JP6900789B2 - 気泡径分布測定用のデータ処理方法、データ処理装置及びデータ処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料からの回折散乱光を複数の受光素子で受光することにより得られる光強度分布データを処理することにより気泡径分布データを生成する気泡径分布測定用のデータ処理方法、データ処理装置及びデータ処理プログラムに関するものである。

近年、マイクロバブルやウルトラファインバブルといったファインバブルの研究及び利用が活発に行われている。ファインバブルは、気泡径が１００μｍ以下の微細気泡であり、気泡径が１μｍ以上のものはマイクロバブル、気泡径が１μｍ未満のものはウルトラファインバブルと呼ばれている。ファインバブルは、液体中での滞留時間が長いという特性を有しており、特にウルトラファインバブルは、数か月にわたって液体中に滞留することが知られている。

ファインバブルには、洗浄効果や殺菌効果といった様々な効果が期待されている。例えば工場やプラント、公衆トイレなどで、ファインバブルを用いて各種設備の洗浄を行えば、洗剤の使用量を削減することができる。そのため、ファインバブルを用いた洗浄方法は、環境に優しい新たな洗浄方法として注目されている。

上記のようなファインバブルの特性と効果の関係は、ファインバブルの気泡径や気泡量（濃度）に依存している。そこで、レーザ回折・散乱式の粒子径分布測定装置などを用いて、ファインバブルの気泡径分布（粒子径分布）を測定する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特許文献１に開示された気泡径分布測定方法では、ファインバブルを含有させる前の原液と、原液にファインバブルを含有させたファインバブル含有媒体を用いて、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布が測定される。具体的には、原液にレーザ光を照射することにより得られる第１光強度分布データと、ファインバブル含有媒体にレーザ光を照射することにより得られる第２光強度分布データとに基づいて、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布が測定される。

特開２０１６−４８１８５号公報

しかしながら、上記特許文献１のような技術では、ファインバブルを含有させる前の原液がなければ、ファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルだけの気泡径分布を正確に測定することができない。そのため、ファインバブル含有媒体のみを用いて、そのファインバブル含有媒体に含まれるファインバブルの気泡径分布を測定できるような方法が望まれる。

一般的に、ファインバブル含有媒体には、ファインバブル以外にも、例えば粉塵又は土などの固体粒子や、オイル又はエマルジョンなどの液体粒子が含まれている場合がある。このような場合、ファインバブルの気泡径分布を測定しようとすると、ファインバブルと、それ以外の粒子（固体粒子及び液体粒子）とを識別することができず、ファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができないおそれがある。

そこで、ファインバブル含有媒体に対して遠心分離を行うことにより、ファインバブルとそれ以外の粒子（気泡と気泡以外の粒子）を分離し、ファインバブルの気泡径分布を測定することも考えられる。しかし、この場合には、遠心分離という前処理が必要となるため、簡単な処理でファインバブルの気泡径分布を測定することができないという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料のみを用いて、その試料に含まれる気泡の気泡径分布を容易に測定することができる気泡径分布測定用のデータ処理方法、データ処理装置及びデータ処理プログラムを提供することを目的とする。

（１）本発明に係る気泡径分布測定用のデータ処理方法は、データ入力受付ステップと、係数行列生成ステップと、データ生成ステップとを含む。前記データ入力受付ステップでは、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料からの回折散乱光を複数の受光素子で受光することにより得られる光強度分布データの入力を受け付ける。前記係数行列生成ステップでは、気泡及び気泡以外の粒子にそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルが結合された係数行列を生成する。前記データ生成ステップでは、前記光強度分布データ及び前記係数行列に基づいて演算を行うことにより、試料に含まれる気泡の気泡径分布データを生成する。

このような構成によれば、気泡及び気泡以外の粒子にそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルが結合された係数行列を用いて演算を行うことにより、屈折率が異なる気泡及び気泡以外の粒子を区別して、気泡径分布データを生成することができる。したがって、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料のみを用いて、遠心分離などの前処理を行うことなく、その試料に含まれる気泡の気泡径分布を容易に測定することができる。

（２）前記データ生成ステップでは、前記光強度分布データ及び前記係数行列に基づいて演算を行うことにより、前記気泡径分布データとともに、試料に含まれる気泡以外の粒子の粒子径分布データを生成してもよい。

