JP2014202579A - Surface tension measurement apparatus, surface tension measurement method, critical micelle concentration measurement apparatus, and critical micelle concentration measurement method - Google Patents

Surface tension measurement apparatus, surface tension measurement method, critical micelle concentration measurement apparatus, and critical micelle concentration measurement method Download PDF

Info

Publication number
JP2014202579A
JP2014202579A JP2013078341A JP2013078341A JP2014202579A JP 2014202579 A JP2014202579 A JP 2014202579A JP 2013078341 A JP2013078341 A JP 2013078341A JP 2013078341 A JP2013078341 A JP 2013078341A JP 2014202579 A JP2014202579 A JP 2014202579A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface tension
droplet
liquid
liquid sample
needle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013078341A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
信一 亀井
Shinichi Kamei
信一 亀井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOWA INTERFACE SCIENCE CO Ltd
Original Assignee
KYOWA INTERFACE SCIENCE CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KYOWA INTERFACE SCIENCE CO Ltd filed Critical KYOWA INTERFACE SCIENCE CO Ltd
Priority to JP2013078341A priority Critical patent/JP2014202579A/en
Publication of JP2014202579A publication Critical patent/JP2014202579A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface tension measurement apparatus configured to easily measure dynamic surface tension by means of a pendant drop method, and a surface tension measurement method, a critical micelle concentration measurement apparatus, and a critical micelle concentration measurement method.SOLUTION: A control apparatus 110 of a surface tension measurement apparatus includes: an initial droplet forming means 113 which causes a discharge device to discharge a liquid sample 2 in a predetermined initial amount of droplet which hangs from a tip of a needle; and a correction droplet forming means 114 which, every time a droplet drops from the tip of the needle, causes a discharge device to discharge the liquid sample in a corrected amount of droplet, the amount being less than the droplet which dropped from the discharge device, which hangs from the tip of the needle. A image processing apparatus 120 includes: a droplet image acquisition means 122 which acquires an image of droplet at multiple points of time; and a surface tension deriving means 123 which derives surface tension for each of the droplet images obtained at multiple points of time.

Description

本発明は、液体の表面張力を測定する表面張力測定装置および表面張力測定方法、ならびに表面張力の測定により界面活性剤等の両親媒性分子の臨界ミセル濃度を測定する臨界ミセル濃度測定装置および臨界ミセル濃度測定方法に関する。   The present invention relates to a surface tension measuring device and a surface tension measuring method for measuring the surface tension of a liquid, a critical micelle concentration measuring device for measuring the critical micelle concentration of an amphipathic molecule such as a surfactant by measuring the surface tension, and a criticality measuring device. The present invention relates to a micelle concentration measurement method.

従来、液体の表面張力(界面張力)の測定方法としては、懸滴法(ペンダントドロップ法)、ウィルヘルミー(Wilhelmy)法、最大泡圧法等が知られている。このうち、懸滴法は、管状の針先から液体試料の液滴を懸垂させ、この懸垂状態の液滴の形状から表面張力を求める方法である(例えば、特許文献1参照)。従って、懸滴法によれば、針先から液体試料を吐出する吐出装置および撮像装置を備える一般的な接触角測定装置を利用して表面張力を測定可能であり、他の方法と比較して簡便に表面張力を測定可能な手法として懸滴法は広く使用されている。また、既存の接触角測定装置の中には、懸滴法による表面張力測定機能を予め備えたものも存在している。   Conventionally, as a method for measuring the surface tension (interface tension) of a liquid, a hanging drop method (pendant drop method), a Wilhelmy method, a maximum bubble pressure method, and the like are known. Among these, the hanging drop method is a method of suspending a droplet of a liquid sample from a tubular needle tip and obtaining the surface tension from the shape of the suspended droplet (for example, see Patent Document 1). Therefore, according to the hanging drop method, the surface tension can be measured by using a general contact angle measuring device including an ejection device and an imaging device for ejecting a liquid sample from the needle tip, compared with other methods. The hanging drop method is widely used as a method for easily measuring the surface tension. Some existing contact angle measuring devices are provided with a surface tension measuring function by the hanging drop method in advance.

特開平6−341941号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-319441

しかしながら、懸滴法では、動的な表面張力、すなわち表面張力の経時的な変化を測定することが難しいという問題があった。例えば、界面活性剤等の両親媒性分子を含有する液体においては、新たな界面(表面)が生成される度に両親媒性分子が界面に引き寄せられ、界面に再配列することで表面張力を低下させるため、両親媒性分子の配列が平衡状態に達するまで表面張力が低下していくという性質を有するが、懸滴法ではこのように経時的に低下する表面張力を測定することは困難であった。   However, the hanging drop method has a problem that it is difficult to measure a dynamic surface tension, that is, a change with time of the surface tension. For example, in a liquid containing an amphiphilic molecule such as a surfactant, the amphiphilic molecule is attracted to the interface every time a new interface (surface) is generated, and the surface tension is reduced by rearranging the interface. In order to reduce the surface tension, the surface tension decreases until the arrangement of the amphiphilic molecules reaches an equilibrium state, but it is difficult to measure the surface tension that decreases with time in the hanging drop method. there were.

すなわち、懸滴法とは表面張力と液滴の重量の釣合状態から表面張力を求めるものであることから、表面張力が液滴を保持不能な値まで低下した場合には液滴が落下してしまうため、それより低い表面張力の測定は不可能であった。一方、液滴が落下しないように液滴を小さくした場合には、表面張力の高い初期状態において液滴の重量に表面張力が勝りすぎることとなり、液滴の形状が略球形となってしまうため、正確な表面張力の測定が困難であった。   In other words, the suspended drop method is to obtain the surface tension from the balance between the surface tension and the weight of the droplet, so if the surface tension drops to a value that cannot hold the droplet, the droplet will drop. Therefore, it was impossible to measure a surface tension lower than that. On the other hand, when the droplet is made small so that the droplet does not fall, the surface tension is too much to overcome the weight of the droplet in the initial state where the surface tension is high, and the shape of the droplet becomes substantially spherical. It was difficult to accurately measure the surface tension.

このため、界面活性剤等を含む液体の表面張力の測定、および表面張力の測定に基づく界面活性剤等の臨界ミセル濃度(Critical Micelle Concentration:CMC)の測定においては、従来、専用の装置を必要とするウィルヘルミー法や最大泡圧法が一般に使用されていたが、近年における界面活性剤等の適用範囲の益々の拡大に伴い、より簡便な測定手法が望まれていた。   For this reason, in the measurement of the surface tension of liquids containing surfactants and the measurement of critical micelle concentration (CMC) such as surfactants based on the measurement of surface tension, a dedicated device is conventionally required. The Wilhelmy method and the maximum bubble pressure method are generally used. However, as the application range of surfactants and the like has increased in recent years, a simpler measurement method has been desired.

本発明は、斯かる実情に鑑み、動的な表面張力を懸滴法により簡便に測定することが可能な表面張力測定装置および表面張力測定方法、ならびに臨界ミセル濃度測定装置および臨界ミセル濃度測定方法を提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention provides a surface tension measuring device, a surface tension measuring method, a critical micelle concentration measuring device, and a critical micelle concentration measuring method capable of easily measuring dynamic surface tension by a hanging drop method. Is to provide.

(1)本発明は、管状の針の先端から液体試料を吐出する吐出装置と、前記針の先端から垂下する液滴を撮像する撮像装置と、前記吐出装置および前記撮像装置を制御する制御装置と、前記撮像装置により撮像した前記液滴の画像に基づいて前記液体試料の表面張力を導出する画像処理装置と、を備え、前記制御装置は、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて所定の開始液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる開始液滴形成手段と、前記針の先端から前記液滴が落下する度に、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて落下した前記液滴よりも少ない修正液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる修正液滴形成手段と、を備え、前記画像処理装置は、複数時点における前記液滴の画像を取得する液滴画像取得手段と、取得した複数時点における前記液滴の画像ごとに表面張力を導出する表面張力導出手段と、を備えることを特徴とする、表面張力測定装置である。   (1) The present invention provides a discharge device that discharges a liquid sample from the tip of a tubular needle, an image pickup device that picks up a liquid droplet hanging from the tip of the needle, and a control device that controls the discharge device and the image pickup device. And an image processing device for deriving the surface tension of the liquid sample based on the image of the liquid droplet picked up by the image pickup device, and the control device causes the discharge device to discharge the liquid sample to obtain a predetermined value. A starting droplet forming means for dropping the droplet of the starting liquid amount from the tip of the needle, and each time the droplet drops from the tip of the needle, the liquid sample was discharged to the discharge device and dropped Correction liquid droplet forming means for dropping the liquid droplet having a correction liquid amount smaller than the liquid droplet from the tip of the needle, and the image processing apparatus acquires a liquid droplet image at a plurality of time points. Image acquisition means and acquired Characterized in that it comprises a surface tension deriving means for deriving the surface tension, the each image of the droplet at several time points, a surface tension measuring device.

(2)本発明はまた、前記画像処理装置が導出した表面張力に基づいて前記液体試料の表面張力の経時変化データを生成するデータ処理装置を備え、前記データ処理装置は、前記画像処理装置が導出した表面張力から前記液滴の液量に基づいて有効表面張力を選択する有効表面張力選択手段を備えることを特徴とする、上記(1)に記載の表面張力測定装置である。   (2) The present invention also includes a data processing device that generates temporal change data of the surface tension of the liquid sample based on the surface tension derived by the image processing device, and the data processing device includes: The surface tension measuring device according to (1), further comprising an effective surface tension selecting unit that selects an effective surface tension based on the derived surface tension based on the liquid amount of the droplet.

(3)本発明はまた、前記データ処理装置は、前記有効表面張力を時系列的に配列した経時変化データを生成する経時変化データ生成手段を備えることを特徴とする、上記(2)に記載の表面張力測定装置である。   (3) The data processing apparatus according to (2), wherein the data processing device further includes time-change data generating means for generating time-change data in which the effective surface tensions are arranged in time series. This is a surface tension measuring device.

(4)本発明はまた、前記経時変化データ生成手段は、前記液滴ごとの基準時点からの経過時間を前記有効表面張力に対応付けて前記経時変化データを生成することを特徴とする、上記(3)に記載の表面張力測定装置である。   (4) The present invention is also characterized in that the time-change data generating means generates the time-change data by associating an elapsed time from a reference time point for each droplet with the effective surface tension. The surface tension measuring device according to (3).

(5)本発明はまた、前記制御装置は、前記有効表面張力の変化が所定の範囲内となった場合に測定を終了させる測定終了手段を備えることを特徴とする、上記(2)乃至(4)のいずれかに記載の表面張力測定装置である。   (5) The present invention is also characterized in that the control device comprises measurement end means for ending the measurement when the change in the effective surface tension falls within a predetermined range. 4) The surface tension measuring device according to any one of the above.

(6)本発明はまた、前記修正液量は、落下した前記液滴の液量の75乃至99%に設定されることを特徴とする、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の表面張力測定装置である。   (6) The present invention is also characterized in that the correction liquid amount is set to 75 to 99% of the liquid amount of the dropped liquid droplets. This is a surface tension measuring device.

(7)本発明はまた、前記制御装置は、前記針の先端から前記液滴が落下するまで前記吐出装置に前記液体試料を吐出させる落下液滴形成手段と、前記落下液滴形成手段が落下させた前記液滴の液量に基づいて前記開始液量を設定する開始液量設定手段と、を備えることを特徴とする、上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の表面張力測定装置である。   (7) In the present invention, the control device also includes a falling droplet forming unit that causes the discharge device to discharge the liquid sample until the droplet drops from the tip of the needle, and the falling droplet forming unit is dropped. The surface tension measurement according to any one of (1) to (6), further comprising: a starting liquid amount setting unit that sets the starting liquid amount based on the liquid amount of the liquid droplets. Device.

(8)本発明はまた、上記(1)乃至(7)のいずれかに記載の表面張力測定装置と、両親媒性分子を含有する前記液体試料を前記吐出装置に供給する供給装置と、を備え、前記供給装置は、前記両親媒性分子の濃度が異なる複数種類の前記液体試料を前記吐出装置に供給するように構成されることを特徴とする、臨界ミセル濃度測定装置である。   (8) The present invention also includes the surface tension measuring device according to any one of (1) to (7) above, and a supply device that supplies the liquid sample containing amphiphilic molecules to the discharge device. The supply device is a critical micelle concentration measurement device configured to supply a plurality of types of liquid samples having different concentrations of the amphiphilic molecules to the discharge device.

(9)本発明はまた、管状の針の先端から液体試料を吐出する吐出装置と、前記針の先端から垂下する液滴を撮像する撮像装置と、を備える表面張力測定装置における表面張力の測定方法であって、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて所定の開始液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる開始液滴形成ステップと、前記針の先端から前記液滴が落下する度に、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて落下した前記液滴よりも少ない修正液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる修正液滴形成ステップと、前記撮像装置により撮像した複数時点における前記液滴の画像を取得する液滴画像取得ステップと、取得した複数時点における前記液滴の画像ごとに前記液体試料の表面張力を導出する表面張力導出ステップと、を有することを特徴とする、表面張力測定方法である。   (9) The present invention also measures the surface tension in a surface tension measuring device comprising: a discharge device that discharges a liquid sample from the tip of a tubular needle; and an imaging device that picks up an image of a droplet that hangs down from the tip of the needle. A method of forming a liquid droplet by causing the liquid sample to be ejected by the ejection device to suspend the liquid droplet of a predetermined starting liquid amount from the tip of the needle, and the liquid droplet falling from the tip of the needle Each time the liquid sample is ejected by the ejection device, a correction liquid droplet forming step of dropping the liquid droplet having a smaller correction liquid amount than the liquid droplet dropped from the tip of the needle, and imaging by the imaging device A droplet image acquiring step for acquiring images of the droplets at a plurality of time points, and a surface tension deriving step for deriving a surface tension of the liquid sample for each of the acquired image of the droplets at the plurality of time points. Wherein the bets are surface tension measurement method.

