JP6958448B2 - 粒子径分布測定装置 - Google Patents

Description

互いに異なる複数の測定セルを備え、測定位置に配置されたいずれかの測定セル内の液体試料に対して光を照射し、液体試料からの光を検出器で検出することにより、その検出信号に基づいて液体試料中の粒子の粒子径分布を測定する粒子径分布測定装置に関するものである。

従来から、試料中の粒子群の粒子径分布を測定するために、粒子径分布測定装置が用いられている。一般的な粒子径分布測定装置では、測定セル中の試料に対してレーザ光を照射し、試料で回折又は散乱した光（回折散乱光）を複数の受光素子で受光することにより、各受光素子における検出強度に基づいて、試料中の粒子群の粒子径分布を測定することができるようになっている。

この種の粒子径分布測定装置の中には、互いに異なる複数の測定セルを備え、それらの測定セルを用いて順次測定することができるようになっているものがある（例えば、下記特許文献１参照）。互いに異なる複数の測定セルとしては、バッチ式セル、湿式フローセル及び乾式セルなどを例示することができ、それぞれの測定セルに対応する制御プログラムを実行することにより粒子径分布を測定することができる。

上記のような粒子径分布測定装置では、測定位置（光照射位置）にある測定セルが識別され、その識別された測定セルに対応する制御プログラムに自動的に切り替えて測定が行われる。複数の測定セルが軌道上で移動して来て、一つの測定セルが測定位置に運ばれてくると、識別手段が測定位置にある測定セルを識別することにより、その測定セルに対応する制御プログラムを自動的に実行させることができる。

特許第４３５４３６１号公報

しかしながら、上記のような従来の粒子径分布測定装置では、ユーザは希望する測定の順番を予め考えたうえで各測定セルを配置するという作業が必要となる。これは、複数の測定セルをユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合には、ユーザの負担になるものであった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の測定セルをユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合に、各測定セルを設置する際の負担を軽減することができる粒子径分布測定装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る粒子径分布測定装置は、互いに異なる複数の測定セルを備え、測定位置に配置されたいずれかの測定セル内の液体試料に対して光を照射し、液体試料からの光を検出器で検出することにより、その検出信号に基づいて液体試料中の粒子の粒子径分布を測定する粒子径分布測定装置であって、測定セル移動機構と、測定セル識別機構と、記憶部と、制御部とを備える。前記測定セル移動機構は、前記複数の測定セルをそれぞれ前記測定位置に移動させる。前記測定セル識別機構は、前記複数の測定セルをそれぞれ識別する。前記記憶部は、前記粒子径分布測定装置の動作を制御する制御プログラムを各測定セルに対応付けて記憶する。前記制御部は、いずれかの測定セルに対応する制御プログラムが選択された場合に、前記測定セル移動機構により前記測定位置に各測定セルを順次移動させる処理、及び、前記測定セル識別機構により各測定セルを順次識別する処理を、選択された制御プログラムに対応する測定セルが前記測定位置に移動されるまで繰り返す。

このような構成によれば、所望の制御プログラムが選択された場合に、その制御プログラムに対応する測定セルが測定位置に移動するまで、測定セル移動機構により測定位置に各測定セルを順次移動させる処理、及び、測定セル識別機構により各測定セルを順次識別する処理が繰り返される。その結果、最終的には、選択された制御プログラムに対応する測定セルを測定位置に移動させることができる。したがって、ユーザが所望の順番で制御プログラムを選択すれば、その制御プログラムに対応する測定セルを用いて測定を行うことができる。これにより、ユーザは希望する測定の順番を予め考えたうえで各測定セルを配置するという作業が不要になる。その結果、複数の測定セルをユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合に、各測定セルを設置する際の負担を軽減することができる。

（２）前記制御部は、選択された制御プログラムに対応する測定セルが前記測定位置に移動された場合に、当該制御プログラムを用いた測定を開始させてもよい。

このような構成によれば、選択された制御プログラムに対応する測定セルが測定位置に移動された場合に、その制御プログラムを実行させることにより、当該制御プログラムに対応する測定セルを用いた測定を開始させることができる。

