WO2019230624A1 - 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

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 Download PDF

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particle
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森　哲也
久 秋山
誠 名倉
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株式会社堀場製作所
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    • G01N2015/0222—Investigating a scatter or diffraction pattern from dynamic light scattering, e.g. photon correlation spectroscopy

Definitions

  • the present invention relates to a program used for a particle size distribution measuring device and a particle size distribution measuring device.
  • Patent Document 1 As a particle size distribution measuring device, as shown in Patent Document 1, light is irradiated to a particle group as a measurement target, and based on the light intensity spectrum (hereinafter referred to as an actual spectrum) of the diffracted / scattered light, There is a light scattering type for calculating the particle size distribution.
  • an actual spectrum the light intensity spectrum of the diffracted / scattered light
  • a particle group irradiated with light may include not only a measurement target but also a foreign object other than the measurement target (hereinafter referred to as a non-target particle group).
  • the particle size distribution of the measurement target is obtained by subtracting the particle size distribution of the non-target particle group from the particle size distribution of the entire particle group obtained based on the spectrum.
  • the particle size distribution of the non-target particle group appears greatly in the particle size distribution of the entire particle group obtained based on this actual spectrum. Therefore, the particle size distribution of the particle group to be measured does not appear, or even if it appears, the distribution lacks accuracy. Therefore, even if the particle size distribution of the non-target particle group is subtracted from the particle size distribution of the entire particle group as described above, the particle size distribution of the measurement target cannot be obtained with high accuracy.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and even if the influence of a particle group that is not a measurement target is large, the particle size distribution of the particle group that is a measurement target should be obtained with high accuracy. This is the main issue.
  • the particle size distribution measuring apparatus irradiates light to a particle group which is a measurement object accommodated in a cell, and the particles of the particle group based on a light intensity signal indicating the light intensity of the diffracted / scattered light.
  • a particle size distribution measuring device for calculating a diameter distribution, an actual spectrum acquisition unit for acquiring an actual spectrum that is a light intensity spectrum obtained from the light intensity signal, and a non-target particle that is not a measurement object accommodated in the cell
  • Non-target particle size distribution data indicating a particle size distribution of a group, and a non-target that is a light intensity spectrum that should be obtained when the non-target particle group is irradiated with light based on the non-target particle size distribution data
  • a non-target spectrum calculation unit that calculates a spectrum; Spectrum removal unit, and is characterized in that and a target particle size distribution calculation part which calculates the particle size distribution of the particle group which is the measurement target on the basis of the target spectrum.
  • the particle size distribution indicates the ratio (frequency) of particles with a certain particle size to the whole, and the distribution when all the particle sizes are the same particle size (only particles with a specific particle size) It is a concept that also includes a distribution indicating the presence of.
  • the target spectrum obtained by subtracting the influence of the non-target spectrum from the actual spectrum is calculated in the previous stage of calculating the particle size distribution, the target spectrum is measured. This is the light intensity spectrum of the diffracted / scattered light caused by the target particle group. Therefore, by calculating the particle size distribution of the particle group that is the measurement target based on this target spectrum, even if the influence of the non-target particle group is large, the particle size distribution of the particle group that is the measurement target is calculated. It can be obtained with high accuracy.
  • the non-target particle size distribution data is preferably obtained using a measurement principle different from that of the light scattering method. If this is the case, the advantages of various measurement principles different from those of the light scattering method (for example, the advantage that the particle size distribution can be accurately obtained by image processing, and the particle size distribution for small or large particles). By taking advantage of the advantage that it can be obtained with high accuracy, the non-target particle size distribution can be calculated with high accuracy.
  • an overall particle size distribution calculating unit that calculates an overall particle size distribution that is a particle size distribution of the entire particle group obtained from the actual spectrum, and the entire particle size distribution and particles that are not to be measured
  • a non-target particle size distribution specifying unit that specifies a particle size distribution of the non-target particle group based on a diameter range
  • the non-target spectrum calculation unit is a particle specified by the non-target particle size distribution specifying unit
  • the structure which receives a diameter distribution as said non-target particle diameter distribution data is mentioned.
  • the non-target spectrum calculation unit calculates the non-target spectrum using the non-target particle diameter distribution data and the refractive index of the non-target particle group.
