TW201903381A - 粒子測量裝置和粒子測量方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供能高精度地測量粒徑的粒子測量裝置和粒子測量方法。流動池（1）包括試樣流體的流道（1a）。照射光學系統（3）用來自光源（2）的光照射流道（1a）內的試樣流體。拍攝部（4）從流道（1a）的延長方向拍攝來自所述光通過的流道（1a）內的檢測區域中的粒子的散射光。粒徑確定部（23）根據由拍攝部（4）以規定的幀率拍攝到的粒子的多個靜止圖像，確定布朗運動引起的粒子的二維方向的移動量，根據二維方向的移動量確定粒子的粒徑。

Description

粒子測量裝置和粒子測量方法
本發明涉及粒子測量裝置和粒子測量方法。
利用光散射現象的粒子計數器廣為人知。可是，光散射現象依賴溶劑與溶質（粒子）的相對折射率。因此，例如如果使用利用水（折射率：1.33）中的聚苯乙烯乳膠粒子（PSL粒子，折射率：1.59）校正過的粒子計數器，測量水中的粒徑30nm的金膠體粒子（折射率：0.467-i2.41（光源波長532nm的情況）），則其粒徑被評價為約75nm。
另一方面，提出有如下的一種粒子測量方法：著眼於從斯托克斯-愛因斯坦公式求出的、布朗運動引起的粒子移動量（位移量），根據測量出的移動量求出粒徑粒子測量。在該測量方法中，使用直線形狀的流動池，利用拍攝部，從與試樣流體的流動方向垂直的方向，以規定的時間間隔拍攝試樣流體。此外，通過分析所述拍攝圖像，根據粒子的布朗運動引起的粒子移動量，求出粒徑（例如參照專利文獻1）。
現有技術文獻
專利文獻1：國際公開第2016/159131號
在所述的粒子測量方法中，相對於試樣流體的流動方向，從大致垂直方向拍攝試樣流體。因此，在拍攝圖像中除了布朗運動引起的移動量以外，還包含試樣流體的流速引起的移動量。因此，為了確定布朗運動引起的粒子的移動量，必須從試樣流體的流動方向上的粒子移動量減去試樣流體的流速引起的移動量。可是，準確把握流動池內的準確流速分佈並不容易。因此，布朗運動引起的粒子的移動量、進而粒徑的測量值容易產生誤差。
本發明是鑒於所述的問題而做出的發明，本發明的目的是提供能夠高精度地測量粒徑及每個粒徑的個數濃度的粒子測量裝置和粒子測量方法。
本發明的粒子測量裝置，其包括：流動池，包括試樣流體的流道，所述試樣流體包含粒子；光源，輸出光；照射光學系統，用來自所述光源的所述光照射所述流道中的所述試樣流體；第一拍攝部，從所述流道的延長方向拍攝來自所述光通過的所述流道內的檢測區域中的所述粒子的散射光；以及粒徑確定部，根據由所述第一拍攝部以規定的幀率拍攝到的所述粒子的多個靜止圖像，確定布朗運動引起的所述粒子的二維方向的移動量，根據所述二維方向的移動量確定所述粒子的粒徑。
本發明的粒子測量方法，其包括：向由流動池形成的流道中的試樣流體照射來自光源的光；從所述流道的延長方向拍攝來自所述光通過的所述流道內的檢測區域中的粒子的散射光；根據以規定的幀率拍攝到的所述粒子的多個靜止圖像，確定布朗運動引起的所述粒子的二維方向的移動量，根據所述二維方向的移動量確定所述粒子的粒徑。
按照本發明，能夠得到能高精度地測量粒徑的粒子測量裝置和粒子測量方法。
以下，參照附圖說明本發明的實施方式。
實施方式1
圖1是表示本發明實施方式1的粒子測量裝置的光學結構的立體圖。圖2是圖1所示的粒子測量裝置的側視圖。
