JP7131286B2 - 画像解析式粒子分析装置 - Google Patents
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Description
そこで、例えば、フローセルの表面に、カメラ焦点合わせ用のターゲットマーカーを設け、このターゲットマーカーにカメラが自動的に焦点を合わせる構成とすれば、ユーザが焦点を合わせる手間を減らすことができる。
しかしながら、この構成においては、フローセルに内設の流路ではなく、フローセルの表面にカメラの焦点が合わせられる。このため、フローセルの流路に焦点を合わせた場合に比べて粒子画像の鮮明度が劣る。また、フローセルの表面から流路までの距離によっては、カメラの被写界深度内に流路の奥行きが収まらず、粒子がぼやけた粒子画像となってしまう。さらに、全てのフローセルで表面から流路までの距離が同じという訳ではなく、フローセルの表面に合わせた焦点を、一律的に正確に流路に合わせることは困難である。
また、第1の発明によれば、カメラの焦点を焦点ターゲット溝の開口端面、すなわちベース板体の表面に正確に合わせることができる。
また、第1の発明によれば、焦点ターゲット溝の内部の空気が膨張したとしても、膨張空気は通気路から外部に放出されるので、ベース板体とカバー板体との接合面に膨張空気による圧力が与えられることがなく、流路の断面形状の変形が防止される。
第2の発明によれば、暗線において焦点判定に不要な領域を削減することができ、また焦点ターゲット溝の開口幅も狭くできる。
第3の発明によれば、流路溝(流路)の深さ方向の全域をカメラの被写界深度内に確実に収めることができる。
図1は、本実施形態に係る画像解析式粒子分析装置1の構成を模式的に示す図である。
この画像解析式粒子分析装置1は、サンプル液に分散されたサンプル粉体の粒子が写った粒子画像を画像解析し、画像解析の結果に基づいてサンプル粉体の粒子性状を分析する装置である。サンプル粉体は、例えば顔料、化粧品用パウダー、トナー、粒子状触媒、研磨材、粉末状医薬、合成樹脂製粉末、ファインセラミック粒子などの工業製品の粉体である。また粒子性状は、代表的には粒子形状であり、円相当径や円形度、アスペクト比などが求められる。
フローセル2は、光学的に略透明な測定容器であり、略矩形の板状を成している。フローセル2の上端面2A、及び下端面2Bにはそれぞれ、サンプル液を導入する導入口14Aと、サンプル液を排出する排出口14Bとが形成され、フローセル2の内部には、導入口14Aから排出口14Bに至る流路16が直線状に内設されている。
本実施形態のフローセル2には、焦点合わせ用の焦点ターゲット20(図3参照)が設けられており、コンピュータ12が焦点ターゲット20に基づいてカメラ8の焦点を自動で合わせるようになっている。
本実施形態では、測定対象のサンプル液を貯留するサンプル液貯留容器24から延びる導入管26がフローセル2の導入口14Aに接続される。また排出口14Bには排出管28の一端が接続され、この排出管28の他端に送液ポンプ22の吸込側が接続される。この送液ポンプ22が作動することで、サンプル液貯留容器24のサンプル液が導入口14Aからフローセル2の流路16に流れ込み、当該流路16を経て排出口14Bから排出される。送液ポンプ22の排出側には、廃液管30が接続されており、送液ポンプ22が排出したサンプル液は廃液管30を通じて廃液タンク32に回収される。なお、送液ポンプ22を導入管26の側に設けてもよいことは勿論である。
より具体的には、オートフォーカス調整部50は、撮影画像解析部52と、カメラ制御部54と、を備える。
撮影画像解析部52は、カメラ8の撮影画像46を取り込み、当該撮影画像46に写った焦点ターゲット20の撮影状態に基づいて、カメラ8の焦点と焦点ターゲット20とのずれを判定する。カメラ制御部54は、焦点のずれを解消する位置にテレセントリックレンズ40が移動するようにレンズ駆動機構42を制御する。これにより、カメラ8の焦点が焦点ターゲット20に合わせられる。
図2はフローセル2の構成を示す図であり、図2(A)は平面図、図2(B)は導入口14Aをみた側面図である。図3は図2のIII-III断面図である。
本実施形態のフローセル2は、図2(B)に示すように、平面視略同一寸法形状を成すベース板体60と、カバー板体61とを有し、これらベース板体60とカバー板体61とを面接触状態で貼り合せにより接合して構成されている。これらベース板体60、及びカバー板体61は、透明、かつサンプル液による侵襲を受けない性質を有した適宜の材料(本実施形態ではガラス材)から形成されている。
流路溝63は、図2(A)に示すように、フローセル2の上端面2Aから下端面2Bにかけて直線状に延び、その開口端面63Aがカバー板体61によって閉塞されることで、フローセル2の内部に上述の流路16が形成される。流路溝63の開口端面63Aとベース板体60の表面60Aとは面一であり、開口端面63Aが塞がれることで流路16の一面を構成する。
本実施形態では、流路溝63は、図2(B)に示すように、所定の幅W(例えば1mm)、及び所定の深さDa(例えば120μm)の断面視略矩形状に形成されている。深さDaは少なくとも幅Wよりも小さく成され、流路16が扁平に形成されている。また本実施形態において、カメラ8(より正確には、テレセントリック顕微鏡38)は、少なくとも流路溝63(流路16)の深さDa以上の被写界深度を有し、流路16の深さ方向の全域が被写界深度内に収められるようになっている。
すなわち、焦点ターゲット溝65の側面71A、71Bは、その開口端面65Aの縁部65A1から底部70に向かって傾斜しているため、カメラ8からみると、これらの側面71A、71Bは奥行きを有する。このため、焦点ターゲット溝65を撮影すると、側面71A、71Bにおいて焦点が合っている箇所がシャープとなり、焦点から外れている箇所にぼけが発生するため、撮影画像46の暗線75の中に、焦点位置に応じて、シャープな箇所、及びぼけ発生箇所が出現する。
