技術チーム · Kintek Solution

粒子径測定は、特に製薬、建設、食品加工などの産業において、材料の特性評価において重要な側面です。粒子径を測定する4つの主な方法は、ふるい分析、直接画像分析、静的光散乱（SLSまたはレーザー回折）、動的光散乱（DLS）です。それぞれの方法には独自の原理、用途、制限があり、異なる種類の材料や粒子径範囲に適しています。ふるい分析は最も伝統的で広く使用されている方法ですが、その他の方法はより精密な測定のために高度な技術を活用しています。

キーポイントの説明

1. ふるい分析

   • 原理:ふるい分析では、試料をメッシュサイズが徐々に小さくなる一連のふるいに通し、粒径に基づいて粒子を分離します。各ふるいに保持された粒子の重量を測定し、粒度分布を決定します。
   • 用途:この方法は乾燥した固体粒子に最適で、建設（砂、砂利など）や食品加工（小麦粉、穀物など）などの産業で一般的に使用されている。
   • 利点:
     • シンプルで費用対効果が高い。
     • ふるいと天秤以外に特別な装置は必要ありません。
     • 幅広い粒子径（125mm～20μm）に対応。
   • 制限事項:
     • 乾燥した流動性の材料に限定。
     • 微粒子や凝集性の高い試料では精度が落ちる。
     • サンプル量が多い場合、時間がかかる。

2. 直接画像解析

   • 原理:直接画像分析では、顕微鏡や画像技術を使用して個々の粒子画像を撮影し、分析する。静的画像解析では静止画像を解析し、動的画像解析では動きのある粒子を捉えます。
   • 応用例:この方法は、粉末、顆粒、繊維など、顕微鏡で可視化できる粒子に適している。医薬品や材料科学で広く使用されています。
   • 利点:
     • 粒子径だけでなく、粒子形状や形態に関する詳細な情報を提供。
     • 小粒子の分解能と精度が高い
     • 乾湿両方の試料を分析可能。
   • 制限事項:
     • 専用の画像処理装置とソフトウェアが必要。
     • イメージングシステムの解像度による制限。
     • サンプルサイズが大きい場合、時間がかかる。

3. 静的光散乱(SLS)/レーザー回折(LD)

   • 原理:静的光散乱は、レーザービームを照射したときに粒子によって散乱される光の角度分布を測定します。散乱パターンを分析して粒度分布を測定します。
   • 応用例:この方法は、医薬品、塗料、化粧品などの産業における粉体、懸濁液、エマルションの分析に広く使用されている。
   • 利点:
     • 幅広い粒子径（ナノメートルからミリメートル）に対して高速かつ高精度。
     • 乾湿両方の試料に対応
     • 完全な粒度分布曲線が得られます。
   • 制限事項:
     • 高価な装置と専門知識が必要。
     • 球状の粒子を想定しているため、不規則な形状の粒子では正確でない場合がある。
     • サンプル前処理と分散液の質に影響されやすい。

4. 動的光散乱（DLS）

   • 原理:動的光散乱は、懸濁液中の粒子のブラウン運動によって引き起こされる散乱光強度の変動を測定します。この揺らぎの割合から粒子径を算出します。
   • 応用例:DLSは主に、バイオテクノロジー、ナノテクノロジー、医薬品などの分野におけるナノ粒子やコロイド懸濁液の分析に使用されます。
   • 利点:
     • 微小粒子（ナノメートル領域）に高感度。
     • 最小限のサンプル前処理で測定可能
     • リアルタイム測定が可能
   • 制限事項:
     • 非常に小さな粒子（通常1μm未満）に限定。
     • 凝集を最小限に抑えた安定した懸濁液が必要。
     • 多分散サンプル（粒子径の幅が広いサンプル）では精度が低い。

結論

粒子径測定方法の選択は、材料特性、粒子径範囲、特定の用途要件によって異なります。ふるい分析は、大きな粒子に対して最も伝統的で費用効果の高い方法です。一方、直接画像分析は詳細な形態学的情報を提供します。静的光散乱は汎用性が高く、幅広い粒子径に広く使用されており、動的光散乱はナノ粒子やコロイドシステムに最適です。各メソッドの長所と限界を理解することで、正確で信頼性の高い粒子径分析が可能になります。

要約表

方法	原理	用途	利点	限界
ふるい分析	ふるいを使って粒子をサイズ別に分離し、重量分布を測定。	建設、食品加工（砂、小麦粉など）。	シンプルでコスト効率が高く、粒度範囲が広い（125 mm～20 μm）。	乾燥した流動性のある材料に限定、微粒子では精度が落ちる。
直接画像分析	顕微鏡を使用して粒子画像を取り込み、分析します。	医薬品、材料科学（粉体、繊維など）。	詳細な形状/形態情報、小粒子の高分解能。	特殊な装置が必要。大きなサンプルでは時間がかかる。
静的光散乱	光散乱パターンを測定して粒度分布を測定。	医薬品、塗料、化粧品（粉体、エマルションなど）。	高速、幅広いサイズ範囲（ナノメートルからミリメートル）で正確。	高価、球状を想定、サンプル前処理に影響されやすい。
動的光散乱	ブラウン運動による光の揺らぎを測定し、粒子径を算出。	バイオテクノロジー、ナノテクノロジー（ナノ粒子、コロイドなど）。	小さな粒子に対して高感度；最小限のサンプル前処理；リアルタイム結果。	<1 μmの粒子に限定；安定した懸濁液が必要；多分散サンプルでは精度が低い。

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