在圖1中，流動池1彎曲成L形。流動池1包括直線狀且流過試樣流體的第一流道1a（圖1中的Y方向）以及第二流道1b（圖1的Z方向）。第一流道1a的斷面（平行於X-Z平面的斷面）的形狀，例如為1mm×1mm程度的矩形。第二流道1b的斷面（平行於X-Y平面的斷面）也是例如矩形形狀。例如，流動池1是合成石英製品或藍寶石製品。另外，只要具有L形的彎曲部分，流動池1也可以是曲柄形或者コ形等形狀。
光源2是例如射出鐳射等照射光的光源。照射光學系統3從與第一流道1a的試樣流體的行進方向（圖1中的Y方向）垂直的方向（圖1中的X方向），用從光源2射出且整形為規定的形狀的鐳射照射試樣流體。
拍攝部4（第一拍攝部）具備電荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）或者互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）感測器等圖像感測器。使用所述圖像感測器，根據來自鐳射通過的第一流道1a內的檢測區域中的粒子的散射光，在第一流道1a的延長方向上，從與流體的流動方向正對的位置，由拍攝部4拍攝粒子。在本發明的實施方式1中，以將試樣流體的流向從第一流道1a（Y方向）變更為第二流道1b（Z方向）的方式，將流動池1彎曲成L形。但是，試樣流體的流向不限於此。例如，也可以使試樣流體的流體流從第二流道（Z方向）變更到第一流道（Y方向）。在該情況下，拍攝部4從與第一流道1a的檢測區域內的流動方向相反的位置進行拍攝。
聚光光學系統5將來自鐳射通過的第一流道1a內的檢測區域中的粒子的散射光會聚到拍攝部4的圖像感測器。聚光光學系統5例如由球面透鏡或者非球面透鏡構成。聚光光學系統5具有第一流道1a的檢測區域內的流體的流體流的延長方向（圖1中的Y方向）的光軸。此外，所述光軸通過檢測區域的中心和拍攝部的圖像感測器的中心。即，「檢測區域」是鐳射與由聚光光學系統5向所述圖像感測器上聚光的範圍交叉的區域。在此，作為檢測區域，優選的是拍攝部4和聚光光學系統5的景深大於所述的光軸方向上的鐳射的寬度。
另外，如圖2所示，在位於所述的檢測區域和聚光光學系統5之間的流動池1的內壁上形成有球面狀的凹部1c（凹透鏡形狀）。通過這樣做，可以使從檢測區域到球面（凹部1c）的距離大致成為球面的曲率半徑。其結果，可以抑制從檢測區域入射到流動池1的內壁的散射光的折射。此外，可以容易地提高X-Z平面上的移動量的測量精度。另外，取代設置凹部1c，也可以通過計算處理進行修正。
圖3是表示本發明實施方式1的粒子測量裝置的電氣結構的框圖。在圖3中，信號處理部11從拍攝部4取得拍攝圖像。根據所述拍攝圖像，信號處理部11計算所述的粒子的粒徑、每個粒徑的個數濃度和粒子的折射率等。
信號處理部11包括圖像取得部21、粒子移動量確定部22和粒徑確定部23。
圖像取得部21從拍攝部4取得由拍攝部4以例如30（fps）等規定的幀率（frame rate）（構成動態圖像的靜止圖像的每單位時間的拍攝數量，例如單位為fps：幀每秒（frames per second））拍攝到的多個幀（靜止圖像）。
粒子移動量確定部22在各幀中確定粒子。此外，粒子移動量確定部22進行各幀中的同一粒子的關聯和移動量的確定。此外，粒子移動量確定部22在確定了是粒子的情況下，將圖像資訊向散射光強度確定部31發送。
