JP3411112B2

JP3411112B2 - 粒子画像分析装置

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Publication number: JP3411112B2
Application number: JP27145394A
Authority: JP
Inventors: 時弘小坂
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 2003-05-26
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: US5721433A; JPH08136439A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は液中の粒子を撮像し、
その粒子像を記憶、表示するとともに、粒子像を画像解
析することによって、粒子の大きさや形状に関する情報
を求める粒子画像分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファインセラミックス粒子、顔料、化粧
品用パウダー等の粉体の品質を管理する上で、粒子の粒
径を測定、管理することは非常に重要である。その測定
装置として、古くから液相沈降法、電気的検知帯法（ク
ールター法）による測定装置があり、最近ではレーザ回
析散乱法による測定装置が広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いづれの方式による測定装置においても、その測定精度
（正確度）は、いまだに満足できるものではない。特
に、対象とする粒子が偏平であったり細長い形をしてい
る場合には、測定方法の違いによって、求められる粒径
は大きく異なることがある。また、一般的に微小な粒子
は測定中に凝集しやすく、その場合にも正確な粒度分布
を求めることができない。また、粒子の球形度（円形
度）や凝集度合い等に関する情報を、上記従来の粒度分
布測定装置で得ることは困難である。

【０００４】懸濁液中の粒子の内、大きい粒子のほうが
小さい粒子に比べて速く沈降するので、粒子濃度は時間
的、空間的に変化する。この変化を光の透過量で検知し
て粒度分布を求める方法が、沈降法として代表的な液相
沈降光透過法である。この沈降法では、同じ体積と密度
の粒子でも、その粒子の形状が異なると沈降速度は異な
る。また、粒子どうしが凝集していると、その凝集粒子
は速く沈降する。

【０００５】電気的検知帯法による装置は、電解液に浮
遊させた粒子が小さな穴を通過する時の電気抵抗の変化
を検出するものであり、１個１個の粒子の体積相当径が
形状にほとんど影響されずに測定できる。逆に言えば、
電気的検知帯法では、粒子の形状に関する情報を得るこ
とは困難である。また、粒子の大きさと比較して電気的
検知領域がかなり広いので、粒子どうしが近接あるいは
凝集していると、正確な粒度分布を求めることができな
い。

【０００６】最近広く使用されているレーザ回析散乱法
の装置は、浮遊している粒子群にレーザ光を照射して得
られる回析光／散乱光強度の角度分布情報から、ミー散
乱理論に基づいて粒径分布を推定、算出するものであ
る。この装置では粒度が未知の試料や屈折率が同じ粒子
の混合試料でも、粒径が０．１μｍから数百μｍまでの
粒子に対し、１回の測定で再現性のある粒度分布が得ら
れるという利点がある。

【０００７】しかし、この方式の装置には次に挙げるよ
うな問題点がある。１）粒子による散乱光強度は、形状、屈折率、表面状態
等の違いによる影響を大きく受け、正確な粒度分布を求
めるのは難しい。２）測定する粒子の正確な屈折率を入力する必要がある
が、粒子の表面が酸化していたり、不純物が混ざってい
ることがあり、文献値を入力しても正しく粒度分布が求
められないことがある。

【０００８】３）粒子が球形で表面が滑らかであり凝集
していないという仮定のもとに、多数の粒子による回析
光／散乱光強度分布についての連立方程式を解いて粒度
分布を推定する。その仮定を満足しない粒子に対して
は、その連立方程式が満足に解けないことがあり、独自
の補正を行っている。４）上記のような独自の補正のために、機種間の測定結
果に大きな差が生じることがある。以上のように、従来の粒度分布測定装置では、粒子の形
状や凝集の影響を大きく受け、正確な粒度分布を求める
のは難しい。また、粒子の形状や凝集度合いに関する情
報を得ることも困難である。

【０００９】粒子の形状を測定する方法としては、顕微
鏡と画像処理装置を組み合わせる方法がある。しかし、
工業用の粉体は、粉砕して作られた粒子が多く、そのよ
うな粉体では、ひとつの試料でも各粒子の大きさが著し
く異なり、スライドグラス上の粒子の全てにピントを合
わすことはできない。すなわち、小さな粒子に対してピ
ントを合わすと大きな粒子に対してピントが合わなくな
る。大きな粒子に対してピントを合わすと小さな粒子に
対してピントが合わなくなる。従って、この顕微鏡方式
は、粒子の大きさが揃っている場合にしか利用できない
方法である。

