(57)【要約】本発明は、混合物中の異なる光学的性質および／または形状を有する粒子の相対量を動的に測定するための方法および装置に関するものであり、粒子が下って移動する傾斜通路と、傾斜通路に粒子を送給するフィーダーと、傾斜通路上の粒子を照明する照明源と、粒子の反射光画像を記録する画像レシーバーと、反射光画像に基づいて粒子の相対量を決定する組成カルキュレーターとを含んでなる。
2006514737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合物中の異なる粒子タイプの比率を決定する方法であって、
（ｉ）通路に沿って粒子を下降させるのに十分な角度で傾斜させた通路に少なくとも２つの粒子タイプの非凝集性粒子（ここで、各粒子タイプは、他の粒子タイプと異なる少なくとも１つの光学的性質および／または形状を有する）を含んでなる混合物を供給し；
（ｉｉ）傾斜通路に沿って粒子を照明し；
（ｉｉｉ）照明された粒子の反射光画像を収集し；
（ｉｖ）少なくとも１つの異なる光学的性質および／または形状を示す反射光画像のデータに基づいて少なくとも１つの粒子タイプの比率を計算する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
少なくとも１つの光学的性質が、可視波長、紫外波長、および赤外波長における反射率、ルミネセンス、およびそれらの変動のうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの寸法特性を計算することをさらに含んでなる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの寸法特性が、最長寸法、最短寸法、面積、および周長のうちの少なくとも１つである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
傾斜通路が水平線と約６０°以下の角度をなす請求項１に記載の方法。
【請求項６】
反射光画像が傾斜通路にほぼ垂直な方向で収集される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
供給することが、粒子が傾斜通路に供給されるフィーダーの出口端の近傍に粒子を配置することを含んでなり、かつ傾斜通路が、供給出口端に隣接してその下方に位置する入口端を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
傾斜通路上の粒子の２５％未満が反射光画像中で他の粒子に接触している請求項１に記載の方法。
【請求項９】
傾斜通路上の粒子の１０％未満が反射光画像中で他の粒子に接触している請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
傾斜通路上の粒子の２％未満が反射光画像中で他の粒子に接触している請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
非凝集性粒子が非球様であり、かつ粒子の少なくとも８０％が１０度以下のバウンス角を有する請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
粒子の少なくとも９０％が１０度以下のバウンス角を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
粒子の少なくとも９５％が１０度以下のバウンス角を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
供給することが、粒子が傾斜通路に供給されるフィーダーの出口端の近傍に粒子を配置することを含んでなり、かつ傾斜通路が、供給出口端に隣接してその下方に位置する入口端を含んでなり、出口端と入口端との間のギャップを規定する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
ギャップが、［測定対象の］粒子の最短寸法以下である長さを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
非凝集性粒子の混合物が実質的に円柱状の形状の粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
非凝集性粒子の混合物が、円形断面をもつ実質的に円柱状の形状を有する粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
非凝集性粒子の混合物が種子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
非凝集性粒子の混合物が、少なくとも１種の農業的活性物質を含んでなる粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
非凝集性粒子の混合物が、少なくとも１種の作物保護剤を含んでなる粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
不活性ガスが、傾斜通路の表面を横切って吹き込まれる請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
混合物中の異なる粒子タイプの粒子の比率を決定する装置であって、
（ｉ）出口端を有する粒子フィーダーと；
（ｉｉ）非凝集性粒子が傾斜通路を下って下降できるようにフィーダーの出口端に隣接してその下方に位置する上部入口端を有する傾斜通路と；
（ｉｉｉ）粒子が傾斜通路を下って下降するときに粒子を上側照明できるように傾斜通路に対して方向付けられた照明源と；
（ｉｖ）粒子が傾斜通路を下って下降するときに粒子の反射光画像を収集できるように傾斜通路に対して方向付けられた画像レシーバーと；
（ｖ）画像レシーバーから受け取った反射光画像信号を、粒子の少なくとも１つの光学的性質および／または形状に基づいて、混合物中の粒子タイプの少なくとも１つの比率を示すデータに変換する組成カルキュレーターと
を含んでなる装置。
【請求項２３】
画像レシーバーがカラーカメラを含んでなる請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子の混合物のサンプル中の異なるタイプの非凝集性粒子の比率の動的決定を可能にする方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顆粒状物質のサイズ分布および組成を測定するためのさまざまな装置が公知である。たとえば、特許文献１には、粒子混合物において粒子サイズ分布を決定するためのおよび粒子形状を特性付けるための装置が記載されている。粒子は、光源と画像収集デバイスとの間で計量され、重力の影響下で垂直方向に転がり落ちる。粒子を分析するために、粒子のシルエット投影面積のディジタル記録が使用される。類似のデバイスが特許文献２に記載されている。そこでは、シルエット投影法が使用される。このデバイスでは、降下粒子のサンプルを貫通するように方向付けられた平行レーザービームと、サンプルを通過した光を記録するための手段と、が使用される。シルエット画像のディジタル化画像が使用され、表面積、表面積の平方根、最大幅、および最大高さに関する判定基準に従って粒子の分析が行われる。特許文献３には、粒子の粒子サイズ分布を測定すべくシルエット投影法に付される粒子の降下装置が記載されている。
【０００３】
特許文献４には、粒子の降下単層カーテンをいかに生成させるかが教示されている。この場合、次に、それらを従来の光源で照明することが可能である。上記の特許文献２のときと同じようにシルエット投影が利用される。投影された光を受け取るための記録ユニットは、降下粒子のシルエットに関する情報の収集を可能にするものであり、粒子の種々の色またはグレー色調を識別するために使用しうる。単層形態で粒子カーテンを生成させるための手段は、プレート上の粒子滞留時間が制御されるように水平線と進入角度をなす円錐形振動プレート上に粒子を供給することよりなる。
【０００４】
特許文献５には、規格外の粒子、とくに、極端に着色した米穀粒を除去するための検出デバイスが記載されている。粒子は、傾斜プレートの端から自由落下するときに照明され、そしてそれらの色が測定される。閾値レベルを超える測定色を有する粒子は、エアノズルを用いて排出される。
【０００５】
コンピューター翻訳によれば、特許文献６には、異なるタイプの粒子の混合物の静止サンプルを上側照明し、ディジタルカメラを用いてサンプルの画像を収集し、次に、これを解析してたとえば色により識別される粒子タイプの比率を決定しうる手段が記載されている。
【０００６】
特許文献７には、粒子のサイズを連続的に測定してグラニュレーターに供給される水と粉末の比を調整すべくフィードバックを行うための手段を利用することにより一定した品質の粒子を製造できる顆粒化装置が記載されている。粒子サイズ測定法では、粒子は、粒子の降下垂直ストリームから、光源により照明される傾斜プレート上に、偏向されるようにみえる。反射光は、サンプルに関する情報を取り込むディジタルカメラにより検出され、このデータは、後で、前述のグラニュレーターの制御を調整するために使用されるサイズおよび分布の情報に変換される。
【０００７】
異なる粒子の混合物中の非凝集性粒子に関する情報を得ることが望まれる。この場合、該情報により、該粒子の粒子サイズおよび形状が記述されるだけでなく、さらに、化学含有物の指標となりうる色またはグレイ色調のような他の観察可能な特性に従って各タイプの粒子の分率も測定される。以上で引用した技術分野で、研究者らは、さまざまな方法を用いて粒子に関するデータを収集してきたが、それらはすべて、組成を決定するうえでかなりの制約を有する。
【０００８】
特許文献１、特許文献３、特許文献２、および特許文献４に記載されているシステムでは、粒子が垂直に降下するときに、粒子の投影画像またはシルエット画像が収集される。この構成では、粒子は、降下時に転がり落ちるので、収集される画像は、ランダムな方向で表された三次元粒子の二次元表現である。ランダムな方向であるので、個別粒子に関して決定しうる形状および寸法の情報は限られている。さらに、投影画像またはシルエット画像が使用されるので、上側照明を必要とする性質（たとえば色）の識別が困難になる。特許文献４では、コントラストプレートを用いて粒子の色またはグレイ色調を決定する能力が力説されているが、降下粒子のカーテンの両側に示されたカメラおよび光源に対してコントラストプレートをいかに配置するかについての説明がなく、色またはグレイ色調に関連したそのただ１つの実施例では、色調が大きく異なる黒色粒子および明色粒子の数の決定が引き合いに出されている。特許文献５には、欠陥のある顆粒（この場合は米）を同定してからそれらを排除するための機構が提供されている。この刊行物には、米サンプルの組成の測定を改良しようとする意図は示されておらず、そのための機構は提供されていない。
【０００９】
特許文献６では、サンプル粒子が静止状態に保持されるので、１つの寸法を一定方向に保持した状態でカメラに提示することができる。そのようなシステムを用いた場合、１つの色またはグレイ色調の粒子を、異なる色またはグレイ色調の他の粒子と対比して、同定できるようになる。一方のタイプまたは他方のタイプの粒子の面積を決定することも可能であるので、一方のタイプの粒子と他方のタイプとの比率の測定を行うことができる。しかしながら、このシステムの静止構成では、代表的サンプルの画像化を可能にする互いに接触しない十分な粒子を組み込むことが難しい可能性がある。この制約により、非現実的な時間要件および労力のかかる操作が必要になる可能性がある。
【００１０】
特許文献７では、顆粒化装置で製造された粒子は、傾斜プレート上に誘導される。プレートは上側照明され、粒子が下降するときにディジタルカメラにより粒子の画像が記録される。粒子が「適切な速度」でプレートを下って移動するように、プレートの角度が調整される。顆粒形状は規定されていないが、実施例では球が言及されている。粒子をプレートに送給する方法は、規定されていない。この刊行物によれば、粒子サイズおよび粒子サイズ分布が決定される。顆粒を傾斜プレートにいかに導入するかに関して注意深い制御を行わなければ、プレートの平面にアラインメントされることが保証されず、そのような制御を行わない場合、球形状顆粒だけが正確に測定されるにすぎない。たとえば、細長い形状を有する顆粒はバウンスし、上面図画像が歪んで、それらの真の寸法の測定が不正確になるであろう。この刊行物に開示されている方法および装置では、球様粒子の粒子サイズ分布の決定に限定され、粒子の形状または光学的性質に基づいて分布を決定することは意図されていない。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，０６１，１３０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４９７，５７６号明細書
【特許文献３】英国特許出願ＧＢ２０１２９４８Ａ号明細書
【特許文献４】国際公開第８９／０５９７１号パンフレット
【特許文献５】欧州特許出願公開第１０８３００７−Ａ２号明細書
【特許文献６】特開平１０−３３２５６７号公報
【特許文献７】特開平８［１９９６］−８９７８０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、混合物中の異なる粒子タイプの比率を決定する方法に関する。この方法は、
（ｉ）通路に沿って粒子を下降させるのに十分な角度で傾斜させた通路に少なくとも２つの粒子タイプの非凝集性粒子（ここで、各粒子タイプは、他の粒子タイプと異なる少なくとも１つの光学的性質および／または形状を有する）を含んでなる混合物を供給し；
（ｉｉ）傾斜通路に沿って粒子を照明し；
（ｉｉｉ）照明された粒子の反射光画像を収集し；
（ｉｖ）少なくとも１つの異なる光学的性質および／または形状を示す反射光画像のデータに基づいて少なくとも１つの粒子タイプの比率を計算する