これとは逆に、焦点ターゲット溝65の底部70にカメラ8の焦点が合っている場合、図5(B)に示すように、暗線75においては、側面71A、71Bの外側の部分80Bにぼけが発生し、内側の部分80Aがシャープになる。
一方、それ以外の場合、オートフォーカス調整部50は、カメラ制御部54によって、暗線75における最もシャープな箇所が暗線75の外側の部分80Bに位置し、及び/又は、最もぼけが発生している箇所が暗線75の内側の部分80Aに位置するように、レンズ駆動機構42を制御し、テレセントリックレンズ40を移動させる。
かかるオートフォーカス調整部50の制御により、カメラ8の焦点が、焦点ターゲット溝65の開口端面65A、すなわちベース板体60の表面60Aに合わせられ、結果として、流路溝63の開口端面63Aに合わせられる。
このように流路16の深さ方向の中央にカメラ8の焦点が合わせられることで、流路16の深さ方向の全域をカメラ8の被写界深度内に確実に収めることができる。これにより、流路16を流れるサンプル粒子を鮮明に撮影することができ、サンプル粒子の性状を正確に分析できるようになる。
このように、ベース板体60の表面60Aに、焦点合わせ用の焦点ターゲット20が設けられているため、フローセル2のカバー板体61の厚みにかかわらずに、カメラ8の焦点をベース板体60の表面60Aに正確に合わせることができる。したがって、ベース板体60の表面60Aに形成された流路溝63の開口端面63A(流路16の一面)に焦点が正確に合わせられる。
これにより、カメラ8の焦点を、焦点ターゲット溝65の開口端面65Aと面一なベース板体60の表面60Aに正確に合わせることができる。
これにより、流路16の深さ方向の全域をカメラ8の被写界深度内に確実に収めることができる。
これにより、焦点ターゲット溝65の内部の空気が測定中に膨張したとしても、通気路68から外部に放出されるので、ベース板体60とカバー板体61との接合面に膨張空気による圧力が与えられることがなく、流路16の断面形状が変形することがない。
例えば、図8に示すフローセル302のように、ベース板体360としては、バルク体360Aと、流路16の深さDaに相当する厚みの板状の一対の流路形成板体360Bとを備え、これら一対の流路形成板体360Bを、流路16の幅Wに相当する距離だけ離間させた状態でバルク体360Aの表面360A1に貼り合わせることで、ベース板体360の表面に流路16を形成する態様があり得る。
この場合には、それぞれの流路形成板体360Bに表裏に貫通する焦点ターゲット孔365を設けることで、ベース板体360の表面に焦点ターゲット溝65を設けることができる。この構成では、ベース板体360における流路溝の深さDaと焦点ターゲット溝の深さDbとが等しくなる、という利点がある。
2、202、302 フローセル
4 サンプル液供給機構
6A 光源装置
8 カメラ
10 フォーカス機構
12 コンピュータ
16 流路
20、120 焦点ターゲット
34 測定光
38 テレセントリック顕微鏡
40 テレセントリックレンズ
42 レンズ駆動機構
46 撮影画像
50 オートフォーカス調整部
52 撮影画像解析部
54 カメラ制御部
60、360 ベース板体
61 カバー板体
63 流路溝
63A 流路溝の開口端面
65、165 焦点ターゲット溝
65A 焦点ターゲットの開口端面
68 通気路
70、170 焦点ターゲット溝の底部
71A、71B、171A、171B 焦点ターゲット溝の側面
75 暗線
360A バルク体
360B 流路形成板体
365 焦点ターゲット孔
Claims (3)
- サンプル粒子を分散させたサンプル液の流路が内設されたフローセルと、
前記流路に測定光を照射する光源装置と、
前記フローセルにおけるサンプル液の流れを撮影するカメラと、を備え、
前記カメラで撮影された前記サンプル粒子の画像に基づいて、前記サンプル粒子の性状を分析する画像解析式粒子分析装置において、
前記カメラの焦点を調整するフォーカス調整部を備え、
前記フローセルは、
流路溝が表面に設けられたベース板体と、
前記ベース板体の表面に面接触状態で接合し、前記流路溝を閉じて前記流路を形成するカバー板体と、を有し、
前記ベース板体の前記表面、または前記カバー板体の接合側の表面には、焦点合わせ用の焦点ターゲットが設けられており、
前記フォーカス調整部は、
前記焦点ターゲットに基づいて前記カメラの焦点を調整し、
前記焦点ターゲットは、
前記ベース板体の表面、または、前記カバー板体の接合側の表面に形成された溝である焦点ターゲット溝を備え、
前記焦点ターゲット溝は、開口端面の縁部から底部にかけて傾斜する側面を有し、
前記側面が前記焦点ターゲットを撮影した撮影画像に暗線を生じさせ、
前記フォーカス調整部は、
前記暗線の中におけるシャープな箇所の位置、及び/又は、ぼけ発生箇所の位置に基づいて前記カメラの焦点を調整し、
前記フローセルには、前記焦点ターゲット溝と外部とを連通する通気路が設けられている、
ことを特徴とする画像解析式粒子分析装置。 - 前記焦点ターゲット溝は、断面V字状である、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像解析式粒子分析装置。 - 前記フォーカス調整部は、
前記暗線、及び前記流路溝の開口端面からの深さに基づいて、前記カメラの焦点を、当該流路溝の開口端面から当該流路溝の深さ方向に、当該流路溝の深さの半分移動した位置に合わせる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像解析式粒子分析装置。
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