JP7223752B2 - 粒子径分布測定装置及び粒子径分布測定装置用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、粒子径分布測定装置及び粒子径分布測定装置に用いられるプログラムに関するものである。

粒子径分布測定装置としては、特許文献１に示すように、測定対象である粒子群に光を照射し、その回折／散乱光の光強度スペクトル（以下、実スペクトルという）に基づいて粒子群の粒子径分布を算出する、光散乱式のものがある。

具体的にこの粒子径分布測定装置は、光が照射される粒子群には測定対象のみならず、測定対象外の異物（以下、非対象粒子群という）が含まれていることがあり、実スペクトルに基づき得られる粒子群全体の粒子径分布から、非対象粒子群の粒子径分布を差し引くことで、測定対象の粒子径分布を求めるように構成されている。

しかしながら、実スペクトルに対する非対象粒子群に起因する回折／散乱光の影響が大きいと、この実スペクトルに基づき得られる粒子群全体の粒子径分布には、非対象粒子群の粒子径分布が大きく現れるので、測定対象である粒子群の粒子径分布が現れなかったり、現れたとしても精度を欠いた分布となったりする。
従って、上述したように粒子群全体の粒子径分布から非対象粒子群の粒子径分布を差し引いたとしても、測定対象の粒子径分布を精度良く求めることはできない。

特開２０１８－４４５０号公報

そこで本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、仮に測定対象外の粒子群の影響が大きい場合であっても、測定対象である粒子群の粒子径分布を精度良く求めることをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る粒子径分布測定装置は、セルに収容された測定対象である粒子群に光を照射し、その回折／散乱光の光強度を示す光強度信号に基づいて前記粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布測定装置であって、前記光強度信号から得られる光強度スペクトルである実スペクトルを取得する実スペクトル取得部と、前記セルに収容された測定対象ではない非対象粒子群の粒子径分布を示す非対象粒子径分布データを受け付けて、当該非対象粒子径分布データに基づき、前記非対象粒子群に光を照射した場合に得られるはずの光強度スペクトルである非対象スペクトルを算出する非対象スペクトル算出部と、前記実スペクトルから前記非対象スペクトルの影響分を差し引いた光強度スペクトルである対象スペクトルを算出する非対象スペクトル除去部と、前記対象スペクトルに基づいて前記測定対象である粒子群の粒子径分布を算出する対象粒子径分布算出部とを備えることを特徴とするものである。
なお、粒子径分布とは、ある粒子径の粒子が全体に対して占める割合（頻度）を示すものであり、全ての粒子径が同じ粒子径である場合の分布（特定の粒子径の粒子のみが存在していることを示す分布）も含む概念である。

このように構成された粒子径分布測定装置によれば、粒子径分布を算出する前段階において、実スペクトルから非対象スペクトルの影響分を差し引いた対象スペクトルを算出するので、この対象スペクトルは、測定対象である粒子群に起因する回折／散乱光の光強度スペクトルとなる。従って、この対象スペクトルに基づいて測定対象である粒子群の粒子径分布を算出することで、仮に非対象粒子群の影響が大きい場合であっても、測定対象である粒子群の粒子径分布を精度良く求めることができる。

前記非対象粒子径分布データが、光散乱法とは異なる測定原理を用いて得られたものが好ましい。
これならば、光散乱法とは異なる種々の測定原理が得意とする長所（例えば、画像処理によって粒子径分布を精度良く求めることができるといった長所や、小さい粒子或いは大きい粒子に対して粒子径分布を精度良く求めることができるといった長所）を活かすことで、非対象粒子径分布を精度良く算出することができる。

また、別の実施態様としては、前記実スペクトルから得られる粒子群全体の粒子径分布である全体粒子径分布を算出する全体粒子径分布算出部と、前記全体粒子径分布及び測定対象外の粒子径範囲に基づいて、前記非対象粒子群の粒子径分布を特定する非対象粒子径分布特定部とをさらに備え、前記非対象スペクトル算出部が、前記非対象粒子径分布特定部が特定した粒子径分布を前記非対象粒子径分布データとして受け付ける構成が挙げられる。
このような構成であれば、非対象粒子群を撮像したり、その撮像データを画像処理したりすることなく、非対象粒子群の粒子径分布を特定することができるので、装置構成の簡素化や測定時間の短縮化などを図れる。