  • the refractive index of the non-target particle group is used in addition to the non-target particle size distribution data, the calculated non-target spectrum is obtained when the non-target particle group is irradiated with light. It can be a more plausible light intensity spectrum that should be obtained.
  • the program for particle size distribution measuring apparatus irradiates light to a particle group as a measurement object accommodated in a cell, and the particles are based on a light intensity signal indicating the light intensity of the diffracted / scattered light.
  • a program used in a particle size distribution measuring apparatus for calculating a particle size distribution of a group the real spectrum acquisition unit acquiring a real spectrum which is a light intensity spectrum obtained from the light intensity signal, and accommodated in the cell It should be obtained when non-target particle size distribution data indicating the particle size distribution of non-target particle groups that are not measurement targets is received and light is applied to the non-target particle groups based on the non-target particle size distribution data.
  • a non-target spectrum calculating unit that calculates a non-target spectrum that is a light intensity spectrum, and a light intensity spectrum obtained by subtracting the influence of the non-target spectrum from the actual spectrum.
  • a non-target spectrum removing unit that calculates a target spectrum and a target particle size distribution calculating unit that calculates a particle size distribution of the particle group that is the measurement target based on the target spectrum. It is what. If such a program is used, the same effect as the particle diameter distribution measuring apparatus mentioned above can be obtained.
  • the particle size distribution of the particle group as the measurement target can be obtained with high accuracy.
  • the particle size distribution measuring apparatus 100 has a light intensity distribution according to the spread angle of diffraction / scattered light generated when a particle is irradiated with light, and the diffraction theory and MIE scattering theory. And a light scattering type measuring mechanism 101 that measures the particle size distribution by detecting the diffraction / scattered light.
  • the light scattering measurement mechanism 101 includes an apparatus main body 10 and an arithmetic unit 20.
  • the apparatus main body 10 is generated by irradiating a laser beam serving as a light source 13 that irradiates a particle group in the cell 11 with a cell 11 that accommodates a particle group that is a measurement target X, and a laser beam through a lens 12. And a plurality of photodetectors 14 for detecting the light intensity of the diffracted / scattered light according to the spread angle.
  • the cell 11 here is a batch type cell, but may be a circulation type cell or a dry type in which solid particles or liquid particles are dispersed in air.
  • the measurement target X pharmaceuticals, foods, chemical industrial products, and the like can be cited, and the measurement target X here is dispersed in a medium accommodated in the cell 11. Moreover, the case where the particle group accommodated in the cell 11 includes not only the measurement target X but also the particle Y that is not the measurement target X is assumed. Examples include air bubbles and particles having a particle size outside the measurement target.
  • the computing device 20 is physically a general purpose or dedicated computer having a CPU, a memory, an input / output interface, and the like. According to a predetermined program stored in a predetermined area of the memory, the arithmetic device 20 is a CPU or a peripheral device. By cooperating, as shown in FIG. 2, functions such as a real spectrum acquisition unit 21, a non-target spectrum calculation unit 22, a non-target spectrum removal unit 23, and a target particle size distribution calculation unit 24 are provided.
  • the real spectrum acquisition unit 21 receives the light intensity signal output from each photodetector 14 and receives the light intensity spectrum for the channel of each photodetector 14, that is, the light intensity spectrum with respect to the spread angle of the diffracted / scattered light (hereinafter referred to as “light intensity spectrum”). To obtain a real spectrum).
  • the actual spectrum includes the light intensity spectrum of the diffracted / scattered light caused by the particle group that is the measurement target X, and the diffraction / scattering caused by the particle group that is not the measurement target X (hereinafter referred to as the non-target particle group).
  • the light intensity spectrum of the scattered light overlaps.
  • the non-target spectrum calculation unit 22 has a light intensity spectrum of diffracted / scattered light caused by the non-target particle group, that is, only the non-target particle group is accommodated in the cell 11, and the non-target particle group is irradiated with light.
  • the light intensity spectrum that should be obtained in this case (hereinafter referred to as a non-target spectrum) is calculated.
  • the non-target spectrum calculation unit 22 receives non-target particle size distribution data indicating the particle size distribution of the non-target particle group in the cell 11 (hereinafter referred to as non-target particle size distribution).