粒子移動量確定部22例如將1幀前的幀（靜止圖像）中的粒子的位置作為基點，在當前幀中搜索距基點規定範圍內的粒子。在所述規定範圍內發現的粒子，被確定為與1幀前的粒子相同的粒子。由此，在多幀中，確定粒子的軌跡。其結果，確定布朗運動引起的二維方向的各移動量x、z。
試樣流體在第一流道1a內的檢測區域附近，沿Y方向在層流狀態下流動。因此，X-Z平面上幾乎不存在試樣流體的流速引起的移動量。因此，粒子移動量確定部22能夠無需修正依賴於試樣流體的流速的粒子的移動量地觀測布朗運動。
對於各粒子，粒徑確定部23根據幀率和所述二維方向的各移動量x、z，確定粒子的粒徑d。
例如，粒徑確定部23根據下述公式，確定擴散係數D。在此，t是用幀率規定的時間間隔。
D＝＜x2 ＋z2 ＞/（4・t）
在此，＜a＞表示a的平均。
即，粒徑確定部23根據構成拍攝的時間順序的N個幀（靜止圖像）中的粒子的位置，確定與連續的兩個幀之間的粒子的X方向和Z方向的移動量對應的實際的移動量。通過這樣做，計算最大（N-1）個的X方向的移動量x的平方與Z方向的移動量z的平方之和的平均，將該平均作為＜x2 ＋z2 ＞。
此外，粒徑確定部23根據下述公式（斯托克斯-愛因斯坦公式），確定粒徑d。
d＝kB・T/（3π・η・D）
在此，kB為波茲曼常數，T為絕對溫度，η是試樣流體的粘性係數。
圖4是對在實施方式1中由拍攝部4觀測到的X-Z平面上的粒子的布朗運動進行說明的圖。在此，圖示了在檢測區域中拍攝了3個粒子的情況。圖4是表示在各個粒子中用直線連接在各幀中被確定了的粒子的位置得到的、布朗運動引起的移動量的軌跡的圖。各直線的長度代表每個幀的移動量。如上所述，在觀測到X-Z平面上的粒子的布朗運動的情況下，無需修正依賴於試樣流體的流速的粒子的移動量即可。
此外，信號處理部11包括散射光強度確定部31，所述散射光強度確定部31用於確定被追蹤的各粒子的散射光形成的軌跡的代表性亮度值。
散射光強度確定部31取得在粒子移動量確定部22中確定了是粒子的情況下發送的圖像資訊。通過對在所述的軌跡上的各測量點得到的亮度的平均值或同一粒子的最大亮度值使用二值化的面積修正等適當的方法，由散射光強度確定部31確定粒子的散射光強度相當值。
分析部35根據由粒徑確定部23確定的粒徑，計算每個粒徑的個數濃度。此外，分析部35根據按每個粒子由粒徑確定部23確定的基於擴散係數的粒徑以及由散射光強度確定部31確定的散射光強度相當值，對每個粒子分析粒子的特性。例如，可以將具有已知的粒徑且能夠大致視為單一粒徑的粒子，作為試樣粒子使用。在這樣的粒子中例如有聚苯乙烯乳膠粒子。也可以將這樣的粒子作為試樣粒子，預先求出已知的粒徑與相對於已知折射率的相對的散射光強度的關係。通過這樣做，能夠確定粒子的折射率，或者，能夠區分粒子和氣泡。此外，將這些結果向未圖示的例如存儲部、顯示部或外部輸出裝置輸出。
接下來，說明實施方式1的粒子測量裝置的動作。
如果粒子測量裝置開始動作，則光源2點亮。而後，照射光學系統3用來自光源2的鐳射照射由流動池1形成的第一流道1a中的試樣流體。拍攝部4根據來自鐳射通過的第一流道1a內的檢測區域中的粒子的散射光，拍攝粒子。此時，從與第一流道1a的流體流的延長方向（圖1中的Y方向）正對的位置，通過聚光光學系統5，由拍攝部4拍攝通過了流動池1的形成有球面狀的凹部1c（凹透鏡）的彎曲部分的散射光。
