JP7288345B2 - Particle size distribution measuring device, particle size distribution measuring method, and particle size distribution measuring device program - Google Patents
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Description
本発明は、分散媒中に粒子群を含む試料に対して光を照射し、その散乱光に基づいて、粒子又は粒子群の特性について分析する粒子分析装置に関するものである。 The present invention relates to a particle analyzer that irradiates a sample containing particle groups in a dispersion medium with light and analyzes the characteristics of particles or particle groups based on the scattered light.
粉体を用いて製造される製品の品質を管理するために、粉体の粒子径分布を測定することがある。このような測定には、特許文献1で示されるようにMie散乱理論に基づいて粒子径分布を測定するレーザ回折散乱式の粒子径分布測定装置が用いられる。
In order to control the quality of products manufactured using powder, the particle size distribution of powder is sometimes measured. For such measurements, a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device for measuring the particle size distribution based on the Mie scattering theory as disclosed in
ところで、Mie散乱理論は粒子の形状が球状であることを前提とした理論であり、かつ、粒径パラメータx = 2πr /λ = πd /λ (r:粒子半径、d:粒子直径、λ:光源波長)と定義した場合、 x≒1の時に成り立つ理論である。 By the way, the Mie scattering theory is based on the premise that the shape of particles is spherical, and the particle size parameter x = 2πr /λ = πd /λ (r: particle radius, d: particle diameter, λ: light source wavelength), this theory holds when x≈1.
したがって、球形でないサンプルを測定する場合や、x≒1の関係から徐々に外れて、レーザ回折散乱式の粒子径分布測定装置の検出下限に近づく場合には、理論に基づいた測定が困難になる。 Therefore, when measuring a non-spherical sample, or when the x≈1 relationship gradually deviates and approaches the lower detection limit of a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer, it becomes difficult to measure based on theory. .
また、測定された散乱パターンの情報は粒子径分布の算出のためにしか用いられておらず、散乱パターンに現れているかもしれない有益な情報を十分に抽出できていない可能性がある。 In addition, the information of the measured scattering pattern is used only for calculating the particle size distribution, and there is a possibility that useful information that may appear in the scattering pattern cannot be sufficiently extracted.
本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、粒径パラメータxについてx≒1が成り立たないような場合でも粒子径分布を算出可能にしたり、散乱パターンから粒子径分布以外の情報を抽出できたりする粒子径分布測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and enables calculation of the particle size distribution even when x≈1 does not hold for the particle size parameter x, and information other than the particle size distribution from the scattering pattern. It is an object of the present invention to provide a particle size distribution measuring device capable of extracting
すなわち、本発明に係る粒子径分布測定装置は、分散媒と分散質である粒子群からなる試料が収容されるセルに対して光を射出する光源と、試料において散乱された光を検出する検出器と、前記検出器の出力信号に基づいて前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布算出器と、を備えた粒子径分布測定装置であって、前記粒子径分布算出器が、粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを機械学習により生成すると粒子径分布モデル生成部と、前記粒子径分布モデルに基づいて、前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力部と、を備えたことを特徴とする。 That is, the particle size distribution measuring apparatus according to the present invention includes a light source that emits light to a cell containing a sample composed of a particle group that is a dispersion medium and a dispersoid, and a detector that detects light scattered by the sample. and a particle size distribution calculator for calculating a particle size distribution of a group of particles contained in the sample based on the output signal of the detector, wherein the particle size distribution calculator a particle size distribution model generation unit, wherein a particle size distribution model generation unit uses a particle size distribution model, wherein at least a light scattering pattern by a particle group is used as an explanatory variable and a particle size distribution of the particle group is used as an objective variable, and the particle size distribution model is generated by machine learning; a particle size distribution output unit for outputting a particle size distribution of a group of particles contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector based on a model.
また、本発明に係る別の態様の粒子径分布測定装置としては、分散媒と分散質である粒子群からなる試料が収容されるセルに対して光を射出する光源と、試料において散乱された光を検出する検出器と、前記検出器の出力信号に基づいて前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布算出器と、を備えた粒子径分布測定装置であって、前記粒子径分布算出器が、機械学習により生成された粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを記憶するモデル記憶部と、前記粒子径分布モデルに基づいて、前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力部と、を備えたものが挙げられる。 In another aspect of the particle size distribution measuring apparatus according to the present invention, a light source for emitting light to a cell containing a sample composed of a particle group as a dispersion medium and a dispersoid, and light scattered in the sample. A particle size distribution measuring device comprising a detector that detects light and a particle size distribution calculator that calculates the particle size distribution of a group of particles contained in the sample based on the output signal of the detector, A model storage unit for storing a particle size distribution model in which the particle size distribution calculator uses at least the light scattering pattern by the particle group generated by machine learning as an explanatory variable and the particle size distribution of the particle group as at least the objective variable. and a particle size distribution output unit for outputting the particle size distribution of the particle group contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector based on the particle size distribution model.
このようなものであれば、測定された散乱パターンを機械学習により生成された粒子径分布モデルに入力して粒子径分布を得ているので、Mie散乱理論から外れてしまうような例えば粒子の形状が非球形状である場合や、粒径パラメータxがx≒1から外れるような測定条件の場合でも、粒子径分布を得ることができる。 In such a case, the measured scattering pattern is input to the particle size distribution model generated by machine learning to obtain the particle size distribution. Particle size distribution can be obtained even when the shape is non-spherical or when the measurement conditions are such that the particle size parameter x deviates from x≈1.
また、機械学習により粒子径分布モデルが作成されるので、例えば散乱パラメータに含まれている粒子径以外の情報の影響も加味することができ、より現実に近い粒子径分布を得ることも可能となる。 In addition, since the particle size distribution model is created by machine learning, it is possible to take into account the influence of information other than the particle size included in the scattering parameters, for example, and to obtain a more realistic particle size distribution. Become.
粒子径分布の変化をリアルタイムで把握しやすしたり、測定条件の変化と粒子径分布との関係を比較しやすくしたりするには、前記粒子系分布出力部が、測定ごとに対応する粒子径分布を出力するように構成されており、前記粒子径分布出力部から出力される各粒子径分布を一画面上に一覧表示する表示部をさらに備えたものであればよい。 In order to easily grasp the change in the particle size distribution in real time and to easily compare the relationship between the change in the measurement conditions and the particle size distribution, the particle system distribution output unit outputs the particle size distribution corresponding to each measurement. and further includes a display section for displaying a list of each particle size distribution output from the particle size distribution output section on one screen.
粒子径分布の算出結果に対する粒子の形状の影響についても複雑な演算を行わずに短時間で補正を行ったり、粒子群における各形状の割合等を得られるようにしたりするには、前記粒子径分布モデル生成部が、非球状を有する粒子群による光の散乱パターンとそれに対応する粒子径分布を教師データとして機械学習するものであり、前記機械学習部が、粒子の形状及び粒子径分布を目的変数とする粒子径分布モデルを生成するように構成されたものであればよい。 In order to correct the effect of the particle shape on the calculation result of the particle size distribution in a short time without performing complicated calculations, and to obtain the ratio of each shape in the particle group, etc., the particle size The distribution model generation unit performs machine learning using the light scattering pattern by the particle group having a non-spherical shape and the particle size distribution corresponding thereto as teacher data, and the machine learning unit aims at the particle shape and particle size distribution. Any configuration may be used as long as it is configured to generate a particle size distribution model to be used as a variable.
