(57)【要約】【課題】熟練者でなくても、また、フェログラフィでは分類が困難である粒子であっても、大きさごとの分類を可能とする。【解決手段】レンズにより集光させたレーザー光Ｌの集光点Ｑの近傍にある粒子Ｃ３を捕捉する光ピンセット技術を用いた粒子の分類方法である。様々な大きさの粒子Ｃ１〜Ｃ４が混在している粒子群Ｃを集光点Ｑが通過するように、これら粒子群Ｃと集光点Ｑとを相対的に移動させ、捕捉した粒子を、粒子群Ｃが存在している領域Ｋ０外の領域まで移動させる移動動作を、複数回にわたって行う。複数回の前記移動動作の中には、レーザー光Ｌの出力を変更して行う動作が含まれ、レーザー光Ｌの出力を同じとして捕捉した粒子については同じ領域へ移動させ、レーザー光Ｌの出力を違えて捕捉した粒子については異なる領域へ移動させる。【選択図】      図６
2017090584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズにより集光させたレーザー光の集光点の近傍にある粒子を捕捉する光ピンセット技術を用いた粒子の分類方法であって、
様々な大きさの粒子が混在している粒子群を前記集光点が通過するように当該粒子群と当該集光点とを相対的に移動させ、捕捉した粒子を、前記粒子群が存在している領域外の所定の領域まで移動させる移動動作を、複数回にわたって行い、
複数回の前記移動動作の中には、前記レーザー光の特性又は前記移動の速度に関する条件を変更して行う動作が含まれ、
前記条件を同じとして捕捉した粒子については同じ領域へ移動させ、前記条件を違えて捕捉した粒子については異なる領域へ移動させる、粒子の分類方法。
【請求項２】
前記条件として、前記レーザー光の出力を変更させる、請求項１に記載の粒子の分類方法。
【請求項３】
複数回の前記移動動作の中には、前記出力を低くして行う前記移動動作と、前記出力を高くして行う前記移動動作と、が含まれており、
前記出力を低くして行う前記移動動作を、前記出力を高くして行う前記移動動作よりも先に行う、請求項２に記載の粒子の分類方法。
【請求項４】
前記条件として、前記移動の速度を変更させ、
複数回の前記移動動作の中には、前記移動の速度を高くして行う前記移動動作と、前記移動の速度を低くして行う前記移動動作と、が含まれており、
前記移動の速度を高くして行う前記移動動作を、前記移動の速度を低くして行う前記移動動作よりも先に行う、請求項１に記載の粒子の分類方法。
【請求項５】
レーザー光を出射する光源と、
前記光源からのレーザー光を集光させるレンズと、
様々な大きさの粒子が混在している粒子群を保持するための保持部材を支持するステージと、
前記レンズによるレーザー光の集光点と前記保持部材とを相対的に移動させるための駆動手段と、
前記レーザー光の特性又は前記駆動手段による前記移動の速度に関する条件を変更させると共に、当該条件の変更に応じて前記駆動手段による前記移動の経路を変更させる制御を行う制御手段と、
を備えている分類装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な大きさの粒子が混在している粒子群から、粒子を大きさごとに分類する方法及び分類するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば回転軸を備えている機械の状態を診断するための技術として、フェログラフィが知られている。フェログラフィは、前記機械の潤滑油に含まれている摩耗粉や混入異物等の粒子をスライドガラス上に配列させ、これら粒子の大きさ等を顕微鏡で観察することによって機械の状態を診断する分析技術である。フェログラフィは、機械の保守、故障予知、潤滑油の性能評価、摩耗形態の把握等に有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フェログラフィ分析は、次のようにして行われる。図９（Ａ）に示すように、ガラス板９１を磁石上に傾けた状態で固定し、この上に試料油９０を流す。すると、重力及び磁力の作用により試料油９０に含まれる摩耗粉は大きさの順に配列される。そして、ガラス板９１上の油分を除去することで、図９（Ｂ）に示すようなフェログラム９２が得られる。
【０００５】
フェログラム９２上では、大きな粒子は、試料油９０の流れ方向の上流側に沈着し、小さな粒子は、流れ方向の下流側に沈着する。そして、このようにして得られたフェログラム９２が顕微鏡により観察される。
【０００６】
しかし、フェログラフィ分析の場合、試料油９０の流量制御が難しく、また、再現性が低いことから、例えば粒子の分布を精度よく測定するためには熟練が必要とされている。また、磁石に引き寄せられる例えば鉄系の粒子については分類（選別）が可能であるが、非金属（無機物、有機物、セラミック、ガラス系）の粒子については分類が困難であるという課題がある。
