(57)【要約】【解決課題】中空糸膜モジュールの製造にあたり、不通糸の発生の有無およびその発生の程度を知ることができ、中空糸膜モジュールの良否の判定を正確に行うことができる方法と装置を提供する。【解決手段】被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面を撮像し、得られた画像を中空糸膜の部分とそれ以外の部分とで２値化処理し、中空糸膜の中空部分の輝度の平均値を求めるとともにその輝度の平均値をあらかじめ定めた閾値と比較し、輝度の平均値が閾値を超えたときにはその中空糸膜を不通糸と判定するとともに不通糸と判定された中空糸膜の本数があらかじめ定めた閾値を超えたときには被供試中空糸膜モジュールを不良品と判定する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面を撮像し、得られた画像を中空糸膜の部分とそれ以外の部分とで２値化処理し、中空糸膜の中空部分の輝度の平均値を求めるとともにその輝度の平均値をあらかじめ定めた閾値と比較し、輝度の平均値が閾値を超えたときにはその中空糸膜を不通糸と判定するとともに不通糸と判定された中空糸膜の本数があらかじめ定めた閾値を超えたときには被供試中空糸膜モジュールを不良品と判定することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面に光を照射するとともにポッティング端面からの散乱光を撮像する、請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
ポッティング端面に紫外線帯域の光を照射する、請求項２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
ポッティング端面に単波長の光を照射する、請求項２または３に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面の撮像手段と、この撮像手段により得られた画像を中空糸膜の部分とそれ以外の部分とで２値化処理する手段と、中空糸膜の中空部分の輝度の平均値を求めるとともにその輝度の平均値をあらかじめ定めた閾値と比較する手段と、輝度の平均値が閾値を超えたときにはその中空糸膜を不通糸と判定するとともに不通糸と判定された中空糸膜の本数があらかじめ定めた閾値を超えたときには被供試中空糸膜モジュールを不良品と判定する手段とを備えていることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造装置。
【請求項６】
被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面に光を照射する光照射手段を備えている、請求項５に記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
【請求項７】
光照射手段が低圧水銀灯を含んでいる、請求項６に記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
【請求項８】
撮像手段がラインセンサカメラである、請求項５または６に記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法または請求項５〜８のいずれかに記載の装置を用いて製造された中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工透析器、下排水処理装置、浄水器等に用いることができる中空糸膜モジュールを製造する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中空糸膜モジュールは、よく知られているように、たとえば、両端または片端が開放された容器に両端が開放された中空糸膜（中空の半透膜）の糸束を収容し、糸束の両端部において容器と中空糸膜との隙間を樹脂で封止してなるようなものである。樹脂による封止は、容器と糸束との間の空間に樹脂を流し込み（ポッティングする）、ポッティング樹脂を各中空糸膜の周りに浸透させることによって行うが、その際、中空糸膜の端面から内部にポッティング樹脂が入り込み、中空糸膜が閉塞されてしまうことがある。閉塞された中空糸膜は、いわゆる不通糸となるが、そのような不通糸が存在すると、たとえば人工透析器の場合、中空糸膜内に流入した血液が中空糸膜内に残留し、透析性能が低下して、著しい場合には十分な人工透析が行えなくなってしまう。そのため、不通糸が一定数以上存在するような中空糸膜モジュールは、不良品として製造ラインから除去する必要がある。
【０００３】