ことを含んでなる。少なくとも１つの光学的性質は、好ましくは、可視波長、紫外波長、または赤外波長における反射率、ルミネセンス、およびそれらの変動のうちの少なくとも１つである。傾斜通路は、より特定的には、表面により提供される。好ましくは、比率は、個数分率、重量分率、および体積分率のうちの少なくとも１つに基づく。
【００１３】
本発明のさらなる態様は、混合物中の異なる粒子タイプの粒子の比率を決定する装置である。この装置は、
（ｉ）出口端を有する粒子フィーダーと；
（ｉｉ）非凝集性粒子が傾斜通路を下って下降できるようにフィーダーの出口端に隣接してその下方に位置する上部入口端を有する傾斜通路と；
（ｉｉｉ）粒子が傾斜通路を下って下降するときに粒子を上側照明できるように傾斜通路に対して方向付けられた照明源と；
（ｉｖ）粒子が傾斜通路を下って下降するときに粒子の反射光画像を収集できるように傾斜通路に対して方向付けられた画像レシーバーと；
（ｖ）画像レシーバーから受け取った反射光画像信号を、粒子の少なくとも１つの光学的性質および／または形状に基づいて、混合物中の粒子タイプの少なくとも１つの比率を示すデータに変換する組成カルキュレーターと
を含んでなる。
【００１４】
以下のように記述された添付の図面を参照すれば、本発明についてより完全に理解しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本開示で使用される場合、以下の用語は、以下のように指定された定義を有するものとする。
【００１６】
「粒子」とは、比較的小さい個別部分または個別量の固体物質を意味し、より特定的には、比較的小さい固体物体を意味する。
【００１７】
「粒子タイプ」とは、異なる光学的性質および／または形状を有する他のクラスの粒子と識別しうる共通の光学的性質および／または形状を共有する粒子のクラスを意味する。粒子の混合物は、２つ以上の粒子タイプを含んでなることもある。２つ以上の粒子タイプを含んでなる混合物の例としては、赤色粒子と緑色粒子との混合物（この場合、赤色粒子および緑色粒子は、それぞれ、識別可能な粒子タイプを構成する）；円柱状粒子と球状粒子との混合物（この場合、円柱状粒子および球状粒子は、それぞれ、識別可能な粒子タイプを構成する）；破壊種子と非破壊種子との混合物（この場合、破壊種子および非破壊種子は、それぞれ、識別可能な粒子タイプを構成する）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
「非凝集性」とは、互いに付着または固着することにより運動が拘束される傾向を無視しうることを示唆する粒子の性質を意味する。
【００１９】
「粒子タイプ標準」とは、特定の粒子タイプを示しかつこの特定の粒子タイプと他の粒子タイプとを識別する指定の光学的性質および／または形状に関連付けられるものである。粒子タイプ標準は、寸法関係ならびに／または形状および／もしくは光学的性質（たとえば、色、色分布など）を示唆する他の特性を基準にしうる。たとえば、暗色粒子タイプと識別される白色粒子タイプの標準は、グレースケール閾値（この値を超える粒子は白色粒子タイプに分類される）を基準にしうる。黄色粒子タイプの色標準は、赤色、緑色、および青色の強度を指定しうる。粒子は、その光学的性質および／もしくは形状が粒子タイプ標準からの許容される偏差（すなわち許容差）の範囲内に含まれるかまたは粒子タイプ標準に対して指定された閾値を満足もしくは凌駕するかに基づいて、粒子タイプに割り当てることができる。他の選択肢として、どの粒子タイプ標準に光学的性質および／または形状が最も近いかの判定に基づいて、粒子を粒子タイプに割り当てることができる。
【００２０】
「粒子タイプ組成物」とは、少なくとも２つの粒子タイプの粒子を含んでなる組成物である。本発明の方法および装置によりそのような粒子タイプ組成物を記述する場合、少なくとも１つの比率、たとえば、個数分率または体積分率もしくは重量分率のような関連する分率が言及され、この分率には、少なくとも２つの粒子タイプの相対量が含まれる。
【００２１】
「個数分率」とは、１つの粒子タイプに属する粒子の比率を意味し、少なくとも２つの粒子タイプの粒子の組成物中のその粒子タイプおよび少なくとも１つの他の粒子タイプに属する粒子の合計数が比較基準となる。個数分率は、１つの粒子タイプの粒子の数の合計を、その粒子タイプおよび少なくとも１つの他の粒子タイプの粒子の数の合計で割ることにより計算することができる。また、個別粒子体積（または粒子体積の計算に利用できる寸法）が決定されているのであれば、個数分率を用いて体積分率を誘導することができる。また、個別粒子重量（または粒子重量の計算に利用できる体積）が決定されているのであれば、個数分率から重量分率を誘導することができる。「個数パーセント」とは、個数分率に１００％を掛けた値である。
【００２２】
「体積分率」は、１つの粒子タイプの粒子の体積の合計を、少なくとも２つの粒子タイプの粒子の組成物中のその粒子タイプおよび少なくとも１つの他の粒子タイプの粒子の体積の合計で割ることにより、計算される。「体積パーセント」とは、体積分率に１００％を掛けた値である。
【００２３】
「重量分率」とは、１つの粒子タイプの粒子の重量比率を意味し、少なくとも２つの粒子タイプの粒子の組成物中のその粒子タイプおよび少なくとも１つの他の粒子タイプの粒子の重量が基準になる。個別粒子の重量をその体積おびエンベロープ密度から決定し、次に、１つの粒子タイプの粒子の重量の合計をその粒子タイプおよび少なくとも１つの他の粒子タイプの粒子の重量の合計で割ることにより、重量分率を計算することができる。「重量パーセント」とは、重量分率に１００％を掛けた値である。
【００２４】
「エンベロープ密度」とは、個別粒子の重量対体積比を意味し、各粒子タイプ内で実質的に均一である。
【００２５】
「嵩密度」とは、多くの粒子で構成されたバルクサンプルの重量対体積比を意味する。バルクサンプルの体積には、個別粒子の体積だけでなく粒子間の間隙の体積も含まれる。
【００２６】
「バウンス角」とは、粒子の最長寸法を通るベクトルの偏角を意味し、本発明の方法および装置に供すべく記述された傾斜通路上または傾斜表面上で粒子が平衡状態（すなわち静止状態）にあるときのベクトル位置が基準になる。より特定的には、バウンス角とは、傾斜通路または傾斜表面に垂直な方向（すなわち、傾斜通路または傾斜表面から離れる方向またはそれに向かう方向）の偏角成分であり、通路または表面に平行な方向の偏角成分は含まれない。
【００２７】
「ルミネセンス」とは、他の電磁周波数の光で照明することにより生じる１つもしくはそれ以上の電磁周波数の光の放射を意味し；ルミネセンスとしては、たとえば、蛍光および燐光が挙げられる。
【００２８】
「反射率」とは、表面に入射する１つもしくは複数の周波数の光の量に対する表面により反射される特定の電磁周波数または電磁周波数範囲の光の量の比を意味する。
【００２９】
「反射光画像」とは、物体を画像化するときと同一の全体方向から照明された物体の画像を意味する。ごく一般的には、反射光は、照明と同一の全体スペクトル領域の光の反射により生じる。しかしながら、反射光には、蛍光および燐光による光が含まれることもある。たとえば、蛍光性または燐光性の表面を有する物体に紫外光照明を行うと、可視光が放出され、それが集光されて反射光画像を形成することもある。
【００３０】
「グレースケール」とは、ビデオカメラからディジタル化画像のピクセル上に集光される光の相対量を指定する数値（典型的には整数）スケールを意味する。グレースケールを用いて、ディジタル化画像の各ピクセルに数値を割り当てることができる。この値は、ピクセルにより取り込まれる画像化物体の一部分からの反射光の量に関連する。本質的に光がピクセル上に集光されない場合（たとえば、非反射性黒色バックグラウンドを画像化する場合）、グレースケールレベルは、典型的には、０の値が割り当てられる。ピクセル上に集光される特定の高レベルまたはそれを超えるレベルの光（たとえば、鮮明な白色物体を画像化するときの光）は、典型的には、グレースケールの上限値が割り当てられる。この値は、１６ビットバイナリーグレースケールでは、２５５である。
【００３１】
「形状」とは、その規定寸法間の幾何学に基づくまたは経験的に決定される関係により記述しうる識別可能な三次元形態を意味する。幾何学に基づく形状の中で最も簡単なものは、球である。これは、その直径だけを指定することにより完全に記述しうる。球の投影図はすべて、直径を示す。円形の断面を有する円柱は、その長さおよび直径を指定することにより記述しうる。円柱の長さおよび直径は、一般的には、その長方形上面図画像の長さおよび幅から決定することができる。この場合、円柱がその側面を接して置かれていれば、長方形画像の長さ（最長寸法）は円柱の長さに対応し、長方形画像の幅（最短寸法）は円柱の直径に対応することになる。この情報を用いれば、円柱の体積を計算することができる。他の規則的形状としては、楕円体（オーストラリアンフットボールまたはアメリカンフットボールに類似した形状）が挙げられる。これは、その最長寸法および最短寸法に基づいて記述することができる。この情報もまた、その上面投影図から取得することが可能である。不規則的形状粒子では、形状により粒子を識別するために、解析前にさまざまな経験的情報を収集することが必要になる可能性がある。しかし、フレーク形状粒子対ビーズ様物体（たとえば、コーンフレーク対レーズン）のように十分な形状差があれば、異なる形状の粒子の識別は、困難ではない。異なる形状の例としては、球、円柱、楕円体、立方体、長斜方体、ディスク、フレーク、トウモロコシ種子形状などが挙げられる。特定の形状は、さまざまな寸法をとりうる。たとえば、円柱は、異なる直径および／または長さを有するという点で互いに異なる可能性がある。異なるサイズの円柱は、比例関係を共有して同一の長さ対幅比を有することもあれば、円柱はまた、その長さ対幅比が異なるという点で異なることもある。
【００３２】
「球様」とは、球に類似している丸みを帯びた形状を意味する。球様形状を貫通する平面状断面はすべて、実質的に円形である。球様形状の中心を貫通する３つの垂直軸は、ほぼ同一の長さを有する。
【００３３】
「楕円体状」とは、いくつかの平面状断面が円形ではなく楕円形（すなわち卵形）であり、楕円体形状が楕円体の中心を貫通する３つの垂直軸により記述可能であり、これらの軸のうちの少なくとも１つの軸が他の軸と実質的に等しくない（つまり、他の軸と組み合わされて非円形の楕円を規定する）という点で球と異なる丸みを帯びた形状を意味する。
【００３４】
本明細書に示されている詳細事項は、例として挙げられたものであり、本発明の実施形態を例示的に考察することを目的としたものにすぎず、何が最も有用であると考えられるかを提供し本発明の原理および概念的態様を容易に理解すべく提示されている。この点に関して、本発明の基本的理解に必要な以上に詳細に本発明の構成細目を示そうとするものでなく、本発明のいくつかの形態をどのように実際に具体化しうるかは、本説明から当業者に明らかになるであろう。
【００３５】
本発明に係る方法および装置を用いれば、きわめて正確な粒子解析が容易に行えるようになる。そのような装置および方法を使用することにより、異なる光学的性質および／または形状を有する粒子サンプル中の粒子をいくつかの光学特性および／または寸法特性に基づいて識別することができる。たとえば、そのような光学特性および／または寸法特性としては、色、色変動、破壊形状対非破壊形状、サイズ、粗さ、および明るさが挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明の装置および方法によれば、本明細書の背景の節で先に記載したこれまでのデバイスで遭遇する問題が解決される。
【００３６】
本発明の方法および装置は、異なる光学的性質および／または形状に基づいて識別される少なくとも２つの粒子タイプの非凝集性粒子を含んでなる粒子混合物中の異なる粒子タイプの比率を計算するのに有用である。本発明の方法および装置は、粒子タイプ組成物中の粒子タイプの比率を決定するために使用できるだけでなく、この方法および装置を用いれば、粒子の上面図反射光画像から最長寸法、最短寸法、および周長のような寸法を決定して面積のような誘導寸法特性を計算することもできる。粒子タイプ組成物中の少なくとも１つの粒子タイプの比率を決定することに加えて、反射光画像を用いて粒子の少なくとも１つの寸法特性をも計算する場合、本発明に係る方法はとくに有用である。好ましくは、少なくとも１つの寸法特性は、最長寸法、最短寸法、面積、および周長のうちの少なくとも１つである。厚さが既知であるかまたは上面図から推測可能である場合、粒子体積および体積分率を計算することができる。（他の方法で粒子体積がわかるのであれば、同様に体積分率を計算することができる。）エンベロープ密度も既知である場合、粒子重量および重量分率を計算することもできる。（他の方法で粒子重量がわかるのであれば、同様に重量分率を計算することができる。）
【００３７】
本発明の方法および装置は、非凝集性である多種多様な粒子に使用することができる。静電的相互作用が働くと、非常に小さい粒子は、付着一体化される可能性があり、この効果は、低密度を有する粒子のときにより顕在化する。したがって、本発明の方法および装置は、典型的には、少なくとも約０．１ｍｍの直径、より好ましくは少なくとも約０．５ｍｍの直径、最も好ましくは少なくとも約１ｍｍの内接球を収容しうる表面を有する粒子に使用される。本発明の方法および装置は、約５ｃｍ以下の最長寸法を有する粒子に最も便利に使用されるが、傾斜表面をはじめとする装置構成要素を適切にスケールアップすれば、より大きい粒子を使用することができる。本発明に有用な粒子の例としては、顆粒、チップ、ペブル、キャンディー、宝石、ビーズ、金属散弾、弾丸、コイン、種子、加工食品、鉱物、丸剤など挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましい実施形態では、本発明の方法および装置は、実質的に円柱状の形状の粒子を含んでなる非凝集性粒子の混合物に使用される。より好ましい実施形態では、本発明の方法および装置は、円形断面をもつ実質的に円柱状の形状を有する粒子を含んでなる非凝集性粒子の混合物に使用される。