【０００７】
そこで、熟練者でなくても、また、フェログラフィでは分類が困難である粒子であっても、大きさごとの分類が可能となる方法及び大きさごとに分類するための装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、レンズにより集光させたレーザー光の集光点の近傍にある粒子を捕捉する光ピンセット技術を用いた粒子の分類方法であって、様々な大きさの粒子が混在している粒子群を前記集光点が通過するように当該粒子群と当該集光点とを相対的に移動させ、捕捉した粒子を、前記粒子群が存在している領域外の所定の領域まで移動させる移動動作を、複数回にわたって行い、複数回の前記移動動作の中には、前記レーザー光の特性又は前記移動の速度に関する条件を変更して行う動作が含まれ、前記条件を同じとして捕捉した粒子については同じ領域へ移動させ、前記条件を違えて捕捉した粒子については異なる領域へ移動させる。
【０００９】
この分類方法は、レーザー光の特性、又は、粒子群と集光点との相対移動の速度に関する条件が異なることによって捕捉できる粒子の大きさが異なることに着目した方法である。つまり、前記条件を変更することによって捕捉する粒子の大きさを異ならせることができることから、同程度の大きさの粒子を同じ領域に集めて、大きさごとに粒子を分類することが可能となる。したがって、熟練者でなくても、また、フェログラフィでは分類が困難である粒子であっても、大きさごとに分類可能となる。
【００１０】
前記条件として、前記レーザー光の出力を変更させるのが好ましい。レーザー光の出力が小さい場合、小さい粒子を捕捉できるが大きな粒子の捕捉は困難であるのに対して、レーザー光の出力が大きい場合、大きな粒子を捕捉できる。このため、レーザー光の出力を変更することによって捕捉する粒子の大きさを異ならせることができ、同程度の大きさの粒子を同じ領域に集めて、大きさごとに粒子を分類することが可能となる。
【００１１】
また、前記のようにレーザー光の出力を変更させる場合において、複数回の前記移動動作の中には、前記出力を低くして行う前記移動動作と、前記出力を高くして行う前記移動動作と、が含まれており、前記出力を低くして行う前記移動動作を、前記出力を高くして行う前記移動動作よりも先に行うのが好ましい。
この場合、小さい粒子を先に所定の領域に移動させてから、大きな粒子を別の領域に移動させることができ、分類の確実性を高めることができる。
【００１２】
または、前記条件として、前記移動の速度を変更させ、複数回の前記移動動作の中には、前記移動の速度を高くして行う前記移動動作と、前記移動の速度を低くして行う前記移動動作と、が含まれており、前記移動の速度を高くして行う前記移動動作を、前記移動の速度を低くして行う前記移動動作よりも先に行う方法であってもよい。
レーザー光によって捕捉した粒子がその周囲の媒体中を移動すると、その粒子は媒体から抵抗力を受ける。そして、集光させるレーザー光の特性を同じとした場合、大きな粒子の方が小さい粒子よりも捕捉力が大きくなる。したがって、前記移動の速度が高い場合には前記抵抗力に抗して大きい粒子を捕捉（移動）できるが、小さい粒子については前記抵抗力に負けて捕捉不能（移動不能）となる場合がある。そして、前記移動の速度を低くすることで小さい粒子の捕捉（移動）が可能となる。そこで、前記移動の速度を変更することによって捕捉する粒子の大きさを異ならせることができ、同程度の大きさの粒子を同じ領域に集めて、大きさごとに粒子を分類することが可能となる。また、先に、移動の速度を高くして行う移動動作を行うことで、大きい粒子を先に所定の領域に移動させてから、小さな粒子を所定の領域に移動させることができ、分類作業の確実性を高めることができる。
【００１３】
また、本発明の分類装置は、レーザー光を出射する光源と、前記光源からのレーザー光を集光させるレンズと、様々な大きさの粒子が混在している粒子群を保持するための保持部材を支持するステージと、前記レンズによるレーザー光の集光点と前記保持部材とを相対的に移動させるための駆動手段と、前記レーザー光の特性又は前記駆動手段による前記移動の速度に関する条件を変更させると共に、当該条件の変更に応じて前記駆動手段による前記移動の経路を変更させる制御を行う制御手段と、を備えている。
【００１４】