(10)本発明はまた、管状の針の先端から液体試料を吐出する吐出装置と、前記針の先端から垂下する液滴を撮像する撮像装置と、を備える表面張力測定装置を利用する臨界ミセル濃度の測定方法であって、前記液体試料中の両親媒性分子の濃度を設定する濃度設定ステップと、前記濃度設定ステップで設定した濃度の前記液体試料について表面張力を測定する表面張力測定ステップと、を有し、前記表面張力測定ステップは、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて所定の開始液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる開始液滴形成ステップと、前記針の先端から前記液滴が落下する度に、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて落下した前記液滴よりも少ない修正液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる修正液滴形成ステップと、前記撮像装置により撮像した複数時点における前記液滴の画像を取得する液滴画像取得ステップと、取得した複数時点における前記液滴の画像ごとに前記液体試料の表面張力を導出する表面張力導出ステップと、を有することを特徴とする、臨界ミセル濃度測定方法である。   (10) The present invention also provides a critical micelle using a surface tension measuring device comprising: a discharge device that discharges a liquid sample from the tip of a tubular needle; and an image pickup device that picks up an image of a liquid droplet hanging from the tip of the needle. A concentration measurement method, a concentration setting step for setting a concentration of amphiphilic molecules in the liquid sample, and a surface tension measurement step for measuring a surface tension for the liquid sample having a concentration set in the concentration setting step; The surface tension measuring step includes: a starting droplet forming step of causing the liquid sample to be discharged to the discharge device and dropping the droplet of a predetermined starting liquid amount from the tip of the needle; Each time the liquid droplet falls from the tip, the liquid sample is ejected by the ejection device, and the liquid droplet having a smaller amount of correction liquid than the liquid droplet dropped is dropped from the tip of the needle. A droplet image acquisition step for acquiring images of the droplets at a plurality of time points captured by the imaging device, and a surface for deriving the surface tension of the liquid sample for each of the acquired image of the droplets at the plurality of time points A method for measuring a critical micelle concentration, comprising: a tension derivation step.

本発明に係る表面張力測定装置および表面張力測定方法、ならびに臨界ミセル濃度測定装置および臨界ミセル濃度測定方法によれば、動的な表面張力を懸滴法により簡便に測定することが可能という優れた効果を奏し得る。   According to the surface tension measuring device and the surface tension measuring method, and the critical micelle concentration measuring device and the critical micelle concentration measuring method according to the present invention, the dynamic surface tension can be easily measured by the hanging drop method. Can have an effect.

本発明の第1の実施形態に係る表面張力測定装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a surface tension measuring device according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態におけるコンピュータの主な機能構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the main function structures of the computer in 1st Embodiment. (a)〜(c)撮像装置により撮像した画像を示した概略図である。It is the schematic which showed the image imaged by (a)-(c) imaging device. (a)〜(c)表面張力の経時変化の一例をグラフで示した図である。(A)-(c) It is the figure which showed an example of the time-dependent change of surface tension. 表面張力測定装置による表面張力の測定手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the measurement procedure of the surface tension by a surface tension measuring apparatus. 本発明の第2の実施形態に係る臨界ミセル濃度測定装置の概略図である。It is the schematic of the critical micelle concentration measuring apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態におけるコンピュータの主な機能構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the main function structures of the computer in 2nd Embodiment. 両親媒性分子の濃度と最終表面張力の関係を片対数グラフで示した概略図である。It is the schematic which showed the relationship between the density | concentration of an amphiphilic molecule | numerator, and final surface tension with the semilogarithmic graph. 臨界ミセル濃度測定装置による臨界ミセル濃度の測定手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the measurement procedure of the critical micelle density | concentration by a critical micelle density | concentration measuring apparatus.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

まず、本発明の第1の実施形態に係る表面張力測定装置1について説明する。本実施形態の表面張力測定装置1は、液体試料2の表面張力の経時変化、特に界面活性剤等による表面張力の経時的な低下を懸滴法により測定するものであり、一般的な接触角測定装置を表面張力の測定装置として兼用したものである。すなわち、表面張力測定装置1は、既存の接触角測定装置を活用して構成することが可能であり、接触角測定装置としても使用可能となっている。   First, the surface tension measuring device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. The surface tension measuring device 1 according to the present embodiment measures the time-dependent change in the surface tension of the liquid sample 2, particularly the time-dependent decrease in the surface tension due to a surfactant or the like, using a hanging drop method. The measuring device is also used as a surface tension measuring device. That is, the surface tension measuring device 1 can be configured by utilizing an existing contact angle measuring device, and can also be used as a contact angle measuring device.

図1は、本実施形態に係る表面張力測定装置1の概略図である。同図に示されるように、表面張力測定装置1は、基台10と、基台10の略中央部に配置されたステージ20と、ステージ20の上方に配置された吐出装置30と、基台10の一端側(図の右側)に配置された撮像装置40と、基台10の他端側(図の左側)に配置された照明装置50と、ステージ20上に載置されるトレイ60と、コンピュータ100と、を備えている。   FIG. 1 is a schematic diagram of a surface tension measuring apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in the figure, the surface tension measuring device 1 includes a base 10, a stage 20 disposed substantially at the center of the base 10, a discharge device 30 disposed above the stage 20, and a base 10, an imaging device 40 disposed on one end side (right side in the figure), an illumination device 50 disposed on the other end side (left side in the figure) of the base 10, and a tray 60 placed on the stage 20. And a computer 100.

基台10は、ステージ20、吐出装置30、撮像装置40および照明装置50等を支持する部材である。基台10は、高さ調整機構を備えた脚部12を備えており、自身の水平度を調整することが可能となっている。また、基台10の上部には、撮像装置40を支持する支柱14が設けられ、この支柱14の上部には、吐出装置30を支持するアーム16がステージ20の上方に向けて突設されている。さらに、基台10の上部には、必要に応じて装置全体を覆うカバー18を取り付けることが可能となっており、温度や湿度等、測定雰囲気の状態を略一定に保つことができるようになっている。   The base 10 is a member that supports the stage 20, the ejection device 30, the imaging device 40, the illumination device 50, and the like. The base 10 includes a leg portion 12 having a height adjusting mechanism, and can adjust its levelness. Further, a support column 14 that supports the imaging device 40 is provided on the upper portion of the base 10, and an arm 16 that supports the discharge device 30 is provided above the support column 14 so as to protrude above the stage 20. Yes. Further, a cover 18 that covers the entire apparatus can be attached to the upper portion of the base 10 as necessary, and the state of the measurement atmosphere such as temperature and humidity can be kept substantially constant. ing.

ステージ20は、移動機構24を備えた所謂XYZステージであり、接触角を測定する際に固体試料が載置面22上に載置されるものである。本実施形態では、ステージ20をトレイ60の載置台として活用している。なお、表面張力測定装置1を専用の装置として構成する場合には、ステージ20を省略することができる。   The stage 20 is a so-called XYZ stage provided with a moving mechanism 24, and a solid sample is placed on the placement surface 22 when the contact angle is measured. In the present embodiment, the stage 20 is used as a mounting table for the tray 60. When the surface tension measuring device 1 is configured as a dedicated device, the stage 20 can be omitted.

吐出装置30は、アーム18の先端部に配置されており、表面張力を測定する液体試料2を下方に向けて吐出するものである。吐出装置30は、シリンダおよびプランジャ等の既知の構造と共に管状の針32を備えており、コンピュータ100に制御されて、針32の先端である針先32aから所定量の液体試料2を吐出する。吐出された液体試料2は、自身の表面張力によって液滴2aを形成し、この液滴2aは、自身の重量と表面張力の釣合状態に応じて針先32aから垂下(懸垂)した状態を維持する、または針先32aから離れて落下することとなる。   The discharge device 30 is disposed at the tip of the arm 18 and discharges the liquid sample 2 whose surface tension is measured downward. The discharge device 30 includes a tubular needle 32 together with a known structure such as a cylinder and a plunger, and is controlled by the computer 100 to discharge a predetermined amount of the liquid sample 2 from the needle tip 32 a that is the tip of the needle 32. The discharged liquid sample 2 forms a droplet 2a due to its own surface tension, and this droplet 2a is suspended (suspended) from the needle tip 32a according to the balance between its own weight and surface tension. It will be maintained or fall away from the needle tip 32a.

撮像装置40は、支柱16に固定されており、液滴2aを側方から撮像するものである。本実施形態では、撮像装置40は、拡大レンズ系を備えるCCDカメラから構成されている。撮像装置40は、コンピュータ100に制御されて吐出装置30の針先32aから垂下した液滴2aを拡大して撮像し、画像データをコンピュータ100に送信する。   The imaging device 40 is fixed to the column 16 and images the droplet 2a from the side. In the present embodiment, the imaging device 40 is composed of a CCD camera having a magnifying lens system. The imaging device 40 is controlled by the computer 100 to magnify and image the droplet 2 a that hangs down from the needle tip 32 a of the ejection device 30, and transmits image data to the computer 100.

照明装置50は、撮像装置40と対向するように配置され、液滴2aを撮像する場合に液滴2aを背後から照明するものである。照明装置50は、例えばハロゲンランプやLED等の光源を備え、液滴2aに向けて光を放射するように構成されている。   The illuminating device 50 is disposed so as to face the imaging device 40, and illuminates the droplet 2a from behind when imaging the droplet 2a. The illuminating device 50 includes a light source such as a halogen lamp or an LED, and is configured to emit light toward the droplet 2a.

トレイ60は、吐出装置30の針先32aから落下した液滴2aを受け止め、溜めておくものである。すなわち、トレイ60は、液体試料2によって装置および装置周辺が汚染されないようにするためのものである。なお、トレイ60に代えて、またはトレイ60と共にスポンジ等の吸収材を配置するようにしてもよい。   The tray 60 receives and accumulates the liquid droplets 2a dropped from the needle tip 32a of the discharge device 30. That is, the tray 60 is for preventing the liquid sample 2 from contaminating the apparatus and the periphery of the apparatus. In place of the tray 60 or together with the tray 60, an absorbent material such as a sponge may be disposed.

コンピュータ100は、図示は省略するが、CPUと、ROM、RAM、ハードディスクおよびフラッシュメモリ等の記憶手段と、液晶ディスプレイ等の表示手段と、キーボードおよびマウス等の入力手段と、を備えて構成されている。コンピュータ100は、記憶手段に記憶されたプログラムを実行することによって動作する主な機能構成として、ステージ20、吐出装置30、撮像装置40および照明装置50等を制御する制御装置110と、撮像装置40によって撮像した画像を処理する画像処理装置120と、画像から導出した表面張力を処理するデータ処理装置130と、を備えている。   Although not shown, the computer 100 includes a CPU, storage means such as ROM, RAM, hard disk, and flash memory, display means such as a liquid crystal display, and input means such as a keyboard and a mouse. Yes. The computer 100 has a control device 110 that controls the stage 20, the ejection device 30, the imaging device 40, the illumination device 50, and the like as a main functional configuration that operates by executing a program stored in the storage unit, and the imaging device 40. The image processing apparatus 120 that processes the image captured by the image processing apparatus 120 and the data processing apparatus 130 that processes the surface tension derived from the image are provided.

図2は、コンピュータ100の主な機能構成を示したブロック図である。同図に示されるように、制御装置110は、具体的な機能構成として、落下液滴形成手段111と、開始液量設定手段112と、開始液滴形成手段113と、修正液滴形成手段114と、終了判定手段115と、測定終了手段116と、を備えている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a main functional configuration of the computer 100. As shown in the figure, the control device 110 includes, as a specific functional configuration, a falling droplet forming unit 111, a starting liquid amount setting unit 112, a starting droplet forming unit 113, and a corrected droplet forming unit 114. And an end determination means 115 and a measurement end means 116.

落下液滴形成手段111は、表面張力の測定を開始する前に吐出装置30を制御して、吐出装置30の針先32aから液滴2aが落下するまで液体試料2を吐出させるものである。この液滴2a(落下液滴)の落下時の液量(重量)は、液体試料2の初期表面張力(略最大の表面張力)と略釣り合うものとなる。すなわち、液滴2aの落下時の液量は、液体試料2の表面張力によって保持可能な液量の上限であり、落下液滴形成手段111は、この液量の上限を測定するためのものである。   The falling droplet forming means 111 controls the ejection device 30 before starting the measurement of the surface tension, and ejects the liquid sample 2 until the droplet 2a falls from the needle tip 32a of the ejection device 30. The amount (weight) of the droplet 2a (falling droplet) when dropped is substantially balanced with the initial surface tension (substantially maximum surface tension) of the liquid sample 2. That is, the liquid amount when the droplet 2a is dropped is the upper limit of the liquid amount that can be held by the surface tension of the liquid sample 2, and the falling droplet forming means 111 is for measuring the upper limit of the liquid amount. is there.

開始液量設定手段112は、落下液滴形成手段111が落下させた液滴2aの落下時の液量である落下液量に基づいて、表面張力の測定において最初に形成する液滴2aの液量である開始液量を設定するものである。開始液量設定手段112は、例えばプランジャの移動量等の吐出装置30の制御情報、または液滴2aを撮像した画像から落下液量を取得する。そして、取得した落下液量を所定の比率で減少させた液量を開始液量として設定する。設定した開始液量は、コンピュータ100の記憶手段に記憶される。   The starting liquid amount setting means 112 is a liquid of the droplet 2a that is first formed in the measurement of the surface tension based on the falling liquid amount that is the liquid amount when the droplet 2a dropped by the falling droplet forming means 111 is dropped. The starting liquid amount, which is the amount, is set. The starting liquid amount setting unit 112 acquires the amount of falling liquid from the control information of the discharge device 30 such as the amount of movement of the plunger or the image obtained by imaging the droplet 2a. And the liquid amount which reduced the acquired fall liquid amount by the predetermined ratio is set as a start liquid amount. The set starting liquid amount is stored in the storage means of the computer 100.