前記非対象スペクトル算出部が、前記非対象粒子径分布データ及び前記非対象粒子群の屈折率を用いて、前記非対象スペクトルを算出することが好ましい。
このような構成であれば、非対象粒子径分布データに加えて非対象粒子群の屈折率を用いているので、算出された非対象スペクトルを、非対象粒子群に光を照射した場合に得られるはずのより尤もらしい光強度スペクトルとすることができる。

また、本発明に係る粒子径分布測定装置用プログラムは、セルに収容された測定対象である粒子群に光を照射し、その回折／散乱光の光強度を示す光強度信号に基づいて前記粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布測定装置に用いられるプログラムであって、前記光強度信号から得られる光強度スペクトルである実スペクトルを取得する実スペクトル取得部と、前記セルに収容された測定対象ではない非対象粒子群の粒子径分布を示す非対象粒子径分布データを受け付けて、当該非対象粒子径分布データに基づき、前記非対象粒子群に光を照射した場合に得られるはずの光強度スペクトルである非対象スペクトルを算出する非対象スペクトル算出部と、前記実スペクトルから前記非対象スペクトルの影響分を差し引いた光強度スペクトルである対象スペクトルを算出する非対象スペクトル除去部と、前記対象スペクトルに基づいて前記測定対象である粒子群の粒子径分布を算出する対象粒子径分布算出部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とするものである。
このようなプログラムを用いれば、上述した粒子径分布測定装置と同様の作用効果を得ることができる。

以上に述べた本発明によれば、仮に測定対象以外の粒子群の影響が大きい場合であっても、測定対象である粒子群の粒子径分布を精度良く求めることができる。

本実施形態に係る粒子径分布測定装置の全体構成を模式的に示す図。 同実施形態の演算装置の機能を示す機能ブロック図。 同実施形態の非対象スペクトル除去部の機能を説明するための図。 同実施形態の対象粒子径分布算出部の機能を説明するための図。 同実施形態に係る画像式測定機構の全体構成を模式的に示す図。 同実施形態の画像解析装置の機能を示す機能ブロック図。 同実施形態の粒子判別部の機能を説明するための図。 同実施形態の粒子径分布測定装置の動作を説明するための図。 その他の実施形態における演算装置の機能を示す機能ブロック図。 その他の実施形態における粒子径分布測定装置の動作を説明するための図。 その他の実施形態における非対象粒子径分布特定部の機能を説明するための図。

以下に本発明に係る粒子径分布測定装置の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る粒子径分布測定装置１００は、図１に示すように、粒子に光を照射した際に生じる回折／散乱光の拡がり角度に応じた光強度分布が、回折理論及びＭＩＥ散乱理論から粒子径によって定まることを利用し、前記回折／散乱光を検出することによって粒子径分布を測定する光散乱式測定機構１０１を具備するものである。

光散乱式測定機構１０１は、装置本体１０及び演算装置２０を備えている。

装置本体１０は、測定対象Ｘである粒子群を収容するセル１１と、そのセル１１内の粒子群にレンズ１２を介してレーザ光を照射する光源１３たるレーザ装置と、レーザ光の照射により生じる回折／散乱光の光強度を拡がり角度に応じて検出する複数の光検出器１４とを備えたものである。なお、ここでのセル１１はバッチ式のセルであるが、循環式のセルであっても良いし、空気中に固体粒子や液体粒子が分散した乾式のものであっても良い。

測定対象Ｘとしては、医薬品、食品、化学工業品などを挙げることができ、ここでの測定対象Ｘはセル１１に収容された媒質中に分散されている。また、ここではセル１１内に収容されている粒子群として、測定対象Ｘのみならず、測定対象Ｘではない粒子Ｙが含まれている場合を想定しており、このような粒子Ｙとしては、気泡や測定対象外の粒子径を有する粒子などが挙げられる。