この分類装置は、レーザー光の特性、又は、粒子群と集光点との相対移動の速度に関する条件が異なることによって捕捉できる粒子の大きさが異なることに着目した装置である。つまり、前記条件を変更することによって捕捉する粒子の大きさを異ならせることができることから、そして、前記条件の変更に応じてレーザー光の集光点と保持部材との相対的な移動の経路を変更することで、同程度の大きさの粒子を同じ領域に集めて、大きさごとに粒子を分類することが可能となる。したがって、熟練者でなくても、また、フェログラフィでは分類が困難である粒子であっても、大きさごとに分類可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光ピンセットの技術を用いて、同程度の大きさの粒子を同じ領域に集めて、大きさごとに粒子を分類することができ、熟練者でなくても、また、フェログラフィでは分類が困難である粒子であっても分類可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】分類装置の全体構成を説明する説明図である。
【図２】図１に示す分類装置が有する機器を示すブロック図である。
【図３】保持部材上に保持されている粒子群の説明図である。
【図４】分類方法を説明する説明図である。
【図５】分類方法を説明する説明図である。
【図６】分類方法を説明する説明図である。
【図７】分類方法を説明する説明図である。
【図８】分類方法を説明する説明図である。
【図９】フェログラフィ分析の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、分類装置１の全体構成を説明する説明図である。分類装置１は、レーザー光用の光源１０、導光手段(２１〜２７)、第一レンズ２８、照明用の光源３０、第二レンズ３１、装置ベース４５、ステージ４６、駆動手段４８、撮像手段５０、及び制御手段６０を含む。
【００１８】
図１に示す分類装置１の場合、後にも説明するが、作業床に固定状態にある装置ベース４５に対してステージ４６が駆動手段４８によって移動可能として構成されており、その他の機器である光源１０、レンズ２８，３１、撮像手段５０等は装置ベース４５に固定状態として設けられており、これらは装置ベース４５に対して移動しない。なお、図１に示す形態とは異なって、ステージ４６は固定であり、レンズ２８の焦点（レーザー光の集光点）が移動する構成であってもよい。
【００１９】
図１において、レーザー光用の光源１０は、レーザー光（レーザービーム）Ｌを出射するレーザー装置であり、制御手段６０からの制御信号に基づいて第一波長のレーザー光Ｌを出射する。前記制御信号には、レーザー光Ｌを出力するための電流値に関する情報が含まれており、この制御信号（電流値に関する情報）に従ってレーザー光Ｌの出力を高低変更することができる。そして、このレーザー光Ｌに基づく光ピンセット技術によって、ステージ４６に搭載されている保持部材（例えばスライドガラス）４７に保持されている粒子群中の粒子が捕捉され（光トラップされ）、捕捉した粒子をこの保持部材４７上で移動させる。
【００２０】
導光手段(２１〜２７)は、光源１０から出射させたレーザー光Ｌを、第一レンズ２８へと導くためのものである。導光手段(２１〜２７)を順に説明する。
第一反射ミラー２１は、光源１０からのレーザー光Ｌを反射して第一絞り２２へ入射させる。第一絞り２２は、入射したレーザー光Ｌの径を絞って第一コリメートレンズ２３へ出射する。第一コリメートレンズ２３は、レーザー光Ｌの径を拡大して第二コリメートレンズ２４へ出射する。第二コリメートレンズ２４は、径が拡大されたレーザー光Ｌを平行光に変換して第二絞り２５へ出射する。第二絞り２５は、平行光とされたレーザー光Ｌの径を絞って第一ミラー２６に向けて出射する。第一ミラー２６は、入射するレーザー光Ｌを第二ミラー２７に向けて反射する。第二ミラー２７は、入射するレーザー光Ｌを第一レンズ２８に向けて反射する。
【００２１】
第一レンズ２８は、第二ミラー２７から入射するレーザー光Ｌを保持部材４７に設定した焦点位置に向けて集光する。このレンズ２８により集光させたレーザー光Ｌによって、その集光点（レンズ２８の焦点）の近傍にある粒子を捕捉することができる。
【００２２】
照明用の光源３０は例えばＬＥＤ照明であり、制御手段６０からの制御信号に基づいて第二波長の照明光Ｓを出射する。この照明光Ｓは、保持部材４７上の粒子を観測する撮像手段５０のための照明となる。照明光Ｓは、第二レンズ３１によって集光され、その後、第一レンズ２８を透過し、第二ミラー２７によって反射され、第一ミラー２６を透過し、撮像手段５０に到達する。
【００２３】