このような構成によれば、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料のみを用いて、気泡径分布データだけでなく、試料に含まれる気泡以外の粒子の粒子径分布データも同時に生成することができる。

（３）前記データ処理方法は、前記気泡径分布データの気泡径範囲及び前記粒子径分布データの粒子径範囲が同一となるように補正を行うデータ補正ステップをさらに含んでいてもよい。

このような構成によれば、気泡径分布データの気泡径範囲及び粒子径分布データの粒子径範囲を同一として、これらのデータ同士を互いに比較しやすくすることができる。したがって、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料について、気泡径分布及び粒子径分布を容易に解析することができる。

（４）前記データ処理方法は、前記データ補正ステップにより補正された前記気泡径分布データ及び前記粒子径分布データを、同一の表示領域に表示させる表示制御ステップをさらに含んでいてもよい。

このような構成によれば、気泡径分布データ及び粒子径分布データが同一の表示領域に表示されるため、これらのデータ同士を比較しやすい。特に、気泡径分布データの気泡径範囲及び粒子径分布データの粒子径範囲が同一となるように補正されているため、各気泡径範囲における気泡量及び各粒子径範囲における粒子量を容易に比較することができる。

（５）前記係数行列生成ステップでは、各列が一次独立である前記係数行列を生成してもよい。

このような構成によれば、係数行列の各列が一次独立であるため、気泡径分布データを確実に区別することができる。したがって、試料に含まれる気泡の気泡径分布をより精度よく測定することができる。

（６）本発明に係る気泡径分布測定用のデータ処理装置は、データ入力受付部と、データ生成部とを備える。前記データ入力受付部は、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料からの回折散乱光を複数の受光素子で受光することにより得られる光強度分布データの入力を受け付ける。前記データ生成部は、前記光強度分布データ、並びに、気泡及び気泡以外の粒子にそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルが結合された係数行列に基づいて演算を行うことにより、試料に含まれる気泡の気泡径分布データを生成する。

（７）本発明に係る気泡径分布測定用のデータ処理プログラムは、データ入力受付部と、データ生成部としてコンピュータを機能させる。前記データ入力受付部は、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料からの回折散乱光を複数の受光素子で受光することにより得られる光強度分布データの入力を受け付ける。前記データ生成部は、前記光強度分布データ、並びに、気泡及び気泡以外の粒子にそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルが結合された係数行列に基づいて演算を行うことにより、試料に含まれる気泡の気泡径分布データを生成する。

本発明によれば、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料のみを用いて、遠心分離などの前処理を行うことなく、その試料に含まれる気泡の気泡径分布を容易に測定することができる。

本発明の一実施形態に係るデータ処理装置を備える気泡径分布測定装置の構成例を示した概略図である。 図１のデータ処理装置の具体的構成について説明するためのブロック図である。 表示部に対する気泡径分布データ及び粒子径分布データの表示態様の一例を示した図である。 表示部に対する気泡径分布データ及び粒子径分布データの表示態様の他の例を示した図である。 気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料の気泡径分布及び粒子径分布を測定する際の流れを示したフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係るデータ処理装置５を備える気泡径分布測定装置の構成例を示した概略図である。この気泡径分布測定装置は、試料に含まれる気泡の径（気泡径）と気泡の量（気泡量）との関係を測定することにより、気泡径分布データを生成するためのものであり、試料の測定を行うための測定機構１を備えている。気泡は、例えば気泡径が１００μｍ以下のファインバブルであり、気泡径が０．１〜１μｍのウルトラファインバブル、又は、気泡径が１〜数十μｍのマイクロバブルも本装置の測定対象である。

なお、本実施形態に係る気泡径分布測定装置では、試料に含まれる気泡だけでなく、試料に含まれる気泡以外の粒子（例えば粉塵や土などのコンタミ粒子）についても、その粒子の径（粒子径）と粒子の量（粒子量）との関係が測定されることにより、気泡径分布データと同時に粒子径分布データが生成されるようになっている。すなわち、本実施形態では、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料を用いて、試料に含まれる気泡の気泡径分布、及び、試料に含まれる気泡以外の粒子の粒子径分布が測定される。

測定機構１には、光源１１、集光レンズ１２、空間フィルタ１３、コリメータレンズ１４、フローセル１５、集光レンズ１６及び検出器１７などが備えられている。測定対象となる試料は、例えば超音波振動子が内蔵された循環式サンプラ２などの供給源からフローセル１５に供給されるようになっている。