此外，信號處理部11從拍攝部4取得拍攝圖像。此外，如上所述，根據以規定的幀率（fps）拍攝到的粒子的多個幀（靜止圖像），由信號處理部11確定布朗運動引起的粒子的二維方向的各移動量x、z。此外，信號處理部11根據所述幀率（fps）和二維方向的各移動量x、z，確定粒子的粒徑和代表性的散射光強度相當值。通過這樣做，例如可以測量每個粒徑的個數濃度或者粒子的折射率。
如上所述，按照所述實施方式1，流動池1包括試樣流體的第一流道1a。照射光學系統3用來自光源2的光照射第一流道1a中的試樣流體。拍攝部4從第一流道1a的延長方向拍攝來自所述的光通過的第一流道1a內的檢測區域中的粒子的散射光。粒徑確定部23根據由拍攝部4以規定的幀率拍攝到的粒子的多個靜止圖像，確定布朗運動引起的粒子的二維方向的移動量。由粒徑確定部23根據被確定了的二維方向的移動量，確定粒子的粒徑。
由此，高精度地測量試樣流體內的粒子的粒徑。
即，試樣流體在第一流道1a的檢測區域附近，沿Y方向在層流狀態下流動。其結果，粒子從第一流道1a的延長方向被拍攝。因此，在X-Z平面上幾乎觀測不到試樣流體的流速引起的移動量。因此，無需進行依賴於試樣流體的流速的粒子的移動量的修正。其結果，能夠高精度地測量粒子的移動量，進而能夠高精度地測量粒徑。
此外，在以往例子中，從垂直於試樣流體的流動方向的方向拍攝粒子運動。拍攝系統的光軸方向的有效深度依賴於受光系統的景深。因此，作為結果，難以確定粒子的檢測區域。在本發明中，拍攝系統的景深不影響粒子的檢測區域的確定。因此，粒子的檢測區域的確定變得容易。其結果，能夠高精度地測量粒徑和個數濃度。
實施方式2
圖5是表示本發明實施方式2的粒子測量裝置的光學結構的立體圖。圖6是表示本發明實施方式2的粒子測量裝置的電氣結構的框圖。
如圖5和圖6所示，實施方式2的粒子測量裝置還包括拍攝部61（第二拍攝部）、聚光光學系統62、圖像取得部71和粒子移動量確定部72。
拍攝部61包括CCD或者CMOS等圖像感測器。此外，拍攝部61使用所述圖像感測器，根據來自所述的檢測區域中的粒子的散射光，從與第一流道1a的檢測區域內的流體的流動方向（圖5中的Y方向）垂直的方向（圖5中的Z方向）拍攝粒子。
拍攝部4和拍攝部61理想的是具有相同的幀率（例如30幀/秒）並且可以彼此同步地切換幀。但是，拍攝部4和拍攝部61的方式不限於此。例如，只要能夠使每幀（靜止圖像）的拍攝時刻一致，可以使用任意的拍攝部4和拍攝部61。
圖像取得部71從拍攝部61取得由拍攝部61拍攝到的多個幀。
粒子移動量確定部72在由圖像取得部71取得的各幀中檢測檢測區域內的粒子。此外，由粒子移動量確定部72確定各幀中的二維方向（X-Y平面）的粒子的位置。通過這樣做，粒子移動量確定部72確定各移動量x、y。
在實施方式2中，粒徑確定部23根據由粒子移動量確定部22確定的二維方向（X-Z平面）的各移動量x、z以及由粒子移動量確定部72確定的二維方向（X-Y平面）的各移動量x、y，確定布朗運動引起的粒子的三維方向的各移動量x、y、z，由此確定粒子的粒徑d。
例如，粒徑確定部23根據下述公式，確定擴散係數D。在此，t是用幀率規定的時間間隔。
D＝＜x2 ＋y2 ＋z2 ＞/（6・t）