演算装置２０は、物理的に言えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を備えた汎用乃至専用のコンピュータであり、前記メモリの所定領域に記憶させた所定のプログラムにしたがって、ＣＰＵや周辺機器を協働させることにより、図２に示すように、実スペクトル取得部２１、非対象スペクトル算出部２２、非対象スペクトル除去部２３、対象粒子径分布算出部２４などの機能を備えたものである。

実スペクトル取得部２１は、各光検出器１４から出力された光強度信号を受け付けて、各光検出器１４のチャンネルに対する光強度スペクトル、すなわち回折／散乱光の拡がり角度に対する光強度スペクトル（以下、実スペクトルという）を取得するものである。なお、ここでの実スペクトルは、測定対象Ｘである粒子群に起因した回折／散乱光の光強度スペクトルと、測定対象Ｘではない粒子群（以下、非対象粒子群という）に起因した回折／散乱光の光強度スペクトルとが重なり合ったものである。

非対象スペクトル算出部２２は、非対象粒子群に起因した回折／散乱光の光強度スペクトル、すなわちセル１１内に非対象粒子群のみが収容されており、この非対象粒子群に光を照射した場合に得られるはずの光強度スペクトル（以下、非対象スペクトルという）を算出するものである。
具体的に非対象スペクトル算出部２２は、セル１１内における非対象粒子群の粒子径分布（以下、非対象粒子径分布）を示す非対象粒子径分布データを受け付け、この非対象粒子径分布及び非対象粒子群の屈折率等から逆算して求まる光強度スペクトルを非対象スペクトルとして算出する。
なお、ここでの非対象スペクトル算出部２２は、図１及び図２に示すように、光散乱法とは異なる測定原理により粒子径分分布を測定する第２の粒子径分布測定機構１０２から非対象粒子径分布データを受け付けるように構成されている。この第２の粒子径分布測定機構１０２の詳細については、後述する。

非対象スペクトル除去部２３は、実スペクトルから上述した非対象スペクトル算出部２２により算出された非対象スペクトルの影響を差し引くものである。具体的には、図３に示すように、実スペクトルから非対象スペクトルが占める領域を差し引いて、測定対象Ｘである粒子群に起因した回折／散乱光の光強度スペクトル（以下、対象スペクトルという）を算出する。なお、非対象スペクトルが占める領域をそのまま実スペクトルから差し引くのではなく、非対象スペクトルが占める領域に例えば重み付けしたものを実スペクトルから差し引いて対象スペクトルを算出しても良い。

そして、対象粒子径分布算出部２４は、非対象スペクトル除去部２３により算出された対象スペクトルに基づいて、測定対象Ｘの粒子径分布（以下、対象粒子径分布という）を算出し、この対象粒子径分布を例えばディスプレイ等に表示出力する。
なお、具体的な表示態様としては、一方の軸を粒子径、他方の軸を頻度（パーセンテージ）に設定されたグラフ上に対象粒子径分布を表示する態様が挙げられ、対象粒子径分布のみを表示しても良いし、例えば図４に示すように、対象粒子径分布と非対象粒子径分布とを識別可能に表示しても良い。

続いて、上述した第２の粒子径分布測定機構１０２について説明する。
第２の粒子径分布測定機構１０２は、ここでは画像解析法により粒子径分布を測定する画像式測定機構１０２であり、図１及び図２に示すように、粒子径分布測定装置１００の一部をなす。

そして、この画像式測定機構１０２は、上述した光散乱式測定機構１０１にとっての測定対象外の粒子群、すなわちセル１１に収容された非対象粒子群の粒子径分布を測定するものであり、ここでは非対象粒子群である気泡Ｙの粒子径分布を算出するために用いられる。なお、セル１１は、上述した光散乱式測定機構１０１による測定で用いられたものと同一であることが好ましく、このセル１１には気泡Ｙのみならず、光散乱式測定機構１０１にとっての測定対象Ｘも収容されていることは、上述した通りである。

具体的にこの画像式測定機構１０２は、図５に示すように、セル１１に収容された気泡Ｙに光を照射する光照射装置３０と、セル１１に収容された気泡Ｙを撮像する撮像装置４０と、撮像装置４０により得られた画像データに基づいて気泡Ｙの粒子径分布を算出する画像解析装置５０とを備えている。

