特許 6851343 試料水中含有物の吸光度を算出する方法及び吸光度算出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6851343

(24)【登録日】2021年3月11日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】試料水中含有物の吸光度を算出する方法及び吸光度算出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/59 20060101AFI20210322BHJP

   G01N 21/01 20060101ALI20210322BHJP

   G01N 21/15 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/59 Z

   G01N21/01 A

   G01N21/01 B

   G01N21/15

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-76950(P2018-76950)

(22)【出願日】2018年4月12日

(65)【公開番号】特開2019-184464(P2019-184464A)

(43)【公開日】2019年10月24日

【審査請求日】2019年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】390000011

【氏名又は名称】ＪＦＥアドバンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】久野 順平

(72)【発明者】

【氏名】中尾 庄三

(72)【発明者】

【氏名】持田 武志

(72)【発明者】

【氏名】長澤 泰宏

【審査官】 赤木 貴則

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４９１９００３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００７−３２２２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１２８３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６６９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０１２２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０９３６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３８９２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／１２１９０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／６１

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源からの光を参照光と入射光とに分光し、
前記参照光の強度を参照光強度として測定し、
前記入射光を、測定セル部を透過させて、この透過光の強度を透過光強度として測定し、ここで、前記測定セル部は一対の透明な透過部材間の空間として画定されており、
前記測定セル部が蒸留水で満たされた状態で前記透過光強度を測定し、該測定された透過光強度の前記参照光強度に対する比である強度比を算出し、
前記測定セル部が試料水で満たされた状態で、前記透過光強度および前記参照光強度を測定し、該測定された透過光強度および前記参照光強度と、前記強度比とに基づいて、前記試料水に含まれる含有物の吸光度を算出する方法であって、
前記測定セル部を蒸留水で満たし、該測定セル部に対して校正フィルタを前記一対の透過部材間に隙間を介して挿入した状態で、前記透過光強度および前記参照光強度を測定し、該測定された透過光強度および前記参照光強度と、前記強度比とに基づいて、前記校正フィルタの吸光度をフィルタ吸光度として算出し、
前記測定セル部が、吸光度が既知の試料水で満たされた状態で、校正フィルタが前記一対の透過部材間に隙間を介して前記測定セル部に挿入されたときの、前記参照光強度及び前記透過光強度を測定することにより吸光度を算出し、該吸光度が、前記フィルタ吸光度と前記隙間に満たされた前記試料水の吸光度との合計に一致するように、前記隙間に満たされた前記試料水の吸光度を、前記測定セル部の全体が前記試料水で満たされているときの前記既知の吸光度に乗じて算出するための係数を、隙間係数として算出し、
前記測定セル部が測定対象の試料水で満たされた状態で、前記測定セル部に校正フィルタが挿入されたときに測定された前記透過光強度および前記参照光強度に基づいて算出された吸光度が、前記測定セル部に校正フィルタが挿入されておらず前記測定セル部が前記測定対象の試料水で満たされているときに測定された前記透過光強度および前記参照光強度に基づいて算出された吸光度に前記隙間係数を乗じたものと前記フィルタ吸光度との合計に一致するように、前記強度比を補正し、
前記補正された強度比を使用して、試料水中含有物の吸光度を算出する方法。

【請求項2】

前記参照光強度を測定する参照光受光部と、
前記透過光強度を測定する透過光受光部と、
前記校正フィルタを、前記測定セル部に挿入された挿入位置と、前記測定セル部から退避した退避位置とに移動させる、移動部と、
請求項１に記載の方法によって試料水中の含有物の吸光度を算出する算出部と
を備えた試料水中含有物の吸光度算出装置。

【請求項3】

前記校正フィルタには、第１ワイパが設けられており、
前記測定セル部の前記一対の透過部材の表面は、前記移動部による前記校正フィルタの移動に伴って前記第１ワイパによって掻かれる、
請求項２に記載の試料水中含有物の吸光度算出装置。

【請求項4】

退避位置に位置する前記校正フィルタと前記測定セル部との間には第２ワイパが設けられており、
前記校正フィルタの表面は、前記移動部により移動させられるときに、前記第２ワイパによって掻かれる、
請求項２又は３に記載の試料水中含有物の吸光度算出装置。

【請求項5】

前記校正フィルタは、前記退避位置に位置するとき、表面が保護部材により覆われている、
請求項２〜４のいずれか１つに記載の試料水中含有物の吸光度算出装置。

【請求項6】

前記移動部は、前記校正フィルタを前記挿入位置と前記退避位置との間を定期的に移動させる、
請求項３、４、及び請求項３又は４に従属する請求項５、のいずれか１つに記載の試料水中含有物の吸光度算出装置。

【請求項7】

前記校正フィルタは石英ガラスにより構成されており、
前記算出部は、測定対象の試料水中の含有物以外の物質による吸光度への影響を除くように、吸光度のゼロ点を補正する機能を有している、
請求項２〜６のいずれか１つに記載の試料水中含有物の吸光度算出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料水中含有物の吸光度を算出する方法及び吸光度算出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