光源１１は、例えばレーザ光源からなり、当該光源１１から放射された光（測定光）が、集光レンズ１２、空間フィルタ１３及びコリメータレンズ１４を通過することにより平行光となる。このようにして平行光とされた測定光は、試料が供給されているフローセル１５に照射され、フローセル１５内の試料に含まれる気泡及び粒子で回折又は散乱された光（回折散乱光）が、集光レンズ１６を通って検出器１７により受光されるようになっている。ただし、フローセル１５に限らず、測定ごとに回分セル内に試料が収容されて測定が行われるような構成であってもよい。

検出器１７は、試料からの光を検出するためのものであり、例えばフォトダイオードアレイにより構成される。検出器１７は、互いに異なる半径を有するリング状又は半リング状の検出面が形成された複数（例えば、６４個）の受光素子１７１を、集光レンズ１６の光軸を中心として同心円状に配置することにより構成されており、各受光素子１７１には、それぞれの位置に応じた角度の方向に回折又は散乱された試料からの光が入射する。したがって、検出器１７の各受光素子１７１の検出信号は、入射角度に対応する光の強度を表すことになる。

この図１の例では、フローセル１５の前方（光源１１とは反対側）にのみ検出器１７が示されている。ただし、フローセル１５の後方（光源１１側）や側方（光の入射方向に対して直交する面内）にも、それぞれ試料で回折又は散乱された光を受光する受光素子を備えた検出器が設けられていてもよい。

検出器１７の各受光素子１７１の検出信号は、Ａ／Ｄ変換器３によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後、通信部４を介してデータ処理装置５に入力されるようになっている。これにより、検出器１７の各受光素子１７１の素子番号と各受光素子１７１における検出強度とが対応付けられた光強度分布データが、データ処理装置５に入力される。

データ処理装置５は、試料の気泡径分布及び粒子径分布を測定する際のデータを処理する。データ処理装置５は、パーソナルコンピュータにより構成されており、制御部５１、操作部５２、表示部５３及び記憶部５４などを備えている。制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、操作部５２、表示部５３及び記憶部５４などの各部が電気的に接続されている。

操作部５２は、キーボード及びマウスを含む構成であり、ユーザが操作部５２を操作することにより入力作業などを行うことができるようになっている。表示部５３は、液晶表示器などにより構成されており、測定機構１における測定結果などの各種情報が表示部５３に表示される。記憶部５４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスクなどにより構成され、各種のデータや計算結果などが保存される。

図２は、図１のデータ処理装置５の具体的構成について説明するためのブロック図である。本実施形態における制御部５１は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、データ入力受付部５１１、データ生成部５１２、データ補正部５１３及び表示処理部５１４などとして機能する。

記憶部５４には、光強度分布データ記憶部５４１、径分布データ記憶部５４２及び係数行列記憶部５４３などが割り当てられている。光強度分布データ記憶部５４１には、検出器１７の各受光素子１７１からの入力信号に基づいて、光強度分布データが記憶される。制御部５１は、光強度分布データ記憶部５４１に記憶されている光強度分布データに基づいて気泡径分布データ及び粒子径分布データを生成し、それらのデータを径分布データ記憶部５４２に記憶させる。制御部５１が気泡径分布データ及び粒子径分布データを生成する際、係数行列記憶部５４３に記憶されている係数行列が用いられる。

本実施形態における気泡径分布測定装置では、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料を測定機構１で測定し、試料中の各気泡及び各粒子からの回折散乱光を複数の受光素子１７１で受光することにより、光強度分布データが得られる。得られた光強度分布データは、光強度分布データ記憶部５４１に記憶される。

データ入力受付部５１１は、気泡径分布データ及び粒子径分布データを生成する際に、光強度分布データ記憶部５４１に記憶されている光強度分布データの入力を受け付ける。データ生成部５１２は、光強度分布データ記憶部５４１から入力された光強度分布データに対して、屈折率を用いた演算を行うことにより、気泡径分布データ及び粒子径分布データを生成する。本実施形態では、試料中に含まれる気泡と気泡以外の粒子とで屈折率が異なるため、それぞれの屈折率に基づいて生成された１つの係数行列を用いてデータ生成部５１２が行列演算を行うことにより、気泡径分布データ及び粒子径分布データを生成することができるようになっている。生成された気泡径分布データ及び粒子径分布データは、径分布データ記憶部５４２に記憶される。