ステージ４６は、保持部材４７を搭載している。保持部材４７は、図３に示すように、オイルＷ等の流体（媒体）が保持されており、このオイルＷの一つの領域Ｋ０に多数の粒子を有する粒子群Ｃを存在させている。粒子群Ｃには、分類の対象となる様々な大きさの粒子Ｃ１〜Ｃ４が混在しており、粒子Ｃ１〜Ｃ４はオイルＷ中を浮遊している。オイルＷの屈折率（ｎ１）は、粒子Ｃ１〜Ｃ４の屈折率（ｎ２）よりも小さい（ｎ１＜ｎ２）。粒子Ｃ１〜Ｃ４は、例えば、無機物、有機物、セラミック、ガラス系等の非金属粒子である。
【００２４】
そして、前記のとおり、本実施形態ではステージ４６と共に保持部材４７がレンズ２８に対して移動することから、レーザー光Ｌによって捕捉する粒子Ｃ１（〜Ｃ４）に対して、その周囲（オイルＷ及び捕捉されていない粒子）が移動することとなる。
【００２５】
図１において、ステージ４６は、前後、左右、上下に移動可能として支持されており、駆動手段４８がステージ４６を前後、左右、上下に移動させる。図１では、前後方向、左右方向、及び上下方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向として示している。以下に説明する分類方法では、駆動手段４８が、制御手段６０からの制御信号に基づいて、ステージ４６をＸ方向とＹ方向との内の少なくとも一方向に移動させることで、保持部材４７を同方向に移動させる。つまり、ステージ４６（保持部材４７）をＸ−Ｙ平面に沿って移動させる。
【００２６】
図２は、図１に示す分類装置１が有する機器を示すブロック図である。駆動手段４８は、例えばピエゾ素子を用いたアクチュエータからなる。図２に示すように、駆動手段４８は、Ｘ軸方向にステージ４６を移動させるピエゾ素子４８ａと、Ｙ軸方向にステージ４６を移動させるピエゾ素子４８ｂと、Ｚ軸方向にステージ４６を移動させるピエゾ素子４８ｃとを有している。制御手段６０からの制御信号（制御電圧）に基づいてピエゾ素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃそれぞれが所定の軸方向に変形することでステージ４６をその軸方向に移動させることができる。
【００２７】
また、分類装置１は、ステージ４６の移動を検出するセンサを備えている。本実施形態では、前記センサとしてひずみゲージを備えており、ステージ４６のＸ軸方向の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ａと、ステージ４６のＹ軸方向の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ｂと、ステージ４６のＺ軸方向の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ｃとを備えている。ひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃから出力される検出信号（電圧信号）はアンプ４４によって増幅され、コンピュータ装置からなる制御手段６０と連係して機能するデータ集積部（ＤＡＱ）４３に収集される。
【００２８】
このように、ステージ４６を移動させる駆動手段４８は、ピエゾ素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃを有しており、これらピエゾ素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃの変形をステージ４６の移動のための動力とする機構としている。そして、分類装置１は、更に、ステージ４６の移動量を検出するためのひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃを有しており、制御手段６０は、ひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃの検出信号に基づいてステージ４６の移動量を求める構成となっている。この構成により、ひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃからの検出信号を用いてフィードバック制御することで、ステージ４６の移動を高分解能で制御することが可能となる。ステージ４６（保持部材４７）の移動速度及び移動距離はこれらピエゾ素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃ及びひずみゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃを用いて調整可能となっている。
【００２９】