【００１０】また、この顕微鏡方式で何千個もの粒子像
を解析しようとすると、撮像する視野を変更するために
スライドグラスを少しずつ移動させて何百枚も画像を取
り込んで解析する必要があり、手間と時間がかかる。こ
のような理由で、工業用粉体に対しては、粒子像から粒
子の大きさや形状を測定することはあまり行われていな
いのが現状である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、粒子懸濁液
の流れをシース液で取り囲んだ流れに変換するシースフ
ローセルと、変換された懸濁液流に対して光を照射する
光照射手段と、照射された粒子を撮像する撮像手段と、
撮像された粒子像を解析する画像解析手段と、表示手段
とを備え、画像解析手段は、撮像された各粒子像の面積
および周囲長についての粒子データを測定し、その粒子
データから粒子の粒径と円形度を算出する算出手段と、
粒径による粒度頻度データに基づいてヒストグラムを作
成すると共に粒径と円形度とに対応する２つのパラメー
タによる２次元スキャッタグラムを作成して表示手段に
それぞれ表示する図表作成手段と、撮像された各粒子像
を格納する記憶手段と、記憶手段に格納された各粒子像
を表示手段に一括表示する粒子像呼出手段とからなるこ
とを特徴とする粒子画像分析装置を提供するものであ
る。

【００１２】この発明の装置の分析対象は、ファインセ
ラミックス、顔料、化粧品用パウダーのような無機物の
粉体および食品添加物のような有機物の粉体を含むもの
であり、予め染料や標識試薬によって染色処理された粒
子であってもよい。

【００１３】シースフローセルは、粒子を含む試料液、
すなわち、粒子懸濁液の流れをシース液で包んで流すこ
とにより流体力学的効果によって、細いあるいは偏平な
流れに変換することができるセルであり、これには、従
来公知のものを用いることができる。

【００１４】なお、シースフローセルに供給されるシー
ス液については、粒子懸濁液の性質（粒子や溶媒の性
質）に対応してその種類を選択することが好ましい。光
照射手段には、パルス発光するストロボやレーザ光源を
用いることが好ましい。連続的に発光する光源を用いる
こともできるが、この場合には、撮像手段にシャッター
を設ける必要がある。撮像手段には、一般的な２次元画
像を撮像するビデオカメラを用いることができる。

【００１５】光照射手段と撮像手段とはシースフローセ
ルを挟んで配置され、シースフローセルにおいて粒子懸
濁液が偏平な流れに変換される場合、光照射手段は、粒
子懸濁流の偏平な一面に直交して光を照射し、撮像手段
はその光軸上に配置されることが好ましい。

【００１６】画像解析手段は、１／３０秒ごとの撮像画
面を実時間で処理できるパイプライン処理方式の画像処
理回路、ならびにＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびＩ／Ｏ
ポートからなるマイクロコンピュータを備えることが好
ましい。表示手段には、例えば、ＣＲＴや液晶ディスプ
レイを用いることができる。

【００１７】

【作用】シースフローセルは、粒子懸濁液の流れをシー
ス液で取り囲み、細いあるいは偏平な流れに変換し、光
照射手段は、変換された懸濁液流に対して光を照射し、
撮像手段は、光照射された粒子を撮像する。画像解析手
段は、撮像された粒子像を解析して解析結果を粒子像と
共に表示手段に表示する。

【００１８】つまり、画像解析手段においては、算出手
段が、撮像された各粒子像の面積および周囲長について
の粒子データを算出し、そのデータから粒径と円形度を
算出し、図表作成手段が、粒径による粒度頻度データに
基づいてヒストグラムを作成すると共に、粒径と円形度
とに対応する２つのパラメータによる２次元スキャッタ
グラムを作成してそれらを表示手段に表示する。