さて、従来、不通糸の発生が関わる中空糸膜モジュールの良否の判定は、不通糸の発生はポッティングが適切に行われないことによってポッティング樹脂内に発生する微小な気泡群と相関があるとの考え方から、ポッティング端面をＣＣＤカメラで撮像し、気泡群を検出することで行っている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２１８７８９号公報
しかしながら、かかる従来の技術は、ポッティング樹脂内の微小な気泡群の有無を検出するものであって不通糸の有無を直接検出するものではないので、不通糸がどれくらい発生しているかを知ることができない。また、不通糸の発生と気泡群の発生との間にいつも相関があるとは限らないので、正確さの点でも問題が残る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、中空糸膜の製造にあたり、不通糸の発生の有無およびその発生の程度を知ることができて、良否の判定を正確に行うことができる方法と装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面を撮像し、得られた画像を中空糸膜の部分とそれ以外の部分とで２値化処理し、中空糸膜の中空部分の輝度の平均値を求めるとともにその輝度の平均値をあらかじめ定めた閾値と比較し、輝度の平均値が閾値を超えたときにはその中空糸膜を不通糸と判定するとともに不通糸と判定された中空糸膜の本数があらかじめ定めた閾値を超えたときには被供試中空糸膜モジュールを不良品と判定することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面に光を照射するとともにポッティング端面からの散乱光を撮像するのも好ましい。その場合、光としては、紫外線帯域の光、それも単波長の光であるのが好ましい。
【０００７】
また、本発明は、上記目的を達成するために、被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面の撮像手段と、この撮像手段により得られた画像を中空糸膜の部分とそれ以外の部分とで２値化処理する手段と、中空糸膜の中空部分の輝度の平均値を求めるとともにその輝度の平均値をあらかじめ定めた閾値と比較する手段と、輝度の平均値が閾値を超えたときにはその中空糸膜を不通糸と判定するとともに不通糸と判定された中空糸膜の本数があらかじめ定めた閾値を超えたときには被供試中空糸膜モジュールを不良品と判定する手段とを備えていることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造装置を提供する。被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面に光を照射する光照射手段を備えているのも好ましい。その場合、光照射手段は低圧水銀灯を含んでいるのが好ましい。また、撮像手段はラインセンサカメラであるのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、中空糸膜モジュールの製造装置は、モジュール支持手段１ａおよびモジュール移動手段１ｂを備えた測定台１と、モジュール移載装置２と、光源３ａおよび電源３ｂを備えた光照射装置３と、撮像装置４と、画像処理装置５と、操作指令装置６と、表示装置７とを備えている。以下、これら各部の構成をその作用とともに詳細に説明する。
測定台１：
モジュール支持手段１ａは、後述するモジュール移載装置２によって運ばれてくる被供試中空糸膜モジュールＭ（以下、モジュールという）を支持するもので、中空糸膜モジュールＭの傾きを調整するとともに、モジュールＭの大きさ、すなわち、外径や長さに応じてその位置を上下左右に移動させることで、モジュールＭのポッティング端面の中心を後述する撮像装置４の光学中心と一致させることができるようになっている。また、この実施形態においては、撮像装置４としてラインセンサカメラを用いていることからモジュール移動手段１ｂを設け、モジュールＭを所定の速度で水平方向に移動させることができるようにしている。
光照射装置３：
光照射装置３は、光源３ａと電源３ｂとを備えている。この実施形態においては、光源３ａには波長３６８ｎｍの近紫外線を発生するリング状低圧水銀灯を用いている。このように波長が紫外線帯域にあり、しかも、単波長の光源を用いることは、ポッティング端面の鮮明な画像を得るうえで好ましい。また、電源３ｂは、後述する操作指令装置６からの指令によって光源３ａのオン・オフおよび光量の調節を行う。
撮像装置４：
撮像装置４は、測定台１上のモジュールＭのポッティング端面を撮影し、画像を得るためのもので、この実施形態では５，０００画素のラインセンサカメラを用いている。
画像処理装置５：