即，粒徑確定部23根據拍攝時間順序的N個拍攝圖像中的粒子的位置，確定連續的兩個拍攝圖像之間的粒子的x方向、y方向和z方向的移動量（實際的距離），並計算（N-1）個的X方向的移動量x的平方、Y方向的移動量y的平方和Z方向的移動量z的平方之和的平均，將該平均作為＜x2 ＋y2 ＋z2 ＞。
而後，粒徑確定部23根據所述的斯托克斯-愛因斯坦公式，確定粒徑d。
另外，例如在拍攝部4和拍攝部61拍攝到的幀中，有時會檢測到多個粒子。在該情況下，粒徑確定部23將在由拍攝部4拍攝的平面（X-Z平面）和由拍攝部61拍攝的平面（X-Y平面）上，在共同的方向（在此為X方向）上的移動量一致的粒子的像，確定為拍攝一個粒子得到的粒子的像。
此時，與實施方式1同樣地，粒徑確定部23將從拍攝部4的幀（靜止圖像）得到的X方向的移動量原狀作為布朗運動引起的X方向的移動量處理，將從拍攝部4的幀得到的Z方向的移動量原狀作為布朗運動引起的Z方向的移動量處理。另一方面，粒徑確定部23通過從由拍攝部61的拍攝圖像得到的Y方向的移動量減去試樣流體的流速引起的移動量，確定布朗運動引起的Y方向的移動量。
圖7是對在實施方式2中由拍攝部61觀測到的X-Y平面上的粒子的布朗運動進行說明的圖。圖7的（a）表示了規定幀數中的粒子的移動量的軌跡。圖7的（b）表示試樣流體的Y方向上的流速分佈。圖7的（c）表示規定幀數中的粒子的布朗運動引起的移動量的軌跡。
例如可以通過對流速模型（類比）進行擬合或者通過預先試驗進行測量來確定試樣流體的流速分佈。第一流道1a的檢測區域中的試樣流體的Y方向的流速分佈，例如如圖7的（b）所示。試樣流體的移動量在檢測區域的中央最大，而且隨著遠離中央而變小。此外，根據所述流速分佈和X方向上的粒子的位置，確定Y方向的試樣流體的流速引起的移動量。例如，通過從由拍攝圖像得到的Y方向的粒子的移動量減去試樣流體的流速引起的移動量，來確定X-Y平面上的粒子的布朗運動引起的二維方向的各移動量x、y。
接下來，說明實施方式2的粒子測量裝置的動作。
如果粒子測量裝置開始動作，則光源2點亮。照射光學系統3用來自光源2的鐳射照射流動池1所包括的第一流道1a中的試樣流體。拍攝部4根據來自鐳射通過的第一流道1a內的檢測區域中的粒子的散射光，從與第一流道1a的流體的流動方向（圖1中的Y方向）正對的位置拍攝粒子。並且同時，拍攝部61根據來自所述檢測區域中的粒子的散射光，從與第一流道1a的流體的流動方向垂直的方向（圖1中的Z方向）拍攝粒子。此時，拍攝部4和拍攝部61使幀彼此同步並以一定的幀率（fps）拍攝。
此外，信號處理部11從拍攝部4、拍攝部61取得拍攝圖像。此外，如上所述，根據以規定的幀率（fps）拍攝到的粒子的多個幀（靜止圖像），由信號處理部11確定布朗運動引起的粒子的三維方向的各移動量x、y、z。通過這樣做，可以根據三維方向的各移動量x、y、z，確定粒子的粒徑。
另外，實施方式2的粒子測量裝置的其它的結構和動作，與實施方式1相同。因此，省略其說明。
如上所述，按照所述實施方式2，拍攝部61根據來自光通過的第一流道1a內的檢測區域中的粒子的散射光，從與第一流道1a的流體的流動方向垂直的方向拍攝粒子。粒徑確定部23根據由拍攝部4以規定的幀率拍攝到的粒子的多個幀以及由拍攝部61以規定的幀率拍攝到的粒子的多個幀，確定布朗運動引起的粒子的三維方向的移動量。此外，由粒徑確定部23根據所述的三維方向的移動量和代表性散射光強度相當值，確定例如粒子的粒徑、每個粒徑的個數濃度或粒子的折射率。