懸滴法による表面張力の測定では、液滴2aの液量が少なすぎる場合には表面張力が液滴2aの重量に勝り過ぎるため正確な表面張力の測定が困難となり、液滴2aの液量が多すぎる場合には表面張力の少しの低下で液滴2aが落下することとなる。従って、測定の精度および測定のスムーズな進行を考慮すれば、開始液量は、落下液量の75%以上99%以下の範囲内であることが好ましく、落下液量の85%以上95%以下の範囲内であればより好ましい。   In the surface tension measurement by the hanging drop method, when the liquid volume of the droplet 2a is too small, the surface tension is too much to overcome the weight of the liquid droplet 2a, making it difficult to accurately measure the surface tension. When there is too much, the droplet 2a will fall by the slight fall of surface tension. Therefore, considering the measurement accuracy and the smooth progress of the measurement, the starting liquid amount is preferably in the range of 75% to 99% of the falling liquid amount, and 85% to 95% of the falling liquid amount. If it is in the range, it is more preferable.

開始液滴形成手段113は、吐出装置30を制御して開始液量の液体試料2を針先32aから吐出させ、表面張力の測定における最初の液滴2a(開始液滴)を形成するものである。この開始液量の液滴2aは、表面張力が開始液量と釣り合うまで低下した後に、針先32aから落下することとなる。従って、開始液量の液滴2aを形成から落下までの間に撮像した画像に基づいて、液体試料2の初期表面張力から開始液量と釣り合う表面張力までの経時変化を測定することができる。   The start droplet forming means 113 controls the discharge device 30 to discharge the liquid sample 2 of the start liquid amount from the needle tip 32a, and forms the first droplet 2a (start droplet) in the measurement of the surface tension. is there. The droplet 2a of this starting liquid amount falls from the needle tip 32a after the surface tension is lowered until it matches the starting liquid amount. Accordingly, it is possible to measure a change over time from the initial surface tension of the liquid sample 2 to the surface tension balanced with the starting liquid amount, based on the image captured from the formation of the starting liquid droplet 2a to the drop.

修正液滴形成手段114は、液滴2aが落下する度に吐出装置30を制御して、落下した液滴2aよりも少ない液量である修正液量の液体試料2を吐出させ、次の液滴2a(修正液滴)を形成するものである。このように、落下した液滴2aよりも小さい液滴2aを形成することで、落下した液滴2aよりも低い表面張力まで液滴2aを垂下状態に維持することができるため、より低い表面張力を測定することが可能となる。すなわち、本実施形態では、修正液滴形成手段114によって1つ前の液滴2aよりも小さい液滴2aを次々に形成していくことで、幅広い測定範囲にわたって表面張力を測定することを可能としている。   The correction liquid droplet forming means 114 controls the discharge device 30 each time the liquid droplet 2a falls, and discharges the liquid sample 2 of the correction liquid volume that is smaller than the liquid droplet 2a that has dropped, and the next liquid liquid A droplet 2a (corrected droplet) is formed. In this way, by forming the droplet 2a smaller than the dropped droplet 2a, the droplet 2a can be maintained in a suspended state to a surface tension lower than that of the dropped droplet 2a. Can be measured. That is, in the present embodiment, the modified droplet forming means 114 successively forms droplets 2a smaller than the previous droplet 2a, thereby enabling the surface tension to be measured over a wide measurement range. Yes.

修正液量の液滴2aは、1つ前の液滴2aの落下時の表面張力以下(または、少し余裕を見るならば、落下より多少前の時点の表面張力以下)の表面張力を測定可能なものであればよい。従って、上述の落下液量と開始液量の関係と同様に、修正液量は、1つ前の液滴2aの液量である前回液量の75%以上99%以下の範囲内であることが好ましく、前回液量の85%以上95%以下の範囲内であればより好ましい。修正液量は、吐出装置30の制御情報または液滴2aを撮像した画像に基づいて測定され、コンピュータ100の記憶手段に記憶される。   The surface tension of the correction liquid droplet 2a can be measured below the surface tension at the time of dropping the previous droplet 2a (or below the surface tension at a time slightly before the falling if there is a margin). Anything is acceptable. Therefore, similarly to the above-described relationship between the falling liquid amount and the starting liquid amount, the correction liquid amount is in the range of 75% to 99% of the previous liquid amount, which is the liquid amount of the previous droplet 2a. It is more preferable if it is within the range of 85% to 95% of the previous liquid amount. The amount of the correction fluid is measured based on the control information of the ejection device 30 or the image obtained by imaging the droplet 2a and is stored in the storage unit of the computer 100.

なお、修正液量の液滴2aは、表面張力が修正液量と釣り合うまで低下した後に、針先32aから落下することとなる。すなわち、修正液量の液滴2aを撮像した画像に基づいて、1つ前の液滴2aの落下時の表面張力から修正液量と釣り合う表面張力までの経時変化を測定することができる。   In addition, the droplet 2a of the correction fluid amount falls from the needle tip 32a after the surface tension is lowered until it is balanced with the correction fluid amount. That is, it is possible to measure a change over time from the surface tension when the previous droplet 2a is dropped to the surface tension balanced with the amount of correction fluid based on an image obtained by imaging the droplet 2a with the amount of correction fluid.

終了判定手段115は、測定した表面張力が略平衡状態に達したか否かを判定するものである。終了判定手段115は、表面張力の経時変化データを参照し、所定の時間範囲における表面張力の変化が所定の範囲内に収まったか否かに基づいて、測定した表面張力が略平衡状態に達したか否かを判定する。測定終了手段116は、所定の終了処理を行って測定を終了させるものである。測定終了手段116は、例えば測定結果を表示手段に表示させる、測定終了を報知するアラームを発する等、所定の終了処理を行った上で表面張力の測定を終了させる。   The end determination means 115 determines whether or not the measured surface tension has reached a substantially equilibrium state. The end determination means 115 refers to the time-dependent change data of the surface tension, and the measured surface tension has reached a substantially equilibrium state based on whether or not the change in the surface tension within the predetermined time range is within the predetermined range. It is determined whether or not. The measurement end means 116 performs a predetermined end process to end the measurement. The measurement end unit 116 ends the measurement of the surface tension after performing a predetermined end process such as displaying the measurement result on the display unit or issuing an alarm notifying the end of the measurement.

画像処理装置120は、具体的な機能構成として、針先位置検出手段121と、液滴画像取得手段122と、表面張力導出手段123と、液滴落下判定手段124と、を備えている。図3(a)〜(c)は、撮像装置40により撮像した画像を示した概略図である。   The image processing apparatus 120 includes a needle tip position detection unit 121, a droplet image acquisition unit 122, a surface tension derivation unit 123, and a droplet drop determination unit 124 as specific functional configurations. 3A to 3C are schematic diagrams illustrating images captured by the imaging device 40. FIG.

針先位置検出手段121は、撮像装置40により撮像した画像に基づいて、吐出装置30の針先32aの位置を検出するものである。図3(a)に示されるように、針32は、照明装置50により背後から照明されることにより、シルエット画像として撮像される。従って、暗い領域として映し出される針32と背景の明るい領域との境界を検出することにより、針先32aの位置を検出することができる。検出した針先32aの位置は、針先位置検出手段121により、画像中の座標としてコンピュータ100の記憶手段に記憶される。例えば、図3(a)に示す例では、針先32aの両端部の座標(x,y)、(x,y)として記憶される。 The needle tip position detection unit 121 detects the position of the needle tip 32 a of the ejection device 30 based on the image captured by the imaging device 40. As shown in FIG. 3A, the needle 32 is captured as a silhouette image by being illuminated from behind by the illumination device 50. Therefore, the position of the needle tip 32a can be detected by detecting the boundary between the needle 32 projected as a dark area and the bright background area. The detected position of the needle tip 32a is stored in the storage means of the computer 100 as coordinates in the image by the needle tip position detecting means 121. For example, in the example shown in FIG. 3A, the coordinates (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 1 ) of both ends of the needle tip 32a are stored.

液滴画像取得手段122は、吐出装置30の針先32aから垂下した状態の液滴2aを撮像した画像を所定のサンプリング周期で取得するものである。取得した液滴2aの画像は、撮像時間(サンプリング時間)と対応付けられてコンピュータ100の記憶手段に記憶される。   The droplet image acquisition unit 122 acquires an image obtained by imaging the droplet 2a in a state of hanging from the needle tip 32a of the ejection device 30 at a predetermined sampling period. The acquired image of the droplet 2a is stored in the storage unit of the computer 100 in association with the imaging time (sampling time).

表面張力導出手段123は、液滴画像取得手段122が取得した画像に基づいて、表面張力を導出するものである。図3(b)に示されるように、針先32aから垂下した状態の液滴2aはシルエット画像として撮像されるため、針先位置検出手段121により検出した針先32aの位置よりも下側の暗い領域と明るい領域の境界を検出することで、液滴2aの輪郭形状を検出することができる。そして、この液滴2aの輪郭形状から液体試料2の表面張力を導出することができる。   The surface tension deriving unit 123 derives the surface tension based on the image acquired by the droplet image acquiring unit 122. As shown in FIG. 3B, the droplet 2a that hangs down from the needle tip 32a is picked up as a silhouette image, so that it is lower than the position of the needle tip 32a detected by the needle tip position detecting means 121. By detecting the boundary between the dark region and the bright region, the contour shape of the droplet 2a can be detected. The surface tension of the liquid sample 2 can be derived from the contour shape of the droplet 2a.

表面張力の導出は、図3(b)に示されるように、液滴2aの最大直径d、および液滴2aの最下点からdだけ上方の位置における直径dから算出するd/d法により行ってもよいし、Young−Laplace方程式を解いて得られる理論曲線を液滴2aの輪郭形状にフィッティングさせるYoung−Laplace法により行ってもよい。導出した表面張力は、画像の撮像時間と対応付けられてコンピュータ100の記憶手段に記憶される。このように、取得した液滴画像ごとに表面張力を導出することで、所定のサンプリング周期で表面張力を取得することができる。 Derivation of surface tension, as shown in FIG. 3 (b), d s calculated from the diameter d s in d e only the upper position from the lowest point of the maximum diameter d e, and droplet 2a droplet 2a / d e method by may be performed, it may be performed by Young-Laplace method for fitting a theoretical curve obtained by solving the Young-Laplace equation contour shape of the droplets 2a. The derived surface tension is stored in the storage unit of the computer 100 in association with the image capturing time. Thus, by deriving the surface tension for each acquired droplet image, the surface tension can be acquired at a predetermined sampling period.

液滴落下判定手段124は、撮像装置40により撮像した画像に基づいて、液滴2aが落下したか否かを判定するものである。液滴落下判定手段124は、図3(c)に示されるように、撮像装置40により撮像した画像中において、針先32aの位置の下方に所定の範囲の判定領域Aを設定し、この判定領域A内に液滴2aを映し出した暗い領域が含まれるか否かによって液滴2aの落下を判定する。   The droplet drop determination unit 124 determines whether or not the droplet 2a has dropped based on the image captured by the imaging device 40. As shown in FIG. 3C, the droplet drop determining means 124 sets a predetermined range of determination area A below the position of the needle tip 32a in the image captured by the imaging device 40, and this determination is performed. The fall of the droplet 2a is determined depending on whether or not the region A includes a dark region where the droplet 2a is projected.

なお、図3(c)に示されるように、液滴2aの落下後に、針先32aに残液2bが残存する場合がある。このような場合、液滴落下判定手段124は、残液2bを撮像した画像に基づいて残液2bの液量を導出してコンピュータ100の記憶手段に記憶する。そして、修正液滴形成手段114は、記憶された残液2bの液量に基づいて、次の液滴2aの液量である修正液量を補正する。   As shown in FIG. 3C, the residual liquid 2b may remain on the needle tip 32a after the droplet 2a falls. In such a case, the droplet drop determination unit 124 derives the liquid amount of the residual liquid 2b based on an image obtained by imaging the residual liquid 2b and stores it in the storage unit of the computer 100. Then, the correction liquid droplet forming unit 114 corrects the correction liquid amount that is the liquid amount of the next liquid droplet 2a based on the stored liquid amount of the residual liquid 2b.

図2に戻って、データ処理装置130は、具体的な機能構成として、有効表面張力選択手段131と、経時変化データ生成手段132と、を備えている。有効表面張力選択手段131は、画像処理装置120の表面張力導出手段123が導出した表面張力から、各液滴2aの液量に基づいて有効な表面張力を選択する。すなわち、各液滴2aについて導出された複数の表面張力から、各液滴2aの液量に対して大きすぎる表面張力を排除し、各液滴2aの液量によって適切な測定が可能な範囲の表面張力を選択する。具体的に、有効表面張力選択手段131は、修正液量の設定に基づき、1つ前の液滴2aの落下時の表面張力以下、または落下より多少前の時点の表面張力以下の表面張力を有効表面張力として選択する。   Returning to FIG. 2, the data processing device 130 includes an effective surface tension selection unit 131 and a time-change data generation unit 132 as specific functional configurations. The effective surface tension selection unit 131 selects an effective surface tension from the surface tension derived by the surface tension deriving unit 123 of the image processing apparatus 120 based on the liquid amount of each droplet 2a. That is, the surface tension that is excessively large with respect to the liquid amount of each droplet 2a is excluded from the plurality of surface tensions derived for each droplet 2a, and an appropriate measurement is possible depending on the liquid amount of each droplet 2a. Select the surface tension. Specifically, the effective surface tension selection unit 131 sets a surface tension equal to or less than the surface tension at the time of dropping the previous droplet 2a or less than the surface tension at the time slightly before the dropping based on the correction liquid amount setting. Select as effective surface tension.

経時変化データ生成手段132は、有効表面張力選択手段131が液滴2aごとに選択した有効表面張力を結合し、表面張力の経時変化データを生成するものである。具体的に、経時変化データ生成手段132は、選択された有効表面張力を液滴2aごとの基準時点からの経過時間と対応付けて結合することにより、経時変化データを生成する。すなわち、表面張力の変化(低下)は、新たな界面が形成された時、すなわち液滴2aの形成時に開始されることから、例えば各液滴2aの形成が完了した時点を基準時点とし、そこからの経過時間を各液滴2aから導出した有効表面張力と対応付けることにより、異なる液滴2aから導出した有効表面張力であっても、経過時間順に配列するだけで表面張力の経時変化データが生成されることとなる。   The temporal change data generation means 132 combines the effective surface tensions selected for each droplet 2a by the effective surface tension selection means 131 and generates temporal change data of the surface tension. Specifically, the time-change data generating unit 132 generates time-change data by combining the selected effective surface tension in association with the elapsed time from the reference time for each droplet 2a. That is, the change (decrease) in the surface tension starts when a new interface is formed, that is, when the droplet 2a is formed. For example, the time point when the formation of each droplet 2a is completed is set as the reference time point. By associating the elapsed time from the effective surface tension derived from each droplet 2a with the effective surface tension derived from the different droplets 2a, the temporal change data of the surface tension can be generated simply by arranging in order of elapsed time. Will be.

