なる材質及び異なる厚さの部材であってもよい。同じ材質及び厚さの透明部材により、入射側と散乱光出射側の平板状基板を構成した場合には、サンプルセル１５２において入射面１５１と透過面１５３の区別はなくなる。すなわち、これらのどちら側から照射光１４８を入射させてもよい。この場合、サンプルセル１５２の平板として、例えば、同一規格の厚さ０．２ｍｍ以下のカバーガラスを用いることが可能である。
【0116】
サンプルセル１５２の上記の平板状スペーサーとしては、ガラスをはじめ、ポリスチレン、ポリプロピレン、フッ素ゴムやシリコンゴム等が適する。特にシリコンゴムが好ましく、シートやフイルムを使用する。シリコンゴムは、ガラス基板等との密着性が良く、サンプルセル１５２をバッチ法で分析する場合、数時間程度以内であれば、隙間からの溶媒蒸発でサンプル１５４の各種溶質の濃度変化は、ほとんど問題にならない。しかしながら、数十時間以上の長時間にわたり、測定サンプル溶液をサンプルセル１５２に保持した状態で使用する場合などでは、更に液漏れ防止のために、スペーサーと平板状基板との間をシリコングリースやフッ素グリース等でシールすることが好適である。
【0117】
サンプル１５４の溶媒が、エタノールやアセトニトリルなどの有機系である場合、サンプルセル１５２の上記スペーサーとして使用するシリコンゴムは、ガラス基板等との密着性が弱くなる。その場合、スペーサーと平板状基板との間をシリコングリースやフッ素グリース等でシールしたり、クリップ等を使用してサンプルセル１５２の平板へある程度の圧力を加えた状態で保持したりして、シリコンゴムとガラス基板等との密着性を高め、隙間からの溶媒蒸発や液漏れを防止する。あるいは、サンプルセル１５２を保持するサンプル位置調整機構１５８で平板基板へある程度の圧力を加えて保持する。
【0118】
上述したように、サンプル１５４を構成するスペーサーと、２枚の平板とは、サンプル１５４を保持するサンプルセル１５２として機能する。このため、例えば、平板状スペーサー内に円形、楕円形、長方形等の任意形状の溝孔を形成し、２枚の平板でこのスペーサーをサンドイッチすることで形成される溝孔空間に、サンプル１５４を収納することができる。すなわち、サンプルセル１５２は、この溝孔空間にサンプル１５４が注入され、保持される。
【0119】
溶液や固体薄膜等のサンプル１５４の分析は、多くは均一で一様として行われる。そのため、小角散乱光１６０の測定によるサンプル１５４の分析からは、光が照射されているサンプルの一部、あるいは全てにサンプル１５４の例えば粒子や凝集体等の運動や構造などに関する情報として、平均の情報が得られる。しかしながら、次のようなサンプル１５４の分析では、上述のような平均の情報のみならず、局所的な分析が必要になる。すなわち、例えば、液―液相分離のように液体中で局所的に構成成分の濃度差が発生するサンプル、タンパク質やペプチド及び核酸などの結晶化溶液について凝集体の形成や結晶核の形成が溶液中で不均一に生じるようなサンプル、高分子等の薄膜等で結晶粒の形成が不均一に発生するサンプルなど、が分析対象となる。このようなサンプル１５４を分析対象とする場合、散乱光の測定によって顕微鏡スケールでの測定サンプル内の分布を計測することになる。
【0120】
試料部１５０に用いる上記スペーサーの厚さｔspは、サンプル１５４における光路長に対応する。集光レンズ１４２からの照射光１４８をサンプル１５４にできるだけ拡大させずに、適宜の微小スポットを保持したまま、サンプル１５４を通過させ、サンプル１５４において微小な照射部分からの散乱光を効率よく放射させるために、測定対象のサンプル１５４の光路長は短く、サンプル１５４の容量も微量であることが好適である。具体的には、測定対象のサンプル１５４の容量は、例えば、２５μｌ以下と微量であることが好適である。この場合、上記スペーサーの厚さｔspは、光照射部１４０の集光レンズ１４２へ入射する入射光１２６の径程度、例えば１ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下が好適である。
【0121】
試料部１５０内にサンプル１５４を封止した状態での散乱光測定、すなわち、バッチ法におけるサンプル分析の他に、分析の際に外部からサンプルセル１５２へサンプル液や、凝集化剤や結晶化剤等の溶液を注入したり排出したりできるように構成することも可能である。この場合、サンプルセル１５２に液を注入、又は排出するための挿入口や排出口などを設けてもよい。その場合、サンプル１５４の散乱光測定による分析中に、各物質の濃度を調整したり、変化させたりして分析を行うことが可能である。
【0122】
サンプルセル１５２として、光吸収測定用の市販の角型や円筒形などの溶液セルを使用することも考えられる。多くの市販の溶液セルは、溶液セルの光路長ＬＳが例えば５ｍｍ～１ｃｍと長く、数ｍｌ以上のサンプル液が必要となるため、サンプルセル１５２として適用は難しい。しかし、市販の溶液セルの光路長が特に短い、例えば１ｍｍ程度以下のものであれば、利用することも可能である。ただし、この場合、前方小角散乱光の測定、又は後方小角散乱光の測定では、溶液セルの入射側と散乱光側の厚さ（例えば、厚さ１ｍｍ程度）に対して、サンプルセル１５２における屈折角を考慮した集光光の入射角度、及び散乱角度についての補正が必要となる。
【0123】
サンプルセル１５２を支持するサンプル位置調整機構１５８は、サンプル１５４への入射角度を調整するための回転機構や傾斜機構、入射光ビームの中心軸である光軸に対する位置移動等を行う機構を備える。
【0124】
サンプルセル１５２への入射光中心の入射角度としては、光照射部１４０の集光レンズ１４２による照射光１４８の中心軸、つまり、入射光１２６の光軸１４６に対して垂直（入射角度０°）が特に好ましい。また、垂直入射の入射角度付近の僅かな角度、例えば入射角度が１～２°以下であればよく、サンプルセル１５２の反射光が迷光となって散乱光検出部２００の光検出器２０２の受光部へ入射しないように、サンプル位置調整機構１５８により入射角度を調整する。このような集光レンズ１４２の入射角度の調整には、回転ステージや傾斜ステージ等を利用できる。また、特に回転ステージや傾斜ステージ等を使用しなくても、サンプルセル１５２をサンプル位置調整機構１５８に固定する際に、例えば入射角度が１～２°以下で入射角度を設定できるように構成されていればよい。
【0125】
サンプルセル１５２を支持するサンプル位置調整機構１５８には、照射光１４８の光軸１４６に対して垂直方向にサンプルセル１５２を２次元で微小移動させ、サンプル１５４の面内方向で微小スポットの入射光ビームを相対的に走査して、サンプル１５４の微小領域からの散乱光を計測する。これにより、サンプル１５４の顕微鏡スケールにおける分析を行うことができる。
【0126】
サンプルセル１５２の微小移動は、具体的には、例えば、支持ホルダーを軸とＸＹ軸の２軸ステージ上に設置して、Ｘ軸とＹ軸の２軸ステージを用いて行う。また、さらに支持ホルダーを光軸方向のＺ軸ステージ上に設置して、つまり、支持ホルダーをＸ軸とＹ軸、Ｚ軸の３軸ステージ上に設置して、サンプルセル１５２を微小移動させてもよい。また、サンプル１５４の局所的分析で、ある一次元的分布を調査する場合などでは、例えば、支持ホルダーをＸ軸ステージ又はＹ軸ステージ上に設置して、この１軸ステージを用いてサンプルセル１５２を微小移動させてもよい。
【0127】
また、支持ホルダーとして、サンプルセル１５２を微小移動させるためのＸＹ２軸ステージ、或いはＸＹＺ３軸ステージを使用してもよい。この場合、サンプルセル１５２をＸＹ２軸ステージ、或いはＸＹＺ３軸ステージに設置し、保持する。
【0128】
サンプルセル１５２を微小移動させる機構であるサンプル位置調整機構１５８として、上述したように、例えば、光を通過させることができる貫通孔のあるＸ軸とＹ軸の２軸ステージ、或いはＸ軸とＹ軸、Ｚ軸の３軸ステージを使用できる。Ｘ軸とＹ軸の２軸、或いはＸ軸とＹ軸、Ｚ軸の３軸の多軸ステージとして、マイクロメータで直動移動する手動型ステージで、例えば、テーブル面サイズが１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、移動量が±２０ｍｍ、マイクロメータの最小目盛１０μｍの多軸ステージ等が使用可能である。光照射部１４０の集光レンズ１４２によってサンプル１５４へ照射する照射光１４８の最小ビームスポット１５７が、例えば、直径１０μｍ以下である場合、上記ステージをマイクロメータで、例えば最小１０μｍで移動させることによって、サンプル１５４内の照射位置を走査させることができる。従って、散乱光計測によって、サンプル１５４に対して顕微鏡スケールの局所分析が可能となる。
【0129】
また、サンプル１５４を極微動走査して、例えば分解能１０μｍ程度以下の顕微鏡的分析を行う場合には、例えば、ピエゾ素子駆動の超精密ステージをサンプル位置調整機構１５８として利用できる。ピエゾ素子駆動の超精密ステージとして、例えば、テーブル面サイズが１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、移動量１００μｍ、最小位置決め分解能０．０１μｍなどが使用できる。ここで、サンプル１５４の走査において、マイクロメータ付きステージと、ピエゾ素子駆動のステージとを組み合わせて多軸ステージを構成して使用してもよい。この場合、例えば、サンプル１５４の走査で、１０μｍ以上の微動移動ではマイクロメータ付きステージを使用し、１０μｍ程度以下の極微動ではピエゾ素子駆動ステージを使用する。
【0130】
分析対象である、ペプチドや核酸等の低中分子、タンパク質等の生体高分子、金属やプラスチック等無機物などの粒子やそれら凝集体は、液体中で溶媒分子、例えば水溶液では水分子による熱運動による衝突を受けて、ランダムな拡散であるブラウン運動をする。このようなブラウン運動は、粒子や凝集体が存在する液の温度Ｔに対して敏感である。例えば、球形粒子のブラウン運動の拡散係数Ｄ［ｍ２／ｓ］は、次式のようにストークス・アインシュタインの式で表され、液体の温度Ｔ［Ｋ］に比例する。
[数６]
Ｄ＝ｋＢＴ／（６πηａ） （６）
ここで、η[ｋｇ／ｍ・ｓ]は液体媒質の粘性率（粘性係数、粘度）、ａ[ｍ]は粒子や凝集体の半径、ｋＢはボルツマン定数（ｋＢ＝１．３８０×１０―２３Ｊ／Ｋ）である。
動的光散乱（ＤＬＳ）測定から、球形粒子として散乱体の拡散係数Ｄを評価することによって、上記のストークス・アインシュタインの式により、球形粒子のサイズ（半径）ａを、ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から見積もることが可能である。ここで、液体媒質の粘性率ηと液体の温度Ｔは、別な適切な方法で測定して、それらの測定値が用いられる。なお、液体のサンプル１５４の温度は、所定の一定温度に調整して制御した状態で、散乱光の測定を行うことが好ましい
[数６]
Ｄ＝ｋＢＴ／（６πηａ） （６）
ここで、η[ｋｇ／ｍ・ｓ]は液体媒質の粘性率（粘性係数、粘度）、ａ[ｍ]は粒子や凝集体の半径、ｋＢはボルツマン定数（ｋＢ＝１．３８０×１０―２３Ｊ／Ｋ）である。
動的光散乱（ＤＬＳ）測定から、球形粒子として散乱体の拡散係数Ｄを評価することによって、上記のストークス・アインシュタインの式により、球形粒子のサイズ（半径）ａを、ａ＝ｋＢＴ／（６πηＤ）から見積もることが可能である。ここで、液体媒質の粘性率ηと液体の温度Ｔは、別な適切な方法で測定して、それらの測定値が用いられる。なお、液体のサンプル１５４の温度は、所定の一定温度に調整して制御した状態で、散乱光の測定を行うことが好ましい
【0131】
一方、散乱光の測定中に、サンプル１５４の温度を変化させ、液体中の粒子や凝集体の状態をリアルタイムで分析するニーズが存在する。具体的には、例えば、タンパク質やペプチド等の溶液において、温度に依存して凝集体が形成される過程を分析する場合などである。例えば、サンプルからの散乱光を計測しながら、サンプルの温度を昇温、又は降温させて、凝集体の形成状態をリアルタイムで分析・評価する。このような分析の場合、液体のサンプル１５４の温度を所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させながら、散乱光の計測を行う。従って、液体のサンプル１５４の温度は、所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させることができ、サンプル１５４の温度を調整して制御した状態で、サンプル１５４が発生する散乱光の測定を行うことが可能となる。
【0132】
また、別な分析対象である、プラスチック等のような高分子等の結晶粒を形成する薄膜の場合では、結晶粒等の形成は温度に対して敏感に変化する。従って、液体のサンプル１５４と同様に、薄膜等のサンプル１５４の温度を所定の一定温度に維持するように制御した状態で、サンプル１５４が発生する散乱光の測定を行う。また、薄膜等のサンプル１５４の場合は、サンプル１５４の温度を、所定の昇温速度、又は所定の降温速度で変化させ、このような環境下でのサンプル１５４が発生する散乱光を測定することにより、薄膜等のサンプル１５４の分析を行うことが可能となる。
【0133】
光照射部１４０は、サンプル１５４の温度を調整して制御する機構を備える。サンプル１５４の温度を調整・制御する機器としては、各種温度制御器や冷却加熱ステージ等が使用できる。これらの温度制御器では、例えば、ヒーター等による加熱や冷媒等による冷却、ペルチェ素子等による加熱や冷却によって温度を変化させ、白金抵抗体や半導体等の温度センサで対象物の温度を計測して、加熱と冷却機構にフィードバックしながら、例えばＰＩＤ制御方式で温度が調整・制御される。サンプル１５４の温度の調整・制御は、試料部１５０を収納するサンプルセル１５２を介して行うため、サンプル１５４を含む試料部１５０の熱的性質（熱容量、熱伝導率など）を考慮して、適切な温度制御器を使用する。
【0134】
温度制御器によってサンプル１５４の温度を室温以下で冷却する場合、結露を防止する必要がある。冷却による結露によってサンプルセル１５２に水滴が付着し、水滴による散乱光が強いバックノイズとなって、サンプル１５４の散乱光の測定が難しくなる。そのため、窒素やアルゴン等の不活性ガスをサンプルセル１５２の外側周囲部分に導入することが好ましく、温度制御器のサンプルセル１５２を取り付け部分などに不活性ガスの導入口を設ける。また、不活性ガスの導入は、プラスチック等のような高分子等の結晶粒を形成する薄膜等のサンプルの加熱時に発生の恐れある酸化を防止する効果があるため、特に高温での使用では不活性ガスの導入は好ましい。
【0135】
サンプル１５４の温度を調整・制御する機器として、ペルチェ素子等を使用した冷却加熱ステージは、小さなサイズのペルチェ素子等で加熱と冷却が行えるために小型であり、小サイズのサンプルセル１５２に対して特に好ましい。より具体的には、例えば、顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージが好適である。顕微鏡用ペルチェ式冷却加熱ステージは、例えば、ペルチェ素子と水循環ユニットの組み合わせによってサンプルの加熱と冷却を行う。
【0136】
液体のサンプル１５４が測定対象である場合、例えば、―２０℃～１２０℃の温度範囲において、±０．０５℃の精度でサンプルの温度を調整・制御できる。また、昇温・降温速度を例えば０．０１～２０℃／ｍｉｎで行える。
【0137】
また、薄膜等の固体物が測定対象である場合、例えば、―１９０℃又は室温～６００℃の温度範囲において、温度精度±０．２℃（―１９０℃～室温）、±０．０５℃（室温～６００℃）でサンプルの温度を調整・制御できる。また、昇温・降温速度を例えば０．０１℃／ｍｉｎ～２０℃／ｍｉｎ（―１９０℃～室温）、０．０１℃／ｍｉｎ～１５０℃／ｍｉｎ（室温～６００℃）で行える。
【0138】
顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージには、サンプル１５４の顕微鏡観察を可能とする光学窓が設けられており、顕微鏡観察用の対物レンズに対応できる。顕微鏡用のペルチェ式冷却加熱ステージは、例えば、２０倍、５０倍、１００倍の長作動距離用の対物レンズに対応し、サンプルの温度制御下においてサンプルの顕微鏡観察が可能であるため、実施例に係る粒子・凝集体の分析装置におけるサンプル１５４の温度制御器として好適である。
【0139】
液体のサンプル１５４を収納するサンプルセル１５２は、サンプル１５４の温度を調整・制御する構成を備えている。冷却加熱ステージ等の冷却加熱部位に直接、取り付け保持し、サンプル１５４の温度制御を行ってもよい。すなわち、この場合、冷却加熱ステージ自体が、試料部１５０の支持ホルダーとして機能を有し、サンプルセル１５２を保持する。また、サンプル１５４が薄膜等の固体物である場合には、上記冷却加熱ステージ等の冷却加熱部位にサンプル１５４を直接取り付けて保持し、サンプル１５４の温度制御を行ってもよい。
【0140】
サンプル１５４の温度を調整・制御する機器である、冷却加熱ステージ等は、散乱光測定によるサンプル１５４の顕微鏡的分析を行うためにサンプルセル１５２を微動走査する、上記のＸ軸とＹ軸の２軸、或いはＸ軸とＹ軸、Ｚ軸の３軸の多軸ステージに搭載してもよい。また、冷却加熱ステージ等において、サンプルセル１５２やサンプル１５４自体を、例えばＸ軸とＹ軸の２軸方向に微小移動させる機構を備えてもよい。具体的には、例えば冷却加熱ステージ等に内蔵のマイクロメータ―ステージによってサンプルセル１５２や測定サンプルを微小走査し、サンプル１５４の局所領域からの散乱光を計測して、顕微鏡的分析を行うことができる。
【0141】
（７）平行散乱光変換部１７０の説明
平行散乱光変換部１７０は、試料部１５０に照射された照射光１４８のビームから放射されるサンプル１５４による散乱光の内の、小角散乱光１６０を、測定散乱角θＳの範囲で取り込み、光軸１４６に平行な平行小角散乱光１６８に変換する。本実施例は、前方の小角散乱光１６０を使用する場合について記載しているが、考え方は後方の小角散乱光に対しても同じであり、同様の作用および効果が得られる。具体的には、光照射部１４０の集光レンズ１４２により、既定の大きさに集光した照射光１４８が、サンプル１５４に照射される。サンプル１５４からの透過光１６４に加え、小角散乱光が前方に放出される。この時後方にも同時に小角散乱光が放出されるが、上述のとおり、本実施例では前方に放出された小角散乱光を使用する構成を、前方および後方に向けて発生する散乱光の計測および分析を行う分析装置の代表例として説明する。照射光１４８がサンプル１５４の最小ビームスポット１５７に照射されたとすると、最小ビームスポット１５７から測定散乱角θＳの範囲内において放出された小角散乱光１６０が、レンズ１７２に入射して、レンズ１７２により、平行光（コリメート光）である平行小角散乱光１６８に変換される。最小ビームスポット１５７の径は例えば、数十μｍから数百μｍの範囲であり、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲が好適である図。
