JP2002257707A

JP2002257707A - 画像解析用セル

Info

Publication number: JP2002257707A
Application number: JP2001053799A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Masuda; 吉通増田
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】粉体製品の試料懸濁液を収容して試料の粒子性
状を測定するための画像解析用セルであって、少量の試
料および媒体液によって粒子性状の測定が可能な画像解
析用セルを提供する。【解決手段】内部に試料懸濁液を収容して、光学的に試
料粒子の性状を測定するための画像解析用セル１０であ
って、試料懸濁液を収容するセル本体１と、前記セル本
体に設けられ、前記セル本体の内部の試料粒子を光学的
に測定するための光学窓部２と、前記セル本体の内部に
試料懸濁液を供給する供給口４と、前記セル本体に収容
された試料懸濁液を撹拌する撹拌部３とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、粉体製品の粒子
径、粒度分布、粒子形状、粒子離散状態等の粒子性状を
測定するために粉体製品の試料懸濁液を収容する画像解
析用セルに関し、詳しくは、少量の試料および媒体液に
よって試料の粒子性状を測定することが可能な画像解析
用セルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、粉体製品の開発時や製造時に
その品質を確認する手段としては、粒度分析計によって
粉体試料の粒度（粒度分布）を測定する方法が広く利用
されている。湿式の粒度測定方法としては、粉体製品の
試料を媒体液中に懸濁させ、その懸濁液にレーザ光を照
射して試料粒子による回折・散乱光の散乱パターンを測
定および解析するものと、ＣＣＤ等の撮像装置によって
懸濁液中の試料粒子の画像を撮影し、画像解析によって
粒子形状や粒度分布を測定するものがある。

【０００３】このような測定方法により懸濁液中の試料
粒子を測定するには、フローセル中に試料懸濁液を流
し、このフローセルを通過する試料懸濁液を光学的に測
定していた。このような測定装置としては、例えば、特
許第２９５９８１３号公報に記載されているようなもの
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のように、フロー
セル中に試料懸濁液を通過させながら試料の粒子性状の
測定を行うものでは、測定時間中は常に試料懸濁液を通
過させておくため、測定に大量の試料と媒体液が必要と
なり、測定のためのコストが増加してしまうという問題
点があった。特に、粉体が貴金属等の高価な材料からな
る場合には、測定コストが極めて増加してしまう。ま
た、媒体液が有機溶媒である場合には、媒体液の大量使
用が環境汚染につながるという問題点があった。各企業
や組織では、有機溶媒等の化学物質の使用量削減の取り
組みが活発化してきており、測定時の媒体液の使用量に
ついてもできる限り削減する必要に迫られている。

【０００５】そこで、本発明は、粉体製品の試料懸濁液
を収容して試料の粒子性状を測定するための画像解析用
セルであって、少量の試料および媒体液によって粒子性
状の測定が可能な画像解析用セルを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像解析用セルは、内部に試料懸濁液を収
容して、光学的に試料粒子の性状を測定するための画像
解析用セルであって、試料懸濁液を収容するセル本体
と、前記セル本体に設けられ、前記セル本体の内部の試
料粒子を光学的に測定するための光学窓部と、前記セル
本体の内部に試料懸濁液を供給する供給口と、前記セル
本体に収容された試料懸濁液を撹拌する撹拌部とを有す
るものである。

【０００７】また、上記の画像解析用セルにおいて、前
記撹拌部は、試料懸濁液中で撹拌運動を付与される撹拌
部材を備えたものとすることができる。

【０００８】また、上記の画像解析用セルにおいて、前
記撹拌部材は、回転運動を付与される撹拌用インペラで
あることが好ましい。

【０００９】また、上記の画像解析用セルにおいて、前
記撹拌部は、前記セル本体に撹拌運動を付与するセル駆
動部を備えたものとすることができる。

【００１０】また、上記の画像解析用セルにおいて、前
記撹拌部は、試料懸濁液に振動を与える振動付与部を備
えたものとすることができる。

【００１１】また、上記の画像解析用セルにおいて、前
記光学窓部は、前記セル本体の２箇所に設けられてお
り、その一方から照明装置によって照明光が入射され、
他方から撮像装置によって試料粒子の画像が撮影される
ものであることが好ましい。

【００１２】また、上記の画像解析用セルにおいて、前
記供給口は、前記供給口から試料懸濁液を供給するとと
もに、前記供給口から試料懸濁液を排出するものである
ことが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１は、本発明の画像解析用セル
１０を使用した測定装置の構成図である。画像解析用セ
ル１０については、後ほど詳しく説明する。画像解析用
セル１０内には、測定する試料を媒体液中に懸濁させた
試料懸濁液が収容されている。また、画像解析用セル１
０内の試料懸濁液は、撹拌部３によって測定中も常に撹
拌されており、試料粒子は媒体液中に均一に分布した状
態となっている。