粒子径分布に関する理論演算だけでは実際の値を得にくい領域については機械学習により生成された粒子径分布モデルに基づいて粒子径分布を得て、理論演算が実際の結果と一致しやすい領域については通常の演算を行うようにして、粒子径の範囲によらず所定の測定精度を担保できるようにするには、前記粒子径分布モデル生成部が、所定範囲の粒子径分布を有する粒子群による光の散乱パターンとそれに対応する粒子径分布のみを教師データとして機械学習するように構成されたものであればよい。 For areas where it is difficult to obtain actual values only by theoretical calculations related to particle size distribution, particle size distribution is obtained based on a particle size distribution model generated by machine learning, and for areas where theoretical calculations easily match actual results In order to ensure a predetermined measurement accuracy regardless of the range of particle diameters by performing normal calculations, the particle size distribution model generation unit generates light from a group of particles having a particle size distribution within a predetermined range. , and the corresponding particle size distribution as teacher data for machine learning.
前記所定範囲の粒子径分布が、粒径パラメータ x = 2πr /λ = πd /λ (r:粒子径半径、d:粒子径直径、λ:光源波長)とした場合において、0.05≦x≦ 0.5を満たす粒子径分布であれば、従来のようにシミュレーションによりモデル構築を行った場合と比較して、粒子径分布を算出するためのモデル構築に要する時間を短縮できる。ただし、上記の範囲は、光源波長の温度による変化や、円周率の使用桁数で容易に変動するため、おおよその目安であることを付け加えておく。 When the particle size distribution in the predetermined range has a particle size parameter x = 2πr / λ = πd / λ (r: particle diameter radius, d: particle diameter diameter, λ: light source wavelength), 0.05 ≤ x ≤ 0.5 If the particle size distribution satisfies the requirements, the time required for building a model for calculating the particle size distribution can be shortened compared to the conventional model building by simulation. However, it should be added that the above range is a rough guide because it easily fluctuates depending on the temperature of the light source wavelength and the number of digits used for the pi.
すなわち、粒径パラメータxがx≒1から外れるような条件では、例えばMaxwellの方程式を解いて理論散乱強度を算出するのが実質的に不可能であり、個別の粒子に関してシミュレーションを行って、測定されるであろう光強度を算出し、粒子径分布を算出するためのモデルを構築することが考えられる。しかしながら、このようなシミュレーションによるモデル構築およびそのモデルの妥当性確認は膨大な時間を要してしまう。一方、上述したような粒径パラメータxの範囲において機械学習により、粒子径分布モデルを作成すれば、シミュレーションによるモデル構築が難しい領域でも妥当なモデルを短時間で構築することが可能となる。 That is, under conditions where the particle size parameter x deviates from x ≈ 1, it is practically impossible to calculate the theoretical scattering intensity by, for example, solving Maxwell's equation. It is conceivable to calculate the light intensity that will be emitted and build a model for calculating the particle size distribution. However, building a model by such a simulation and checking the validity of the model require an enormous amount of time. On the other hand, if a particle size distribution model is created by machine learning within the range of the particle size parameter x as described above, it becomes possible to construct an appropriate model in a short time even in a region where model construction by simulation is difficult.
機械学習により粒子径分布モデルを作成することで、例えばモデル構築に必要な計算時間の短縮等の恩恵を得られる具体的な粒子径の範囲としては、光源が青色(すなわち、光源波長が450nm程度)とすると、前記所定範囲の粒子径分布が、10nm以上100nm以下の範囲であるものが挙げられる。 By creating a particle size distribution model by machine learning, for example, the benefits of shortening the calculation time required for model construction can be obtained. ), the particle size distribution in the predetermined range is 10 nm or more and 100 nm or less.
異なる粒子径分布測定装置間では同一の試料を測定したとしてもそれぞれ異なる粒子径分布が出力されることがある。このような器差を把握したり、各粒子径分布測定装置で得られた結果を他の粒子径分布測定装置で測定した場合の結果に変換したりすることを可能とするには、前記粒子径分布算出器が、散乱パターン又は粒子径分布を説明変数とし、同一の試料について自身と他の粒子径分布測定装置で測定された測定値の器差を目的変数とする器差モデルを機械学習により生成する器差モデル生成部をさらに備え、前記粒子径分布出力部が、前記器差モデルに基づいて、前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力するように構成されたものであればよい。このようなものであれば、古い粒子径分布測定装置から新しい粒子径分布測定装置に置き換えが行われた場合でも、器差を補正した粒子径分布を出力することで、それまでの測定結果との連続性を保つことが可能となる。 Different particle size distribution measuring devices may output different particle size distributions even if the same sample is measured. In order to grasp such instrumental errors and to convert the results obtained with each particle size distribution measuring device into the results of measurement with another particle size distribution measuring device, the particles The particle size distribution calculator uses the scattering pattern or the particle size distribution as an explanatory variable, and machine-learns an instrumental error model in which the instrumental error between the measured values of the same sample measured by itself and another particle size distribution measuring device is used as the objective variable. and the particle size distribution output unit generates the particle size distribution of the particles contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector based on the instrumental error model. Any configuration may be used as long as it is configured to output With such a system, even if an old particle size distribution measuring device is replaced with a new one, by outputting a particle size distribution corrected for instrumental errors, the measurement results obtained up to that point can be compared. It is possible to maintain the continuity of
散乱パターンと所定の理論式に基づいて粒子径分布を算出する場合、例えば試料の屈折率が必要になるが、試料の屈折率を明確に得ることが難しい場合もある。このような場合には、オペレータが適宜屈折率を変更しながら、粒子径分布の算出を複数回行って、最もそれらしい結果になっているものを探すといった校正作業が行われている。このような粒子径分布の算出における屈折率等の校正パラメータの選定はオペレータの経験に基づくものであり、手間と時間がかかるとともに不慣れなものにとっては非常に難しい。このような問題を解決するには、前記粒子径分布算出器が、散乱パターン又は粒子径分布を説明変数とし、少なくとも屈折率を含む校正パラメータを目的変数とする校正パラメータモデルを機械学習により生成する校正パラメータモデル生成部と、前記校正パラメータモデルと、測定された散乱パターン又は粒子径分布に基づいて設定すべき校正パラメータを出力する校正パラメータ出力部と、前記校正パラメータ出力部から出力される校正パラメータ、所定の理論演算式、及び、前記検出器の出力に基づいて粒子径分布を算出する理論演算部と、をさらに備えたものであればよい。 When calculating the particle size distribution based on the scattering pattern and a given theoretical formula, for example, the refractive index of the sample is required, but it may be difficult to obtain the refractive index of the sample clearly. In such a case, calibration work is performed in which the operator performs calculation of the particle size distribution multiple times while appropriately changing the refractive index, and searches for the most likely result. The selection of calibration parameters such as the refractive index in such calculation of the particle size distribution is based on the operator's experience, and is laborious and time-consuming, and is very difficult for inexperienced operators. In order to solve such a problem, the particle size distribution calculator uses a scattering pattern or a particle size distribution as an explanatory variable and generates a calibration parameter model using a calibration parameter including at least a refractive index as an objective variable by machine learning. a calibration parameter model generation unit; a calibration parameter model; a calibration parameter output unit for outputting calibration parameters to be set based on the measured scattering pattern or particle size distribution; and a calibration parameter output from the calibration parameter output unit. , a predetermined theoretical calculation formula, and a theoretical calculation unit for calculating the particle size distribution based on the output of the detector.