  • the light intensity spectrum obtained by back calculation from the refractive index of the non-target particle group is calculated as the non-target spectrum.
  • the non-target spectrum calculation unit 22 here is not the second particle size distribution measuring mechanism 102 that measures the particle size distribution according to a measurement principle different from the light scattering method, as shown in FIGS. 1 and 2. It is configured to receive target particle size distribution data. Details of the second particle size distribution measuring mechanism 102 will be described later.
  • the non-target spectrum removing unit 23 subtracts the influence of the non-target spectrum calculated by the non-target spectrum calculating unit 22 described above from the actual spectrum.
  • the light intensity spectrum of diffracted / scattered light (hereinafter referred to as the target spectrum) caused by the particle group that is the measurement target X by subtracting the region occupied by the non-target spectrum from the actual spectrum. Is calculated.
  • the target spectrum may be calculated by subtracting, for example, a weighted region from the real spectrum from the actual spectrum.
  • the target particle size distribution calculation unit 24 calculates the particle size distribution of the measurement target X (hereinafter referred to as the target particle size distribution) based on the target spectrum calculated by the non-target spectrum removal unit 23, and this target particle The diameter distribution is displayed and output on a display, for example.
  • a specific display mode there is a mode in which the target particle size distribution is displayed on a graph in which one axis is set to the particle size and the other axis is set to the frequency (percentage), and only the target particle size distribution is displayed.
  • the target particle size distribution and the non-target particle size distribution may be displayed so as to be distinguishable.
  • the second particle size distribution measuring mechanism 102 is an image type measuring mechanism 102 that measures the particle size distribution by an image analysis method. As shown in FIGS. 1 and 2, a part of the particle size distribution measuring apparatus 100 is used. Make.
  • the image type measuring mechanism 102 measures the particle size distribution of the particle group that is not the object of measurement for the light scattering type measuring mechanism 101 described above, that is, the non-target particle group accommodated in the cell 11. Then, it is used to calculate the particle size distribution of the bubbles Y that are non-target particle groups.
  • the cell 11 is preferably the same as that used in the measurement by the light scattering measurement mechanism 101 described above, and the cell 11 is a measurement target for the light scattering measurement mechanism 101 as well as the bubble Y. As described above, X is also accommodated.
  • the image type measurement mechanism 102 includes a light irradiation device 30 that irradiates light to the bubble Y accommodated in the cell 11, and an imaging device that images the bubble Y accommodated in the cell 11. 40 and an image analysis device 50 that calculates the particle size distribution of the bubbles Y based on the image data obtained by the imaging device 40.
  • the light irradiation device 30 irradiates a particle group (bubble Y) accommodated in the cell 11 with a light beam having a predetermined spread, and is, for example, a surface emission type using a light emitting diode.
  • the light irradiation device 30 includes a light source 31 formed of a light emitting diode and a transmission filter 32 that is provided on the light emission side of the light source 31 and transmits light of a predetermined wavelength.
  • the transmission filter 32 according to the present embodiment transmits a wavelength received by the imaging device 40.
  • Telecentric illumination is optimal, but a combination of an LED light source and a condenser lens L may be used.
  • the imaging device 40 includes an imaging lens 41 and an imaging element 42 that receives light imaged by the imaging lens 41.
  • the imaging lens 41 has a focal plane (focal plane) in the cell 11 that accommodates the particle group.
  • the imaging lens 41 of this embodiment uses a telecentric lens. By using a telecentric lens, it is possible to capture an image without distortion without being affected by parallax.
  • the image sensor 42 receives light emitted from the light irradiation device 30 and passed through the cell 11, and image data obtained by the image sensor 42 is analyzed by the image analysis device 50.
  • the image analysis device 50 is a general-purpose or dedicated computer having a CPU, a memory, an input / output interface, an AD converter, an input unit such as a keyboard and a mouse, and the CPU and its peripherals based on a program stored in the memory.
  • functions such as a particle discriminating unit 51 and a non-target particle size distribution calculating unit 52 are provided.
  • the light irradiation device 30 and the imaging device 40 are arranged to face each other so as to sandwich the cell 11, and the light emitted from the light irradiation device 30 is transmitted through as shown in FIG. Refracts when passing through particles. More specifically, when the refractive index of the particle is larger than the refractive index of the medium, the light is refracted and condensed as shown in the upper part of the figure, and the refractive index of the particle is smaller than the refractive index of the medium. In this case, as shown in the lower part of the figure, the light is refracted and diverges.