図１において、撮像手段５０は、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラであり、保持部材４７上の領域（Ｘ−Ｙ平面における領域）を撮像する。撮像手段５０は、撮像して得た画像情報を制御手段６０に出力する。撮像手段５０は、Ｚ軸方向から保持部材４７内を撮像して得られる画像を取得可能となり、得られる画像はＸ−Ｙ平面の二次元画像となる。なお、保持部材４７において各粒子が完全にＸ−Ｙ平面上に存在していなくても、その粒子はＸ−Ｙ平面上に投影された画像として捉えられる。
【００３０】
制御手段６０は、コンピュータ装置であり、前記のとおり各制御信号を出力する機能、データ集積部４３に収集された各情報（各信号）を処理する機能、撮像手段５０から画像情報を取り込む機能、この画像情報から画像解析することで粒子の分布を調べる等の解析を行う機能、及び、各種情報をモニタ７０に出力させる機能を備えている。これらの機能は、コンピュータ装置に記憶されているコンピュータプログラムが実行されることで実現される。
【００３１】
更に、制御手段６０は、前記コンピュータプログラムが実行されることで実現される機能部として、第一の機能と第二の機能とを有している。前記第一の機能は、光源１０に対する制御信号を変えることでこの光源１０から出射させるレーザー光Ｌの特性を変更させると共に、この特性の変更に応じて駆動手段４８によるステージ４６のＸ−Ｙ平面における移動の経路を変更させる制御を行う機能である。なお、前記レーザー光Ｌの特性には、レーザー光Ｌの出力、レーザー光Ｌの波長が含まれる。レーザー光Ｌの出力を変更するためには、光源１０における出力電流を大小変更すればよい。また、前記第二の機能は、駆動手段４８によるステージ４６のＸ−Ｙ平面における移動の速度を変更させると共に、この速度の変更に応じて駆動手段４８によるステージ４６のＸ−Ｙ平面における移動の経路を変更させる制御を行う機能である。前記移動の速度及び前記移動の経路を変更させるためには、駆動手段４８に与える制御信号を変えればよい。
【００３２】
以上より、本実施形態の分類装置１は、図１に示すように、レーザー光Ｌを出射する光源１０と、この光源１０からのレーザー光Ｌを集光させるレンズ２８と、保持部材４７を支持するステージ４６とを備えている。保持部材４７（図３参照）は、様々な大きさの粒子Ｃ１〜Ｃ４が多数混在している粒子群Ｃを保持することができる。また、この分類装置１は、レンズ２８によるレーザー光Ｌの集光点Ｑ（図３参照）と保持部材４７とを相対的に移動させるための駆動手段４８と、各種制御を行う制御手段６０とを備えている。制御手段６０は、レーザー光Ｌの特性に関する又は駆動手段４８による前記移動の速度に関する条件を変更させると共に、この条件の変更に応じて駆動手段４８による前記移動の経路を変更させる制御を行う機能を有している。
【００３３】
このように構成された分類装置１によって行われる粒子の分類方法について説明する。この分類方法は、レンズ２８により集光させたレーザー光Ｌの集光点Ｑ（図３参照）の近傍にある粒子を捕捉する光ピンセット技術を用いた分類方法である。
前記のとおり、保持部材４７には、様々な大きさの粒子Ｃ１〜Ｃ４が多数混在している粒子群Ｃが保持されている。なお、粒子群ＣはオイルＷ中にある。つまり、保持部材４７上には、粒子Ｃ１〜Ｃ４を含むオイルＷが保持されている。粒子群Ｃに含まれる粒子Ｃ１〜Ｃ４の粒径は１μｍ以上であり４０μｍ以下であるとする。
【００３４】
そして、粒子群Ｃが存在している領域（初期領域）Ｋ０に、集光点Ｑを設定し、制御手段６０（図１参照）からの制御信号に基づいて駆動手段４８がステージ４６を移動させる。これにより、集光点Ｑと粒子群Ｃとは相対的に移動し、集光点Ｑの近くの粒子Ｃ１が捕捉され、図３の二点鎖線で示すように、捕捉された状態でその粒子Ｃ１を領域Ｋ０外の領域へと移動させる。そして、捕捉した粒子Ｃ１が、領域Ｋ０外の所定の領域に到達すると、制御手段６０からの制御信号に基づいてステージ４６の移動を停止させると共に、レーザー光Ｌの照射を停止し（又はレーザー光を遮断し）、移動させた粒子Ｃ１を前記所定の領域に待機させる。そして、このような操作を繰り返し行う。
つまり、粒子群Ｃを集光点Ｑが通過するように、この粒子群Ｃと集光点Ｑとを相対的に移動させ、捕捉した粒子を、粒子群Ｃが存在している領域Ｋ０外の所定の領域まで移動させる移動動作を、複数回にわたって行う。
【００３５】
この複数回について行う前記移動動作の中には「レーザー光Ｌの特性」又は「粒子群Ｃと集光点Ｑとの相対的な移動の速度」に関する条件を変更して行う動作が含まれる。そして、前記条件を同じとして捕捉した粒子については同じ領域へ移動させ、前記条件を違えて捕捉した粒子については異なる領域へ移動させる。