例えばセルにおける汚れ等が原因となって、散乱パターンに影響が出ていたり、誤った粒子径分布が出力されていたりする場合には、自動的に粒子径分布測定装置が異常状態にあることをオペレータに対して通知できるようにするには、少なくとも散乱パターンを説明変数とし、粒子径分布測定装置の異常状態を目的変数とする異常状態モデルを機械学習により生成する異常状態モデル生成部と、前記異常状態モデルと、測定された散乱パターンに基づいて発生している異常を出力する異常出力部と、をさらに備えたものであればよい。 For example, if the scattering pattern is affected by contamination in the cell, or if an incorrect particle size distribution is output, the particle size distribution analyzer will automatically detect that it is in an abnormal state. In order to notify the operator, an abnormal state model generation unit for generating an abnormal state model using at least a scattering pattern as an explanatory variable and an abnormal state of the particle size distribution measuring apparatus as an objective variable by machine learning; It is sufficient that it further includes an abnormal state model and an abnormality output unit that outputs an abnormality that has occurred based on the measured scattering pattern.
例えば検出器の出力する信号が示す散乱パターンから短時間で粒子径分布を得られるようにするには、分散媒と分散質である粒子群からなる試料が収容されるセルに対して光を射出する光源と、試料において散乱された光を検出する検出器と、を備えた粒子径分布測定装置を用いた粒子径分布測定方法であって、前記検出器の出力信号に基づいて前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布算出ステップを備え、前記粒子径分布算出ステップが、粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを機械学習により生成すると粒子径分布モデル生成ステップと、前記粒子径分布モデルに基づいて、前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力ステップと、を備えた粒子径分布測定方法を用いればよい。 For example, in order to obtain a particle size distribution in a short period of time from the scattering pattern indicated by the signal output from the detector, light is emitted to a cell containing a sample consisting of particles that are a dispersion medium and a dispersoid. A particle size distribution measuring method using a particle size distribution measuring device comprising: a light source for detecting light scattered by a sample; wherein the particle size distribution calculating step uses at least the light scattering pattern by the particle group as an explanatory variable, and the particle size distribution of the particle group as at least an objective variable. a particle size distribution model generating step of generating a particle size distribution model by machine learning; and a particle size distribution output step of outputting the above.
既存の粒子径分布測定装置において使用されているプログラムを更新するだけで、本発明に係る粒子径分布測定装置と同様の効果を享受できるようにするには、分散媒と分散質である粒子群からなる試料が収容されるセルに対して光を射出する光源と、試料において散乱された光を検出する検出器と、を備えた粒子径分布測定装置に用いられるプログラムであって、前記検出器の出力信号に基づいて前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布算出器としての機能をコンピュータに発揮させるものであり、前記粒子径分布算出器が、粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを機械学習により生成すると粒子径分布モデル生成部と、前記粒子径分布モデルに基づいて、前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力部と、を備えた粒子径分布測定装置用プログラムを用いればよい。 In order to obtain the same effect as the particle size distribution measuring device according to the present invention by simply updating the program used in the existing particle size distribution measuring device, it is necessary to obtain a particle group that is a dispersion medium and a dispersoid. A program for use in a particle size distribution measuring device comprising: a light source for emitting light to a cell containing a sample, and a detector for detecting light scattered by the sample, wherein the detector The computer functions as a particle size distribution calculator that calculates the particle size distribution of the particle group contained in the sample based on the output signal of the particle size distribution calculator. A particle size distribution model generating unit for generating a particle size distribution model using at least a scattering pattern as an explanatory variable and having at least a particle size distribution of a particle group as an objective variable by machine learning; and a particle size distribution output unit for outputting the particle size distribution of the particle group contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of (1).
なお、粒子径分布測定装置用プログラムは電子的に配信されるものであってもよいし、CD、DVD、フラッシュメモリ等といったプログラム記録媒体に記録されたものであっても構わない。 The program for the particle size distribution measuring apparatus may be electronically distributed, or may be recorded on a program recording medium such as a CD, DVD, flash memory, or the like.
このように本発明に係る粒子径分布測定装置は、機械学習により生成された少なくとも散乱パターンを説明変数とし、少なくとも粒子径分布を目的変数とする粒子径分布モデルを生成しておき、測定された散乱パターンを粒子径分布モデルに入力して粒子径分布を得ているので、粒径パラメータx≒1から外れるような条件でもなる。また、機械学習によって散乱パターンに含まれている粒子径分布以外の情報についても加味し、補正や別の情報を抽出して出力するといったことも可能となる。 Thus, the particle size distribution measuring apparatus according to the present invention generates a particle size distribution model in which at least the scattering pattern generated by machine learning is used as an explanatory variable and at least the particle size distribution is used as an objective variable. Since the particle size distribution is obtained by inputting the scattering pattern into the particle size distribution model, the condition may deviate from the particle size parameter x≈1. It is also possible to add information other than the particle size distribution contained in the scattering pattern by machine learning, extract and output correction and other information.
本発明の第1実施形態に係る粒子径分布測定装置100について図1乃至図4を参照しながら説明する。なお、各実施形態において説明する各構成要件については対応するものには同じ符号を付すこととする。
A particle size
この粒子径分布測定装置100は、静的光散乱法(SLS)により、試料に含まれる粒子群の粒子径分布を測定するものである。すなわち、粒子径分布測定装置100は試料に対してレーザ光を照射した際に生じる散乱パターンから粒子径分布を出力するものである。ここで、第1実施形態における散乱パターンは散乱光の強度の角度依存性として測定される。
This particle size
具体的には粒子径分布測定装置100は、レーザ光が射出されるレーザ光源LSと、試料が収容されるセルCと、セルCの周囲に配置された複数の検出器D1、D2、D3からなる検出機構Dと、コンピュータCOMとを備えたものである。コンピュータCOMは、CPU、メモリ、A/D・D/Aコンバータ、入出力手段、ディスプレイ等を備えたものであり、メモリに格納されている粒子径分布測定装置用プログラムが実行されて、各種機器が協業することにより、各検出器D1、D2、D3の出力の一部または全部に基づいて粒子径分布を算出する粒子径分布算出器1と算出された粒子径分布をディスプレイに表示する表示部6としての機能を発揮する。
Specifically, the particle size
検出機構Dは、散乱角とその散乱角において検出された光の強度を出力するものである。検出機構Dの各検出器で検出された各散乱光の強度はベクトルデータとしてコンピュータ内に格納される。 The detection mechanism D outputs the scattering angle and the intensity of light detected at that scattering angle. The intensity of each scattered light detected by each detector of the detection mechanism D is stored in the computer as vector data.
