JP6178211B2 - 接触角測定方法、接触角測定装置、生体補綴部材検査装置、および、プログラム - Google Patents
接触角測定方法、接触角測定装置、生体補綴部材検査装置、および、プログラム Download PDFInfo
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Description
(a)Va=(4π/3)Ra3−(π/3){(Ra2−C2)(1/2)+Ra}2{3Ra−(Ra2−C2)(1/2)−Ra}
(b)Vb=(4π/3)Rb3−(π/3){(Rb2−C2)(1/2)+Rb}2{3Rb−(Rb2−C2)(1/2)−Rb}
(c)V0=Va+Vb(試料曲面が凹部の場合)、または、V0=Va−Vb(試料曲面が凸部の場合)
但し、Va:前記外周縁部を含む平面と前記液滴の外表面とで囲まれた第1領域の体積、Vb:前記外周縁部を含む平面と前記試料曲面とで囲まれた第2領域の体積。
V3=πha×(3C2+ha2)/6…(1)
但し、C:液滴2の外周縁部2aの曲率半径。この曲率半径Cは、次式(2)で表わされる。
C={ha(2Ra−ha)}(1/2)…(2)
上記(1)、(2)式より、
V3=πha2×(3Ra−ha)/3
よって、第1領域11の体積Vaは、球Saの体積から第3領域13の体積V3を減じた値となる。すなわち、
Va=(4π/3)Ra3−(π/3)ha2×(3Ra−ha)…(4)
Vb=(4π/3)Rb3−(π/3)hb2×(3Rb−hb)…(5)
Ra2=C2+ha’2…(6)
よって、ha’=(Ra2−C2)(1/2)…(7)
また、ha=ha’+Ra…(8)
Rb2=C2+hb’2…(9)
よって、hb’=(Rb2−C2)(1/2)…(10)
また、hb=hb’+Rb…(11)
Va=(4π/3)Ra3−(π/3){(Ra2−C2)(1/2)+Ra}2{3Ra−(Ra2−C2)(1/2)−Ra}…(12)
Vb=(4π/3)Rb3−(π/3){(Rb2−C2)(1/2)+Rb}2{3Rb−(Rb2−C2)(1/2)−Rb}…(13)
sin(α)=C/Ra…(15)
sin(β)=C/Rb…(16)
すなわち、下記式の関係が成立する。
α=arcsin(C/Ra)…(17)
β=arcsin(C/Rb)…(18)
よって、接触角γは、下記式となる。
γ=α+β=arcsin(C/Ra)+arcsin(C/Rb)…(19)
Ra_c=(Ra_max+Ra_min)/2…(20)
すなわち、仮半径Ra_cは、Ra_maxとRa_minの平均値である。
V0_c=Va_c+Vb…(21)
ΔV0=V0−V0_c…(22)
本実施形態の生体補綴部材検査装置1に係るプログラムは、コンピュータに、生体補綴部材検査装置1の処理を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施形態における生体補綴部材検査装置1と、接触角測定装置3と、接触角測定方法と、を実現することができる。この場合、コンピュータのCPU(Central Processing Unit)は、画像処理部8、および、検査部4として機能し、処理を行う。なお、生体補綴部材検査装置1は、本実施形態のように、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよいし、ハードウェアによって実現されてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。たとえば、次のように変更して実施してもよい。
2 液滴
2a 外周縁部
2b 液滴の外表面
3 接触角測定装置
4 検査部
8 画像処理部(見かけの接触角算出部、傾斜角算出部、接触角算出部)
104,104A 試料曲面
C 外周縁部の曲率半径
L1,L1A 試料曲面と接する平面
L2 液滴の外表面と接する平面
P0 外周縁部を含む平面
Ra 液滴の外表面の曲率半径
Rb 試料曲面の曲率半径
V0 液滴の体積
Va 外周縁部を含む平面と液滴の外表面とで囲まれた第1領域の体積
Vb 外周縁部を含む平面と試料曲面とで囲まれた第2領域の体積
α 見かけの接触角
β 傾斜角
γ 接触角
Claims (13)
- 試料曲面に供給された液滴と、前記試料曲面との接触角γを測定する接触角測定方法であって、
前記液滴の見かけの接触角αを、前記試料曲面に供給された前記液滴および前記試料曲面の撮影画像を用いて算出する、見かけの接触角算出ステップと、
前記撮影画像を用いて、前記液滴と前記試料曲面との接触部における外周縁部での前記試料曲面の傾斜角βを算出する、傾斜角算出ステップと、
前記傾斜角βを用いて前記見かけの接触角αを補正することで前記接触角γを算出する、接触角算出ステップと、
を含んでいることを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項1に記載の接触角測定方法であって、
