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形状評価の重要性

目次

粒子径分布測定のほかになぜ形状評価(画像解析)が重要なのか

粒子径分布測定は、その名のとおり粒子径を評価する基本的な手法ですが、形状評価も重要です。

粒子形状は粒子サイズと同様に、流動性や充填性などに大きく影響します。また、粒子の形状は製品の見た目やテクスチャーにも関わります。特に食品や化粧品の分野では、粒子の形状が製品の品質に大きく影響するでしょう。

こういった理由により、品質管理を一貫して行うためには粒子径だけでなく形状評価も必要なのです。

形状評価は「動的画像解析装置(DIA)」を用いて行います。DIAは粒子径分布と粒子形状を、高い精度で解析できる装置です。DIAを使用することにより、製品の品質をより正確により効率的に管理することが可能となります。

粒子形状の測定が必要な分野

粒子形状の測定は医薬品、化粧品、食品、材料科学など、幅広い分野で必要とされています。

医薬品業界では、粒子の形状が薬の溶解速度や安定性に影響を与えるため、品質保持および品質管理のためには粒子形状の評価が欠かせません。また化粧品分野では、パウダーの粒子形状が肌への密着性や伸びの良さに影響を与えるため、形状評価が必要となります。

食品産業においても、製品の口溶けや食感を左右する粒子形状の評価は重要です。その他、材料科学の分野においても、粒子形状の情報が重要となります。

形状評価(動的画像解析)で何がわかるのか 

形状評価(動的画像解析)では粒子径分布に加え、粒子形状の評価が可能です。具体的には粒子の長径や短径、周囲長から粒子の大きさ(面積や堆積)、形状を把握します。

動的画像解析を行うことで、粒子または物体の特性や性能を知ることができるのです。

粒子形状のパラメータ

粒子形状の評価を行うためには、以下の3つのパラメータが特に重要です。

円形度

円形度は、粒子形状測定でよく使用されるパラメータです。粒度粒子形状が完全な円に近いほど数値が高くなり、その値は「1」に近づきます。逆に不規則な形状の粒子では、この値は小さくなります。

摩耗する性質のある粒子の形状評価には、よく用いられる方法です。

アスペクト比

粒子の長径(長軸径)と短径(短軸径)の比率が、アスペクト比です。この値が1に近いほど粒子は正方形や円形に近く、値が大きくなるほど長手方向に伸びた形状を示します。

アスペクト比は、楕円形のような形の粒子と球体もしくは正方形に近い粒子を区別する際に用いられます。

包絡度

表面の荒さの評価や凝集した粒子の検出に用いられるパラメータが、包絡度です。包絡度は粒子の「包絡周囲長」と実測の粒子の周囲長の比で、この値が高いほど(1に近いほど)粒子が滑らかな形状であることを表します。

【測定原理で選ぶ】1分でわかる粒子径測定装置の比較表

測定したいサンプルの種類や求める精度によって、最適な粒子径分布測定装置は異なります。この比較表では、【LD】【DIA】【DLS】の3つの主要な測定原理ごとに、粒子径測定分布測定装置を徹底比較。研究開発や品質管理の課題解決に最適な装置選びの第一歩として、ぜひご活用ください。

  • LD
  • DIA
  • DLS

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製品名 SYNC (マイクロトラック・ベル) Mastersizer 3000 (マルバーン・パナリティカル) Partica LA-960V2 (堀場製作所) SALD-2300 (島津製作所) MT3000 II (マイクロトラック・ベル) SALD-7500nano (島津製作所)

引用元:マイクロトラック・ベル公式(https://www.microtrac.com/jp/products/particle-size-shape-analysis/laser-diffraction/sync/)


引用元:マルバーン・パナリティカル公式HP(https://www.malvernpanalytical.com/jp/support/product-support/mastersizer-range/mastersizer-3000)


引用元:堀場製作所公式HP(https://www.horiba.com/jpn/scientific/products/detail/action/show/Product/partica-la-960v2-1944/)


引用元:島津製作所公式(https://www.an.shimadzu.co.jp/products/particle-size-analysis/particle-size-analyzer/sald-2300/index.html)


引用元:マイクロトラック・ベル公式HP(https://www.microtrac.com/jp/products/particle-size-shape-analysis/laser-diffraction/s3500/)


引用元:島津製作所公式HP(https://www.an.shimadzu.co.jp/products/particle-size-analysis/particle-size-analyzer/sald-7500nano/index.html)