平行散乱光変換部１７０は、試料部１５０に照射された照射光１４８のビームから放射されるサンプル１５４による散乱光の内の、小角散乱光１６０を、測定散乱角θＳの範囲で取り込み、光軸１４６に平行な平行小角散乱光１６８に変換する。本実施例は、前方の小角散乱光１６０を使用する場合について記載しているが、考え方は後方の小角散乱光に対しても同じであり、同様の作用および効果が得られる。具体的には、光照射部１４０の集光レンズ１４２により、既定の大きさに集光した照射光１４８が、サンプル１５４に照射される。サンプル１５４からの透過光１６４に加え、小角散乱光が前方に放出される。この時後方にも同時に小角散乱光が放出されるが、上述のとおり、本実施例では前方に放出された小角散乱光を使用する構成を、前方および後方に向けて発生する散乱光の計測および分析を行う分析装置の代表例として説明する。照射光１４８がサンプル１５４の最小ビームスポット１５７に照射されたとすると、最小ビームスポット１５７から測定散乱角θＳの範囲内において放出された小角散乱光１６０が、レンズ１７２に入射して、レンズ１７２により、平行光（コリメート光）である平行小角散乱光１６８に変換される。最小ビームスポット１５７の径は例えば、数十μｍから数百μｍの範囲であり、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲が好適である図。
【0142】
平行散乱光変換部１７０によって光軸１４６に平行な平行小角散乱光１６８に変換され、平行小角散乱光１６８は、散乱光検出部２００に入射して、平行小角散乱光１６８の光の強度が検出される。なお、後方に発生した小角散乱光を利用する場合は、後方に配置された図示しない平行散乱光変換部１７０により、光軸１４６に平行な光に変換されてその強度が、散乱光検出部２００と同様の装置で検出される。具体的には、散乱光検出部２００は、平行小角散乱光１６８を、所定の散乱角範囲の強度分布として一度に測定する、あるいは、所定の時間範囲で、上記強度分布を連続して測定する。なお、散乱光検出部２００は、平行前方小角散乱光又は平行後方小角散乱光をそれぞれ平行前方小角散乱光像又は平行後方小角散乱光像として、動画撮影してもよい。
【0143】
散乱光検出部２００による測定結果は解析部２５０に送られ、解析部２５０は、散乱光検出部２００により測定された平行小角散乱光１６８の強度分布から、サンプル１５４の粒子や凝集体の状態を解析する。このため、解析部２５０は、例えば、散乱光検出部２００により測定された平行小角散乱光１６８の計測データを一時的に演算処理部２７０の記憶装置２９０に記憶し、必要に応じて記憶装置２９０から読出し、解析を行う。
【0144】
平行散乱光変換部１７０は、レンズ１７２と、レンズ１７２を支える支持装置１７４を有している。支持装置１７４は、例えばレンズ１７２を支持し、レンズ１７２の位置や傾き角を調整する機構を備えている。
【0145】
平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２としては、各種レンズ、例えば球面平凸レンズ、球面両凸レンズ、円筒面平凸レンズ並びに円筒面両凸レンズ（以下、単に、「シリンドリカルレンズ」と呼ぶ）等の単一レンズ、及び光学的性質の異なる単レンズを２つ以上貼り合わせた各種アクロマティックレンズ等を用いることができる。レンズ１７２は、所定の散乱角度範囲で広がった散乱光を効率よく取り込み、平行光に変換する作用を備えるように、上記の単一レンズ、アクロマティックレンズ、又はこれら各種レンズを組み合わせた光学系等で構成されている。
【0146】
平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２は、光照射部１４０の集光レンズ１４２と散乱光検出部２００の光検出器２０２との間に配置され、さらにサンプル１５４からの小角散乱光１６０を光軸１４６に平行な平行小角散乱光１６８に変換するのに好適な位置に配置される。レンズ１７２によって変換された平行小角散乱光１６８が、散乱光検出部２００の光検出器２０２の検出面に垂直に入射するように散乱光検出部２００が配置される。すなわち、散乱光検出部２００の光検出器２０２は、光軸１４６に対して垂直になるように配置される。
【0147】
平行散乱光変換部１７０を構成するレンズとしては、球面収差の少ないアクロマティックレンズが好適である。例えば円形のアクロマティックレンズを使用した場合には、サンプル１５４の微小な円形スポット状光、図３に示す最小ビームスポット１５７、の照射領域から放射される散乱光を変換して、平行度の高い平行小角散乱光１６８を比較的容易に得ることができる。また、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２として、円形以外の形状、例えば円筒形のアクロマティックシリンダーレンズを使用することができる。単一レンズのシリンドリカルレンズやアクロマティックシリンダーレンズの使用の場合、それら円筒形の曲面方向のみで平行化された平行小角散乱光１６８が得られる。
【0148】
図２に記載の構成において、試料部１５０のサンプルセル１５２から平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２までの距離を距離ＬＢとすると、距離ＬＢは、レンズ１７２の焦点距離ｆ、入射光の入射角範囲、入射光のビームサイズ、サンプル１５４における照射光１４８のサイズ、及びサンプルセル１５２の構造等に依存する。これらの要因の中で特に、平行散乱光変換部１７０に使用するレンズ１７２の焦点距離ｆに大きく依存する。平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２を配置する位置は、サンプル１５４の分析微小領域１５６から小角散乱光１６０が放射されるとすると、理論上は、距離ＬＢは焦点距離ｆと等しくなる。
【0149】
しかしながら、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２の最も適切な配置は、レンズ１７２によって、サンプル１５４からの小角散乱光１６０が光軸１４６に平行（コリメート）となる位置である。具体的には、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２を通過した散乱光が平行像となり、平行な小角散乱光像となる位置に配置する。つまり、平行小角散乱光１６８が得られるレンズの位置が、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２を配置する位置となる。
【0150】
より具体的には、平行散乱光変換部１７０を構成するレンズとしてレンズ１７２は、例えば焦点距離ｆが５０ｍｍ～１５０ｍｍの範囲の直径５０ｍｍφの円形アクロマティックレンズを使用することができる。直径が同じ円形レンズでは、焦点距離が短いほど、サンプル１５４からより広い散乱角度範囲の散乱光を取り込むことができる。
【0151】
例えば、純水に分散させた直径０．１μｍのラテックス粒子を測定対象とするサンプル１５４対して、光照射部１４０の集光レンズ１４２として、例えば２０倍の無限遠補正の対物レンズを使用する。なお本対物レンズの焦点距離ｆは１０ｍｍ、開口数ＮＡは０．４である。図２において、集光レンズ１４２からサンプル１５４までの距離ＬＡを例えば１０ｍｍとなるように配置する。図３に示す最大入射角θｉが４．３度の照射光１４８をサンプルセル１５２へ入射する。ここでは、サンプル１５４を収納するサンプルセル１５２は、厚さ０．１５ｍｍの顕微鏡用カバーガラスの２枚で、直径７ｍｍの孔を空けた厚さ０．５ｍｍのシリコンゴムシートを挟んだ構造で構成している。この場合、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２として、例えば、焦点距離ｆが７５ｍｍの直径５０ｍｍφの円形アクロマティックレンズをその焦点距離７５ｍｍよりもやや短い距離ＬＢが６８ｍｍの位置に配置する。レンズ１７２によって、サンプル１５４から、放射角θ０Ｓが２０度より小さい角度範囲にある前方小角散乱光を取り込むことができ、平行な前方小角散乱光に変換できる。
【0152】
本実施例において、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２として、焦点距離が短く大きなＮＡをもつ対物レンズを使用することができる。特に作動距離ＷＤが比較的長く、無限遠補正の対物レンズが好適である。試料部１５０のサンプル１５４からの小角散乱光１６０を、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２として対物レンズを使用した場合、対物レンズで平行小角散乱光１６８に正確に変換することは、上述の各種レンズ、特に焦点距離ｆの長い、例えば焦点距離ｆが７５ｍｍのアクロマティックレンズ等の場合と比べて、対物レンズの焦点距離が短いゆえに、対物レンズの位置調整が難しくなる。しかしながら、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２の位置を調整する機構を備える支持装置１７４に、精密光学ステージ等、例えばマイクロメータ使用の多軸精密光学ステージ等を使用して、対物レンズの微小な位置、特にサンプルセル１５２とレンズ１７２に使用する対物レンズとの間の距離定めることになる対物レンズの位置を微調整できる構造とすることにより、試料部１５０のサンプル１５４からの小角散乱光１６０を、対物レンズによって正確に変換できる。すなわち正確な平行小角散乱光１６８を得ることができる。
【0153】
なお、平行散乱光変換部１７０を用いずに、小角散乱光１６０を直接、散乱光検出部２００の光検出器２０２の受光部に導くような構成をしてもよい。すなわち、平行散乱光変換部１７０を用いずに、光照射部１４０からの小角散乱光１６０を、一度に散乱光検出部２００で測定するような構成にすることもできる。
【0154】
（８）透過光遮光部１７６の説明
サンプル１５４を通過した透過光１６４は、サンプル１５４からの散乱光に比べてその強度は極めて大きい。そのため、散乱光検出部２００の光検出器２０２によって微弱な散乱光を測定するには、強い透過光が散乱光検出部２００へ入射することによる光検出信号のスケールオーバーを避ける必要がある。また、透過光は、散乱光検出部２００への迷光の原因となり、微弱な散乱光計測を妨げる。従って、図１や図２に示すように透過光遮光部１７６によって、サンプル１５４からの透過光１６４が散乱光検出部２００に入射しないように防止することが好適である。すなわち、透過光遮光部１７６は、サンプル１５４の透過光１６４が散乱光検出部２００へ入射するのを遮断し、又は透過光１６４の強度を減衰させる。
サンプル１５４を通過した透過光１６４は、サンプル１５４からの散乱光に比べてその強度は極めて大きい。そのため、散乱光検出部２００の光検出器２０２によって微弱な散乱光を測定するには、強い透過光が散乱光検出部２００へ入射することによる光検出信号のスケールオーバーを避ける必要がある。また、透過光は、散乱光検出部２００への迷光の原因となり、微弱な散乱光計測を妨げる。従って、図１や図２に示すように透過光遮光部１７６によって、サンプル１５４からの透過光１６４が散乱光検出部２００に入射しないように防止することが好適である。すなわち、透過光遮光部１７６は、サンプル１５４の透過光１６４が散乱光検出部２００へ入射するのを遮断し、又は透過光１６４の強度を減衰させる。
【0155】
サンプル１５４からの透過光１６４は、サンプル１５４からの散乱光、特に前方の小角散乱光１６０と同様に、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２を通過するため、レンズ１７２のレンズ作用を受けて進む。すなわち、光照射部１４０の集光レンズ１４２で形成された照射光１４８がサンプル１５４へ入射し、その透過光１６４は、所定の最大透過角度θ０の範囲内で、様々な放射角度で広がってサンプル１５４から放射して、サンプル１５４からの散乱光と同様にレンズ１７２に取り込まれる。そして、レンズ１７２によって、サンプル１５４からの散乱光と同様、透過光１６４は平行透過光１６６に変換され、レンズ１７２で平行化された散乱光、特に平行小角散乱光１６８と平行して、散乱光検出部２００の光検出器２０２へ進む。そのため、透過光遮光部１７６は、サンプル１５４からの透過光１６４が散乱光検出部２００の光検出器２０２へ入射するのを防止するように、レンズ１７２によって平行化された平行透過光１６６の光軸１４６上に設置することが好適である。透過光遮光部１７６は、特にサンプル１５４からの小角散乱光１６０を計測する場合、例えば、レンズ１７２と散乱光検出部２００の検出面との間、又はサンプルセル１５２とレンズ１７２との間に配置する。
【0156】
透過光遮光部１７６は、各種の吸収体やミラーなどを用いることができる。さらに透過光遮光部１７６は、散乱光を発生しないことが必要である。透過光遮光部１７６の材料としては、透過光を遮断する機能、又は透過光の強度を減衰させ、さらに散乱光を発生しない材料で構成すれば、特に制限はない。例えば、透過光遮光部１７６の材料として、紙、木材、金属、プラスチック、ガラスなどを用いることが可能である。透過光を遮断する効果、又は透過光を減衰させる効果を高めるために、これらの表面に特に黒色につや消しを施すことが好ましい。透過光遮光部１７６として、各種光学素子も使用することができる。例えば、フィルター、ミラー、ハーフミラー、ビームスプリッター、及び光路変更用光学素子等を用いることが可能である。より具体的には、金属、金属膜、及び誘電体多層膜等の各種フィルターやミラー及びハーフミラー、偏光板や波長板等の偏光素子、光吸収物質を含有する吸収型ＮＤフィルター、金属膜等の反射型ＮＤフィルター、各種プリズムやレンズ等の光路変更用光学素子などを用いてもよい。
【0157】
サンプル１５４からの透過光の形状とそのサイズは、試料部１５０のサンプルセル１５２又はサンプル１５４へ入射する照射光１４８の形状と入射角度の範囲、サンプルセル１５２の構造、サンプル１５４における照射光１４８のスポットサイズ、集光レンズ１４２の形状と焦点距離ｆなどに依存する。そのため、平行散乱光変換部１７０に使用する部材の形状とそのサイズは、サンプル１５４からの透過光１６４の形状とサイズに応じて選択する。例えば、円形状の透過光である場合、それよりも大きなサイズの円盤状等の部材を使用する。透過光遮光部１７６がレンズ１７２と散乱光検出部２００との間に配置される場合には、レンズ１７２によって平行透過光１６６は平行化され、或いは拡散されるため、透過光遮光部１７６の配置する位置における透過光の形状とサイズに対応した部材を使用する。
【0158】
透過光遮光部１７６は、サンプル１５４からの平行透過光１６６を遮断、あるいは減衰させる。しかしそれだけではなく、サンプル１５４からの散乱光も遮断、あるいは減衰させる。すなわち、透過光遮光部１７６は、散乱光検出部２００の光検出器２０２による散乱光の測定では、影体となり、散乱光検出部２００の受光面上で表れるその影の部分に対応する散乱角範囲では、散乱光の測定は困難である。従って、サンプル１５４からの平行小角散乱光１６８をより低角度側まで正確に測定することが望ましく、そのために、透過光遮光部１７６に使用する部材としては、可能な限りにその大きさを小さくすることが好適である。このため、透過光遮光部１７６には、遮る透過光ビームのサイズよりやや大きい部材を使用することが好適である。
【0159】
例えば、直径０．１μｍのラテックス粒子の純水分散のサンプル１５４に対して、光照射部１４０の集光レンズ１４２として２０倍の無限遠補正の対物レンズ（ｆ＝１０ｍｍ、ＮＡ０．４）を使用し、図２に示すように、集光レンズ１４２からサンプル１５４までの距離ＬＡが１０ｍｍの位置に配置する。図３に示す最大入射角θｉが４．３度で照射光１４８をサンプルセル１５２へ入射させ、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２として、焦点距離ｆが７５ｍｍの直径５０ｍｍφの円形アクロマティックレンズを距離ＬＢが６８ｍｍの位置に配置する。ここで、サンプル１５４を収納するサンプルセル１５２は、厚さ０．１５ｍｍの顕微鏡用カバーガラスの２枚で、直径７ｍｍの孔を空けた厚さ０．５ｍｍのシリコンゴムシートを挟んだ構造で構成している。上記の場合、サンプル１５４からの透過光１６４は、１７２によって平行化され、円形の平行透過光のビームの直径Ｄ1は、１０ｍｍである。従って、この場合、透過光遮光部１７６として、例えば黒色つや消しを施した直径１２ｍｍの金属製の円盤やロッド等を使用することが好適である。
【0160】
また、透過光遮光部１７６は平行散乱光変換部１７０と散乱光検出部２００との間、又はサンプル１５４と平行散乱光変換部１７０との間のどちらかに配置することで、効果が得られる。透過光遮光部１７６をサンプル１５４と平行散乱光変換部１７０との間に設置する場合、試料部１５０のサンプルセル１５２又はサンプル１５４からの透過光が、サンプル１５４の微小な照射光ビームスポットである最小ビームスポット１５７からの透過光であるゆえに、透過光遮光部１７６の部材のサイズは、レンズ１７２を通過した平行透過光１６６を遮光する場合よりも、小さくすることが可能であり、すなわち、透過光遮光部１７６をより小型にすることができる。よりサイズの小さい透過光遮光部１７６となることで、より小角の散乱角で散乱光を測定することが可能となる。
【0161】
また、透過光遮光部１７６は、試料部１５０と散乱光検出部２００との間で、透過光の光軸上で、散乱光検出部２００の光検出器２０２への透過光を入射させないように配置する。また、透過光遮光部１７６は、透過光の光軸（進む方向）上に配置すればよく、サンプル１５４と散乱光検出部２００との間において、その位置（距離）には制限はない。なお、透過光遮光部１７６は、後方の小角散乱光を測定する構成では、配置されなくてもよい。
【0162】
（９）散乱光検出部２００の構成および作用効果の説明
散乱光検出部２００は、受光面２０３を有する光検出器２０２を備えていて、光検出器２０２により、平行散乱光変換部１７０からの平行小角散乱光１６８を検知する。光検出器２０２の受光面２０３は多数の光検出素子で構成されている。各光検出素子１１は入射した平行小角散乱光１６８の光強度に対応する電気信号に出力し、該電気信号は、増幅・冷却部２１２で増幅されて、解析部２５０へ送られる。
散乱光検出部２００は、受光面２０３を有する光検出器２０２を備えていて、光検出器２０２により、平行散乱光変換部１７０からの平行小角散乱光１６８を検知する。光検出器２０２の受光面２０３は多数の光検出素子で構成されている。各光検出素子１１は入射した平行小角散乱光１６８の光強度に対応する電気信号に出力し、該電気信号は、増幅・冷却部２１２で増幅されて、解析部２５０へ送られる。