なお、屈折率は、実数部と虚数部の和からなる複素屈折率により表される。気泡の屈折率は、例えば実数部が「１」、虚数部が「０」に近い値になるが、これに限られるものではない。また、気泡以外の粒子の屈折率は、通常気泡の屈折率よりも大きい値となるが、これに限られるものではない。

気泡径分布データ及び粒子径分布データを演算する際には、下記式（１）の関係を用いることができる。

ここで、ｓ、ｑ及びＡは、下記式（２）〜（４）で表される。

ベクトルｓは、光強度分布データである。ベクトルｓにおける各要素ｓ_ｕ（ｕ＝１，２，・・・，ｋ）は、検出器１７の各受光素子１７１、並びに、フローセル１５の後方や側方に設けられた受光素子（いずれも図示せず）における検出強度である。

ベクトルｑは、頻度分布％として表現される径分布データ（気泡径分布データ及び粒子径分布データ）である。この例では、屈折率が異なる気泡ａ及び気泡以外の粒子ｂが試料に含まれる場合のベクトルｑが示されており、各要素ｑ_ａｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）が気泡ａの粒子量、各要素ｑ_ｂｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｍ）が粒子ｂの粒子量をそれぞれ表している。すなわち、気泡ａ及び粒子ｂを含む全体が、ｎ＋ｍ個の要素を持つベクトルｑとして表されている。

より具体的には、各要素ｑ_ａｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）は、気泡径の測定対象範囲（最大気泡径がｘ_１、最小気泡径がｘ_ｎ＋１）をｎ分割し、それぞれの気泡径範囲を［ｘ_ｉ，ｘ_ｉ＋１］としたときに、各気泡径範囲［ｘ_ｉ，ｘ_ｉ＋１］に対応する気泡ａの気泡量を示している。一方、各要素ｑ_ｂｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｍ）は、粒子径の測定対象範囲（最大粒子径がｙ_１、最小粒子径がｙ_ｍ＋１）をｍ分割し、それぞれの粒子径範囲を［ｙ_ｊ，ｙ_ｊ＋１］としたときに、各粒子径範囲［ｙ_ｊ，ｙ_ｊ＋１］に対応する粒子ｂの粒子量を示している。このように、気泡径分布データの気泡径範囲と粒子径分布データの粒子径範囲とは異なっている。もちろんｎ＝ｍとして、ｎとｍを同じ値にすることも可能である。

気泡量及び粒子量は、それぞれ体積基準で計算され、表示の際には気泡量及び粒子量の合計が１００％となるように規格化される。すなわち、下記式（５）を満たすように表示される。また、表示としては、気泡ａについての各要素ｑ_ａ１〜ｑ_ａｎの合計が１００％とする表示、すなわち式（６）を満たす表示や、粒子ｂについての各要素ｑ_ｂ１〜ｑ_ｂｍの合計が１００％とする表示、すなわち式（７）を満たす表示を採用してもよい。

行列Ａは、径分布データｑを光強度分布データｓに変換するための係数がマトリクス状に配列された係数行列である。行列Ａは、気泡ａ及び粒子ｂにそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデル（理論光強度）が結合されることにより生成されている。この例では、気泡ａについての光学モデルＡ１及び粒子ｂについての光学モデルＡ２が結合されている。光学モデルＡ１における各要素ａ_ｕ，ｉ（ｕ＝１，２，・・・，ｋ、ｉ＝１，２，・・・，ｎ）は、各気泡径範囲［ｘ_ｉ，ｘ_ｉ＋１］に属する単位体積の気泡ａに単位強度の測定光を照射したときのｕ番目の受光素子１７１における回折散乱光の受光強度である。光学モデルＡ２における各要素ｂ_ｕ，ｊ（ｕ＝１，２，・・・，ｋ、ｊ＝１，２，・・・，ｍ）は、各粒子径範囲［ｙ_ｊ，ｙ_ｊ＋１］に属する単位体積の粒子ｂに単位強度の測定光を照射したときのｕ番目の受光素子１７１における回折散乱光の受光強度である。

