接觸角測量方法、接觸角測量裝置、生物體補綴部件檢查裝置、程序以及存儲介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及接觸角測量方法、接觸角測量裝置、生物體補綴部件檢查裝置、程序W 及存儲介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知用于測量被提供到試料表面的液滴的接觸角的接觸角測量法(例如，參照專 利文獻1)。專利文獻1所述的接觸角測量方法是根據(jù)試料表面(3)、氣體環(huán)境、被配置在試料 表面(3)上并具有曲面(7)、對稱軸(ASy-ASy) W及規(guī)定的體積(VI)的液滴(5)來求出接觸角 (φ)的方法。該接觸角測量方法具有步驟(a)~(d)。步驟(a)基于液滴巧）的表面(7)的反射 特性、被攝體相對于均已知的光學(xué)測量系統(tǒng)的光軸(A-A)的位置W及被攝體相對于試料表 面(3)的位置、和被配置在光軸(A-A)上或者附近的液滴(5)的對稱軸(ASy-ASy)，來對被攝 體進行成像。步驟(b)對被攝體的像與液滴巧）的對稱軸(ASy-ASy)之間的距離進行測量。步 驟（C)根據(jù)測量距離來求出液滴（5)的曲面半徑。步驟（d)根據(jù)曲面半徑來求出接觸角 C9)。
[0003] 在先技術(shù)文獻
[0004] 專利文獻
[000引專利文獻1:日本專利第5265388號說明書(權(quán)利要求1)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的課題
[0007] 接觸角測量方法存在被用于測量人工髓關(guān)節(jié)的部件等表面的親水性（潤濕性）的 情況。人工髓關(guān)節(jié)具有:股骨頭和形成有凹陷的襯墊（liner),股骨頭嵌入到襯墊。并且，股 骨頭與襯墊滑動接觸。在該結(jié)構(gòu)中，存在W耐磨損性提高為目的，而在襯墊形成涂層的情 況。在該情況下，在襯墊的制造時，為了檢查襯墊的涂層是否能發(fā)揮所希望的性能，優(yōu)選檢 查涂層的潤濕性。在該潤濕性的檢查中，使用接觸角測量方法。也就是說，測量被提供到涂 層的表面的液滴與涂層的接觸角，基于該接觸角，來判斷潤濕性。
[0008] 襯墊的凹陷面是曲面形狀，在接觸角測量法中，測量被提供到該曲面的液滴的接 觸角。但是，在專利文獻1中，由圖2W及附錄1的式子可知，沒有考慮試料表面是曲面的情 況。也就是說，在專利文獻1所述的結(jié)構(gòu)中，由于未進行試料表面是曲面的情況下的校正，因 此存在無法準確地測量試料表面是曲面的情況下的接觸角的擔(dān)憂。
[0009] 本發(fā)明鑒于上述實際情況而提出，其目的在于，提供一種能夠更準確地測量試料 曲面的接觸角的接觸角測量方法、接觸角測量裝置、生物體補綴部件檢查裝置、程序W及存 儲介質(zhì)。
[0010] 用于解決課題的手段
[0011] (1)用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明所設(shè)及的接觸角測量方法是測量被提供到試料曲 面的液滴與所述試料曲面的接觸角γ (真正的接觸角）的接觸角測量方法，包含:表觀接觸 角計算步驟，使用被提供到所述試料曲面的所述液滴W及所述試料曲面的攝影圖像來計算 所述液滴的表觀接觸角α;傾斜角計算步驟，使用所述攝影圖像，來計算所述液滴與所述試 料曲面的接觸部處的外周緣部的所述試料曲面的傾斜角β;和接觸角計算步驟，使用所述傾 斜角0來校正所述表觀接觸角〇,從而計算所述接觸角丫。
[0012] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，表觀接觸角通過試料曲面的傾斜角而被校正。也就是說，計算出考慮 了試料曲面的形狀的真正的接觸角。由此，接觸角測量方法能夠更準確地測量試料曲面的 接觸角。
[0013] (2)優(yōu)選地，所述表觀接觸角α是包含所述外周緣部的任意一點處的所述液滴的外 表面的切線且與所述外表面相接的平面、與包含所述外周緣部的平面所成的角度。
[0014] 根據(jù)運種結(jié)構(gòu)，W液滴的外周緣部為基準的角度被設(shè)定為表觀接觸角。