（３）前記制御部は、選択された制御プログラムに対応する測定セルが前記測定位置に移動された場合に、その測定セルの設置位置に関する情報を当該制御プログラムに対応付けて前記記憶部に記憶させてもよい。

このような構成によれば、選択された制御プログラムに対応する測定セルが測定位置に移動された場合に、その測定セルの設置位置に関する情報が選択された制御プログラムに対応付けて記憶部に記憶される。したがって、その後に当該制御プログラムを選択して測定を行う際には、記憶部に記憶されている測定セルの設置位置に関する情報を読み出して、当該制御プログラムに対応する測定セルを測定位置に移動させ、当該測定セルを用いて測定を行うことができる。

（４）前記制御部は、前記測定位置に順次移動された全ての測定セルが、選択された制御プログラムに対応していない場合に、ユーザに対する報知処理を行ってもよい。

このような構成によれば、選択された制御プログラムに対応する測定セルが設置されていない場合に、その旨のエラー報知、又は、ユーザに対する測定セルの設置指示など、ユーザに対する報知を行うことができる。

（５）本発明に係る別の粒子径分布測定装置は、互いに異なる複数の測定セルを備え、測定位置に配置されたいずれかの測定セル内の液体試料に対して光を照射し、液体試料からの光を検出器で検出することにより、その検出信号に基づいて液体試料中の粒子の粒子径分布を測定する粒子径分布測定装置であって、測定セル移動機構と、測定セル識別機構と、記憶部と、制御部とを備える。前記測定セル移動機構は、前記複数の測定セルをそれぞれ前記測定位置に移動させる。前記測定セル識別機構は、前記複数の測定セルをそれぞれ識別する。前記記憶部は、前記粒子径分布測定装置の動作を制御する制御プログラムを各測定セルに対応付けて記憶する。前記制御部は、前記測定セル移動機構により前記測定位置に各測定セルを順次移動させる処理、及び、前記測定セル識別機構により各測定セルを順次識別する処理を繰り返し、前記測定セル識別機構により識別された各測定セルの設置位置に関する情報を、各測定セルに対応する制御プログラムに対応付けて前記記憶部に記憶させる。

このような構成によれば、測定セル移動機構により測定位置に各測定セルを順次移動させる処理、及び、測定セル識別機構により各測定セルを順次識別する処理が繰り返され、これにより、各測定セルの設置位置に関する情報が、各制御プログラムに対応付けて記憶部に記憶される。したがって、その後に任意の制御プログラムを選択して実行する際には、その制御プログラムに対応する測定セルを、記憶部に記憶されている当該測定セルの設置位置に関する情報に基づいて測定位置に移動させることができる。これにより、ユーザは希望する測定の順番を予め考えたうえで各測定セルを配置するという作業が不要になる。その結果、複数の測定セルをユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合に、各測定セルを設置する際の負担を軽減することができる。

本発明によれば、ユーザが各測定セルの設置位置を認識していない状態であっても、選択された制御プログラムに対応する測定セルを測定位置に移動させることができるため、ユーザが所望の順番で制御プログラムを選択すれば、その制御プログラムに対応する測定セルを用いて測定を行うことができ、その結果、複数の測定セルをユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合に、各測定セルを設置する際の負担を軽減することができる。

また、本発明によれば、各測定セルの設置位置に関する情報を、各制御プログラムに対応付けて記憶部に記憶し、その測定位置に関する情報に基づいて各測定セルを測定位置に移動させることができるため、ユーザは希望する測定の順番を予め考えたうえで各測定セルを配置するという作業が不要になり、その結果、複数の測定セルをユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合に、各測定セルを設置する際の負担を軽減することができる。