このように、条件を変更して行う第一の方法として、レーザー光Ｌの特性を変更する場合について、以下、具体的に説明する。
【００３６】
なお、変更するレーザー光Ｌの特性として、レーザー光Ｌの「出力（パワー）」と「波長」とがある。ここでは、レーザー光Ｌの出力を変更させる。
先ず、レーザー光Ｌの出力を低くして集光点Ｑを、粒子群Ｃが存在している領域Ｋ０に設定する（図３参照）。なお、レーザー光Ｌの出力が小さい場合、小さい粒子Ｃ１を捕捉できるが、大きな粒子（Ｃ２〜Ｃ４）の捕捉は困難である。そして、その出力を変更しないで、複数回について前記移動動作を行い、図４に示すように低い出力のレーザー光Ｌによって捕捉できる小さな粒子Ｃ１を、粒子群Ｃから一つずつ、領域Ｋ０外の領域（第一領域）Ｋ１に移動させる。
【００３７】
この際、領域Ｋ０の全範囲について集光点Ｑを走査させるように、移動動作毎に、領域Ｋ０において始め設定する集光点Ｑの位置を、Ｙ方向について変えながら捕捉を試みる。なお、領域Ｋ１に小さい粒子Ｃ１を集めるために、粒子Ｃ１を捕捉したレーザー光Ｌの集光点ＱをＸ−Ｙ平面に沿って移動させる。これにより、図４では右上に位置する第一領域Ｋ１に、大きさが同程度である粒子Ｃ１（例えば３μｍ未満の粒子Ｃ１）が集められる。また、このように集光点Ｑを走査することで集光点Ｑ近くの粒子（Ｃ１）を捕捉できるので、粒子（Ｃ１）を捕捉するために一つずつ狙って集光点Ｑを位置合わせする必要はない。
【００３８】
そして、粒子Ｃ１を集める場合と比較して、レーザー光Ｌの出力を一段高めて、粒子Ｃ１を捕捉して移動させた場合と同様にして、前記移動動作を行う（図５参照）。ただし、ここでは、移動先が、領域Ｋ０外であって、第一領域Ｋ１と別の第二領域Ｋ２である。このように、レーザー光Ｌの出力を一段高めていることで、粒子（第一粒子）Ｃ１よりも大きい粒子（第二粒子）Ｃ２の捕捉が可能となる。なお、領域Ｋ０に存在する小さい粒子Ｃ１は、先にすべて第一領域Ｋ１に集められているために、第二領域Ｋ２には小さい粒子Ｃ１は含まれない。これにより、第二領域Ｋ２に、大きさが同程度である粒子Ｃ２（例えば３μｍ以上であり７μｍ未満の粒子Ｃ２）が集められる。
【００３９】
そして、レーザー光Ｌの出力を更に一段高めて、粒子Ｃ１，Ｃ２を捕捉して移動させた場合と同様にして、前記移動動作を行う（図６参照）。ただし、ここでは、移動先が、領域Ｋ０外であって、第一及び第二領域Ｋ１，Ｋ２と別の第三領域Ｋ３である。このように、レーザー光Ｌの出力を更に一段高めていることで、粒子（第二粒子）Ｃ２よりも大きい粒子（第三粒子）Ｃ３の捕捉が可能となる。なお、領域Ｋ０に存在する粒子Ｃ１，Ｃ２は、先にすべて第一及び第二領域Ｋ１，Ｋ２に集められているために、第三領域Ｋ３には粒子Ｃ１，Ｃ２は含まれない。これにより、第三領域Ｋ３に、大きさが同程度である粒子Ｃ３（例えば７μｍ以上であり１５μｍ未満の粒子Ｃ３）が集められる。
【００４０】
そして、レーザー光Ｌの出力を更に一段高めて、粒子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を捕捉して移動させた場合と同様にして、前記移動動作を行う（図７参照）。ただし、ここでは、移動先が、領域Ｋ０外であって、第一、第二及び第三領域Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３と別の第四領域Ｋ４である。このように、レーザー光Ｌの出力を更に一段高めていることで、粒子Ｃ３（第三粒子）よりも大きい粒子（第四粒子）Ｃ４の捕捉が可能となる。なお、領域Ｋ０に存在する粒子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、先にすべて第一、第二及び第三領域Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３に集められているために、第四領域Ｋ４には粒子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は含まれない。これにより、第四領域Ｋ４に、大きさが同程度である粒子Ｃ４（例えば１５μｍ以上の粒子Ｃ４）が集められる。
【００４１】
このように、本実施形態の分類方法は、レーザー光Ｌの出力が異なることによって捕捉できる粒子Ｃ１〜Ｃ４の大きさが異なることに着目した方法である。つまり、レーザー光Ｌの出力が小さい場合、小さい粒子Ｃ１を捕捉できるが大きな粒子の捕捉は困難であるのに対して、レーザー光Ｌの出力が大きい場合、大きな粒子Ｃ４を捕捉できる。このため、レーザー光Ｌの出力を変更することによって捕捉する粒子Ｃ１〜Ｃ４の大きさを異ならせることができ、同程度の大きさの粒子Ｃ１（〜Ｃ４）を同じ領域Ｋ１（〜Ｋ４）に集めて、大きさごとに粒子Ｃ１〜Ｃ４を分類することが可能となる。