試料水に含まれる含有物の濃度を、その吸光度を測定することによって分析することがある。吸光度は、ランベルト・ベールの法則により、測定対象の試料水に入射される入射光の強度である入射光強度Ｉ_０と、試料水を透過した透過光の強度である透過光強度Ｉとの強度比の、対数ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／Ｉ）で表される。

【0003】

また、入射光の一部を分岐させ、参照光として取り出して、この強度を参照光強度として測定し、該参照光強度と蒸留水を透過させたときの透過光の透過光強度との強度比を予め算出しておくことにより、試料測定時に参照光強度から入射光強度を算出することができる。これにより、光源の経時変化による変動に依らずに、上記算出された入射光強度と上記測定された透過光強度とに基づいて吸光度を算出できる。

【0004】

試料水に含まれる含有物の吸光度を算出する装置として、測定対象の試料水がサンプリングされて供給される算出装置と、測定対象の試料水に常時浸漬されている算出装置（例えば特許文献１参照）とが知られている。前者の装置では、吸光度を計測するための測定セル部は、常時試料水に浸漬していない。

【0005】

予め算出された強度比は、例えば算出装置の経時劣化により変動することがあるので、精度を維持するためには、強度比を定期的に校正する必要がある。この場合、前者の算出装置によれば、校正時には、測定セル部に、測定対象の試料水に換えて供給された基準液（ゼロ水、蒸留水）に基づいて校正が実施される。

【0006】

後者の算出装置の場合、測定セル部は試料水に常時浸漬されているため、測定セル部の試料水を基準水に置き換えることは出来ないので、前者の算出装置のような校正方法は適用できない。また、後者の算出装置を試料水から取り出せば蒸留水による校正も可能となるが、この場合、算出装置を試料水中から取り出す手間を要するので、常時浸漬させた状態で連続的に吸光度を算出することが出来なくなる。

【0007】

このため後者の算出装置では、試料水中に浸漬した状態で強度比を校正するための校正フィルタが備えられている。具体的には、算出装置を試料水中に浸漬させた状態で、吸光度が既知の校正フィルタを測定セル部に挿入して算出される吸光度が、校正フィルタの吸光度に一致するように強度比が補正されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４９１９００３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

算出装置を測定対象の試料水中に浸漬させた状態で校正フィルタを用いて校正する場合、校正フィルタと測定セル部を画定する一対の壁面間との間に機構上不可避の隙間が生じ得る。この結果、該隙間に介在する試料水に起因して、校正の精度が低下してしまう。したがって、該隙間を考慮して校正を行う観点で校正の精度を向上させる余地がある。

【0010】

本発明は、校正フィルタを用いて吸光度算出に係る校正行う場合に吸光度の算出精度を向上させることができる、試料水中含有物の吸光度算出方法及び算出装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一側面は、
光源からの光を参照光と入射光とに分光し、
前記参照光の強度を参照光強度として測定し、
前記入射光を、測定セル部を透過させて、この透過光の強度を透過光強度として測定し、ここで、前記測定セル部は一対の透明な透過部材間の空間として画定されており、
前記測定セル部が蒸留水で満たされた状態で前記透過光強度を測定し、該測定された透過光強度の前記参照光強度に対する比である強度比を算出し、
前記測定セル部が試料水で満たされた状態で、前記透過光強度および前記参照光強度を測定し、該測定された透過光強度および前記参照光強度と、前記強度比とに基づいて、前記試料水に含まれる含有物の吸光度を算出する方法であって、
前記測定セル部を蒸留水で満たし、該測定セル部に対して校正フィルタを前記一対の透過部材間に隙間を介して挿入した状態で、前記透過光強度および前記参照光強度を測定し、該測定された透過光強度および前記参照光強度と、前記強度比とに基づいて、前記校正フィルタの吸光度をフィルタ吸光度として算出し、
前記測定セル部が、吸光度が既知の試料水で満たされた状態で、校正フィルタが前記一対の透過部材間に隙間を介して前記測定セル部に挿入されたときの、前記参照光強度及び前記透過光強度を測定することにより吸光度を算出し、該吸光度が、前記フィルタ吸光度と前記隙間に満たされた前記試料水の吸光度との合計に一致するように、前記隙間に満たされた前記試料水の吸光度を、前記測定セル部の全体が前記試料水で満たされているときの前記既知の吸光度に乗じて算出するための係数を、隙間係数として算出し、
前記測定セル部が測定対象の試料水で満たされた状態で、前記測定セル部に校正フィルタが挿入されたときに測定された前記透過光強度および前記参照光強度に基づいて算出された吸光度が、前記測定セル部に校正フィルタが挿入されておらず前記測定セル部が前記測定対象の試料水で満たされているときに測定された前記透過光強度および前記参照光強度に基づいて算出された吸光度に前記隙間係数を乗じたものと前記フィルタ吸光度との合計に一致するように、前記強度比を補正し、
前記補正された強度比を使用して、試料水中含有物の吸光度を算出する方法を提供する。