光照射装置３０は、セル１１に収容された粒子群（気泡Ｙ）に所定の拡がりを有する光束を照射するものであり、例えば発光ダイオードを用いた面発光タイプのものである。具体的に光照射装置３０は、発光ダイオードからなる光源３１と当該光源３１の光射出側に設けられて所定波長の光を透過する透過フィルタ３２とを有する。本実施形態の透過フィルタ３２は、撮像装置４０により受光される波長を透過するものである。なお、正確な影絵を得るためには、平行照明を用いて平行光を粒子群に照射することが望ましい。テレセントリック照明が最適ではあるが、ＬＥＤ光源とコンデンサーレンズＬとの組み合わせでもよい。

撮像装置４０は、撮像レンズ４１と、撮像レンズ４１により結像される光を受光する撮像素子４２とを有している。

撮像レンズ４１は、粒子群を収容するセル１１内にピント面（焦点面）を有するものである。本実施形態の撮像レンズ４１は、テレセントリックレンズを用いている。テレセントリックレンズを用いることによって、視差による影響を受けずに歪みのない画像を撮影することができる。

撮像素子４２は、光照射装置３０から射出されてセル１１を通過した光を受光するものであり、この撮像素子４２により得られた画像データは画像解析装置５０によって分析処理される。

画像解析装置５０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、ＡＤ変換器、キーボードやマウスなどの入力手段などを有する汎用乃至専用のコンピュータであり、メモリに格納されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ及びその周辺機器が作動することにより、図６に示すように、粒子判別部５１、非対象粒子径分布算出部５２などの機能を備えたものである。

ここで、光照射装置３０及び撮像装置４０は、セル１１を挟むように対向して配置されており、光照射装置３０から射出された光は、図７（ａ）に示すように、透光性粒子を通過する際に屈折する。より具体的には、媒質の屈折率よりも粒子の屈折率が大きい場合は、同図上段に示すように、光が屈折して集光し、媒質の屈折率よりも粒子の屈折率が小さい場合は、同図下段に示すように、光が屈折して発散する。これにより、粒子に照射された光の一部、具体的には粒子の中心部に照射された光が撮像装置４０に到達することになる。
その結果、撮像装置４０が撮像した粒子の画像には、図７（ｂ）に示すように、粒子を通過する光の屈折に起因した明暗領域が現れる。より具体的には、画像に写された粒子の中心部は明るい領域（以下、明領域Ｓ１という）となり、その外周部は暗い領域（以下、暗領域Ｓ２という）領域となり、これらの明領域Ｓ１及び暗領域Ｓ２は識別可能な領域となる。

より詳細に説明すると、図７（ａ）に示すように、測定対象Ｘである粒子や気泡Ｙをボールレンズとみなした場合、これらの粒子の焦点距離ＥＦＬは、粒子の直径Ｄ、粒子の屈折率ｎ１、及び粒子が分散する媒質の屈折率ｎ２をパラメータとした下記の算出式により算出することができる。
ＥＦＬ＝ｎ１・Ｄ／４（ｎ１－ｎ２）
このことから、仮に直径Ｄが互いに等しい測定対象Ｘ及び気泡Ｙを撮像した場合、測定対象Ｘの屈折率と気泡Ｙの屈折率との差に起因して明領域Ｓ１及び暗領域Ｓ２の比率、大きさ、形状、明暗（コントラスト）などが変わる。

そこで、粒子判別部５１は、上述した明暗領域Ｓ１、Ｓ２に基づいて、画像に写る粒子が、測定対象Ｘであるか非測定対象であるか、すなわち測定対象Ｘである気泡Ｙであるかを判別する。具体的にこの粒子判別部５１は、測定対象Ｘの屈折率と気泡Ｙの屈折率との差に起因して現れる明暗領域Ｓ１、Ｓ２の画像差に基づき、画像に写る粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙであるかを判別するものであり、例えば画像を二値化することで上述した画像差を算出するように構成されている。