前記見かけの接触角αは、前記外周縁部の任意の一点における前記液滴の外表面の接線を含み且つ前記外表面と接する平面と、前記外周縁部を含む平面とがなす角度であることを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項1または請求項2に記載の接触角測定方法であって、
前記傾斜角βは、前記外周縁部の任意の一点における前記試料曲面の接線を含み且つ前記試料曲面と接する平面と、前記外周縁部を含む平面とがなす角度であることを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の接触角測定方法であって、
前記見かけの接触角算出ステップに先立つステップとして、
前記外周縁部の曲率半径C、前記液滴の体積V0、および、前記試料曲面の曲率半径Rbを用いて、前記液滴の外表面の曲率半径Raを算出するステップを含み、
前記見かけの接触角算出ステップは、前記曲率半径Ra、および、前記曲率半径Cを用いて前記見かけの接触角αを算出することを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項4に記載の接触角測定方法であって、
下記式(a)、(b)、(c)を用いて前記外表面の曲率半径Raが算出されることを特徴とする、接触角測定方法。
(a)Va=(4π/3)Ra3−(π/3){(Ra2−C2)(1/2)+Ra}2{3Ra−(Ra2−C2)(1/2)−Ra}
(b)Vb=(4π/3)Rb3−(π/3){(Rb2−C2)(1/2)+Rb}2{3Rb−(Rb2−C2)(1/2)−Rb}
(c)V0=Va+Vb(試料曲面が凹部の場合)、または、V0=Va−Vb(試料曲面が凸部の場合)
但し、Va:前記外周縁部を含む平面と前記液滴の外表面とで囲まれた第1領域の体積、Vb:前記外周縁部を含む平面と前記試料曲面とで囲まれた第2領域の体積。 - 請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の接触角測定方法であって、
前記傾斜角算出ステップは、
前記外周縁部の曲率半径C、および、前記試料曲面の曲率半径Rbを用いて前記傾斜角βを算出することを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項4ないし請求項6の何れか1項に記載の接触角測定方法であって、
前記外周縁部の前記曲率半径Cは、前記撮影画像を用いて算出されることを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載の接触角測定方法であって、
前記試料曲面は、所定の曲率半径Rbを有する凹状の曲面であり、前記接触角算出ステップは、前記見かけの接触角αに前記傾斜角βを加算した値を前記接触角γとして算出することを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項1ないし請求項7の何れか1項に記載の接触角測定方法であって、
前記試料曲面は、所定の曲率半径Rbを有する凸状の曲面であり、前記接触角算出ステップは、前記見かけの接触角αから前記傾斜角βを減じた値を前記接触角γとして算出することを特徴とする、接触角測定方法。 - 請求項1ないし請求項9の何れか1項に記載の接触角測定方法であって、
前記液滴の体積V0は、0.5μリットル〜3.0μリットルに設定されていることを特徴とする、接触角測定方法。 - 試料曲面に供給された液滴と、前記試料曲面との接触角γを測定する接触角測定装置であって、
前記液滴の見かけの接触角αを、前記試料曲面に供給された前記液滴および前記試料曲面の撮影画像を用いて算出する、見かけの接触角算出部と、
前記撮影画像を用いて、前記液滴と前記試料曲面との接触部における外周縁部での前記試料曲面の傾斜角βを算出する、傾斜角算出部と、
前記傾斜角βを用いて前記見かけの接触角αを補正することで前記接触角γを算出する、接触角算出部と、
を含んでいることを特徴とする、接触角測定装置。 - 請求項11に記載の接触角測定装置と、
前記接触角測定装置で測定された前記接触角γを用いて、前記試料曲面としての生体補綴部材の曲面における濡れ性を検査する、検査部と、
を備えていることを特徴とする、生体補綴部材検査装置。 - 試料曲面に供給された液滴と、前記試料曲面との接触角γを測定するプログラムであって、
前記液滴の見かけの接触角αを、前記試料曲面に供給された前記液滴および前記試料曲面の撮影画像を用いて算出する、見かけの接触角算出ステップと、
前記撮影画像を用いて、前記液滴と前記試料曲面との接触部における外周縁部での前記試料曲面の傾斜角βを算出する、傾斜角算出ステップと、
前記傾斜角βを用いて前記見かけの接触角αを補正することで前記接触角γを算出する、接触角算出ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
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