  • a part of the light irradiated to the particles reaches the imaging device 40.
  • a light and dark region caused by refraction of light passing through the particles appears in the particle image captured by the imaging device 40.
  • the center portion of the particles shown in the image is a bright region (hereinafter referred to as a bright region S1), and the outer peripheral portion thereof is a dark region (hereinafter referred to as a dark region S2), and these bright regions S1.
  • the dark area S2 is an identifiable area.
  • the particle discriminating unit 51 determines whether the particle in the image is the measurement target X or the non-measurement target, that is, the bubble Y that is the measurement target X, based on the above-described light and dark regions S1 and S2. Determine. Specifically, the particle discriminating unit 51 determines that particles appearing in the image are the measurement target X based on the image difference between the light and dark regions S1 and S2 that appear due to the difference between the refractive index of the measurement target X and the refractive index of the bubble Y. Whether or not it is a bubble Y is determined, and for example, the above-described image difference is calculated by binarizing the image.
  • the particle discriminating unit 51 of the present embodiment uses the above-described image difference as the ratio of the bright region S1 to the particle imaged in the image. Based on this ratio, the particle is the measurement target X or the bubble Y It is comprised so that it may be determined. More specifically, the particle discriminating unit 51 is based on the ratio of the outer diameter of the bright region S1 to the outer diameter of the particle imaged in the image, or the ratio of the area of the bright region S1 to the area of the particle imaged in the image.
  • the particle is configured to discriminate whether the particle is the measurement target X or the bubble Y, and if the above-described ratio is less than a predetermined threshold, the particle is recognized as the bubble Y and is equal to or greater than the predetermined threshold. In the case of (1), the particle is recognized as the measurement object X.
  • the threshold value may vary depending on various factors such as the shape and size of the cell 11, the arrangement of the light irradiation device 30, the optical system of the imaging device 40, and the magnitude relationship between the refractive index of the medium and the refractive index of the particles. Therefore, as a threshold value, for example, bubbles generated by a bubble generator or the like are accommodated in the cell 11 of the present embodiment, and these bubbles are imaged using the light irradiation device 30 or the imaging device 40 of the present embodiment. , And can be determined based on the ratio of the bright area to the bubbles captured in the image. Then, by storing the threshold value thus determined in the memory of the image analysis apparatus 50, the particle determination unit 51 can acquire the threshold value from the memory and determine the particle.
  • the non-target particle size distribution calculation unit 52 is based on the image data obtained by the imaging device 42 described above and the determination result determined by the particle determination unit 51, that is, the particle size distribution of the non-target particle group accommodated in the cell 11, that is, Here, the particle size distribution of the bubbles Y is calculated as the above-mentioned non-target particle size distribution. Specifically, the non-target particle size distribution calculation unit 52 calculates the particle size distribution of the bubble Y by obtaining the outer diameter from the image data for each particle that the particle determination unit 51 has identified as the bubble Y. The data indicating the particle size distribution of the bubbles Y is output to the non-target spectrum calculation unit 22 as the non-target particle size distribution data described above.
  • the non-target particle size distribution as shown on the right side of FIG. 8B is obtained.
  • the peak of the non-target particle size distribution (here, 9.5 ⁇ m) is different from the peak due to the non-target particle group appearing in the overall particle size distribution (here, 10 ⁇ m).
  • the refractive index used for the calculation is that of the measurement target X, not the non-target particle group.
  • the non-target spectrum is calculated from the non-target particle size distribution measured by the image type measuring mechanism 102 using the diffraction theory and the MIE scattering theory. For this calculation, the refractive index of the non-target particle group is used.
  • the target spectrum is calculated by subtracting the influence of the non-target spectrum from the real spectrum, but before that, the weighted non-target spectrum is subtracted from the real spectrum.
  • the light intensities coincide with each other in the channel opposite to the channel of the photodetector 14 that detects the diffracted / scattered light caused by the measurement target X.
