(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022146239
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】濃度測定方法および装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/27 20060101AFI20220928BHJP
【FI】
G01N21/27 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021047095
(22)【出願日】2021-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】高橋 秀和
(72)【発明者】
【氏名】五所尾 康博
(72)【発明者】
【氏名】田中 佑弥
【テーマコード(参考)】
2G059
【Fターム(参考)】
2G059AA01
2G059BB04
2G059EE01
2G059EE11
2G059KK01
2G059MM01
2G059MM05
2G059MM12
2G059MM14
2G059NN02
(57)【要約】
【課題】温度計を用いることなく、薬液の濃度が求められるようにする。
【解決手段】第3処理部103は、第2処理部102により決定(算出)された重み係数b
iを用い、吸光度温度特性Y
1、Y
2、・・・Y
m毎に、波長λ
i(i=1~n)と、吸光度X
1i,X
2i,・・・,X
mi
との関係を設定し、第4処理部104は、測定対象の薬液について、波長λ
iで測定された吸光度A
iと重み係数b
iとを用い、測定対象の薬液における吸光度の温度特性補正係数Y’を求め、第5処理部105は、第3処理部103により設定された関係の中で、求めたY’に一致するY
jを決定し、一致したY
jの波長λ
iにおける吸光度X
jiより、測定対象の薬液における成分kの濃度C
kを求める。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求める第1ステップと、
各々異なるm個の温度で、波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)を測定し、測定した吸光度を用いて吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、各吸光度における重み係数biを決定する第2ステップと、
決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定する第3ステップと、
測定対象の薬液について、波長λiにおける吸光度Aiを測定する第4ステップと、
測定した吸光度Aiと重み係数biとを用い、以下の式(A)により、Y’を求める第5ステップと、
前記第3ステップで設定した関係の中で、求めたY’に一致するYjを決定し、一致したYjの波長λiにおける吸光度Xjiより、以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求める第6ステップと
を備える濃度測定方法。
【請求項2】
測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求める第1ステップと、
各々異なるm個の温度で、波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)を測定し、測定した吸光度を用いて吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、各吸光度における重み係数biを決定する第2ステップと、
決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定する第3ステップと、
測定対象の薬液について、吸光度のスペクトルを測定する第4ステップと、
測定した吸光度のスペクトルと、前記第3ステップで設定した関係の中のいずれかの吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとを、フィッティングにより比較して、一致した吸光度Xiを求める第5ステップと、
一致した吸光度Xiを用いて以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求める第6ステップと
を備える濃度測定方法。
【請求項3】
請求項1または2記載の濃度測定方法において、
前記第2ステップは、温度T0における重み係数b0を用い、「Y=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn+b0」をもとに、重み係数biを決定することを特徴とする濃度測定方法。
【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載の濃度測定方法において、
前記第1ステップは、以下の式(C)により、濃度変換係数aiを求めることを特徴とする濃度測定方法。
【請求項5】
測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求めるように構成された第1処理部と、
各々異なるm個の温度における波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)の測定結果を用い、吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、測定された各吸光度における重み係数biを決定するように構成された第2処理部と、
決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定するように構成された第3処理部と、
測定対象の薬液について、波長λiで測定された吸光度Aiと重み係数biとを用い、以下の式(A)により、Y’を求めるように構成された第4処理部と、
前記第3処理部により設定された関係の中で、求めたY’に一致するYjを決定し、一致したYjの波長λiにおける吸光度Xjiより、以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求めるように構成された第5処理部と