なお、基準時点からの経過時間は、各画像の撮像時間と液滴2aを形成した時間から算出するようにしてもよいし、予め各画像の撮像時間を液滴2aごとの基準時点からの経過時間としておいてもよい。また、基準時点は、各液滴2aの形成が完了した時点に限定されるものではなく、例えば液体試料2の吐出を開始した時点であってもよいし、各液滴2aの形成完了から所定時間経過後であってもよい。すなわち、基準時点は、表面張力の経時変化の基準を各液滴2aについて統一的に定めることが可能な時点であればよい。   The elapsed time from the reference time may be calculated from the imaging time of each image and the time when the droplet 2a is formed, or the imaging time of each image may be calculated in advance from the reference time for each droplet 2a. You may leave it as time. Further, the reference time point is not limited to the time point when the formation of each droplet 2a is completed. For example, the reference time point may be a time point when the discharge of the liquid sample 2 is started, or a predetermined time after the completion of the formation of each droplet 2a. It may be after a lapse of time. In other words, the reference time point may be a time point at which the reference of the temporal change of the surface tension can be uniformly determined for each droplet 2a.

また、データ処理装置130は、生成した経時変化データに基づいて、平衡状態に達した最終的な表面張力である最終表面張力を取得する最終表面張力取得手段を備えるものであってもよい。   Further, the data processing device 130 may include a final surface tension acquisition unit that acquires a final surface tension, which is a final surface tension that has reached an equilibrium state, based on the generated temporal change data.

図4(a)〜(c)は、表面張力の経時変化の一例をグラフで示した図である。界面活性剤等の両親媒性分子を含有する液体試料2の表面張力(γ)は、図4(a)に示されるように、新たな界面の形成時における初期表面張力γから時間(T)の経過に伴って徐々に低下し、両親媒性分子の配列が平衡状態となることにより、最終表面張力γで略平衡状態となる。この表面張力の変化は両親媒性分子の濃度に依存するため、新たな界面の大きさ、すなわち液滴2aの大きさ(液量)によらず、表面張力は同一の変化態様を示すこととなる。 FIGS. 4A to 4C are graphs showing an example of the temporal change in surface tension. As shown in FIG. 4A, the surface tension (γ) of the liquid sample 2 containing an amphiphilic molecule such as a surfactant is changed from the initial surface tension γ 0 to the time (T ) Gradually decreases, and the arrangement of the amphiphilic molecules becomes an equilibrium state, so that the final surface tension γ e becomes an approximately equilibrium state. Since the change in the surface tension depends on the concentration of the amphiphilic molecule, the surface tension shows the same change mode regardless of the size of the new interface, that is, the size (liquid amount) of the droplet 2a. Become.

図4(b)は、最初の液滴2a(開始液滴)における表面張力の変化を示している。同図に示されるように、最初の液滴2aでは、表面張力は、基準時点T(最初の液滴2aの形成時)における初期表面張力γから徐々に低下し、経過時間T1において開始液量と釣り合う表面張力γ1となる。そして、その直後に液滴2aは落下することとなる。開始液量は、初期表面張力γ、およびこれ以下の表面張力を適切に導出可能な量に設定されるため、最初の液滴2aにおける有効表面張力の範囲は、初期表面張力γ付近から開始液量と釣り合う表面張力γ1付近までとなる。 FIG. 4B shows the change in the surface tension of the first droplet 2a (starting droplet). As shown in the figure, in the first droplet 2a, the surface tension gradually decreases from the initial surface tension γ 0 at the reference time T 0 (when the first droplet 2a is formed), and at the elapsed time T 1 . The surface tension γ 1 is balanced with the starting liquid amount. Immediately thereafter, the droplet 2a falls. Since the amount of the starting liquid is set to an initial surface tension γ 0 and an amount capable of appropriately deriving the surface tension below this, the effective surface tension range of the first droplet 2 a is from the vicinity of the initial surface tension γ 0. The surface tension is close to γ 1 that balances the starting liquid amount.

図4(c)は、2番目の液滴2aにおける表面張力の変化を示している。同図に示されるように、2番目の液滴2aにおいても最初の液滴2aと同様に、表面張力は、基準時点T(2番目の液滴2aの形成時)における初期表面張力γから徐々に低下し、経過時点T1において開始液量と釣り合う表面張力γ1となる。その後、2番目の液滴2aにおける表面張力は、経過時点Tにおいて2番目の液滴2aの液量(修正液量)と釣り合う表面張力γとなり、その直後に、液滴2aは落下することとなる。2番目の液滴2aにおける修正液量は、開始液量と釣り合う表面張力γ、およびこれ以下の表面張力を適切に導出可能な量に設定されるため、2番目の液滴2aにおける有効表面張力の範囲は、表面張力γ付近から表面張力γ付近までとなる。 FIG. 4C shows a change in surface tension of the second droplet 2a. As shown in the figure, the surface tension of the second droplet 2a is equal to the initial surface tension γ 0 at the reference time T 0 (when the second droplet 2a is formed) as in the case of the first droplet 2a. The surface tension γ 1 gradually decreases from the time point T1, and becomes the surface tension γ 1 that balances the starting liquid amount at the elapsed time T 1 . Thereafter, the surface tension of the second liquid droplet 2a, elapsed time T the amount of liquid 2 in the second droplet 2a (correction fluid volume) and balances the surface tension gamma 2, and the immediately thereafter, the droplet 2a falls It will be. The amount of correction liquid in the second droplet 2a is set to an amount that can appropriately derive the surface tension γ 1 that balances with the starting liquid amount and the surface tension below this, so that the effective surface in the second droplet 2a The range of tension is from the vicinity of the surface tension γ 1 to the vicinity of the surface tension γ 2 .

図4(d)は、3番目の液滴2aにおける表面張力の変化を示している。同図に示されるように、3番目の液滴2aにおいても表面張力は、基準時点T(3番目の液滴2aの形成時)における初期表面張力γから徐々に低下し、経過時点T1において開始液量と釣り合う表面張力γ1となり、経過時点Tにおいて2番目の液滴2aの液量と釣り合う表面張力γとなる。その後、3番目の液滴2aにおける表面張力はさらに低下するが、表面張力が3番目の液滴2aの液量(修正液量)と釣り合う表面張力γには到達せず、それより高い最終表面張力γで略平衡状態に達することとなる。3番目の液滴2aにおける修正液量は、2番目の液滴2aの液量と釣り合う表面張力γ、およびこれ以下の表面張力γを適切に導出可能な量に設定されるため、3番目の液滴2aにおける有効表面張力の範囲は、表面張力γ付近から3番目の液滴2aの液量(修正液量)と釣り合う表面張力γ付近までとなる。従って、最終表面張力γは、3番目の液滴2aにおける有効表面張力の範囲内に含まれている。 FIG. 4D shows the change in surface tension of the third droplet 2a. As shown in the figure, also in the third droplet 2a, the surface tension gradually decreases from the initial surface tension γ 0 at the reference time T 0 (when the third droplet 2a is formed), and the elapsed time T the surface tension gamma 1 becomes balanced with the starting solution volume in 1, a surface tension gamma 2 which in the course time T 2 balances the liquid volume of the second droplet 2a. Thereafter, the surface tension is further reduced in the third droplet 2a, it does not reach the surface tension gamma 3 surface tension balances the liquid volume of the third droplet 2a (correction fluid volume), higher final A substantially equilibrium state is reached at the surface tension γ e . The amount of correction liquid in the third droplet 2a is set to an amount capable of appropriately deriving the surface tension γ 2 that balances the amount of liquid in the second droplet 2a and the surface tension γ below this surface tension γ 2 . the range of valid surface tension in the droplet 2a becomes to around a surface tension gamma 3 commensurate with the amount of liquid the third droplet 2a from the vicinity of the surface tension gamma 2 (correction fluid volume) of. Therefore, the final surface tension γ e is included in the effective surface tension range of the third droplet 2a.

上述のように、液体試料2の表面張力γは、異なる液滴2aにおいても略同一の態様で変化(低下)するため、各液滴2aの液量を順番に減少させていくことで、液滴2aごとに有効表面張力の範囲を低い方にずらし、初期表面張力γから最終表面張力γまでをカバーすることが可能となる。すなわち、各液滴2aを撮像した画像に基づいて、初期表面張力γから最終表面張力γまでの全範囲にわたり、表面張力γを高精度に導出することができる。また、各液滴2aから導出した有効表面張力を繋ぎ合わせるだけで、液体試料2の表面張力γの初期表面張力γから最終表面張力γまでの経時変化データを得ることができる。 As described above, since the surface tension γ of the liquid sample 2 changes (decreases) in substantially the same manner even in different droplets 2a, the liquid amount of each droplet 2a is decreased in order, so that the liquid It is possible to cover the range from the initial surface tension γ 0 to the final surface tension γ e by shifting the range of the effective surface tension for each droplet 2 a to the lower side. That is, the surface tension γ can be derived with high accuracy over the entire range from the initial surface tension γ 0 to the final surface tension γ e based on the image obtained by imaging each droplet 2a. In addition, it is possible to obtain temporal change data from the initial surface tension γ 0 to the final surface tension γ e of the surface tension γ of the liquid sample 2 only by connecting the effective surface tensions derived from the respective droplets 2 a.

このように、本実施形態では、液滴2aが落下する度にそれより小さい液滴2aを形成すると共に各液滴2aについて適宜に有効表面張力の範囲を設定し、さらに選択した有効表面張力を各液滴2aごとの基準時点Tからの経過時間と対応付けることにより、表面張力γの経時変化を、初期表面張力γから最終表面張力γまでの全範囲にわたって高精度に求めることが可能となっている。すなわち、動的な表面張力を懸滴法により簡便且つ高精度に測定することが可能となっている。 Thus, in this embodiment, every time the droplet 2a falls, a smaller droplet 2a is formed, and the range of the effective surface tension is appropriately set for each droplet 2a. by associating the elapsed time from the reference time T 0 per each droplet 2a, the time course of the surface tension gamma, can be obtained over the entire range from the initial surface tension gamma 0 to the final surface tension gamma e with high precision It has become. That is, the dynamic surface tension can be measured easily and with high accuracy by the hanging drop method.

次に、本実施形態の表面張力測定装置1による表面張力の測定手順について説明する。図5は、表面張力測定装置1による表面張力の測定手順を示したフローチャートである。なお、表面張力の測定にあたっては、事前に液体試料2を吐出装置30内に封入すると共に、針先32aから垂下した状態の液滴2aを撮像可能な位置に吐出装置30および撮像装置40を配置しておく。   Next, the procedure for measuring the surface tension by the surface tension measuring device 1 of the present embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for measuring the surface tension by the surface tension measuring device 1. In measuring the surface tension, the liquid sample 2 is enclosed in the ejection device 30 in advance, and the ejection device 30 and the imaging device 40 are disposed at a position where the liquid droplet 2a suspended from the needle tip 32a can be imaged. Keep it.

表面張力測定装置1による表面張力の測定では、まずステップS10において撮像を開始する(撮像開始ステップ)。ここでは、制御装置110が撮像装置40を制御して撮像を開始し、必要に応じて撮像装置40のピントや拡大率を調整する。次に、ステップS11では、吐出装置30の針先32aの位置を検出する(針先位置検出ステップ)。ここでは、画像処理装置120の針先位置検出手段121が、撮像装置40により撮像した画像に基づいて針先32aの位置を検出して記憶する。   In the measurement of the surface tension by the surface tension measuring device 1, first, imaging is started in step S10 (imaging start step). Here, the control device 110 controls the imaging device 40 to start imaging, and adjusts the focus and magnification rate of the imaging device 40 as necessary. Next, in step S11, the position of the needle tip 32a of the discharge device 30 is detected (needle tip position detection step). Here, the needle tip position detection means 121 of the image processing device 120 detects and stores the position of the needle tip 32 a based on the image captured by the imaging device 40.

次に、ステップS12では、落下液量を測定するために落下させる液滴2aを形成する(落下液滴形成ステップ)。ここでは、制御装置110の落下液滴形成手段111が、吐出装置30を制御して液滴2aを形成し、落下させる。次に、ステップS13では、開始液量を設定する(開始液量設定ステップ)。ここでは、制御装置110の開始液量設定手段112が、測定した落下液量に基づいて開始液量を設定する。次に、ステップS14では、最初の液滴2aを形成する(開始液滴形成ステップ)。ここでは、制御装置110の開始液滴形成手段113が、吐出装置30を制御して開始液量の液滴2aを形成し、吐出装置30の針先32aから垂下した状態とする。   Next, in step S12, a droplet 2a to be dropped for measuring the amount of falling liquid is formed (falling droplet forming step). Here, the falling droplet forming means 111 of the control device 110 controls the discharge device 30 to form the droplet 2a and drop it. Next, in step S13, a starting liquid amount is set (starting liquid amount setting step). Here, the starting liquid amount setting means 112 of the control device 110 sets the starting liquid amount based on the measured falling liquid amount. Next, in step S14, the first droplet 2a is formed (start droplet forming step). Here, the start droplet forming means 113 of the control device 110 controls the discharge device 30 to form the droplet 2a of the start liquid amount and is in a state of hanging from the needle tip 32a of the discharge device 30.

