JP2003294603A

JP2003294603A - 粒子解析装置

Info

Publication number: JP2003294603A
Application number: JP2002098980A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takada; 高田　　智; Katsumi Kuratani; 克美倉谷; Koichi Yokoyama; 光一横山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】液体中に分散する粒子が希釈であっても全て
の粒子を漏れなく容易に光学的に撮像できる粒子解析装
置を提供する。【解決手段】本発明の粒子解析装置１は、略水平に回
転する遠心力発生部３と、該遠心力発生部に揺動自在に
支持されて、底面が透明な材質で形成された捕集部２
と、粒子５を撮像する撮像部４とを備えており、遠心力
により、液体６中に分散する粒子５を捕集部の底面２１
ｂに沈降させて、撮像部でこの底面に沈降した全ての粒
子を撮像できるようにしている。捕集部は逆錐台形状
で、側面２１ａが粒子が滑り易い材質で形成し、粒子を
沈降し易くしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中に分散した
粒子を光学的に撮像して解析する粒子解析装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ガソリンエンジンのインジェク
タを洗浄した時の洗浄液には、インジェクタに付着して
いたゴミなどの粒子が分散して混入している。これら粒
子の数、大きさ、材質等を分析するためには、各粒子の
拡大写真を撮影する必要がある。従来より、液体中の粒
子を撮像する方法として、粒子をフィルタ上等に捕集し
て撮像し大きさや形を解析する「顕微鏡法」と、液体を
流した状態で粒子を検出して撮像する「自動粒子計数
法」とが知られている。

【０００３】「顕微鏡法」は、粒子が分散した液体をフ
ィルタでろ過して粒子を捕集するため、液体中に分散す
る粒子が希釈であっても任意の大きさのスペースに集め
ることができる。従って、効率よく粒子を撮像できる
が、フィルタ表面は網状や繊維状をしているため、捕集
した粒子の背景が均一ではなく、また、粒子が重なりあ
って捕集されることもあるため、全ての粒子をもれなく
認識することは困難であった。また、粒子は捕集によっ
て空気中にさらされるため、捕集の状態や乾燥の程度、
水分の付着具合によって色や形状が変化し、粒子の大き
さや材質を分析するのに不都合があった。

【０００４】一方、「自動粒子計数法」は、例えば、特
開２０００−７４８１６号公報により開示された「コー
ルタ・カウンタ法」と呼ばれている装置が知られてい
る。これは、図３に示すように、電解液１４中に開口１
３を有するチューブ１２を配置し、チューブ１２の内側
と外側に電極１６、１７を設け、粒子１５が開口１３を
通過する際の両電極１６、１７間の電気抵抗の変化を測
定して粒子１５の体積と数を測定する粒子検出装置１８
と、この電気抵抗の変化するタイミングで開口１３を照
明するストロボ１０と、このストロボ１０により照明さ
れた粒子１５を撮像するカメラ１１と、このカメラ１１
で撮像した画像と粒子検出装置１８で検出した粒子デー
タとから粒子１５の画像解析を行う画像処理装置１９と
を備えた粒子解析装置である。これは、従来の「自動粒
子計数法（コールタ・カウント法）」と「顕微鏡法（画
像処理解析法）」とを組み合わせた方法である。

【０００５】このような装置で撮像すれば、全ての粒子
１５をもれなく認識することができ、さらに粒子の体積
と投影面積から粒子の三次元的解析が可能である。ま
た、粒子１５がチューブ１２の開口１３を通過する状態
を鮮明に撮像することができ、粒子の解析を精度よく行
うことができる。