【0012】

本発明によれば、校正フィルタを利用して吸光度を補正する際に、校正フィルタと測定セル部間の隙間に在る試料水及び／又は前記光源の変動及び／又は前記測定セル部の変動に起因した吸光度の変動を補正することができる。これにより、吸光度の測定精度を向上させることができる。測定セル部の変動としては、例えば、測定セル部を画定する一対の透過部材の表面の汚れが考えられる。

【0013】

しかも、測定セル部に試料水が在る状態で校正フィルタを利用して校正できるので、校正に要する手間を省くことができる。

【0014】

また、本発明の他の側面は、
前記参照光強度を測定する参照光受光部と、
前記透過光強度を測定する透過光受光部と、
前記校正フィルタを、前記測定セル部に挿入された挿入位置と、前記測定セル部から退避した退避位置とに移動させる、移動部と、
上記方法によって試料水中の含有物の吸光度を算出する算出部と
を備えた試料水中含有物の吸光度算出装置を提供する。

【0015】

本発明によれば、上記方法に係る発明の効果が、吸光度算出装置において好適に発揮される。

【0016】

好ましくは、前記校正フィルタには、第１ワイパが設けられており、
前記測定セル部の前記一対の透過部材の表面は、前記移動部による前記校正フィルタの移動に伴って前記第１ワイパによって掻かれる。

【0017】

本構成によれば、測定セル部を構成する一対の透過部材の表面から汚れが除去されるので、該表面の汚れに起因した吸光度の変動が抑制される。これにより、吸光度の測定精度が維持される。

【0018】

好ましくは、退避位置に位置する前記校正フィルタと前記測定セル部との間には第２ワイパが設けられており、
前記校正フィルタの表面は、前記移動部により移動させられるときに、前記第２ワイパによって掻かれる。

【0019】

本構成によれば、校正フィルタの表面から汚れが除去されるので、校正フィルタの汚れに起因した吸光度の変動が抑制される。これにより、吸光度の測定精度が維持される。

【0020】

好ましくは、前記校正フィルタは、前記退避位置に位置するとき、表面が保護部材により覆われている。

【0021】

本構成によれば、退避位置に位置する校正フィルタに汚れが付着することが保護部材により抑制される。これにより、校正フィルタが清浄に維持されるので、吸光度の測定精度が維持される。

【0022】

好ましくは、前記移動部は、前記校正フィルタを前記挿入位置と前記退避位置との間を定期的に移動させる。

【0023】

本構成によれば、校正フィルタが定期的に移動させられるので、第１ワイパ及び／又は第２ワイパにより、測定セルの壁面及び／又は校正フィルタの表面が清浄に維持される。これにより、吸光度の測定精度が維持される。

【0024】

好ましくは、前記校正フィルタは石英ガラスにより構成されており、
前記算出部は、測定対象の試料水中の含有物以外の物質による吸光度への影響を除くように、吸光度のゼロ点を補正する機能を有している。

【0025】

本構成によれば、測定対象の試料水中に含まれる含有物の吸光度を、変動要因を除外して直接に算出できる。

【発明の効果】

【0026】

本発明に係る試料水中含有物の吸光度算出方法及び算出装置によれば、校正フィルタを用いて吸光度算出に係る校正を行う場合に吸光度の算出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る吸光度の算出装置を正面図。

【図2】フィルタ本体が挿入位置に位置する状態を示す測定部の斜視図。

【図3】フィルタ本体が挿入位置に位置する状態を示す測定部の正面図。

【図4】フィルタ本体が退避位置と挿入位置との間に位置する状態を示す測定部の正面図。

【図5】ゼロ点の吸光度変化量を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

【0029】

図１は、本発明の一実施形態に係る吸光度の算出装置１を示す正面図である。図１に示されるように、算出装置１は、試料水の吸光度を測定する測定部１０と、この上部に取り付けられており測定部１０を作動させる装置本体６０とを有している。なお、図１において装置本体６０の筐体の一部が透過して示されている。

【0030】

（測定部）
測定部１０は、円柱状の基台部１１と、この下端から下方へ延びる一対の第１支持部２０及び第２支持部４０とを有している。第１及び第２支持部２０，４０は互いに離間しており、これらの間に校正フィルタ機構５０が設けられている。

【0031】

なお、図１に示されるように、図中の上下方向を算出装置１の上下方向、第１支持部２０から第２支持部４０へ向かう方向を算出装置１の前後方向として第１支持部２０側を前側とし第２支持部４０側を後側とし、さらに上下方向及び前後方向それぞれに直交する方向を算出装置１の左右方向と称して、以下説明する。

【0032】

第１支持部２０と第２支持部４０との間には、下方及び側方が開放された空間が画定されており、該空間は、下側に位置する測定セル部１２と、この上側に位置するフィルタ収容部１３とを含んでいる。なお、吸光度の測定時には、測定セル部１２は、測定対象の試料水で満たされ、ここに在る試料水の吸光度が計測される。