本発明の一実施形態に係る粒子径分布測定装置の構成例を示した概略図である。 図１の粒子径分布測定装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。 測定時の制御部による処理の一例を示したフローチャートである。 粒子径分布測定装置の電気的構成の変形例を示したブロック図である。

１．粒子径分布測定装置の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る粒子径分布測定装置の構成例を示した概略図である。この粒子径分布測定装置は、液体試料に含まれる粒子の粒子径分布（粒子径と粒子量との関係）を測定することにより、粒子径分布データを生成するためのものであり、液体試料の測定を行うための測定機構１を備えている。

測定機構１には、光源１１、集光レンズ１２、空間フィルタ１３、コリメータレンズ１４、測定セル１５、集光レンズ１６及び検出器１７などが備えられている。測定対象となる液体試料は、例えば超音波振動子が内蔵された循環式サンプラ２などの供給源から測定セル１５に供給されるようになっている。

光源１１から放射された光（測定光）は、集光レンズ１２、空間フィルタ１３及びコリメータレンズ１４を通過することにより平行光となる。このようにして平行光とされた測定光は、液体試料が供給されている測定セル１５に照射され、測定セル１５内の液体試料に含まれる粒子群で回折又は散乱された光（回折散乱光）が、集光レンズ１６を通って検出器１７により受光されるようになっている。

検出器１７は、液体試料からの光を検出するためのものであり、例えばフォトダイオードアレイにより構成される。検出器１７は、液体試料に対する光の照射方向の延長線上に配置されている。検出器１７は、例えば互いに異なる半径を有するリング状又は半リング状の検出面が形成された複数（例えば、６４個）の受光素子１７１を、集光レンズ１６の光軸を中心として同心円状に配置することにより構成されており、各受光素子１７１には、それぞれの位置に応じた角度の方向に回折又は散乱された液体試料からの光が入射する。したがって、検出器１７の各受光素子１７１の検出信号は、入射角度に対応する光の強度を表すことになる。ただし、検出器１７のような前方センサだけでなく、測定セル１５の側方（光の入射方向に対して直交する面内）に配置された側方センサや、測定セル１５の後方（光源１１側）に配置された後方センサなどが設けられていてもよい。

検出器１７の各受光素子１７１における検出信号は、Ａ／Ｄ変換器３によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後、通信部４を介してデータ処理装置５に入力されるようになっている。これにより、検出器１７に設けられた複数の受光素子１７１の素子番号と対応付けて、各受光素子１７１における検出強度がデータ処理装置５に入力される。

データ処理装置５は、液体試料の粒子径分布を測定する際のデータを処理する。データ処理装置５は、例えばパーソナルコンピュータにより構成されており、制御部５１、操作部５２、表示部５３及び記憶部５４などを備えている。制御部５１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、操作部５２、表示部５３及び記憶部５４などの各部が電気的に接続されている。

操作部５２は、例えばキーボード及びマウスを含む構成であり、ユーザが操作部５２を操作することにより入力作業などを行うことができるようになっている。表示部５３は、例えば液晶表示器などにより構成されており、測定機構１における測定結果などの各種情報が表示部５３に表示される。記憶部５４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスクなどにより構成される。

図１では図示していないが、本実施形態では、複数の測定セル１５が粒子径分布測定装置に備えられている。これらの複数の測定セル１５は、互いに異なる種類のものであり、バッチ式セル、乾式フローセル及び乾式セルなどを例示することができる。測定セル１５の数は、２つ以上であればよいが、多様な測定を行うことができるという観点からは、３つ以上であることが好ましく、４つ以上であればさらに好ましい。

本実施形態に係る粒子径分布測定装置では、複数の測定セル１５のいずれかを選択して、図１に示すような位置（測定位置）に配置し、その測定セル１５内の液体試料に光を照射して測定を行うことができる。いずれか１つの測定セル１５が測定位置に配置された状態では、残りの測定セル１５は測定位置以外の位置に配置された状態となる。