【００４２】
特に、前記の第一の方法では、複数回の前記移動動作の中には、レーザー光Ｌの出力を低くして行う移動動作と、出力を高くして行う移動動作とが含まれており、出力を低くして行う移動動作を、出力を高くして行う前記移動動作よりも先に行っている。このため、小さい粒子Ｃ１を先に所定の領域Ｋ１に移動させてから、大きな粒子（Ｃ２〜Ｃ４）を順に、別の領域（Ｋ２〜Ｋ４）に移動させることができ、分類の確実性を高めることができる。
仮に、レーザー光Ｌ出力を高くして行う移動動作を、出力を低くして行う移動動作よりも先に行うと、出力を高くして行う移動動作では、大きな粒子の他に小さな粒子も捕捉されることから、分類の確実性が低下してしまう場合がある。
【００４３】
次に第二の方法について説明する。第二の方法では、保持部材４７上の粒子群Ｃと、集光点Ｑとの間の相対的な移動の速度を変更させる。具体的に説明すると、先ず、レーザー光Ｌの集光点Ｑを、粒子群Ｃが存在している領域Ｋ０に設定する（図３参照）。そして、レーザー光Ｌの出力を変更しないで、複数回について前記移動動作を行う。この際、駆動手段４８によるステージ４６（保持部材４７）の移動速度を高く設定する。
【００４４】
ここで、粒子群ＣはオイルＷに浸された状態にあることから、レーザー光Ｌによって捕捉した粒子がその周囲のオイルＷ中を移動すると、その粒子はオイルＷから抵抗力を受ける。そして、光ピンセット技術では、集光させるレーザー光Ｌの出力を同じとすると、大きな粒子（Ｃ４）の方が小さい粒子（Ｃ１）よりも捕捉力が大きくなることが知られている。したがって、前記移動の速度が高い場合には前記抵抗力に抗して大きい粒子Ｃ４を捕捉（移動）できるが、小さい粒子Ｃ１については前記抵抗力に負けて捕捉不能（移動不能）となる場合がある。なお、前記移動の速度を低くすれば小さい粒子Ｃ１の捕捉（移動）が可能である。
【００４５】
そこで、前記のとおり、駆動手段４８によるステージ４６（保持部材４７）の移動速度を高く設定して、レーザー光Ｌによって捕捉した大きな粒子Ｃ４を、粒子群Ｃから一つずつ、領域Ｋ０外の領域（第四領域）に移動させる。
この際、領域Ｋ０の全範囲について集光点Ｑを走査させるように、移動動作毎に、領域Ｋ０において始め設定する集光点Ｑの位置を、Ｙ方向について変えながら捕捉を試みる。これにより、所定の領域（第四領域）に、大きさが同程度である粒子Ｃ４（例えば１５μｍ以上の粒子Ｃ４）が集められる。また、このように集光点Ｑを走査することで集光点Ｑ近くの粒子（Ｃ４）を捕捉できるので、粒子（Ｃ４）を捕捉するために一つずつ狙って集光点Ｑを位置合わせする必要はない。
【００４６】
そして、粒子Ｃ４を集める場合と比較して、ステージ４６（保持部材４７）の移動速度を一段低く設定して、レーザー光Ｌによって捕捉した次に大きな粒子Ｃ３を、粒子群Ｃから一つずつ、領域Ｋ０外の別の領域（第三領域）に移動させる。なお、領域Ｋ０に存在する粒子Ｃ４は、先にすべて第四領域に集められているために、第三領域には大きな粒子Ｃ４は含まれない。これにより、第三領域に、大きさが同程度である粒子Ｃ３（例えば７μｍ以上であり１５μｍ未満の粒子Ｃ３）が集められる。
【００４７】
そして、このように前記移動速度が段階的に低くなるように、この移動速度を順番に変更して、移動動作を複数セット行う。つまり、この第二の方法では、複数回について行う前記移動動作の中には、粒子群Ｃと集光点Ｑとの間の相対的な移動の速度を高くして行う移動動作と、前記移動の速度を低くして行う移動動作と、が含まれており、移動の速度を高くして行う移動動作を、移動の速度を低くして行う移動動作よりも先に行う。このように、粒子群Ｃと集光点Ｑとの間の相対的な移動の速度を変更することによって捕捉する粒子Ｃ１〜Ｃ４の大きさを異ならせることができ、同程度の大きさの粒子Ｃ１（〜Ｃ４）を同じ領域に集めて、大きさごとに粒子Ｃ１〜Ｃ４を分類することが可能となる。特にこの第二の方法では、先に、移動の速度を高くして行う移動動作を行うことで、大きい粒子Ｃ４を先に所定の領域に移動させてから、小さな粒子Ｃ１（〜Ｃ３）をそれぞれ所定の領域に移動させることができ、分類作業の確実性を高めることができる。
【００４８】
また、前記第一の方法、前記第二の方法それぞれの場合において、一つの粒子群Ｃに含まれている大きさが様々な粒子Ｃ１〜Ｃ４を、異なる領域Ｋ１〜Ｋ４に分類するためには、レーザー光Ｌの集光点Ｑと保持部材４７（ステージ４６）との相対的な移動の経路が重要となる。なお、この経路の設定は、制御手段６０によって行われる。