【0033】

フィルタ収容部１３は、後述するフィルタ本体５１が退避位置に位置するときにここに収容されるようになっており、測定セル部１２に比して前後方向に大きい。このため、第１及び第２支持部２０，４０は、基台部１１側において、内側面が前後方向に凹設されている。

【0034】

第１支持部２０には、測定セル部１２に面する後端面に円盤状の透明な第１透過部材２３が装着されている。第１透過部材２３には、ＵＶ光の減衰率が小さい材料からなるガラス（例えば、石英ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等）が使用されている。第１透過部材２３の前方には、発光素子２７が配置されている。

【0035】

発光素子２７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）により構成されており、第１透過部材２３を通して、測定セル部１２に在る試料水に所定スペクトルの光を照射する。より具体的には、発光素子２７は、光を照射する送光軸が、第１透過部材２３の中心に略一致するように配置されている。

【0036】

第１透過部材２３と発光素子２７との前後方向の間には反射部材２８が配設されている。反射部材２８は、例えば、ハーフミラー（ビームスプリッタ）により構成され、発光素子２７の送光軸に対して４５°の向きで取り付けられており、発光素子２７から照射された光を、この一部を上方に反射させて残りを直進させるように、分光する。

【0037】

また、反射部材２８の上方には、反射部材２８により上方へ反射された光を受光する第１光電素子３１（参照光受光部）が配設されている。第１光電素子３１は、受光した光の強度を示す電気信号に変換する。

【0038】

第２支持部４０には、測定セル部１２に面する前端面に円盤状の透明な第２透過部材４３が装着されている。第２透過部材４３は、第１透過部材２３と同様な形状及び材質から構成されており、第１透過部材２３に対向している。第２透過部材４３の後方には、第２光電素子４７（透過光受光部）が配設されている。

【0039】

第２光電素子４７は、発光素子２７から照射された光のうち、反射部材２８により反射されずに直進して第１透過部材２３を介して測定セル部１２を透過し、さらに第２透過部材４３を通過した光を受光し、受光した光の強度を示す電気信号に変換する。

【0040】

また、第１支持部２０と第２支持部４０とは、密閉状態で閉鎖されるようになっている。また、第１支持部２０と第２支持部４０に対して、第１透過部材２３と第２透過部材４３とは、その外縁部に図示しないパッキン等を配置することによりそれぞれ封止状態で取り付けられるようになっている。これにより、第１支持部２０と第２支持部４０の内部での防水性が確保されている。

【0041】

（校正フィルタ機構）
図２は、測定部１０周辺の斜視図であり、基台部１１、及び第１及び第２支持部２０、４０が省略されている。
図２に示されように、校正フィルタ機構５０は、前面視矩形状に形成されたフィルタ本体５１と、この上部に取り付けられて上方に延びるフィルタ支持軸５２と、フィルタ本体５１の下部に取り付けられた第１ワイパ５３とを有しており、後述する昇降機構６１（図１参照）により上下方向に移動可能に構成されている。

【0042】

なお、図２には、フィルタ本体５１が下方に移動させられて一対の第１及び第２透過部材２３，４３の間に挿入された挿入位置に位置する状態が示されており、図１には、フィルタ本体５１が挿入位置から上方に退避した退避位置に位置する状態が示されている。

【0043】

フィルタ本体５１には、前後方向に矩形状に貫通するフィルタ開口部５４が形成されている。フィルタ開口部５４は、フィルタ本体５１が挿入位置に位置する状態で、第１及び第２透過部材２３，４３に対向しており、校正用透過部材５５（校正フィルタ）が装着されている。校正用透過部材５５は、ＵＶ光の減衰率が小さい材料からなる部材（例えば、石英ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等）が使用されている。

【0044】

図３は、測定部１０及び校正フィルタ機構５０の正面図であり、校正フィルタ機構５０のフィルタ本体５１が挿入位置に位置する状態が示されている。なお、図３において、基台部１１、第１及び第２支持部２０，４０が仮想線で示されている。図３に示されるように、フィルタ本体５１及び校正用透過部材５５の前後方向の長さ（厚さ）Ｌ２は、測定セル部１２の前後方向における距Ｌ１よりも小さく構成されている。

【0045】

換言すると、校正用透過部材５５は、挿入位置において、前後一対の第１及び第２透過部材２３，４３に対して隙間Ｚを介して対向している。これにより、フィルタ本体５１を、第１及び第２透過部材２３，４３に干渉させることなく、退避位置と挿入位置との間を上下方向に移動させることができる。

【0046】

なお、校正用透過部材５５と第１及び第２透過部材２３，４３との間に画定される、前後一対の隙間Ｚは前後方向長さが同じである必要はない。以下の説明では、前後一対の隙間Ｚを纏めて隙間Ｚと称する。

【0047】

図１に示されるように、フィルタ支持軸５２は、基台部１１を貫通して上下方向に延びている。フィルタ支持軸５２の上端部には、昇降機構６１が連結されている。フィルタ本体５１は、昇降機構６１の昇降にしたがって、フィルタ支持軸５２を介して上下方向に移動可能に構成されている。