由此，三維的移動量相當於真正的粒子的移動量。因此，能夠以更高的精度測量試樣流體內的粒子的粒徑等。
實施方式3
圖8是對實施方式3的粒子測量裝置的流道的結構進行說明的立體圖。圖9是對在實施方式3中使用的二維方向的流速分佈進行說明的圖。
在實施方式3中，根據對納維-斯托克斯方程進行直接計算的流體模擬，評價了流速分佈。其目的是在彎曲為L形的流動池中流動的粒子的布朗運動引起的移動量的檢測中，驗證是否應考慮試樣流體的流速的影響。另外，所述流體模擬使用現有的方法實施。
在所述流體模擬中，計算了圖8所示的具有彎曲為L形形狀的流道中的流速分佈。按以下的條件進行了作為成為流道的彎曲部的流入通道（Y方向）的第一流道81和作為流出通道（Z方向）的第二流道82的結合部附近的、流入通道側的流速分佈的模擬。即，第一流道81的斷面是1mm×1mm的正方形。此外，第二流道82的斷面是2.6mm×0.8mm的長方形。
此外，在所述模擬中，試樣流體為密度1g/mL、粘度1mPa・s的非壓縮性流體（水）。此外，所述試樣流體的流量為0.3mL/min。另外，該情況下的第一流道81內的平均流速為5.0mm/s。
圖9表示了從第一流道81與第二流道82的結合部的彎曲位置（圖8中的Y＝0），向第一流道81側分別離開0.25mm、0.5mm和0.75mm的位置（在圖8中，Y＝－0.25mm，－0.5mm，－0.75mm）處的第一流道81的斷面（與第一流道81的軸向垂直的斷面）內的二維流速向量。圖9的（a）表示0.25mm的情況，圖9的（b）表示0.5mm的情況，圖9的（c）表示0.75mm的情況。另外，所述斷面內的二維流速向量表示用面內的流速的最大值亦即面內平均流速5.0mm/s標準化了的大小。不論在哪個結果中，在第一流道81的中央附近都出現了與第一流道81垂直的彎曲方向（Z方向）的流速成分。此外可知，隨著從第一流道81的彎曲部分離開，與第一流道81垂直的流速成分減少，即，形成有沿著第一流道81的流體流。根據所述類比的結果可知，在作為第一流道81的寬度（圖9中的X方向的寬度或Z方向的寬度）的1mm以上的從彎曲位置離開的位置，流速中的彎曲方向的流速成分，降低到不足平均流速的1%。
因此，在從流入通道方向（Y方向）觀察圖8所示的形狀的L形流道的彎曲部分附近的粒子的布朗運動並從布朗運動確定粒子的粒徑的過程中，優選的是考慮與第一流道81垂直的彎曲方向（圖9中的Z方向）上的流速成分並進行修正。
在實施方式3中，根據所述認識，在所述的檢測區域位於距流道的彎曲位置的規定範圍（如上所述地距彎曲位置的距離小於1mm的範圍）內的情況下，通過基於所述粒子測量裝置的流道形狀和試樣流體的流體特性的所述的流體模擬，確定第一流道81內的所述檢測區域的位置（即，沿圖8中的第一流道81的Y方向上的位置）處的斷面（圖8中的X-Z平面）上的二維方向（X方向和Z方向）的試樣流體的流速成分。
此外，在實施方式3中，與所述的拍攝部4同樣的拍攝部83，從與檢測區域中的流體的流動方向正對的位置拍攝來自所述檢測區域中的粒子的散射光。此外，粒徑確定部23根據由拍攝部83以規定的幀率拍攝到的粒子的多個靜止圖像以及通過流體類比預先確定的檢測區域中的二維方向的試樣流體的流速成分，確定布朗運動引起的粒子的二維方向的移動量。通過這樣做，可以根據修正後的二維方向的移動量確定粒子的粒徑。