各光学モデルＡ１，Ａ２における各要素ａ_ｕ，ｉ，ｂ_ｕ，ｊの値は、気泡ａ及び粒子ｂの屈折率をパラメータの一つとして用いて予め理論的に計算することができる。例えば、気泡径又は粒子径が光源１１からの測定光の波長に比べて十分に大きい場合（例えば１０倍以上）には、フラウンホーファ回折理論を用いて計算することができる。一方、気泡径又は粒子径が光源１１からの測定光の波長と同程度、又は、それより小さい場合には、ミー散乱理論を用いて計算することができる。このようにして得られた気泡ａ及び粒子ｂについての光学モデルＡ１，Ａ２は、行数ｋが同じであり、互いに異なる列を構成するように横に並べて結合されることにより行列Ａが生成される。結果的に、行列Ａは、ｋ行、（ｎ＋ｍ）列の要素を持つ行列となる。

行列Ａを生成する際には、行列Ａの各列が一次独立となるように各要素ａ_ｕ，ｉ，ｂ_ｕ，ｊの値が選択される。すなわち、行列Ａの各列ベクトルに係数を乗算して足し合わせた値が０となるのは、係数が全て０のときだけである。行列Ａの各列が一次独立であるか否かは、行列Ａの階数（ランク）を計算することにより確認することができ、階数が行列Ａの列数（ｎ＋ｍ）よりも小さければ、行列Ａは一次独立ではないと判断することができる。この場合、気泡径分布データの気泡径範囲又は粒子径分布データの粒子径範囲を調整すれば、各列が一次独立である行列Ａを生成することができる。

データ生成部５１２による行列演算では、上記式（１）に基づいて、下記式（８）によりベクトルｑが求められる。ただし、Ａ^ＴはＡの転置行列である。この場合、求められたベクトルｑが径分布データとなり、各要素ｑ_ａｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）が気泡ａの気泡量、各要素ｑ_ｂｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｍ）が粒子ｂの粒子量として算出される。

このように、本実施形態では、気泡ａ及び気泡以外の粒子ｂにそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルＡ１，Ａ２が結合された係数行列（行列Ａ）を用いて演算を行うことにより、屈折率が異なる気泡ａ及び気泡以外の粒子ｂを区別して、気泡径分布データ及び粒子径分布データを生成することができる。したがって、気泡ａ及び気泡以外の粒子ｂが混合された試料のみを用いて、遠心分離などの前処理を行うことなく、その試料に含まれる気泡ａの気泡径分布及び粒子ｂの粒子径分布を容易に測定することができる。

特に、本実施形態では、係数行列（行列Ａ）の各列が一次独立であるため、気泡ａの気泡径分布データ及び粒子ｂの粒子径分布データを確実に区別することができる。したがって、試料に含まれる気泡ａの気泡径分布及び粒子ｂの粒子径分布をより精度よく測定することができる。

データ補正部５１３は、上記のようにして生成された気泡ａの気泡径分布データ及び粒子ｂの粒子径分布データに対する補正を行う。具体的には、気泡径分布データの気泡径範囲及び粒子径分布データの粒子径範囲が同一となるように補正が行われる。すなわち、気泡ａについての気泡径範囲［ｘ_ｉ，ｘ_ｉ＋１］と、粒子ｂについての粒子径範囲［ｙ_ｊ，ｙ_ｊ＋１］とが同一となるように補正される。このような補正は、周知の補間法を用いることにより行うことができる。

表示処理部５１４は、気泡径分布データ及び粒子径分布データを表示部５３に表示させるための処理を行う。本実施形態では、データ補正部５１３により補正された気泡ａの気泡径分布データ及び粒子ｂの粒子径分布データが、表示部５３における同一の表示領域に表示されるようになっている。

図３Ａは、表示部５３に対する気泡径分布データ及び粒子径分布データの表示態様の一例を示した図である。この例では、気泡ａの気泡径分布データを表す折れ線グラフＧ１１と、粒子ｂの粒子径分布データを表す折れ線グラフＧ１２とが、同一の表示領域Ｄに同時に表示されている。各折れ線グラフＧ１１，Ｇ１２は、同一の径範囲（気泡径範囲及び粒子径範囲）に対応付けて、それぞれの径範囲における気泡ａの気泡量及び粒子ｂの粒子量を示している。