【００３８】
好ましくは、本発明の方法および装置は、種子および／または少なくとも１種の農業的活性物質を含んでなる粒子を含んでなる粒子混合物に使用される。農業的活性物質とは、農業で使用される任意の種類の生物学的活性物質を意味するものとする。農業的活性物質としては、たとえば、作物保護剤（たとえば、除草剤、殺菌・殺カビ剤、殺バクテリア剤、無脊椎有害生物防除剤）、植物成長調節剤（たとえば、開花または結実の促進剤または抑制剤、収穫向上剤または器官脱離剤、成長および再成長の阻害剤）、葉乾枯剤、化学雑種形成剤（たとえば、受粉阻害剤または滅菌剤）、ならびに植物栄養剤（たとえば、肥料）が挙げられる。好ましい実施形態では、本発明の方法および装置は、少なくとも１種の作物保護剤を含んでなる粒子を含んでなる非凝集性粒子の混合物に使用される。作物保護剤は、ごく一般的には化学物質であるが、バチルス・チューリンジェンシス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）および昆虫病原性細菌、ウイルス、ならびに真菌のような生物学的作用剤であってもよい。農業的活性物質を含んでなる非凝集性粒子の混合物は、農業的活性物質を含有しないがたとえば界面活性剤のような他の有用成分を含有する非凝集性粒子を含んでなるものであってもよい。好ましい実施形態では、本発明の方法および装置は、少なくとも１種の農業的活性物質を含んでなる粒子を含んで実質的に円柱状の形状、典型的には実質的に円形の断面の形状を有する非凝集性粒子の混合物に使用することができる。少なくとも１種の農業的活性物質を含んでなる実質的に円柱状の非凝集性粒子は、たとえば湿潤粉末（たとえば、ペースト押出顆粒の場合）もしくは熱活性化バインダーを含んでなる加熱組成物（たとえば、熱押出顆粒の場合）を圧縮することにより、またはより一般には押出することにより（押出顆粒が提供される）、作製することができる。
【００３９】
農業的活性物質は、非作物栽培用途に使用することもできる。たとえば、無脊椎有害生物防除剤は、他の園芸用途（たとえば、森林、温室、苗圃の植物、または畑で栽培されない観賞植物）、一般大衆（人）および動物の保健用途、住宅構造物用途および商業構造物用途、家庭用品用途および貯蔵品用途に有用でありうる。
【００４０】
本発明に係る方法を実施する場合、非凝集性粒子は、傾斜通路（典型的には、傾斜表面により提供される）に供給される。粒子は、重力の支配下で実質的に回転および／または摺動によりそれを下って下降する。したがって、粒子は、それを下って下降するとき、一般的には表面に接触した状態を保持し、非球様粒子の最長軸は、表面に平行にアライメントされる傾向を示すであろう。粒子は、傾斜通路を下って下降するときに照明される。この構成では、好ましくは傾斜通路に垂直に向けられたビデオカメラなどにより、粒子の反射光個別上面図画像を用いて記録することができる。画像解析を行えば、光学的性質および／または形状を識別したり、最長寸法、最短寸法、面積、および周長のような寸法特性を決定したりすることができる。他のパラメーターが利用可能であれば、粒子体積、体積分率、粒子重量、および重量分率を計算することができる。
【００４１】
画像解析を容易にするために、好ましくは、粒子は、傾斜通路に沿って下降するときに粒子接触（たとえば、一方の粒子と他方の粒子との接触）が最小になるように、さらにまた実質的に通路の平面内に保持されるように、供給される。好ましくは、傾斜通路上の粒子の２５％未満が、反射光画像中で他の粒子に接触しており、より好ましくは粒子の１０％未満、最も好ましくは２％未満が、反射光画像中で他の粒子に接触している。スループットを最大化しつつ粒子接触を最小限に抑えるために、好ましくは、粒子は、通路を提供する傾斜表面の入口端に沿って均一に堆積されるように供給される。
【００４２】
本発明に係る供給は、粒子が傾斜通路に供給されるフィーダーの出口端の近傍に粒子を配置することを含んでなり、かつ傾斜通路は、供給出口端に隣接してその下方に位置する入口端を含んでなる。供給の動きに対処するために、典型的には、供給出口端と傾斜通路の入口端との間にギャップが規定される。実質的に表面の平面内に粒子を配置しかつ非球様粒子のバウンス角を最小限に抑えるために、ギャップは、好ましくは、測定対象の粒子の最短寸法以下である。粒子のバウンス角が１０度以下である場合、非球様粒子の上面図画像の寸法測定は、より正確である。出願人は、粒子が非球様である本発明の態様において、供給出口端と傾斜通路入口端との間のギャップが粒子の最短寸法に等しいかまたはそれ以下であると、傾斜通路上の粒子の少なくとも８０％が１０度以下のバウンス角を有することを見いだした。ギャップを狭くするにつれて、１０度以下のバウンス角を有する粒子のパーセントが減少する可能性がある。好ましくは粒子の少なくとも９０％、より好ましくは少なくとも９５％が、１０度以下のバウンス角を有する。
【００４３】
粒子は、粒子フィーダーにより傾斜通路に供給される。多種多様なフィーダー設計が、本発明の方法および装置に好適である。振動を用いて粒子を供給したり、またはコンベヤーベルト上などで機械的に搬送したりすることができる。一実施形態では、２つもしくはそれ以上の粒子タイプの物理的混合物のサンプルが、ホッパーによりフィーダーに供給される。ホッパー中のサンプルは、測定対象の混合物の代表的サンプルを含んでなるのに十分な粒子を含有する。また、ホッパーおよびフィーダーが単一の一体化ユニットである場合も、本発明の範囲内にある。好ましくは、フィーダーは、供給される傾斜表面の上端から上方に分析対象粒子の最短寸法よりも高くならない距離に、好ましくは、傾斜表面の上部端に接触しないより近い位置に、配置された前縁を有する水平振動フィーダーである。好ましくは、フィーダーの縁は傾斜表面に平行に整合させ、その中心は傾斜表面の中心の上方に位置決めされる。フィーダーの出口端の幅は、傾斜表面の幅に等しいかまたはそれ以下でありうる。
【００４４】
粒子フィード速度は、粒子フィーダーの設計および／または粒子フィーダー中の要素の構成の調整により設定することができる。他の選択肢として、粒子フィード速度および粒子フィーダーは、たとえば、水平振動フィーダーの振動数またはコンベヤーベルト付きフィーダーの速度を変化させることのできるフィードコントローラーにより制御することができる。フィードコントローラーは、手作業により、または組成カルキュレーターもしくは関連計算システムからのフィードバックに基づいて、調整することができる。
【００４５】
傾斜表面は、重力の支配下でたとえば回転または摺動によりそれを下って粒子を下降させるのに十分な程度に傾斜させることだけが必要とされる。粒子に動きを付与するのに十分な最小傾斜角（水平に対する傾斜角）は、粒子のサイズ、密度、および表面との摩擦係数のような因子に依存する。傾斜表面を振動させれば、最小傾斜角を非常に小さい値に減少させることができるので、傾斜表面を振動させることは本発明の範囲内にあるが、過度に振動させると過度のバウンスを生じる可能性があり、それにより粒子画像の人為的な拡大または縮小を引き起こす可能性があるので、本発明の典型的な方法および装置では、傾斜表面は顕著に振動させない。特定の傾斜表面および粒子混合物に対する最小傾斜角を決定するために、ごくわずかな実験が必要となるにすぎない。傾斜角を急にするほど、より迅速な粒子移動が促進され、スループットが向上するので、好ましくは、傾斜角は最小傾斜角よりも有意に大きい。典型的には、傾斜角は水平線を基準に少なくとも３０°である。しかしながら、傾斜角の増加により引き起こされるより迅速な粒子移動の結果として粒子の分離が起こり、フィーダーにより補償することができなければ、各画像中の粒子が少なくなりすぎるおそれがある。さらに、傾斜が急すぎると、粒子が転がり落ちるようになって、バウンス角が１０度を超えるおそれもある。したがって、傾斜表面は、好ましくは水平線と約６０°以下の角度をなす。典型的には、水平線と約４５°の角度をなす傾斜表面であれば、本発明の方法および装置で良好に機能する。
【００４６】
傾斜表面は、平面状であっても、凸状であっても、または平行通路に粒子を誘導するいくつかの「Ｖ」形断面のうちの１つを有するものであってもよい。「凸状」とは、中心線から両側に向かって下向きに傾斜するわずかに湾曲した表面を意味し、その目的は、粒子が傾斜通路を下降するときに、相互の粒子の分離を増大することである。平面状表面が好ましい。なぜなら、設計が単純であり、しかも画像レシーバー（たとえば、カメラ）から比較的一定した焦点距離に保つことができるからである。
【００４７】
傾斜表面は、好ましくは、適度に非反射性となるようにコーティングまたはペインティングされ、粒子の正確な上面図画像の記録を可能にするコントラストを提供するように作製される。たとえば、無光沢黒色ペイントで裏側がコーティングされた平滑非反射性ガラスを構成する表面は、可視光、白黒カメラ、および灰白色から中濃褐色までの暗色度の粒子を用いたときに、良好に機能する。この構成では、粒子が下降するガラスの平滑表面と、画像解析に適した良好なコントラストを与える暗色のバックグラウンドと、が提供される。速度低下を起こすことなく粒子を下降させるのに十分な程度に表面が平滑であるかぎり、傾斜表面と粒子との間の特定の摩擦係数は、重要ではない。
【００４８】
好ましくは、傾斜表面は、容易にブローイングされて蓄積塵埃を含まない。とくに好ましい本発明の一実施形態では、非凝集性粒子が少量（たとえば、０．２重量％）の塵埃を含有する場合でさえも、傾斜表面に対してほぼ平行に、ただし、わずかに下向きに不活性ガスのストリームを吹き込んで、蓄積するおそれのある塵埃粒子を取り除く。そのような蓄積が起こると、実際の粒子を表さない画像が形成されたり、または２回以上カウントされるおそれのある静止フラグメントが生成されたりする可能性がある。「不活性ガス」とは、粒子または本発明の装置と反応しない任意のガスを意味する。典型的には、不活性ガスは空気である。ガスフローは粒子の搬送に必要ではないので、ガスフローの速度およびガスフローを平面で向ける角度は、粒子の乱流またはバウンスを引き起こすほど大きくしてはならない。ガスフローは、都合または必要に応じて、連続的であっても周期的であってもよい。ガスフローは、傾斜表面に対してほぼ平行に、ただし、わずかに下向きにガスストリームを吹き込むように意図された１つもしくはそれ以上のノズルにより提供することができる。ガスストリームは、傾斜表面に平行に配置されかつ傾斜表面の幅に類似した幅を有するスリット形オリフィスを備えた単一のノズルにより、最も簡単に供給することができる。
【００４９】
傾斜表面上の粒子の終端速度とは、粒子が傾斜表面を下って移動するときに粒子の速度が（終端速度に向かって）自然に低下する場合の下限速度である。終端速度は、傾斜角のほかに粒子のサイズおよび密度ならびに粒子と傾斜表面との間の摩擦係数に依存するであろう。粒子が傾斜表面上で速度低下に起因して集合一体化するのを防止するために、フィーダーからの粒子の速度は、傾斜表面を下降する粒子の終端速度未満でなければならない。典型的には、フィーダーからの粒子の速度は、終端速度よりもかなり遅く、粒子は、傾斜表面を下って移動するときに加速されるが、本発明の方法および装置で一般に使用される比較的短い表面長さでは、終端速度に到達することはないであろう。傾斜表面への粒子のフィード速度は、粒子が表面を下って移動するときに互いに接触するのを最小限に抑えるように調整することができる。
【００５０】
傾斜表面の底部縁から送出される粒子は、必要および好みに応じて取り扱うことができる。典型的には、粒子は、廃棄処分または再循環に供すべくキャッチトレー中に収集される。フィーダーからの粒子の最初の通過で画像化され解析される粒子の数が代表的サンプルとして十分でない場合、捕集された粒子をフィーダーに戻してさらに装置に通すことができる。
【００５１】
本発明の装置はまた、混合システムの出力に連結して、出力混合物中の異なる粒子タイプの比率を併行して決定できるようにすることも可能である。出力混合物の代表的サンプルを周期的または連続的に取り出して、本装置に供給することができる。次に、解析された粒子を混合システムの出力ストリームに戻すことができる。次に、本発明の方法により決定された出力混合物中の異なる粒子タイプの比率を移動平均としてまたは一定時間に対して記録し表示することにより、経時的に混合物組成の変動を示すことができる。
【００５２】
粒子は、傾斜通路を下って下降するときに、粒子の上面図の反射光画像を収集できるように十分に照明される。典型的には、照明は、１つもしくはそれ以上の人工光源により通常提供される可視光を用いて行われるが、日光を使用することもできる。画像レシーバー（たとえば、カメラを含んでなるレシーバー）がそれぞれの電磁波長に対して感度をもつのであれば、赤外光源および紫外光源を使用することもできる。また、画像化される粒子が蛍光性または燐光性である場合（紫外光から可視光への変換が起こる場合）、可視光に対して感度をもつ画像レシーバーと共に紫外光源を使用することができる。好適な光源は、たとえば、白熱ランプ（たとえば、窒素および／またはアルゴン中のタングステンフィラメント；ハロゲン中のタングステンフィラメント：石英−ハロゲンランプ、タングステンハロゲンランプ）、放電ランプ（たとえば、蛍光ランプ、水銀蒸気ランプ、ナトリウム蒸気ランプ、メタル−ハライドランプ、カーボン−アークランプ、キセノンフラッシュチューブ）、半導体（たとえば、発光ダイオード）、および火炎加熱（たとえば、ウェルスバッハマントルおよびライムライト）でありうる。単純であるという理由で、白熱ランプが好ましい可視光源である。水銀蒸気ランプおよび紫外波長発光蛍燐光体を有する蛍光ランプは、好ましい紫外光源である。
【００５３】
上面図画像が収集される粒子の部分を十分に照明するために、１つもしくはそれ以上の光源を配置することが必要である。とくに、光源が、広い領域全体に拡散して広がる照明ではなく狭い照明を提供する場合、光源は、好ましくは、画像レシーバーの近くに配置され、画像レシーバーが向けられる方向とほぼ同一の方向に向けられる。典型的には、１つもしくはそれ以上の光源により提供される照明は連続的であるが、特定のランプ設計（たとえば、キセノンフラッシュチューブ）を用いる場合、画像レシーバーが画像を受け取るときだけ照明が提供される。