次に、ステップS15では、針先32aから垂下した状態の液滴2aを撮像した画像を取得する(液滴画像取得ステップ)。ここでは、画像処理装置120の液滴画像取得手段122が、撮像装置40により撮像した液滴2aの画像を所定のサンプリング周期で取得して記憶する。次に、ステップS16では、液滴2aの画像に基づいて表面張力を導出する(表面張力導出ステップ)。ここでは、画像処理装置120の表面張力導出手段123が、ステップS15で取得した液滴2aの画像に基づいて表面張力を導出する。   Next, in step S15, an image obtained by imaging the droplet 2a that is suspended from the needle tip 32a is acquired (droplet image acquisition step). Here, the droplet image acquisition means 122 of the image processing device 120 acquires and stores the image of the droplet 2a captured by the imaging device 40 at a predetermined sampling period. Next, in step S16, surface tension is derived based on the image of the droplet 2a (surface tension deriving step). Here, the surface tension deriving unit 123 of the image processing apparatus 120 derives the surface tension based on the image of the droplet 2a acquired in step S15.

次に、ステップS17では、導出した表面張力から有効表面張力を選択する(有効表面張力選択ステップ)。ここでは、データ処理装置130の有効表面張力選択手段131が、ステップS16で導出した表面張力が有効表面張力である場合に、これを有効表面張力として選択する。次に、ステップS18では、表面張力の経時変化データを生成する(経時変化データ生成ステップ)。ここでは、データ処理装置130の経時変化データ生成手段132が、ステップS17で選択した有効表面張力を基準時点からの経過時間に対応付けて経時変化データに追加していくことにより、表面張力の経時変化データを生成する。   Next, in step S17, an effective surface tension is selected from the derived surface tension (effective surface tension selection step). Here, when the surface tension derived in step S16 is the effective surface tension, the effective surface tension selection unit 131 of the data processing device 130 selects this as the effective surface tension. Next, in step S18, surface tension change data is generated (time change data generation step). Here, the temporal change data generation means 132 of the data processing device 130 adds the effective surface tension selected in step S17 to the temporal change data in association with the elapsed time from the reference time point, so that Generate change data.

次に、ステップS19では、表面張力が平衡状態に達したか否かを判定する(終了判定ステップ)。ここでは、制御装置110の終了判定手段115が、表面張力の経時変化データを参照し、測定した表面張力、すなわち有効表面張力が平衡状態に達したか否かを判定する。有効表面張力が平衡状態に達したと判定した場合にはステップS20に進み、平衡状態に達していないと判定した場合にはステップS21に進む。ステップS20では、制御装置110の測定終了手段116が所定の終了処理を行って測定を終了させる(測定終了ステップ)。   Next, in step S19, it is determined whether or not the surface tension has reached an equilibrium state (end determination step). Here, the end determination unit 115 of the control device 110 refers to the temporal change data of the surface tension and determines whether or not the measured surface tension, that is, the effective surface tension has reached an equilibrium state. If it is determined that the effective surface tension has reached the equilibrium state, the process proceeds to step S20. If it is determined that the effective surface tension has not reached the equilibrium state, the process proceeds to step S21. In step S20, the measurement end unit 116 of the control device 110 performs a predetermined end process to end the measurement (measurement end step).

ステップS21では、液滴2aが針先32aから落下したか否かを判定する(液滴落下判定ステップ)。ここでは、画像処理装置120の液滴落下判定手段124が、撮像装置40により撮像した画像に基づいて、吐出装置30の針先32aから液滴2aが落下したか否かを判定する。液滴2aが落下したと判定した場合にはステップS22に進み、液滴2aが落下していないと判定した場合はステップS15に戻る。従って、ステップS15〜S18の処理は、液滴2aが落下する、または有効表面張力が平衡に達するまで繰り返される。   In step S21, it is determined whether or not the droplet 2a has dropped from the needle tip 32a (droplet drop determination step). Here, the droplet drop determination unit 124 of the image processing device 120 determines whether or not the droplet 2a has dropped from the needle tip 32a of the ejection device 30 based on the image captured by the imaging device 40. If it is determined that the droplet 2a has been dropped, the process proceeds to step S22, and if it is determined that the droplet 2a has not been dropped, the process returns to step S15. Accordingly, the processes in steps S15 to S18 are repeated until the droplet 2a falls or the effective surface tension reaches equilibrium.

ステップS22では、修正液量の液滴2aを形成する(修正液滴形成ステップ)。ここでは、制御装置110の修正液滴形成手段114が、吐出装置30を制御して修正液量の液滴2aを形成し、吐出装置30の針先32aから垂下した状態とする。ステップS22の次は、ステップS15に戻り、修正液量の液滴2aが落下する、または有効表面張力が平衡に達するまでステップS15〜S18の処理を繰り返す。   In step S22, the liquid droplet 2a having the correction liquid amount is formed (correction liquid droplet forming step). Here, the correction liquid droplet forming means 114 of the control device 110 controls the ejection device 30 to form the liquid droplet 2a having the correction liquid amount, and is suspended from the needle tip 32a of the ejection device 30. After step S22, the process returns to step S15, and the processes of steps S15 to S18 are repeated until the droplet 2a having the correction fluid amount falls or the effective surface tension reaches equilibrium.

以上の手順により、液体試料2の表面張力の経時変化が測定される。なお、液体試料2の初期表面張力が予め判明している場合には、ステップS12を省略し、ユーザの入力した初期表面張力または液量等に基づいて、ステップS13で開始液量を設定するようにしてもよい。また、ステップS17における有効表面張力の選択、およびステップS18における経時変化データの生成は、ステップS20の終了処理の直前にまとめて行うようにしてもよい。また、ステップS19において、所定の時間が経過しても液滴2aが落下しない場合に表面張力が平衡状態に達したと判定するようにし、ステップS16における表面張力の導出、ステップS17における有効表面張力の選択、およびステップS18における経時変化データの生成を、ステップS20の終了処理の直前にまとめて行うようにしてもよい。   With the above procedure, the change with time of the surface tension of the liquid sample 2 is measured. When the initial surface tension of the liquid sample 2 is known in advance, step S12 is omitted, and the starting liquid amount is set in step S13 based on the initial surface tension or the liquid amount input by the user. It may be. Further, the selection of the effective surface tension in step S17 and the generation of the time-dependent change data in step S18 may be performed together immediately before the end process in step S20. In step S19, it is determined that the surface tension has reached an equilibrium state when the droplet 2a does not fall after a predetermined time has elapsed, the surface tension is derived in step S16, and the effective surface tension in step S17. And the generation of the time-varying data in step S18 may be performed together immediately before the end process in step S20.

次に、本発明の第2の実施形態に係る臨界ミセル濃度測定装置3について説明する。本実施形態の臨界ミセル濃度測定装置3は、界面活性剤等の両親媒性分子を含有する液体試料2の動的な表面張力を懸滴法により測定することで、両親媒性分子の臨界ミセル濃度を測定するものであり、第1の実施形態の表面張力測定装置1に、供給装置200を組み合わせることによって構成されている。従って、以下、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付すと共にその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。   Next, the critical micelle concentration measuring apparatus 3 according to the second embodiment of the present invention will be described. The critical micelle concentration measuring apparatus 3 of the present embodiment measures the dynamic surface tension of the liquid sample 2 containing an amphiphilic molecule such as a surfactant by the hanging drop method, thereby making the critical micelle of the amphiphilic molecule. The concentration is measured, and is configured by combining the supply device 200 with the surface tension measurement device 1 of the first embodiment. Accordingly, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts will be described below.

図6は、本実施形態に係る臨界ミセル濃度測定装置3の概略図である。表面張力測定装置1に組み合わされる供給装置200は、両親媒性分子を含有する液体試料2において両親媒性分子の濃度を変化させると共に、両親媒性分子の濃度を変化させた液体試料2を吐出装置30に供給するものである。同図に示されるように、供給装置200は、容器210と、送液ポンプ220と、排液バルブ230と、純水供給バルブ240と、液面センサ250と、を備えている。   FIG. 6 is a schematic diagram of the critical micelle concentration measuring apparatus 3 according to the present embodiment. The supply device 200 combined with the surface tension measuring device 1 changes the concentration of the amphiphilic molecule in the liquid sample 2 containing the amphiphilic molecule and discharges the liquid sample 2 in which the concentration of the amphiphilic molecule is changed. This is supplied to the device 30. As shown in the figure, the supply device 200 includes a container 210, a liquid feed pump 220, a drainage valve 230, a pure water supply valve 240, and a liquid level sensor 250.

容器210は、所定量の液体試料2を適宜の密閉状態で貯留するものである。送液ポンプ220は、既知の構造のポンプであり、液体試料2を容器210から吐出装置30に送液するものである。送液ポンプ220は送液管222を介して吐出装置30に接続されており、液体試料2はこの送液管222を介して吐出装置30に供給される。   The container 210 stores a predetermined amount of the liquid sample 2 in an appropriate sealed state. The liquid feed pump 220 is a pump having a known structure and feeds the liquid sample 2 from the container 210 to the discharge device 30. The liquid feed pump 220 is connected to the discharge device 30 via a liquid feed tube 222, and the liquid sample 2 is supplied to the discharge device 30 via this liquid feed tube 222.

排液バルブ230は、コンピュータ100に制御されて開閉する既知の構造の電磁弁であり、図示を省略した排液容器に接続されている。すなわち、排液バルブ230を開くことによって容器210内から液体試料2が排出され、排液バルブ230を閉じることによって容器210内からの液体試料2の排出が停止される。これにより、容器210内の液体試料2の液量を調整することができる。   The drainage valve 230 is an electromagnetic valve having a known structure that is controlled by the computer 100 to open and close, and is connected to a drainage container (not shown). That is, the liquid sample 2 is discharged from the container 210 by opening the drain valve 230, and the discharge of the liquid sample 2 from the container 210 is stopped by closing the drain valve 230. Thereby, the liquid quantity of the liquid sample 2 in the container 210 can be adjusted.

純水供給バルブ240は、排液バルブ230と同様にコンピュータ100に制御されて開閉する既知の構造の電磁弁であり、図示を省略した純水供給源に接続されている。すなわち、純水供給バルブ240を開くことによって容器210内に純水が供給され、純水供給バルブ240を閉じることによって容器210内への純水の供給が停止される。これにより、容器210内の液体試料2における両親媒性分子の濃度を調整することができる。   The pure water supply valve 240 is an electromagnetic valve having a known structure that is controlled by the computer 100 to open and close similarly to the drainage valve 230, and is connected to a pure water supply source (not shown). That is, pure water is supplied into the container 210 by opening the pure water supply valve 240, and supply of pure water into the container 210 is stopped by closing the pure water supply valve 240. Thereby, the density | concentration of the amphiphilic molecule | numerator in the liquid sample 2 in the container 210 can be adjusted.

液面センサ250は、容器210内の液体試料2の液面高さを検出する既知の構造のセンサである。すなわち、コンピュータ100は、液面センサ250からの検出信号に基づいて、排液バルブ230および純水供給バルブ240の開閉を制御することにより、容器210内の液体試料2の液量、および両親媒性分子の濃度を調整するようになっている。また、コンピュータ100は、液面センサ250からの検出信号に基づいて、吐出装置30への液体試料2の供給量を把握する。   The liquid level sensor 250 is a sensor having a known structure that detects the liquid level height of the liquid sample 2 in the container 210. That is, the computer 100 controls the opening and closing of the drainage valve 230 and the pure water supply valve 240 based on the detection signal from the liquid level sensor 250, so that the liquid amount of the liquid sample 2 in the container 210 and the amphiphile The concentration of sex molecules is adjusted. In addition, the computer 100 grasps the supply amount of the liquid sample 2 to the ejection device 30 based on the detection signal from the liquid level sensor 250.

なお、容器210内への純水の供給、および容器210内からの液体試料2の排出は、適宜のポンプにより行ってもよいし、重力により行ってもよい。さらに、供給装置200を表面張力測定装置1の上方に配置すると共に、送液ポンプ220に代えて適宜のバルブを設けることにより、吐出装置30への液体試料2の供給を重力により行うようにしてもよい。また、容器210内に適宜の攪拌装置や循環装置を設け、容器210内の液体試料2を攪拌するようにしてもよい。   The supply of pure water into the container 210 and the discharge of the liquid sample 2 from the container 210 may be performed by an appropriate pump or by gravity. Further, the supply device 200 is arranged above the surface tension measuring device 1 and an appropriate valve is provided in place of the liquid feed pump 220 so that the liquid sample 2 is supplied to the discharge device 30 by gravity. Also good. In addition, an appropriate stirring device or circulation device may be provided in the container 210 to stir the liquid sample 2 in the container 210.

本実施形態では、このような構成により、供給装置200によって液体試料2における両親媒性分子の濃度を変更し、異なる濃度の液体試料2を吐出装置30に供給することを可能としている。具体的には、排液バルブ230を開いて所定量の液体試料2を容器210内から排出した後に、純水供給バルブ240を開いて所定量の純水を容器210内に供給することにより、液体試料2における両親媒性分子の濃度を変更(希釈)することができる。従って、供給装置200は、界面活性剤の濃度が異なる複数種類の液体試料2を濃度の高い方から順番に作成し、吐出装置30に供給することが可能となっている。   In the present embodiment, with such a configuration, it is possible to change the concentration of the amphiphilic molecules in the liquid sample 2 by the supply device 200 and supply the liquid sample 2 having different concentrations to the ejection device 30. Specifically, by opening the drain valve 230 and discharging a predetermined amount of the liquid sample 2 from the container 210, the pure water supply valve 240 is opened to supply a predetermined amount of pure water into the container 210. The concentration of amphiphilic molecules in the liquid sample 2 can be changed (diluted). Accordingly, the supply device 200 can create a plurality of types of liquid samples 2 having different surfactant concentrations in order from the higher concentration and supply the liquid sample 2 to the discharge device 30.

