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SYSTEM FOR MEASURING SIZE OF DISPERSION PHASE OF EMULSION FLOWING INSIDE MICRO FLOW PATH commons

Patent code P190016455
File No. DP1815
Posted date Oct 31, 2019
Application number P2017-065273
Publication number P2018-169224A
Date of filing Mar 29, 2017
Date of publication of application Nov 1, 2018
Inventor
  • (In Japanese)橋本 雅彦
  • (In Japanese)中小司 裕太
Applicant
  • (In Japanese)学校法人同志社
Title SYSTEM FOR MEASURING SIZE OF DISPERSION PHASE OF EMULSION FLOWING INSIDE MICRO FLOW PATH commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and quickly perform a particle size analysis of a droplet manufactured by a micro fluid chip.
SOLUTION: A system includes: an input part 1 of moving image data; a template image storage part 2; a preprocessing part 3 for preprocessing the moving image data; a detection area setting part 4 for setting up a detection area and a detection line for edge detection for each frame of the moving image data; and a determination part 5 for performing a pattern matching inside the detection area using a template image. The system further includes: a dispersed phase counting part 6 for counting a dispersed phase every time a new dispersed phase is detected inside the detection area; a dispersed phase length measurement part 7 for detecting an edge for one frame related every time a new dispersed phase is detected inside the detection area and measuring a dispersion phase length; a particle size calculation part 8 for calculating a particle size in the case that the dispersion phase is regarded as a spherical shape based on the measurement value of the dispersed phase and a cross-section value of a micro flow path; and an average particle size calculation part 9 for dividing a total sum of the particle size of the dispersed phase by a counting value of the dispersed phase counting part and calculating the average particle size of the dispersed phase.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

バイオテクノロジーや薬品製造等の分野では、分散相と連続相が共に液体である分散系溶液(エマルション)中の分散相(液滴)が極微小反応容器やマイクロカプセルの形成材等として広く用いられており、液滴の製造には通常マイクロ流体チップが使用され、マイクロ流体チップによれば、液滴を高速かつ大量に調製することができる(例えば、特許文献1、2参照)。

ところで、製造された液滴の集合体については、粒径解析を行う必要があるが、従来技術においては、この粒径解析は顕微鏡を使用して専ら手作業でなされていた。
しかしながら、対象となる液滴集合体中の液滴数は膨大であるため、手作業での粒径解析には多大な時間と労力を要していた。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、マイクロ流路内を流れるエマルションが撮影された動画データに基づいて、エマルションの分散相のサイズを計測するシステムに関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
マイクロ流路内を流れるエマルションが撮影された動画データに基づいて、前記エマルションの分散相のサイズを計測するシステムであって、
前記動画データ、および前記マイクロ流路の断面積値の入力を受ける入力部と、
予め登録された前記分散相の参照画像が格納された参照画像格納部と、
前記入力部に入力された前記動画データのキャリブレーションを行うとともに、前記動画データがカラー画像データである場合は、前記動画データをグレースケール変換してモノクロ画像データにする前処理部と、
前記前処理部で得られた前記動画データの各フレームに対して固定した矩形状の検出エリアを設定し、前記検出エリア内にはエッジ検出のための検出線分を設定する検出エリア設定部と、を備え、
前記検出エリアは前記マイクロ流路の直線状部分の一定長をカバーし、かつ前記検出エリアの長辺が前記マイクロ流路に平行となるように配置され、前記検出線分は前記マイクロ流路の中心軸に一致するように配置され、前記検出エリアの長辺が同一フレーム内の異なる2つの前記分散相が同時に前記検出エリア内に位置し得ないような長さに設定されており、さらに、
前記参照画像を用いて、前記前処理部で得られた前記動画データの各フレームに対しフレーム番号順に前記検出エリア内においてパターンマッチングを行い、前記検出エリア内に前記参照画像に一致する画像が存在する前記フレームを分散相検出フレームとする一方、前記検出エリア内に前記参照画像に一致する画像が存在しない前記フレームを分散相不検出フレームとする判定部と、
前記判定部において前記分散相不検出フレームの次に前記分散相検出フレームが出現した後別の前記分散相不検出フレームが出現するたびに、その都度、当該分散相不検出フレームおよび当該別の分散相不検出フレーム間に位置する前記分散相検出フレームのうちの1つに対し前記エッジ検出を行って、関係する前記分散相の前後端縁間の距離を測定する分散相長さ計測部と、
前記分散相長さ計測部による測定値と、前記入力部に入力された前記マイクロ流路の断面積値とに基づき、関係する前記分散相のサイズを算出して出力する分散相サイズ算出部と、を備えたものであることを特徴とするシステム。

【請求項2】
 
前記分散相サイズ算出部は、前記分散相長さ計測部による前記測定値と、前記入力部に入力された前記マイクロ流路の断面積値とに基づき、関係する前記分散相を球状とみなしたときの粒径を算出して出力する粒径算出部を有していることを特徴とする請求項1に記載のシステム。

【請求項3】
 
前記判定部において前記分散相不検出フレームの次に前記分散相検出フレームが出現するたびに、その都度、前記分散相の個数をカウントする分散相計数部と、
前記粒径算出部から出力された前記分散相の粒径の総和を、前記分散相計数部によるカウント値によって割り算することにより、前記分散相の平均粒径を算出して出力する平均粒径算出部と、を備えたものであることを特徴とする請求項2に記載のシステム。

【請求項4】
 
前記入力部が前記動画データのフレームレートの入力を受けるようになっており、
前記判定部において前記分散相不検出フレームの次に前記分散相検出フレームが出現した後、別の前記分散相不検出フレームの次に別の前記分散相検出フレームが出現するたびに、その都度、当該分散相不検出フレームおよび当該別の分散相検出フレーム間に位置するフレームの数を算出するフレーム数算出部と、
前記フレーム数算出部による前記フレームの数の算出値と、前記入力部に入力された前記フレームレートとに基づき分散相生成速度を算出して出力する分散相生成速度算出部と、を備えたものであることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載のシステム。

【請求項5】
 
前記判定部において前記分散相検出フレームが出現するたびに、その都度、前記検出エリア内における前記分散相の位置座標を検出し、前記位置座標を当該分散相検出フレームのフレーム番号とともに記録する分散相位置検出部と、
前記判定部において前記分散相不検出フレームの次に前記分散相検出フレームが出現した後、別の前記分散相不検出フレームが出現するたびに、その都度、当該分散相不検出フレームおよび当該別の分散相不検出フレーム間に位置する前記分散相検出フレームのうちの2つの前記分散相検出フレームに関する前記分散相の位置座標と、前記2つの分散相検出フレーム間に位置するフレームの数と、前記入力部に入力された前記フレームレートとに基づき、前記分散相の線速度を算出して出力する分散相線速度算出部と、を備えたものであることを特徴とする請求項4に記載のシステム。

【請求項6】
 
前記判定部において前記分散相不検出フレームの次に前記分散相検出フレームが出現した後、別の前記分散相不検出フレームの次に別の前記分散相検出フレームが出現するたびに、その都度、当該分散相不検出フレームおよび当該別の分散相検出フレーム間に位置する前記分散相検出フレームの数と前記分散相不検出フレームの数との比を分散相・連続相流量比として算出して出力する流量比算出部を、備えたものであることを特徴とする請求項1~請求項5のいずれかに記載のシステム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2017065273thum.jpg
State of application right Published
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