【００５４】
粒子の上面図画像は、傾斜通路の方向に向けられた画像レシーバーにより取り込まれた反射光を用いて収集される。好ましくは、粒子の反射光画像は、傾斜通路にほぼ垂直な方向で収集されるので、画像レシーバーを傾斜通路にほぼ垂直に向けることが必要とされる。画像レシーバーは、感光性エレメント上に画像を結像させるレンズシステムを備えたカメラを含んでなる。感光性エレメントは、たとえば、オルシコンチューブもしくはビジコンチューブまたは電荷結合デバイス（ＣＣＤ）でありうる。モノクロカメラ（すなわち、全光レベルだけを記録しうる「白黒」カメラ）で十分なこともあれば、異なる色が関与する光学特性に従って粒子タイプが識別されるならば、カラーカメラが使用されることもある。本発明の装置の好ましい実施形態では、画像レシーバーはカラー画像レシーバーであり、カラーカメラを含んでなる。
【００５５】
単一のモノクロカメラまたはカラーカメラを用いて粒子タイプのほとんどの混合物を解析することができるが、本発明は、単一のカメラの使用に限定されるものではない。一例として、好ましくは同期化された２台のカメラを使用することが有利なこともある。たとえば、１つの粒子タイプが、スペクトルの赤外領域で強い反射を起こすタイプである場合、その領域に感度をもつ１台のカメラを用いて画像を提供し、赤外で強い反射を起こす粒子を同定することができる。次に、可視光カメラを第１のカメラに同期化させて、赤外で強い反射を起こさない粒子の同定に使用される画像を収集することができる。いずれのカメラも寸法情報を収集するために使用することができる。
【００５６】
カメラは、画像のアナログ信号またはディジタル表現を生成することができる。カメラがアナログ信号を生成する場合、画像レシーバー中の信号処理要素、組成を計算するためのユニット、または他のユニットにより、信号を画像のディジタル表現（本明細書中ではディジタル化画像と記載する）に変換する。そのようなディジタル化技術は、当技術分野ではごく普通の技術である。ディジタル化画像とは、画像が画素（すなわちピクセル）のマトリックスとして表され、画像が白黒である場合（すなわち、モノクロの場合）、それぞれにグレースケール値が割り当てられることを意味される。画像がカラーの場合、いくつかのカラー画像表現スキームのうちの１つに従って各ピクセルにいくつかの値が割り当てられる（たとえば、ＲＧＢ系では、赤色、緑色、および青色の成分のそれぞれについて強度値が割り当てられる）。次に、ディジタル化画像を組成カルキュレーターにより処理することができる。組成カルキュレーターでは、ディジタル化画像から収集されたデータが、特定の粒子タイプに対して定められた閾値または他の粒子タイプ標準と比較され、それにより、粒子の少なくとも１つの光学的性質および／または形状に基づいて粒子タイプ組成を記述する少なくとも１つの比率が決定される。組成カルキュレーターは、典型的には、ディジタル処理ユニットおよびメモリを含んでなり（たとえば、ディジタルコンピューター）、そして典型的には、コンピューターによく使用される種類の１つもしくはそれ以上の出力デバイス（たとえば、インクジェット紙、インパクト紙、感熱紙、もしくは感光紙、レーザー、トナー、熱ワックス転写、および／または染料昇華技術を用いるプリンター、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ、陰極線管ディスプレイ（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＣＲＴ技術、ＬＣＤ技術、またはミラー（ＤＭＤ、ＤＬＰ）技術に基づくプロジェクター）を用いて出力組成データ（たとえば、レポート）を出力する。組成データはまた、保管または他のコンピューターへの転送のために、磁気ディスクドライブ（たとえば、フロッピーディスケット、Ｚｉｐ（登録商標）ディスク）および光ディスクドライブ（たとえば、ＣＤライターおよびＤＶＤライター）のようなリムーバブル記憶デバイスに電子形式で出力することもできる。組成データはまた、たとえば、導電性ワイヤー、光ファイバー、または無線周波数送信に基づいてネットワークを介して他のコンピューターに送信することもできる。
【００５７】
システムにより１秒あたりに処理される画像の数は、典型的には、分析対象のサンプル中の粒子の１０％超が画像化されるように、好ましくはカメラの視野から出る前に粒子が２回画像化されることがないように、粒子の移動速度およびカメラの視野に従って選択される。
【００５８】
好ましくは、カメラのシャッター速度は、動きの方向に真の長さの１〜２％以下で人為的に動きが拡大された粒子画像を取り込むのに十分な程度に迅速である。本発明では、粒子速度は、主として傾斜表面および周囲空気との摩擦力により拘束される重力加速度によって生成される。画像寸法の拡大は、粒子がシャッターの開閉間で移動する距離から生じる。市販のカメラの典型的なシャッター速度は、１／８０００秒である。粒子移動速度を１００ｍｍ／秒未満に保持すれば、いずれの寸法も約０．０１ｍｍ超の拡大を生じることはないであろう。したがって、傾斜表面を下って移動する運動方向の長さが３ｍｍの粒子の画像は、０．０６ｍｍを超えて拡大されて見えることはないであろう。より高い測定確度が特定の解析に必要とされる場合、これは、より迅速なシャッター速度を備えたカメラを用いて、または粒子速度を低下させる手段を提供することにより、たとえば、より緩やかな１５°〜３０°の表面角度を使用することにより、達成することが可能である。また、画像の拡大は予測可能でありかつ系統的であるので、ソフトウェアに補正係数を組み入れることにより、画像の面積、幅、および長さを補正することが可能である（これは、十分に当該技術の範囲内にある）。
【００５９】
好ましくは、傾斜表面の全幅が視野に取り込まれるように、つまりサンプル中の粒子がすべてカメラの視野を通過するように、カメラを配置するかまたはカメラのズームレンズを調整する。すべての粒子が視野を通過するようにすれば、確実に代表的サンプルを画像化するのに役立つ。好ましくは、傾斜表面の下りの長さは、少なくともカメラの視野と同程度の長さである。経済上および便宜上、傾斜表面の下りの長さは、典型的には、カメラの視野よりもそれほど長くはない。
【００６０】
カメラ、使用される光、照明方法、傾斜表面の光吸収特性、およびカメラの画像からデータを解析するソフトウェアは、異なる粒子タイプの粒子を互いに識別できるように粒子特性に従って選択される。たとえば、粒子タイプの差が、異なる形状または異なるグレースケール値に基づく場合、簡単な白黒カメラが適切であろう。異なる粒子タイプ間に色差が存在する場合、カラーカメラが好ましいかまたは必要とされるであろう。赤外光または紫外光の反射率の大きさの差が粒子タイプの識別の基礎である場合、適切な赤外光または紫外光の電磁周波数に有用である光源およびカメラが必要である。異なる組成を有する粒子タイプ（たとえば、異なる作物保護活性剤）が、それ以外に、本発明の方法に準拠してそれらを識別するのに十分な形状、色差、または色調差を有していない場合、識別できるようにその製造の一部分として１つの粒子タイプの色または色調を増強することが可能であろう。たとえば、他の粒子タイプと識別される色またはグレイレベルのコントラストを増強するように、追加顔料を１つの粒子タイプに添加することが可能である。二酸化チタンまたはカーボンブラックのような不活性剤を組成物に添加して、その色をそれぞれ明るくしたり暗くしたりすることが可能である。他の可能な方法は、１つの粒子タイプの組成物に蛍光成分を添加することにより、紫外光を照射したときに可視光を放出させるようにする方法である。この方法は、周囲可視光を除外することを必要とするので、より簡単な解決策を用いることができない場合のみ、好ましい。
【００６１】
図１に示される本発明の例示的な一実施形態では、分析対象の少なくとも２つの粒子タイプを含有する粒子混合物が、ホッパー１に入れられる。粒子３は、粒子フィーダー２（水平振動フィーダーとして示されている）から、水平線と角度α（４５°近傍で示されている）をなして傾斜させた傾斜表面４に供給される。粒子フィード速度は、フィードコントローラー１１を用いて、手動モードでまたは組成カルキュレーター８からのフィードバックに基づいてフィードバックモードで制御される。フィード速度は、粒子が表面を下って下降するときに互いにほとんど接触しないようにしかも同一の粒子が、好ましくは、逐次画像中で２回画像化されることがないように制御される。粒子が傾斜表面４を下って下降するときに、照明源５（複数ユニットとして示されている）は、粒子３を照明し、一方、画像レシーバー６（ビデオカメラとして示されている）は、移動する粒子の画像を取り込む。画像は、出力デバイス９を用いて組成レポートを出力する組成カルキュレーター８（たとえば、ディジタルコンピューター）を用いて解析される。出力デバイス９は、典型的には、少なくとも１台のコンピューターモニターを含んでなる。この例示的な実施形態では、傾斜表面４から送出される粒子３は、キャッチトレー７中に捕集され、そして傾斜表面４を塵埃の含まれない状態に保持するために、ノズル１０を用いて不活性ガスのストリームが吹き込まれる。
【００６２】
図２は、黒色着色傾斜表面上の２つの異なるグレースケール値を有する円柱状粒子の典型的なモノクロカメラ画像がどのように見えるかを示している。
【００６３】
図３Ａおよび図３Ｂは、粒子バウンスが起こる様子を示している。測定対象の粒子が球様である場合、傾斜表面に沿ったバウンスは、測定確度に関してとくに問題にならない。しかしながら、非球様粒子の場合、傾斜表面に沿って実質的なバウンスが起こると、測定確度が実質的な影響を受けるので、そのような例にはあてはまらない。図３Ａは、最短寸法が直径ｄである円形断面を有する円筒形状の粒子３を含むときの粒子フィーダー２と傾斜表面４との関係の拡大概略図を示している。粒子フィーダー２の出口端は、傾斜表面４の前縁から上方に距離ｈで配置される。粒子３は、各粒子の前縁が傾斜表面４に接触する前に下降しなければならない距離があるので、粒子フィーダー２から送出されるときにわずかに傾く。これにより、粒子３の一部分がわずかにバウンスを起こす可能性がある。
【００６４】
図３Ｂは、粒子が粒子長さｌの方向にバウンス角βだけ平面から変位すると、傾斜表面に垂直に作成される上面図画像中の粒子の対応する画像長さｌｓが縮小される可能性があることを示している。バウンス角βの関数としての画像長さｌｓと粒子長さｌとの比の関係は、式１により与えられる。
式１
ｌｓ／ｌ＝ｃｏｓ（β）
バウンス角βが１０度を超えない場合、画像長さｌｓは、粒子長さｌよりも２％未満小さくなるので、上面図画像中で９８％超の確度が提供されるであろう。
【００６５】
他の粒子寸法（たとえば、厚さ）に依存して、バウンス角βはまた、粒子の側面が上向きになって上面図画像に組み込まれることに起因して、人為的に画像長さを拡大する原因となりうる。人為的な画像の縮小および拡大はいずれも望ましくないので、バウンス角βは、好ましくは最小限に抑えられる。
【００６６】
図３Ａに示されように、バウンスは、傾斜表面４の上部に粒子フィーダー２から粒子３が送出された直後に最も大きくなる傾向があり、傾斜表面４を下降する後続の移動と共に減少する。好ましくは、傾斜表面４上の非球様粒子の少なくとも８０％は、１０度以下のバウンス角を有する。より好ましくは、非球様粒子の少なくとも９０％は、１０度以下のバウンス角を有する。最も好ましくは、非球様粒子の少なくとも９５％は、１０度以下のバウンス角を有する。球形状粒子では、バウンス角は問題にならない。出願人は、ｈがｄ以下のときに傾斜表面４上の粒子３のバウンス角βが通常１０度未満になることを見いだした。
【００６７】
粒子タイプ組成物内の異なる粒子タイプの比率は、傾斜表面上の粒子のディジタル化画像を解析する組成カルキュレーターを用いて計算される。光学特性および／または形状に基づいて異なる特性を識別するディジタル化画像の解析に基づいて、組成カルキュレーターは、解析された各粒子を２つもしくはそれ以上の粒子タイプのうちの１つに属するものとして同定する。特定の解析された粒子を２つもしくはそれ以上の粒子タイプのうちの１つに属するものとして同定することは、粒子のディジタル化画像から収集されたデータを比較し、それを特定の粒子タイプに対して定められた閾値または他の粒子タイプ標準と比較することにより、行うことができる。次に、各粒子タイプに割り当てられた粒子の数を合計することができる。特定の粒子タイプの個数分率は、その特定のタイプを有する粒子の合計をその粒子タイプおよび少なくとも１つの他の粒子タイプの粒子の合計で割った値である。
【００６８】
光学特性および／または形状に基づいて粒子タイプを識別するのに必要とされる計算法は、識別される特定の光学的な差および／または形状の差に依存するであろう。本方法は大幅に変化させることができるが、好適な方法は、識別される特定の特性を考慮すれば、当業者に明白なものとなろう。そのような方法をコンピューターコードに組み込むことは、十分に当業者の能力の範囲内である。
【００６９】
図４は、粒子のディジタル化上面図画像の光学特性に基づいて粒子タイプの同定を行う方法を例示している。画像の上面図の図心２１を長方形の対角線２０ａおよび２０ｂの交点に位置決めする。次に、図心２１の周囲のカーネル２２中の２５個のピクセルの画像データを解析する。たとえば、グレースケールを用いて粒子を識別する場合、「閾値」グレースケール値を選択し、明着色粒子ピクセル値がその値以上の値になりかつ暗着色粒子ピクセル値がその値未満になるようにする。次に、測定された各粒子を同定し、暗着色グループまたは明着色グループのいずれかのメンバーとしてとタグ付けすることができる。データ集合中の粒子をすべて評価し、一方のグループまたは他方のグループに割り当てる。色が識別光学特性である場合、カーネル２２中のピクセルにより収集されたいくつかの波長の光の平均強度を決定し、標準色値と比較して、最も可能性の高い粒子の色を同定する。これを収集されたすべての画像について反復し、次に、各画像化粒子を色により規定された粒子タイプに割り当てる。