【０００６】しかしながら、この公知の従来技術では、
カメラが焦点を合わせて撮像できる範囲は限られてお
り、粒子を拡大して撮像すればするほど撮像可能範囲は
狭くなってしまう。また、カメラが撮像できる時間間隔
にも制限があり、例えば一般的なＮＴＳＣ準拠のカメラ
では１秒間に最大３０回の撮像に制限される。更に「自
動粒子計数法」では計測する液体全てをこの狭い撮像可
能範囲を通過させる必要があるばかりでなく、カメラの
撮像時間間隔で漏れなく撮像できる流速で通過させなけ
ればならない。従って、特に液体中に分散する粒子が希
釈な場合には、処理するために多大な時間を要し、効率
が悪いという問題点があった。また洗浄後の洗浄液のよ
うに、含まれる粒子の大きさを特定できない場合には、
大きな粒子が撮像可能範囲を通過することができず、詰
まってしまうという問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みなされたもので、その目的は、粒子が装置内で詰ま
ることなく、液体中の全ての粒子を漏れなく認識でき、
たとえ液体中に分散する粒子が希釈であっても効率よく
粒子を光学的に撮像できる粒子解析装置を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の粒子解析装置を提供する。請求項１に記載の粒子
解析装置は、液体中に分散した粒子を遠心力により沈降
させて、この沈降した粒子を光学的に撮像するようにし
たものであり、これにより、液体中に分散する粒子が希
釈であっても全ての粒子を容易に光学的に撮像できる。
また、粒子によって装置内が詰まるようなこともない。

【０００９】請求項２の粒子解析装置は、略水平に回転
する遠心力発生部と、この遠心力発生部に揺動自在に支
持された捕集部と、粒子を撮像する撮像部とを備えてい
て、遠心力により、捕集部底面に粒子を沈降させて撮像
するようにしたものであり、請求項１の粒子解析装置の
構成を具体化したもので、その作用効果は、請求項１の
該装置と同様である。請求項３の粒子解析装置は、捕集
部が上面が開放された逆錐台形状の容器本体を有してい
るものであり、これにより、捕集部底面への粒子の集合
を容易にしている。

【００１０】請求項４の粒子解析装置は、捕集部底面の
形状を撮像部の視野サイズに合わせたものであり、これ
により、撮像部を移動することなく、捕集部底面に沈降
した全ての粒子を一度に撮像できる。請求項５の粒子解
析装置は、撮像部を移動可能にしたものであり、これに
より、撮像部の移動と撮像とを繰り返すことで、捕集部
底面全体を撮像でき、底面に沈降した全ての粒子を撮像
できる。

【００１１】請求項６の粒子解析装置は、捕集部の側面
を粒子が滑り易い材質で形成したものであり、これによ
り、粒子の沈降をより容易にしている。請求項７の粒子
解析装置は、捕集部の側面もまた透明な材質で形成する
ようにしたものであり、これにより、必要により捕集部
の側面からの照明も可能としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態の粒子解析装置について説明する。図１は、本
発明の粒子解析装置の概略の全体構成図である。本発明
の粒子解析装置１は、基本的に捕集部２、遠心力発生部
３及び撮像部４等から構成される。

【００１３】捕集部２は、上面が開放されている逆円錐
台形状の容器本体２１とその上面を密閉する蓋体２２と
よりなる。容器本体２１の上部は、遠心力発生部３に揺
動自在に軸支されている。捕集部２の側面、即ち容器本
体２１の側面２１ａは、粒子５の沈降を容易にするため
に、粒子５が滑り易いガラスやテフロン（登録商標）等
の材質で形成することが好ましい。また、捕集部２の底
面、即ち容器本体２１の底面２１ｂは、底面側から粒子
５の撮像ができるようにガラス等の透明な材質で形成さ
れている。なお、必要に応じて、容器本体２１の側面２
１ａも透明な材質で形成することで、捕集部２の側面２
１ａからの照明も可能である。また、容器本体２１の形
状として、逆角錐台形、円筒形及び角筒形等の適宜の形
状を採用することも可能である。但し、沈降した粒子が
重ならないよう、捕集部２の底面に充分な面積を確保し
ておくことが肝要である。

【００１４】遠心力発生部３は、図示しない回転駆動装
置の回転軸Ｒに、水平に回転できるように固定支持され
ている。図１においては、２つの捕集部２が遠心力発生
部３の両端部に、回転軸Ｒに対して対称的に揺動自在に
軸支されている。この遠心力発生部３の形状は、捕集部
２を軸支するための軸３１が設けられた円板形状や放射
状にスポーク部を有し、スポーク部間に軸３１が設けら
れた車輪形状或いは軸３１が設けられた梯子形状でもよ
く、適宜の形状が採用可能である。また、捕集部２は２
つに限定されるものではなく、更に設けることも可能で
ある。但し、回転のバランスを考慮すると同一円周上に
等間隔に配置することが好ましい。