なお、吐出装置30内の液体試料2を濃度の異なる液体試料2に置換するためには、送液ポンプ220、送液管222および吐出装置30内の残液を完全に排出する必要があるが、本実施形態では、図示を省略した排液容器に接続される排出管62をトレイ60に設けることによって、残液をトレイ60に排出することを可能としている。これにより、新たに作成した液体試料2を送液ポンプ220で送液するだけで、前回の残液を吐出装置30の針32から押し出すことができるため、液体試料2の置換を迅速に行うことが可能となっている。   In order to replace the liquid sample 2 in the discharge device 30 with the liquid sample 2 having a different concentration, it is necessary to completely discharge the liquid supply pump 220, the liquid supply pipe 222, and the remaining liquid in the discharge device 30. In this embodiment, by providing the tray 60 with a discharge pipe 62 connected to a drainage container (not shown), the residual liquid can be discharged to the tray 60. As a result, the liquid sample 2 can be quickly replaced with the liquid sample 2 because the previous residual liquid can be pushed out from the needle 32 of the discharge device 30 only by feeding the newly created liquid sample 2 with the liquid feed pump 220. Is possible.

図7は、本実施形態におけるコンピュータ100の主な機能構成を示したブロック図である。同図に示されるように、本実施形態のコンピュータ100は、主な機能構成として、制御装置110、画像処理装置120、およびデータ処理装置130を備えている。   FIG. 7 is a block diagram showing the main functional configuration of the computer 100 in this embodiment. As shown in the figure, the computer 100 of the present embodiment includes a control device 110, an image processing device 120, and a data processing device 130 as main functional configurations.

本実施形態の制御装置110は、表面張力測定装置1を制御すると共に供給装置200を制御するものである。従って、制御装置110は、供給装置200を制御するための具体的な機能構成として、濃度設定手段と117と、供給置換手段118と、を備えている。濃度設定手段117は、液面センサ250からの検出信号に基づいて排液バルブ230および純水供給バルブ240を制御して、容器210内の液体試料2における両親媒性分子の濃度を変更し、所定の濃度に設定するものである。また、供給置換手段118は、液面センサ250からの検出信号に基づいて送液ポンプ220を制御し、吐出装置30内を新たな濃度の液体試料2に完全に置換可能な量の液体試料2を供給するものである。   The control device 110 of the present embodiment controls the surface tension measuring device 1 and the supply device 200. Therefore, the control device 110 includes a density setting unit 117 and a supply replacement unit 118 as a specific functional configuration for controlling the supply device 200. The concentration setting means 117 controls the drain valve 230 and the pure water supply valve 240 based on the detection signal from the liquid level sensor 250 to change the concentration of amphiphilic molecules in the liquid sample 2 in the container 210, The predetermined density is set. Further, the supply replacement unit 118 controls the liquid feed pump 220 based on the detection signal from the liquid level sensor 250, and the amount of the liquid sample 2 that can completely replace the inside of the discharge device 30 with the liquid sample 2 having a new concentration. Supply.

また、本実施形態のデータ処理装置130は、両親媒性分子の臨界ミセル濃度を導出するための具体的な機能構成として、最終表面張力取得手段133と、臨界ミセル濃度導出手段134と、を備えている。最終表面張力取得手段133は、経時変化データ生成手段132が生成した表面張力の経時変化データに基づいて平衡状態に達した最終的な表面張力である最終表面張力を取得し、両親媒性分子の濃度と対応付けてコンピュータ100の記憶手段に記憶するものである。また、臨界ミセル濃度導出手段134は、最終表面張力取得手段133が取得した各濃度における最終表面張力に基づいて、両親媒性分子の臨界ミセル濃度を導出し、コンピュータ100の記憶手段に記憶するものである。   Further, the data processing apparatus 130 of the present embodiment includes a final surface tension acquisition unit 133 and a critical micelle concentration deriving unit 134 as a specific functional configuration for deriving the critical micelle concentration of the amphiphilic molecule. ing. The final surface tension acquisition unit 133 acquires the final surface tension, which is the final surface tension that has reached the equilibrium state, based on the temporal change data of the surface tension generated by the temporal change data generation unit 132, and The information is stored in the storage means of the computer 100 in association with the density. The critical micelle concentration deriving unit 134 derives the critical micelle concentration of the amphiphilic molecule based on the final surface tension at each concentration acquired by the final surface tension acquiring unit 133 and stores it in the storage unit of the computer 100. It is.

図8は、両親媒性分子の濃度と最終表面張力の関係を片対数グラフで示した概略図である。臨界ミセル濃度とは、両親媒性分子がミセルを形成し始める濃度のことである。すなわち、臨界ミセル濃度以上に両親媒性分子の濃度を高めた場合、ミセルの数は増加するものの界面における両親媒性分子の配列は平衡状態を保つことから、表面張力はそれ以上低下せず、略一定に保たれることとなる。従って、同図に示されるように、両親媒性分子の濃度(C)を複数の異なる濃度C〜Cに設定した液体試料2の最終表面張力(γ)を測定して片対数グラフにプロットすると、濃度に応じて最終表面張力が変化する領域と、濃度によらず最終表面張力が略一定となる領域に別れることとなり、この2つの領域の境界となる濃度が臨界ミセル濃度CMCとなる。臨界ミセル濃度導出手段134は、例えば近似式からの導出等、既知の手法により臨界ミセル濃度を導出する。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the concentration of amphiphilic molecules and the final surface tension in a semi-logarithmic graph. The critical micelle concentration is the concentration at which amphiphilic molecules begin to form micelles. That is, when the concentration of amphiphilic molecules is increased above the critical micelle concentration, the number of micelles increases, but the arrangement of the amphiphilic molecules at the interface maintains an equilibrium state, so the surface tension does not decrease any more, It will be kept substantially constant. Therefore, as shown in the figure, the semi-logarithmic graph is obtained by measuring the final surface tension (γ e ) of the liquid sample 2 in which the concentration (C) of the amphiphilic molecule is set to a plurality of different concentrations C 1 to C 7. , The region where the final surface tension changes according to the concentration and the region where the final surface tension becomes substantially constant regardless of the concentration, the concentration at the boundary between the two regions is the critical micelle concentration CMC. Become. The critical micelle concentration deriving means 134 derives the critical micelle concentration by a known method such as derivation from an approximate expression.

次に、本実施形態の臨界ミセル濃度測定装置3による臨界ミセル濃度の測定手順について説明する。図9は、臨界ミセル濃度測定装置3による臨界ミセル濃度の測定手順を示したフローチャートである。なお、臨界ミセル濃度の測定にあたっては、事前に予想される臨界ミセル濃度よりも高い濃度で両親媒性分子を含有させた液体試料2を作成し、供給装置200の容器210内に収容しておく。   Next, a procedure for measuring the critical micelle concentration by the critical micelle concentration measuring apparatus 3 of the present embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for measuring the critical micelle concentration by the critical micelle concentration measuring device 3. When measuring the critical micelle concentration, a liquid sample 2 containing amphiphilic molecules at a concentration higher than the critical micelle concentration expected in advance is prepared and stored in the container 210 of the supply device 200. .

臨界ミセル濃度測定装置3による臨界ミセル濃度の測定では、まずステップS30において、両親媒性分子の濃度を所定の濃度に設定する(濃度設定ステップ)。ここでは、制御装置110の濃度設定手段117が、排液バルブ230および純水供給バルブ240を制御して、容器210内の液体試料2における両親媒性分子の濃度を、予め設定した複数の設定濃度の1つに設定する。なお、最初の設定濃度に設定された液体試料2が容器210内に収容されている場合には、最初のステップS30においては濃度設定処理を行わない。   In the measurement of the critical micelle concentration by the critical micelle concentration measuring device 3, first, in step S30, the concentration of the amphiphilic molecule is set to a predetermined concentration (concentration setting step). Here, the concentration setting means 117 of the control device 110 controls the drain valve 230 and the pure water supply valve 240 to set a plurality of preset amphiphilic molecule concentrations in the liquid sample 2 in the container 210. Set to one of the densities. If the liquid sample 2 set to the initial set concentration is stored in the container 210, the concentration setting process is not performed in the first step S30.

次に、ステップS31では、液体試料2を吐出装置30へ供給し、吐出装置30内の液体試料2を置換する(液体試料供給置換ステップ)。ここでは、制御装置110の供給置換手段118が、送液ポンプ220を制御して液体試料2を吐出装置30へ供給すると共に吐出装置30内等の残液を排出し、吐出装置30内の液体試料2を新たな液体試料2に置換する。なお、吐出装置30内を空にしておく場合には、最初のステップS31においては吐出装置30に液体試料2を供給するだけでよい。   Next, in step S31, the liquid sample 2 is supplied to the ejection device 30, and the liquid sample 2 in the ejection device 30 is replaced (liquid sample supply replacement step). Here, the supply / substitution means 118 of the control device 110 controls the liquid feed pump 220 to supply the liquid sample 2 to the discharge device 30 and discharge the remaining liquid in the discharge device 30, etc. Sample 2 is replaced with a new liquid sample 2. When the discharge device 30 is left empty, the liquid sample 2 need only be supplied to the discharge device 30 in the first step S31.

次に、ステップS32では、吐出装置30内の液体試料2について表面張力を測定する(表面張力測定ステップ)。ここでは、図5に示した手順に従って表面張力の経時変化を測定し、表面張力の経時変化データを生成する。次に、ステップS33では、表面張力の経時変化データから最終表面張力を取得する(最終表面張力取得ステップ)。ここでは、データ処理装置130の最終表面張力取得手段133が、ステップS32で生成された表面張力の経時変化データから、平衡状態に達した最終表面張力を取得し、ステップS30で設定した設定濃度と対応付けて記憶する。   Next, in step S32, the surface tension of the liquid sample 2 in the discharge device 30 is measured (surface tension measuring step). Here, the temporal change of the surface tension is measured according to the procedure shown in FIG. 5, and the temporal change data of the surface tension is generated. Next, in step S33, the final surface tension is acquired from the temporal change data of the surface tension (final surface tension acquisition step). Here, the final surface tension acquisition means 133 of the data processing device 130 acquires the final surface tension that has reached the equilibrium state from the surface tension change data generated in step S32, and the set concentration set in step S30. Store in association with each other.

次に、ステップS34では、予め設定した設定濃度の全てについて表面張力の測定が終了したか否かを判定する(全濃度終了判定ステップ)。ここでは、全ての設定濃度について最終表面張力が取得されている場合には、ステップS35に進む。また、最終表面張力が取得されていない設定濃度が残っている場合には、ステップS30に戻って容器210内の液体試料2における界面活性剤の濃度を次の設定濃度に設定し、ステップS31〜S33の処理を実行して最終表面張力を取得する。なお、本実施形態では、供給装置200の構成上、設定濃度が高い方から順に測定していくこととなる。   Next, in step S34, it is determined whether or not the measurement of the surface tension has been completed for all of the preset density settings (all density end determination step). Here, if the final surface tension has been acquired for all the set densities, the process proceeds to step S35. If the set concentration for which the final surface tension has not been acquired remains, the process returns to step S30 to set the concentration of the surfactant in the liquid sample 2 in the container 210 to the next set concentration. The process of S33 is executed to obtain the final surface tension. In the present embodiment, due to the configuration of the supply device 200, measurement is performed in order from the higher set concentration.

ステップS35では、臨界ミセル濃度を導出する(臨界ミセル濃度導出ステップ)。ここでは、データ処理装置130の臨界ミセル濃度導出手段134が、ステップS33において取得した最終表面張力およびこれに対応付けられた設定濃度から、臨界ミセル濃度を導出して記憶する。また、必要に応じて臨界ミセル濃度導出手段134は、導出した臨界ミセル濃度をグラフと共にコンピュータ100の表示手段に表示させる。以上の手順により、両親媒性分子の臨界ミセル濃度が測定される。なお、ステップS33における最終表面張力の取得は、ステップS35の直前にまとめて行うようにしてもよい。   In step S35, the critical micelle concentration is derived (critical micelle concentration deriving step). Here, the critical micelle concentration deriving unit 134 of the data processing device 130 derives and stores the critical micelle concentration from the final surface tension acquired in step S33 and the set concentration associated therewith. Further, as necessary, the critical micelle concentration deriving unit 134 displays the derived critical micelle concentration on the display unit of the computer 100 together with the graph. By the above procedure, the critical micelle concentration of the amphiphilic molecule is measured. The acquisition of the final surface tension in step S33 may be performed collectively immediately before step S35.

以上説明したように、上記第1の実施形態に係る表面張力測定装置1は、管状の針32の先端(針先)32aから液体試料2を吐出する吐出装置30と、針32の先端32aから垂下する液滴2aを撮像する撮像装置40と、吐出装置30および撮像装置40を制御する制御装置110と、撮像装置40により撮像した液滴2aの画像に基づいて液体試料2の表面張力を導出する画像処理装置120と、を備え、制御装置110は、液体試料2を吐出装置30に吐出させて所定の開始液量の液滴2aを針32の先端32aから垂下させる開始液滴形成手段113と、針32の先端32aから液滴2aが落下する度に、液体試料2を吐出装置30に吐出させて落下した液滴2aよりも少ない修正液量の液滴2aを針32の先端32aから垂下させる修正液滴形成手段114と、を備え、画像処理装置120は、複数時点における液滴2aの画像を取得する液滴画像取得手段122と、取得した複数時点における液滴2aの画像ごとに表面張力を導出する表面張力導出手段123と、を備えている。   As described above, the surface tension measurement device 1 according to the first embodiment includes the ejection device 30 that ejects the liquid sample 2 from the tip (needle tip) 32 a of the tubular needle 32 and the tip 32 a of the needle 32. The surface tension of the liquid sample 2 is derived based on the image pickup device 40 that picks up the dropping droplet 2a, the control device 110 that controls the ejection device 30 and the image pickup device 40, and the image of the droplet 2a picked up by the image pickup device 40. The control device 110 discharges the liquid sample 2 to the discharge device 30 to suspend the droplet 2a having a predetermined start liquid amount from the tip 32a of the needle 32. Whenever the droplet 2a falls from the tip 32a of the needle 32, the liquid sample 2 is ejected by the ejection device 30 and a droplet 2a having a smaller correction liquid amount than the dropped droplet 2a is ejected from the tip 32a of the needle 32. Drooping The image processing apparatus 120 includes a droplet image acquisition unit 122 that acquires images of the droplets 2a at a plurality of time points, and a surface for each of the acquired images of the droplets 2a at a plurality of time points. Surface tension deriving means 123 for deriving tension.