【００１９】一方、記憶手段は、撮像された各粒子像を
格納し、粒子像呼出手段は、記憶手段に格納された各粒
子像を表示手段に一括表示する。つまり、この粒子分析
装置では、撮像された各粒子像から粒子の大きさや周囲
長を求め、また、実際の粒子の形態や凝集状態を一括表
示される粒子像で確認することができる。

【００２０】具体的には、粒子懸濁液を透明なフローセ
ルに導き、その懸濁液を細い又は偏平な流れにする。そ
の流れに対して光照射することによって、流れの中の粒
子をビデオカメラで撮像する。撮像された各粒子像の投
影面積と周囲長を算出し、次に粒径と円形度を算出す
る。さらに、粒径による粒度ヒストグラムおよび粒径と
円形度の２次元スキャッタグラムを作成する。この２次
元スキャッタグラムと実際の粒子像を評価、確認するこ
とによって、粒子の円形度や凝集度合いに関する情報を
得ることができる。

【００２１】

【実施例】この発明のフロー方式粒子画像分析装置の例
を図１および図２に示す。これらの図において、まず粒
子懸濁液はダイヤフラムポンプ等の吸引手段（図示して
いない）によって吸引ピペット１から吸引され、サンプ
ルフィルター２を通りフローセル５の上部の試料チャー
ジングライン３へ引き込まれる。サンプルフィルター２
によって、懸濁液中の粗大な粒子やごみが取り除かれ、
流路の細い（狭い）フローセル５が詰まらないようにし
ている。またこのサンプルフィルタ２は、粗大な凝集塊
をほぐす効果も持っている。

【００２２】測定する粒子が半透明状の場合には、その
粒子に対して適当な染色を施すのが好ましい。図１には
図示していないが、装置内に染色液ボトルを設け、吸引
した試料をその染色液で染色するための反応チャンバー
を付加してもよい。

【００２３】チャージングライン３に引き込まれた粒子
懸濁液は、シースシリンジ４を動作させることによって
フローセル５に導かれ、サンプルノズル５ａの先端から
懸濁液が少しずつ押し出される。それと同時にシース液
もシース液ボトル６からシース液チャンバー７を介して
フローセル５に送り込まれ、粒子懸濁液はそのシース液
で取り囲まれ、図２に示すように、液体力学的に懸濁液
流は偏平に絞られてフローセル５の内を流れ、廃液チャ
ンバー１４を介して排出される。このように偏平に絞ら
れた懸濁液流に対して、ストロボ８からパルス光を１／
３０秒ごとに周期的に照射することによって、１／３０
秒ごとに粒子の静止画像が対物レンズ９を介してビデオ
カメラ１０で撮像される。

【００２４】粒子を懸濁する溶媒は粒子特性（粒径や比
重）に応じて最適なものを選べばよい。また、懸濁液の
流れを確実に偏平にあるいは細く絞り込むため懸濁液の
特性に応じて、例えば溶媒の粘度や比重に応じて、シー
ス液の粘度や比重を変更するのが好ましい。図１には図
示していないが、複数種類のシース液ボトルを設け、測
定する試料に応じて使用するシース液の種類を容易に切
り換えられるような機構を付加してもよい。

【００２５】懸濁液流の偏平な面をビデオカメラ１０で
撮像すれば、ビデオカメラ１０の撮像エリア全体に渡っ
て粒子像を捉えることができ、１回の撮像で多数の粒子
を撮像できる。また、撮像される粒子の重心とビデオカ
メラ１０の撮像面との距離をほぼ一定にすることができ
るので、粒子の大きさに関わらず常にピントの合った粒
子像が得られる。さらに、流体力学的な効果によって、
偏平な粒子や細長い粒子の向きが揃いやすく、粒子像を
解析して得られる特徴パラメータは、ばらつきが小さく
再現性が良い。

【００２６】複数回のパルス光照射によって撮像される
粒子像の数は、懸濁液流を偏平にした場合には、ビデオ
カメラ１０の撮像エリアの面積、試料流の厚み、粒子懸
濁液の単位体積当たりの粒子数、および撮像回数（フレ
ーム数）によって決まる。例えば、撮像エリアを２００
×２００μｍ、試料流の厚みを５μｍ、粒子濃度を１０
０００個／μｌ、撮像フレーム数を１８００（撮像時間
を６０秒）とした時に撮像される粒子数は３６００個と
なる。