【0163】
散乱光検出部２００の受光面２０３に平行小角散乱光１６８が垂直に入射することが重要である。このため散乱光検出部２００には、光検出器２０２の受光面２０３を光軸１４６すなわち平行小角散乱光１６８に対して垂直な状態に調整するための、言い換えると、散乱光検出部２００の受光面２０３の光軸１４６に対する角度を調整するための、角度調整機構が位置調整機構２２０に設けられている。散乱光検出部２００は、光検出器２０２の各光検出素子１１からの信号を増幅したり、散光検出器２０２を冷却したりする増幅・冷却部２１２を備え、さらに散乱光検出部２００からの出力信号や光検出器２０２並びに増幅・冷却部２１２への制御信号を電気的に送受信するための制御インターフェース（図示せず）と、光検出器２０２の駆動電源（図示せず）等、を有している。
【0164】
散乱光検出部２００による、小角散乱光１６０に関する前方小角散乱光像の画像の検出について、光検出器２０２を使用した例を以下説明する。しかし、前記小角散乱光１６０に基づく前方小角散乱光像の画像の検出は、光検出用カメラ２０４を使用しても同様に検出でき、以下の説明がそのまま適用できる。すなわち、図１３や図１４に示すカメラレンズ２０６を備えた光検出用カメラ２０４を用いても前記小角散乱光１６０に基づく前方小角散乱光像の画像を同様に検出することができる。なお図１３や図１４に記載の実施例は、具体的には、記散乱角フィルター１８０のリング状の開口１８２の作用により作られる前方小角散乱光像の画像についての説明である。しかし上述したように、図１から図９を用いて説明する前方小角散乱光像の画像の検出においても、散乱光検出部２００の代わりに、同様に使用でき、同様の効果を奏する。
【0165】
光検出器２０２は、サンプル１５４の散乱光の検出に適した光検出器である。具体的には光検出器２０２は、マルチチャンネルのフォトダイオードアレイやリニアイメージセンサ等の多数の光センサ素子アレイ、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等を含むマルチチャンネル光検出器（多数画素センサから構成した光検出器）を備える。本実施例では、光検出器２０２として、多数の微小光検出素子を高密度に並べた、又は集積した大面積の光検出器であるマルチチャンネル光検出器を用いることが好ましい。マルチチャンネル光検出器を用いる構成では、光検出器２０２を固定した静止状態で、平行小角散乱光１６８の強度分布を例えば空間パターンの状態で一度に、短時間に計測することができる。つまり、この場合は、マルチチャンネル光検出器で散乱光が描く散乱光像を、静止画像として計測する。さらに、マルチチャンネル光検出器によって、平行小角散乱光１６８を連続撮影する、言い換えると動画撮影することで、上記強度分布が描く空間パターンの時間的変化即ち経時的変化を計測することができる。
【0166】
この場合、マルチチャンネル光検出器によって、平行小角散乱光１６８を画像として連続撮影して、得られたそれら散乱光像の動画像には、サンプル１５４に関するＳＬＳとＤＬＳが含まれている。すなわち、画像として撮影された散乱光強度の位置依存性、つまり散乱光の強度分布は、ＳＬＳに対応する。一方、撮影された散乱光像のある特定点あるいは特定位置に着目した、その点における散乱光強度の時間変化は、ＤＬＳに対応する。ある所定の時間間隔で散乱光像を連続撮影することによって、散乱光像上の着目点での散乱光強度の時間変化が取得できる。この取得データに基づいて、必要に応じ、散乱光像上の各点において言い換えると複数の部分に於いて、散乱光強度の時間変化に対する周波数パワースペクトルあるいは周波数パワースペクトルの変化を解析により解析部２５０から出力することができる。
【0167】
光検出器２０２は、例えば、１００ｍｓ以下、より好適には、５０ｍｓ以下の瞬時に、一度に、例えば、所定の散乱角範囲で散乱光を計測することが好ましい。光検出器２０２によって、平行散乱光変換部１７０からの平行小角散乱光１６８を、散乱光の像として連続撮影、すなわち動画撮影できることが好適である。光検出器２０２として、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサを含むマルチチャンネル光検出器（以下、単に「ＣＭＯＳカメラ」）が特に好適である。ＣＭＯＳカメラで、例えば、露光時間１０ｍｓ、フレームレート１００ｆ／ｓで、あるいは５０ｆ／ｓで連続撮影の長さ（撮影の画像枚数）１５０枚～３００枚で連続撮影が可能である。
【0168】
散乱光検出部２００の光検出器２０２は、散乱光測定に使用する光源１１０の光波長付近で高い受光感度をもつことが好ましい。溶液中のペプチドや核酸等の低中分子、及びタンパク質等の生体高分子など、溶媒分子と強く相互作用している分子やその凝集体に対する散乱光は、液体中に分散し比較的溶媒分子との相互作用が小さい、ナノからサブミクロンの金属やプラスチック及び無機物など粒子やその凝集体の場合と比較して、一般に微弱である。比較的散乱強度が大きい、前方小角散乱光又は後方小角散乱光でさえも、上記の溶媒に分散した粒子や凝集体の散乱光と比較して極端に散乱光強度は小さいため、散乱光散乱光検出部２００の光検出器２０２には、高い検出感度をもった光検出器を用いることが好ましい。
【0169】
光源１１０の光波長付近で光検出器２０２自体の量子効率が高いことは必要であって、さらに、微弱な散乱光を計測するために、光検出器２０２は高感度な状態で使用する。そのためには、光検出器２０２の暗電流ノイズをできるだけ抑制するために、光検出器２０２の受光部を冷却する。光検出器の受光部の冷却には、送風、水流循環、電子素子等によって行うことが可能であり、特にペルチェ素子の電子素子を用いた場合、素子が小型であるために光検出器に冷却器を内蔵できる。例えば、量子効率が５０％以上の光検出器で、ペルチェ素子を使用して光検出器の受光部を―１０℃以下に冷却して、暗電流ノイズを低下させて使用することが好ましい。
【0170】
散乱光検出部２００に適した光検出器２０２としては、特に受光面のサイズが大きい、ＣＣＤイメージセンサをもつＣＣＤカメラ、又はＣＭＯＳイメージセンサをもつＣＭＯＳカメラが好適である。微弱光計測用のＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラが特に適しており、量子効率が５０％～７０％以上と高く、暗電流が非常に小さく、飽和電荷量が大きく、ダイナミックレンジの広いリニアイメージセンサを受光面にもつカメラが好ましい。これらのカメラには、暗電流を抑制するために、増幅・冷却部６１等にペルチェ素子等の電子冷却器を内蔵し、例えば―１０℃以下まで受光面を冷却するように構成してもよい。
【0171】
散乱光検出部２００の光検出器２０２として、例えば、受光部のサイズが横１４.０ｍｍ×高さ１６.６ｍｍで、最小ピクセルサイズ６．５μｍ（量子効率５０％以上）の有効画素２１６０×２５６０チャンネル（ピクセル）の５．５メガピクセルのＣＭＯＳエリアイメージセンサをもつＣＭＯＳカメラを使用することができる。ペルチェ素子を内蔵し―１０℃まで、ＣＭＯＳセンサを冷却でき、暗電流ノイズが０．０２e-／（ピクセル・秒）と極めて低い。また、ダイナミックレンジは３３００：１と広い。
【0172】
このＣＭＯＳカメラによって、散乱光像等の連続撮影（動画撮影）では、例えば、撮影に有効な受光面が全エリアの２１６０×２５６０ピクセルの場合、グローバルシャッター機構で撮影フレムレートが４９ｆ／ｓ、ローリングシャッター機構で１００ｆ／ｓで連続的に画像を計測することができる。さらに高速で動画撮影する場合には、例えば、有効受光面エリアを例えば１０８０×１９２０ピクセルに設定して、グローバルシャッターで９７ｆ／ｓ、ローリングシャッターで２００ｆ／ｓにおいて、散乱光像等を動画撮影することが可能となる。ただし、散乱光検出部２００の光検出器２０２として好適なカメラとして、上記のＣＭＯＳカメラの仕様に限定するものではない。
【0173】
（１０）解析部２５０の構成および作用効果の説明
入出力装置２６６から散乱光検出部２００に対する計測条件を操作者が入力すると、入力された計測条件に基づいて、散乱光検出部２００が制御され、光検出器２０２の位置や角度が、入力条件に基づいて設定され、固定される。光検出器２０２が固定された後に、入力条件に基づいて平行小角散乱光１６８の強度分布が計測される。入力条件が静止画像の計測であれば、静止画像が計測される。例えば静止画像を指定した間隔をあけて複数回撮影する指示内容であれば、指示内容に従った撮影が行われる。また入力条件が動画画像の計測であれば、平行小角散乱光１６８の強度分布が動画画像として連続撮影される。
入出力装置２６６から散乱光検出部２００に対する計測条件を操作者が入力すると、入力された計測条件に基づいて、散乱光検出部２００が制御され、光検出器２０２の位置や角度が、入力条件に基づいて設定され、固定される。光検出器２０２が固定された後に、入力条件に基づいて平行小角散乱光１６８の強度分布が計測される。入力条件が静止画像の計測であれば、静止画像が計測される。例えば静止画像を指定した間隔をあけて複数回撮影する指示内容であれば、指示内容に従った撮影が行われる。また入力条件が動画画像の計測であれば、平行小角散乱光１６８の強度分布が動画画像として連続撮影される。
【0174】
静止画像撮影や動画像撮影などの撮影タイミングや撮影時間は、時間経過に従って制御されることが多い。このため入出力装置２６６から入力された制御条件の内の時間経過が関係する条件は、一旦時間管理装置２８０により絶対時間を基準とする条件に変換されて記憶され、記憶された時間に関する条件と時間管理装置２８０で作られる絶対時間の経過との対応に基づき、分析装置１００の関係する構成が制御される。各構成への制御は制御信号２６４により行われ、ＣＰＵ２７６の動作に基づいてコントローラ２６０から関係する構成へ出力される。また各構成からの計測結果や各構成の状態を表す信号は、コントローラ２６０を介して、解析部２５０に取り込まれる。散乱光検出部２００において計測されたデータも同様であり、散乱光検出部２００からのデータはコントローラ２６０から取り込まれ、記憶装置２９０によって保存される。解析部２５０による具体的な解析動作等については、以下で改めて説明する。
【0175】
１．４ 動的光散乱（ＤＬＳ）と静的光散乱（ＳＬＳ）の測定
（１）概要説明
上述したように、光散乱測定法の一つは、サンプル１５４からの光散乱を所定の散乱角度で検出して、光散乱の時間的変動、言い換えると揺らぎ、を計測する動的光散乱（ＤＬＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）測定法である。このＤＬＳ測定法では、例えば分析対象であるサンプル１５４の散乱体の運動に関する情報が得られる。
（１）概要説明
上述したように、光散乱測定法の一つは、サンプル１５４からの光散乱を所定の散乱角度で検出して、光散乱の時間的変動、言い換えると揺らぎ、を計測する動的光散乱（ＤＬＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）測定法である。このＤＬＳ測定法では、例えば分析対象であるサンプル１５４の散乱体の運動に関する情報が得られる。
【0176】
所定の散乱角度θ０、つまりある一定の散乱ベクトルｑ０において、時間変化する光散乱強度Ｉ(ｑ０,ｔ)から、時間に関するフーリエ解析や相関関数解析により、周波数パワースペクトルＩ（ω）や相関関数Ｇ（τ）、及び散乱因子Ｓ（ｑ０，ω）が得られる。ここで、ωは角周波数、τは緩和時間である。
【0177】
さらに、ＤＬＳ測定法の解析では、しばしば相関関数Ｇ（τ）から散乱体の拡散係数Ｄを算出して、散乱体のサイズ、すなわち流体力学的粒径サイズＲｈの値が評価される。ここで、拡散係数Ｄから評価される散乱体の粒径サイズＲｈは、微粒子や凝集体等の分析対象が球状等の散乱体モデルが適用できる場合に限り、その評価値が有効であることに留意する必要がある。また、Ｒｈの算出には、他に微粒子や凝集体を含むサンプル溶液の粘性係数（粘度）η、および温度Ｔの測定値を用いる必要があって、特にＤＬＳ測定とは別に粘性係数ηの値を測定することになる。
【0178】
もう一つの光散乱測定法は、分析対象からの光散乱の平均強度に対して散乱角度の依存性を測定する方法で、静的光散乱（ＳＬＳ：Ｓｔａｔｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）測定法である。ＳＬＳ測定法では、主に分析対象であるサンプル１５４の散乱体の構造に関する情報が得られる。
【0179】
様々な散乱角度θ（散乱ベクトルｑ）で、ある時間ｔ０で平均化した光散乱の平均強度Ｉ(ｑ,ω０)を測定し、散乱体内の構造因子Ｓ（ｑ,ω０）が得られる。ここで、ω０はｔ０に対する角周波数である。ＳＬＳ測定法では、しばしば、散乱体の濃度が十分薄く散乱体間における干渉効果が無視できるような、高分子やコロイド等の希薄溶液に対して、異なる濃度のサンプルにおける散乱光強度を測定し、ＳＬＳ解析では、例えばジムプロット、ベリープロット等から、モル質量（分子量）、回転半径、及び第２ビリアル係数が分析評価される。
【0180】
また、ＳＬＳ測定法では、特に低角度の前方又は後方において平均光散乱強度の散乱角度依存性が測定され、散乱体の構造パラメーター（構造因子）の一指標であるフラクタル次元が分析評価される。すなわち、低角度の前方光散乱又は後方小角散乱の平均強度Ｉ(ｑ,ω０)の空間パターン、つまり散乱ベクトルｑの関数としてのＩ(ｑ,ω０)から得られる、構造因子Ｓ(ｑ,ω０)は、平均局所密度関数の空間フーリエ変換であるために、散乱体の微細な構造に直接関するファクターが評価できる。
【0181】
すなわち、粒子や凝集体に対して測定される、前方散乱光又は後方散乱光の平均強度Ｉ(ｑ,ω０)は、べき関数型を示す。つまり、Ｉ(ｑ,ω０)＝Ｉ０ｑ－αと表される。ここで、Ｉ０は定数、αはべき数であり、３次元空間の測定対象では０＜α＜３の値を示す。そして、測定された平均強度Ｉ(ｑ,ω０)のべき関数によるカーブフィッティングから、べき数αを評価して、測定粒子の集合体や凝集体のフラクタル次元Ｄｆが評価される。
【0182】
従来は、光散乱計測による粒子の分析では、粒子サイズとその分布の分析評価にはＤＬＳ測定法が用いられ、一方、分子量など分析評価ではＳＬＳ測定法が用いられていた。すなわち、すなわち分析評価の目的によって、どちらか一方の光散乱測定法が採用された分析装置がそれぞれ別々に使用されていた。同一の分析装置で、ＤＬＳ測定法とＳＬＳ測定法の両方の測定を行い両方の分析を行うことが可能な分析装置が存在しなかった。
【0183】
また、ＤＬＳ測定法とＳＬＳ測定法では、上記のように光散乱の測定方法自体が大きく異なる上に、測定データの解析方法も大きく異なる。特徴的な光散乱の２つの側面、すなわち、同じ解析対象に対して、光散乱の時間的測定（ＤＬＳ測定）と空間的測定（ＳＬＳ測定）を同時に測定できれば、粒子や凝集体等の分析対象の運動と構造に関する知見を１つの光散乱測定装置で同時に分析・評価することができ、その効果は非常に大きい。
【0184】
さらに、高分子ゲル化をはじめ、タンパク質やペプチド等の結晶化、細胞内の代謝反応などで最近特に注目されている、液―液相分離によるミクロンオーダーのドロップレット形成や、溶液中で不均一に起こるタンパク質やペプチド等の凝集化などに対しては、サブミクロンメートルの顕微鏡スケールにおける溶液の微細構造分析及び評価が求める大きなニーズがある。実施例の分析装置１００はこのようなニーズに十分答えることができる。
【0185】
（２）実施例の分析装置１００における散乱光検出に関する説明
先に説明したように分析装置１００において、分析の対象であるサンプル１５４に対して、散乱光検出部２００によりＤＬＳ測定法とＳＬＳ測定法の両方に使用できる測定データを得ることができる。測定のための構成を説明する前に、分析装置１００の構成により測定された結果を、図４および図５を用いて説明する。
先に説明したように分析装置１００において、分析の対象であるサンプル１５４に対して、散乱光検出部２００によりＤＬＳ測定法とＳＬＳ測定法の両方に使用できる測定データを得ることができる。測定のための構成を説明する前に、分析装置１００の構成により測定された結果を、図４および図５を用いて説明する。
【0186】
図４は散乱光検出部２００の光検出器２０２で最小ビームスポット１５７から発生した小角散乱光１６０に基づく平行小角散乱光１６８を測定して解析した撮影画像２３０である。最小ビームスポット１５７からの小角散乱光１６０による小角散乱光像が、顕微鏡スケールで拡大され、散乱光検出部２００の光検出器２０２に顕微鏡画像として表示され、この顕微鏡画像を計測結果として記憶装置２９０記憶し、計測結果である顕微鏡画像のデータに基づいて作成した撮影画像である。光軸１４６に近い側はサンプル１５４からの小角散乱光が透過光遮光部１７６により遮光されたために生じた暗部２３２である。暗部２３２の外周側に平行小角散乱光１６８の測定に基づく画像部２３４が広がる。
【0187】
（３）画像部２３４の中のＤＬＳ分析領域Ｒ１についての解析の説明
図４において、ＤＬＳ分析領域Ｒ１における小角散乱光１６０の計測データは、ＤＬＳ測定法に基づく解析を行う場合、所定時間の経過毎に測定が繰り返し行われる。この場合、本実施例では、繰り返し行われた測定で得られたＤＬＳ分析領域Ｒ１に関する測定データの特定が可能となり、ＤＬＳ測定法が実施可能となる。
図４において、ＤＬＳ分析領域Ｒ１における小角散乱光１６０の計測データは、ＤＬＳ測定法に基づく解析を行う場合、所定時間の経過毎に測定が繰り返し行われる。この場合、本実施例では、繰り返し行われた測定で得られたＤＬＳ分析領域Ｒ１に関する測定データの特定が可能となり、ＤＬＳ測定法が実施可能となる。
【0188】
例えばＤＬＳ測定法による解析対象として、操作者がＤＬＳ分析領域Ｒ１を特定すると、図５に記載のように、ＤＬＳ分析領域Ｒ１の座標が、座標（ｘｐ，ｙｐ）であることが、解析部２５０における演算から求められる。求められた座標（ｘｐ，ｙｐ）における、Ｘ座標の値ｘｐとＹ座標の値ｙｐの、各測定時毎のＤＬＳ分析領域Ｒ１に関するデータを、解析部２５０において特定できる。従って所定時間毎に連続して繰り返し測定されて得られた測定データから、ＤＬＳ分析領域Ｒ１の各測定時におけるデータを読み出し、その変化を、例えば時間をパラメータとするグラフとして表示することにより、ＤＬＳ測定法に基づく解析結果を入出力装置２６６から出力することができる。
【0189】
（４）ＤＬＳ分析領域Ｒ１に関する測定データの特定方法の説明