【００７０】
一方のタイプの粒子を他方のタイプの粒子と識別することは、電磁スペクトルの可視、赤外（近赤外を含む）、および紫外の領域における反射率およびルミネセンスならびにその変動（電磁周波数による変動、さらにはストライプ、バンディング、モットリング、均一性などの空間的な変動の両方を含む）をはじめとする多種多様な光学特性に基づいて行うことができる。そのような場合、粒子画像の図心の周囲の２５ピクセルカーネルを解析することは、適切な計算法ではない可能性がある。たとえば、ストライプ状粒子では、粒子画像の長さに沿ったセクションを調べ、このようにしてグレースケールまたは波長の変動を確認し、さまざまなパターンを示唆する方法を選択することが可能である。可視光領域では、異なる光学特性は、典型的には、すべての周波数で等しく反射されない光を含み、色（たとえば、色相および彩度により記述され）ならびに異なる全体的明度を生じる。赤外領域および紫外領域の光もまた、典型的には、すべての周波数で等しく反射されないので、この変動を解析に使用することもできる。光学特性の差異を強調して解析時に粒子を正確に同定できるようにする薬剤（たとえば、暗色化用のカーボンブラック、明色化用の二酸化チタン、蛍光または燐光を誘起するための蛍燐光体）を含むように、混合物中の１つの粒子タイプの粒子を配合することができる。
【００７１】
粒子タイプ組成物内の少なくとも１種の粒子タイプの比率を計算するとともに、いずれも十分に当該通常技術の範囲内にあるさまざまな計算手順またはアルゴリズムを用いて、最長寸法、最短寸法、面積、および周長のような上面図画像の寸法特性を決定することができる。たとえば、ナショナル・インストラメンツ・コーポレーション（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（テキサス州オースティン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ））製のラボビュー・イメイク（ＬａｂＶＩＥＷ  ＩＭＡＱ）のような市販のソフトウェアは、粒子のディジタル化上面図二次元画像の面積および周長のような情報を提供する。
【００７２】
粒子の上面図面積は、そのディジタル化画像中のピクセルを最初にカウントすることにより、容易に計算で決定することができる。図５は、図２から得られる代表的粒子画像のディジタル化形態（すなわち、円柱状粒子の画像化などから得られる長方形上面図画像形状）を示している。次に、ｍｍ２のような物量単位で上面図面積を与えるために、ディジタル化粒子画像中のピクセル数にディジタル化画像校正係数（これ以降では単に「校正係数」と記す）の二乗の逆数を掛ける。校正係数は、ディジタル化粒子画像のディジタル測定値を実際の粒子寸法に関連付けるものであり、画像化粒子の物量単位距離（たとえば、ｍｍ）に対応するディジタル化粒子画像中のピクセル幅により表現される。たとえば、傾斜表面上に既知の直径の薄い円形マット化白色着色ディスクを配置して、ディスク画像の直径をカバーするピクセル幅の数を実際のディスク直径（たとえば、ｍｍ単位の直径）で割ることにより、校正係数を決定することができる。
【００７３】
ピクセルのカウントに基づく上面図粒子面積の決定は、系統誤差の影響を受ける。「系統誤差」とは、システム要素の特定の構成および使用される測定方法に関する規則的かつ予測可能な大きさの誤差を意味する。面積測定の系統誤差は、ディジタル化画像の解像度（有限の校正係数を生じる）およびピクセルにより粒子画像の境界または縁を規定する手順およびアルゴリズムの制約により主として生じる。粒子画像の実際の境界は、ピクセルの中間を横切ることも多いであろう。画像の一部分として横切られたピクセルをカウントすると、粒子の上面図面積をわずかに大きめに見積もる傾向になり、一方、横切られたピクセルをカウントしないと、粒子の上面図面積を少なめに見積もることになろう。
【００７４】
図５は、使用した測定法が粒子画像の一部分として粒子境界により横切られたピクセルをカウント？する粒子画像を示している。図５では、各正方形はピクセルを示している。図５に示される斜線部分は、測定法により決定された面積を表しており、この場合、４５６個のピクセルの面積を生成する。しかしながら、粒子画像が交差したピクセルを小数として扱って真の上面図面積を与えることができるとすれば、その面積は、４０５個の正方形ピクセルに対応するにすぎないことがわかるであろう。したがって、相対誤差は、（４５６−４０５）／４０５＝１２．６％である。粒子が小さくなるほど、一般的には、より大きい正の相対誤差を示し、粒子が大きくなるほど、より小さい正の相対誤差を示すであろう。粒子面積を増大させるだけではなく、校正係数を増大させることによっても、相対誤差は減少する。この系統誤差を予測することができるのであれば、より正確に実際の面積を表すように、測定された粒子面積を調整することができる。また、各ピクセルにより取り込まれた光の量および周波数（たとえば、グレースケール、色の深み）の解析では、副次部分だけが粒子画像により占有されたピクセルを除外し、主要部分が粒子画像により占有されたピクセルをカウントするようにできる。
【００７５】
ディジタル化粒子画像を用いて行いうる他の測定は、画像を横切る最短距離（すなわち、その幅）である。この距離を決定する方法は、種々存在し、いずれも当該技術の範囲内にあり、これらはそれぞれ、それに関連付けられる誤差要因を有する。実例として、粒子画像が長方形の場合（たとえば、円柱状粒子から得られる場合）に有用な特定の幅の決定方法について、ここで論じる。図５では、画像の上面図の図心３１を長方形の対角線３０ａおよび３０ｂの交点に位置決めする。水平線３２および垂直線３３をディジタル化粒子画像ピクセルの図心３１から縁まで引く。線３４を水平線３２と垂直線３３との間に４５°の角度で引く。次に、３つの追加線３５、３６、および３７を、線３２、３３、および３４のうちで最も短い２つの線（この場合、線３２および３４）の間に引く。次に、線３２〜３７のうちで最も短い線（この場合、線３４）により幅の位置を規定し、ディジタル化粒子画像ピクセルからバックグラウンドピクセルに交差するまで、この線を延長する。次に、ディジタル化粒子画像がバックグラウンドに移行する位置にある線の両端の２個のピクセル間の距離として幅を指定する。幅および面積を計算した後、面積を幅で割ることにより、長方形のディジタル化粒子画像の長さを計算することができる。
【００７６】
図５はまた、幅の測定時に誤差がいかにして生じうるかを示している。正確な幅の測定は、辺ａ’およびｂ’を備えた三角形の斜辺である。実際に測定されるのは、辺ａおよびｂを備えた三角形の斜辺である。この特定の方法では、粒子画像により部分的に占有されているにすぎない可能性のあるピクセルの外側境界線まで線を引くので、相対誤差は常に正であろう。いくつかの場合には、図５の線３２および３３の場合のように、真の値と測定値は、本質的には同一である。これが起こるのは、線が０°および９０°で引かれるからである。これらの線は、両方とも、ピクセル境界グリッド線に平行であり、この場合にはピクセル境界グリッド線に一致する。線３３、３４、３５、３６、および３７はいずれも、図心３１からバックグラウンドへの粒子画像移行部まで引くことのできる最短線を表していない可能性があるので、幅の測定時の他の誤差要因を生じる。十分に当該技術の範囲内にある方法を用いてソフトウェアに補正を組み込むことにより、これらの系統誤差を減少させることができるが、さらなるコンピューター処理時間または速度が必要になる可能性がある。また、面積計算に関して、副次部分だけが粒子画像により占有されたピクセルを除外し、主要部分が粒子画像により占有されたピクセルをカウントするように、各ピクセルにより取り込まれた光の量および周波数（たとえば、グレースケール、色の深み）の解析を行うことにより、幅の測定時の誤差を減少させることが可能である。
【００７７】
粒子タイプの粒子体積が一定の既知の値である場合、各粒子タイプの粒子の数を決定した後、既知の粒子体積を用いて、体積分率を計算することができる。粒子タイプの粒子体積が一定でない場合、体積分率を計算するには、各粒子の体積を決定する必要がある。
【００７８】
直接測定することはできないがいくつかの形状では上面図粒子画像から推測できる寸法情報（たとえば、厚さ）の利用可能性に依存して、粒子の体積を計算することができる。図６Ａ〜図６Ｇは、本発明の方法およびプロセスを用いて評価しうるさまざまな粒子形状を例示している。図６Ａは、典型的には丸みを帯びた縁を有する円柱状粒子の上面図４０、側面図４１、および正面図４２を示している。図６Ｂは、２つの等しい短軸および１つのより長い軸を有する楕円体状粒子の上面図４３、側面図４４、および正面図４５を示している。図６Ｃは、丸形ディスク粒子の上面図４６、側面図４７、および正面図４８を示している。図６Ｄは、六角形ディスク粒子の上面図４９、側面図５０、および正面図５１を示している。図６Ｅは、丸い卵形粒子の上面図５２、側面図５３、および正面図５４を示している。図６Ｆは、球様粒子の上面図５５、側面図５６、および正面図５７を示している。図６Ｇは、いくらか不規則的であるが２つの鏡映面および１つの回転軸（Ｃ２ｖ対称群）により実質的な対称性を有する粒子の上面図５８、側面図５９、および正面図６０を示している。
【００７９】
図６Ａ〜６Ｇに示される形状のいくつかは、農業および栄養物に本発明の方法および装置を適用するうえでとくに重要である。円形ダイに通して押し出された顆粒は、図６Ａに示されるような円筒形状を有する。パン顆粒化を用いて作製された顆粒およびいくつかの農作物種子は、図６Ｂに示されるような楕円体形状を有する。いくつかの栄養補助食品錠剤は、図６Ｃに示されるような丸形ディスク形状を有する。いくつかのキャンディーは、図６Ｅに示されるような丸い卵形形状を有する。流動床顆粒化を用いて作製された顆粒およびダイズのようないくつかの農作物種子は、図６Ｆに示されるような球様形状を有する。トウモロコシ種子は、図６Ｇに示される形状を有する。
【００８０】
図６Ａに示される円筒形状、図６Ｂに示される楕円体形状、および図６Ｆに示される球様形状では、隠れた（厚さ）寸法は、上面図粒子画像の幅と同一であると推測することができる。体積は、標準的な数式を用いて計算することができる。たとえば、図６Ａの円筒形状の体積Ｖは、式２：
式２
Ｖ（πｄ２ｌ）／４
により与えられる。式中、ｄは、粒子直径（粒子画像の幅から推測された粒子直径）であり、ｌは、粒子長さ（粒子画像の長さから得られた粒子長さ）である。種々の形状の体積を計算する特定の式は、幾何学技術分野で周知である。より一般的には、粒子の断面積を関数ｆ（ｘ）として指定できる場合（ここで、ｘは、断面に垂直な軸に沿った距離を指定する）、体積Ｖは、式３に従って粒子の一方の端から他方の端まで軸に沿って解析積分または数値積分することにより取得することができる。
【００８１】
【数１】
2006514737.tif 000003
【００８２】
図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅ、および図６Ｇに示される形状では、上面図粒子画像から厚さを推測することができない。しかし、図６Ｃ、図６Ｄ、および図６Ｅに示される形状の厚さが、他の方法でわかるのであれば（たとえば、厚さが粒子間で均一であれば）、比較的高い確度で上面図画像から粒子体積を容易に計算することができる。いくつか例を挙げると、円柱、球、楕円体、およびディスクのような幾何学的規則性を有する形状では、本発明の方法および装置を用いて測定される最大の寸法確度が得られる。形状規則性または予測性が減少するにつれて、粒子寸法測定確度も減少する。図６Ｇに示されるトウモロコシ種子のようないくつかのいくらか不規則的な形状でさえも、形状規則性は、厚さ寸法がある程度わかれば近似体積の計算ができる程度に十分に一貫性がある。厚さ寸法情報が既知であるかまたは上面図粒子画像から推測可能である場合、ほぼすべての形状タイプについて、より高いまたはより低い精度で体積を計算することができる。しかしながら、本発明の方法および装置の多くの用途（たとえば、異なる色を有するキャンディーの混合物中の赤色キャンディーの比率を決定する用途または作物種子と比較して雑草種子の比率を決定する用途）では、異なる粒子タイプの粒子のカウントに基づいて個数分率を計算することが、望まれる唯一の計算であろう。
【００８３】
粒子タイプの粒子重量が一定の既知の値である場合、各粒子タイプの粒子の数を決定した後、既知の粒子重量を用いて重量分率を計算することができる。粒子タイプの粒子重量が一定でない場合、重量分率を計算するには、粒子の重量を決定する必要がある。粒子の重量は、粒子のエンベロープ密度にそれらの体積を掛けることにより決定することができる。エンベロープ密度は、粒子が可溶性でない液体中に特定の粒子タイプの測定された重量の粒子を浸漬することにより測定することができる。粒子の重量を押しのけられた液体の体積で割れば、エンベロープ密度が得られる。
【００８４】
異なる量の化学成分を有する粒子タイプの混合物中の化学成分の全重量パーセントを決定することが望まれる場合もある。たとえば、農薬工業製品は、各粒子タイプが異なる農業的活性物質（すなわち活性成分）を含有する２つもしくはそれ以上の粒子タイプの粒子の混合物を含んでなることもある。活性成分それ自体が粒子タイプを容易に識別するのに十分な光学特性差を提供しない場合、粒子の識別可能な光学特性および／または形状を提供するように他の成分を添加して、異なる化学組成、たとえば、異なる活性成分を有する粒子タイプを識別するマーカーとして使用することができる。通常、粒子タイプ中の成分（たとえば、活性成分）のパーセントは、粒子の作製に使用された成分の量から、または作製された粒子の化学分析から、混合前に入手可能である。この情報を用いれば、混合物中の特定の成分の全パーセントを容易に計算することができる。