【００１５】撮像部４は、顕微鏡部４１とカメラ部４２
とよりなると共に、照明装置（図示せず）を備えてお
り、対象粒子５の特性に合わせて最も鮮明に撮像できる
ように照明できる。図１においては、捕集部２に対応し
て２つの撮像部４が設けられている。また、捕集部２の
側面２１ａが透明な材質である場合には、側面２１ａか
らの照明も可能なように構成されている。また、撮像部
４は、捕集部２の底面２１ｂに沈降した全ての粒子５を
撮像するために移動できる構造になっており、移動と撮
像とを繰り返し、捕集部底面２１ｂ全体を撮像すること
ができる。

【００１６】なお、捕集部底面２１ｂの形状が撮像部４
の視野サイズに合わされている場合には、撮像部４を移
動させることなく底面２１ｂに沈降した全ての粒子５を
撮像することができるので、撮像部４を固定構造にする
ことも適宜可能である。また、遠心力発生部３の捕集部
２を回転させる機能を使用して、捕集部２を移動させ、
この移動と撮像を繰り返すことで捕集部底面２１ｂ全体
を撮像できるようにすることでも、撮像部４の移動を不
要にでき、固定構造にすることができる。ただし、この
場合には、遠心力発生部３による捕集部２の移動特性
と、撮像部４の視野サイズに合わせて捕集部底面２１ｂ
を円環の一部のような特別な形状にする必要がある。

【００１７】図１では、捕集部２と撮像部４は、遠心力
発生部３の両側に２組設けたが、複数の捕集部２と１つ
の撮像部４とし、遠心力発生部３の回転機能を使用し
て、各捕集部２を順次撮像部４上に移動させ、すべての
捕集部底面２１ｂの撮像を１つの撮像部で行うことも可
能であり、捕集部２と撮像部４とを一対にする必要はな
い。

【００１８】次に図２を用いて、上記構成の粒子解析装
置１の作動についてガソリンエンジンのインジェクタの
洗浄液の検査を例にして説明する。ガソリンエンジンの
インジェクタの洗浄液６には各種材質の粒子５が混入し
ているが、その内、材質がステンレス、鉄、アルミニウ
ム、ＭＣナイロン、セルロース、蛋白質の粒子５を、本
発明の粒子解析装置１にて撮像することを考える。この
場合、洗浄液６としてはドライソルベントのような解析
対象の粒子より比重の小さな液体を使用する。

【００１９】まず、図２（ａ）に示されるように、捕集
部２の容器本体２１内に洗浄後の洗浄液６を投入し、蓋
体２２で密栓すると、ステンレス、鉄、アルミニウム等
の金属粒子５はすぐに沈降するが、ＭＣナイロン、セル
ロース、蛋白質等の非金属粒子５は、洗浄液との比重の
差が小さいため液中に浮遊している。

【００２０】次に図２（ｂ）に示されるように、捕集部
２を遠心力発生部３に接続し、捕集部２を略水平に回転
させて洗浄液６および粒子５に遠心力を発生させる。捕
集部２は発生する遠心力に合わせて遠心力発生部３との
角度を変えられる構造、即ち、遠心発生部３に対し揺動
可能に軸支されている構造になっており、洗浄液６およ
び粒子５には常に捕集部２の底面２１ｂの方向に遠心力
が発生するようにしておく。これにより、全ての粒子５
を捕集部２の底面２１ｂに一様に沈降させることができ
る。ここで、捕集部２の側面２１ａが粒子が滑り易い材
質で作られている場合は、粒子５の沈降を促進できる。
また、遠心力発生部３の回転速度を調節し、粒子５が破
損、変形することなく、液中を浮遊しているときの形状
を保ったまま捕集部底面２１ｂの一定の範囲内に沈降す
るようにすることが肝要である。