図６は、散乱光検出部２００における光検出器２０２の一例における、画像検出面の部分拡大図である。各光検出素子は２次元平面を構成するように配列されており、例えばＸ軸方向に、光検出素子１１から光検出素子１２、光検出素子１３、・・・が配列され、Ｙ軸方向に光検出素子１１から光検出素子２１、光検出素子３１、・・・が配列されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向に従って、各光検出素子の検出結果が定められた順序で散乱光検出部２００から解析部２５０に送信され、解析部２５０の記憶装置２９０に、例えばアドレスの順に記憶されて保持される。記憶装置２９０に保持されているアドレスの順番は、各光検出素子と、定められた対応関係を有する。このため利用したい光検出素子の計測データを記憶装置２９０のアドレスを特定することにより、読み出すことができる。従って光検出器２０２により検出された、小角散乱光１６０に基づく像がＸ軸とＹ軸の２次元において、細かく分割され、その分割エリア毎の検出データが記憶装置２９０に、前記分割された各エリアと記憶装置２９０における記憶位置との相関関係を保って、記憶される。
図６は、散乱光検出部２００における光検出器２０２の一例における、画像検出面の部分拡大図である。各光検出素子は２次元平面を構成するように配列されており、例えばＸ軸方向に、光検出素子１１から光検出素子１２、光検出素子１３、・・・が配列され、Ｙ軸方向に光検出素子１１から光検出素子２１、光検出素子３１、・・・が配列されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向に従って、各光検出素子の検出結果が定められた順序で散乱光検出部２００から解析部２５０に送信され、解析部２５０の記憶装置２９０に、例えばアドレスの順に記憶されて保持される。記憶装置２９０に保持されているアドレスの順番は、各光検出素子と、定められた対応関係を有する。このため利用したい光検出素子の計測データを記憶装置２９０のアドレスを特定することにより、読み出すことができる。従って光検出器２０２により検出された、小角散乱光１６０に基づく像がＸ軸とＹ軸の２次元において、細かく分割され、その分割エリア毎の検出データが記憶装置２９０に、前記分割された各エリアと記憶装置２９０における記憶位置との相関関係を保って、記憶される。
【0190】
さらに操作者により設定された条件で、前記光検出器２０２は前記小角散乱光１６０に基づく像の検出動作を維持し、前記エリア毎の、言い換えると光検出素子１１から光検出素子３４で例示する各エリアの検出結果が、繰り返し上述の条件の下に、記憶装置２９０に記憶される。すなわち前記小角散乱光１６０に基づく像の時間的な変化が記憶装置２９０に記憶される。記憶装置２９０に記憶された検出結果に基づき、設定された領域に関して時間経過に基づく計測結果の変化が解析可能となり、解析部２５０によるＤＬＳ分析が可能となる。
【0191】
また光検出器２０２により検出される上記前方小角散乱光像には図４や図５に記載のように、光軸１４６に対応するエリアや、光軸１４６から光軸１４６に対して垂直な面に於ける半径方向の像に関係するエリアが含まれている。操作者が指定した領域を含む光軸１４６から半径方向に伸びる領域の前記前方小角散乱光像が細かく分割され、前記細かく分割された計測単位のエリア毎に計測され、その計測結果が前記細かく分割された計測単位のエリア毎に、その位置が指定できる状態で記憶装置２９０に記憶される。従って前記指定された領域に於けるＳＬＳ解析に必要な検出結果を読み出して使用することができ、これにより上記指定された領域に関係するＳＬＳ分析が可能となる。
【0192】
光軸１４６と散乱光検出部２００の光検出器２０２との位置関係が特定された状態においては、図５に示す光軸１４６の座標（x０，ｙ０）やＤＬＳ分析領域Ｒ１座標（ｘｐ，ｙｐ）と、図６に記載の光検出素子との関係は、それぞれ対応付けられた状態となる。従って対応付けられた光検出素子から、検出データが保持されている記憶装置２９０のアドレスが定まり、利用したい座標（x０，ｙ０）やＤＬＳ分析領域Ｒ１座標（ｘｐ，ｙｐ）の計測結果を、配線２０５を介して読み出すことができる。ここで上記各光検出素子は上述の各計測単位のエリアに相当する。
【0193】
ＤＬＳ測定法に基づく解析を行う場合、ＤＬＳ分析領域Ｒ１における定められた時間間隔で計測したデータをその都度記憶し、解析を行う場合に記憶された異なる計測時点でのデータを読み出すことが必要となる。図７は定められた時間間隔で計測したデータを記憶している状態を示す。測定時点Ｔ１、Ｔ２・・・ＴＮ、とＮ回測定する場合、一例として、測定時点Ｔ１、Ｔ２・・・ＴＮ、の測定時点毎の測定結果を記憶するために、記憶装置２９０にブロックＢ１、ロックＢ２、・・・ＴＮ、を確保する。測定時点Ｔ１に於ける光検出器２０２の各光検出素子の検出結果を、記憶装置２９０のブロックＢ１のエリアに於いて各光検出素子と対応付けられたアドレスに記憶する。同様に測定時点Ｔ２に於ける光検出器２０２の各光検出素子の検出結果を、ブロックＢ２のエリアに於いて各光検出素子と対応付けられたアドレスに記憶する。これをＮ回繰り返すことにより、測定時点ＴＮまでの検出結果を、対応付けられたブロック内のアドレスに対応付けて光検出器２０２の各光検出素子の検出結果を記憶することができる。
【0194】
ＤＬＳ分析領域Ｒ１におけるＤＬＳ測定法に基づく解析を行う場合に、記憶装置２９０の各ブロックＢ１・・・ＢＮから、異なる検出時間Ｔ１・・・ＴＮにおけるＤＬＳ分析領域Ｒ１の計測データを読み出すことができ、これらの計測データからＤＬＳ測定法に基づく解析を行うことが可能となる。
【0195】
ＤＬＳ分析領域Ｒ１を分析したい位置に設定することがたいへん重要である。図４に記載の撮影画像２３０を解析部２５０で作成して表示し、撮影画像２３０を基にＤＬＳ分析領域Ｒ１を設定することにより、大変役に立つＤＬＳ分析結果を得ることができる。上述した方法により、撮影画像２３０の例えば画面上にＤＬＳ分析領域Ｒ１を設定する。解析部２５０の演算により、ＤＬＳ分析領域Ｒ１に対応した光検出器２０２における光検出素子が特定され、図７のブロック毎にＤＬＳ分析領域Ｒ１に対応したデータが読み出され、このデータに基づいて分析したい領域に対してＤＬＳ分析が可能となる。
【0196】
（５）ＳＬＳ分析領域Ｒ２に関する測定データの特定方法の説明
次に図８と図９を用いて、分析装置１００におけるＳＬＳ測定法について説明する。図８に記載されている撮影画像は、先に図４を用いて説明した撮影画像であり、散乱光検出部２００の光検出器２０２により測定した、最小ビームスポット１５７から発生した小角散乱光１６０に基づく平行小角散乱光１６８を測定して解析した撮影画像である。ＳＬＳ測定法は、低角度の光散乱強度の散乱角度依存性を測定する、測定法であり、いま図８に示すＳＬＳ分析領域Ｒ２の測定を行うことを例として説明する。図１に記載の光検出器２０２により、平行小角散乱光１６８を計測する。図８で、小角散乱光１６０の内、光軸１４６に近い暗部２３２は透過光遮光部１７６により、平行小角散乱光１６８および平行透過光１６６が遮光された部分である。画像部２３４は、平行小角散乱光１６８の光軸１４６を基準とした散乱角度に依存した小角散乱光の強度を表している。
次に図８と図９を用いて、分析装置１００におけるＳＬＳ測定法について説明する。図８に記載されている撮影画像は、先に図４を用いて説明した撮影画像であり、散乱光検出部２００の光検出器２０２により測定した、最小ビームスポット１５７から発生した小角散乱光１６０に基づく平行小角散乱光１６８を測定して解析した撮影画像である。ＳＬＳ測定法は、低角度の光散乱強度の散乱角度依存性を測定する、測定法であり、いま図８に示すＳＬＳ分析領域Ｒ２の測定を行うことを例として説明する。図１に記載の光検出器２０２により、平行小角散乱光１６８を計測する。図８で、小角散乱光１６０の内、光軸１４６に近い暗部２３２は透過光遮光部１７６により、平行小角散乱光１６８および平行透過光１６６が遮光された部分である。画像部２３４は、平行小角散乱光１６８の光軸１４６を基準とした散乱角度に依存した小角散乱光の強度を表している。
【0197】
画像部２３４におけるＳＬＳ分析領域Ｒ２が特定されると、先に説明したように、ＳＬＳ分析領域Ｒ２に対応した光検出器２０２の光検出素子が特定される。ＳＬＳ分析領域Ｒ２のＸ軸方向に対応した光検出器２０２の光検出素子が例えば図９に記載の光検出素子２１から光検出素子２Ｎである。またＹ軸方向のＳＬＳ分析領域Ｒ２の幅に対応する光検出素子は、光検出素子１１や光検出素子２１、検出素子３１である。実際にはＳＬＳ分析領域Ｒ２のＹ軸方向の幅は、光検出素子２１や検出素子２Ｎに対して広く、Ｙ軸方向に複数あるいは多くの光検出素子が含まれる可能性がある。その場合は、Ｙ軸方向の幅に含まれる光検出素子の測定結果の平均値を用いても良い。
【0198】
上記説明では、説明を簡単にするためにＳＬＳ分析領域Ｒ２をＸ軸方向とした。しかし散乱角度を決定する場合に、Ｘ軸方向以外の角度を自由に決定することができる。例えば図４や図８に記載の画像部２３４を解析部２５０により表示し、図４や図８に記載の画像部２３４に基づいて、操作者がＳＬＳ分析領域Ｒ２を設定することができる。ＳＬＳ分析領域Ｒ２が設定されると、設定されたＳＬＳ分析領域Ｒ２に対応する光検出器２０２における光検出素子が決定され、光検出器２０２の対応する光検出素子の測定値を、図７に記載の記憶装置２９０のアドレスから読み出すことが可能となる。光軸１４６に対応する光検出素子からの距離に応じて、記憶装置２９０のアドレスから読み出した測定データを解析することにより、ＳＬＳ分析領域Ｒ２の分析結果を得ることかできる。
【0199】
２．他の実施例の説明
（１）他の実施例の概要
図１から図９に記載の実施例に対し、さらに機能を追加あるいは変更した分析装置１０２を、他の実施例として、図１０から図１４に記載する。図１０に記載の分析装置１０２の構成において、光源１１０や入射光調整部１２０、光路変更部１３０、光学絞り１３８、光照射部１４０、試料部１５０、平行散乱光変換部１７０、散乱光検出部２００、解析部２５０、などは、既に分析装置１００の構成として説明した。図１から図９に記載の符号と同じ符号の構成は、特に説明を追加しない限りは、同じ構成であり、同じ作用効果を奏する。分析装置１０２と分析装置１００との大きな相違点は、散乱角フィルター１８０や散乱光集光部１９０を、平行散乱光変換部１７０と散乱光検出部２００との間に設けたことである。これによる分析内容の違いや改良点などについては以下で説明する。
（１）他の実施例の概要
図１から図９に記載の実施例に対し、さらに機能を追加あるいは変更した分析装置１０２を、他の実施例として、図１０から図１４に記載する。図１０に記載の分析装置１０２の構成において、光源１１０や入射光調整部１２０、光路変更部１３０、光学絞り１３８、光照射部１４０、試料部１５０、平行散乱光変換部１７０、散乱光検出部２００、解析部２５０、などは、既に分析装置１００の構成として説明した。図１から図９に記載の符号と同じ符号の構成は、特に説明を追加しない限りは、同じ構成であり、同じ作用効果を奏する。分析装置１０２と分析装置１００との大きな相違点は、散乱角フィルター１８０や散乱光集光部１９０を、平行散乱光変換部１７０と散乱光検出部２００との間に設けたことである。これによる分析内容の違いや改良点などについては以下で説明する。
【0200】
（２）散乱角フィルター１８０および散乱光集光部１９０の説明
図１１及び図１２を用いて、散乱角フィルター１８０および散乱光集光部１９０について説明する。平行散乱光変換部１７０と散乱光集光部１９０との間に、開口１８２を持つ散乱角フィルター１８０を配置しており、散乱角フィルター１８０の開口１８２により平行小角散乱光１６８の内の設定された角度の特定角平行小角散乱光が選択され、選択された角度の特定角平行小角散乱光が以下で説明する円弧状特定角度散乱光１８６として散乱光集光部１９０に入射する。入射した円弧状特定角度散乱光１８６は散乱光集光部１９０により収束する小角散乱収束光１９６に変えられ、散乱光検出部２００の光検出器２０２へ導かれ、その強度などが計測される。
図１１及び図１２を用いて、散乱角フィルター１８０および散乱光集光部１９０について説明する。平行散乱光変換部１７０と散乱光集光部１９０との間に、開口１８２を持つ散乱角フィルター１８０を配置しており、散乱角フィルター１８０の開口１８２により平行小角散乱光１６８の内の設定された角度の特定角平行小角散乱光が選択され、選択された角度の特定角平行小角散乱光が以下で説明する円弧状特定角度散乱光１８６として散乱光集光部１９０に入射する。入射した円弧状特定角度散乱光１８６は散乱光集光部１９０により収束する小角散乱収束光１９６に変えられ、散乱光検出部２００の光検出器２０２へ導かれ、その強度などが計測される。
【0201】
散乱光集光部１９０は、レンズ１９２と支持ホルダ１９４、などを備えている。支持ホルダ１９４は、レンズ１９２を保持し、レンズ１９２の位置や傾き角を調整する機構を備えている。また散乱角フィルター１８０は、平行小角散乱光１６８の内の、設定した角度に対応した長さを半径とする光軸１４６を中心とした円弧形状を成す光を、透過する。散乱角フィルター１８０により選択された、この円弧形状の光を、円弧状特定角度散乱光１８６として図１０と図１１、及び図１３と図１４に示す。散乱角フィルター１８０は平行小角散乱光１６８から、円弧状特定角度散乱光１８６を選択して透過する機能を備えている。この実施例では、散乱角フィルター１８０はさらに、サンプル１５４からの平行透過光１６６が散乱光検出部２００へ入射するのを防止する、先の実施例における透過光遮光部１７６の機能も備えている。
【0202】
散乱角フィルター１８０は、図１２に記載のように、リング形状の開口１８２が形成された遮光板１８１を有している。遮光板１８１によりサンプル１５４からの透過光１６４に基づく平行透過光１６６は遮光され、光検出器２００への入射を防止できる。遮光板１８１は光軸１４６に対して垂直に配置され、遮光板１８１は光軸１４６に対する垂直な面に於ける特定の半径の光のみを透過する。前記特定の半径は特定の散乱光の散乱角に対応するので、設定された特定の散乱角の特定角平行小角散乱光のみを選択的に透過することができる。なお以下で説明するが、散乱角フィルター１８０に形成された開口１８２は、光軸１４６に対して前記特定角で定まる半径の円周の少なくとも一部をなす、円弧状の形状を有している。従って散乱角フィルター１８０の開口１８２を透過した光は円弧状の形状を成しており、平行小角散乱光１６８の内、円弧状特定角度散乱光１８６が散乱角フィルター１８０で選択され、散乱角フィルター１８０を通過して散乱光集光部１９０に入射する。
【0203】
図１２において、遮光板１８１は、光軸１４６を中心とする円形の内側遮光部１８３と開口１８２と周囲遮光部１８５とを備えている。設定された散乱角である円弧状特定角度散乱光１８６を、開口１８２により、選択的に通過させる。このため、リング状の開口１８２の光軸１４６側に設けられた内側遮光部１８３により、特定の散乱角より内側の平行透過光１６６を遮光し、さらに周囲遮光部１８５により、平行小角散乱光１６８の内の開口１８２より外周側の平行小角散乱光１６８を遮光する。散乱角フィルター１８０は図１２に記載のように、リング状開口１８２を形成し、内側遮光部１８３を支持するために、周囲遮光部１８５と内側遮光部１８３とを繋ぐ複数の架橋１８７を有している。
【0204】
散乱角フィルター１８０の開口１８２や、内側遮光部１８３、周囲遮光部１８５は、上述のように、平行小角散乱光１６８の形状、選択する散乱角における円弧状特定角度散乱光１８６の形状とその選択散乱角の範囲、遮光する平行透過光１６６の形状、散乱光検出部２００の光検出器２０２の形状などに応じて決定される。平行小角散乱光１６８が円形像である場合、散乱角フィルター１８０の開口１８２の形状としては、リング状であることが好適である。例えば、平行小角散乱光１６８が長方形像である場合には、散乱角フィルター１８０の開口１８２の形状としては、直線形スリットであることが好適である。
【0205】
散乱角フィルター１８０の材質としては、試料部１５０のサンプル１５４からの透過光１６４が通過しない材料であれば、特に制限はない。例えば、各種の金属やプラスチック、木材等を使用することができる。また、サンプル１５４からの透過光１６４が散乱角フィルター１８０へ照射され、迷光が発生しないようすることが望ましい。例えば、散乱角フィルター１８０の表面、特に透過光１６４の照射面側につや消し黒塗り処理を施すことが好ましい。
【0206】
具体的に散乱角フィルター１８０として、図１２に示すように例えば、中心部の内側遮光部１８３の半径１８８が４．５ｍｍ、円形の周囲遮光部１８５の中心半径１８９が５．５ｍｍでは、中心部の内側遮光部１８３と円形の周囲遮光部１８５との間に、隙間１．０ｍｍのリング状の開口１８２が形成される。この１．０ｍｍのリング状開口１８２を持つ散乱角フィルター１８０を使用し、例えば、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２として、２０倍の無限遠補正の対物レンズ（焦点距離ｆが１０ｍｍ、開口数ＮＡが０．４）を用い、サンプル１５４から平行散乱光変換部１７０の対物レンズ１７２までの距離ＬＢを例えば１５ｍｍに設置する場合では、平行小角散乱光１６８は、計算上、サンプル１５４からの放射角度θ０Ｓ（図３参照）が１６．７度から２０．２度の散乱角度の範囲で選択され、この散乱角フィルター１８０のリング状開口１８２を通過することができる。また、平行散乱光変換部１７０の対物レンズ１７２によって、サンプル１５４からの透過光１６４のビーム径が、例えば半径１．５ｍｍである場合、最大角度θ０Ｓ（図３参照）は、計算上、最大角度θ０Ｓが５．７度となるため、平行小角散乱光１６８の内の測定散乱角θＳが１１．０度から１４．５度の範囲にある平行小角散乱光が散乱角フィルター１８０によって選択され、散乱光集光部１９０のレンズ１９２へ導入される。
【0207】
散乱角フィルター１８０により選択された、所定の狭い散乱角範囲の平行小角散乱光は、散乱光集光部１９０のレンズ１９２によって集束され散乱光像として、散乱光検出部２００の光検出器２０２で検出される。従って、散乱光検出部２００で検出される集束の散乱光像は、散乱角フィルター１８０の開口１８２を通過した円弧状特定角度散乱光１８６であるために、散乱角フィルター１８０の開口１８２の形状を縮小又は拡大した画像となる。なお、本実施例では理想的な画像を生じさせるために、開口１８２は円形に近い形状である。しかし、開口１８２は円弧であれば、円弧に相当した画像を作成することができる。例えば円周の６分の１程度の円弧であっても円弧に対応した像が生じる。しかし、開口が点であれば、それを通過する光量が非常に不十分なため、 実質的には画像が生じない。
【0208】