２．粒子径分布測定装置の電気的構成
図２は、図１の粒子径分布測定装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。この粒子径分布測定装置は、上述の制御部５１、操作部５２、表示部５３及び記憶部５４の他に、測定セル移動機構１５１及び測定セル識別機構１５２などを備えている。制御部５１は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、測定実行部５１１、測定セル移動処理部５１２、測定セル識別処理部５１３及び報知処理部５１４などとして機能する。

測定セル移動機構１５１は、複数の測定セル１５をそれぞれ測定位置に移動させるための機構である。測定セル移動機構１５１には、複数の測定セル１５が設置される設置部材（図示せず）が備えられており、この設置部材がモータなどの駆動源によりスライド又は回転される。これにより、複数の測定セル１５が、直線軌道又は円軌道で切り替えられて測定位置に配置される。

測定セル識別機構１５２は、複数の測定セル１５をそれぞれ識別するための機構である。測定セル識別機構１５２には、例えば磁気センサ（図示せず）が備えられており、各測定セル１５に対応付けて設けられた磁石から発生する磁力を磁気センサで検出する。この検出信号に基づいて、各測定セル１５を識別することができる。ただし、測定セル識別機構１５２は、磁力により測定セル１５の識別を行うような構成に限らず、例えば光学的に測定セル１５を識別するような構成であってもよい。また、測定セル識別機構１５２は、測定位置において測定セル１５を識別するような構成であってもよいし、測定位置以外の位置において測定セル１５を識別するような構成であってもよい。

記憶部５４には、粒子径分布測定装置の動作を制御する制御プログラムが記憶されている。制御プログラムは、各測定セル１５に対応付けて記憶部５４に記憶されている。より具体的には、各制御プログラムと、各制御プログラムに対応する各測定セル１５の情報（測定セル情報）とが、互いに対応付けて記憶部５４に記憶されている。測定セル情報には、例えば測定セル１５の識別情報が含まれる。

測定実行部５１１は、測定位置に配置されている測定セル１５に対応する制御プログラムを実行することにより、その測定セル１５に対応する測定モード（例えばバッチ式測定、フローセル測定又は乾式測定など）で測定を行うことができる。本実施形態では、ユーザが操作部５２を操作して測定モードを指定することにより、その指定された測定モードに対応する制御プログラムが記憶部５４から選択され、測定実行部５１１により実行される。

測定セル移動処理部５１２は、測定セル移動機構１５１の動作を制御することにより、各測定セル１５を測定位置に移動させる処理を行う。測定セル移動処理部５１２は、一定の順序に従って、複数の測定セル１５を測定位置に順次移動させることができる。測定セル識別処理部５１３は、測定セル識別機構１５２からの検出信号に基づいて、測定位置にある測定セル１５を識別する処理を行う。

本実施形態では、ユーザが測定モードを指定することにより、いずれかの測定セル１５に対応する制御プログラムが選択された場合に、測定セル移動機構１５１により測定位置に各測定セル１５を順次移動させる処理（測定セル移動処理部５１２の処理）、及び、測定セル識別機構１５２により各測定セル１５を順次識別する処理（測定セル識別処理部５１３の処理）が、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が測定位置に移動されるまで繰り返される。すなわち、本実施形態では、測定セル識別機構１５２による識別が行われるまで、各測定セル１５の設置位置が未知であることが前提となっている。

報知処理部５１４は、測定位置に順次移動された全ての測定セル１５が、選択された制御プログラムに対応していない場合に、表示部５３への表示によりユーザに対する報知処理を行う。すなわち、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が測定セル移動機構１５１の設置部材に設置されていない場合に、報知処理部５１４による報知処理が行われる。ただし、報知処理は、表示部５３に対する表示に限らず、音声などの他の手段により行われてもよい。

３．測定時の処理
図３は、測定時の制御部５１による処理の一例を示したフローチャートである。ユーザが操作部５２を操作することにより測定モードが指定されると（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、指定された測定モードに対応する制御プログラムが記憶部５４から選択されるとともに、そのとき測定位置にある測定セル１５が測定セル識別処理部５１３により識別される（ステップＳ１０２）。