図３Ｂは、表示部５３に対する気泡径分布データ及び粒子径分布データの表示態様の他の例を示した図である。この例では、気泡ａの気泡径分布データを表す棒グラフＧ２１と、粒子ｂの粒子径分布データを表す棒グラフＧ２２とが、同一の表示領域Ｄに同時に表示されている。各棒グラフＧ２１，Ｇ２２は、同一の径範囲に対応付けて、それぞれの径範囲における気泡ａの気泡量及び粒子ｂの粒子量を示している。この例では、それぞれの径範囲において各棒グラフＧ２１，Ｇ２２が積層されて（積算されて）表示されることにより、各径範囲における気泡ａの気泡量及び粒子ｂの粒子量の全体の積算値を確認することができるようになっている。

図３Ａ及び図３Ｂに例示されるように、本実施形態では、気泡径分布データの気泡径範囲及び粒子径分布データの粒子径範囲を同一として、これらのデータ同士を互いに比較しやすくすることができる。したがって、気泡ａ及び気泡以外の粒子ｂが混合された試料について、気泡径分布及び粒子径分布を容易に解析することができる。

また、気泡径分布データ及び粒子径分布データが同一の表示領域Ｄに表示されるため、これらのデータ同士を比較しやすい。特に、気泡径分布データの気泡径範囲及び粒子径分布データの粒子径範囲が同一となるように補正されているため、各気泡径範囲における気泡量及び各粒子径範囲における粒子量を容易に比較することができる。

図４は、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料の気泡径分布及び粒子径分布を測定する際の流れを示したフローチャートである。試料中に気泡及び気泡以外の粒子が含まれる場合には、それらの屈折率に基づいて係数行列（行列Ａ）が予め生成され、係数行列記憶部５４３に記憶される（ステップＳ１０１：係数行列生成ステップ）。このとき、係数行列は、作業者が操作部５２を操作することにより生成されてもよいし、予め生成された係数行列が外部からデータ処理装置５に入力されてもよい。

その後、測定機構１において試料の測定が行われた場合には、その試料からの回折散乱光が検出器１７の各受光素子１７１で受光されることにより光強度分布データが生成され、データ入力受付部５１１により当該光強度分布データの入力が受け付けられる（ステップＳ１０２：データ入力受付ステップ）。ただし、光強度分布データは、測定機構１から直接入力されるような構成に限らず、予め試料を測定することにより得られた光強度分布データが外部からデータ処理装置５に入力されてもよい。

光強度分布データが入力されると、係数行列記憶部５４３から係数行列（行列Ａ）が読み出され、光強度分布データ及び係数行列に基づいて、データ生成部５１２により上記式（８）に示す行列演算が行われる。これにより、気泡径分布データ及び粒子径分布データが生成され（ステップＳ１０３：データ生成ステップ）、生成された気泡径分布データ及び粒子径分布データは径分布データ記憶部５４２に記憶される。

気泡径分布及び粒子径分布を測定するだけであれば、ステップＳ１０３までの処理で終了となるが、測定した気泡径分布及び粒子径分布を表示部５３に表示させる際には、さらにステップＳ１０４及びＳ１０５の処理が行われる。具体的には、まず、ステップＳ１０３で生成された気泡径分布データの気泡径範囲及び粒子径分布データの粒子径範囲が同一となるように、データ補正部５１３により気泡径分布データ及び粒子径分布データに対する補正が行われる（ステップＳ１０４：データ補正ステップ）。

その後、補正された気泡径分布データ及び粒子径分布データが、表示処理部５１４により表示部５３の同一の表示領域Ｄに表示される（ステップＳ１０５：表示処理ステップ）。これにより、気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料について、気泡径分布及び粒子径分布の測定結果が分かりやすく表示部５３に表示される。

以上の実施形態では、屈折率が異なる気泡ａ及び気泡以外の粒子ｂが試料に含まれる場合について説明したが、屈折率が異なる別の粒子がさらに試料に含まれていてもよい。この場合、気泡及び各粒子についての光学モデルを３つ以上横に並べて結合することにより、係数行列（行列Ａ）を生成すればよい。

表示部５３に気泡径分布データ及び粒子径分布データを表示させる際の態様は、折れ線グラフＧ１１，Ｇ１２や棒グラフＧ２１，Ｇ２２に限られるものではない。すなわち、気泡径分布データ及び粒子径分布データを同一の表示領域Ｄに表示させることができるような態様であれば、他のグラフや、グラフ以外の表示態様で気泡径分布データ及び粒子径分布データが表示されてもよい。