を備える濃度測定装置。
【請求項6】
測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求めるように構成された第1処理部と、
各々異なるm個の温度における波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)の測定結果を用い、吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、測定された各吸光度における重み係数biを決定するように構成された第2処理部と、
決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定するように構成された第3処理部と、
測定対象の薬液について測定された吸光度のスペクトルと、前記第3処理部によって設定された関係の中のいずれかの吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとを、フィッティングにより比較して、一致した吸光度Xiを求めるように構成された第4処理部と、
一致した吸光度Xiを用いて以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求めるように構成された第5処理部と
を備える濃度測定装置。
【請求項7】
請求項5または6記載の濃度測定装置において、
前記第2処理部は、温度T0における重み係数b0を用い、「Y=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn+b0」をもとに、重み係数biを決定することを特徴とする濃度測定装置。
【請求項8】
請求項5~7のいずれか1項に記載の濃度測定装置において、
前記第1処理部は、以下の式(C)により、濃度変換係数a
iを求めることを特徴とする濃度測定装置。
【数1】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、濃度測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、生産現場における薬液の使用においては、薬液の濃度を管理することが重要となる。薬液の濃度は、温度によって変化する。このため、従来、使用時における薬液の温度をもとに、薬液の濃度を求めている。例えば、事前に薬液の吸光度の温度特性を取得しておき、使用時に測定した薬液の温度から、薬液の吸光度の温度特性を補正して濃度算出する技術が知られている。
【0003】
また、薬液温度から薬液吸光度の温度特性を補正して濃度算出し、濃度の変換係数を取得時の温度T1と、使用時の温度T1を用い、k(T1-T0)で薬液吸光度の温度特性を補正する技術が知られている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述した技術では、薬液を使用する時点の薬液の温度を測定する必要があり、別途に温度計を用いる必要があった。
【0006】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、温度計を用いることなく、薬液の濃度が求められるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る濃度測定装置は、測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求めるように構成された第1処理部と、各々異なるm個の温度における波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)の測定結果を用い、吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、測定された各吸光度における重み係数biを決定するように構成された第2処理部と、決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定するように構成された第3処理部と、測定対象の薬液について、波長λiで測定された吸光度Aiと重み係数biとを用い、以下の式(A)により、Y’を求めるように構成された第4処理部と、第3処理部により設定された関係の中で、求めたY’に一致するYjを決定し、一致したYjの波長λiにおける吸光度Xjiより、以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求めるように構成された第5処理部とを備える。
【0008】
本発明に係る濃度測定装置は、測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求めるように構成された第1処理部と、各々異なるm個の温度における波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)の測定結果を用い、吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、測定された各吸光度における重み係数biを決定するように構成された第2処理部と、決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定するように構成された第3処理部と、測定対象の薬液について測定された吸光度のスペクトルと、第3処理部によって設定された関係の中のいずれかの吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとを、フィッティングにより比較して、一致した吸光度Xiを求めるように構成された第4処理部と、一致した吸光度Xiを用いて以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求めるように構成された第5処理部とを備える。
【0009】
上記濃度測定装置一構成例において、第2処理部は、温度T0における重み係数b0を用い、「Y=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn+b0」をもとに、重み係数biを決定する。
【0010】