粒子径分布算出器1は、少なくとも一部の粒子径の範囲では、機械学習により生成された粒子径分布モデルと、検出機構Dで測定された散乱パターンに基づいて粒子径分布を算出するものである。ここで、第1実施形態における粒子径分布モデルは、粒子群による光の散乱パターンを説明変数とし、粒子群の粒子径分布と粒子群の形状分布を目的変数とする。このような粒子径分布モデルに対して測定された散乱パターンを入力することにより、対応する粒子径分布と形状分布が出力される。言い換えると粒子径分布算出器1は少なくとも一部の粒子径の範囲においてAIを利用した散乱パターンのパターン認識により、理論演算式に基づく演算を行うことなく、粒子径分布を出力するように構成されている。
The particle
図2の機能ブロック図に示すように、粒子径分布算出器1は、少なくとも理論演算部2、学習データ記憶部3、粒子径分布モデル生成部4、粒子径分布出力部5、からなる。
As shown in the functional block diagram of FIG. 2, the particle
理論演算部2は、従来と同様に例えばRayleigh散乱理論又はMie散乱理論に基づく理論演算式を用いて測定された散乱パターンから粒子径分布を算出するものである。理論演算部2では所定の結果を得るまでに反復計算が行われる。また、理論演算部2は、粒子群の形状分布についても例えば散乱パターンから有限要素解析等に基づいて算出する。
The
学習データ記憶部3は、粒子径分布モデルを生成するために使用されるデータを多数記憶するものである。第1実施形態では学習データ記憶部3には、この粒子径分布測定装置100で測定された散乱パターンと、理論演算部2で算出された粒子径分布及び形状分布を対にしたデータが多数格納されている。すなわち、粒子径分布モデルを生成するための多数の教師データが学習データ記憶部3には記憶されている。また、第1実施形態では試料に含まれる粒子の形状は球状だけでなく、非球状のものもある。なお、教師データについては例えば粒子の形状や粒子径が既知の試料を用いて実際に散乱パターンを測定することで生成できる。
The learning
粒子径分布モデル生成部4は、教師データに基づいて機械学習により粒子径分布測定モデルを生成する。ここで、学習アルゴリズムについては既存のアルゴリズムを用いることができ、例えばニューラルネットワークやディープラーニング等様々な手法を用いることができる。第1実施形態では粒子径分布モデルを生成するために用いる教師データは一部の粒子径の範囲に制限している。以下では図3のフローチャートを参照しながら、粒子径分布モデルの生成手順について説明する。
The particle size distribution
粒子径分布モデル生成部4は、学習データ記憶部3に記憶されているデータが、粒子径分布が所定範囲内にあるかどうかをまず判定する(ステップS11)。ここで、所定範囲とは、Rayleigh散乱理論が適用可能な粒子径とMie散乱理論が適用可能な粒子径との間の範囲である。別の表現をすると、粒径パラメータ x = 2πr /λ = πd /λ (r:粒子径半径、d:粒子径直径、λ:光源波長)とした場合において、 所定範囲は、0.05≦x≦ 0.5 を満たす粒子径分布の範囲として定義される。さらに具体的にはレーザ光源LSから射出されるレーザ光が青色であり、波長λが例えば450nmもしくはその近傍の値において、所定範囲を10nm以上100nm以下の粒子径分布の範囲として設定している。すなわち、所定範囲は理論計算と実際の散乱パターンと粒子径分布との関係が一致しにくい範囲を定義する。
The particle size distribution
粒子径分布の範囲が所定範囲内の場合には、粒子径分布モデル生成部4は教師データとしてそのデータを使用する(ステップS12)。一方、粒子径分布が所定範囲外のデータについては、粒子径分布モデル生成部4はそのデータを教師データとしては使用しない(ステップS13)。
When the range of the particle size distribution is within the predetermined range, the particle size
学習データ記憶部3に記憶されているデータのうち、粒子径が所定範囲のみ一部のデータのみを教師データとして粒子径分布モデル生成部4は、機械学習により粒子径分布モデルを生成する(ステップS14)。
Of the data stored in the learning
次に図2に示す粒子径分布出力部5と表示部6について説明する。粒子径分布出力部5は、機械学習により生成された粒子径分布モデルに基づいて、検出機構Dから得られた出力信号の示す散乱パターンから試料に含まれる粒子群の粒子径分布と形状分布を出力する。粒子径分布出力部5は散乱パターンが測定されるごとに粒子径分布モデルにその散乱パターンを入力して、対応する粒子径分布と形状分布を出力する。
Next, the particle size
表示部6は、粒子径分布出力部5から出力される粒子径分布と形状分布又は理論演算部2で算出される粒子径分布と形状分布を一画面上に一覧表示するように構成されている。
The
以下では図4のフローチャートを参照しながら、粒子径分布と形状分布の算出手順等について説明する。 A procedure for calculating the particle size distribution and the shape distribution will be described below with reference to the flow chart of FIG.
粒子径分布出力部5は、散乱パターンが測定されるごとにその散乱パターンを機械学習により生成された粒子径分布モデルに入力して、対応する粒子径分布と形状分布を出力する(ステップST11)。
The particle size
次に粒子径分布出力部5は、出力された粒子径分布が前述した所定範囲内であるかどうかを判定する(ステップST12)。粒子径分布が所定範囲内である場合には、粒子径分布出力部5は、粒子径分布モデルから得られた粒子径分布と形状分布を採用し、表示部6に対して出力する(ステップST13)。一方、粒子径分布が所定範囲外である場合には、粒子径分布出力部5は理論演算部2に対して測定された散乱パターンによる演算を実施させる。そして、理論演算部2で算出された粒子径分布と形状分布は表示部6に出力される(ステップST14)。
Next, the particle size
表示部6は、粒子径分布モデルに基づく粒子径分布出力部5から出力される結果、又は、理論演算部2から出力される結果のいずれかを一覧表示する(ステップST15)。
The
このように構成された第1実施形態の粒子径分布測定装置100であれば、理論演算と結果が一致しにくい範囲については機械学習により生成された粒子径分布モデルに基づいて粒子径分布と形状分布を得ることができる。
With the particle size
このため、所定範囲については従来よりも短時間の演算でありながらも、実際の粒子径分布や形状分布を正確に得ることができる。すなわち、粒子径分布モデルの元になった教師データが所定範囲の粒子径を示すものに限定してモデル化を行っているので、機械学習により生成されるモデルに誤差が含まれにくくなっている。 Therefore, it is possible to accurately obtain the actual particle size distribution and shape distribution in a predetermined range, even though the calculation is performed in a shorter time than in the conventional method. That is, since modeling is performed by limiting the teacher data that is the basis of the particle size distribution model to those that indicate particle sizes within a predetermined range, it is difficult for errors to be included in the model generated by machine learning. .
