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JP-2026077813-A - 分析装置及び分析装置の表示方法

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Abstract

【課題】分析装置の利便性を向上する。 【解決手段】複数の既知スペクトルによって構築された既知試料に属するクラスの中から、未知スペクトルを最も相関の高い帰属クラスに分類する演算処理を行う。表示部は、未知試料の種類を分類する処理の過程における第１位と第２位の候補とその相関係数等の確からしさを数値化した値を表示することでユーザに測定結果の確からしさを知らせる。これにより、ユーザは校正のタイミングを認識して校正することができる。 【選択図】図７

Inventors

  • 瀬戸 正己
  • 野口 英剛
  • 加藤 英記

Assignees

  • 株式会社リコー

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260217

Claims (8)

  1. 試料に光源からの光を照射したときの反射光を分光する光偏向部、及び、前記光偏向部で分光された光を検出する検出部を有する分光器と、 前記分光器と接続され、スペクトルを分析する情報処理部、及び、分析結果を表示部に表示制御する表示制御部を備えたデバイスを有し、 前記表示制御部は、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値と、試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値とを前記表示部に表示すること を特徴とする分析装置。
  2. 前記表示制御部は、前記分析結果となる、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値、及び、前記試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値を、確からしさが高い順に表示すること を特徴とする請求項１に記載の分析装置。
  3. 前記表示制御部は、各前記試料の組成の候補、及び、確からしさを数値化した各前記値のうち、所定の候補及び値、又は、所定の候補又は値の表示形態を変えて表示すること を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分析装置。
  4. 前記分析結果に応じて前記光偏向部の駆動電圧を変更する駆動電圧変更部を、さらに備えること を特徴とする請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の分析装置。
  5. 前記試料は樹脂材料であることを特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の分析装置。
  6. 試料に光源からの光を照射したときの反射光を分光する光偏向部、及び、前記光偏向部で分光された光を検出する検出部を有する分光器と、前記分光器と接続され、スペクトルを分析する情報処理部、及び、分析結果を表示部に表示制御する表示制御部を備えたデバイスを有する分析装置の表示方法であって、 前記表示制御部が、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値と、試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値とを前記表示部に表示する表示工程を有すること を特徴とする分析装置の表示方法。
  7. 前記表示工程では、前記表示制御部が、前記分析結果となる、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値、及び、前記試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値を、確からしさが高い順に表示すること を特徴とする請求項６に記載の分析装置の表示方法。
  8. 前記試料は樹脂材料であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の分析装置の表示方法。