  • the non-target spectrum is weighted. That is, as in the present embodiment, when the measurement target X has a particle diameter smaller than that of the non-target particle group, the diffracted / scattered light detected in the right channel (one side) is caused by the measurement target X.
  • the diffracted / scattered light detected in the left (other side) channel is due to the non-target particle group, the light intensity of the non-target spectrum is matched so that the light intensity in the left (other side) channel matches.
  • Multiply by an appropriate coefficient a coefficient larger than 0 and smaller than 1 may be used, or a coefficient of 1 or more may be used).
  • the influence spectrum of the non-target spectrum is subtracted from the actual spectrum to calculate the target spectrum as shown on the left side of FIG. 8D, and based on this target spectrum, as shown on the right side of FIG. 8D.
  • the particle size distribution of the measurement object is calculated.
  • the target spectrum obtained by subtracting the influence of the non-target spectrum from the actual spectrum is calculated in the previous stage of calculating the particle size distribution.
  • This is the light intensity spectrum of the diffracted / scattered light caused by the particle group that is the measurement target X. Therefore, by calculating the target particle size distribution based on the target spectrum, even if the influence of the non-target particle group is large, the particle size distribution of the particle group that is the measurement target X can be obtained with high accuracy. it can.
  • the image type measurement mechanism 102 determines whether the particle captured in the image is the measurement target X or the bubble Y. Since it is discriminated, the particle size distribution of the determined bubble Y is relatively accurate, and as a result, the particle size distribution (target particle size distribution) of the particle group that is the measurement target X can be calculated with high accuracy. it can.
  • the target spectrum is calculated by subtracting the weighted non-target spectrum from the actual spectrum.
  • the photodetector 14 that detects the diffracted / scattered light caused by the measurement target X is used. Since the weighting is performed so that the light intensities match in the channel opposite to the channel, the target spectrum can be obtained with high accuracy.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the particle size distribution of the bubbles Y is calculated using the image measurement mechanism 102, and the particle size distribution of the bubbles Y is set as the non-target particle size distribution.
  • the device 20 may have a function of specifying the non-target particle size distribution.
  • the arithmetic device 20 further includes functions as an overall particle size distribution calculating unit 25 and a non-target particle size distribution specifying unit 26, as shown in FIG. Yes.
  • the total particle size distribution calculating unit 25 selects not only the entire particle group accommodated in the cell 11, that is, the particle group that is the measurement target X, but also the non-target particle group.
  • the particle size distribution (hereinafter referred to as the whole particle size distribution) of the particle group including the particle size is calculated using the refractive index of the measurement target X here.
  • the non-target particle size distribution specifying unit 26 specifies the non-target particle size distribution among the total particle size distribution calculated by the total particle size distribution calculating unit 25.
  • a measurement target range of the particle diameter where the target particle diameter distribution that is the particle diameter distribution of the measurement target X will appear is set in advance.
  • a method of specifying a distribution having a peak or a full width at half maximum outside the measurement target range as a non-target particle size distribution can be mentioned.
  • a distribution selected by the user among the total particle size distribution calculated by the total particle size distribution calculating unit 25 may be received and specified as the non-target particle size distribution.
  • the non-target particle size distribution data indicating the non-target particle size distribution specified in this way is output from the non-target particle size distribution specifying unit 26 to the non-target spectrum calculating unit 22, and thereafter, similarly to the above embodiment, the non-target particle size distribution data is output.
  • a non-target spectrum is calculated based on the particle size distribution data, and a target particle size distribution is calculated based on the target spectrum obtained by subtracting the non-target spectrum from the actual spectrum.
  • the refractive index used for calculating the overall particle size distribution described above that is, the refractive index of the measurement target X is used.
  • the refractive index of the measurement target X is used.
  • the image-type measurement mechanism 102 can be eliminated, and the particle size distribution of the non-target particle group can be obtained without imaging the non-target particle group or performing image processing on the imaging data. Since it can be specified, the apparatus configuration can be simplified and the measurement time can be shortened.
  • the particle discriminating unit 51 of the above embodiment discriminates the particles based on the image difference by using the ratio of the bright region S1 to the particles captured in the image as an image difference. As a difference, particles may be determined based on the image difference.
  • the particle discriminating unit 51 is configured to discriminate particles by comparing the size of the bright area S1 with a preset threshold value, as in the above embodiment. It should be.