また、理論演算が精度良く成り立つ範囲については従来と同様に理論演算から粒子径分布及び形状分布を得るようにしているので、そのような範囲についても測定精度を担保することができる。 In addition, since the particle size distribution and the shape distribution are obtained from the theoretical calculation in the same manner as in the conventional case, the measurement accuracy can be ensured even in such a range.
加えて、機械学習によって散乱パターンのパターン認識により粒子径分布と形状分布が出力されるので、粒子の形状が非球状であっても粒子径分布に対する影響も補正されて得ることができる。 In addition, since the particle size distribution and the shape distribution are output by pattern recognition of the scattering pattern by machine learning, even if the shape of the particles is non-spherical, the effect on the particle size distribution can be corrected and obtained.
第1実施形態の変形例について説明する。 A modification of the first embodiment will be described.
第1実施形態では粒子径が所定範囲の場合に、機械学習により粒子径分布モデルを生成し、そのモデルに基づいて粒子径分布及び形状分布を得るようにしていたが、すべての粒子径の範囲において粒子径分布モデルを生成しておき、常に粒子径分布モデルに基づいて散乱パターンから粒子径分布及び形状分布が出力されるようにしても構わない。
In the first embodiment, when the particle size is within a predetermined range, a particle size distribution model is generated by machine learning, and the particle size distribution and shape distribution are obtained based on the model. A particle size distribution model may be generated in
また、粒子径分布モデルは、少なくとも散乱パターンを説明変数とするものであればよく、さらに別のパラメータを説明変数に加えても構わない。また、目的変数は粒子径分布のみに限定しても構わない。 In addition, the particle size distribution model may use at least the scattering pattern as an explanatory variable, and another parameter may be added to the explanatory variable. Also, the objective variable may be limited to the particle size distribution only.
次に第2実施形態の粒子径分布測定装置100について図5乃至図7を参照しながら説明する。以下の説明では第1実施形態と異なっている部分について説明する。
Next, a particle size
第2実施形態の粒子径分布測定装置100は、異なる装置間における器差を機械学習によってモデル化し、算出された粒子径分布を補正又は変換することができるように構成されたものである。
The particle size
図5の機能ブロック図に示すように、第2実施形態の粒子径分布算出器1は、器差モデル生成部7、器差出力部8、理論演算部2を備えている。
As shown in the functional block diagram of FIG. 5 , the particle
器差モデル生成部7は、散乱パターンを説明変数とし、同一の試料について自身と他の粒子径分布測定装置で測定された測定値の器差を目的変数とする器差モデルを機械学習により生成する。ここで、学習データ記憶部3には、同一の試料について自身と他の粒子径分布測定装置において測定された散乱パターンが教師データとして記憶されている。以下では図6のフローチャートを参照しながら器差モデルの生成手順について説明する。
The instrumental error
まず、自身の粒子径分布測定装置100においてある試料について散乱パターンを測定する(ステップS21)。 First, the scattering pattern of a certain sample is measured by the own particle size distribution measuring device 100 (step S21).
次に、他の粒子径分布測定装置においてステップS21と同一の試料について散乱パターンを測定する(ステップS22)。なお、ステップS21とステップS22については試料に含まれる粒子群の粒子径分布を変化させながら多数回繰り返され、多数の教師データが作成される。 Next, the scattering pattern of the same sample as in step S21 is measured by another particle size distribution measuring device (step S22). Steps S21 and S22 are repeated many times while changing the particle diameter distribution of the particle group contained in the sample, and many teaching data are created.
得られた多数の教師データに基づいて、器差モデル生成部7は自身の散乱パターンを入力、それに対応する別の粒子径分布測定装置における散乱パターンを測定値の器差として出力するモデルを器差モデルとして生成する(ステップS23)。
Based on a large amount of obtained teacher data, the instrumental error
次に器差出力部8及び理論演算部2について図6のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, the instrumental
理論演算部2は、検出機構Dで測定されている散乱パターンにより理論演算で粒子径分布を算出する(ステップST21)。
The
器差出力部8は、生成された器差モデルに対して検出機構Dで測定されている散乱パターンを入力し、他の粒子径分布測定装置であれば測定されていると考えられる散乱パターンを出力する(ステップST22)。
The instrumental
次に理論演算部2は、器差出力部8から出力される他の粒子径分布測定装置において対応する散乱パターンから理論演算により他の粒子径分布測定装置100において出力されると考えらえる粒子径分布を算出する(ステップST23)。
Next, the
表示部6は、自身の測定結果である粒子径分布と、他の粒子径分布測定装置での測定結果である粒子径分布とを一覧表示する(ステップST24)。
The
このような第2実施形態の粒子径分布測定装置100によれば、器差モデルに基づいてある装置と別の装置における測定結果の違いを同時に表示することができる。このため、同一メーカ内での器差やメーカの違いによる測定結果の違いを把握することが容易にできる。
According to the particle size
第2実施形態の変形例について説明する。 A modification of the second embodiment will be described.
器差モデルについては説明変数を自身で測定された散乱パターン、目的変数を粒子径分布の差としてもよい。このようなものであれば、散乱パターンから算出された粒子径分布に器差モデルから出力される粒子径分布の差を補正することで他の粒子径分布測定装置の測定結果に変換することができる。また、理論演算により散乱パターンから粒子径分布を算出するのではなく、機械学習から生成された粒子径分布モデルにより散乱パターンから粒子径分布を出力し、その結果を器差モデルから出力される粒子径分布の差で補正してもよい。加えて、器差モデルの説明変数は粒子径分布であってもかまわない。 For the instrumental error model, the explanatory variable may be the scattering pattern measured by itself, and the objective variable may be the difference in particle size distribution. In this case, the particle size distribution calculated from the scattering pattern can be converted to the measurement results of another particle size distribution measuring apparatus by correcting the difference in the particle size distribution output from the instrumental error model. can. In addition, instead of calculating the particle size distribution from the scattering pattern by theoretical calculation, the particle size distribution is output from the scattering pattern by a particle size distribution model generated by machine learning, and the result is output from the instrumental error model. It may be corrected by the difference in diameter distribution. Additionally, the explanatory variable of the instrumental error model may be the particle size distribution.
次に第3実施形態の粒子径分布測定装置100について図8乃至図10を参照しながら説明する。以下の説明では第1実施形態と異なっている部分について説明する。
Next, a particle size
第3実施形態の粒子径分布測定装置100は、散乱パターンから理論演算により粒子径分布が算出される際に設定される屈折率等の校正パラメータを機械学習によりモデル化し、自動的に適切な値が設定されるようにしたものである。
The particle size
図8の機能ブロック図に示すように、第3実施形態の粒子径分布算出器1は、校正パラメータモデル生成部、校正パラメータ出力部10、理論演算部2を備えている。
As shown in the functional block diagram of FIG. 8, the particle
構成パラメータ生成部は、散乱パターンを説明変数とし、少なくとも屈折率を含む校正パラメータを目的変数とする校正パラメータモデルを機械学習により生成する。 The configuration parameter generator uses machine learning to generate a calibration parameter model having a scattering pattern as an explanatory variable and a calibration parameter including at least a refractive index as an objective variable.