Description

本発明は、分析装置及び分析装置の表示方法に関する。 今日において、使用済みの例えばエアコンディショナー装置、テレビジョン受像機、冷蔵庫、冷凍庫、洗濯機、衣類乾燥機等の家電製品がリサイクルされるようになっている。使用済の家電製品は、家電リサイクル工場で破砕されて小片となされた後に、磁気、風力、又は振動等を利用して、材種ごとに選別回収され、リサイクル材料として再資源化される。樹脂材料においては、ポリプロピレン（以下、ＰＰと表記）、ポリスチレン（以下、ＰＳと表記）、又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（以下、ＡＢＳと表記）が家電製品に多く用いられており、樹脂の分子構造による近赤外線領域（波長範囲１～３μｍ）の吸光特性を利用した選別装置によって樹脂種ごとに選別回収されている。 特許文献１（特許第４７１００１２号公報）には、４００ｎｍ～２５００ｎｍの波長領域の光を利用して各試料中の成分の判別及び成分の特性を測定し、バリデーション誤差ＳＥＶとバリデーションの相関ｒＶａｌ等の測定結果を表示する分光分析方法が開示されている。 ここで、選別装置を連続的に使用すると、温度等に起因する測定精度の劣化が生ずる可能性がある。このような場合、ユーザは、手動で校正を行う必要がある。 しかし、特許文献１に開示されている技術も含め、従来の分光器システムは、校正を指示する表示等が行われないため、ユーザが手動で校正を行う場合に、その校正を行うタイミングが分かりづらく、利便性の点で改善の余地があった。 図１は、実施の形態の分光器システムのシステム構成を示す図である。図２は、分光器の断面図である。図３は、可動ミラーを説明するための図である。図４は、分光器に設けられている処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。図５は、分光器の処理部の機能ブロック図である。図６は、樹脂判別プロセスの流れを示すフローチャートである。図７は、判定結果の表示画面の一例を示す図である。図８は、判定結果の別の表示形態である、スペクトル波形の表示画面の一例を示す図である。 以下、添付図面を参照して、実施の形態の分光システムの説明をする。 （概要） 実施の形態の分光システムは、繰り返し測定において、未知試料の組成候補の順位と確からしさを数値化した値を表示し、組成候補に対して所定の組成の確からしさを数値化した値が第１位の値に比べて所定の比率を超えたことをユーザに通知する。これにより、ユーザは、校正のタイミングを認識して、校正を実行することができ、正確な分析を可能とすることができる。 （システム構成） 図１は、実施の形態の分光器システムのシステム構成を示す図である。この図１において、分光器システム１００は、分光器１０２及び手持型デバイス１１０を備える。なお、分光器システム１００は、一つの手持ち型デバイス１１０に対して一つの分光器１０２を備える場合のほかに、一つの手持ち型デバイス１１０に対して複数の分光器１０２を備えていてもよい。 分光器１０２は、赤外分光分析ユニット１２０に備える光検出器から時間的に提供される光の強度を含む出力を処理するプロセッサ１０６を備える。通信回路１０４は、プロセッサ１０６で処理された光スペクトルの時間と光の強度を含む出力が関連付けられた情報を外部へと出力する。 手持ち型デバイス１１０は、インターフェース１１４及びプロセッサ１１６を有する。なお、手持ち型デバイス１１０としては、例えば携帯電話機又はスマートフォン等の携帯機器を用いることができる。また、手持ち型デバイス１１０は、カメラ機能を有していてもよい。 プロセッサ１１６は、分光器１０２のプロセッサ１０６で処理された光スペクトルの時間と光の強度を含む出力が関連付けられた情報と、分光器１０２が有する可動ミラーの振動周波数に基づいて、時間を光の波長に換算し、光の波長毎の光の強度の関係で構成される分光スペクトル情報を得る。 ディスプレイ１１２は、分光器１０２で測定された光スペクトルの情報及び組成判別結果等の分析結果を表示する。 このような分光器システム１００において、分光器１０２は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線シリアル通信を用いて、通信回路１０４を介してデータを手持ち型デバイス１１０に伝送する。手持ち型デバイス１１０は、分光器１０２からデータを受信し、プロセッサ１１６によって処理及び分析する。そして、この分析結果である、例えば光スペクトルの情報及び組成判別結果等を、ディスプレイ１１２に表示する。 （分光器の詳細構成） 図２は、分光器１０２の断面図である。この図２に示すように、分光器１０２は、光源２１６及び処理部２１５ａを有する。 光源２１６は、分光分析の対象となる試料１０８等に対して、所望の波長領域の光を照射する。例えばＬＥＤ（発光ダイオード）又はハロゲンランプ等である。光源２１６は、外側フレーム２１０の外側に配置される。光源２１６として、分光分析の対象物に対して適正な波長帯域の光を照射する光源が選択され、配置される。 処理部２１５ａは、光検出器２１４から入力される電気信号に基づき、分光スペクトルを取得する演算を行う。また処理部２１５ａは、所望の波長の光を光検出器２１４に出射させるために可動ミラー２０３を制御し、さらに光源２１６による光の照射、例えば光の強度を制御する。 また、分光器１０２は、入射スリット２０１、凹面回折格子２０２、可動ミラー２０３及び出射スリット２０４を有する。図中の点線は、分光器１０２内に入射し、分光器１０２の内部で反射され出射され、光検出器２１４に出社される光線の一部を示している。 入射スリット２０１は、細い矩形の開口であり、外側フレーム２１０のテーパ孔２１２から入射した光を、フレーム２０９内に導光する。入射スリット２０１の短手方向の開口の幅は、例えば、数１０～数１００μｍ等である。入射スリット２０１は、例えばニッケル等の金属基板に矩形の貫通孔を設けて形成される。