本実施形態の粒子判別部５１は、画像に写された粒子に対する明領域Ｓ１の比率を上述した画像差とするものであり、この比率に基づいて、当該粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙであるかを判別するように構成されている。より具体的に粒子判別部５１は、画像に写された粒子の外径に対する明領域Ｓ１の外径の比率、或いは、画像に写された粒子の面積に対する明領域Ｓ１の面積の比率に基づいて、粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙであるかを判別するように構成されており、上述した比率が所定の閾値未満の場合には粒子を気泡Ｙであると認定し、所定の閾値以上の場合には粒子を測定対象Ｘであると認定する。

なお閾値は、例えばセル１１の形状やサイズ、光照射装置３０の配置、撮像装置４０の光学系、媒質の屈折率と粒子の屈折率の大小関係など、種々の要因に応じて変わり得る。そこで、閾値としては、例えばバブル発生器等により発生させた気泡を本実施形態のセル１１に収容させ、これらの気泡を本実施形態の光照射装置３０や撮像装置４０を用いて撮像することで、その画像に写された気泡に対する明領域の比率に基づき定めることができる。そして、このように定めた閾値を画像解析装置５０のメモリ内に格納させておくことで、粒子判別部５１が前記メモリから閾値を取得して粒子の判別をすることができる。

非対象粒子径分布算出部５２は、上述した撮像素子４２により得られた画像データ及び粒子判別部５１が判別した判別結果に基づき、セル１１に収容された非対象粒子群の粒子径分布、すなわちここでは気泡Ｙの粒子径分布を上述した非対象粒子径分布として算出するものである。具体的にこの非対象粒子径分布算出部５２は、粒子判別部５１が気泡Ｙであると認定した粒子それぞれに対して、その画像データから外径を求めて気泡Ｙの粒子径分布を算出し、この気泡Ｙの粒子径分布を示すデータを上述した非対象粒子径分布データとして非対象スペクトル算出部２２に出力する。

次に、本実施形態に係る粒子径分布測定装置１００を用いた粒子径分布の測定方法について、図８を参照しながら説明する。

まず、光散乱式測定機構１０１の複数の光検出器１４により検出された光強度信号が演算装置２０に出力されると、図８（ａ）の左側に示すような実スペクトルが得られる。
この実スペクトルに基づき、測定対象Ｘの粒子径分布を算出しようとした場合、測定対象Ｘの屈折率が用いられ、図８（ａ）の右側に示すような全体粒子径分布が得られる。ここで、説明の便宜上、例えば測定対象Ｘに起因する分布のピークが１μｍに現れ、非対象粒子群（気泡）に起因する分布のピークが１０μｍに現れたとする。

次に、画像式測定機構１０２により非対象粒子群の粒子径分布を測定すると、図８（ｂ）の右側に示すような非対象粒子径分布が得られる。この非対象粒子径分布のピーク（ここでは９．５μｍ）は、上述した全体粒子径分布に現れる非対象粒子群に起因するピーク（ここでは１０μｍ）と異なり、この要因は、全体粒子径分布の算出に用いられた屈折率が非対象粒子群のものではなく測定対象Ｘのものを用いたことにある。
そして、画像式測定機構１０２により測定された非対象粒子径分布から回折理論及びＭＩＥ散乱理論を用いて非対象スペクトルを算出する。この算出には、非対象粒子群の屈折率が用いられる。

続いて、実スペクトルから非対象スペクトルの影響分を差し引いて対象スペクトルを算出するのだが、ここではその前に、非対象スペクトルに重み付けをしたものを実スペクトルから差し引いている。具体的には、図８（ｃ）に示すように、測定対象Ｘに起因して生じる回折／散乱光を検出する光検出器１４のチャンネルとは反対側のチャンネルにおいて光強度が一致するように、非対象スペクトルに重み付けしている。つまり、本実施形態のように、測定対象Ｘが非対象粒子群よりも粒子径が小さい場合、右側（一方側）のチャンネルで検出される回折／散乱光が測定対象Ｘに起因するものであり、左側（他方側）のチャンネルで検出される回折／散乱光が非対象粒子群に起因するものであるので、左側（他方側）のチャンネルにおいて光強度が一致するように非対象スペクトルの光強度全体に適切な係数（０より大きく１より小さい係数でも良いし、１以上の係数でも良い）を乗じる。