図9のフローチャートに示すように、モデル生成時においては、散乱パターンと、その散乱パターンに対して粒子径分布を理論演算により算出するために実際に設定された屈折率と、オペレータが判断した屈折率の適否結果と、を対にした教師データが収集される(ステップS31)。このように収集された教師データは、学習データ記憶部3には、多数記憶される。また、適否結果は算出された粒子径分布が実際の測定結果として妥当であるとオペレータにより判断された場合には適となり、妥当ではないとオペレータにより判断された場合には否となる。
As shown in the flowchart of FIG. 9, at the time of model generation, the scattering pattern, the refractive index actually set for calculating the particle size distribution for the scattering pattern by theoretical calculation, and the refractive index determined by the operator Teacher data paired with the appropriateness result of the rate are collected (step S31). A large number of teacher data collected in this way are stored in the learning
校正パラメータモデル生成部は、収集された教師データに基づいて、入力された散乱パターンに対応する屈折率を出力する校正パラメータモデルを機械学習により生成する(ステップS32)。 Based on the collected teacher data, the calibration parameter model generation unit generates, by machine learning, a calibration parameter model that outputs the refractive index corresponding to the input scattering pattern (step S32).
図10のフローチャートに示すように、測定時において校正パラメータ出力部10は、検出機構Dにより測定された散乱パターンを校正パラメータモデルに入力し、対応する屈折率を理論演算部2に対して出力する(ステップST31)。
As shown in the flowchart of FIG. 10, during measurement, the calibration
理論演算部2は設定された屈折率と、測定された散乱パターンに基づいて理論演算により粒子径分布を算出する(ステップST32)。
表示部6は散乱パターンの測定ごとに算出される粒子径分布を一覧表示する(ステップST33)。
The
このように第3実施形態の粒子径分布測定装置100によれば、従来オペレータが経験と勘に基づいて試行錯誤により設定していた屈折率等の校正パラメータの設定を自動化できる。
As described above, according to the particle size
また、教師データにより散乱パターンごとに適した屈折率が最初から選ばれるので、屈折率を変更しながら複数回にわたって粒子径分布を算出する必要がなく、演算にかかる時間を大幅に短縮できる。 Moreover, since a refractive index suitable for each scattering pattern is selected from the beginning based on teacher data, there is no need to calculate the particle size distribution multiple times while changing the refractive index, and the time required for calculation can be greatly reduced.
第3実施形態の変形例について説明する。 A modification of the third embodiment will be described.
校正パラメータは屈折率に限られるものではなく、その他のパラメータであっても構わない。例えば試料の濃度や粘度等といった粒子径分布の算出結果に影響を与え得る可能性があり、それらの正確な値を得ることが難しいものにしてもよい。 The calibration parameter is not limited to the refractive index, and may be other parameters. For example, the concentration, viscosity, etc. of the sample may affect the calculation result of the particle size distribution, and it may be difficult to obtain these exact values.
校正パラメータモデルについては、説明変数を粒子径分布にしてもよい。また、説明変数を散乱パターンと粒子径分布の両方にしてもよい。 For calibrated parameter models, the explanatory variable may be the particle size distribution. Alternatively, both the scattering pattern and the particle size distribution may be used as explanatory variables.
次に第4実施形態の粒子径分布測定装置100について図11乃至図13を参照しながら説明する。以下の説明では第1実施形態と異なっている部分について説明する。
Next, a particle size
第4実施形態の粒子径分布測定装置100では、散乱パターンと粒子径分布測定装置100内における異常状態との間の関係を機械学習によりモデル化し、散乱パターンからどこに異常が発生しているかを検知できるようにしている。
In the particle size
具体的には粒子径分布算出器1とは別に異常状態モデル生成部11と、異常出力部12としての機能を発揮するようにコンピュータCOMは構成されている。
Specifically, the computer COM is configured to function as an abnormal state
異常状態モデル生成部11は、少なくとも散乱パターンを説明変数とし、粒子径分布測定装置100の異常状態を目的変数とする異常状態モデルを機械学習により生成する。
The abnormal state
図12のフローチャートに示すように、モデル生成時においては散乱パターンと、その散乱パターンが測定されているときの粒子径分布測定装置100の異常状態と、を対にした教師データが収集されて学習データ記憶部3に記憶される(ステップS41)。ここで、異常状態についてはオペレータが判定している結果であって、例えば異状なし、セルの汚れなどの異常、光学系の異常等様々なものを含む。
As shown in the flowchart of FIG. 12, at the time of model generation, teacher data paired with a scattering pattern and an abnormal state of the particle size
異常状態モデル生成部11は、教師データに基づいて入力された散乱パターンに対応する異常状態を出力する異常状態モデルを機械学習により生成する(ステップS42)。
The abnormal state
図13のフローチャートに示すように異常出力部12は、検出機構Dで測定された散乱パターンを生成された異常状態モデルに対して入力し、異常なし、あるいは、発生している異常状態のいずれかを出力する(ステップST41)。
As shown in the flowchart of FIG. 13, the
表示部6は、異常出力部12から出力されている粒子径分布測定装置100の状態を表示する(ステップST42)。
The
このように第4実施形態の粒子径分布測定装置100であれば、散乱パターンに現れている粒子径分布以外の情報である異常状態に関する情報を機械学習により生成された異常状態モデルにより取得することができる。そして、発生している異常状態をオペレータに通知して対策を促すことが可能となる。
As described above, with the particle size
第4実施形態の変形例について説明する。 A modification of the fourth embodiment will be described.
異常状態モデルの説明変数は散乱パターンではなく、粒子径分布であっても構わない。また、説明変数を散乱パターンと粒子径分布の両方にしてもよい。目的変数については、異常状態だけでなく、異常状態において正しい粒子径分布を算出するための補正係数を設定してもよい。 The explanatory variable of the abnormal state model may be the particle size distribution instead of the scattering pattern. Alternatively, both the scattering pattern and the particle size distribution may be used as explanatory variables. As for the objective variable, a correction coefficient may be set for calculating the correct particle size distribution in an abnormal state as well as in an abnormal state.
その他の実施形態について説明する。 Other embodiments will be described.