【0048】

図３に示されるように、第１ワイパ５３は、板状部材であって厚み方向を上下方向に向けた姿勢で、フィルタ本体５１の下端部に設けられている。第１ワイパ５３は、弾性部材により構成されており例えばゴム製である。第１ワイパ５３は、前後方向の長さＬ３が測定セル部１２の長さＬ１と略同じか少し大きく構成されている。また、図２を参照して、第１ワイパ５３は、校正用透過部材５５と同じ左右方向位置に設けられており、左右方向の幅Ｗ１が校正用透過部材５５の幅Ｗ２と略同じか少し大きく構成されている。

【0049】

校正フィルタ機構５０は、退避位置に位置するフィルタを前後方向に挟持して覆う前後一対のフィルタカバー５７（保護部材）と、前後一対の第２ワイパ５８と、これらを支持する前後一対のブラケット５９とを、さらに有しており、これらはフィルタ収容部１３に配設されている。

【0050】

第１支持部２０に取り付けられたブラケット５９は、第１支持部２０の内側面に沿って上下方向に延びる縦壁部５９ａとこの下方においてフィルタ本体５１に向かって前後方向（後方）へ延びる下壁部５９ｂとを有しており、側面視略Ｌ字状に形成されている。第２支持部４０に取り付けられたブラケット５９も同様である。

【0051】

図１を併せて参照して、縦壁部５９ａは、退避位置に位置する校正用透過部材５５に対向して位置している。縦壁部５９ａのフィルタ収容部１３側に面する内壁面にはフィルタカバー５７が例えば接着剤により取り付けられている。下壁部５９ｂは、退避位置に位置する校正用透過部材５５より下方側であって、測定セル部１２よりも上側に位置している。

【0052】

一対のフィルタカバー５７は、直方体状の弾性部材であり、本実施形態ではスポンジ状部材により構成されている。フィルタカバー５７は、前後方向に見て、校正用透過部材５５よりも上下方向及び左右方向に大きく構成されており、退避位置に位置するフィルタ本体５１を前後方向に挟持してこの前面及び後面を全体的に覆うように配設されている。フィルタカバー５７として、このほかゴム製の部材により構成できるが、スポンジ状部材の方が柔軟性に優れているため、校正用透過部材５５の前面及び後面にゴム製の部材よりも沿わせやすい。

【0053】

第２ワイパ５８は、ゴム製の板状部材であって、厚み方向を上下方向に向けた姿勢で、下壁部５９ｂの下面に例えば不図示の締結手段により固定されている。図３に示されるように、第２ワイパ５８は、フィルタ収容部１３の内側へ前後方向に延びており、この先端部が校正用透過部材５５の端面と同じ前後方向位置に至っている。

【0054】

すなわち、校正フィルタ機構５０は、フィルタ本体５１が退避位置に位置するとき、校正用透過部材５５の前面及び後面が一対のフィルタカバー５７により全体的に覆われているので、試料水中の異物の付着が抑制される。また、図４に示されるように、フィルタ本体５１を退避位置から挿入位置へ若しくは挿入位置から退避位置へ昇降させた場合には、測定セル部１２を画定する第１及び第２透過部材２３，４３の内側面が第１ワイパ５３により掻かれて掃除されると共に、校正用透過部材５５の前面及び後面が第２ワイパ５８により掻かれて掃除される。

【0055】

（装置本体）
図１に示されるように、装置本体６０は、校正フィルタ機構５０のフィルタ本体５１を挿入位置と退避位置とに移動させる昇降機構６１（移動部）と、算出装置１の作動を制御する制御装置７０とを有している。

【0056】

昇降機構６１は、例えば、モータ、ボールネジ、キャリッジから構成されている。

【0057】

図１に示されるように、制御装置７０は、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置、および入出力装置を備えた周知のコンピュータと、コンピュータに実装されたソフトウエアとにより構成されており、算出装置１を制御して、測定セル部１２に在る試料水の吸光度を算出する。具体的には、制御装置７０は、昇降駆動部７１と、ＬＥＤ駆動部７２と、吸光度算出部７３と、補正量算出部７４とを有している。

【0058】

昇降駆動部７１は、昇降機構６１を制御して、フィルタ本体５１を退避位置と挿入位置に移動させる。ＬＥＤ駆動部７２は、発光素子２７に電力を供給することにより発光素子２７から測定セル部１２に在る試料水への光の照射を制御する。吸光度算出部７３は、第１光電素子３１により測定された参照光強度と第２光電素子４７により測定された透過光強度とに基づいて測定セル部１２に在る試料水の吸光度を算出する。補正量算出部７４は、校正フィルタを用いて測定される吸光度に基づいて、吸光度算出に係る補正量を算出する。