また、上記第1の実施形態に係る表面張力測定方法は、管状の針32の先端32aから液体試料2を吐出する吐出装置30と、針32の先端32aから垂下する液滴2aを撮像する撮像装置40と、を備える表面張力測定装置1における表面張力の測定方法であって、液体試料2を吐出装置30に吐出させて所定の開始液量の液滴2aを針32の先端32aから垂下させる開始液滴形成ステップS14と、針32の先端32aから液滴2aが落下する度に、液体試料2を吐出装置30に吐出させて落下した液滴2aよりも少ない修正液量の液滴2aを針32の先端32aから垂下させる修正液滴形成ステップS22と、撮像装置40により撮像した複数時点における液滴2aの画像を取得する液滴画像取得ステップS15と、取得した複数時点における液滴2aの画像ごとに液体試料2の表面張力を導出する表面張力導出ステップS16と、を有している。   In addition, the surface tension measurement method according to the first embodiment includes an ejection device 30 that ejects the liquid sample 2 from the tip 32a of the tubular needle 32 and an image that images the droplet 2a that hangs down from the tip 32a of the needle 32. A surface tension measuring method in the surface tension measuring device 1 comprising the device 40, wherein the liquid sample 2 is ejected to the ejection device 30 and a droplet 2 a having a predetermined starting liquid amount is suspended from the tip 32 a of the needle 32. Each time the droplet 2a falls from the start droplet forming step S14 and the tip 32a of the needle 32, the liquid sample 2 is ejected to the ejection device 30, and the droplet 2a having a smaller correction liquid amount than the droplet 2a that has fallen is produced. A corrected droplet forming step S22 that hangs down from the tip 32a of the needle 32, a droplet image acquiring step S15 that acquires images of the droplet 2a at a plurality of time points captured by the imaging device 40, and a plurality of acquired times Has a surface tension derived step S16 of deriving the surface tension of the liquid sample 2, the each image of the droplet 2a in.

このような構成とすることで、経時的に変化する動的な表面張力であっても、懸滴法により簡便に測定することができる。すなわち、より小さい液滴2aを次々に形成して表面張力を測定することにより、懸滴法でありながらも測定可能な範囲を拡大することが可能となるため、動的な表面張力であっても経時変化の全範囲にわたって表面張力を測定することができる。従って、他の測定方法による専用の装置を用意することなく、既存の接触角測定装置等を有効活用して、動的な表面張力を簡便に測定することができる。   With such a configuration, even a dynamic surface tension that changes over time can be easily measured by the hanging drop method. That is, by forming the smaller droplets 2a one after another and measuring the surface tension, it becomes possible to expand the measurable range even with the hanging drop method. Also, the surface tension can be measured over the entire range of change over time. Therefore, it is possible to easily measure the dynamic surface tension by effectively utilizing an existing contact angle measurement device or the like without preparing a dedicated device for other measurement methods.

また、表面張力測定装置1は、画像処理装置120が導出した表面張力に基づいて液体試料2の表面張力の経時変化データを生成するデータ処理装置130を備え、データ処理装置130は、画像処理装置120が導出した表面張力から液滴2aの液量に基づいて有効表面張力を選択する有効表面張力選択手段131を備えている。このようにすることで、大きさの異なる各液滴2aから適切に導出可能な表面張力のみを選択することが可能となるため、幅広い測定範囲にわたって高精度に表面張力を測定することができる。   Further, the surface tension measuring device 1 includes a data processing device 130 that generates temporal change data of the surface tension of the liquid sample 2 based on the surface tension derived by the image processing device 120. The data processing device 130 is an image processing device. Effective surface tension selection means 131 is provided for selecting an effective surface tension from the surface tension derived by 120 based on the liquid amount of the droplet 2a. In this way, it is possible to select only the surface tension that can be appropriately derived from the droplets 2a having different sizes, so that the surface tension can be measured with high accuracy over a wide measurement range.

また、データ処理装置130は、有効表面張力を時系列的に配列した経時変化データを生成する経時変化データ生成手段132を備えている。このようにすることで、複数の液滴2aから測定した表面張力を、液体試料2の表面張力のトータルな経時変化データとして1つにまとめることが可能となるため、各種評価、分析等を容易にすることができる。   Further, the data processing device 130 includes a temporal change data generation means 132 that generates temporal change data in which effective surface tensions are arranged in time series. In this way, the surface tension measured from a plurality of droplets 2a can be integrated into a total of time-dependent change data of the surface tension of the liquid sample 2, so that various evaluations and analyzes can be easily performed. Can be.

また、経時変化データ生成手段132は、液滴2aごとの基準時点からの経過時間を有効表面張力に対応付けて経時変化データを生成する。このようにすることで、複雑なデータ繋ぎ合わせ処理等を要することなく、経過時間と対応付けた有効表面張力を追加していくだけで経時変化データを生成することができる。   In addition, the time-change data generating unit 132 generates time-change data by associating the elapsed time from the reference time for each droplet 2a with the effective surface tension. By doing so, it is possible to generate time-varying data by simply adding an effective surface tension associated with the elapsed time without requiring a complicated data linking process or the like.

また、制御装置110は、有効表面張力の変化が所定の範囲内となった場合に測定を終了させる測定終了手段116を備えている。このようにすることで、動的な表面張力の測定を完全に自動化することができる。   In addition, the control device 110 includes measurement end means 116 that ends the measurement when the change in the effective surface tension falls within a predetermined range. In this way, dynamic surface tension measurement can be fully automated.

また、修正液量は、落下した液滴2aの液量の75乃至99%に設定される。このようにすることで、有効表面張力の範囲を適切に設定して表面張力の測定範囲を適切に拡大することが可能となる。すなわち、高精度な測定を維持しつつ表面張力の測定範囲を拡大すると共に、スムーズで効率的な測定を実現することができる。   The correction liquid amount is set to 75 to 99% of the liquid amount of the dropped droplet 2a. By doing so, it is possible to appropriately set the effective surface tension range and appropriately expand the surface tension measurement range. That is, while maintaining high-precision measurement, the surface tension measurement range can be expanded and smooth and efficient measurement can be realized.

また、制御装置110は、針32の先端32aから液滴2aが落下するまで吐出装置30に液体試料2を吐出させる落下液滴形成手段111と、落下液滴形成手段111が落下させた液滴2aの液量に基づいて開始液量を設定する開始液量設定手段112と、を備えている。このようにすることで、開始液量を容易且つ適切に設定することが可能となると共に、液体試料2の初期表面張力を高精度に測定することが可能となる。   The control device 110 also includes a falling droplet forming unit 111 that causes the discharge device 30 to discharge the liquid sample 2 until the droplet 2a falls from the tip 32a of the needle 32, and a droplet that the falling droplet forming unit 111 has dropped. And a start liquid amount setting means 112 for setting the start liquid amount based on the liquid amount 2a. By doing so, it is possible to easily and appropriately set the starting liquid amount, and to measure the initial surface tension of the liquid sample 2 with high accuracy.

また、上記第2の実施形態に係る臨界ミセル濃度測定装置3は、表面張力測定装置1と、両親媒性分子を含有する液体試料2を吐出装置30に供給する供給装置200と、を備え、供給装置200は、両親媒性分子の濃度が異なる複数種類の液体試料2を吐出装置30に供給するように構成されている。   The critical micelle concentration measurement device 3 according to the second embodiment includes the surface tension measurement device 1 and a supply device 200 that supplies the liquid sample 2 containing amphiphilic molecules to the discharge device 30. The supply device 200 is configured to supply a plurality of types of liquid samples 2 having different amphiphilic molecule concentrations to the discharge device 30.

また、上記第2の実施形態に係る臨界ミセル濃度測定方法は、管状の針32の先端32aから液体試料2を吐出する吐出装置30と、針32の先端32aから垂下する液滴2aを撮像する撮像装置40と、を備える表面張力測定装置1を利用する臨界ミセル濃度の測定方法であって、液体試料2中の両親媒性分子の濃度を設定する濃度設定ステップS30と、濃度設定ステップS30で設定した濃度の液体試料2について表面張力を測定する表面張力測定ステップS32と、を有し、表面張力測定ステップS32は、液体試料2を吐出装置30に吐出させて所定の開始液量の液滴2aを針32の先端32aから垂下させる開始液滴形成ステップS14と、針32の先端32aから液滴2aが落下する度に、液体試料2を吐出装置30に吐出させて落下した液滴2aよりも少ない修正液量の液滴2aを針32の先端32aから垂下させる修正液滴形成ステップS22と、撮像装置40により撮像した複数時点における液滴2aの画像を取得する液滴画像取得ステップS15と、取得した複数時点における液滴2aの画像ごとに液体試料2の表面張力を導出する表面張力導出ステップS16と、を有している。   In the critical micelle concentration measurement method according to the second embodiment, the ejection device 30 that ejects the liquid sample 2 from the tip 32a of the tubular needle 32 and the droplet 2a that hangs down from the tip 32a of the needle 32 are imaged. A method for measuring the critical micelle concentration using the surface tension measuring device 1 including the imaging device 40, wherein the concentration setting step S30 sets the concentration of the amphiphilic molecules in the liquid sample 2, and the concentration setting step S30. A surface tension measurement step S32 for measuring the surface tension of the liquid sample 2 having the set concentration, and the surface tension measurement step S32 causes the liquid sample 2 to be ejected by the ejection device 30 and a droplet having a predetermined starting liquid amount. The liquid droplet 2 is discharged to the discharge device 30 every time the droplet 2a falls from the tip 32a of the needle 32 and the start droplet forming step S14 in which the needle 2a is suspended from the tip 32a of the needle 32. A droplet forming step S22 in which a droplet 2a having a correction liquid amount smaller than the dropped droplet 2a is suspended from the tip 32a of the needle 32, and an image of the droplet 2a taken at a plurality of time points by the imaging device 40 are acquired. A droplet image obtaining step S15 and a surface tension deriving step S16 for deriving the surface tension of the liquid sample 2 for each of the obtained images of the droplet 2a at a plurality of time points are included.

このような構成とすることで、両親媒性分子を含有する液体試料2の動的な表面張力を、懸滴法により簡便に測定することが可能となるため、濃度の異なる多数の液体試料2の動的な表面張力を測定する必要のある臨界ミセル濃度の測定を迅速且つ効率的に行うことができる。従って、他の測定方法による専用の装置を用意することなく、既存の接触角測定装置等を有効活用して、臨界ミセル濃度を簡便に測定することができる。   By adopting such a configuration, the dynamic surface tension of the liquid sample 2 containing amphiphilic molecules can be easily measured by the hanging drop method. Therefore, a large number of liquid samples 2 having different concentrations can be obtained. The critical micelle concentration, which requires the measurement of the dynamic surface tension, can be measured quickly and efficiently. Therefore, the critical micelle concentration can be easily measured by effectively utilizing an existing contact angle measurement device or the like without preparing a dedicated device for other measurement methods.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の表面張力測定装置および表面張力測定方法、ならびに臨界ミセル濃度測定装置および臨界ミセル濃度測定方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the surface tension measuring device and the surface tension measuring method, the critical micelle concentration measuring device and the critical micelle concentration measuring method of the present invention are limited to the above-described embodiments. However, it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、表面張力測定装置1または臨界ミセル濃度測定装置3を構成する各部材および機構等の形状および配置構成は、上記実施形態で示したものに限定されるものではなく、その他の各種形状および配置構成を採用することができる。   For example, the shapes and arrangements of the members and mechanisms constituting the surface tension measuring device 1 or the critical micelle concentration measuring device 3 are not limited to those shown in the above embodiment, and other various shapes and arrangements A configuration can be employed.

また、臨界ミセル濃度測定装置3の供給装置200は、上記実施形態で示した構造のものに限定されるものではなく、その他の既知の構造のものであってもよい。例えば、供給装置200は、濃度の異なる複数種類の液体試料2をそれぞれ貯留する複数の容器を備え、これら複数の容器から順番に液体試料2を供給するように構成されるものであってもよい。   Further, the supply device 200 of the critical micelle concentration measuring device 3 is not limited to the structure shown in the above embodiment, and may have another known structure. For example, the supply apparatus 200 may include a plurality of containers that store a plurality of types of liquid samples 2 having different concentrations, and may be configured to supply the liquid samples 2 sequentially from the plurality of containers. .

また、上記実施形態において示した作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したものに過ぎず、本発明による作用および効果は、これらに限定されるものではない。   In addition, the functions and effects shown in the above embodiment are merely a list of the most preferable functions and effects resulting from the present invention, and the functions and effects of the present invention are not limited to these.

本発明の表面張力測定装置および表面張力測定方法、ならびに臨界ミセル濃度測定装置および臨界ミセル濃度測定方法は、各種界面活性剤等の両親媒性分子を扱う様々な分野において利用することができる。   The surface tension measuring device and surface tension measuring method, the critical micelle concentration measuring device and the critical micelle concentration measuring method of the present invention can be used in various fields dealing with amphiphilic molecules such as various surfactants.