具體地說，粒徑確定部23根據構成拍攝的時間順序的N個幀（靜止圖像）中的粒子的位置，確定與連續的兩個幀之間的粒子的X方向和Z方向的移動量對應的實際的移動量。此外，通過從所述實際的移動量減去通過流體模擬預先確定的二維方向的試樣流體的流速成分引起的移動量，由粒徑確定部23確定布朗運動引起的粒子的二維方向的移動量。此外，和實施方式1同樣地，根據布朗運動引起的粒子的二維方向的移動量，確定粒徑。
另外，實施方式3的粒子測量裝置的其它的結構和動作，與實施方式1或實施方式2相同。因此，省略其說明。
如上所述，按照所述實施方式3，即使在檢測區域位於流道的彎曲部分附近的情況下，也能夠準確地確定布朗運動引起的粒子的二維方向的移動量，進而能夠準確地確定粒徑。
另外，針對所述實施方式的各種變形和修正，對本領域技術人員來說也是顯而易見的。可以不脫離本實施方式的發明思想和技術範圍且不弱化所意圖的優點的情況下實施所述變形和修正。即，這樣的變形和修正也包含在本實施方式的技術範圍內。
例如，在實施方式1、2、3中，分析部35也可以按由粒徑確定部23確定的每個粒徑，計數具有所述粒徑的粒子數，並計算個數濃度。在該情況下，可以進而由粒徑確定部23計算每個任意的粒徑區間的所述個數濃度的粒徑分佈。
工業實用性
本發明的粒子測量裝置和粒子測量方法，例如能應用於試樣流體所含的粒子的粒徑或者每個粒徑的個數濃度的測量。
1‧‧‧流動池
1a‧‧‧第一流道
1b‧‧‧第二流道
1c‧‧‧凹部
2‧‧‧光源
3‧‧‧照射光學系統
4‧‧‧拍攝部
5‧‧‧聚光光學系統
11‧‧‧信號處理部
21‧‧‧圖像取得部
22‧‧‧粒子移動量確定部
23‧‧‧粒徑確定部
31‧‧‧散射光強度確定部
35‧‧‧分析部
61‧‧‧拍攝部
62‧‧‧聚光光學系統
71‧‧‧圖像取得部
72‧‧‧粒子移動量確定部
81‧‧‧第一流道
82‧‧‧第二流道
83‧‧‧拍攝部
圖1是表示本發明實施方式1的粒子測量裝置的光學結構的立體圖。 圖2是圖1所示的粒子測量裝置的側視圖。 圖3是表示本發明實施方式1的粒子測量裝置的電氣結構的框圖。 圖4是對在實施方式1中通過拍攝部4觀測到的X-Z平面上的粒子的布朗運動進行說明的圖。 圖5是表示本發明實施方式2的粒子測量裝置的光學結構的立體圖。 圖6是表示本發明實施方式2的粒子測量裝置的電氣結構的框圖。 圖7是對在實施方式2中通過拍攝部61觀測到的X-Y平面上的粒子的布朗運動進行說明的圖。 圖8是對實施方式3的粒子測量裝置的流道的結構進行說明的立體圖。 圖9是對在實施方式3中使用的二維方向的流速分佈進行說明的圖。

Claims (9)

  1. 一種粒子測量裝置，其特徵在於： 所述粒子測量裝置包括： 一流動池，包括一試樣流體的一流道，所述試樣流體包含一粒子； 一光源，輸出一光； 一照射光學系統，用來自所述光源的所述光照射所述流道中的所述試樣流體； 一第一拍攝部，從所述流道的一延長方向拍攝來自所述光通過的所述流道內的一檢測區域中的所述粒子的散射光；以及 一粒徑確定部，根據由所述第一拍攝部以一規定的幀率拍攝到的所述粒子的多個靜止圖像，確定布朗運動引起的所述粒子的一二維方向的移動量，根據所述二維方向的移動量確定所述粒子的一粒徑。