具体的に説明すると、第一粒子Ｃ１を第一領域Ｋ１に集めるためには、図４の左側の領域Ｋ０から、図４の右上の第一領域Ｋ１へ進む経路が設定され、第二粒子Ｃ２を第二領域Ｋ２に集めるためには、図５の左側の領域Ｋ０から、図５の右下の第二領域Ｋ２へ進む経路が設定される。また、粒子Ｃ３を第三領域Ｋ３に集める場合（図６参照）、及び、粒子Ｃ４を第四領域Ｋ４に集める場合（図７参照）においても、それぞれ異なる経路が設定される。
【００４９】
このように、レーザー光Ｌの出力（第一の方法）又は粒子群Ｃと集光点Ｑとの相対的な移動の速度（第二の方法）に関する条件を変更することによって、捕捉する粒子Ｃ１〜Ｃ４の大きさを異ならせることができるが、この分類装置１（分類方法）では、前記条件の変更に応じて、前記相対的な移動の経路を変更する。これにより、同程度の大きさの粒子Ｃ１〜Ｃ４を同じ領域Ｋ１〜Ｋ４に集めて、大きさごとに粒子Ｃ１〜Ｃ４を分類することが可能となる。
【００５０】
更に、例えば、第一の方法の場合において、図８に示すように、図８の左下で捕捉した大きな粒子Ｃ４を第四領域Ｋ４に移動させる際、その粒子Ｃ４（集光点Ｑ）が、第三領域Ｋ３（及び第二領域Ｋ２、第一領域Ｋ１）を通過しないように、集光点Ｑの経路が、制御手段６０によって決定される。つまり、図８において、二点鎖線によって示す経路Ｒ１ではなく、破線によって示す経路Ｒ２を集光点Ｑが通るように、制御手段６０は、駆動手段４８によるステージ４６（保持部材４７）の移動を制御する。
このように、所定の領域（例えばＫ４）に粒子（Ｃ４）を移動させる際に、この所定の領域（Ｋ４）以外であって粒子（Ｃ１〜Ｃ３）が移動済みとなっている他の領域（Ｋ１〜Ｋ３）を通過しないように、前記相対的な移動の経路が、制御手段６０によって決定される。
【００５１】
そして、保持部材４７上に大きさ毎に粒子Ｃ１〜Ｃ４の分類を終えると、撮像手段５０が取得した保持部材４７上の画像を制御手段６０が画像解析し、制御手段６０は、領域Ｋ１〜Ｋ４毎の粒子Ｃ１〜Ｃ４の分布（粒度分布）を求める。つまり、制御手段６０は、大きさ毎の粒子Ｃ１〜Ｃ４の分布を求める。
【００５２】
以上のように、本実施形態の分類装置１及び分類方法によれば、光ピンセットの技術を用いて、同程度の大きさの粒子Ｃ１〜Ｃ４を同じ領域Ｋ１〜Ｋ４に集めて、大きさごとに粒子Ｃ１〜Ｃ４を分類することができる。そして、この分類は、熟練者でなくても、また、フェログラフィでは分類が困難である例えば無機物、有機物、セラミック、ガラス系等の粒子であっても、精度よく実施可能となる。
特に本実施形態では、粒子（Ｃ１〜Ｃ４）を捕捉して強制的に移動させることから、周囲のオイルＷが粘度の高いもの（例えば動粘度５００ｃＳｔ以上）であっても分類が可能となり、正確な解析が可能となる。これに対してフェログラフィの場合、粘度が高いオイルに含まれている粒子を分類しようとすると長時間が必要となり、また、正確性に欠ける場合がある。本実施形態によれば、オイルＷの粘度に関係なく、時間を短縮して分類が可能となる。
【００５３】
以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の分類装置及び分類方法は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
例えば、前記実施形態において、レーザー光Ｌの特性として光源１０から放射されるレーザー光Ｌの出力を変更して、捕捉対象の粒子の大きさを変える場合について説明したが、レーザー光Ｌの波長を変更してもよい。この場合においても、捕捉しやすくなる粒子の大きさを変えることが可能となる。
また、分類し終えた保持部材４７の観察は、図１に示す撮像手段５０を用いずに行ってもよく、例えば、保持部材４７を分類装置１から外して、外部で顕微鏡を用いて行ってもよい。
前記オイルＷは、回転軸を有する機械に用いられる潤滑油とすることができ、鉱油系や合成油系等種類は問わない。
【符号の説明】
【００５４】
１０：光源          ２８：レンズ        ４６：ステージ
４７：保持部材      ４８：駆動手段      ６０：制御手段
Ｃ：粒子群          Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４：粒子
Ｑ：集光点          Ｌ：レーザー光
【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】
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【図９】
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