その後、実スペクトルから非対象スペクトルの影響分を差し引いて、図８（ｄ）の左側に示すような対象スペクトルを算出し、この対象スペクトルに基づいて、図８（ｄ）の右側に示すように、測定対象の粒子径分布を算出する。

このように構成された粒子径分布測定装置１００によれば、粒子径分布を算出する前段階において、実スペクトルから非対象スペクトルの影響分を差し引いた対象スペクトルを算出するので、この対象スペクトルは、測定対象Ｘである粒子群に起因する回折／散乱光の光強度スペクトルとなる。従って、この対象スペクトルに基づいて対象粒子径分布を算出することで、仮に非対象粒子群の影響が大きい場合であっても、測定対象Ｘである粒子群の粒子径分布を精度良く求めることができる。

また、画像式測定機構１０２が、測定対象Ｘの屈折率と気泡Ｙの屈折率との差に起因して現れる画像差に基づき、画像に写された粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙであるかを判別するので、判別された気泡Ｙの粒子径分布は比較的精度が良く、その結果、測定対象Ｘである粒子群の粒子径分布（対象粒子径分布）を精度良く算出することができる。

さらに、非対象スペクトルに重み付けをしたものを実スペクトルから差し引いて対象スペクトルを算出しており、この重み付けの方法として、測定対象Ｘに起因して生じる回折／散乱光を検出する光検出器１４のチャンネルとは反対側のチャンネルにおいて光強度が一致するように重み付けしているので、対象スペクトルを精度良く求めることができる。

なお、本発明は前記各実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、画像式測定機構１０２を用いて気泡Ｙの粒子径分布を算出し、この気泡Ｙの粒子径分布を非対象粒子径分布としていたが、図９に示すように、演算装置２０が非対象粒子径分布を特定する機能を備えていても良い。
具体的にこの演算装置２０は、前記実施形態で説明した機能に加えて、図９に示すように、全体粒子径分布算出部２５及び非対象粒子径分布特定部２６としての機能をさらに備えている。

全体粒子径分布算出部２５は、実スペクトル取得部２１により取得された実スペクトルに基づいて、セル１１に収容された粒子群全体、すなわち測定対象Ｘである粒子群のみならず非対象粒子群をも含む粒子群の粒子径分布（以下、全体粒子径分布という）を、ここでは測定対象Ｘの屈折率を用いて算出するものである。

非対象粒子径分布特定部２６は、全体粒子径分布算出部２５により算出された全体粒子径分布のうち非対象粒子径分布を特定するものである。具体的な特定方法としては、図１０及び図１１に示すように、例えば測定対象Ｘの粒子径分布である対象粒子径分布が現れるであろう粒子径の測定対象範囲を予め設定しておき、この測定対象範囲外にピークや半値幅を有する分布を非対象粒子径分布として特定する方法が挙げられる。なお、別の特定方法としては、全体粒子径分布算出部２５により算出された全体粒子径分布のうちユーザが選択した分布を非対象粒子径分布として受け付けて特定するようにしても良い。この際、ユーザは全体粒子径分布のうちのある特定の粒子径を選択しても構わない。
このように特定された非対象粒子径分布を示す非対象粒子径分布データは、非対象粒子径分布特定部２６から非対象スペクトル算出部２２に出力され、その後は前記実施形態と同様、非対象粒子径分布データに基づき非対象スペクトルが算出され、この非対象スペクトルを実スペクトルから差し引いた対象スペクトルに基づき対象粒子径分布が算出される。なお、非対象粒子径分布データから非対象スペクトルを算出するにあたっては、上述した全体粒子径分布の算出に用いた屈折率、すなわち測定対象Ｘの屈折率が用いられる。また、対象スペクトルから対象粒子径分布を算出するにあたっては、測定対象Ｘの屈折率が用いられる。

このような構成であれば、画像式測定機構１０２を不要にすることができ、非対象粒子群を撮像したり、撮像データを画像処理したりすることなく、非対象粒子群の粒子径分布を特定することができるので、装置構成の簡素化や測定時間の短縮化などを図れる。