  2. 如請求項1所述的粒子測量裝置，其特徵在於： 所述粒子測量裝置還包括一第二拍攝部，所述第二拍攝部從與所述流道的所述延長方向垂直的方向拍攝來自所述光通過的所述流道內的所述檢測區域中的所述粒子的散射光； 所述粒徑確定部根據由所述第一拍攝部以所述規定的幀率拍攝到的所述粒子的多個靜止圖像以及由所述第二拍攝部以一規定的幀率拍攝到的所述粒子的多個靜止圖像，確定布朗運動引起的所述粒子的一三維方向的移動量，並根據所述三維方向的移動量確定所述粒子的一粒徑。
  3. 如請求項2所述的粒子測量裝置，其特徵在於： 所述第一拍攝部和所述第二拍攝部具有相同的幀率並彼此同步切換幀； 所述粒徑確定部確定針對相同的粒子的由所述第一拍攝部拍攝到的所述靜止圖像以及由所述第二拍攝部拍攝到的所述靜止圖像，並確定布朗運動引起的所述粒子的所述三維方向的移動量，並且根據所述三維方向的移動量確定所述粒子的一粒徑。
  4. 如請求項1所述的粒子測量裝置，其特徵在於： 所述粒子測量裝置還包括： 一散射光強度確定部，根據所述粒子的圖像確定所述粒子的一散射光強度相當值；以及 一分析部，根據由所述粒徑確定部確定的所述粒徑以及由所述散射光強度確定部確定的所述散射光強度相當值，分析所述粒子的一特性。
  5. 如請求項1所述的粒子測量裝置，其特徵在於： 所述流動池具有彎曲為L形的形狀； 所述第一拍攝部從與所述檢測區域中的所述試樣流體的一流動方向正對的一位置進行拍攝。
  6. 如請求項5所述的粒子測量裝置，其特徵在於： 所述流動池在L形彎曲的部分具有球面狀的一凹部： 所述第一拍攝部通過所述凹部，拍攝來自所述檢測區域中的所述粒子的散射光。
  7. 如請求項1所述的粒子測量裝置，其特徵在於： 所述粒子測量裝置還包括一分析部，所述分析部針對由所述粒徑確定部確定的每個粒徑，計數具有該粒徑的一粒子數量並計算一個數濃度，並且計算每個任意的粒徑區間的所述個數濃度的一粒徑分佈。
  8. 一種粒子測量裝置，其特徵在於： 所述粒子測量裝置包括： 一流動池，包括一試樣流體的一流道，所述試樣流體包含一粒子； 一光源，輸出一光； 一照射光學系統，用來自所述光源的所述光照射所述流道中的所述試樣流體； 一第一拍攝部；以及 一粒徑確定部； 其中所述第一拍攝部從與一檢測區域中的所述試樣流體的一流動方向正對的一位置拍攝來自所述光通過的、從所述流道的一彎曲位置到規定範圍內的所述檢測區域中的所述粒子的散射光； 所述粒徑確定部根據由所述第一拍攝部以一規定的幀率拍攝到的所述粒子的多個靜止圖像以及所述檢測區域中的所述試樣流體的一二維方向的一流速成分，確定布朗運動引起的所述粒子的一二維方向的一移動量，根據所述二維方向的所述移動量確定所述粒子的一粒徑，當確定所述粒子的所述粒徑時進行去除流體運動對所述二維方向的所述粒子的所述移動量影響的修正。
  9. 一種粒子測量方法，其特徵在於： 所述粒子測量方法包括： 用來自一光源的一光照射一流動池所包括的一流道內的一試樣流體； 從所述流道的一延長方向拍攝來自所述光通過的所述流道內的一檢測區域中的一粒子的散射光； 根據以一規定的幀率拍攝到的所述粒子的多個靜止圖像，確定布朗運動引起的所述粒子的一二維方向的一移動量，根據所述二維方向的所述移動量確定所述粒子的一粒徑。
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