以上の実施形態では、気泡径分布測定装置が、試料に含まれる気泡の気泡径分布データだけでなく、試料に含まれる気泡以外の粒子の粒子径分布データも生成するような構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、気泡径分布データのみが生成されるような構成であってもよい。

また、以上の実施形態では、気泡径分布データ及び粒子径分布データを算出するためのデータ処理装置５が、気泡径分布測定装置に備えられた構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、気泡径分布測定装置とは別にデータ処理装置５が設けられた構成であってもよい。この場合、気泡径分布測定装置の測定機構１から出力される光強度分布データは、有線通信又は無線通信を介してデータ処理装置５に入力されるような構成であってもよいし、記憶媒体（図示せず）に一旦記憶された後、当該記憶媒体からデータ処理装置５に入力されるような構成などであってもよい。

データ処理装置５は、測定機構１から入力される光強度分布データを、光強度分布データ記憶部５４１に一旦記憶してから演算に用いるような構成に限らず、外部から入力される光強度分布データから、そのまま気泡径分布データ及び粒子径分布データが算出されるような構成であってもよい。

また、上記実施形態に係るデータ処理装置５のように、光強度分布データに基づいてデータを処理するためのデータ処理装置５を提供することができるだけでなく、データ処理装置５としてコンピュータを機能させるためのプログラム（データ処理プログラム）を提供することも可能である。この場合、上記プログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供されるような構成であってもよいし、有線通信又は無線通信を介してプログラム自体が提供されるような構成であってもよい。

１ 測定機構
２ 循環式サンプラ
３ Ａ／Ｄ変換器
４ 通信部
５ データ処理装置
１１ 光源
１２ 集光レンズ
１３ 空間フィルタ
１４ コリメータレンズ
１５ フローセル
１６ 集光レンズ
１７ 検出器
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 記憶部
１７１ 受光素子
５１１ データ入力受付部
５１２ データ生成部
５１３ データ補正部
５１４ 表示処理部
５４１ 光強度分布データ記憶部
５４２ 径分布データ記憶部
５４３ 係数行列記憶部

Claims (7)

1. 気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料からの回折散乱光を複数の受光素子で受光することにより得られる光強度分布データの入力を受け付けるデータ入力受付ステップと、
   気泡及び気泡以外の粒子にそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルが結合された係数行列を生成する係数行列生成ステップと、
   前記光強度分布データ及び前記係数行列に基づいて演算を行うことにより、試料に含まれる気泡の気泡径分布データを生成するデータ生成ステップとを含むことを特徴とする気泡径分布測定用のデータ処理方法。
2. 前記データ生成ステップでは、前記光強度分布データ及び前記係数行列に基づいて演算を行うことにより、前記気泡径分布データとともに、試料に含まれる気泡以外の粒子の粒子径分布データを生成することを特徴とする請求項１に記載の気泡径分布測定用のデータ処理方法。
3. 前記気泡径分布データの気泡径範囲及び前記粒子径分布データの粒子径範囲が同一となるように補正を行うデータ補正ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の気泡径分布測定用のデータ処理方法。
4. 前記データ補正ステップにより補正された前記気泡径分布データ及び前記粒子径分布データを、同一の表示領域に表示させる表示制御ステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の気泡径分布測定用のデータ処理方法。
5. 前記係数行列生成ステップでは、各列が一次独立である前記係数行列を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の気泡径分布測定用のデータ処理方法。
6. 気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料からの回折散乱光を複数の受光素子で受光することにより得られる光強度分布データの入力を受け付けるデータ入力受付部と、
   前記光強度分布データ、並びに、気泡及び気泡以外の粒子にそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルが結合された係数行列に基づいて演算を行うことにより、試料に含まれる気泡の気泡径分布データを生成するデータ生成部とを備えることを特徴とする気泡径分布測定用のデータ処理装置。
7. 気泡及び気泡以外の粒子が混合された試料からの回折散乱光を複数の受光素子で受光することにより得られる光強度分布データの入力を受け付けるデータ入力受付部と、
   前記光強度分布データ、並びに、気泡及び気泡以外の粒子にそれぞれ対応する屈折率ごとに得られる光学モデルが結合された係数行列に基づいて演算を行うことにより、試料に含まれる気泡の気泡径分布データを生成するデータ生成部としてコンピュータを機能させることを特徴とする気泡径分布測定用のデータ処理プログラム。

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