[0015] (3)優(yōu)選地，所述傾斜角β是包含所述外周緣部的任意一點處的所述試料曲面的切 線且與所述試料曲面相接的平面、與包含所述外周緣部的平面所成的角度。
[0016] 根據(jù)運種結(jié)構(gòu)，W液滴的外周緣部為基準的角度被設(shè)定為傾斜角。
[0017] (4)優(yōu)選地，作為所述表觀接觸角計算步驟之前的步驟，包含:使用所述外周緣部 的曲率半徑C、所述液滴的體積VOW及所述試料曲面的曲率半徑Rb來計算所述液滴的外表 面的曲率半徑Ra的步驟，所述表觀接觸角計算步驟中使用所述曲率半徑RaW及所述曲率半 徑C來計算所述表觀接觸角α。
[0018] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，關(guān)于被提供到不平坦的試料曲面的液滴，根據(jù)攝影圖像來直接測量 液滴的外表面的曲率半徑Ra較為困難。與此相對地，比較容易根據(jù)例如攝影圖像來測量液 滴的外周緣部的曲率半徑C。此外，通過測量例如從噴嘴出來的液滴，比較容易測量液滴的 體積V0。此外，根據(jù)試料的設(shè)計數(shù)據(jù)等，比較容易得到試料曲面的曲率半徑肺。因此，使用作 為比較容易得到的數(shù)據(jù)的外周緣部的曲率半徑C、液滴的體積V0和試料曲面的曲率半徑Rb， 能夠容易地計算出液滴的外表面的曲率半徑Ra。然后，通過將例如外表面的曲率半徑RaW 及外周緣部的曲率半徑C應(yīng)用于Ξ角函數(shù)，從而能夠計算出表觀接觸角α。
[0019] (5)使用下述式(a)、(b)、（c)來計算所述外表面的曲率半徑Ra，
[0020] (a)化=(4V3)Ra3-(Ji/3) {(Ra2-C2) (1/2) +Ra} 2 {3Ra-(Ra2-C2) (1/2)-Ra}
[002。 （ b) Vb = (4V3)肺3- (Ji/3) {(肺2-〔2) (1/2) +Rb } 2 { 3肺-(肺2-c2) (1/2)-肺}
[0022] (c) VO = Va+Vb (在試料曲面是凹部的情況下）或者VO = Va-Vb (在試料曲面是凸部 的情況下）
[0023] 其中，Va:由包含所述外周緣部的平面與所述液滴的外表面圍起的第1區(qū)域的體 積，Vb:由包含所述外周緣部的平面與所述試料曲面圍起的第2區(qū)域的體積。
[0024] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使用計算球的一部分的體積的式(a)來計算第1區(qū)域的體積Va。 此外，能夠使用計算球的一部分的體積的式(b)來計算第2區(qū)域的體積Vb。然后，能夠根據(jù)液 滴的體積V0、第1區(qū)域的體積Va和第2區(qū)域的體積Vb的關(guān)系式(C)，來計算曲率半徑Ra。
[0025] (6)優(yōu)選地，所述傾斜角計算步驟中使用所述外周緣部的曲率半徑CW及所述試料 曲面的曲率半徑Rb來計算所述傾斜角β。
[0026] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)例如攝影圖像，比較容易地測量液滴的外周緣部的曲率半 徑C。此外，根據(jù)試料的設(shè)計數(shù)據(jù)等，比較容易得到試料曲面的曲率半徑肺。因此，能夠容易 地計算傾斜角。
[0027] (7)更優(yōu)選地，所述外周緣部的所述曲率半徑C是使用所述攝影圖像而被計算的。
[0028] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠容易地從液滴的外部識別外周緣部。因此，能夠基于攝影圖像， 容易地計算出外周緣部的曲率半徑。
[0029] (8)優(yōu)選地，所述試料曲面是具有規(guī)定的曲率半徑Rb的凹狀的曲面，所述接觸角計 算步驟中，將所述表觀接觸角α與所述傾斜角β相加得到的值計算為所述接觸角γ。
[0030] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠計算出凹狀的試料曲面處的真正的接觸角。此外，凹狀的試料曲 面內(nèi)的液滴被試料包圍，難W從試料的側(cè)方視覺地測量接觸角。但是，在運樣的情況下，也 能夠準確地計算試料曲面的真正的接觸角。