散乱角フィルター１８０を通過し、散乱光集光部１９０のレンズ１９２へ入射する円弧状特定角度散乱光１８６は、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２によって平行化（コリメート）された光であるゆえに、特に例えば、散乱光集光部１９０のレンズ１９２の焦点位置、すなわちレンズ１９２と散乱光検出部２００の受光面との距離Ｌ１をレンズ１９２の焦点距離に等しく配置した場合には、円弧状特定角度散乱光１８６の集束した散乱光像は、最小サイズとなる。特に、サンプル１５４の無限小点から散乱光が放射されると見なせば、理論上、その散乱光像も無限小の点となる。
【0209】
しかしながら、実際には前述のように、サンプル１５４へ入射する照射光１４８は、例えば円形の入射ビーム径が数μｍ～数十μｍと有限な微小サイズであるために、レンズ１９２と散乱光検出部２００の受光面との距離をレンズ１９２の焦点距離に等しく配置した場合であっても、平行小角散乱光１６８の集束した散乱光像は、点状ではなく有限サイズの円形像として、散乱光検出部２００で検出される。
【0210】
また、散乱光検出部２００の受光面を、散乱光集光部１９０のレンズ１９２の焦点位置の前後に配置した場合、散乱角フィルター１８０を通過し、レンズ１９２によって集束した平行小角散乱光１６８の散乱光像は、散乱光検出部２００の受光面上で散乱角フィルター１８０の開口１８２の形状が投影され、その開口１８２を通過した光像が 縮小又は拡大した形状の画像となる。
【0211】
光照射部１４０の集光レンズ１４２によって形成された照射光１４８が、サンプル１５４へ入射して、その微小な照射光領域である最小ビームスポット１５７（図３参照）から散乱光が放射される。サンプル１５４の照射光領域内における僅かに異なる位置、例えば、サンプル１５４中の数μｍ程度以下離れた２つの散乱体から放射される散乱光は、僅かに異なる位置から放射されるために、僅かに異なる光路をたどる。そのため、それらの散乱光は、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２により光路を変更され、散乱角フィルター１８０によりその一部が選択され、散乱光集光部１９０のレンズ１９２により光路変更されて、散乱光像が形成される。
【0212】
散乱光検出部２００で検出される散乱光像には、次の２種類の散乱光を含んで形成される。すなわち、一つは、サンプル１５４において微小な点と見なせる照射光領域から散乱体によって散乱光が放射され、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２によりその散乱光が平行化（コリメート化）されて平行小角散乱光１６８となる。平行小角散乱光１６８の内、散乱角フィルター１８０によって、ある所定の散乱角度範囲にある一部の散乱光が選択され、レンズ１９２によって集束した小角散乱収束光１９６が形成する散乱光像である。
【0213】
もう一つは、サンプル１５４において有限サイズと見なせる照射光領域内の異なる位置の散乱体群から散乱光が放射され、平行散乱光変換部１７０のレンズ１７２によりそれらの散乱光の光路が変更されて、それら散乱光は、レンズ１７２によってほぼ平行化される。散乱角フィルター１８０によってそれら一部の散乱光が選択され、レンズ１９２によって散乱光の光路が変更されて形成する散乱光像である。従って、上記後者の散乱光が形成する散乱光像は、サンプル１５４において照射光領域内の散乱体の位置分布を反映したものとなる。すなわち、上記後者の散乱光が形成する散乱光像は、サンプル１５４に対し散乱光の顕微鏡的な画像 である顕微鏡画像を表す。
【0214】
測定サンプル１５４に対して、上述する２種類の前方小角散乱光又は後方小角散乱光が形成する散乱光像は、それぞれ異なる光路をたどり、結像されるために、散乱光検出部２００で検出される散乱光像としては散乱角フィルター１８０の開口部の形状が投影された散乱光像とは異なる位置に表れる。具体的には、例えば、上述のようにリング状の開口部をもつ散乱角フィルター１８０を使用した場合、レンズ１９２によって集束した平行前方小角散乱光又は平行後方小角散乱光が形成する、散乱角フィルター１８０のリング状開口部が投影された、明るいリング状の散乱光像が中央付近に表れ、例えば、その明るいリング状散乱光像の外側周辺領域に、サンプル１５４の照射光領域内の散乱体の位置分布を反映した散乱光像が表れる。すなわち、散乱角フィルター１８０のリング状開口部が投影された明るい散乱光像と異なる暗視野の領域に、上記散乱光の顕微鏡画像が表れる。従って、例えば図１１に示す構成によって、サンプル１５４に対して、顕微鏡スケールにおいて動的及び静的前方小角散乱光の同時測定を行うことができる。
【0215】
なお、図１１には、散乱光検出部２００は顕微鏡画像の検出のために光検出器２０２を有している。図１３に記載の実施例では、散乱光検出部２００として、半透明スクリーン２０８とカメラレンズ２０６を備えた光検出用カメラ２０４を使用する。また図１４に記載の実施例では、カメラレンズ２０６を備えた光検出用カメラ２０４を、散乱光検出部２００として使用する。光検出用カメラ２０４の検出結果は、先に説明した散乱光検出部２００の動作や効果と同様である。計測結果は解析部２５０に取り込まれ、記憶装置２９０に記憶され、ＤＬＳ解析やＳＬＳ解析に、記憶された結果が使用される。
【0216】
上述の光検出器２０２の使用例では、平行小角散乱光１６８による顕微鏡画像が光検出器２０２の計測面に作られ、その画像が光検出器２０２により細分化されて計測される。図１３や図１４に記載の光検出用カメラ２０４でも同様であり、カメラレンズ２０６を介して取り込まれた小角散乱収束光１９６により作られた顕微鏡画像が、細分化されたエリアに分けられて順に取り込まれ、記憶装置２９０に記憶される。
【0217】
図１３に記載の実施例は、小角散乱収束光１９６に基づく画像をスクリーンに表示し、前記スクリーンに表示された顕微鏡画像を、カメラレンズ２０６を備える光検出用カメラ２０４により撮影し、撮影した顕微鏡画像を解析部２５０の記憶装置２９０に記憶する。図１３で、前記スクリーンとして半透明スクリーン２０８を使用する。このようにすることで、半透明スクリーン２０８の裏側である、半透明スクリーン２０８の後方側から前記顕微鏡画像を撮影できる。この場合、光検出用カメラ２０４のカメラレンズ２０６を光軸１４６に合わせて配置することが容易であり、装置全体を小型にできるなどの効果がある。
【0218】
また図１４に記載の実施例は、光検出用カメラ２０４のカメラレンズ２０６を小角散乱収束光１９６による焦点位置の後方に配置した例である。小角散乱収束光１９６の焦点位置の後方に配置するかあるいは前方に配置するかなどにより、小角散乱収束光１９６により作られる顕微鏡画像の大きさを変えることができる。
【0219】
なお、図１３や図1４で、増幅・冷却部２１２は撮影した信号の増幅作用や、光検出用カメラ２０４の内部で生じる電気的なノイズのレベルを下げるための冷却装置である。図２に記載の増幅・冷却部２１２と同様の作用を為し、効果を奏する。
【0220】
３解析部２５０の説明
３．１解析部２５０の構成
解析部２５０はコントローラ２６０や入出力装置２６６、ＣＰＵ２７６、記憶装置２９０、などを有している。解析部２５０は、分析装置１００あるいは分析装置１０２の全体の動作を制御すると共に、光検出器２０２を備えた散乱光検出部２００や散乱光検出部２００として動作する光検出用カメラ２０４の計測結果を取り込み、ＤＬＳ分析やＳＬＳ分析を実行し、その結果を入出力装置２６６から出力する。分析装置１００や分析装置１０２の各構成を制御するためにコントローラ２６０を有しており、ＣＰＵ２７６からの指令によりコントローラ２６０からそれぞれの構成に対して制御信号が送られる。また散乱光検出部２００の光検出器２０２や散乱光検出部２００として動作する光検出用カメラ２０４からの計測結果は、コントローラ２６０を介して取り込まれ、上述したように記憶装置２９０に記録される。
３．１解析部２５０の構成
解析部２５０はコントローラ２６０や入出力装置２６６、ＣＰＵ２７６、記憶装置２９０、などを有している。解析部２５０は、分析装置１００あるいは分析装置１０２の全体の動作を制御すると共に、光検出器２０２を備えた散乱光検出部２００や散乱光検出部２００として動作する光検出用カメラ２０４の計測結果を取り込み、ＤＬＳ分析やＳＬＳ分析を実行し、その結果を入出力装置２６６から出力する。分析装置１００や分析装置１０２の各構成を制御するためにコントローラ２６０を有しており、ＣＰＵ２７６からの指令によりコントローラ２６０からそれぞれの構成に対して制御信号が送られる。また散乱光検出部２００の光検出器２０２や散乱光検出部２００として動作する光検出用カメラ２０４からの計測結果は、コントローラ２６０を介して取り込まれ、上述したように記憶装置２９０に記録される。
【0221】
操作者が指示内容を入力する場合には、入出力装置２６６から指示内容が入力される。また計測結果や分析結果は、入出力装置２６６から出力される。入出力装置２６６はこれらの動作を行うために、キーボードや表示装置、印刷装置等を備えている。
【0222】
３．２解析部２５０の動作の説明
図１５は、分析装置１００や分析装置１０２の動作の一例を説明する説明図である。例えばこの実施例では、ＤＬＳ分析やＳＬＳ分析を行うための計測結果の取り込みや取り込んだ計測結果に基づくＤＬＳ分析やＳＬＳ分析の実行を行う計測解析モードＭ２の動作に入る前に、調整モードＭ１の動作が行われる。試料部１５０のサンプル位置調整機構１５８によるサンプルセル１５２の位置の調整を行うための調整モードＭ１は、調整モードＭ１の開始の指示が入出力装置２６６から入力されることにより開始される。調整モードＭ１において、サンプルセル１５２の位置がサンプル位置調整機構１５８により調整され、解析したい位置に照射光１４８の照射位置が一致するように調整される。実際には、照射光１４８の現在の照射位置からの小角散乱光１６０による画像が、散乱光検出部２００や散乱光検出部２００として動作する光検出用カメラ２０４から、解析部２５０に取り込まれ、上記画像が入出力装置２６６に、調整用画像として表示される。操作者は入出力装置２６６に表示された画像である調整用画像を見ながら、サンプル位置調整機構１５８により、サンプルセル１５２の位置を調整することができる。解析したい位置を入出力装置２６６に表示された画像をもとに見つけ出し、サンプル位置調整機構１５８によるサンプルセル１５２の位置の設定が終了すると、調整モードＭ１が終了する。この終了のための解析部２５０の制御および動作は、操作者の終了の指示により行われても良いし、操作者による計測解析モードＭ２の開始の指示により行われても良い。
図１５は、分析装置１００や分析装置１０２の動作の一例を説明する説明図である。例えばこの実施例では、ＤＬＳ分析やＳＬＳ分析を行うための計測結果の取り込みや取り込んだ計測結果に基づくＤＬＳ分析やＳＬＳ分析の実行を行う計測解析モードＭ２の動作に入る前に、調整モードＭ１の動作が行われる。試料部１５０のサンプル位置調整機構１５８によるサンプルセル１５２の位置の調整を行うための調整モードＭ１は、調整モードＭ１の開始の指示が入出力装置２６６から入力されることにより開始される。調整モードＭ１において、サンプルセル１５２の位置がサンプル位置調整機構１５８により調整され、解析したい位置に照射光１４８の照射位置が一致するように調整される。実際には、照射光１４８の現在の照射位置からの小角散乱光１６０による画像が、散乱光検出部２００や散乱光検出部２００として動作する光検出用カメラ２０４から、解析部２５０に取り込まれ、上記画像が入出力装置２６６に、調整用画像として表示される。操作者は入出力装置２６６に表示された画像である調整用画像を見ながら、サンプル位置調整機構１５８により、サンプルセル１５２の位置を調整することができる。解析したい位置を入出力装置２６６に表示された画像をもとに見つけ出し、サンプル位置調整機構１５８によるサンプルセル１５２の位置の設定が終了すると、調整モードＭ１が終了する。この終了のための解析部２５０の制御および動作は、操作者の終了の指示により行われても良いし、操作者による計測解析モードＭ２の開始の指示により行われても良い。
【0223】
調整モードＭ１では散乱光検出部２００あるいは光検出器２０２から取り込んだデータに基づく画像を調整用画像として入出力装置２６６で表示される。しかし、散乱光検出部２００や散乱光検出部２００として使用する光検出用カメラ２０４の検出結果に基づくＤＬＳ分析やＳＬＳ分析のための演算は実行されない。また散乱光検出部２００あるいは散乱光検出部２００として使用する光検出用カメラ２０４の計測結果の記憶装置２９０への連続した繰り返しの取り込み動作も停止される。
【0224】
なお、試験的に現在のサンプルセル１５２の設定位置で定まる照射光１４８の照射位置からの小角散乱光１６０に基づく、散乱光検出部２００や乱光検出部２００として使用する光検出用カメラ２０４の計測結果を試験的に繰り返し取り込み、その結果を使用して試験的にＤＬＳ分析やＳＬＳ分析を行い、この結果に基づきサンプルセル１５２の位置を再調整しても良い。この実施例では、上記以下で説明する計測解析モードＭ２で、上記試験的なＤＬＳ分析やＳＬＳ分析を行い、その結果に基づいて、サンプル位置調整機構１５８によるサンプルセル１５２の再調整を行うことも可能である。
【0225】
調整モードＭ１におけるサンプルセル１５２の位置決めの調整が終了した後、操作者の計測開始の指示が入出力装置２６６から入力され、計測解析モードＭ２が開始される。計測解析モードＭ２の一例を図１５により説明する。後述する初期設定に基づき、撮影回数１から撮影回数Ｎの撮影、すなわち散乱光検出部２００や光検出器２０２からの計測結果の取り込みが行われる。撮影回数１に於いてＤＬＳ解析を行うため、あるいは動画撮影を行うために、散乱光検出部２００や散乱光検出部２００として動作する光検出用カメラ２０４の計測結果を繰り返し連続的に取り込み、記憶装置２９０に保持する。ここでは一回の散乱光検出部２００や光検出器２０２からの計測結果の取り込みをサンプリングと記載している。
【0226】
撮影回数１から撮影回数Ｎのそれぞれに於ける撮影時間Ｔ１が設定されると、各撮影回数に割り当てられた撮影時間Ｔ１の中で図１５に記載のごとく、設定されたサンプリング周波数で繰り返し、上記計測結果の記憶装置２９０への取り込みが連続して行われる。サンプリングの実行周期は初期設定で入力されたサンプリング周波数で決定される。記憶装置２９０への繰り返しの取り込み回数である撮影時間Ｔ１におけるサンプリング数は、サンプリング回数を直接入力して設定しても良いし、撮影時間Ｔ１である繰り返しの継続時間を入力して設定しても良い。サンプリング動作が、設定された撮影時間Ｔ１に於いて、設定されたＮ回行われるあるいは、設定された上記計測結果の連続取り込みの継続時間である撮影時間Ｔ１の間行われる等の、設定条件に基づくサンプリング動作が連続的に繰り返し行われる。サンプリング動作の撮影時間Ｔ１が終了すると、例えば撮影回数１として図１５に記載した動作が終了する。
【0227】
設定された撮影間隔Ｔ２の間は、サンプリング動作を停止する。解析部２５０の時間管理装置２８０は、制御動作の開始や終了のタイミングを管理するための機能を有しており、撮影間隔Ｔ２が終了すると、ＣＰＵ２７６は時間管理装置２８０からの報告に基づき、撮影回数２の動作を開始するための指示を出す。先に撮影回数１の動作として説明した内容の動作が撮影回数２として行われる。その後、撮影間隔Ｔ２の間、再びサンプリング動作を停止する。
【0228】
上述の動作を繰り返し、撮影回数Ｎの実行を終了すると計測解析モードＭ２を終了し、ＤＬＳ分析やＳＬＳ分析のためのデータの取り込みが終了する。このデータに基づきＤＬＳ分析やＳＬＳ分析のための演算が行われ、分析結果が入出力装置２６６から出力される。なお、上記撮影回数をＮ回繰り返すことにより、計測解析モードＭ２の動作を終了する方法は一例である。すなわち上記撮影回数の数Ｎを設定するのではなく、撮影を行う総撮影時間ＴＡを設定する方法でも良い。連続して繰り返し散乱光検出部２００の計測結果を取り込む動作を継続する撮影時間Ｔ１およびそれに続く撮影間隔Ｔ２の条件は同じくして、撮影時間Ｔ１およびそれに続く撮影間隔Ｔ２の繰り返しを、数ではなく、総撮影時間ＴＡで定め、この総撮影時間ＴＡを初期設定として設定することも可能である。この場合、総撮影時間ＴＡが経過した後は、新たな撮影時間Ｔ１による散乱光検出部２００の計測結果の取り込み動作は行われない。これにより、計測解析モードＭ２の終了を制御することができる。
【0229】
図１５に記載の動作は、散乱光検出部２００や散乱光検出部２００の他の具体例である光検出用カメラ２０４からの計測結果の取り込みについて説明している。図１５に記載の内容は一例であって、操作者の指示内容により変化する。またＤＬＳ分析やＳＬＳ分析のための演算は、取り込まれたデータを基に、撮影回数Ｎの終了を待たないで一部の解析を実行することが可能である。すなわち計測解析モードＭ２における散乱光検出部２００の計測結果の取り込め動作と並行して、取り込まれた計測結果に基づき、上記ＤＬＳ測定法やＳＬＳ測定法のための演算を行うことができる。
【0230】
図１６は、ＣＰＵ２７６が図1５に記載の計測解析モードＭ２の動作を実行するためのフローチャートである。また図１７は、計測結果の記憶装置２９０に於ける記憶状態、及び記憶されたデータを利用した分析結果の記憶状態、を説明する説明図である。図１６は、既に調整モードＭ１を終了した状態である、計測解析モードＭ２の動作を示している。ステップＳ３００で、動作が開始されると、ステップＳ３０２で、上述した初期設定が、操作者によって行われる。初期設定では、例えば、撮影回数１から撮影回数Ｎのそれぞれの撮影回数における撮影時間Ｔ１や、撮影回数１から撮影回数Ｎのそれぞれの撮影回数に於いて実行されるサンプリング周波数、間欠撮影の時間間隔Ｔ２、撮影回数の全体の繰り返し回数Ｎ、ＤＬＳ分析領域、ＳＬＳ分析領域、総撮影時間ＴＡ、等、図１５に記載の設定内容が、入出力装置２６６から入力される。その後、ステップＳ３０４へＣＰＵ２７６の実行が移り、図１５に記載の撮影回数１における散乱光検出部２００からの計測結果の取り込みが実行、すなわち図１５に示す、サンプリング１からサンプリングＮによる計測結果の取り込みが実行され、図１７に記載のメモリブロックＢ１に記憶される。
【0231】
撮影回数１の計測結果の取り込みの連続した動作が終了すると、ステップＳ３１０が実行され、ＤＬＳ分析領域やＳＬＳ分析領に対応した計測結果が、メモリブロックＢ１に記憶された計測結果から選択的に抽出され、図１７に示す記憶装置２９０のＤＤ１やＳＤ１として確保されたアドレスに記憶される。次にステップＳ３１２で、前記アドレスＳＤ１に記憶されたデータに基づき、静的散乱光の分析のための演算が実行され、ステップＳ３１４で、その演算結果が記憶装置２９０のアドレスＡＲＳ１に記憶される。
【0232】