【００２７】撮像エリアの面積は、ビデオカメラ１０の
受光面に対する結像倍率とそのサイズによって決まる。
対物レンズ９の倍率を大きくすれば撮像エリアが小さく
なるが、小さな粒子まで大きく撮像できる。対物レンズ
９の倍率を小さくすれば撮像エリアが大きくなり、大き
な粒子を撮像するのに適している。この装置では、対物
レンズ９の倍率を選択あるいは測定途中に切り換えでき
るようにしており（図示していない）、粒径の測定レン
ジを広くしている。

【００２８】ビデオカメラ１０からの画像信号は、画像
処理装置１１で処理され、モニターテレビ１２に表示さ
れる。１３は各種の操作等を行うためのキーボード（又
はマウス）である。

【００２９】１／３０秒ごとの粒子撮像画面に対する画
像処理の手順を図５に示す。画像信号は、画像処理装置
１１に取り込まれてＡ／Ｄ変換され、画像データとして
取り込まれる（ステップＳ１）。まず懸濁液流に対する
照射光の強度むら（シェーディング）を補正するための
バックグランド補正が行われる（ステップＳ２）。

【００３０】具体的には、粒子がフローセル５を通過し
ていない時に光照射して得られる画像データを、測定前
にあらかじめ取り込んでおき、その画像データと実際の
粒子撮像画面の画像データとを比較演算することであ
り、画像処理として一般的によく知られた処理である。
次に、粒子像の輪郭を的確に抽出するための前処理とし
て輪郭強調処理を行う（ステップＳ３）。具体的には、
一般的によく知られたラプラシアン強調処理を行う。

【００３１】次に、画像データをある適当なスレシホー
ルドレベルで２値化する（ステップＳ４）。次に、２値
化された粒子像に対してエッジ点かどうかを判定すると
ともに、着目しているエッジ点に対して隣合うエッジ点
がどの方向にあるかの情報、すなわちチェインコードを
生成する（ステップＳ５）。次に、このチェインコード
を参照しながら粒子像のエッジトレースを行い、各粒子
像の総画素数、総エッジ数、斜めエッジ数を求める（ス
テップＳ６）。

【００３２】高性能のパイプライン処理可能な画像処理
装置を使用すれば、以上の画像処理を、１／３０秒ごと
に撮像される画面に対してリアルタイムに処理すること
ができる。この装置では、ある倍率で撮像される複数の
画面に対して上記画像処理を繰り返し行い、次に異なる
撮像倍率に切り換えて撮像し、同様の画像処理を行う。
また、撮像されたフレームから粒子像の切り出しを行
い、切り出した粒子像を画像処理装置１１の画像メモリ
に格納する（ステップＳ７）。

【００３３】撮像が終了すると（ステップＳ８）、各粒
子像に対して求められた総画素数、総エッジ数、斜めエ
ッジ数から、まず下記の式によって各粒子像の投影面積
Ｓと周囲長Ｌを求める。

【００３４】図１０に示すように、２値画像の周囲のエ
ッジの中心を結んでできる枠内の面積Ｓおよび枠の長さ
（周期長Ｌ）は、１画素当たりの面積を１とした場合、面積Ｓ＝総画素数−（総エッジ数×０．５）−１……(1) 周囲長Ｌ＝（総エッジ数−斜めエッジ数）＋（斜めエッジ数×√２）……(2）

【００３５】次に、上記面積Ｓと周囲長Ｌを用いて円相
当径と円形度を求める（ステップＳ９）。厳密に言う
と、縦横線と斜め４５°の線で粒子像の輪郭を表わす
と、上式で求められる周囲長Ｌは丸い粒子像の場合、
１．０５倍程度長くなり、円形度を求める際に少し補正
が必要となる。円形当径とは、粒子像の投影面積と同じ
面積を持つ円を想定し、その円の直径のことであり、式
（３）で表される。円形度とは、例えば式（４）で定義
される値であり、粒子像が円形の時に円形度は１にな
り、粒子像が細長くなればなるほど円形度は小さい値に
なる。