第1実施形態において示したように粒子径分布測定装置100自体が、粒子径分布モデルを機械学習により生成するように構成されていなくてもよい。具体的には、図14に示すように第1実施形態の粒子径分布モデル生成部4の代わりにモデル記憶部41を備え、粒子径分布出力部5がモデル記憶部41に記憶されている粒子径分布モデルを参照して、測定された散乱パターンから粒子径分布を出力するように構成してもよい。ここで、モデル記憶部41に記憶されている粒子径分布モデルは、例えば粒子径分布測定装置100の工場出荷前等において機械学習により生成されたものである。このようなものであっても、第1実施形態とほぼ同様の効果を享受できる。
The particle size
各実施形態では、機械学習は教師データを用いて各モデルを生成していたが、教師なし学習により各モデルを生成するようにしても構わない。学習アルゴリズムについても、目的に応じて適宜選択してもよい。 In each embodiment, machine learning generates each model using teacher data, but each model may be generated by unsupervised learning. The learning algorithm may also be appropriately selected according to the purpose.
各実施形態では静的光散乱法に基づく粒子径分布測定装置を説明したが、動的光散乱法(DLS)に基づく粒子径分布測定装置に本発明を適用しても構わない。この場合、散乱パターンは散乱角に対する散乱光の強度を示すベクトルデータではなく、検出器から出力される信号の強度の時間変化を示すベクトルデータ、又は、遅れ時間に対する自己相関関数を示すベクトルデータとなる。 Although the particle size distribution measuring device based on the static light scattering method has been described in each embodiment, the present invention may be applied to a particle size distribution measuring device based on the dynamic light scattering method (DLS). In this case, the scattering pattern is not vector data indicating the intensity of the scattered light with respect to the scattering angle, but vector data indicating the temporal change in the intensity of the signal output from the detector, or vector data indicating the autocorrelation function with respect to the delay time. Become.
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、各実施形態の一部同士の組み合わせを行っても構わない。 In addition, as long as it does not contradict the gist of the present invention, various modifications of the embodiments and combinations of parts of the embodiments may be performed.
100・・・粒子径分布測定装置
LS ・・・レーザ光源
D ・・・検出機構
D1、D2、D3 ・・・検出器
1 ・・・粒子径分布算出器
2 ・・・理論演算部
3 ・・・学習データ記憶部
4 ・・・粒子径分布モデル生成部
41 ・・・モデル記憶部
5 ・・・粒子径分布出力部
6 ・・・表示部
7 ・・・器差モデル生成部
8 ・・・器差出力部
9 ・・・校正パラメータモデル生成部
10 ・・・校正パラメータ出力部
11 ・・・異常状態モデル生成部
12 ・・・異常出力部
100 Particle size distribution measuring device LS Laser light source D Detection mechanism D1, D2,
Claims (12)
前記粒子径分布算出器が、
粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを機械学習により生成する粒子径分布モデル生成部と、
所定の理論演算式に基づいて粒子径分布を算出する理論演算部と、
前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力部とを備え、
前記粒子径分布出力部は、
前記粒子径分布モデルから粒子径分布を算出するものであり、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が所定の範囲内の場合に、前記粒子径分布モデルから得られた粒子径分布を出力し、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が前記所定の範囲外の場合に、前記理論演算部で算出された粒子径分布を出力する、粒子径分布測定装置。a light source for emitting light to a cell containing a sample consisting of a group of particles as a dispersion medium and a dispersoid; a detector for detecting light scattered by the sample; A particle size distribution measuring device comprising a particle size distribution calculator for calculating a particle size distribution of a group of particles contained in a sample,
The particle size distribution calculator,
a particle size distribution model generation unit for generating a particle size distribution model using machine learning, in which at least the light scattering pattern of the particle group is used as an explanatory variable and the particle size distribution of the particle group is used as at least the objective variable;
a theoretical calculation unit that calculates a particle size distribution based on a predetermined theoretical calculation formula;
a particle size distribution output unit that outputs the particle size distribution of the particle group contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector;
The particle size distribution output unit is
A particle size distribution is calculated from the particle size distribution model,
when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is within a predetermined range, outputting the particle size distribution obtained from the particle size distribution model;
A particle size distribution measuring device for outputting the particle size distribution calculated by the theoretical calculation unit when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is out of the predetermined range.
前記粒子径分布出力部から出力される各粒子径分布を一画面上に一覧表示する表示部をさらに備えた請求項1又は2記載の粒子径分布測定装置。 The particle size distribution output unit is configured to output a corresponding particle size distribution for each measurement,
3. The particle size distribution measuring apparatus according to claim 1, further comprising a display section for displaying a list of each particle size distribution output from the particle size distribution output section on one screen.
前記粒子径分布モデル生成部が、粒子の形状及び粒子径分布を目的変数とする粒子径分布モデルを生成するように構成された請求項1乃至3のいずれか一項に記載の粒子径分布測定装置。 The particle size distribution model generation unit performs machine learning using a light scattering pattern by a particle group having a non-spherical shape and a particle size distribution corresponding thereto as teacher data,
4. The particle size distribution measurement according to any one of claims 1 to 3, wherein the particle size distribution model generation unit is configured to generate a particle size distribution model having particle shape and particle size distribution as objective variables. Device.
散乱パターン又は粒子径分布を説明変数とし、同一の試料について自身と他の粒子径分布測定装置で測定された測定値の器差を目的変数とする器差モデルを機械学習により生成する器差モデル生成部と、
前記器差モデルに基づいて、前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから、他の粒子径分布測定装置において測定される散乱パターンを出力する器差出力部とをさらに備える、請求項1乃至6いずれかに記載の粒子径分布測定装置。 The particle size distribution calculator,
An instrumental error model that uses a scattering pattern or particle size distribution as an explanatory variable and uses machine learning to generate an instrumental error model that uses the instrumental error between measured values of the same sample measured by itself and another particle size distribution analyzer as an objective variable. a generator;
7. An instrumental error output unit for outputting a scattering pattern measured by another particle size distribution measuring device from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector based on the instrumental error model. The particle size distribution measuring device according to any one of the above.
散乱パターン又は粒子径分布を説明変数とし、少なくとも屈折率を含む校正パラメータを目的変数とする校正パラメータモデルを機械学習により生成する校正パラメータモデル生成部と、
前記校正パラメータモデルと、測定された散乱パターン又は粒子径分布に基づいて設定すべき校正パラメータを出力する校正パラメータ出力部と、
前記校正パラメータ出力部から出力される校正パラメータ、所定の理論演算式、及び、前記検出器の出力に基づいて粒子径分布を算出する理論演算部とをさらに備えた請求項1乃至7いずれかに記載の粒子径分布測定装置。 The particle size distribution calculator,
a calibration parameter model generation unit that uses machine learning to generate a calibration parameter model having a scattering pattern or particle size distribution as an explanatory variable and a calibration parameter including at least a refractive index as an objective variable;
a calibration parameter output unit that outputs calibration parameters to be set based on the calibration parameter model and the measured scattering pattern or particle size distribution;
8. Any one of claims 1 to 7, further comprising a theoretical calculation unit for calculating a particle size distribution based on the calibration parameters output from the calibration parameter output unit, a predetermined theoretical calculation formula, and the output of the detector. The particle size distribution measuring device described.