さらにステップＳ３２２で、動的散乱光の分析のための演算が実行され、その結果がステップＳ３２４で、アドレスＡＲＤ１０やアドレスＡＲＤ１１に保存される。ステップＳ３２４の実行の後、ステップＳ３３０で実行終了かどうかの判断が行われ、撮影回数１の終了に基づき、次の撮影回数２に関する動作がステップＳ３０４で開始される。ステップＳ３０４の動作開始が撮影間隔Ｔ２の経過後であるが、図１６のフローチャートでは、この撮影間隔Ｔ２の経過についての記載を省略している。実際には上述した時間管理装置２８０で時間の管理を行い、割り込み処理等を行って撮影回数２の動作開始のタイミングの制御が行われ、ステップＳ３０４の動作が開始される。
【0233】
撮影回数１から撮影回数Ｎで、計測解析モードＭ２の実行時間すなわち計測解析モードＭ２の終了条件を設定するのではなく、総撮影時間ＴＡで計測解析モードＭ２の終了条件を設定した場合には、ステップＳ３３０で計測解析モードＭ２の時間経過が総撮影時間ＴＡに達したかどうかを計測解析モードＭ２の時間経過に基づいて判断し、計測解析モードＭ２の時間経過が総撮影時間ＴＡに達した場合には、ステップＳ３０４の実行を開始するのではなく、ＣＰＵ２７６の実行がステップＳ３４０へ遷移する。ステップＳ３４０で、Ｓ３００からのタスクの実行終了の動作が行われ、計測解析モードＭ２が終了する。なおステップＳ３３０で総撮影時間ＴＡに達したかどうかの判断が実行されたときに、総撮影時間ＴＡに達していないと判断された場合には、再びステップＳ３０４の実行が開始される。
【0234】
図１５に記載の撮影回数１から撮影回数Ｎ－１までのサンプリングに基づく計測結果の取り込みが終了し、撮影回数Ｎのサンプリングに基づく計測結果の取り込みがステップＳ３０４で行われると、上記計測結果が記憶装置２９０のブロックＢＮに格納される。ステップＳ３１０が実行されると、ＤＬＳ分析領域のデータが記憶装置２９０の前記アドレスＤＤＮに記憶される。またＳＬＳ分析領域のデータが記憶装置２９０の前記アドレスＳＤＮに記憶される。ステップＳ３１２で前記アドレスＳＤＮに記憶されたデータに基づき、静的光散乱の分析のための演算が実行される。この演算結果がステップＳ３１４で、アドレスＡＲＳＮに記憶される。さらにステップＳ３２２で、動的光散乱の分析が実行され、その演算結果がステップＳ３２４で、アドレスＡＲＤＮ０やアドレスＡＲＤＮ１に記憶される。
【0235】
ＣＰＵ２７６の実行がステップＳ３２４からステップＳ３３０へ移る。ステップＳ３３０で、図１５に記載の計測解析モードＭ２の終了条件である、撮影回数Ｎの終了、あるいは総撮影時間ＴＡの終了、の判断で、終了条件が満たされたと判断されると、ＣＰＵ２７６の実行がステップＳ３４０へ移る。ステップＳ３４０で、計測解析モードＭ２に於ける計測データの取り込みを終了すると共に、取り込んだ計測結果に基づく分析の動作が終了する。
【0236】
図１６に記載のフローチャートに示す実施例では、ＣＰＵ２７６による、ステップＳ３１２とステップＳ３１４の実行を、ステップＳ３２２とステップＳ３２４の実行より先に行っている。これは一例であり、ステップＳ３１２とステップＳ３１４の実行とステップＳ３２２とステップＳ３２４の実行は、順序が逆であっても良い。またステップＳ３１２とステップＳ３１４の実行とステップＳ３２２とステップＳ３２４の実行の両方を常に連続して行う必要性はなく、別々に行っても良い。また一方のみを行っても良い。ステップＳ３０４の実行により、散乱光検出部２００からあるいは散乱光検出部２００の一例である光検出用カメラ２０４から取り込まれた計測結果は、静的散乱光の分析と動的散乱光の分析の両方に使用できる。このため操作者は、前記取り込まれた計測結果を使用することにより、静的散乱光の分析と動的散乱光の分析の両方を行うことも可能であり、どちらかを選択的に行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0237】
本発明に基づくサンプルの分析装置および分析方法は、産業上利用することができる。
【符号の説明】
【0238】
１１・・・光検出素子、１００・・・分析装置、１０２・・・分析装置、１１０・・・光源、１２０・・・入射光調整部、１２２・・・光量調整素子、１２４・・・偏光素子、１２６・・・入射光、１３０・・・光路変更部、１３２・・・平面ミラー、１３４・・・平面ミラー、１３８・・・光学絞り、１３９・・・絞り、１４０・・・光照射部、１４２・・・集光レンズ、１４４・・・レンズ調整機構、１４６・・・光軸、１４８・・・照射光、１５０・・・試料部、１５１・・・入射面、１５２・・・サンプルセル、１５３・・・透過面、１５４・・・サンプル、１５６・・・分析微小領域、１５７・・・最小ビームスポット、１５８・・・サンプル位置調整機構、１６０・・・小角散乱光、１６２・・・最大小角散乱光、１６４・・・透過光、１６６・・・平行透過光、１６８・・・平行小角散乱光、１６９・・・選択平行小角散乱光、１７０・・・平行散乱光変換部、１７２・・・レンズ、１７４・・・支持装置、１７６・・・透過光遮光部、１８０・・・散乱角フィルター、１８２・・・開口、１８４・・・特定角平行小角散乱光、１８５・・・周囲遮光部、１８６・・・円弧状特定角度散乱光 、１８７・・・架橋、１８８・・・半径、１８９・・・中心半径、１９０・・・散乱光集光部、１９２・・・レンズ、１９４・・・支持機構、１９６・・・小角散乱収束光、２００・・・散乱光検出部、２０２・・・光検出器、２０３・・・受光面 、２０４・・・光検出用カメラ、２０５・・・配線、２０６・・・カメラレンズ、２０８・・・半透明スクリーン、２１２・・・増幅・冷却部、２２０・・・位置調整機構、２３０・・・撮影画像、２３２・・・暗部、２３４・・・画像部、２５０・・・解析部、２６０・・・コントローラ、２６６・・・入出力装置、２７０・・・演算処理部、２７６・・・ＣＰＵ、２８０・・・時間管理装置、２９０・・・記憶装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルの前記分析微小領域内のサンプルの状態を計測する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の計測結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記計測結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記散乱光検出部において、前記平行小角散乱光に基づいて、前記分析微小領域のサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、さらに生成された前記顕微鏡画像が計測されて前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された前記顕微鏡画像を含む前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方を解析する、
ことを特徴とする、分析装置。
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルの前記分析微小領域内のサンプルの状態を計測する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の計測結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記計測結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記散乱光検出部において、前記平行小角散乱光に基づいて、前記分析微小領域のサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、さらに生成された前記顕微鏡画像が計測されて前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された前記顕微鏡画像を含む前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方を解析する、
ことを特徴とする、分析装置。
【請求項2】
請求項１に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像が前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像が前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項3】
サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルの前記分析微小領域の内のサンプルの状態を計測するための散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の前記計測結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記計測結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、前記記憶装置に記憶し、
前記解析部はさらに、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行う、ことを特徴とする分析装置であって、
さらに、前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部とを設け、
前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光を、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部に入射させ、
前記散乱光検出部は、前記円弧状特定角度散乱光に基づき、前記分析微小領域の状態を拡大表示した顕微鏡画像を検出する、ことを特徴とする、分析装置。
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光に基づき前記サンプルの前記分析微小領域の内のサンプルの状態を計測するための散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の前記計測結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記計測結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記計測結果を、前記記憶装置に記憶し、
前記解析部はさらに、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行う、ことを特徴とする分析装置であって、
さらに、前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部とを設け、
前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光を、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部に入射させ、
前記散乱光検出部は、前記円弧状特定角度散乱光に基づき、前記分析微小領域の状態を拡大表示した顕微鏡画像を検出する、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項4】
請求項３に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記記憶装置に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記散乱光検出器によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記記憶装置に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の前記動画像が、前記記憶装置に記憶される、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項5】
請求項３あるいは請求項４の内の一に記載の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の前記光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の前記光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
【請求項6】
請求項1から請求項５の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記サンプルに前記最小ビームスポットを形成するための集光レンズを備えており、
前記光源で発生した前記光に基づいて前記光照射部に入射する入射光の光軸に沿って、前記光照射部の集光レンズと前記サンプルが配置されており、
前記入射光は、前記光軸に沿って前記集光レンズに入射し、前記入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、また前記入射光の前記光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であり、
前記光照射部が有する前記集光レンズの開口数ＮＡまたは前記集光レンズの焦点距離ｆ、あるいは前記集光レンズの前記開口数ＮＡおよび前記集光レンズの前記焦点距離ｆは、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光ビームの前記直径に基づいて定められている、ことを特徴とする、分析装置。
前記光照射部は、前記サンプルに前記最小ビームスポットを形成するための集光レンズを備えており、
前記光源で発生した前記光に基づいて前記光照射部に入射する入射光の光軸に沿って、前記光照射部の集光レンズと前記サンプルが配置されており、
前記入射光は、前記光軸に沿って前記集光レンズに入射し、前記入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、また前記入射光の前記光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であり、
前記光照射部が有する前記集光レンズの開口数ＮＡまたは前記集光レンズの焦点距離ｆ、あるいは前記集光レンズの前記開口数ＮＡおよび前記集光レンズの前記焦点距離ｆは、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光ビームの前記直径に基づいて定められている、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項7】
請求項１から請求項６の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記照射光を集光するための前記集光レンズと、
前記集光レンズを、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、
を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部は、前記照射光を集光するための前記集光レンズと、
前記集光レンズを、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、
を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される前記最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される前記最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
【請求項9】
請求項第１から請求項８の内の一に記載の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記サンプル位置調整機構で前記サンプルの位置を前記照射光に対して相対的に移動することにより、前記最小ビームスポットが形成される前記サンプルの前記分析微小領域の位置を設定し、前記サンプルにおける設定された前記分析微小領域の状態を表す散乱光の顕微鏡画像が前記計測結果として、前記散乱光検出部において生成され、
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの前記最小ビームスポットが形成される位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部において生成された前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記解析を行うことを特徴とする、分析装置。
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記サンプル位置調整機構で前記サンプルの位置を前記照射光に対して相対的に移動することにより、前記最小ビームスポットが形成される前記サンプルの前記分析微小領域の位置を設定し、前記サンプルにおける設定された前記分析微小領域の状態を表す散乱光の顕微鏡画像が前記計測結果として、前記散乱光検出部において生成され、
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記計測結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの前記最小ビームスポットが形成される位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための計測指示に基づき、前記散乱光検出部において生成された前記計測結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記計測結果に基づき、前記解析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９の内の一に記載の分析装置において、
前記サンプル内に前記最小ビームスポットを形成するために、前記光照射部から前記サンプルへ照射する前記照射光の最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲の角度であることを特徴とする、分析装置。
前記サンプル内に前記最小ビームスポットを形成するために、前記光照射部から前記サンプルへ照射する前記照射光の最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲の角度であることを特徴とする、分析装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０の内の一に記載の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し前記散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ前記散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算、を行う第３ステップと、