ただし、基板の材質は金属に限定されず半導体や樹脂等でもよい。また、入射スリット２０１は、矩形開口に限定されず、円形開口のピンホール等であってもよい。入射スリット２０１から分光器１０２の内部に入射した光は、凹面回折格子２０２に入射する。 凹面回折格子２０２は、金属の凹面ミラーの表面に等間隔の細線が形成された光学素子である。ただし、凹面回折格子２０２の基材の材質は金属に限定されず、半導体、ガラス、樹脂等であってもよい。また、凹面回折格子２０２における細線は基材上に直接形成してもよいし、基材上に形成した薄い樹脂等の層に形成してもよい。凹面回折格子２０２は、回折格子による光の分散機能と、凹面ミラーによる集光機能とを有する。凹面回折格子２０２に入射した光は、凹面回折格子２０２により回折して分散し、可動ミラー２０３に向けて集光する。なお、光の分散とは、入射光が波長ごとに別々に分離する現象をいう。 可動ミラー２０３は、例えば、ミラー部を設けた可動部が接続部としての弾性梁部と基板上に一体に形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。ミラー部は、入射する光を反射する。また、可動部は弾性梁部の弾性運動によって回動され、それに伴って可動部に設けられたミラー面が回動する。 図３は、可動ミラー２０３を示す図である。このうち、図３（ａ）は可動ミラー２０３の側面図であり、図３（ｂ）は可動ミラー２０３の平面図である。この図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、可動ミラー２０３は、支持部２０６に対して可動部２０７が接続部２０８を介して支持されている。接続部２０８は、ねじりバネの機能を有する。圧電駆動、静電駆動又は電磁駆動等の駆動力が、駆動部から加えられることで、可動部２０７が、図３（ｂ）のＡ－Ａ´線を軸にして、図３（ａ）の一点鎖線の矢印で示されている方向に回動する。 可動部２０７を回動させる駆動部を、支持部２０６にモノリシックに形成することで、モータ等の外部駆動手段を用いずに、可動部２０７を駆動することができ、また可動部２０７を小型化することができる。一例ではあるが、支持部２０６は、Ｓｉ（シリコン）又はガラス等で形成できる。支持部２０６に、Ｓｉ等の半導体材料を用いると、半導体プロセスによる高精度な微細加工が可能になる。 図２に戻り、可動ミラー２０３は、凹面回折格子２０２により分散した光を出射スリット２０４に向けて反射する。ミラーを有する可動部２０７の回動により、反射光の反射角度は可変である。 出射スリット２０４は、細い矩形の開口であり、分散した光を分光器１０２から出射させるための開口として作用する。出射スリット２０４の材質及び形状は、入射スリット２０１と同じ材質及び形状のものが使用可能である。 出射スリット２０４は、凹面回折格子２０２により分散した光の結像位置に配置される。凹面回折格子２０２により分散した光は、結像位置が波長に応じて横ずれ（シフト）する。そのため、可動ミラー２０３による反射角度を変化させ、出射スリット２０４を通過する光の波長を変えることで、分散した光のうち所望の波長の光を光検出器２１４に選択的に出射させることができる。光検出器２１４は、Ｓｉフォトダイオード等の光電変換素子であり、光の情報が電気信号として出力され、分光分析等が行われる。 （分光器の処理部のハードウェア構成） 図４は、分光器１０２に設けられている処理部２１５ａのハードウェア構成を示すブロック図である。この図４に示すように、処理部２１５ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５３とを有する。また処理部２１５ａは、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile Memory）１５４と、出力インタフェース（出力Ｉ／Ｆ）３５５と、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路３５６と、ミラー駆動回路３５７とを有する。これらは、システムバス３５８を介して相互に接続されている。 ＣＰＵ３５１は、処理部２１５ａの動作を統括的に制御する。また、ＣＰＵ３５１は、光検出器２１４が出力する電気信号に基づき、分光スペクトルを算出する。 光源駆動回路３５９は、光源２１６と電気的に接続され、照射光の光強度を示す電圧、又は電流を光源２１６に出力する。光源２１６は、光源駆動回路３５９から入力される電圧、又は電流に応じた強度の光を照射する。 処理部２１５ａは、入力される電気信号に基づき、分光スペクトルを取得する演算を行う。また、処理部２１５ａは、所望の波長の光を選択的に出射させるために、ミラー駆動回路３５７より可動ミラー２０３も制御する。 （分光器の処理部の機能構成） 図５は、分光器１０２の処理部２１５ａの機能ブロック図である。なお、この図５に示す各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部を、上述のＣＰＵ３５１が実行するプログラムで実現してもよいし、又は、ワイヤードロジック等によるハードウェアで実現してもよい。 この図５において、処理部２１５ａは、Ａ／Ｄ変換部４６１と、スペクトル取得部４６２と、記憶部４６３と、出力部４６４と、駆動制御部４６５ａと、ミラー駆動部４６６と、光源駆動部４６７とを有する。 Ａ／Ｄ変換部４６１は、光検出器２１４が出力するアナログの電気信号を受信して、デジタル信号に変換し、スペクトル取得部４６２、記憶部４６３等に出力する。Ａ／Ｄ変換部４６１は、Ａ／Ｄ変換回路３５６等により実現される。 スペクトル取得部４６２は、Ａ／Ｄ変換部４６１が出力するデジタル信号を入力し、分光器１０２に入射する光の分光スペクトルを演算する。演算結果は、記憶部４６３、出力部４６４等に出力される。スペクトル取得部４６２は、ＣＰＵ３５１等により実現される。 記憶部４６３は、スペ