【００８５】
さらなる労力をかけることなく、当業者は、以上の説明を用いて、本発明をその最大限まで利用できると考えられる。したがって、以下の実施例は、単なる例示にすぎず、本開示をなんら限定しようとするものではないとみなされる。以下の実施例に示される種々の計算の選択肢は、単に例示のために提示されたものにすぎない。
【実施例】
【００８６】
実施例１
例示的装置およびその操作
以下の実施例では、この第１の実施例に記載されている本発明の装置および方法を利用する。概略図としての図１を参照すると、装置は、次の部分よりなる。
【００８７】
粒子フィーダー２への粒子３の供給を提供するホッパー１は、上端の直径が約５インチ（１２．７ｃｍ）のステンレス鋼漏斗（コール−パーマー・モデルＳＲ−０７２６５−００（Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ＳＲ−０７２６５−００））であり、上端から下端の０．５インチ（１．３ｃｍ）以上の開口まで狭窄化されている。粒子フィーダー２は、シントロン（登録商標）（モデルＦＬ−ＴＯ−Ｃ）ライト・キャパシティー・エレクトロマグネティック・バイブレイティング・フィーダー（エフエムシー・コーポレーション）（Ｓｙｎｔｒｏｎ（登録商標）（Ｍｏｄｅｌ  ＦＬ−ＴＯ−Ｃ）Ｌｉｇｈｔ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ｆｅｅｄｅｒ（ＦＭＣ  Ｃｏｒｐ．））であり、装置が着座するテーブルまたはベンチトップ（図示せず）に平行に支持されている。漏斗は、振動フィーダーのバックエンドに配置され、漏斗出口がフィーダーから上方に３／８〜５／８インチ（１．０〜１．６ｃｍ）の位置にくるように固定されている。
【００８８】
傾斜表面４は、幅２．９インチ（７．４ｃｍ）および長さ４．０インチ（１０ｃｍ）の寸法を有するフラットな非反射性ガラス部片である。ガラスの裏側は、無光沢黒色ペイントでコーティングされている。ガラス部片は、このガラスと同一の寸法を有する厚さ１／８インチ（０．３ｃｍ）のポリエチレンフォームシートの部片（図示せず）上に緩衝されて着座されている。ガラスおよびフォームは、水平線と４５°の傾斜角αをなして支持されている。粒子フィーダー２の前縁（すなわち出口端）は、傾斜表面４の上端（すなわち上部入口端）から上方に１ｍｍ以下の位置に配置されている。粒子フィーダー２および傾斜表面４のガラスは接触しない。フィーダー振動数（つまりフィード速度）は、フィードコントローラー１１としてのＦＭＣパワー・コントローラー（モデルＣＣ−１Ａ）（ＦＭＣ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（Ｍｏｄｅｌ  ＣＣ−１Ａ））で制御される。
【００８９】
画像レシーバー６は、ビデオカメラ（プルニックス・ブラック・アンド・ホワイト・プログレッシブ・スキャン・アナログ・モデル９７０１（Ｐｕｌｎｉｘ  Ｂｌａｃｋ  ａｎｄ  ｗｈｉｔｅ  Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｃａｎ  Ａｎａｌｏｇ  Ｍｏｄｅｌ  ９７０１））であり、そのズームレンズは、傾斜表面４から約９〜１０インチ（２３〜２５ｃｍ）の位置に配置されかつそれに垂直な方向を向いている。カメラのズームレンズは、コール・パーマー・モデル＃Ｐ−４８９０１−０４（Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ  ｍｏｄｅｌ  ＃Ｐ−４８９０１−０４）の等価物である。カメラのシャッター速度は、１／８０００秒であり、カメラの解像度は６４０×４８０ピクセルである。
【００９０】
画像レシーバー６の両側に、Ｗ・Ａ・Ｃロング・ライフ１０，０００アワー＃ＥＸＮ  ５０Ｗ  ＭＲ１６フラッドライト（Ｗ・Ａ・Ｃ  Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  １０，０００  ｈｏｕｒ  ＃ＥＸＮ  ５０Ｗ  ＭＲ１６  ｆｌｏｏｄｌｉｇｈｔｓ）（ニューヨーク州１１５３０ガーデン・シティーのＷ・Ａ・Ｃライティング・カンパニー（Ｗ・Ａ・Ｃ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｃｏ．，６１５  Ｓｏｕｔｈ  Ｓｔｒｅｅｔ，Ｇａｒｄｅｎ  Ｃｉｔｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １１５３０）より販売されている）と等価な２つのタングステン−ハロゲンランプが照明源５として配置されている。アステックＬＰＳ２５３、１２Ｖ  ＤＣ、２０ａｍｐパワー・サプライ（Ａｓｔｅｃ  ＬＰＳ  ２５３，１２Ｖ  ＤＣ，２０  ａｍｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）（図示せず）により電力供給されるランプは、傾斜表面４を一様に照明するように向けられた低電圧マウントであるＷ・Ａ・Ｃライティング＃ＬＰ００７ブラック・サーフェイス（Ｗ・Ａ・Ｃ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ＃ＬＰ００７  Ｂｌａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ）中で収容される。
【００９１】
ノズル１０からのエアストリームは、傾斜表面４をスイーピングして塵埃を除去するために使用される。ノズル１０は、１．７５インチ×０．０２インチ（４．４４ｃｍ×０．０５ｃｍ）の寸法を有しかつ長い寸法を傾斜表面４に平行にして配置されたスリットを含んでなる。ノズル１０は、エアストリームが傾斜表面４を斜角でスイーピングするように、傾斜表面４の上端の上方にかつ水平線と５０°の角度をなして下向きに配置されている。ノズル１０へのエア供給は、５〜１０ｐｓｉ（３４．５〜６８．９ｋＰａ）であり、これは、７０ｐｓｉｇ（４８３ｋＰａ）エア源（図示せず）に連結された０〜３０ｐｓｉ（０〜２０７ｋＰａ）圧力調整器（図示せず）であるＳＭＣ  ＮＡＲ  ２０００−Ｎ０１により提供される。
【００９２】
粒子が表面を下って下降するときに粒子を捕集する適切なサイズの受器がキャッチトレー７に使用される。
【００９３】
インテル・ペンティアムＩＩ２００メガヘルツ・プロセッサー（Ｉｎｔｅｌ  Ｐｅｎｔｉｕｍ  ＩＩ  ２００−ｍｅｇａｈｅｒｔｚ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）およびマイクロソフト・ウィンドウズ９５オペレーティング・システム（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ  ９５  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）を備えたコンピューターが組成カルキュレーター８として使用される。カメラ画像を処理するために、ナショナル・インストラメンツ・ラボビュー・イメイク・ソフトウェア（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ’ｓ  ＬａｂＶｉｅｗ  ＩＭＡＱ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）が利用される。アナログ画像をディジタル化するために、ナショナル・インストラメンツ「フレイムグラバー」ボード＃１４０８（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ’ｓ  “Ｆｒａｍｅｇｒａｂｂｅｒ”  Ｂｏａｒｄ  ＃１４０８）がコンピューター内に取り付けられている。カメラ画像の処理で得られたデータから表および／またはグラフを含んでなるレポートを作成するために、マイクロソフト・エクセル（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｅｌ）を含むソフトウェアが使用される。出力デバイス９は、コンピューターモニターとプリンターの両方を含んでなる。
【００９４】
システムは次のように校正される。白色ペーパーの部片をガラスプレートに当接させてフラットに配置し、光がペーパー上に一様に分配されるように光を調整する。次に、正確にわかっている直径約１０ｍｍの黒色円を有する他のペーパー部片を白色ペーパー部片上に配置し、カメラの焦点調整を十分に行った後、１ミリメートルあたりのピクセル辺の数を決定して、後続のサンプル解析に使用すべくピクセル／ｍｍ単位で校正係数を求める。
【００９５】
２０〜４０ｇの粒子サンプルを漏斗に配置し、エア供給を開始してガラス表面をスイーピングし、粒子が通過する視野内の画像を取り込むようにカメラズームレンズを調整する。振動フィーダーを作動させ、１画像あたり５〜１０粒子が取り込まれるようにフィード速度を設定する。これは、毎秒約１００〜１５０粒子のフィード速度に対応する。毎秒約２〜３画像を取り込み、漏斗に配置されたすべての粒子が視野を通過するまで解析を継続する。取り込まれた画像を以下の実施例に記載されているように解析する。
【００９６】
実施例２
粒子混合物の複数サンプルの解析
活性成分として２５重量％のチフェンスルフロン−メチルを含有するピナクル（登録商標）２５ＤＦ（Ｐｉｎｎａｃｌｅ（登録商標）２５ＤＦ）除草剤ペースト押出粒子（デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）、１２６．４ｇ）および活性成分として７５重量％のスルフェントラゾンを含有するオーソリティー（登録商標）７５ＤＦ（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）７５ＤＦ）除草剤ペースト押出粒子（エフエムシー・コーポレーション（ＦＭＣ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、１２６．３ｇ）を用いて、混合物を作製された。直径を約１ｍｍに設定し、長さを約１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で変化させて、両方の粒子タイプを円柱状に造形した。ピナクル（登録商標）２５ＤＦ（Ｐｉｎｎａｃｌｅ（登録商標）２５ＤＦ）の色は薄黄褐色であり、測定エンベロープ密度は１．８５ｇ／ｃｍ３であった。オーソリティー（登録商標）７５ＤＦ（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）７５ＤＦ）の色は中濃褐色であり、測定エンベロープ密度は１．４３ｇ／ｃｍ３であった。粒子を一緒にタンブリングしてほぼ均一な混合物を生成させた（ただし、均一性はこの実験の特定の目標ではなかった）。次に、２５２．７ｇの混合物をアリコートに分けて、１７．３１〜２７．６０ｇの範囲の重量を有する１０個のサンプルを提供した。
【００９７】
本発明の方法を用いて可視光下で１０個の各サンプルを解析した。黒色傾斜表面上の上面図画像の外観は、図２により例示されているものに類似していた。各粒子の図心を取り囲む２５ピクセルカーネルの平均グレースケール値および１６ビットグレースケールに基づく１９０の閾値を利用して図４に対して説明した方法により、粒子を明色（すなわちピナクル（登録商標）（Ｐｉｎｎａｃｌｅ（登録商標）））または暗色（すなわちオーソリティー（登録商標）（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）））として同定した。
【００９８】
コンピューターソフトウェアを用いて図５に対して説明した方法により、粒子画像幅を決定した。ラボビュー・イメイク（ＬａｂＶｉｅｗ  ＩＭＡＱ）ソフトウェアを用いて上面図粒子画像の面積を決定した。粒子画像面積を粒子画像幅で割ることにより、粒子長さを計算した。粒子が円柱状であるので、粒子画像幅が正確に粒子直径を表すとみなして、式２に従って粒子の体積を計算した。これにより体積パーセントを計算することができた。式４は、ｎＬ個の明着色粒子とｎＤ個の暗着色粒子との混合物中の明着色粒子の体積パーセントＶＰＬの計算式を示している。式中、ΣＶＬｉは、明着色粒子の体積の合計であり、ΣＶＤｊは暗着色粒子の体積の合計である。
【００９９】
【数２】
2006514737.tif 000004
【０１００】
明着色粒子（すなわちピナクル（登録商標）（Ｐｉｎｎａｃｌｅ（登録商標）））および暗着色粒子（すなわちオーソリティー（登録商標）（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）））の体積パーセントを粒子長さに基づいて解析した。たとえば、表１は、サンプル２の種々の長さ範囲の粒子についてパーセント体積を列挙したものである。サンプル２では、約１６９０の明着色粒子画像および３１１０の暗着色粒子画像を解析した。
【０１０１】
【表１】
2006514737.tif 000005
【０１０２】
表１は、ピナクル（登録商標）（Ｐｉｎｎａｃｌｅ（登録商標））およびオーソリティー（登録商標）（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標））の粒子が類似の長さ分布を有していたことを示している。この分布は、粒子の均一混合物を作製するのに望ましい。
【０１０３】
体積パーセントおよびエンベロープ密度に基づいて重量パーセントを計算した。明着色粒子および暗着色粒子のエンベロープ密度がそれぞれ１．８５および１．４３ｇ／ｃｍ３であるので、式５から、体積パーセントＶＰＬの明着色粒子および体積パーセントＶＰＤの暗着色粒子を含有するサンプル中の明着色粒子の重量パーセントＷＰＬが得られる。
【０１０４】
式５
ＷＰＬ＝１００％・（１．８５・ＶＰＬ）／（１．８５・ＶＰＬ＋１．４３・ＶＰＤ）
【０１０５】
１０個の全サンプルの総括データを表２に列挙する。
【０１０６】
【表２】
2006514737.tif 000006
【０１０７】