上記濃度測定装置一構成例において、第1処理部は、以下の式(C)により、濃度変換係数aiを求める。
【0011】
また、本発明に係る濃度測定方法は、測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求める第1ステップと、各々異なるm個の温度で、波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)を測定し、測定した吸光度を用いて吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、各吸光度における重み係数biを決定する第2ステップと、決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定する第3ステップと、測定対象の薬液について、波長λiにおける吸光度Aiを測定する第4ステップと、測定した吸光度Aiと重み係数biとを用い、以下の式(A)により、Y’を求める第5ステップと、第3ステップで設定した関係の中で、求めたY’に一致するYjを決定し、一致したYjの波長λiにおける吸光度Xjiより、以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求める第6ステップとを備える。
【0012】
また、本発明に係る濃度測定方法は、測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求める第1ステップと、各々異なるm個の温度で、波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)を測定し、測定した吸光度を用いて吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、各吸光度における重み係数biを決定する第2ステップと、決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定する第3ステップと、測定対象の薬液について、吸光度のスペクトルを測定する第4ステップと、測定した吸光度のスペクトルと、第3ステップで設定した関係の中のいずれかの吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとを、フィッティングにより比較して、一致した吸光度Xiを求める第5ステップと、一致した吸光度Xiを用いて以下の式(B)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求める第6ステップとを備える。
【0013】
上記濃度測定方法一構成例において、第2ステップは、温度T0における重み係数b0を用い、「Y=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn+b0」をもとに、重み係数biを決定する。
【0014】
上記濃度測定方法一構成例において、第1ステップは、以下の式(C)により、濃度変換係数aiを求める。
【0015】
【発明の効果】
【0016】
以上説明したように、本発明によれば、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を求めておくので、温度計を用いることなく、薬液の濃度を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】
図1は、本発明の実施の形態に係る濃度測定装置の構成を示す構成図である。
【
図2】
図2は、本発明の実施の形態に係る濃度測定方法を説明するフローチャートである。
【
図3】
図3は、本発明の実施の形態に係る濃度測定装置のハードウエア構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態に係る濃度測定装置について
図1を参照して説明する。この濃度測定装置は、第1処理部101、第2処理部102、第3処理部103、第4処理部104、第5処理部105を備える。また、この濃度測定装置は、入力部106および表示部107を備える。
【0019】
第1処理部101は、測定対象の薬液を既知の温度T0とした状態の濃度変換係数ai(i=1~n)を求める。第1処理部101により、初期の薬液の温度T0で、以下の式(1)で示される濃度変換係数aiを事前に求めておく。式(1)において、Ckは、成分kの濃度、aiは、濃度変換係数、Aiは、波長λiにおける吸光度である。例えば、入力部106により入力された各因子の数値をもとに、第1処理部101は、濃度変換係数を算出する。
【0020】
【0021】
第2処理部102は、各々異なるm個の温度における波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)の測定結果を用い、吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、測定された各吸光度における重み係数biを決定する。第2処理部102は、温度T0における重み係数b0を用い、「Y=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn+b0」をもとに、重み係数biを決定する。第2処理部102は、入力部106により入力された吸光度の測定結果を用い、重み係数を算出する。
【0022】
第3処理部103は、第2処理部102により決定(算出)された重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定する。
【0023】
第4処理部104は、測定対象の薬液について、波長λiで測定された吸光度Aiと重み係数biとを用い、後述する式(3)により、測定対象の薬液における吸光度の温度特性補正係数Y’を求める。第4処理部104は、例えば、入力部106により入力された吸光度Aiを用いて温度特性補正係数を算出する。
【0024】
第5処理部105は、第3処理部103により設定された関係の中で、求めたY’に一致するYjを決定し、一致したYjの波長λiにおける吸光度Xjiより、後述する式(4)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求める。求められた濃度Ckは、例えば、表示部107に表示される。