画像処理装置５は、撮像装置４によって撮影されたモジュールＭのポッティング端面の画像を処理し、不通糸の有無、モジュールＭの良否の判定を行うものである。この画像処理装置５による処理の流れは、図２に示すようになっている。
【０００９】
図２において、ハイパスフィルタは、撮像装置４から送られてくる画像を、中空糸膜の肉厚領域が強調されるように前処理する。
【００１０】
次に、前処理された画像をあらかじめ定められた閾値によって２値化処理し、中空糸膜の肉厚部分は白画素、中空糸膜の中空部分とポッティング樹脂部分は黒画素の２値化画像とする。
【００１１】
次に、任意の面積の範囲内にある黒画素の領域に対してラベル付けするラベリング処理を行う。ラベリング処理が行われたパターンには、中空糸膜の中空部である中空糸膜パターンと、複数の中空糸膜に囲まれたポッティング樹脂部分が一つの領域として認識された擬似パターンとがある。指標値算出においては、これらのパターンを円形パターンと非円形パターンとに分類するため、パターンに外接する四角形の長辺が最大となるときの長辺Ｄと短辺Ｌとの比率α、すなわち、
α＝Ｄ／Ｌ・・・（１）
と、パターンの面積Ａと周囲長ρからパターンが真円であると仮定して算出される面積Ｂとの比率β、すなわち、
β＝Ｂ／Ａ＝（ρ×ρ）／４πＡ・・・（２）
の２つの真円度判定のための指標値を計算する。
【００１２】
分類においては、上記Ｌ、Ｄ、α、βの４つの指標値について、設定した閾値を上回るパターンは円形パターンとし、いずれかの指標値を一つでも下回ったパターンは非円形パターンとする分類を行う。なお、パターンが真円の場合は、指標値α、βは以下のように値はいずれも１となる。
【００１３】
α：真円の場合、Ｌ＝Ｄゆえα＝１
β：真円の場合、Ａ＝Ｂゆえβ＝１
次に、上記擬似パターンの除去処理を行う。擬似パターンは、複数の中空糸膜に囲まれたポッティング樹脂部分に発生することから、円形パターンの外周からの距離Ｄ１と中空糸膜の中空部分同士の距離Ｄ２との関係は次のようになる。
【００１４】
Ｄ２／２≦Ｄ１≦Ｄ２・・・（３）
そこで、中空糸膜パターンから、擬似パターンまでの距離Ｄ１と円形以外の中空糸膜パターンまでの距離Ｄ２との違いを利用して、擬似パターンを検査対象から除去する。
【００１５】
この処理では、まず、パターン画像から、α、βの値から真円度の高いパターン（以下、円形パターンという）のみを取り出し、円形パターンのみの分布画像を作成する。次に、この画像について、円形パターンの外周からあらかじめ設定した距離だけ円形パターンの領域を大きくする膨張処理を行い、しかる後、膨張した距離から中空糸膜の肉厚分を差し引いた距離だけ円形パターンの領域を小さくする収縮処理を行う。これにより、中空糸膜があり得ない領域は円形パターンが膨張、収縮したことで作成された白画素により塗りつぶされるが、膨張した距離以上に離れている領域は黒画素のままとなった距離マスク画像が作成される。この距離マスク画像においては、白画素部分は円形パターンに分類されたパターンと擬似パターンが存在する領域となり、黒画素部分は円形パターン以外の非円形中空糸膜パターンが存在し得る領域となる。そして、距離マスク画像とパターン画像とを重ね合わせ、距離マスク画像の白画素部分と重なるパターン画像を除去すると、擬似パターンが削除され、円形以外の中空糸膜パターンのみが残る画像となる。この中空糸膜パターン画像と円形パターン画像との論理和をとると、円形、非円形を含む中空糸膜の中空部分のみが白画素となった、中空糸膜の中空部分パターン画像が得られる。そこで、この中空部分パターン画像と撮像画像の論理演算を行い、撮像画像における中空糸膜パターン箇所を特定する。すなわち、中空糸膜の中空部分のみを表す画像を作成する。
【００１６】
次に、この画像に含まれる全ての中空部分から中空部分の位置情報を求め、この位置情報に基づいて撮像画像から中空糸膜の中空部分輝度平均値を求める。そして、輝度平均値があらかじめ定めた閾値を上回るときにはその中空糸膜を不通糸と判定する。
【００１７】
最後に、モジュールＭの判定を行い、不通糸の本数があらかじめ定めた閾値を超えていないときには良品と判定し、超えているときには不良品と判定する。
操作指令装置６：
操作指令装置６は、モジュールＭの外径、中空糸膜の外径および内径、組立方法等の違いに対応し、画像処理装置５に指令を送り、検査対象となったモジュールＭに適した指標値や２値化閾値、ハイパスフィルタの係数等を設定するとともに、光照射装置３の電源３ｂに指令を送り、光源３ａのオン・オフや光量の調節を行う。また、モジュール支持装置１に指令を送り、モジュールＭの移動が撮像装置４による撮影に適した速度で行われるようモジュール移動装置１ｂを制御する。
表示装置７：
表示装置７は、不通糸部分をマーキングした検査結果を画像で表示する。
モジュール移載装置２：