表２の列ＦおよびＩの下端は、全サンプルで計算された明色および暗色の粒子の重量の合計である。これらの合計は、個別成分の初期測定重量と本質的に等しい。この結果は、この分析方法の顕著な潜在能力を示している。出願人は、この方法を用いて、十分に混合された粒子混合物の組成をそのもとの成分に分解することができた。
【０１０８】
実施例３
既知組成範囲を有する粒子混合物サンプルの解析
表３に示されるように、活性成分（ａ．ｉ．）として２５重量％のクロリムロン−エチルを含有する測定重量の明着色クラシック（登録商標）２５ＤＦ（Ｃｌａｓｓｉｃ（登録商標）２５ＤＦ）除草剤ペースト押出粒子（デュポン（ＤｕＰｏｎｔ））を、活性成分として７５重量％のスルフェントラゾンを含有する測定重量の暗着色オーソリティー（登録商標）７５ＤＦ（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）７５ＤＦ）除草剤ペースト押出粒子（エフエムシー・コーポレーション（ＦＭＣ  Ｃｏｒｐ．））と混合することにより、それぞれ約２０ｇの７つの粒子混合物サンプルを作製した。列ＢおよびＣには、各粒子タイプの量が列挙されている。列ＤおよびＦは、サンプル中の各粒子タイプの対応するパーセントを示し、列ＥおよびＧは、それらの既知の組成に基づいて計算されたサンプル中の活性成分クロリムロン−エチル（ＣＥ）およびスルフェントラゾンのパーセントを示している。
【０１０９】
【表３】
2006514737.tif 000007
【０１１０】
本発明の方法を用いてサンプルをそれぞれ解析した。４０００個の粒子を画像化するように、サンプルを本装置に２回以上通した。先の実施例２に記載したのと同一の方法でデータを処理した。次に、各粒子タイプの体積パーセント、それらの測定されたエンベロープ密度、およびそれぞれに含まれる既知の活性成分のパーセントに基づいて、各サンプル中の各活性成分のパーセントの推定を行った。結果を表４に示す。
【０１１１】
【表４】
2006514737.tif 000008
【０１１２】
列ＡおよびＥは、本発明の方法により決定された各混合サンプルに含まれるクラシック（登録商標）２５ＤＦ（Ｃｌａｓｓｉｃ（登録商標）２５ＤＦ）粒子およびオーソリティー（登録商標）７５ＤＦ（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）７５ＤＦ）粒子の体積パーセントを列挙したものである。列ＢおよびＦは、クラシック（登録商標）２５ＤＦ（Ｃｌａｓｓｉｃ（登録商標）２５ＤＦ）のエンベロープ密度１．４３ｇ／ｃｍ３およびオーソリティー（登録商標）７５ＤＦ（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）７５ＤＦ）のエンベロープ密度１．５３ｇ／ｃｍ３に基づいて計算された配合物の重量パーセントを列挙したものである。列ＣおよびＧは、配合物の計算重量パーセントおよび各粒子タイプ中の活性成分の既知濃度からそれぞれ計算されたクロリムロン−エチル活性成分およびスルフェントラゾン活性成分の測定重量パーセント（測定重量％）を列挙したものである。これらの測定値を、列ＤおよびＨに示されるようにサンプルの作製に使用されたクラシック（登録商標）２５ＤＦ（Ｃｌａｓｓｉｃ（登録商標）２５ＤＦ）およびオーソリティー（登録商標）７５ＤＦ（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）７５ＤＦ）の重量に基づいて計算された仕込重量パーセント（仕込重量％）と、比較した。列ＣおよびＤと列ＧおよびＨとの比較から、サンプルの作製に使用されたクラシック（登録商標）２５ＤＦ（Ｃｌａｓｓｉｃ（登録商標）２５ＤＦ）およびオーソリティー（登録商標）７５ＤＦ（Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ（登録商標）７５ＤＦ）の重量から計算された対応する値と対比して、クロリムロン−エチルの測定重量パーセントは、その値に近いが終始一貫してそれよりもわずかに小さく、スルフェントラゾンの測定重量パーセントは、その値に近いが終始一貫してそれよりもわずかにより大きいことが示された。
【０１１３】
実施例４
７つの異なる着色粒子タイプの混合物の解析
着色コーテッドキャンディーのパッケージを購入した。５１個のキャンディーよりなるサンプルを十分に混合した。このサンプルは、直径約１２ｍｍおよび最大厚さの位置で厚さ約５ｍｍの丸い卵形形状（図６Ｅに示したものに類似した形状）の均一な粒子を含有していた。各粒子は別個の色を有していた。異なる７つの色が混合物中に存在した。この実施例では、色に基づく粒子の分布を本発明の方法により解析した。白黒カメラの代わりにカラーのソニーＤＦＷ−Ｘ７００ディジタル・ビデオ・カメラ（Ｓｏｎｙ  ＤＦＷ−Ｘ７００  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃａｍｅｒａ）を画像レシーバー６（図１中）として用いた以外は実施例１に記載の本装置を利用した。サンプルを装置の傾斜表面４（図１）に供給し、サンプル中の５１個の全粒子が傾斜表面４を下って通過し終わった時点で、同一のサンプルを再び供給した。４１の粒子画像が収集されるまで、これを数回繰り返した。これらの粒子画像をディジタル化し、各ピクセルからの情報を、カラーカメラ出力を記憶するための個別に構成された２つの独立した電子バッファーに同時に供給した。第１のバッファーを各ピクセル上の光の全強度を記憶するように構成することにより、傾斜表面の黒色バックグラウンドを降下粒子のプロファイルと識別して各粒子画像のピクセル単位の面積を決定できるようにした。さらに、このデータを評価して粒子画像の周長を決定し、これから粒子直径を直接計算した。第２のバッファーは、赤色、緑色、および青色の波長の光の強度を記憶するように構成した。次に、０〜２５５単位の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）の光の尺度で、各粒子画像の図心を取り囲む２５個の各ピクセルの強度（励起レベル）を評価し、その後、各粒子について２５ピクセル領域の平均の赤色、緑色、および青色の強度を計算した。７つの異なる色の各粒子タイプを代表する粒子を選択して色標準校正値を規定した。色測定を行う間、代表粒子を固定状態に保持した。結果を表５に列挙する。
【０１１４】
【表５】
2006514737.tif 000009
【０１１５】
粒子画像中の各ピクセルの色の決定に用いたアルゴリズムの一例を、黄色標準について式６に示す。
【０１１６】
式６
｜Ｒ測定−Ｒ計算（ｙ）｜＋｜Ｇ測定−Ｇ計算（ｙ）｜＋｜Ｂ測定−Ｂ計算（ｙ）｜＝黄色カラーマッチ偏差
式６中、Ｒ測定、Ｇ測定、およびＢ測定は、各粒子の赤色光、緑色光、および青色光の測定強度である。黄色校正値Ｒ計算（ｙ）、Ｇ計算（ｙ）、およびＢ計算（ｙ）に、黄色標準に対して表５に列挙した赤色、緑色、および青色の強度値を代入すると、式６ａが得られる。
【０１１７】
式６ａ
｜Ｒ測定−２５５｜＋｜Ｇ測定−２５５｜＋｜Ｂ測定−１２９｜＝黄色カラーマッチ偏差
式６および６ａでは、黄色カラーマッチ偏差は、赤色、緑色、青色の測定強度と、黄色標準の対応する校正強度との間の絶対偏差の合計である。
【０１１８】
各粒子画像で、式６および６ａと類似の式を用いて、７つの色すべてについてこのプロセスを繰り返した。たとえば、粒子が黄色である場合、測定励起値は、表５に列挙された黄色標準の値に近くなければならず、式６および６ａに示される差の絶対値の合計は、小さくなければならない（実際にはおよそ０）。次に、他の色標準に対する励起レベルに置き換えた場合、計算されたカラーマッチ偏差は、黄色カラーマッチ偏差よりも大きくなければならない。
【０１１９】
表６は、取り込まれた４１の各粒子画像について、式６および６ａならびにそれらの類似式から計算されたカラーマッチ偏差を示している。太字で示された最小カラーマッチ偏差値に基づいて、データを粒子の最も可能性のある色（最後の列に示す）で分類した。
【０１２０】
【表６】
2006514737.tif 000010
【０１２１】
【表７】
2006514737.tif 000011
【０１２２】
５１個の粒子よりなるサンプルから収集した４１粒子画像では、サンプリングによるいくつかの統計誤差が予想される。比較のために、実際の粒子色の分布および本発明の方法および装置を用いて測定された粒子色の分布を表７に示す。
【０１２３】
【表８】
2006514737.tif 000012
【０１２４】
表７の列ＢおよびＤは、もとのサンプルの各色の実際の数対測定された数を示している。列ＣおよびＥは、サンプル中の各色の粒子のパーセント対測定値に基づいてより直接的な比較を提供する。解析されたサンプル中の粒子の数が少ないことを考慮して、比較では著しく類似している。
【０１２５】
粒子画像に基づく粒子の直径の決定では、カリパスを用いた直接測定による１２．７〜１４ｍｍと比較して１１．７ｍｍの平均が得られた。この場合にもまた、実験の予備的特質を考慮して良好な一致であった。
【０１２６】
実施例５
１つの粒子タイプに識別色が付与されている粒子混合物の解析
多くの場合、異なる粒子タイプは、可視光下で目視したときにグレースケール値が類似しているので、先の実施例２および３で用いたような白黒ビデオカメラでは識別できない。異なる分光特性を提供するために、粒子タイプのうちの１つの組成物に染料を組み込むことができる。この実施例では、約１重量％のＦＤ＆Ｃブルー・ダイ＃１（ＦＤ＆Ｃ  Ｂｌｕｅ  Ｄｙｅ  ＃１）（ＣＡＳ  Ｎｏ：２６５０−１８−２）をカオリンクレー系ペースト押出粒子配合物に組み込む。得られる粒子は、色が青色になり、４５０〜５００ｎｍの光を反射する。他のカオリンクレー系ペースト押出粒子配合物では、粒子の色が薄黄褐色に保持されるように、染料を添加しない。
【０１２７】
画像レシーバー６（図１中）がカラービデオカメラであること以外は実施例１に記載の本装置を使用する。２０ｇの黄褐色着色粒子と２０ｇの青色着色粒子とを十分に混合することにより、４０ｇのサンプルを作製する。約１ｍｍの直径および１〜４ｍｍの範囲の粒子長さを有するように円柱状に各粒子タイプを造形する。薄黄褐色粒子と青色粒子との混合物を本発明の方法により解析する。画像をディジタル化し、各ピクセルからの情報を、カラーカメラ出力を記憶するための個別に構成された２つの独立したバッファーに供給する。第１のバッファーを各ピクセル上の光の全強度を記憶するように構成することにより、傾斜表面の黒色バックグラウンドを降下粒子のプロファイルと識別して各粒子画像のピクセル単位の面積を決定できるようにする。さらに、実施例２に記載の方法に従って、このデータを処理し、粒子の幅、長さ、および体積を求める。第２のバッファーは、赤色、緑色、および青色の波長の光の強度を同時に記憶するように構成する。次に、各粒子画像の図心を取り囲む２５個の各ピクセルが受け取った青色光の強度を調べ、各粒子ごとに平均を計算する。この情報を用いて、実施例４に記載されている一般的方法により画像化粒子を「青色」粒子タイプまたは「非青色」粒子タイプに属するものとして同定する。次に、計算された粒子体積および測定されたエンベロープ密度を用いて、実施例２に記載されている一般的方法により、混合物中の各粒子タイプの体積パーセントおよび重量パーセントを計算する。
【０１２８】
実施例６
粒子タイプがＵＶ光を用いて識別される粒子混合物の解析
粒子配合物がリグニンスルホネート界面活性剤のような暗着色成分を含有する場合、着色成分を一方の配合物に添加しても、光学特性に基づいて他方の成分と十分に識別することができない。２つの暗着色粒子タイプを混合一体化する場合、粒子タイプを識別する他の方法は、フルオレセインのように紫外光下で蛍光を発する異なるレベルの成分と共にそれらを配合する方法である。この実施例では、０．５重量％のフルオレセインを含有するように、リグニンスルホネートを含有するカオリン系ペースト押出粒子を配合する。１重量％のフルオレセインを含有するように、リグニンスルホネートを含有する他のカオリン系ペースト押出粒子を配合する。画像形成時に蛍光を用いれば周囲可視光が最もうまく除外されるので、図１を参照して実施例１で説明した本装置を図７に示されように改造する。図７に示される装置の要素は、図１に対して実施例１で説明したとおりであるが、以下に示される差異を有する。チャンバー１２は、傾斜表面４および画像レシーバー６を含む装置の要素を取り囲んで、それらに周囲可視光が入らないようにする。チャンバー１２に開口を設けることにより、評価される粒子３をホッパー１に導入できるようにし、解析されたサンプルをキャッチトレー７で取り出せるようにし、さらに照明源５ａが降下粒子３を照射して画像レシーバー６が降下粒子３の画像を記録できるようにする。照明源５ａは、水銀蒸気放電ランプのような紫外光源を含んでなる。画像レシーバー６は、白黒カメラを含んでなる。
【０１２９】
フルオレセインは、紫外光で照射されたときに橙色着色光を放出する。各粒子タイプ中のフルオレセイン含有率を異なるレベルに設定することにより、異なるレベルのルミネセンスが白黒カメラにより取り込まれるようにする。より高レベルのルミネセンスを示す粒子画像は、１％重量のフルオレセインを含有する粒子に対応し、より低レベルのルミネセンスを示す粒子画像は、０．５重量％のフルオレセインを含有する粒子に対応する。次に、サンプルに対して収集されたデータを、実施例２に記載されている一般的方法に基づいて解析することができる。
【０１３０】
実施例７
可視光を用いる米製品の品質分析