【0025】
次に、本発明の実施の形態に係る濃度測定方法について、
図2を参照して説明する。まず、第1ステップS101で、第1処理部101が、測定対象の薬液を既知の温度T
0とした状態の濃度変換係数a
iを求める。初期の薬液の温度T
0で、前述した式(1)で示される濃度変換係数a
iを事前に求めておく。
【0026】
次に、第2ステップS102で、第2処理部102が、各々異なるm個の温度で、波長λi(i=1~n)における純水の吸光度X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)を測定し、測定した吸光度を用いて吸光度温度特性の補正係数Yを求めるための、各吸光度における重み係数biを決定する。第2ステップS102では、温度T0における重み係数b0を用い、「Y=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn+b0」をもとに、重み係数biを決定する。温度を変化させ、波長λi(i=1~n)における純水の吸光度:X1i,X2i,・・・,Xmi(mは温度パターン数)を測定し、吸光度温度特性の補正係数Yを求める「Y=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn+b0・・・(2)」で示される重み係数biを決定する。
【0027】
次に、第3ステップS103で、第3処理部103が、決定した重み係数biを用い、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、以下の表1に示す、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を設定する。表1において、吸光度は濃度変換係数の式(1)を取得した際の温度を基準とする。
【0028】
【0029】
液温を目的変数Yとして多変量解析すると、本来、上述した式(2)のように表される。ここでb0は、吸光度の基準温度T0に相当する。ただし式(2)は、「Y-b0=b1・X1+b2・X2+…+bn・Xn」とすることもできる。純水濃度が高い95~100[wt%]を想定すると、この範囲では、純水吸光度の温度特性≒薬液吸光度の温度特性とみなせる。ここで、重み係数biは、濃度に対する吸光度変化は小さく、液温に対する吸光度変化が大きい波長の吸光度が強調されるように決定するが、例えば液温を目的変数として多変量解析などを用いて決めることができる。ただし式(2)の左辺と右辺の相関が保たれていれば「Y1,・・・,Ym」は、液温と一致する必要は無い。また、吸光度は、濃度変換係数ai[式(1)]を取得した際の温度T0を基準にする。なお、Y(1~m)は、吸光度温度特性の補正係数、biは、重み係数、X(1~mi)は、波長λiの吸光度、mは、温度パターン数である。
【0030】
【0031】
次に、第4ステップS104で、測定対象の薬液について、波長λiにおける吸光度Aiを測定する。
【0032】
次に、第5ステップS105で、第4処理部104が、測定した吸光度Aiと重み係数biとを用い、以下の式(3)により、測定対象の薬液における吸光度の温度特性補正係数Y’を求める。式(3)の重み係数biは、式(2)の値を使う。ここで、薬液の吸光度Aiは、濃度変換係数aiの式(1)を取得した際の温度T0を基準にする。
【0033】
【0034】
次に、第6ステップS106で、第5処理部105が、表1に示す第3ステップS103で設定した関係の中で、求めたY’に一致するYjを決定し、一致したYjの波長λiにおける吸光度Xjiより、以下の式(4)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求める。ここでは、式(3)で求めた吸光度の温度特性補正係数Yと一致する値を、表1の吸光度の温度特性補正表の「Y1、・・・Ym」から抽出し、一致した値Yiの波長λiにおける吸光度の式(4)より薬液吸光度の温度特性補正後の薬液濃度を求める。式(4)において、Ckは、薬液における成分kの濃度、aiは、濃度変換係数、Aiは、波長λiの薬液温度特性を含む吸光度、Xjiは、波長λiの薬液温度特性に起因した吸光度である。
【0035】
【0036】
ところで、上述した第5ステップにおいて、第4処理部で、測定対象の薬液について測定された吸光度のスペクトルと、第3ステップの第3処理部により設定された関係の中のいずれかの吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとを、フィッティングにより比較して、一致した吸光度Xiを求め、第6ステップにおいて、第5処理部で、一致した吸光度Xiを用いて式(4)により、測定対象の薬液における成分kの濃度Ckを求めることもできる。
【0037】
なお、上述した実施の形態に係る濃度測定装置は、
図3に示すように、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)301と主記憶装置302と外部記憶装置303とネットワーク接続装置304となどを備えたコンピュータ機器とし、主記憶装置302に展開されたプログラムによりCPU301が動作する(プログラムを実行する)ことで、上述した各処理部の機能(濃度測定方法)が実現されるようにすることもできる。上記プログラムは、上述した実施の形態で示した濃度測定方法をコンピュータが実行するためのプログラムである。ネットワーク接続装置304は、ネットワーク305に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させることもできる。
【0038】
以上に説明したように、本発明によれば、吸光度温度特性Y1、Y2、・・・Ym毎に、波長λi(i=1~n)と、吸光度X1i,X2i,・・・,Xmiとの関係を求めておくので、温度計を用いることなく、薬液の濃度を求めることができる。
【0039】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【0040】
101…第1処理部、102…第2処理部、103…第3処理部、104…第4処理部、105…第5処理部、106…入力部、107…表示部。