【００３６】円相当径＝（粒子投影像面積値／π）^1/2×２……(3) 円形度＝（粒子像と同じ投影面積値を持つ円の周囲長）／粒子投影像の周囲長）……(4)

【００３７】各粒子像の円相当径が求められれば、次に
その値をもとにして粒度頻度データを作成する（ステッ
プＳ１０）。工業用の粉体は多種多様で粒径も非常に広
い範囲に渡っている。従って、一般的に粒径はＬＯＧ
（対数）変換し、ＬＯＧ変換した値を等分割した上で粒
度頻度データを求める。

【００３８】ところで、粒子撮像画面（フレーム）にお
いて、画面の端にかかる粒子像からは正しくその粒子の
円相当径や円形度を求めることはできない。従って、画
面の端にかかって写っている粒子像は無視する必要があ
る。図３に示すように、大きな粒子像ほど画面の端にか
かる確率が高いことは明らかであり、画像処理法で粒度
分布を正しく求めるにはこのことを考慮しなければなら
ない。そして、粒子像の大きさに応じてその頻度値を補
正する。

【００３９】ビデオカメラ１０の撮像エリアに対して粒
子像が十分小さい場合には、画面の端にかからない粒子
像の重心の存在エリアは、ほぼ撮像エリアと同じであ
る。粒子像が大きい場合ほど、画面の端にかからない粒
子像の重心の存在エリアは、撮像エリアに対して大きく
狭まる。

【００４０】すなわち、大きな粒子ほど実質の試料分析
量が減ることになり、大きな粒子ほど相対的に頻度が小
さくなる。試料分析量は、画面の端にかからない粒子像
の重心の存在エリアの面積に比例する。従って、円相当
径がｄ〜（ｄ＋Δｄ）の粒子頻度データは、式（５）で
補正すればよい。つまり、頻度補正係数は、（ビデオカメラの撮像エリアの面積）／｛（撮像エリアＸ方向サイズ-d）×（撮像エリアＹ方向サイズ-d）｝……(5) となる。ビデオカメラの撮像エリアと画像処理対象エリ
アが異なる場合には、上記撮像エリアを画像処理対象エ
リアに置き換えて算出する。

【００４１】粒度頻度データは、まずそれぞれの撮像倍
率で撮像された粒子像に対して独立に求める。それぞれ
の撮像倍率での粒径測定範囲は異なり、例えば図６に示
すように、高倍率撮像での粒径測定範囲を１〜３０μ
ｍ、低倍率撮像での粒径測定範囲を１５〜３００μｍと
している。この例では、１５〜３０μｍの範囲をオーバ
ーラップさせている。

【００４２】図６の例は、粒径が１５〜３０μｍの範囲
を越えて大きくばらついている粒子の例であり、高倍率
撮像と低倍率撮像でのそれぞれの粒度頻度データをつな
ぎ合わせる必要がある。そのためには、まずそれぞれの
撮像倍率での試料分析量の比に応じて、次式のような頻
度補正を行う必要がある。低撮像倍率では撮像エリアが
広いので、一般的に試料分析量を多くすることができ
る。（高倍率撮像での頻度値）×（低倍率撮像での試料分析
量）／（高倍率撮像での試料分析量）なお、試料分析量は、（撮像面積）×（粒子懸濁液流の厚み）×（撮像フレー
ム数）で求めることができる。

【００４３】上記のような試料分析量の違いによる頻度
補正を行っても、必ずしもそれぞれの頻度データによる
頻度分布曲線が滑らかにつながらず、つなぎめで段差が
生じることがある。その最も大きな原因は、粒子懸濁液
の粒子濃度が薄い場合に、撮像された粒子数が少なく
て、図６の破線で示すように頻度分布曲線が大きくがた
つく場合である。

【００４４】他の原因として、対物レンズあるいは投影
レンズの倍率が仕様通りの値になっていないために、高
倍率撮像と低倍率撮像での真の試料分析量が予測とは異
なり、上記試料分析量の違いによる頻度補正が正確でな
くなる場合である。ただし、この撮像倍率が不正確であ
ることによる段差の原因は、あらかじめ測定装置１台ご
とに撮像倍率を校正することによって解決することがで
きる。この装置では、異なる撮像倍率での粒径測定範
囲を一部オーバーラップさせ、そのオーバーラップ測定
範囲において、それぞれの撮像倍率での頻度値を加重平
均するようにしている。