測定セル識別処理部５１３により識別された測定セル１５が、選択された制御プログラムに対応していれば（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、その制御プログラムが測定実行部５１１により実行される。これにより、測定位置にある測定セル１５に対応する制御プログラムを用いた測定が開始される（ステップＳ１０６）。

一方、測定セル識別処理部５１３により識別された測定セル１５が、選択された制御プログラムに対応しておらず（ステップＳ１０３でＮｏ）、かつ、測定位置に移動していない別の測定セル１５がある場合には（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、測定セル移動処理部５１２が一定の順序に従って次の測定セルを測定位置に移動させる（ステップＳ１０５）。そして、測定位置に移動した測定セル１５が、測定セル識別処理部５１３により識別される（ステップＳ１０２）。

このようにして、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が測定位置に移動されるまで（ステップＳ１０３でＹｅｓとなるまで）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返される。そして、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が測定位置に移動された場合に（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、その制御プログラムを用いた測定が開始される（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返された結果、測定位置に移動していない別の測定セル１５がなくなった場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、すなわち、測定位置に順次移動された全ての測定セル１５が、選択された制御プログラムに対応していない場合には、報知処理部５１４により、ユーザに対する報知処理が行われる（ステップＳ１０７）。

４．作用効果
本実施形態では、各測定セル１５の設置位置を認識していない状態であっても、所望の制御プログラムが選択された場合に、その制御プログラムに対応する測定セル１５が測定位置に移動するまで（ステップＳ１０３でＹｅｓとなるまで）、測定セル移動機構１５１により測定位置に各測定セル１５を順次移動させる処理、及び、測定セル識別機構１５２により各測定セル１５を順次識別する処理が繰り返される。その結果、最終的には、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５を測定位置に移動させることができる。したがって、各測定セル１５の設置位置を認識していない状態であっても、ユーザが所望の順番で制御プログラムを選択すれば、その制御プログラムに対応する測定セル１５を用いて測定を行うことができる。これにより、ユーザは希望する測定の順番を予め考えたうえで各測定セル１５を配置するという作業が不要になる。その結果、複数の測定セル１５をユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合に、各測定セル１５を設置する際の負担を軽減することができる。

特に、本実施形態では、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が測定位置に移動された場合に、その制御プログラムを実行させることにより、当該制御プログラムに対応する測定セル１５を用いた測定を開始させることができる（ステップＳ１０６）。

また、本実施形態では、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が設置されていない場合に（ステップＳ１０４でＮｏ）、その旨のエラー報知、又は、ユーザに対する測定セル１５の設置指示など、ユーザに対する報知を行うことができる（ステップＳ１０７）。

５．変形例
図４は、粒子径分布測定装置の電気的構成の変形例を示したブロック図である。上記実施形態では、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が測定位置に移動された場合に、その制御プログラムを実行させることにより、当該制御プログラムに対応する測定セル１５を用いた測定を開始させるような構成について説明した。これに対して、図４に示す変形例では、選択された制御プログラムに対応する測定セル１５が測定位置に移動された場合に、その測定セル１５の設置位置に関する情報を当該制御プログラムに対応付けて記憶部５４に記憶させるようになっている。

すなわち、測定位置にある測定セル１５に対応する制御プログラムを用いて直ぐに測定を開始させるのではなく、測定位置にある測定セル１５の設置位置に関する情報を測定セル情報として記憶部５４に記憶させる。つまり、測定セル移動処理部５１２を使用して得られた測定セル１５の順番に関する情報を予め記憶部５４に記憶しておく。したがって、その後に当該制御プログラムを選択して測定を行う時には、記憶部５４に記憶されている測定セル１５の設置位置に関する情報を読み出して、当該制御プログラムに対応する測定セル１５を測定位置に移動させ、当該測定セル１５を用いて測定を行うことができる。