前記実施形態の粒子判別部５１は、画像に写された粒子に対する明領域Ｓ１の比率を画像差として、この画像差に基づいて粒子を判別していたが、明領域Ｓ１の大きさや明暗を画像差として、この画像差に基づいて粒子を判別しても良い。
明領域Ｓ１の大きさを画像差とする場合、粒子判別部５１としては、前記実施形態と同様に、明領域Ｓ１の大きさと予め設定した閾値とを比較して粒子を判別するように構成されていれば良い。
また、明領域Ｓ１の明暗を画像差とする場合、粒子判別部５１としては、明領域Ｓ１のコントラスト（暗領域Ｓ２との差）や輝度や照度と、予め設定した閾値とを比較して粒子を判別するように構成されていれば良い。

さらに、画像式測定機構１０２としては、光照射装置３０が、前記実施形態と同様の平行光を粒子群に照射するとともに、その平行光の光軸に対して傾斜した光軸を有する斜め光を粒子群に照射するように構成されていても良い。
この場合、粒子判別部５１としては、粒子を通過する斜め光の屈折に起因して現れる明領域（以下、第２明る領域という）の比率、大きさ、形状、配置、又は明暗の少なくとも一つを画像差として、粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙであるかを識別するように構成されていても良い。
なお、第２明領域の形状や配置を画像差とする場合は、例えば粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙであるかを示す粒子の種別情報と、粒子の種別ごとに予め定めた第２明領域の基準形状や基準配置を示す基準パターンとを関連付けた関連データを、画像解析装置５０のメモリの所定領域に設定された関連データ格納部に予め格納しておく構成が挙げられる。そして、粒子判別部５１としては、撮像された粒子に写る第２明領域の実際の形状や実際の配置を示す実パターンと、関連データとして記憶されている基準パターンとを比較して、実パターンに最も近い基準パターンに関連付けられた粒子の種別情報を判断するように構成されていれば良い。
このような構成であれば、斜め光が通過した第２明領域の比率、大きさ、形状、配置、明暗などといった、より多くのパラメータを画像差として用いることができ、粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙであるかをより正しく判別することができる。

さらに、前記実施形態では測定対象Ｘ及び気泡Ｙの何れもが透光性を有する粒子であったが、測定対象又は非測定対象の一方が透光性を有し、他方が透光性を有していない場合、粒子判別部５１としては、画像に写された粒子に明暗領域が現れているか否か、つまり明暗領域の有無に基づいて粒子を判別しても良い。

そのうえ、前記実施形態では非測定対象粒子が気泡の場合を説明したが、コンタミ等の異物を非測定対象粒子とする場合などは、粒子判別部５１が画像に写された粒子の粒子情報に基づいて、当該粒子が測定対象であるか否かを判別するように構成されていても良い。粒子情報としては、粒子の形状（真球度、アスペクト比、凹凸度等）や、粒子の質感などが挙げられる。
このように、画像式測定機構１０２を用いれば、画像から得られる粒子情報（形状、質感等）に基づいて、非測定対象粒子の種類を特定できるので、非測定対象粒子の例えば屈折率を正確に選定することができ、非測定対象粒子径分布をより正確に算出することができる。

前記実施形態では、光散乱式測定機構１０１で用いられたセル１１と画像式測定機構１０２で用いられたセル１１とが同一であることが好ましいと説明したが、セル１１に収容された測定対象である粒子群と非対象粒子群との割合が、測定対象の粒子径分布の測定精度を担保できる程度のばらつき内であれば、光散乱式測定機構１０１と画像式測定機構１０２とで別のセル１１を用いても良い。

前記実施形態の光学素子は、ガラス材料の他、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）などアッベ数３０程度で透過率を有する樹脂製のものであっても良い。

また、画像解析装置が備える機能の一部を演算装置に備えさせても良いし、演算装置が備える機能の一部を画像解析装置に備えさせても良いし、演算装置及び画像解析装置の備える機能を１つの情報処理装置に備えさせても良い。