【００１４】画像解析用セル１０の一方の側には照明装
置２２が配置されており、光学窓部２（図２参照）から
セル内の試料に照明光を入射している。この場合は、照
明装置２２は面発光型のものを用いて、透過光によって
試料粒子の画像を撮影するものである。画像解析用セル
１０の他方の側には光学レンズ２１を備えた撮像装置２
０が配置されており、光学窓部２を通してセル内の試料
の画像を撮影する。撮像装置２０としては、ＣＣＤカメ
ラ等が使用できる。

【００１５】撮像装置２０によって撮影された画像デー
タは、画像処理コンピュータ６０に取り込まれ、粒子の
画像上の面積や形状、個数等を演算し解析して粒度分布
等の粒子性状を表す測定データを求める。この粒子性状
を表す測定データは、表示部６１にグラフや数値表とし
て表示することができる。また、表示部６１には撮像装
置２０によって撮影した試料粒子の画像データを表示す
ることもできる。

【００１６】これらの測定データや画像データは、プリ
ンタ６３によって紙に印刷することができる。また、こ
れらの測定データや画像データを、ネットワークに接続
された別のコンピュータや出力機器等にネットワーク機
器６４を介して送出することもできる。入力部６２は、
画像処理コンピュータ６０に対する指示やデータを入力
するためのものである。

【００１７】なお、この実施の形態では、照明装置を面
発光型のものとして透過光により試料粒子の画像を撮影
しているが、照明装置を撮像装置側に配置して反射光に
より試料粒子の画像を撮影するようにしてもよい。ま
た、照明装置としてはストロボ光のような瞬間的な光を
発生する光源でもよい。さらに、撮像装置もＣＣＤエリ
アセンサに限らず、ＭＯＳ型エリアセンサ、あるいはＣ
ＣＤやＭＯＳ型のラインセンサ等種々の形式のものが使
用できる。

【００１８】また、画像処理コンピュータ、表示部、プ
リンタ等は１台だけに限らず、複数台設けるようにして
もよい。さらに、撮像装置も解像度および撮像範囲が異
なるものを複数台設けるようにして、画像データを互い
に補完して粒度分布をより正確に求めることができる。

【００１９】図２は、本発明の画像解析用セル１０の構
成を示す図である。画像解析用セル１０のセル本体１
は、有機溶媒に対する耐性のあるガラスやステンレス材
によって形成されている。セル本体１は、厚さの薄いほ
ぼ直方体形状の容器として形成されており、セル本体１
の内部に、測定対象の試料を媒体液中に懸濁させた試料
懸濁液が収容できる。セル本体１の厚さを撮像装置の被
写界深度内に収まるようにすれば、セル内の全ての試料
粒子の画像を鮮明に撮影することができる。

【００２０】また、セル本体１には、厚み方向に直交す
る面の中央部に光学窓部２が設けられている。光学窓部
２は、光学ガラス等の透明材料によって形成されてい
る。この場合には、厚み方向の両側の面に光学窓部２が
設けられており、透過光による測定に対応できるように
なっている。しかし、反射光による測定のみを行うので
あれば光学窓部２を片側だけに設けるようにしてもよ
い。

【００２１】セル本体１の上部には、蓋部５が取り外し
可能に取り付けられており、蓋部５を取り外すと、セル
本体１の上側が開放されて供給・排出口４となる。試料
懸濁液は、供給・排出口４からセル本体１内部に供給さ
れる。また、測定の終了した試料懸濁液は、供給・排出
口４からセル本体１外部に排出される。この場合には、
供給口と排出口を一つの供給・排出口４として設けた
が、供給口と排出口を別々に設けるようにしてもよい。
例えば、セル本体１の上部に供給口を設け、下部に排出
口を設けるようにすることもできる。

【００２２】セル本体１の内面下部の左右の角隅部には
傾斜面１１が設けられており、試料懸濁液が角隅部に行
かないようにされている。このため、洗浄しにくい角隅
部に試料粒子が残ってしまうことがない。また、角隅部
を傾斜面でなく、円弧状の曲面としてもよい。なお、セ
ル本体１内面下部の角隅部には、必ずしも傾斜面等を設
ける必要ななく、そのまま直角の角隅部としておくこと
もできる。