ただし、測定セル移動機構１５１により測定位置に各測定セル１５を順次移動させる処理、及び、測定セル識別機構１５２により各測定セル１５を順次識別する処理は、制御プログラムが選択されたときに繰り返し行われるのではなく、例えば、粒子径分布測定装置の起動時などの任意のタイミングで繰り返し行われてもよい。この場合、測定セル識別機構１５２により識別された各測定セル１５の設置位置に関する情報を、各測定セル１５に対応する制御プログラムに対応付けて記憶部５４に記憶させれば、その後に任意の制御プログラムを選択して実行する際には、その制御プログラムに対応する測定セル１５を、記憶部５４に記憶されている当該測定セル１５の設置位置に関する情報に基づいて測定位置に移動させることができる。これにより、ユーザは希望する測定の順番を予め考えたうえで各測定セル１５を配置するという作業が不要になる。その結果、複数の測定セル１５をユーザの希望する順番で用いて測定を行いたい場合に、各測定セル１５を設置する際の負担を軽減することができる。

１ 測定機構
５ データ処理装置
１１ 光源
１５ 測定セル
１７ 検出器
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 記憶部
１５１ 測定セル移動機構
１５２ 測定セル識別機構
１７１ 受光素子
５１１ 測定実行部
５１２ 測定セル移動処理部
５１３ 測定セル識別処理部
５１４ 報知処理部

Claims (5)

1. 互いに異なる複数の測定セルを備え、測定位置に配置されたいずれかの測定セル内の液体試料に対して光を照射し、液体試料からの光を検出器で検出することにより、その検出信号に基づいて液体試料中の粒子の粒子径分布を測定する粒子径分布測定装置であって、
   前記複数の測定セルをそれぞれ前記測定位置に移動させる測定セル移動機構と、
   前記複数の測定セルをそれぞれ識別する測定セル識別機構と、
   前記粒子径分布測定装置の動作を制御する制御プログラムを各測定セルに対応付けて記憶する記憶部と、
   いずれかの測定セルに対応する制御プログラムが選択された場合に、前記測定セル移動機構により前記測定位置に各測定セルを順次移動させる処理、及び、前記測定セル識別機構により各測定セルを順次識別する処理を、選択された制御プログラムに対応する測定セルが前記測定位置に移動されるまで繰り返す制御部とを備えることを特徴とする粒子径分布測定装置。
2. 前記制御部は、選択された制御プログラムに対応する測定セルが前記測定位置に移動された場合に、当該制御プログラムを用いた測定を開始させることを特徴とする請求項１に記載の粒子径分布測定装置。
3. 前記制御部は、選択された制御プログラムに対応する測定セルが前記測定位置に移動された場合に、その測定セルの設置位置に関する情報を当該制御プログラムに対応付けて前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の粒子径分布測定装置。
4. 前記制御部は、前記測定位置に順次移動された全ての測定セルが、選択された制御プログラムに対応していない場合に、ユーザに対する報知処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子径分布測定装置。
5. 互いに異なる複数の測定セルを備え、測定位置に配置されたいずれかの測定セル内の液体試料に対して光を照射し、液体試料からの光を検出器で検出することにより、その検出信号に基づいて液体試料中の粒子の粒子径分布を測定する粒子径分布測定装置であって、
   前記複数の測定セルをそれぞれ前記測定位置に移動させる測定セル移動機構と、
   前記複数の測定セルをそれぞれ識別する測定セル識別機構と、
   前記粒子径分布測定装置の動作を制御する制御プログラムを各測定セルに対応付けて記憶する記憶部と、
   前記測定セル移動機構により前記測定位置に各測定セルを順次移動させる処理、及び、前記測定セル識別機構により各測定セルを順次識別する処理を繰り返し、前記測定セル識別機構により識別された各測定セルの設置位置に関する情報を、各測定セルに対応する制御プログラムに対応付けて前記記憶部に記憶させる制御部とを備えることを特徴とする粒子径分布測定装置。

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