モジュール移載装置２は、モジュールＭを支持装置１ａ上に載置する。検査が終了した後は、操作指令装置６による指令にしたがい、モジュールＭが良品と判定されたときは後工程へ移送し、不良品と判定されたときは製造ラインから取り除く。
【００１８】
さて、より具体的な例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するに、図３は撮像装置４によって撮影したモジュールＭのポッティング端面の画像である。この画像について、画像処理装置５にて微分フィルタをかけ、あらかじめ定めた閾値にて２値化処理を行うと、図４に示す２値化画像となる。この例では、検査対象となる黒画素で面積が２０〜２００画素の小パターンが５２９個あり、このうち、パターンの真円度測定の結果真円に近いと判定されたパターンは４７１個であった。図５は、この真円に近いパターンのみを取り出した円形パターン画像であり、これについて白画素領域を９画素膨張した後に６画素収縮すると、図６に示す距離マスク画像となる。
【００１９】
次に、図７に示す非円形パターン画像と図６に示す距離マスク画像とを重ね合わせ、図７の画像の非円形パターンが距離マスク画像の白画素部分と一部でも重なる場合はそのパターンを除去する論理和処理を施すと、図８に示すような非円形の中空糸膜パターン画像となる。
【００２０】
次に、図５に示す画像と図８に示す画像との論理和である、図９に示す中空糸膜パターン画像の位置情報に基づいて図３の画像における各中空糸膜の中空部分の平均輝度値を求め、それをあらかじめ定めた閾値と比較すると、閾値を上回った中空糸パターンのみがマーキングされた図１０に示す画像となる。この例では、不通糸と判定された中空糸膜は５１本であった。
次に、不通糸と判定された中空糸膜の本数と、不通糸の、モジュールＭの不良品判定本数閾値（この例では３０本）とを比較すると、不通糸本数が閾値を上回ったため、モジュールＭは不良品と判定され、製造工程から除去された。
【００２１】
本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方法は、人工透析器や、下排水処理装置や、一般家庭で使用する浄水器等の中空糸膜モジュールを製造する場合に適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、被供試中空糸膜モジュールのポッティング端面を撮像し、得られた画像を中空糸膜の部分とそれ以外の部分とで２値化処理し、中空糸膜の中空部分の輝度の平均値を求めるとともにその輝度の平均値をあらかじめ定めた閾値と比較し、輝度の平均値が閾値を超えたときにはその中空糸膜を不通糸と判定するとともに不通糸と判定された中空糸膜の本数があらかじめ定めた閾値を超えたときには被供試中空糸膜モジュールを不良品と判定するものであり、従来の技術のようにポッティング樹脂における微小気泡群の発生の有無といった間接情報に基づいて判定するものではないので、良否の判定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した装置の画像処理装置における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図１に示した装置によって撮影したポッティング端面の画像である。
【図４】図３に示した画像の２値化画像である。
【図５】図４に示した画像における黒画素領域の真円度測定から、真円に近い中空糸膜の中空部分と判定されたパターン画像である。
【図６】図５に示した画像に膨張、収縮処理を施して得られた距離マスク画像である。
【図７】図４に示した画像における黒画素領域で真円に近いと判定されなかったパターンの画像である。
【図８】図６と図７に示した画像の論理和による、真円でないと判定された中空糸膜の中空部分のパターンの画像である。
【図９】図５と図８に示した画像の論理和による、中空糸膜の中空部分と判定されたパターンの画像である。
【図１０】図３に示した画像について、図９に示したパターン領域に相当する領域の輝度平均値があらかじめ定めた閾値を超えたパターンのみを示す画像である。
【符号の説明】
Ｍ：被供試中空糸膜モジュール
１：測定台
１ａ：モジュール支持手段
１ｂ：モジュール移動手段
２：モジュール移載装置
３：光照射装置
３ａ：光源
３ｂ：電源
４：撮像装置
５：画像処理装置
６：操作指令装置
７：表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004105874.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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