【0059】

以下、吸光度算出部７３における吸光度の算出と、補正量算出部７４における補正量の算出とについて説明する。

【0060】

吸光度は、一般に、ランベルト・ベールの法則により、測定セル部１２に在る試料水に入射される入射光の強度である入射光強度Ｉ_０と、測定セル部１２を透過した透過光の強度である透過光強度Ｉとの比の対数ｌｏｇ_１０（Ｉ_０／Ｉ）により表される。

【0061】

ここで、本実施形態では、吸光度算出部７３は、入射光強度の測定に換えて、反射部材２８により分光されて上方へ９０°方向変換された参照光の強度である参照光強度を利用して入射光の強度を推定している。

【0062】

具体的には、測定セル部１２を蒸留水で満たした状態で、発光素子２７からの光を反射部材２８により入射光と参照光とに分光すると共に入射光を測定セル部１２に透過させたときの、第１光電素子３１により測定される参照光強度Ｖ０ｒｅｆと第２光電素子４７により測定される透過光強度Ｖ０ｍｅｓ（蒸留水透過光強度）との強度比Ａを式（１）により算出する。なお、このとき、測定セル部１２を画定する第１及び第２透過部材２３，４３の表面は汚れておらずクリアである状態とする。

【0063】

【数1】

【0064】

強度比Ａを使用することにより、参照光強度から蒸留水で満たされた測定セル部１２を透過した透過光の透過光強度を算出することができる。この透過光強度を測定セル部１２に在る試料水に照射される入射光強度とみなし、該入射光強度と測定された透過光強度とに基づいて吸光度を算出することにより、第１及び第２透過部材２３，４３及び蒸留水による吸光度への影響を除いて、試料水中の含有物による吸光度を算出できる。これにより、測定セル部１２に蒸留水が或る状態における吸光度をゼロ点とみなすゼロ点校正ができる。また、強度比Ａを用いることにより、光源である発光素子２７の強度のバラツキによる影響を抑制して吸光度を算出できる。

【0065】

例えば、吸光度がＮである試料水が測定セル部１２に在るとき、参照光強度をＶＮｒｅｆとすると、入射光強度ＶＮｉｎは強度比Ａを用いて式（２）により表されるので、透過光強度をＶＮｍｅｓとすると、この試料水の吸光度は補正係数Ｂを用いて式（３）により表される。

【0066】

【数2】

【0067】

【数3】

【0068】

ここで、補正係数Ｂは、第１及び第２光電素子３１，４７のバラツキを補正するものである。すなわち、補正係数Ｂは、式（４）により表される。

【0069】

【数4】

【0070】

すなわち、吸光度算出部７３は、吸光度が未知の試料水で測定について参照光強度Ｖｒｅｆと透過光強度Ｖｍｅｓとを測定することにより、強度比Ａ、補正係数Ｂを用いて式（５）により吸光度Ｘ１を算出する。

【0071】

【数5】

【0072】

すなわち、測定セル部１２を構成する第１及び第２透過部材２３，４３の表面が汚れていない測定の初期段階においては、吸光度算出部７３は式（５）により試料水の吸光度を算出する。一方、算出装置１を連続的に測定対象の水域に設置して、測定セル部１２が常時、試料水で満たされている状態で連続的に吸光度を算出しようとすれば、第１及び第２透過部材２３，４３の表面に異物が付着して汚れる場合があるので、強度比Ａが変化する虞があり吸光度の算出精度が悪化する。

【0073】

このため、本実施形態では、補正量算出部７４により、強度比Ａが定期的に補正されるようになっている。このとき、算出装置１を水域から取り出さずに、吸光度が既知である校正用透過部材５５を用いて、算出装置１を試料水中に浸漬させた状態で強度比Ａを補正できるように構成されている。

【0074】

まず、算出装置１を試料水に浸漬させる前に、事前に校正用透過部材５５の吸光度α（フィルタ吸光度）を算出しておく。具体的には、測定セル部１２が蒸留水で満たされた状態で、昇降駆動部７１により昇降機構６１を制御してフィルタ本体５１を挿入位置に移動させる。この状態で、参照光強度ＶＣ０ｒｅｆと透過光強度ＶＣ０ｍｅｓとを測定し、式（５）により、校正用透過部材５５の吸光度αが式（６）により表される。

【0075】

【数6】

【0076】

さらに、測定セル部１２に吸光度がＮである試料水で満たした状態で、同様にフィルタ本体５１を挿入位置に移動させて、参照光強度ＶＣＮｒｅｆと透過光強度ＶＣＮｍｅｓとを測定し、式（５）により、吸光度Ｘ２が式（７）で表される

【0077】

【数7】

【0078】

ここで、挿入位置に位置する校正用透過部材５５と測定セル部１２を画定する第１及び第２透過部材２３，４３との間には、隙間Ｚがあり、ここに試料水が存在する。したがって、式（７）で算出された吸光度Ｘ２は、校正用透過部材５５の吸光度αと隙間Ｚに在る試料水の吸光度との合計として、式（８）により表される。ここで、βは、測定セル部１２全体に在るときの吸光度がＮである試料水が、隙間Ｚに在る場合の吸光度を表すための隙間係数である。