【００２１】次に図２（ｃ）に示されるように、粒子５
が捕集部底面２１ｂの一定の範囲内に沈降した状態を保
ったまま、遠心発生部３の回転駆動を停止して捕集部２
の回転を止め、撮像部４が移動して沈降した粒子５を撮
像できる位置に位置決めされる。透明な材質から形成さ
れている捕集部底面２１ｂが、撮像部４の照明装置によ
り、対象粒子５の特性に合わせて最も鮮明に撮像できる
ように照明される。捕集部側面４１ａも透明な材質で形
成されている場合は、捕集部側面４１ａから照明しても
よい。

【００２２】捕集部底面２１ｂに沈降した全ての粒子５
を撮像するため、撮像部４は移動と撮像を繰り返し、捕
集部底面２１ｂ全体を撮像する。なお、捕集部底面２１
ｂの形状が撮像部４の視野サイズと合わされている場合
には、撮像部４を移動させることなく捕集部底面２１ｂ
に沈降した全ての粒子５を撮像できる。また、捕集部２
が遠心力発生部３により回転移動できるので、捕集部２
を移動させ、この移動と撮像を繰り返すことで捕集部底
面全体を撮像することによってでも、撮像部４の移動を
不要にできる。

【００２３】このように、本発明においては、遠心力を
有効に利用することで、液体中の全ての粒子を漏れなく
認識でき、液体中に分散する粒子が希釈であっても効率
よく粒子を光学的に撮像できる。また、粒子が装置内で
詰まるような不具合も防止できる。

【００２４】なお、上述した実施形態の説明では、洗浄
液は解析対象の粒子より比重の小さな液体を使用するこ
とで、全ての粒子を沈降させて撮像したが、解析対象の
粒子より比重の大きな液体を使用すれば、遠心力により
全ての粒子を洗浄液の表面に浮上させることができ、洗
浄液表面を撮像することにより先の実施形態と同様の効
果が得られる。さらに、洗浄液の比重は、全ての解析対
象の粒子の比重と異なりさえすれば、遠心力により全て
の粒子は液面に浮上または底面に沈降するため、捕集部
底面と洗浄液表面の両方を撮像できる撮像部を準備すれ
ば、先の実施形態と同様の効果が得られる。また、この
場合には、比重により粒子を２種類に分類できるので、
粒子の分析を行う時にも役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の粒子解析装置の概略の全
体構成図である。

【図２】本発明の実施の形態の粒子解析装置の作動を説
明する図である。

【図３】従来の粒子解析装置を説明する図である。

【符号の説明】

１…粒子解析装置２…捕集部２１…容器本体２１ａ…側面２１ｂ…底面２２…蓋体３…遠心力発生部３１…軸４…撮像部４１…顕微鏡部４２…カメラ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横山光一愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体中に分散した粒子を光学的に撮像し
て解析する粒子解析装置において、粒子を遠心力により
沈降させて、沈降した該粒子を光学的に撮像することを
特徴とする粒子解析装置。
【請求項２】駆動手段により略水平に回転する遠心力
発生部と、前記遠心力発生部に揺動自在に支持されていて、底面が
透明な材質で形成されている少なくとも２つ以上の捕集
部と、遠心力により、前記捕集部底面に沈降した粒子を撮像す
るための少なくとも１つの撮像部と、を備えている請求
項１に記載の粒子解析装置。
【請求項３】前記捕集部が、上面が開放された逆錐台
形状の容器本体を有することを特徴とする請求項２に記
載の粒子解析装置。
【請求項４】前記捕集部底面の形状が、前記撮像部の
視野サイズに合わせられていることを特徴とする請求項
２又は３に記載の粒子解析装置。
【請求項５】前記撮像部が前記捕集部底部に沈降した
全ての粒子を撮像するために移動可能であることを特徴
とする請求項２，３又は４に記載の粒子解析装置。
【請求項６】前記捕集部の側面が粒子が滑り易い材質
で形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいず
れか一項に記載の粒子解析装置。
【請求項７】前記捕集部の側面もまた透明な材質で形
成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか
一項に記載の粒子解析装置。