【００４５】オーバーラップ測定範囲の上限に近いほど
低倍率撮像での頻度値に大きな重みを付け、下限に近い
ほど高倍率撮像での頻度値に大きな重みを付けて加重平
均する。このような加重平均法による頻度補正をするこ
とによって、撮像粒子数が少ない場合でも、異なる撮像
倍率での頻度分布データを滑らかにつなぎ合わせること
ができる。例えば、高倍率撮像と低倍率撮像でのオーバ
ーラップ範囲を１５〜３０μｍとした場合、そのオーバ
ーラップ範囲内の粒径ｄ〜ｄ＋Δｄ（μｍ）の粒子頻度
値ｆ（ｄ）は、次式で算出する。

【００４６】ｆ（ｄ）＝高倍率撮像頻度値（ｄ）×（１
−（ｄ−15）／（30−15））＋低倍率撮像頻度値（ｄ）
×（１−（30−ｄ）／（30−15））以上のようにして求められた粒度頻度データを用いて、
さらに累積粒度データを求める。例えば、個数基準の累
積粒度データ（％）は、次式で算出する。粒度ｄにおける累積粒度（ｄ）＝（粒径ｄ以下の粒子
数）×１００／（全粒子数）

【００４７】次に、円相当径と円形度の２つのパラメー
タによる２次元スキャッタ頻度データを求める（ステッ
プＳ１１）。この場合にも、まず高倍率撮像と低倍率撮
像のそれぞれに対して２次元頻度データを求める。次
に、粒度頻度データの補正処理と同様に、粒子像の大き
さの違いによる頻度補正、異なる撮像倍率での試料分析
量の違いによる頻度補正を行う。さらに、異なる撮像倍
率でのオーバーラップ測定範囲での２次元頻度補正を、
前記粒度頻度データのつなぎ合わせの時と同様に行う。

【００４８】上記のようにして求められた粒度頻度デー
タ、累積粒度データ、および円相当径と円形度の２次元
頻度データを用いて、さらに平均粒径、粒径の標準偏
差、モード径、１０％径、５０％径、９０％径、平均円
形度、円形度標準偏差等を算出する（ステップＳ１
２）。

【００４９】モード径とは、粒度頻度値が最大であると
ころの粒径のことを指す。１０％径、５０％径、９０％
径は、累積粒度データの値がそれぞれ１０、５０、９０
％の値になるところの粒径のことを指す。すなわち、５
０％径とは、粒径の中心値のことであり、メジアン径と
も言う。

【００５０】以上のようにして求められた頻度データお
よび解析結果から、図７、図８に示すような粒度ヒスト
グラム、円相当径と円形度の２次元スキャッタグラム、
および平均粒径や５０％径等の解析結果を表示する（ス
テップＳ１３）。図７では、横軸をＬＯＧ変換した円相
当径、縦軸を頻度％と累積％の２つの意味に割当て、累
積粒度分布曲線の表示も同時に表示している。図８に示
すスキャッタグラム表示では、横軸をＬＯＧ変換した円
相当径、縦軸を円形度としており、各分割点（ドット）
の色を２次元頻度値に応じて変えるようにしている。

【００５１】この装置では、上記のように撮像した粒子
像から円相当径や円形度を求めるだけでなく、撮像した
粒子像を記憶しておき、測定後に大きさ別にクラス分け
して図４に示すように、一括表示する機能も有してい
る。もっとも、画像を記憶する画像メモリの容量に制限
があるので、撮像された全ての粒子像を記憶、表示する
わけではない。撮像された粒子像を一括表示できる機能
を有しているので、粒子の形態や凝集状態を直接使用者
が確認することができる。