  • the particle discriminating unit 51 compares the contrast (difference from the dark area S2), brightness, and illuminance of the bright area S1 with a preset threshold value. It is only necessary to be configured to discriminate.
  • the light irradiation device 30 irradiates the particle group with the same parallel light as in the above-described embodiment, and emits oblique light having an optical axis inclined with respect to the optical axis of the parallel light.
  • You may be comprised so that a particle group may be irradiated.
  • the particle discrimination unit 51 at least one of the ratio, size, shape, arrangement, or brightness of a bright region (hereinafter referred to as a second bright region) that appears due to refraction of oblique light passing through the particle. May be configured to identify whether the particle is the measurement target X or the bubble Y.
  • the shape and arrangement of the second bright region are image differences
  • particle type information indicating whether the particle is the measurement target X or the bubble Y
  • a second predetermined for each particle type for example, particle type information indicating whether the particle is the measurement target X or the bubble Y, and a second predetermined for each particle type.
  • the actual pattern which shows the actual shape and actual arrangement
  • both the measurement target X and the bubble Y are translucent particles, but one of the measurement target or the non-measurement target has translucency and the other has translucency. If not, the particle discriminating unit 51 may discriminate the particles based on whether or not a bright and dark area appears in the particles captured in the image, that is, based on the presence or absence of the bright and dark area.
  • the particle determination unit 51 is based on the particle information of the particle imaged in the image.
  • the particle information includes the shape of the particle (sphericity, aspect ratio, unevenness, etc.), the texture of the particle, and the like.
  • the type of the non-measurement target particle can be specified based on the particle information (shape, texture, etc.) obtained from the image. And the non-measurement target particle size distribution can be calculated more accurately.
  • the cell 11 used in the light scattering measurement mechanism 101 and the cell 11 used in the image measurement mechanism 102 are preferably the same, but the measurement object accommodated in the cell 11 If the ratio between the particle group and the non-target particle group is within a variation that can ensure the measurement accuracy of the particle size distribution of the measurement target, the light scattering type measurement mechanism 101 and the image type measurement mechanism 102 are different.
  • the cell 11 may be used.
  • the optical element of the embodiment may be made of a resin having a transmittance of about 30 Abbe numbers such as PC (polycarbonate) and PS (polystyrene) in addition to a glass material.
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • a part of the functions provided in the image analysis device may be provided in the arithmetic device, a part of the function provided in the arithmetic device may be provided in the image analysis device, or the arithmetic device and the image analysis device are provided.
  • the function may be provided in one information processing apparatus.
  • a part of the functions of the embodiment may be executed by a machine learning unit that performs arithmetic processing using a machine learning algorithm.
  • the function of the particle determination unit 51 may be executed by a machine learning unit.
  • the machine learning unit performs machine learning using a plurality of images acquired in advance, and determines whether the particle is the measurement target X or the bubble Y (non-target particle) using the result of the machine learning.
  • a part of the image including the particles to be discriminated may be cut out from the image obtained by the imaging device 40 and received as an input by the machine learning unit.
  • the second measurement mechanism is an image-type measurement mechanism.
  • a measurement mechanism based on a dynamic light scattering method or a centrifugal sedimentation method, a sieve or a microscope (specifically, a Raman microscope). Etc.) may be used.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Particle size distribution measuring apparatus 101 ... Light scattering type measuring mechanism 10 ... Apparatus main body 20 ... Arithmetic apparatus 21 ... Real spectrum acquisition part 22 ... Non-target spectrum calculation part 23 Non-target spectrum removal unit 24 ... target particle size distribution calculation unit 102 ... image type measurement mechanism 30 ... light irradiation device 40 ... imaging device 50 ... image analysis device 51 ... particle discrimination Part 52 ... Non-target particle size distribution calculation part X ... Measurement object Y ... Bubble
  • the particle size distribution of the particle group that is the measurement target can be obtained with high accuracy.

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Abstract

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ようにするべく、セル１１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粒子群の粒子径分布を算出する粒子径分布測定装置１００であって、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２１と、セル１１に収容された測定対象Ｘ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、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２２と、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２３と、対象スペクトルに基づいて測定対象Ｘ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２４とを備えるようにした。

Description

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
　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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