【0079】

【数8】

【0080】

したがって、隙間係数βは、式（８）を整理して、式（９）により表される

【0081】

【数9】

【0082】

上述したように、校正用透過部材５５の吸光度αと、校正用透過部材５５と測定セル部１２を画定する第１及び第２透過部材２３，４３との間の隙間Ｚに基づく隙間係数βとを事前に算出しておくことにより、測定開始後、時間が経過し、強度比ＡがＡ’に変化した場合には、補正量算出部７４は、上記αとβとを利用することにより強度比Ａ’を算出する。

【0083】

具体的には、算出装置１を測定対象の試料水に浸漬させた状態で、昇降駆動部７１はフィルタ本体５１を挿入位置に移動させる。このときの強度比をＡ’として、測定される参照光強度ＶＣＺｒｅｆと透過光強度ＶＣＺｍｅｓとに基づいて式（５）により、この状態の吸光度Ｘ３は式（１０）により表される。

【0084】

【数10】

【0085】

また、昇降駆動部７１によりフィルタ本体５１を退避位置に移動させた状態で、測定される参照光強度ＶＺｒｅｆと透過光強度ＶＺｍｅｓと強度比Ａ’とに基づいて式（５）から、この状態の吸光度Ｘ４は式（１１）により表される。

【0086】

【数11】

【0087】

また、吸光度Ｘ３は、校正用透過部材５５の吸光度αと、隙間Ｚに在る試料水の吸光度の和であることから、吸光度Ｘ３は式（１２）により表される。

【0088】

【数12】

【0089】

したがって、式（１０）〜式（１２）から強度比Ａ’を式（１３）のように求めることができる。

【0090】

【数13】

【0091】

したがって、強度比Ａ’として、参照光強度をＶｒｅｆとし、透過光強度をＶｍｅｓとすると、式（１４）により、吸光度算出部７３は吸光度Ｘｃを算出する。

【0092】

【数14】

【0093】

また、当初強度比Ａにより算出される吸光度からの補正量をＤとすると、吸光度Ｘｃは、式（１５）のように表すことができる。

【0094】

【数15】

【0095】

式（１５）をＤについて解くと、式（１６）が得られる。

【0096】

【数16】

【0097】

したがって、補正量Ｄを、式（５）により算出される吸光度Ｘ１から引くことにより、強度比Ａの経時変化を考慮して試料水の吸光度を算出できる。このように、補正量算出部７４により算出された補正量Ｄを用いて、吸光度算出部７３は式（５）、式（１５）及び式（１６）から吸光度を算出することもできる。

【0098】

また、昇降駆動部７１は、定期的（例えば１時間に１回の頻度）に、フィルタ本体５１を退避位置から挿入位置へ移動させると共に、挿入位置から退避位置に移動させる。これにより、定期的に、校正用透過部材５５，第１及び第２透過部材２３，４３の表面が、第１及び第２ワイパ５３，５８により掃除されるようになっている。

【0099】

また、補正量算出部７４は、フィルタ本体５１が挿入位置に位置する毎に、強度比Ａ’及び補正量Ｄを算出するようにしてもよい。このほか、補正量算出部７４は、フィルタ本体５１が挿入位置に位置する毎に、強度比Ａ’及び補正量Ｄを算出しなくてもよく、例えば１日に１回程度の割合で、フィルタ本体５１が挿入位置に位置するときに、強度比Ａ’及び補正量Ｄを算出するようにしてもよい。

【0100】

図５には、校正用透過部材５５を用いてゼロ点校正に係るゼロ点の補正（強度比Ａ’及び補正量Ｄの算出）を定期的に実施した場合と、しなかった場合とで、ゼロ点の吸光度変化量を調査した結果が示されている。図５において、ゼロ点を定期的に補正した場合のゼロ点の変化量が実線で示されており、ゼロ点を補正しなかった場合のゼロ点の変化量が破線で示されている。

【0101】

また、本調査においては、一定の吸光度を持つ試料水の流路にて１００日超測定し、その間定期的に流路から取り出して、蒸留水に浸漬させて測定したゼロ点（吸光度ゼロ点）の推移を示したものである。ゼロ点を定期的に補正した場合では、流路での測定中に１時間に１回の頻度で、第１及び第２ワイパ５３，５８により、校正用透過部材５５、第１及び第２透過部材２３，４３の表面の清掃を行い、さらに、２４時間に１回の頻度で、強度比Ａ’及び補正量Ｄを算出して、ゼロ点校正に係る補正をしている。

【0102】

図５中破線で示されるように、ゼロ点校正に係るゼロ点を補正しない場合、時間の経過とともにゼロ点の吸光度変化量が増大してドリフトしていることがわかる。これに対して、図５中実線で示されるように、ゼロ点校正に係るゼロ点を補正した場合、ゼロ点はほぼ変化していない。これにより、ゼロ点校正に係るゼロ点を定期的に補正することにより、算出装置１を流路に３ヶ月以上にわたって浸漬させた状態で、メンテナンスを行うことなく、測定精度を高く維持しつつ、試料水中の含有物の吸光度を安定して算出できていることがわかる。