【００２３】セル本体１の内面底部には、図２にセル本
体１を一部切り欠いて示したように、試料懸濁液を撹拌
するための撹拌部３が設けられている。この実施の形態
の撹拌部３は、小型の電動モータ３１によって回転駆動
されるインペラ３０（羽根車）である。インペラ３０を
回転させることにより、試料懸濁液が撹拌されて試料粒
子が均一に分布するようになる。このインペラ３０の回
転、停止および回転速度等は、画像処理コンピュータ６
０等によって制御することができる。なお、インペラを
１つだけでなく複数個設けることもできる。複数個設け
る場合には、セル本体１の底部だけでなく、上部や側部
等に設けることができる。

【００２４】本発明の画像解析用セル１０によれば、セ
ル中に試料懸濁液を流して通過させることなく、一定量
の試料懸濁液を画像解析用セル１０に収容して測定を行
うことができる。セル中の試料懸濁液は、撹拌部３によ
って撹拌され試料粒子が均一に分布した状態で正確な測
定を行うことができる。このため、測定に使用する試料
懸濁液が少量で済み、測定のためのコストが減少する。
また、媒体液の使用量を著しく削減することができ、環
境汚染を防止することができる。

【００２５】撹拌部３は、前述のインペラによるものの
他にも、種々の形態のものが使用できる。図３は、撹拌
部３の他の構成を示す図である。この画像解析用セル１
０も、図２のものと同様にセル本体１の中央部に光学窓
部２が設けられている。セル本体１の下面には、撹拌部
３としてのセル駆動部３２が固定されている。セル駆動
部３２は、図３に示すようにセル本体１の鉛直な面内に
おける振動を発生する。この振動は、セル本体１を同じ
姿勢を保った状態（平行移動）での円運動を発生するも
のである。このような円運動状の振動は、例えば、水平
な回転軸に偏心した重りを取り付けて回転駆動すること
により発生できる。セル駆動部３２および画像解析用セ
ル１０全体がこのような円運動状の振動を行うと、内部
の試料懸濁液を撹拌することができる。

【００２６】図４は、撹拌部３のさらに他の構成を示す
図である。この画像解析用セル１０も、セル本体１は前
述の他の実施の形態と同様である。セル本体１の下面に
は、撹拌部３としての振動付与部３３が設置されてい
る。振動付与部３３には、セル本体１の底面からセル内
部に突出するように超音波振動子３４が設けられてい
る。超音波振動子３４を駆動すると、超音波が試料懸濁
液に伝達し、試料懸濁液を撹拌して試料粒子を均一に分
散させる。

【００２７】図５は、撹拌部３のさらに別の構成を示す
図である。この画像解析用セル１０も、セル本体１は前
述の他の実施の形態と同様である。セル本体１内部の底
面上には、マグネットを内蔵した棒状の撹拌体３６が配
置されている。また、セル本体１の下面には、撹拌体駆
動部３５が設置されている。撹拌体駆動部３５および撹
拌体３６が撹拌部３を構成する。撹拌体駆動部３５の内
部には、モータ等によって回転するマグネットが設けら
れており、磁力によって非接触で撹拌体３６を回転駆動
することができる。撹拌体３６を回転駆動することによ
り、試料懸濁液を撹拌して試料粒子を均一に分散させ
る。この実施の形態では、撹拌体３６を磁力によって非
接触で回転駆動するため、セル本体１の底面に穴等を設
ける必要がなく、液漏れが発生することが全くない。

【００２８】なお、図３、図４、図５に示した撹拌部３
も、撹拌部３の駆動、停止および撹拌強度等を、画像処
理コンピュータ６０またはその他の機器によって制御す
ることができる。

【００２９】以上のように、本発明の画像解析用セルに
よれば、セル中に試料懸濁液を流して通過させることな
く、一定量の試料懸濁液を画像解析用セルに収容して測
定を行うことができる。セル中の試料懸濁液は、撹拌部
によって撹拌され試料粒子が均一に分布した状態で正確
な測定を行うことができる。このため、測定に使用する
試料懸濁液が少量で済み、測定のためのコストが減少す
る。また、媒体液の使用量を著しく削減することがで
き、環境汚染を防止することができる。さらに、測定前
後に洗浄を行う場合も、洗浄する部分がセル内だけであ
るから、洗浄作業が容易となり、洗浄液の使用量も削減
することができる。また、メンテナンスが必要な部分も
ほとんどないので、メンテナンスのコストも削減でき
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。