さらに、前記実施形態の機能の一部を機械学習アルゴリズムにより演算処理する機械学習部により実行させても良い。例えば、粒子判別部５１の機能を機械学習部により実行させても良い。機械学習部は、予め取得された複数の画像を用いて機械学習を行い、該機械学習の結果を用いて当該粒子が測定対象Ｘであるか気泡Ｙ（非対象粒子）であるかを判別する。撮像装置４０により得られた画像から、判別すべき粒子を含む画像の一部分を切り出して、機械学習部に入力として受け付けさせればよい。

前記実施形態では、第２の測定機構が画像式測定機構であったが、例えば動的光散乱法や遠心沈降法を測定原理とした測定機構や、ふるいや顕微鏡（具体的には、ラマン顕微鏡など）を利用した測定機構であっても良い。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。

１００・・・粒子径分布測定装置
１０１・・・光散乱式測定機構
１０ ・・・装置本体
２０ ・・・演算装置
２１ ・・・実スペクトル取得部
２２ ・・・非対象スペクトル算出部
２３ ・・・非対象スペクトル除去部
２４ ・・・対象粒子径分布算出部
１０２・・・画像式測定機構
３０ ・・・光照射装置
４０ ・・・撮像装置
５０ ・・・画像解析装置
５１ ・・・粒子判別部
５２ ・・・非対象粒子径分布算出部
Ｘ ・・・測定対象
Ｙ ・・・気泡

本発明によれば、測定対象以外の粒子群の影響が大きい場合であっても、測定対象である粒子群の粒子径分布を精度良く求めることができる。

Claims (5)

1. セルに収容された測定対象である粒子群に光を照射し、その回折／散乱光の光強度を示す光強度信号に基づいて前記粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布測定装置であって、
   前記光強度信号から得られる光強度スペクトルである実スペクトルを取得する実スペクトル取得部と、
   前記セルに収容された測定対象ではない非対象粒子群の粒子径分布を示す非対象粒子径分布データを受け付けて、当該非対象粒子径分布データに基づき、前記非対象粒子群に光を照射した場合に得られるはずの光強度スペクトルである非対象スペクトルを算出する非対象スペクトル算出部と、
   前記実スペクトルから前記非対象スペクトルの影響分を差し引いた光強度スペクトルである対象スペクトルを算出する非対象スペクトル除去部と、
   前記対象スペクトルに基づいて前記測定対象である粒子群の粒子径分布を算出する対象粒子径分布算出部とを備える、粒子径分布測定装置。
2. 前記非対象粒子径分布データが、光散乱法とは異なる測定原理を用いて得られたものである、請求項１記載の粒子径分布測定装置。
3. 前記実スペクトルから得られる粒子群全体の粒子径分布である全体粒子径分布を算出する全体粒子径分布算出部と、
   前記全体粒子径分布及び測定対象外の粒子径範囲に基づいて、前記非対象粒子群の粒子径分布を特定する非対象粒子径分布特定部とをさらに備え、
   前記非対象スペクトル算出部が、前記非対象粒子径分布特定部が特定した粒子径分布を前記非対象粒子径分布データとして受け付ける、請求項１記載の粒子径分布測定装置。
4. 前記非対象スペクトル算出部が、前記非対象粒子径分布データ及び前記非対象粒子群の屈折率を用いて、前記非対象スペクトルを算出する、請求項１記載の粒子径分布測定装置。
5. セルに収容された測定対象である粒子群に光を照射し、その回折／散乱光の光強度を示す光強度信号に基づいて前記粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布測定装置に用いられるプログラムであって、
   前記光強度信号から得られる光強度スペクトルである実スペクトルを取得する実スペクトル取得部と、
   前記セルに収容された測定対象ではない非対象粒子群の粒子径分布を示す非対象粒子径分布データを受け付けて、当該非対象粒子径分布データに基づき、前記非対象粒子群に光を照射した場合に得られるはずの光強度スペクトルである非対象スペクトルを算出する非対象スペクトル算出部と、
   前記実スペクトルから前記非対象スペクトルの影響分を差し引いた光強度スペクトルである対象スペクトルを算出する非対象スペクトル除去部と、
   前記対象スペクトルに基づいて前記測定対象である粒子群の粒子径分布を算出する対象粒子径分布算出部としての機能をコンピュータに発揮させる、粒子径分布測定装置用プログラム。

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