前記異常状態モデルと、測定された散乱パターンに基づいて発生している異常を出力する異常出力部と、をさらに備えた請求項1乃至8いずれかに記載の粒子径分布測定装置。 an abnormal state model generation unit that generates an abnormal state model by machine learning, in which at least the scattering pattern is used as an explanatory variable and the abnormal state of the particle size distribution measuring apparatus is used as an objective variable;
9. The particle size distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising the abnormal state model and an abnormality output unit that outputs an abnormality occurring based on the measured scattering pattern.
前記粒子径分布算出器が、
機械学習により生成された粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを記憶するモデル記憶部と、
所定の理論演算式に基づいて粒子径分布を算出する理論演算部と、
前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力部とを備え、
前記粒子径分布出力部は、
前記粒子径分布モデルから粒子径分布を算出するものであり、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が所定の範囲内の場合に、前記粒子径分布モデルから得られた粒子径分布を出力し、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が前記所定の範囲外の場合に、前記理論演算部で算出された粒子径分布を出力する、粒子径分布測定装置。a light source for emitting light to a cell containing a sample consisting of a group of particles as a dispersion medium and a dispersoid; a detector for detecting light scattered by the sample; A particle size distribution measuring device comprising a particle size distribution calculator for calculating a particle size distribution of a group of particles contained in a sample,
The particle size distribution calculator,
a model storage unit for storing a particle size distribution model having at least a light scattering pattern by a particle group generated by machine learning as an explanatory variable and having at least a particle size distribution of the particle group as an objective variable;
a theoretical calculation unit that calculates a particle size distribution based on a predetermined theoretical calculation formula;
a particle size distribution output unit that outputs the particle size distribution of the particle group contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector;
The particle size distribution output unit is
A particle size distribution is calculated from the particle size distribution model,
when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is within a predetermined range, outputting the particle size distribution obtained from the particle size distribution model;
A particle size distribution measuring device for outputting the particle size distribution calculated by the theoretical calculation unit when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is out of the predetermined range.
前記検出器の出力信号に基づいて前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布算出ステップを備え、
前記粒子径分布算出ステップが、
粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを機械学習により生成する粒子径分布モデル生成ステップと、
所定の理論演算式に基づいて粒子径分布を算出する理論演算ステップと、
前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力ステップとを備え、
前記粒子径分布出力ステップは、
前記粒子径分布モデルから粒子径分布を算出するものであり、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が所定の範囲内の場合に、前記粒子径分布モデルから得られた粒子径分布を出力し、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が前記所定の範囲外の場合に、前記理論演算ステップで算出された粒子径分布を出力する、粒子径分布測定方法。A particle size distribution measuring device is used that includes a light source that emits light to a cell containing a sample containing a group of particles that are a dispersion medium and a dispersoid, and a detector that detects light scattered by the sample. A particle size distribution measuring method comprising:
A particle size distribution calculating step of calculating a particle size distribution of a group of particles contained in the sample based on the output signal of the detector;
The particle size distribution calculation step includes
a particle size distribution model generation step of generating a particle size distribution model using machine learning, in which at least the light scattering pattern by the particle group is used as an explanatory variable and the particle size distribution of the particle group is used as at least the objective variable;
A theoretical calculation step of calculating a particle size distribution based on a predetermined theoretical calculation formula;
a particle size distribution output step of outputting the particle size distribution of the particle group contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector;
The particle size distribution output step includes:
A particle size distribution is calculated from the particle size distribution model,
when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is within a predetermined range, outputting the particle size distribution obtained from the particle size distribution model;
A particle size distribution measuring method, wherein when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is outside the predetermined range, the particle size distribution calculated in the theoretical calculation step is output.
前記検出器の出力信号に基づいて前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布算出器としての機能をコンピュータに発揮させるものであり、
前記粒子径分布算出器が、
粒子群による光の散乱パターンを少なくとも説明変数とし、粒子群の粒子径分布を少なくとも目的変数とする粒子径分布モデルを機械学習により生成する粒子径分布モデル生成部と、
所定の理論演算式に基づいて粒子径分布を算出する理論演算部と、
前記検出器の出力信号の示す散乱パターンから前記試料に含まれる粒子群の粒子径分布を出力する粒子径分布出力部とを備え、
前記粒子径分布出力部は、
前記粒子径分布モデルから粒子径分布を算出するものであり、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が所定の範囲内の場合に、前記粒子径分布モデルから得られた粒子径分布を出力し、
前記粒子径分布モデルにより算出された粒子径分布が前記所定の範囲外の場合に、前記理論演算部で算出された粒子径分布を出力する、粒子径分布測定装置用プログラム。
Used in a particle size distribution measuring device equipped with a light source for emitting light to a cell containing a sample containing a group of particles as a dispersion medium and a dispersoid, and a detector for detecting light scattered by the sample. A program that
causing a computer to exhibit a function as a particle size distribution calculator for calculating the particle size distribution of a group of particles contained in the sample based on the output signal of the detector,
The particle size distribution calculator,
a particle size distribution model generation unit for generating a particle size distribution model using machine learning, in which at least the light scattering pattern of the particle group is used as an explanatory variable and the particle size distribution of the particle group is used as at least the objective variable;
a theoretical calculation unit that calculates a particle size distribution based on a predetermined theoretical calculation formula;
a particle size distribution output unit that outputs the particle size distribution of the particle group contained in the sample from the scattering pattern indicated by the output signal of the detector;
The particle size distribution output unit is
A particle size distribution is calculated from the particle size distribution model,
when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is within a predetermined range, outputting the particle size distribution obtained from the particle size distribution model;
A program for a particle size distribution measuring device, which outputs the particle size distribution calculated by the theoretical calculation unit when the particle size distribution calculated by the particle size distribution model is out of the predetermined range.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002048700A (en) | 2000-08-07 | 2002-02-15 | Natl Aerospace Lab | Method and apparatus for measurement of particle size distribution |
JP2002243624A (en) | 2001-02-20 | 2002-08-28 | Horiba Ltd | Particle diameter distribution measuring instrument |
JP2005208024A (en) | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Jfe Steel Kk | Method for forming grain size distribution of powdery/granular material |
JP2008122208A (en) | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Horiba Ltd | Device for measuring data compatible particle size distribution |
JP2010271159A (en) | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Shimadzu Corp | Particle size distribution measuring device |
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002048700A (en) | 2000-08-07 | 2002-02-15 | Natl Aerospace Lab | Method and apparatus for measurement of particle size distribution |
JP2002243624A (en) | 2001-02-20 | 2002-08-28 | Horiba Ltd | Particle diameter distribution measuring instrument |
JP2005208024A (en) | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Jfe Steel Kk | Method for forming grain size distribution of powdery/granular material |
JP2008122208A (en) | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Horiba Ltd | Device for measuring data compatible particle size distribution |
JP2010271159A (en) | 2009-05-21 | 2010-12-02 | Shimadzu Corp | Particle size distribution measuring device |
WO2017073737A1 (en) | 2015-10-28 | 2017-05-04 | 国立大学法人東京大学 | Analysis device |
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