を有することを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し前記散乱光検出部の前記計測結果を取り込む第1ステップと、
前記繰り返し取り込んだ前記散乱光検出部の前記計測結果から、動的散乱光分析領域の計測結果および静的散乱光分析領域の計測結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記計測結果に基づく静的散乱光分析のための演算、を行う第３ステップと、
を有することを特徴とする、分析方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から前記計測結果を繰り返し取り込む動作を実行する、前記第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔が経過した後に、再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記第1ステップの実行回数が予め設定された実行回数に到達するまで、前記解析部は前記第1ステップの実行を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記計測結果を前記記憶装置に取り込み、
あるいは前記第1ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の継続時間が、予め設定された総撮影時間に達するまで、前記第1ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の動作を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記計測結果を前記記憶装置に取り込み、
前記解析部は、前記記憶装置に取り込まれた前記顕微鏡画像を含む前記計測結果に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を実行する、
ことを特徴とする、分析方法。
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から前記計測結果を繰り返し取り込む動作を実行する、前記第1ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第1ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔が経過した後に、再び前記第1ステップの実行を開始し、
前記第1ステップの実行回数が予め設定された実行回数に到達するまで、前記解析部は前記第1ステップの実行を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記計測結果を前記記憶装置に取り込み、
あるいは前記第1ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の継続時間が、予め設定された総撮影時間に達するまで、前記第1ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の動作を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記計測結果を前記記憶装置に取り込み、
前記解析部は、前記記憶装置に取り込まれた前記顕微鏡画像を含む前記計測結果に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を実行する、
ことを特徴とする、分析方法。
【請求項13】
請求項１１あるいは請求項１２の内の一に記載の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、前記散乱光検出部からの前記計測結果に基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、前記散乱光検出部からの前記計測結果に基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
【手続補正書】
【提出日】2023-06-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記散乱光検出部において、前記平行小角散乱光に基づいて、前記分析微小領域のサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、さらに生成された前記顕微鏡画像が検出されて前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された前記顕微鏡画像を含む前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方を解析する、
ことを特徴とする、分析装置。
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記散乱光検出部において、前記平行小角散乱光に基づいて、前記分析微小領域のサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、さらに生成された前記顕微鏡画像が検出されて前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された前記顕微鏡画像を含む前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方を解析する、
ことを特徴とする、分析装置。
【請求項2】
請求項１に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項3】
サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記検出結果を、前記記憶装置に記憶し、
前記解析部はさらに、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行う、ことを特徴とする分析装置であって、
さらに、前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部とを設け、
前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光を、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部に入射させ、
前記散乱光検出部は、前記円弧状特定角度散乱光に基づき、前記分析微小領域の状態を拡大表示した顕微鏡画像を検出する、ことを特徴とする、分析装置。
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記検出結果を、前記記憶装置に記憶し、
前記解析部はさらに、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行う、ことを特徴とする分析装置であって、
さらに、前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部とを設け、
前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光を、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部に入射させ、
前記散乱光検出部は、前記円弧状特定角度散乱光に基づき、前記分析微小領域の状態を拡大表示した顕微鏡画像を検出する、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項4】
請求項３に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記記憶装置に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の動画像を、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記散乱光検出部によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記記憶装置に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の動画像を、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項5】
請求項３あるいは請求項４の内の一に記載の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の前記光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の前記光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記サンプルに前記最小ビームスポットを形成するための集光レンズを備えており、
前記光源で発生した前記光に基づいて前記光照射部に入射する入射光の光軸に沿って、前記光照射部の前記集光レンズと前記サンプルが配置されており、
前記入射光は、前記光軸に沿って前記集光レンズに入射し、前記入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、また前記入射光の前記光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であり、
前記光照射部が有する前記集光レンズの開口数ＮＡまたは前記集光レンズの焦点距離ｆ、あるいは前記集光レンズの前記開口数ＮＡおよび前記集光レンズの前記焦点距離ｆは、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光ビームの前記直径に基づいて定められている、ことを特徴とする、分析装置。
前記光照射部は、前記サンプルに前記最小ビームスポットを形成するための集光レンズを備えており、
前記光源で発生した前記光に基づいて前記光照射部に入射する入射光の光軸に沿って、前記光照射部の前記集光レンズと前記サンプルが配置されており、
前記入射光は、前記光軸に沿って前記集光レンズに入射し、前記入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、また前記入射光の前記光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であり、
前記光照射部が有する前記集光レンズの開口数ＮＡまたは前記集光レンズの焦点距離ｆ、あるいは前記集光レンズの前記開口数ＮＡおよび前記集光レンズの前記焦点距離ｆは、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光ビームの前記直径に基づいて定められている、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項7】
請求項６に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記照射光を集光するための前記集光レンズと、
前記集光レンズを、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、
を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部は、前記照射光を集光するための前記集光レンズと、
前記集光レンズを、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、
を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される前記最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される前記最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
【請求項9】
請求項第１から請求項８の内の一に記載の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記サンプル位置調整機構で前記サンプルの位置を前記照射光に対して相対的に移動することにより、前記最小ビームスポットが形成される前記サンプルの前記分析微小領域の位置を設定し、前記サンプルにおける設定された前記分析微小領域の状態を表す散乱光の顕微鏡画像が前記散乱光検出部において生成されて、前記散乱光検出部により検出され、
前記解析部は、前記散乱光検出部において検出された前記顕微鏡画像の検出結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの前記最小ビームスポットが形成される位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための指示に基づき、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像の前記検出結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、前記解析を行うことを特徴とする、分析装置。
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記サンプル位置調整機構で前記サンプルの位置を前記照射光に対して相対的に移動することにより、前記最小ビームスポットが形成される前記サンプルの前記分析微小領域の位置を設定し、前記サンプルにおける設定された前記分析微小領域の状態を表す散乱光の顕微鏡画像が前記散乱光検出部において生成されて、前記散乱光検出部により検出され、
前記解析部は、前記散乱光検出部において検出された前記顕微鏡画像の検出結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの前記最小ビームスポットが形成される位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための指示に基づき、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像の前記検出結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、前記解析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９の内の一に記載の分析装置において、
前記サンプル内に前記最小ビームスポットを形成するために、前記光照射部から前記サンプルへ照射する前記照射光の最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲の角度であることを特徴とする、分析装置。
前記サンプル内に前記最小ビームスポットを形成するために、前記光照射部から前記サンプルへ照射する前記照射光の最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲の角度であることを特徴とする、分析装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０の内の一に記載の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し前記散乱光検出部の前記検出結果を取り込む第１ステップと、
繰り返し取り込んだ前記散乱光検出部の前記検出結果から、動的散乱光分析領域の検出結果および静的散乱光分析領域の検出結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく静的散乱光分析のための演算、を行う第３ステップと、
を有することを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し前記散乱光検出部の前記検出結果を取り込む第１ステップと、
繰り返し取り込んだ前記散乱光検出部の前記検出結果から、動的散乱光分析領域の検出結果および静的散乱光分析領域の検出結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく静的散乱光分析のための演算、を行う第３ステップと、
を有することを特徴とする、分析方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から前記検出結果を繰り返し取り込む動作を実行する、前記第１ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第１ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔が経過した後に、再び前記第１ステップの実行を開始し、
前記第１ステップの実行回数が予め設定された実行回数に到達するまで、前記解析部は前記第１ステップの実行を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
あるいは前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の継続時間が、予め設定された総撮影時間に達するまで、前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の動作を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
前記解析部は、前記記憶装置に取り込まれた前記顕微鏡画像を含む前記検出結果に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を実行する、
ことを特徴とする、分析方法。
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から前記検出結果を繰り返し取り込む動作を実行する、前記第１ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第１ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔が経過した後に、再び前記第１ステップの実行を開始し、
前記第１ステップの実行回数が予め設定された実行回数に到達するまで、前記解析部は前記第１ステップの実行を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
あるいは前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の継続時間が、予め設定された総撮影時間に達するまで、前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の動作を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