【００５２】粒子どうし凝集することが重要な意味を持
つような場合には、図４に示す各枠内の粒子像につい
て、一次（単独）粒子像か、２個凝集粒子像か、３個凝
集粒子像か、高次凝集塊か、あるいは対象外の粒子か
を、使用者が指定しキーボード１３を用いて入力する。
その指定結果をもとにして、凝集している粒子の数の比
率を自動的に計算することができる。もし、一括表示さ
れた粒子像の中に凝集粒子像が全く無い場合には、上記
２次元スキャッタグラムでの円形度算出値は、真に粒子
の円形度を表していると考えてよい。

【００５３】また、上記指定結果をもとにして、一次粒
子像だけを対象にして画像解析し直すこともできる。記
憶できる粒子像の数に限りがあるので、再現性の良い解
析結果が得られない場合もあるが、対象外の粒子（ごみ
等）や凝集粒子を除いて解析するので、より正確な粒度
分布、円形度が求められる。

【００５４】また、一括表示された粒子像により、使用
者が、測定した粒子が球形であることを確認した場合に
は、凝集しやすい粒子でも円形度が１に近い粒子だけに
限定して粒度解析しなおせば、より正確な粒度分布が求
められる。また、粒子が球形である場合には、図９に示
すように、円相当径と円形度による２次元スキャッタグ
ラムにおいて、凝集粒子が分布していると考えられる領
域を推定することもできる。

【００５５】図９の例では、点線で囲んだ枠内に分布す
る粒子は、凝集粒子と推定している。粒径の揃っている
球形の粒子が２個凝集あるいは３個凝集した場合の粒子
像では、その投影面積は大きく、円相当径は約√２倍あ
るいは√３倍になり、円形度は０．９以下と小さくな
る。点線で囲った枠内の粒子数を計算すれば、粒子凝集
度合いに関する指標を求めることができる。

【００５６】この装置では、図９の例のように円相当径
と円形度による２次元スキャッタグラムにおいてある２
次元領域を設定し、その領域内あるいは領域外の粒子の
データだけに限定して粒度解析、円形度解析させること
もできる。このような機能を利用することによって、ご
みや凝集粒子を除いての粒度分布や平均円形度を求め
る、あるいは凝集している粒子数の比率を推定するとい
ったことが可能になる。このような２次元領域は、測定
する試料の種類ごとに、使用者がキーボード１３やマウ
スを使って任意に設定、変更できる。

【００５７】以上のように、このフロー方式粒子画像分
析装置では、粒子像を使用者が直接目で確認できること
はもちろんのこと、従来の電気的検知帯法やレーザ解析
散乱法の測定装置では得られなかった定量的な情報、す
なわち円形度や凝集度合い等の新規の情報が得られる。
また、円相当径と円形度の２次元スキャッタグラムによ
って、試料中のごみや凝集粒子の分布領域を推定するこ
とができ、その領域内のデータを除外して粒度解析すれ
ば、より正確な粒度分布が求められる。

【００５８】

【発明の効果】この発明は、次のような効果を奏する。１．粒子像を画像解析することによって、粒子の大きさ
（円相当径）だけでなく、粒子像の周囲長や円形度の情
報も求められる。２．粒子懸濁液の流れを、シース液によって流体力学的
に細い又は偏平な流れにするので、粒子の大きさに関わ
らず、粒子の重心の通過する位置は、撮像方向に対して
ほとんど変動しないため、常にピントの合った粒子像が
撮像され、従来の顕微鏡画像処理法より信頼性の高い測
定結果が得られる。

【００５９】３．粒子懸濁液流を流体力学的に細い又は
偏平な試料流にするので、偏平な粒子や細長い粒子の向
きが揃いやすく、粒子像から求められる円相当径や円形
度のばらつきは小さく再現性が良い。４．撮像、記憶した粒子像を、測定後に表示手段に一括
表示できるので、粒子の形態や凝集状態を容易に確認す
ることができる。

【００６０】５．撮像、記憶した粒子像により、粒子が
凝集しているかどうかを使用者が目視で識別分類でき、
凝集している粒子の比率を求めることができる。６．粒子像一括表示により粒子が球形であることが確認
された場合には、凝集しやすい粒子でも、円形度が１に
近い粒子のデータだけに限定して粒度解析すれば、より
正確な粒度分布が求められる。７．粒子像一括表示により粒子が球形であることが確認
された場合には、円相当径と円形度の２次元スキャッタ
グラムから粒子凝集度合いに関する指標を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成説明図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】粒子撮像画面の例を示す説明図である。