米食品は、異なる供給元からの加工米穀粒を含有する可能性がある。これらの組合せにより、顧客に喜ばれる香味と芳香とのブレンドを生成させる。この実施例では、２つの加工米タイプ、すなわち、白色着色長形穀粒米および暗着色ワイルドライス種を含有する米製品を作製する。製品は、２つのタイプの混合物であり、組成は、７５重量パーセントの白米と２５重量パーセントのワイルドライスとの比を目標値とする。製造ラインから米製品のパッケージを無作為に抜き取って、本発明を用いて白米とワイルドライスとの比を解析することを含む品質保証システムを考案する。２つの米タイプのエンベロープ密度を測定し、本質的に同一であることがわかっている。実施例２に記載されている一般的方法を用いて、８オンス（２２７ｇ）の各サンプルの全量を評価する。このタイプの製品の分析では、±１０％の相対精度があれば十分である。したがって、米穀粒の形状を円柱状として処理することも可能であるが、穀粒の形状を楕円体状であるとみなす代替アルゴリズムを用いれば、簡単であろう。図１に対して実施例１で説明した装置に製品パッケージの全内容物を供給する。実施例２に記載されている一般的方法に従って、各画像化穀粒の体積を対応する粒子画像から計算する。また、各画像を処理して、対応する穀粒を白米タイプまたはワイルドライスタイプのメンバーとして同定し、各タイプの体積パーセントの計算を行えるようにする。２つの米タイプのエンベロープ密度が等しいので、両方の成分に関する重量パーセントは体積パーセントに等しい。
【０１３１】
実施例８
２つの異なる形状を有する粒子の混合物の解析
この実施例では、本発明の方法を用いて円柱状粒子と楕円体状粒子との混合物をいかにして解析的に分離しうるか示す。
【０１３２】
ペースト押出方法により作製された円柱状粒子をパン顆粒化法により作製されたほぼ楕円体状の粒子と混合することにより、３つのサンプルを作製した。３つの混合物は、表８に示されるように作製した。
【０１３３】
【表９】
2006514737.tif 000013
【０１３４】
ペースト押出粒子は、約１ｍｍの直径および０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の長さの円柱であった。パン顆粒化粒子は、全体的に幅の５０％以下の長さ分だけ長い長さをもつほぼ楕円体状のペレットの形に造形した。それらの楕円体状粒子のサイズ変動は、全体的に長さおよび幅のいずれについても比例的な伸長を含むものであった。
【０１３５】
実施例１に記載されている本装置を用いて、サンプルを解析した。各サンプルを装置に繰り返し通してデータを蓄積することにより、サンプル１、２、および３についてそれぞれ９１２、４７２、および５５１の個別粒子画像を得た。粒子画像およびそれらの寸法パラメーターを円柱状粒子グループと楕円体状粒子グループとに分離することを意図して、データを解析した。
【０１３６】
ラボビュー・イメイク（ＬａｂＶｉｅｗ  ＩＭＡＱ）ソフトウェアおよび実施例２に記載されている一般的方法を用いて、粒子の長さ、幅、周長、および面積を決定した。図８に示されるように、各粒子画像について面積／周長比（Ａ／Ｐ）を長さ／幅比（Ｌ／Ｗ）に対してプロットした。視覚的に明瞭なデータ点のクラスター化に基づいて、斜線７０（傾き０．６４１７およびｙ軸切片５．３を有する）を引いて、楕円体状粒子データ点のクラスター７１と円柱状粒子データ点のクラスター７２とを分離した。この方法により、３つのサンプルのデータ集合のそれぞれを、一方の部分集合に楕円体状データを含み他方の部分集合に円柱状データを含む２つの部分集合に分割することができた。この粒子画像解析から、サンプル１では８１７個の可能性のある円柱状粒子および９５個の可能性のある楕円体状粒子、サンプル２では３２９個の可能性のある円柱状粒子および１４３個の可能性のある楕円体状粒子、サンプル３では３３７個の可能性のある円柱状粒子および２１４個の可能性のある楕円体状粒子が示唆された。
【０１３７】
混合物中の各粒子タイプの重量パーセントを決定するために、各タイプの粒子の全体積を最初に計算した。図８にプロットされたＬ／Ｗ比の計算に必要な粒子の長さを計算するために、粒子画像面積を粒子画像長さで単純に割った。長方形画像を与える円柱状粒子の体積を計算するうえで、長さを計算するこの方法は、適度に正確である。しかしながら、楕円形画像を与える楕円体状粒子の体積を計算する場合、式７（式中、Ｌｅは長さであり、Ａは画像面積であり、そしてＷは画像幅である）により記述される正確な方法を用いた。
【０１３８】
式７
Ｌｅ＝（４・Ａ）／（π・Ｗ）
【０１３９】
次に、各粒子の個別体積を計算した。円柱状粒子では、式８（式中、Ｖｃは体積であり、Ｗは画像幅であり、そしてＬｃは長さである）に従って体積を計算した。
【０１４０】
式８
Ｖｃ＝π・（Ｗ／２）２・Ｌｃ
【０１４１】
楕円体状粒子では、式９（式中、Ｖｅは体積であり、Ｗは画像幅であり、そしてＬｅは長さである）に従って体積を計算した。
【０１４２】
式９
Ｖｅ＝（４／３）・π・（Ｗ／２）２・（Ｌｅ／２）
【０１４３】
円柱状粒子および楕円体状粒子の体積を別々に合計し、次に、各粒子タイプの体積分率を計算した。全体積にエンベロープ密度を掛けることにより、各粒子タイプの全重量を計算した。エンベロープ密度は、ペースト押出円柱では１．３３ｇ／ｃｍ３、パン顆粒化楕円体では１．２１ｇ／ｃｍ３であった。全重量を用いて、各サンプル中の各粒子タイプの重量分率を計算した。比較のために実際の重量分率と共に、本発明に従って測定された重量分率を表９に列挙する。
【０１４４】
【表１０】
2006514737.tif 000014
【０１４５】
円柱状粒子と楕円体状粒子とを識別するために用いた小さいサンプルサイズおよび経験的方法を考慮して、本発明の方法および装置から得られた結果が実際のサンプル組成にかなり近いことが結果から示される。最大サンプルサイズつまり最小統計的サンプリング誤差を有していたサンプル１で、最も正確な結果が得られた。統計的サンプリング誤差以外に、とくに、クラスターが接触する領域にＡ／Ｐ比およびＬ／Ｐ比を有する粒子の場合、Ａ／Ｐ対Ｌ／Ｐクラスター法を用いて円柱状粒子の画像を楕円体状粒子の画像と完全に正確に識別することができないことが原因で、いくらかの誤差を生じた可能性がある。粒子画像中の長方形アウトラインを楕円形アウトラインと識別する場合のような他の画像解析では、より正確に粒子タイプを同定できるであろう。しかしながら、この実施例から得られた結果は、識別特性が粒子形状である粒子混合物の組成を決定するうえで、本発明の方法がかなりの価値を有することを十分に具体的に示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の装置およびその主要構成要素の一実施形態の全体図を示している。
【図２】図１のビデオカメラにより撮影可能な具体例の画像を示している。
【図３Ａ−３Ｂ】傾斜表面とフィーダーとの関係および「粒子バウンス」効果を例示している。
【図４】画像情報から粒子の光学的性質を決定する方法を例示している。
【図５】画像情報から粒子断面の面積および最短距離を計算する方法を示しており、面積および幅の測定時に系統誤差がいかにして起こりうるかを例示している。
【図６Ａ−６Ｇ】本発明の方法および装置に好適ないくつかの典型的な粒子形状を例示している。
【図７】実施例６に関するものであり、紫外光照明を使用するように改造された本装置の実施形態を示している。
【図８】実施例８に関するものであり、粒子画像データを楕円体集合および円柱集合にクラスター化するグラフを示している。
【図１】
2006514737.tif 000015
【図２】
2006514737.tif 000016
2006514737.tif 000017
【図４】
2006514737.tif 000018
【図５】
2006514737.tif 000019
2006514737.tif 000020
【図７】
2006514737.tif 000021
【図８】
2006514737.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月26日(2005.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合物中の異なる粒子タイプの比率を決定する方法であって、
（ｉ）少なくとも２つの粒子タイプの非凝集性粒子（ここで、各粒子タイプは、他の粒子タイプと異なる少なくとも１つの光学的性質および／または形状を有する）を含んでなる混合物を、出口端を有する粒子フィーダーから、重力により表面に沿って粒子を下降させるのに十分な角度で傾斜させた平滑な平面状の固定表面（ここで、該表面は、フィーダーの出口端に隣接してその下方に位置しかつ粒子の最小寸法以下の距離に配置されうる上部入口端を有する）に、供給し；
（ｉｉ）傾斜表面に沿って粒子を照明し；
（ｉｉｉ）照明された粒子の反射光画像を収集し；
（ｉｖ）少なくとも１つの異なる光学的性質および／または形状を示す反射光画像のデータに基づいて少なくとも１つの粒子タイプの比率を計算する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
少なくとも１つの光学的性質が、可視波長、紫外波長、および赤外波長における反射率、ルミネセンス、およびそれらの変動のうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの寸法特性を計算することをさらに含んでなる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの寸法特性が、最長寸法、最短寸法、面積、および周長のうちの少なくとも１つである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
傾斜表面が水平線と約６０°以下の角度をなす請求項１に記載の方法。
【請求項６】
反射光画像が傾斜表面にほぼ垂直な方向で収集される請求項１に記載の方法。
【請求項７】
計算するステップから受け取ったフィードバックに基づいて、粒子がフィーダーから傾斜表面に供給されるときに、粒子のフィード速度を調整することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
傾斜表面上の粒子の２５％未満が反射光画像中で他の粒子に接触しているという条件を満たすようにフィード速度が調整される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
傾斜表面上の粒子の１０％未満が反射光画像中で他の粒子に接触しているという条件を満たすようにフィード速度が調整される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
傾斜表面上の粒子の２％未満が反射光画像中で他の粒子に接触しているという条件を満たすようにフィード速度が調整される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
非凝集性粒子が非球様であり、かつ粒子の少なくとも８０％が１０度以下のバウンス角を有するという条件を満たすように傾斜表面の入口端が配置される請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
粒子の少なくとも９０％が１０度以下のバウンス角を有するという条件を満たすように傾斜表面の入口端が配置される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
粒子の少なくとも９５％が１０度以下のバウンス角を有するという条件を満たすように傾斜表面の入口端が配置される請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
非凝集性粒子の混合物が実質的に円柱状の形状の粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
非凝集性粒子の混合物が、円形断面をもつ実質的に円柱状の形状を有する粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
非凝集性粒子の混合物が種子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
非凝集性粒子の混合物が、少なくとも１種の農業的活性物質を含んでなる粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
非凝集性粒子の混合物が、少なくとも１種の作物保護剤を含んでなる粒子を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
存在するいかなる塵埃をも除去すべく、傾斜表面に対してほぼ平行に、ただし、わずかに下向きに、不活性ガスを吹き込むことをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
混合物中の異なる粒子タイプの粒子の比率を決定する装置であって、
（ｉ）出口端を有する粒子フィーダーと；
（ｉｉ）重力により表面を下って非凝集性粒子を下降させるのに十分な程度に傾斜させた平滑な平面状の固定表面（ここで、該傾斜表面は、フィーダーの出口端に隣接してその下方に位置しかつ測定対象の粒子の最小寸法以下の距離に配置されうる上部入口端を有する）と；
（ｉｉｉ）粒子が傾斜表面を下って下降するときに粒子を上側照明できるように傾斜表面に対して方向付けられた照明源と；
（ｉｖ）粒子が傾斜表面を下って下降するときに粒子の反射光画像を収集できるように傾斜表面に対して方向付けられた画像レシーバーと；
（ｖ）画像レシーバーから受け取った反射光画像信号を、粒子の少なくとも１つの光学的性質および／または形状に基づいて、混合物中の粒子タイプの少なくとも１つの比率を示すデータに変換する組成カルキュレーターと
を含んでなる装置。
【請求項２１】
画像レシーバーがカラーカメラを含んでなる請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
粒子のフィード速度を制御すべく組成カルキュレーターからフィードバックを受け取るためのモードを有するフィードコントローラーをさらに含んでなる請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
傾斜表面に対してほぼ平行に、ただし、わずかに下向きに、ガスストリームを吹き込むためのガスノズルをさらに含んでなる請求項２０に記載の装置。
【国際調査報告】
2006514737.tif 000023
2006514737.tif 000024
2006514737.tif 000025