1 表面張力測定装置
2 液体試料
2a 液滴
3 臨界ミセル濃度測定装置
30 吐出装置
32 針
32a 針先
40 撮像装置
110 制御装置
111 落下液滴形成手段
112 開始液量設定手段
113 開始液滴形成手段
114 修正液滴形成手段
116 測定終了手段
120 画像処理装置
122 液滴画像取得手段
123 表面張力導出手段
130 データ処理装置
131 有効表面張力選択手段
132 経時変化データ生成手段
200 供給装置
S14 開始液滴形成ステップ
S15 液滴画像取得ステップ
S16 表面張力導出ステップ
S22 修正液滴形成ステップ
S30 濃度設定ステップ
S32 表面張力測定ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface tension measuring device 2 Liquid sample 2a Droplet 3 Critical micelle concentration measuring device 30 Discharge device 32 Needle 32a Needle tip 40 Imaging device 110 Control device 111 Falling droplet formation means 112 Start liquid amount setting means 113 Start droplet formation means 114 Corrected droplet formation means 116 Measurement end means 120 Image processing device 122 Droplet image acquisition means 123 Surface tension derivation means 130 Data processing device 131 Effective surface tension selection means 132 Aging data generation means 200 Supply device S14 Start droplet formation step S15 Droplet image acquisition step S16 Surface tension derivation step S22 Correction droplet formation step S30 Concentration setting step S32 Surface tension measurement step

Claims (10)

管状の針の先端から液体試料を吐出する吐出装置と、
前記針の先端から垂下する液滴を撮像する撮像装置と、
前記吐出装置および前記撮像装置を制御する制御装置と、
前記撮像装置により撮像した前記液滴の画像に基づいて前記液体試料の表面張力を導出する画像処理装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて所定の開始液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる開始液滴形成手段と、
前記針の先端から前記液滴が落下する度に、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて落下した前記液滴よりも少ない修正液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる修正液滴形成手段と、を備え、
前記画像処理装置は、
複数時点における前記液滴の画像を取得する液滴画像取得手段と、
取得した複数時点における前記液滴の画像ごとに表面張力を導出する表面張力導出手段と、を備えることを特徴とする、
表面張力測定装置。
A discharge device for discharging a liquid sample from the tip of a tubular needle;
An imaging device for imaging a droplet dripping from the tip of the needle;
A control device for controlling the ejection device and the imaging device;
An image processing device for deriving a surface tension of the liquid sample based on an image of the droplet imaged by the imaging device;
The controller is
Start liquid droplet forming means for discharging the liquid sample to the discharge device and dropping the liquid droplet of a predetermined start liquid amount from the tip of the needle;
Each time the droplet falls from the tip of the needle, a correction fluid that causes the liquid sample to be ejected by the ejection device and causes the droplet having a smaller amount of correction fluid to hang down from the tip of the needle. Droplet forming means,
The image processing apparatus includes:
Droplet image acquisition means for acquiring images of the droplets at a plurality of time points;
Surface tension deriving means for deriving surface tension for each of the obtained images of the droplets at a plurality of time points,
Surface tension measuring device.
前記画像処理装置が導出した表面張力に基づいて前記液体試料の表面張力の経時変化データを生成するデータ処理装置を備え、
前記データ処理装置は、前記画像処理装置が導出した表面張力から前記液滴の液量に基づいて有効表面張力を選択する有効表面張力選択手段を備えることを特徴とする、
請求項1に記載の表面張力測定装置。
A data processing device that generates time-varying data of the surface tension of the liquid sample based on the surface tension derived by the image processing device;
The data processing apparatus includes an effective surface tension selecting unit that selects an effective surface tension based on a liquid amount of the droplet from the surface tension derived by the image processing apparatus.
The surface tension measuring device according to claim 1.
前記データ処理装置は、前記有効表面張力を時系列的に配列した経時変化データを生成する経時変化データ生成手段を備えることを特徴とする、
請求項2に記載の表面張力測定装置。
The data processing apparatus includes a time-change data generating unit that generates time-change data in which the effective surface tensions are arranged in time series.
The surface tension measuring device according to claim 2.
前記経時変化データ生成手段は、前記液滴ごとの基準時点からの経過時間を前記有効表面張力に対応付けて前記経時変化データを生成することを特徴とする、
請求項3に記載の表面張力測定装置。
The time-change data generating means generates the time-change data by associating an elapsed time from a reference time point for each droplet with the effective surface tension.
The surface tension measuring device according to claim 3.
前記制御装置は、前記有効表面張力の変化が所定の範囲内となった場合に測定を終了させる測定終了手段を備えることを特徴とする、
請求項2乃至4のいずれかに記載の表面張力測定装置。
The control device includes a measurement ending unit for ending the measurement when the change in the effective surface tension falls within a predetermined range.
The surface tension measuring device according to claim 2.
前記修正液量は、落下した前記液滴の液量の75乃至99%に設定されることを特徴とする、
請求項1乃至5のいずれかに記載の表面張力測定装置。
The correction liquid amount is set to 75 to 99% of the liquid amount of the dropped droplet,
The surface tension measuring device according to any one of claims 1 to 5.
前記制御装置は、
前記針の先端から前記液滴が落下するまで前記吐出装置に前記液体試料を吐出させる落下液滴形成手段と、
前記落下液滴形成手段が落下させた前記液滴の液量に基づいて前記開始液量を設定する開始液量設定手段と、を備えることを特徴とする、
請求項1乃至6のいずれかに記載の表面張力測定装置。
The controller is
A falling droplet forming means for discharging the liquid sample to the discharge device until the droplet drops from the tip of the needle;
A starting liquid amount setting means for setting the starting liquid amount based on the liquid amount of the droplet dropped by the falling droplet forming means;
The surface tension measuring device according to any one of claims 1 to 6.
請求項1乃至7のいずれかに記載の表面張力測定装置と、
両親媒性分子を含有する前記液体試料を前記吐出装置に供給する供給装置と、を備え、
前記供給装置は、前記両親媒性分子の濃度が異なる複数種類の前記液体試料を前記吐出装置に供給するように構成されることを特徴とする、
臨界ミセル濃度測定装置。
A surface tension measuring device according to any one of claims 1 to 7,
A supply device for supplying the liquid sample containing amphiphilic molecules to the discharge device,
The supply device is configured to supply a plurality of types of the liquid samples having different concentrations of the amphiphilic molecules to the discharge device,
Critical micelle concentration measurement device.
管状の針の先端から液体試料を吐出する吐出装置と、
前記針の先端から垂下する液滴を撮像する撮像装置と、を備える表面張力測定装置における表面張力の測定方法であって、
前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて所定の開始液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる開始液滴形成ステップと、
前記針の先端から前記液滴が落下する度に、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて落下した前記液滴よりも少ない修正液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる修正液滴形成ステップと、
前記撮像装置により撮像した複数時点における前記液滴の画像を取得する液滴画像取得ステップと、
取得した複数時点における前記液滴の画像ごとに前記液体試料の表面張力を導出する表面張力導出ステップと、を有することを特徴とする、
表面張力測定方法。
A discharge device for discharging a liquid sample from the tip of a tubular needle;
An imaging device for imaging a droplet that hangs down from the tip of the needle, and a surface tension measuring method in a surface tension measuring device comprising:
A start droplet forming step of discharging the liquid sample to the discharge device and dropping the droplet of a predetermined start liquid amount from the tip of the needle;
Each time the droplet falls from the tip of the needle, a correction fluid that causes the liquid sample to be ejected by the ejection device and causes the droplet having a smaller amount of correction fluid to hang down from the tip of the needle. A drop formation step;
A droplet image acquisition step of acquiring images of the droplets at a plurality of time points captured by the imaging device;
A surface tension deriving step for deriving the surface tension of the liquid sample for each of the acquired images of the droplets at a plurality of time points,
Surface tension measurement method.
管状の針の先端から液体試料を吐出する吐出装置と、
前記針の先端から垂下する液滴を撮像する撮像装置と、を備える表面張力測定装置を利用する臨界ミセル濃度の測定方法であって、
前記液体試料中の両親媒性分子の濃度を設定する濃度設定ステップと、
前記濃度設定ステップで設定した濃度の前記液体試料について表面張力を測定する表面張力測定ステップと、を有し、
前記表面張力測定ステップは、
前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて所定の開始液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる開始液滴形成ステップと、
前記針の先端から前記液滴が落下する度に、前記液体試料を前記吐出装置に吐出させて落下した前記液滴よりも少ない修正液量の前記液滴を前記針の先端から垂下させる修正液滴形成ステップと、
前記撮像装置により撮像した複数時点における前記液滴の画像を取得する液滴画像取得ステップと、
取得した複数時点における前記液滴の画像ごとに前記液体試料の表面張力を導出する表面張力導出ステップと、を有することを特徴とする、
臨界ミセル濃度測定方法。
A discharge device for discharging a liquid sample from the tip of a tubular needle;
An imaging device for imaging a droplet hanging from the tip of the needle, and a method for measuring a critical micelle concentration using a surface tension measuring device comprising:
A concentration setting step for setting the concentration of amphiphilic molecules in the liquid sample;
A surface tension measurement step for measuring a surface tension of the liquid sample having a concentration set in the concentration setting step,
The surface tension measuring step includes
A start droplet forming step of discharging the liquid sample to the discharge device and dropping the droplet of a predetermined start liquid amount from the tip of the needle;
Each time the droplet falls from the tip of the needle, a correction fluid that causes the liquid sample to be ejected by the ejection device and causes the droplet having a smaller amount of correction fluid to hang down from the tip of the needle. A drop formation step;
A droplet image acquisition step of acquiring images of the droplets at a plurality of time points captured by the imaging device;
A surface tension deriving step for deriving the surface tension of the liquid sample for each of the acquired images of the droplets at a plurality of time points,
Critical micelle concentration measurement method.
JP2013078341A 2013-04-04 2013-04-04 Surface tension measurement apparatus, surface tension measurement method, critical micelle concentration measurement apparatus, and critical micelle concentration measurement method Pending JP2014202579A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013078341A JP2014202579A (en) 2013-04-04 2013-04-04 Surface tension measurement apparatus, surface tension measurement method, critical micelle concentration measurement apparatus, and critical micelle concentration measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013078341A JP2014202579A (en) 2013-04-04 2013-04-04 Surface tension measurement apparatus, surface tension measurement method, critical micelle concentration measurement apparatus, and critical micelle concentration measurement method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014202579A true JP2014202579A (en) 2014-10-27

Family

ID=52353139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013078341A Pending JP2014202579A (en) 2013-04-04 2013-04-04 Surface tension measurement apparatus, surface tension measurement method, critical micelle concentration measurement apparatus, and critical micelle concentration measurement method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014202579A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104792667A (en) * 2015-03-27 2015-07-22 常州大学 Surface tension high-temperature hanging drop measuring bracket
CN105300847A (en) * 2015-11-25 2016-02-03 常州大学 All-ceramic surface tension testing frame and all-ceramic surface tension testing method
JP2016114428A (en) * 2014-12-12 2016-06-23 日本システム開発株式会社 Dropping monitoring device, dropping monitoring system, and method for detecting dropping
CN110186815A (en) * 2019-06-27 2019-08-30 西南石油大学 The anti-phase transformation gas-liquid interface tension determining apparatus of high temperature and pressure and measuring method
WO2021049176A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 キユーピー株式会社 Method for evaluating surfactant
CN112704910A (en) * 2021-01-14 2021-04-27 青岛理工大学 Organic liquid membrane interface shearing updating extraction device and use method
KR102248106B1 (en) * 2019-11-06 2021-05-04 서강대학교산학협력단 Method of measuring the critical micelle concentration of a surfactant using mass spectrometry

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016114428A (en) * 2014-12-12 2016-06-23 日本システム開発株式会社 Dropping monitoring device, dropping monitoring system, and method for detecting dropping
CN104792667A (en) * 2015-03-27 2015-07-22 常州大学 Surface tension high-temperature hanging drop measuring bracket
CN104792667B (en) * 2015-03-27 2017-10-20 常州大学 A kind of surface tension high temperature hanging drop measures support
CN105300847A (en) * 2015-11-25 2016-02-03 常州大学 All-ceramic surface tension testing frame and all-ceramic surface tension testing method
CN110186815A (en) * 2019-06-27 2019-08-30 西南石油大学 The anti-phase transformation gas-liquid interface tension determining apparatus of high temperature and pressure and measuring method
CN110186815B (en) * 2019-06-27 2024-02-23 西南石油大学 High-temperature high-pressure phase-change-preventing gas-liquid interfacial tension measuring device and measuring method
WO2021049176A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 キユーピー株式会社 Method for evaluating surfactant
KR102248106B1 (en) * 2019-11-06 2021-05-04 서강대학교산학협력단 Method of measuring the critical micelle concentration of a surfactant using mass spectrometry
CN112704910A (en) * 2021-01-14 2021-04-27 青岛理工大学 Organic liquid membrane interface shearing updating extraction device and use method
CN112704910B (en) * 2021-01-14 2021-10-22 青岛理工大学 Organic liquid membrane interface shearing updating extraction device and use method
WO2022151544A1 (en) * 2021-01-14 2022-07-21 青岛理工大学 Extraction apparatus for shearing and updating organic liquid membrane interface and usage method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014202579A (en) Surface tension measurement apparatus, surface tension measurement method, critical micelle concentration measurement apparatus, and critical micelle concentration measurement method
WO2017082381A1 (en) Droplet measurement system, droplet measurement method, and droplet measurement program
KR102442862B1 (en) Adjustment method of chemical liquid supply device, storage medium, and chemical liquid supply device
CN105181532B (en) A kind of device and method for table/interfacial tension that liquid is measured based on droplet size
US9442054B2 (en) Hardness tester having offset correction feature
US10583248B2 (en) Droplet measurement system, droplet measurement method and computer readable recording device
JP5993800B2 (en) Coating apparatus and liquid level detection method
WO2006051813A1 (en) Cell cultivating device, image processing device and cell detecting system
JP5758989B2 (en) Cell culture container and cell culture device
CN205138957U (en) Table interfacial tension's device based on liquid is measured to droplet size
WO2013105485A4 (en) Measurement apparatus, program, and measurement method
JP6111313B1 (en) Antifogging evaluation device and antifogging evaluation method
JP2019198256A (en) Plant cultivation device
JP2020003274A (en) Discharge amount measuring system and discharge amount measuring method
JP5206064B2 (en) Microinjection apparatus and microinjection method
JP2013096922A (en) Beverage liquid foreign substance inspection device and beverage liquid foreign substance inspection method
WO2020161455A1 (en) System and method for testing wetting of fabric samples
JP2013024984A5 (en)
JP6282969B2 (en) Flow analysis apparatus, flow cytometer, and flow analysis method
JP4731987B2 (en) Automatic culture equipment
KR20140100756A (en) Measurement Method of Surface Behavior and Sizing Degree for Paper, and Its Measuring Apparatus
TWI657432B (en) Method, non-transitory computer-readable medium and related electronic device for use in dynamic refresh rate adjusting of a display
KR101832845B1 (en) Preservation Apparatus for Edible Oil and Fat
JPH09304034A (en) Lighting control system
JP2008229422A (en) Dropping apparatus and method of liquid substance