湿式分散
乾式分散 ×
画像解析が可能 × × ×
オートサンプラ × × × ※オプションで多機能サンプラあり ×
ペーストセル × × 〇 ※オプションで高濃度測定ユニットあり ×
粒子径測定範囲 0.02~2000μm 0.01µm~3500µm 湿式: 0.01~3000μm
乾式: 0.01~5000μm
17nm(0.017μm)~2500μm 0.02μm~2000μm 7nm(0.007μm)~800μm
光源 単色(赤色)3本レーザ(半導体レーザ) 赤色レーザ1本(He-Ne)、青色LED1本 赤色1本レーザ(半導体)、青色LED1本 要問合せ 単色(赤色)レーザ(半導体レーザ)3本 単一光源・単一光学系(半導体レーザ)、SLIT光学系
検出部 有効素子数150 要問合せ 有効素子数87 合計84素子
(前方78、側方1、後方5)
要問合せ 合計84素子
(前方78、側方1、後方5)
製品名 CAMSIZER® X2 (マイクロトラック・ベル) CAMSIZER 3D (マイクロトラック・ベル) Litesizer DIA 500 (アントンパール) QICPIC (日本レーザー) AF-3000 (ジャスコインタナショナル) FF-3000S (ジャスコインタナショナル) iSpect DIA-10 (島津製作所)

引用元:マイクロトラック・ベル公式HP(https://www.microtrac.com/jp/products/particle-size-shape-analysis/dynamic-image-analysis/camsizer-x2/)


引用元:マイクロトラック・ベル公式HP(https://www.microtrac.com/jp/products/particle-size-shape-analysis/dynamic-image-analysis/camsizer-3d/)


引用元:アントンパール公式HP(https://www.anton-paar.com/jp-jp/products/details/litesizer-dia/)


引用元:日本レーザー公式HP(https://www.japanlaser.co.jp/product/sympatec_qicpic/)


引用元:ジャスコインタナショナル公式HP(https://www.jascoint.co.jp/products/particle/dry.html#af3000)


引用元:ジャスコインタナショナル公式HP(https://www.jascoint.co.jp/products/particle/dry.html#ff3000)


引用元:島津製作所公式HP(https://www.an.shimadzu.co.jp/products/particle-size-analysis/particle-size-analyzer/ispect-dia-10/index.html)

湿式分散 × × ×
乾式分散
3D画像解析 × × × × × ×
オートサンプラ × × × × ×
粒子径測定範囲 0.8μm~8000 μm 20μm~30mm 0.8µm~8000µm 0.55µm~34000µm 7μm~5mm 30μm~30mm 5µm~100µm
光学系 2カメラ(Basic・Zoom) 2カメラ(Basic・Zoom) 1カメラ 1カメラ 1カメラ 1カメラ 1カメラ
画素数 Basic: 420万
Zoom: 420万
Basic: 500万
Zoom: 900万
500万 420万 500万 500万 要問合せ
製品名 NANOTRAC WAVE II (マイクロトラック・ベル) nanoSAQLA (+AS50) (大塚電子) Zetasizer Advance Ultra/Pro/Lab (マルバーン・パナリティカル) ELSZneo (大塚電子) nanoPartica SZ-100V2 (堀場製作所)

引用元:マイクロトラック・ベル公式HP(https://www.microtrac.com/jp/products/dynamic-light-scattering/nanotrac-wave-ii/)


引用元:大塚電子公式HP(https://www.otsukael.jp/product/detail/productid/131/category1id/37/category2id/30/category3id/82)


引用元:マルバーン・パナリティカル公式HP(https://www.malvernpanalytical.com/jp/products/product-range/zetasizer-range/zetasizer-advance-range)


引用元:大塚電子公式HP(https://www.otsukael.jp/product/detail/productid/136/category1id/37/category2id/30/category3id/81)


引用元:堀場製作所公式HP(https://www.horiba.com/jpn/scientific/products/detail/action/show/Product/nanopartica-sz-100v2-series-1945/)

粒子径・粒子径分布の実測 × × × ×
光源寿命・耐久性 ×
付帯分析(ゼータ電位/分子量等) ×
オートサンプラ × × × ×
粒子径測定範囲 0.8nm~6500nm 0.6nm~10μm Ultra: 0.3nm~15μm
Pro/Lab: 0.3nm~10μm
0.6nm~10μm 0.3nm~10μm
光源 半導体レーザ 半導体レーザ He-Neガスレーザ 半導体レーザ 半導体レーザ
ゼータ電位(測定レンジ) -200~200mV なし 要問合せ -200~200mV -200~200mV
メーカー マイクロトラック・ベル株式会社 大塚電子株式会社 スペクトリス株式会社マルバーン・パナリティカル事業部 大塚電子株式会社 株式会社堀場製作所