[0031] (9)優(yōu)選地，所述試料曲面是具有規(guī)定的曲率半徑Rb的凸狀的曲面，所述接觸角計 算步驟中，將從所述表觀接觸角α減去所述傾斜角的尋到的值計算為所述接觸角γ。
[0032] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠計算出凸狀的試料曲面處的真正的接觸角。
[0033] (10)優(yōu)選地，所述液滴的體積V0被設(shè)定為0.化升~3.化升。
[0034] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過將液滴的體積設(shè)定為0 .化升W上，能夠減少例如液滴從噴嘴滴 下時的殘留在噴嘴的液體量。由此，能夠充分減小從噴嘴提供的液滴的體積中殘留在該噴 嘴的液滴的體積的比例。因此，能夠充分減小殘留在噴嘴的液滴對于試料曲面的液滴的影 響，能夠更準確地進行使用了液滴的接觸角的計算。此外，通過將液滴的體積設(shè)定為3.化升 W下，從而下落到試料曲面的液滴的體積不會過大。因此，能夠減小試料曲面上液滴所受到 的重力的影響。其結(jié)果，能夠?qū)⒁旱蔚耐獗砻鎸嵸|(zhì)地處理為正球的一部分，能夠更準確地進 行使用了液滴的接觸角的計算。
[0035] (11)用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明所設(shè)及的接觸角測量裝置測量被提供到試料曲 面的液滴與所述試料曲面的接觸角γ，其包含:表觀接觸角計算部，使用被提供到所述試料 曲面的所述液滴W及所述試料曲面的攝影圖像來計算所述液滴的表觀接觸角α;傾斜角計 算部，使用所述攝影圖像，來計算所述液滴與所述試料曲面的接觸部處的外周緣部的所述 試料曲面的傾斜角β;和接觸角計算部，使用所述傾斜角β來校正所述表觀接觸角α，從而計 算所述接觸角丫。
[0036] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過試料曲面的傾斜角來校正表觀接觸角。也就是說，計算出考慮了 試料曲面的形狀的真正的接觸角。由此，接觸角測量裝置能夠更準確地測量試料曲面處的 接觸角。
[0037] (12)用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明所設(shè)及的生物體補綴部件檢查裝置具備:所述接 觸角測量裝置;和檢查部，其使用通過所述接觸角測量裝置而被測量出的所述接觸角γ，來 檢測作為所述試料曲面的生物體補綴部件的曲面的潤濕性。
[0038] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過試料曲面的傾斜角來校正表觀接觸角。也就是說，計算出考慮了 試料曲面的形狀的真正的接觸角。由此，生物體補綴部件檢查裝置能夠更能準確地測量試 料曲面處的接觸角。
[0039] (13)用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明所設(shè)及的程序是測量被提供到試料曲面的液滴 與所述試料曲面的接觸角γ的程序，該程序使計算機執(zhí)行如下步驟:表觀接觸角計算步驟， 使用被提供到所述試料曲面的所述液滴W及所述試料曲面的攝影圖像來計算所述液滴的 表觀接觸角α;傾斜角計算步驟，使用所述攝影圖像，計算所述液滴與所述試料曲面的接觸 部處的外周緣部的所述試料曲面的傾斜角β;和接觸角計算步驟，使用所述傾斜角β來校正 所述表觀接觸角α，從而計算所述接觸角丫。
[0040] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過試料曲面的傾斜角來校正表觀接觸角。也就是說，計算出考慮了 試料曲面的形狀的真正的接觸角。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠更準確地測量試料曲面處的接觸角 的程序。
[0041] (14)用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明所設(shè)及的存儲介質(zhì)存儲程序，并能夠通過計算機 來讀取，所述程序是測量被提供到試料曲面的液滴與所述試料曲面的接觸角γ的程序，該 程序使計算機執(zhí)行如下步驟:表觀接觸角計算步驟，使用被提供到所述試料曲面的所述液