【図４】モニターテレビの表示画像の例を示す説明図で
ある。

【図５】実施例の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】撮像倍率の異なるデータから合成したヒストグ
ラムである。

【図７】粒度分布および累積粒度分布の表示例を示す説
明図である。

【図８】スキャッタグラムの表示例を示す説明図であ
る。

【図９】スキャッタグラムにおける領域設定例を示す説
明図である。

【図１０】粒子の撮影面積と周囲長の算出を示す説明図
である。

【符号の説明】

１吸引ピペット２サンプルフィルター３試料チャージングライン４シースシリンジ５フローセル６シース液ボトル７シース液チャンバー８ストロボ９対物レンズ１０ビデオカメラ１１画像処理装置１２モニターテレビ１３キーボード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 15/14 G01N 15/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子懸濁液の流れをシース液で取り囲ん
だ流れに変換するシースフローセルと、変換された懸濁
液流に対して光を照射する光照射手段と、照射された粒
子を撮像する撮像手段と、撮像された粒子像を解析する
画像解析手段と、表示手段とを備え、画像解析手段は、
撮像された各粒子像の面積および周囲長についての粒子
データを測定し、その粒子データから粒子の粒径と円形
度を算出する算出手段と、粒径による粒度頻度データに
基づいてヒストグラムを作成すると共に粒径と円形度と
に対応する２つのパラメータによる２次元スキャッタグ
ラムを作成して表示手段にそれぞれ表示する図表作成手
段と、撮像された各粒子像を格納する記憶手段と、記憶
手段に格納された各粒子像を表示手段に一括表示する粒
子像呼出手段とからなることを特徴とする粒子画像分析
装置。
【請求項２】画像解析手段が、個々の粒子の円形度か
ら円形度頻度データおよび／又は円形度の平均値と標準
偏差を算出して表示手段に表示する演算手段をさらに備
えてなる請求項１記載の粒子画像分析装置。
【請求項３】粒子懸濁液の特性に応じて、シース液の
種類を選択し、シースフローセルに供給する供給手段お
よび／又は粒子を予め染色するための染色手段をさらに
備えてなる請求項１記載の粒子画像分析装置。
【請求項４】シースフローセルが、粒子懸濁液を偏平
な流れに変換すると共に、撮像手段が粒子懸濁液流の偏
平な面を撮像することを特徴とする請求項１記載の粒子
画像分析装置。
【請求項５】算出手段および図表作成手段は、撮像手
段から得られる撮像画面について、撮像画面の端にかか
っている粒子像を無視し、粒度頻度データを円相当径の
大きさに応じて補正することを特徴とする請求項１記載
の粒子画像分析装置。
【請求項６】撮像手段は撮像倍率を選択する手段を有
し、それぞれの撮像倍率での粒径測定範囲に違いを持た
せるとともに、各倍率の粒径測定範囲が互に部分的にオ
ーバーラップするようにしたことを特徴とする請求項１
記載の粒子画像分析装置。
【請求項７】算出手段は、複数種類の撮像倍率で撮像
された粒子像から、それぞれ粒度頻度データを算出し、
それぞれの撮像倍率での試料分析量の違いにより粒度頻
度データを補正し、さらにそれぞれの撮像倍率での粒度
頻度データを加重平均法によって滑らかにつなぎ合わせ
ることを特徴とする請求項６記載の粒子画像分析装置。
【請求項８】画像解析手段は、一括表示された各粒子
像に対して単一の粒子であるか、複数個凝集した凝集粒
子であるかを識別する入力手段と、識別された単一の粒
子と凝集粒子の数の比を算出して表示手段に表示する手
段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の粒
子画像分析装置。
【請求項９】画像解析手段は、一括表示された各粒子
像に対して単一の粒子であるか、複数個凝集した凝集粒
子であるかを識別する入力手段をさらに備え、算出手段
は、単一の粒子として識別された粒子像だけを対象にし
て円相当径と円形度を算出することを特徴とする請求項
１記載の粒子画像分析装置。