【0103】

また、補正量算出部７４により算出された強度比Ａ’及び／又は補正量Ｄに基づいて、算出装置１の故障診断を実施するようにしてもよい。例えば、ゴム製である第１及び第２ワイパ５３，５８が経時劣化（弾性係数の低下、損傷等）により校正用透過部材５５、第１及び第２透過部材２３，４３の表面を適切に掻くことができなくなった場合には、強度比Ａ’が当初強度比Ａに対して大きく変化したり、補正量Ｄが増大したりする。

【0104】

この場合に、強度比Ａ’及び／又は補正量Ｄについて、上限となる所定の閾値を予め設定しておくことにより、強度比Ａ’又は補正量Ｄが前記閾値を超過した際には、算出装置１が故障したと診断するようにしてもよい。

【0105】

上記説明した試料水中の含有物の算出装置１によれば、以下の効果を奏する。

【0106】

（１）校正用透過部材５５を利用して補正された強度比Ａ’を算出する際に、校正用透過部材５５の吸光度αのみならず、校正用透過部材５５と測定セル部１２との間の隙間Ｚに在る試料水の吸光度を考慮して、強度比Ａ’を算出することができる。補正された強度比Ａ’を用いることにより、経時劣化による影響を抑制しつつ、測定セル部１２に在る試料水中の含有物の吸光度を精度よく算出することができる。測定セル部１２の経時劣化による影響としては、例えば、測定セル部１２を構成する一対の第１及び第２透過部材２３，４３の表面の汚れが考えられる。

【0107】

しかも、測定セル部１２に試料水が在る状態で校正用透過部材５５を利用して校正できるので、算出装置１を測定対象の試料水中から取り出すことを要せず、校正に要する手間を省くことができ、試料水中含有物の吸光度を連続的に算出できる。

【0108】

（２）フィルタ本体５１の下端部には第１ワイパ５３が設けられているので、測定セル部１２を構成する第１及び第２透過部材２３，４３の表面は、フィルタ本体５１の退避位置から挿入位置への移動、及び挿入位置から退避位置への移動に伴って、第１ワイパ５３によって掻かれる。これにより、第１及び第２透過部材２３，４３の表面から汚れが除去されるので、第１及び第２透過部材２３，４３の汚れに起因した吸光度の変動が抑制される。これにより、吸光度の測定精度が維持される。

【0109】

（３）フィルタ収容部１３において、退避位置に位置する校正用透過部材５５と測定セル部１２との上下方向間には、フィルタ収容部１３の前後方向の中央に向かって突出する第２ワイパ５８が設けられており、校正用透過部材５５の表面は、フィルタ本体５１の退避位置から挿入位置への移動、及び挿入位置から退避位置への移動に伴って、第２ワイパ５８によって掻かれる。これにより、校正用透過部材５５の表面から汚れが除去されるので、校正用透過部材５５の汚れに起因した吸光度の変動が抑制される。これにより、吸光度の測定精度が維持される。

【0110】

（４）校正用透過部材５５は、退避位置に位置するとき、表面がフィルタカバー５７により覆われている。これにより、退避位置に位置する校正用透過部材５５に汚れが付着することがフィルタカバー５７により抑制される。これにより、フィルタカバー５７が清浄に維持されるので、吸光度の測定精度が維持される。

【0111】

（５）昇降機構６１は、フィルタ本体５１を挿入位置と退避位置との間を定期的に移動させる。これにより、校正用透過部材５５が定期的に移動させられるので、第１ワイパ５３及び／又は第２ワイパ５８により、測定セル部１２を構成する第１及び第２透過部材２３，４３の表面及び／又は校正用透過部材５５の表面が清浄に維持される。これにより、吸光度の測定精度が維持される。

【0112】

（６）前記校正フィルタは石英ガラスにより構成されており、吸光度算出部７３は、測定対象の試料水中の含有物以外の物質による吸光度への影響を除くように、吸光度のゼロ点を補正する機能を有している。これにより、吸光度の変動要因、例えば測定セル部１２を構成する第１及び第２透過部材２３，４３の汚れ、光源となる発光素子２７の強度バラツキ等の吸光度への影響を除外して、測定対象の試料水中に含まれる含有物による吸光度を直接に算出できる。

【0113】

なお、本発明は、上記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0114】

１ 算出装置
１０ 測定部
１２ 測定セル部
１３ フィルタ収容部
２０ 第１支持部
２３ 第１透過部材
２７ 発光素子
２８ 反射部材
３１ 第１光電素子
４０ 第２支持部
４３ 第２透過部材
４７ 第２光電素子
５１ フィルタ本体
５３ 第１ワイパ
５５ 校正用透過部材
５８ 第２ワイパ
６１ 昇降機構
７０ 制御装置
７１ 昇降駆動部
７２ ＬＥＤ駆動部
７３ 吸光度算出部
７４ 補正量算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】