【００３１】試料懸濁液を撹拌する撹拌部を有するの
で、セル中に試料懸濁液を流して通過させることなく、
一定量の試料懸濁液を画像解析用セルに収容して粒子性
状の測定を行うことができる。セル中の試料懸濁液は、
撹拌部によって撹拌され試料粒子が均一に分布した状態
で正確な測定を行うことができる。このため、測定に使
用する試料懸濁液が少量で済み、測定のためのコストが
減少する。また、媒体液の使用量を著しく削減すること
ができ、環境汚染を防止することができる。さらに、測
定前後に洗浄を行う場合も、洗浄する部分がセル内だけ
であるから、洗浄作業が容易となり、洗浄液の使用量も
削減することができる。また、メンテナンスが必要な部
分もほとんどないので、メンテナンスのコストも削減で
きる。

【００３２】撹拌部が試料懸濁液中で撹拌運動を付与さ
れる撹拌部材を備えているので、簡素な機構で試料懸濁
液の必要十分な撹拌を行うことができる。また、撹拌運
動の開始、停止および撹拌強度等の制御も簡単である。

【００３３】撹拌部材が回転運動を付与される撹拌用イ
ンペラであるから、簡素な機構で試料懸濁液の必要十分
な撹拌を行うことができる。また、撹拌運動の開始、停
止および撹拌強度等の制御も簡単である。

【００３４】撹拌部がセル本体に撹拌運動を付与するセ
ル駆動部を備えたものであるから、セル本体を液密に保
つことができ、セル本体から試料懸濁液が漏れ出すこと
がない。また、試料懸濁液中に可動部の破片等の異物が
混入するおそれもない。

【００３５】撹拌部が試料懸濁液に振動を与える振動付
与部を備えたものであるから、セル本体を液密に保つこ
とができ、セル本体から試料懸濁液が漏れ出すことがな
い。また、試料懸濁液中に可動部の破片等の異物が混入
するおそれもない。

【００３６】光学窓部がセル本体の２箇所に設けられて
いるので、その一方から照明装置によって照明光を入射
し、他方から撮像装置によって試料粒子の画像を撮影す
る透過光型の測定に対応できる。

【００３７】供給口は、試料懸濁液の供給と排出を共通
に行うものであるから、画像解析用セルの構造が簡素な
ものとなり、故障等も少なく信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の画像解析用セルを使用した測
定装置の構成図である。

【図２】図２は、本発明の画像解析用セルの構成を示す
図である。

【図３】図３は、撹拌部の他の構成を示す図である。

【図４】図４は、撹拌部のさらに他の構成を示す図であ
る。

【図５】図５は、撹拌部のさらに別の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…セル本体２…光学窓部３…撹拌部４…供給・排出口５…蓋部１０…画像解析用セル１１…傾斜面２０…撮像装置２１…光学レンズ２２…照明装置３０…インペラ３１…電動モータ３２…セル駆動部３３…振動付与部３４…超音波振動子３５…撹拌体駆動部３６…撹拌体６０…画像処理コンピュータ６１…表示部６２…入力部６３…プリンタ６４…ネットワーク機器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に試料懸濁液を収容して、光学的に試
料粒子の性状を測定するための画像解析用セルであっ
て、試料懸濁液を収容するセル本体（１）と、前記セル本体（１）に設けられ、前記セル本体（１）の
内部の試料粒子を光学的に測定するための光学窓部
（２）と、前記セル本体（１）の内部に試料懸濁液を供給する供給
口（４）と、前記セル本体（１）に収容された試料懸濁液を撹拌する
撹拌部（３）とを有する画像解析用セル。
【請求項２】請求項１に記載した画像解析用セルであっ
て、前記撹拌部（３）は、試料懸濁液中で撹拌運動を付与さ
れる撹拌部材（３０）を備えたものである画像解析用セ
ル。
【請求項３】請求項２に記載した画像解析用セルであっ
て、前記撹拌部材（３０）は、回転運動を付与される撹拌用
インペラ（３０）である画像解析用セル。
【請求項４】請求項１に記載した画像解析用セルであっ
て、前記撹拌部（３）は、前記セル本体（１）に撹拌運動を
付与するセル駆動部（３２）を備えたものである画像解
析用セル。
【請求項５】請求項１に記載した画像解析用セルであっ
て、前記撹拌部（３）は、試料懸濁液に振動を与える振動付
与部（３３）を備えたものである画像解析用セル。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載した画
像解析用セルであって、前記光学窓部（２）は、前記セル本体（１）の２箇所に
設けられており、その一方から照明装置（２２）によっ
て照明光が入射され、他方から撮像装置（２０）によっ
て試料粒子の画像が撮影されるものである画像解析用セ
ル。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載した画
像解析用セルであって、前記供給口（４）は、前記供給口（４）から試料懸濁液
を供給するとともに、前記供給口（４）から試料懸濁液
を排出するものである画像解析用セル。