前記解析部は、前記記憶装置に取り込まれた前記顕微鏡画像を含む前記検出結果に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を実行する、
ことを特徴とする、分析方法。
【請求項13】
請求項１１あるいは請求項１２の内の一に記載の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、前記散乱光検出部からの前記検出結果に基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う前記第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、前記散乱光検出部からの前記検出結果に基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う前記第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
【手続補正書】
【提出日】2023-06-29
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角散乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記散乱光検出部において、前記平行小角散乱光に基づいて、前記分析微小領域のサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、さらに生成された前記顕微鏡画像が検出されて前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された前記顕微鏡画像を含む前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方を解析する、
ことを特徴とする、分析装置。
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角散乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記散乱光検出部において、前記平行小角散乱光に基づいて、前記分析微小領域のサンプルの状態の拡大された画像である顕微鏡画像が生成され、さらに生成された前記顕微鏡画像が検出されて前記記憶装置に記憶され、
前記解析部は、前記記憶装置に記憶された前記顕微鏡画像を含む前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方を解析する、
ことを特徴とする、分析装置。
【請求項2】
請求項１に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を繰り返し取り込むことにより、前記顕微鏡画像の動画像を前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、記憶された前記動画像に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項3】
サンプルの計測のための光を発生する光源と、
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角散乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記検出結果を、前記記憶装置に記憶し、
前記解析部はさらに、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行う、ことを特徴とする分析装置であって、
さらに、前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部とを設け、
前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光を、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部に入射させ、
前記散乱光検出部は、前記円弧状特定角度散乱光に基づき、前記分析微小領域の状態を拡大表示した顕微鏡画像を検出する、ことを特徴とする、分析装置。
前記光源が発生した前記光に基づき、前記サンプル内に最小ビームスポットを形成する照射光を、前記サンプルに照射する光照射部と、
前記最小ビームスポットが形成された前記サンプルの分析微小領域において発生した前方あるいは後方の小角散乱光を受け、前記前方あるいは後方の小角散乱光に基づく平行小角散乱光を発生する平行散乱光変換部と、
前記平行小角散乱光が入射することにより、入射した前記平行小角散乱光を検出する散乱光検出部と、
記憶装置を備え、前記散乱光検出部の検出結果を前記記憶装置に取り込み、前記記憶装置に取り込んだ前記検出結果に基づき、前記サンプルの前記分析微小領域の解析を行う解析部と、を有し、
前記解析部は、前記散乱光検出部の前記検出結果を、前記記憶装置に記憶し、
前記解析部はさらに、前記記憶装置に記憶された、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、動的散乱光成分あるいは静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分と前記静的散乱光成分の両方を解析して、前記サンプルの前記分析微小領域に関する分析を行う、ことを特徴とする分析装置であって、
さらに、前記平行散乱光変換部と前記散乱光検出部との間に、散乱角フィルターと散乱光集光部とを設け、
前記散乱角フィルターにより、前記平行散乱光変換部からの前記平行小角散乱光の内、特定角度であってしかも前記平行小角散乱光の光軸に垂直な面に於いて円弧状の形状を成す円弧状特定角度散乱光を、前記散乱光集光部を介して、前記散乱光検出部に入射させ、
前記散乱光検出部は、前記円弧状特定角度散乱光に基づき、前記分析微小領域の状態を拡大表示した顕微鏡画像を検出する、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項4】
請求項３に記載の分析装置において、
前記解析部は、前記散乱光検出部によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記記憶装置に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の動画像を、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
前記解析部は、前記散乱光検出部によって検出された、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像を、繰り返し取り込み、前記記憶装置に記憶することにより、前記分析微小領域内のサンプルの状態を拡大表示した前記顕微鏡画像の動画像を、前記記憶装置に記憶する、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項5】
請求項３あるいは請求項４の内の一に記載の分析装置において、
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の前記光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
前記散乱角フィルターは光を遮断する材料で作られており、前記平行小角散乱光の前記光軸に対して前記特定角度に対応する長さを半径とする円弧状の開口を有していることを特徴とする、分析装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記サンプルに前記最小ビームスポットを形成するための集光レンズを備えており、
前記光源で発生した前記光に基づいて前記光照射部に入射する入射光の光軸に沿って、前記光照射部の前記集光レンズと前記サンプルが配置されており、
前記入射光は、前記光軸に沿って前記集光レンズに入射し、前記入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、また前記入射光の前記光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であり、
前記光照射部が有する前記集光レンズの開口数ＮＡまたは前記集光レンズの焦点距離ｆ、あるいは前記集光レンズの前記開口数ＮＡおよび前記集光レンズの前記焦点距離ｆは、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光ビームの前記直径に基づいて定められている、ことを特徴とする、分析装置。
前記光照射部は、前記サンプルに前記最小ビームスポットを形成するための集光レンズを備えており、
前記光源で発生した前記光に基づいて前記光照射部に入射する入射光の光軸に沿って、前記光照射部の前記集光レンズと前記サンプルが配置されており、
前記入射光は、前記光軸に沿って前記集光レンズに入射し、前記入射光はその断面形状が円形の光ビームであり、また前記入射光の前記光ビームの直径が１．６ｍｍ以下であり、
前記光照射部が有する前記集光レンズの開口数ＮＡまたは前記集光レンズの焦点距離ｆ、あるいは前記集光レンズの前記開口数ＮＡおよび前記集光レンズの前記焦点距離ｆは、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光ビームの前記直径に基づいて定められている、ことを特徴とする、分析装置。
【請求項7】
請求項６に記載の分析装置において、
前記光照射部は、前記照射光を集光するための前記集光レンズと、
前記集光レンズを、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、
を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部は、前記照射光を集光するための前記集光レンズと、
前記集光レンズを、前記光照射部に入射する前記入射光の前記光軸に沿って移動するためのレンズ調整機構と、
を備えており、
前記レンズ調整機構は、前記集光レンズを前記光軸に沿って移動できる距離が±１０ｍｍ以下であり、移動調整できる最小長さが５０μｍ以下であることを特徴とする、分析装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７の内の一に記載の分析装置において、
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される前記最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
前記光照射部から前記サンプルに前記照射光が照射されることにより、前記サンプルの内部に形成される前記最小ビームスポットの直径が、１０μｍ以上で１００μｍ以下の範囲であることを特徴とする、分析装置。
【請求項9】
請求項第１から請求項８の内の一に記載の分析装置において、
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記サンプル位置調整機構で前記サンプルの位置を前記照射光に対して相対的に移動することにより、前記最小ビームスポットが形成される前記サンプルの前記分析微小領域の位置を設定し、前記サンプルにおける設定された前記分析微小領域の状態を表す散乱光の顕微鏡画像が前記散乱光検出部において生成されて、前記散乱光検出部により検出され、
前記解析部は、前記散乱光検出部において検出された前記顕微鏡画像の検出結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの前記最小ビームスポットが形成される位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための指示に基づき、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像の前記検出結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、前記解析を行うことを特徴とする、分析装置。
試料部を有し、
前記試料部は前記サンプルを保持するためのサンプルセルと前記サンプルセルの位置を調整するためのサンプル位置調整機構とを備え、
前記サンプル位置調整機構で前記サンプルの位置を前記照射光に対して相対的に移動することにより、前記最小ビームスポットが形成される前記サンプルの前記分析微小領域の位置を設定し、前記サンプルにおける設定された前記分析微小領域の状態を表す散乱光の顕微鏡画像が前記散乱光検出部において生成されて、前記散乱光検出部により検出され、
前記解析部は、前記散乱光検出部において検出された前記顕微鏡画像の検出結果に基づき、前記サンプル位置調整機構により前記サンプルセルの前記最小ビームスポットが形成される位置を調整するための調整用画像を出力し、
前記解析部は、前記解析を行うための指示に基づき、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像の前記検出結果を、繰り返し前記記憶装置に記憶し、
前記解析部は、前記記憶装置に繰り返し記憶した、前記散乱光検出部の前記検出結果に基づき、前記解析を行うことを特徴とする、分析装置。
【請求項10】
請求項１から請求項９の内の一に記載の分析装置において、
前記サンプル内に前記最小ビームスポットを形成するために、前記光照射部から前記サンプルへ照射する前記照射光の最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲の角度であることを特徴とする、分析装置。
前記サンプル内に前記最小ビームスポットを形成するために、前記光照射部から前記サンプルへ照射する前記照射光の最大入射角θｉは、０．５度から２０度の範囲の角度であることを特徴とする、分析装置。
【請求項11】
請求項１から請求項１０の内の一に記載の分析装置において、
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し前記散乱光検出部の前記検出結果を取り込む第１ステップと、
繰り返し取り込んだ前記散乱光検出部の前記検出結果から、動的散乱光分析領域の検出結果および静的散乱光分析領域の検出結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく静的散乱光分析のための演算、を行う第３ステップと、
を有することを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、設定されたサンプリング条件に基づき、繰り返し前記散乱光検出部の前記検出結果を取り込む第１ステップと、
繰り返し取り込んだ前記散乱光検出部の前記検出結果から、動的散乱光分析領域の検出結果および静的散乱光分析領域の検出結果を抽出する第２ステップと、
前記動的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく動的散乱光分析のための演算、および前記静的散乱光分析領域の前記検出結果に基づく静的散乱光分析のための演算、を行う第３ステップと、
を有することを特徴とする、分析方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の分析方法において、
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から前記検出結果を繰り返し取り込む動作を実行する、前記第１ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第１ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔が経過した後に、再び前記第１ステップの実行を開始し、
前記第１ステップの実行回数が予め設定された実行回数に到達するまで、前記解析部は前記第１ステップの実行を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
あるいは前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の継続時間が、予め設定された総撮影時間に達するまで、前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の動作を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
前記解析部は、前記記憶装置に取り込まれた前記顕微鏡画像を含む前記検出結果に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を実行する、
ことを特徴とする、分析方法。
前記設定されたサンプリング条件に基づき前記散乱光検出部から前記検出結果を繰り返し取り込む動作を実行する、前記第１ステップの後、前記解析部は、設定された撮影間隔の間、前記第１ステップの実行を停止し、
前記解析部は、設定された前記撮影間隔が経過した後に、再び前記第１ステップの実行を開始し、
前記第１ステップの実行回数が予め設定された実行回数に到達するまで、前記解析部は前記第１ステップの実行を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
あるいは前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の継続時間が、予め設定された総撮影時間に達するまで、前記第１ステップの前記実行とその後の前記実行の停止の動作を繰り返して、前記散乱光検出部において生成された前記顕微鏡画像を含む前記検出結果を前記記憶装置に取り込み、
前記解析部は、前記記憶装置に取り込まれた前記顕微鏡画像を含む前記検出結果に基づき、前記動的散乱光成分あるいは前記静的散乱光成分、または前記動的散乱光成分および前記静的散乱光成分の両方の解析を実行する、
ことを特徴とする、分析方法。
【請求項13】
請求項１１あるいは請求項１２の内の一に記載の分析方法において、
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、前記散乱光検出部からの前記検出結果に基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う前記第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。
前記解析部は、指示に基づき調整モードとしての動作と計測解析モードとしての動作を行い、
前記調整モードの動作では、前記散乱光検出部からの前記検出結果に基づく前記動的散乱光分析のための演算および前記静的散乱光分析のための演算を行う前記第３ステップを、停止する、ことを特徴とする、分析方法。