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(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】P2024117997
(43)【公開日】2024-08-30
(54)【発明の名称】判別装置及び判別方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/3563 20140101AFI20240823BHJP
G01N 21/359 20140101ALI20240823BHJP
【ＦＩ】
G01N21/3563
G01N21/359
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023024134
(22)【出願日】2023-02-20
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100148013
【弁理士】
【氏名又は名称】中山 浩光
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 由紀子
(72)【発明者】
【氏名】勝又 政和
【テーマコード（参考）】
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G059AA05
2G059BB08
2G059EE01
2G059EE02
2G059EE11
2G059HH01
2G059HH06
2G059MM01
2G059MM02
2G059MM03
2G059MM04
2G059MM05
2G059MM17
(57)【要約】
【課題】測定時間の短縮化及び判別の高精度化を両立できる判別装置を提供する。
【解決手段】吸光度のピークを有する第１注目波長、第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射部と、測定光に基づいて判別用波長のそれぞれにおける被測定物の吸光度を測定する測定部３と、被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出部７と、判別値に基づいて被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別部８と、を備え、補助波長は、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長及び第２注目波長よりも低くなる波長であり、測定部３は、補助波長における被測定物の吸光度をベース値として、第１注目波長及び第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する。
【選択図】図２
【解決手段】吸光度のピークを有する第１注目波長、第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射部と、測定光に基づいて判別用波長のそれぞれにおける被測定物の吸光度を測定する測定部３と、被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出部７と、判別値に基づいて被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別部８と、を備え、補助波長は、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長及び第２注目波長よりも低くなる波長であり、測定部３は、補助波長における被測定物の吸光度をベース値として、第１注目波長及び第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別装置であって、
吸光度のピークを有する第１注目波長、前記第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射部と、
前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定部と、
前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出部と、
前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別部と、を備え、
前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、
前記測定部は、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別装置。
吸光度のピークを有する第１注目波長、前記第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射部と、
前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定部と、
前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出部と、
前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別部と、を備え、
前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、
前記測定部は、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別装置。
【請求項2】
前記補助波長の少なくとも一つは、前記第１注目波長と前記第２注目波長との間の波長である、請求項１記載の判別装置。
【請求項3】
前記判別式は、オフセット値と、前記各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、
前記算出部は、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、請求項１又は２記載の判別装置。
前記算出部は、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、請求項１又は２記載の判別装置。
【請求項4】
前記第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、前記第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、前記補助波長は、１８８１±１０ｎｍである、請求項１又は２記載の判別装置。
【請求項5】
前記第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、前記第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、前記補助波長は、１７３１±１０ｎｍ及び１８８１±１０ｎｍである、請求項１又は２記載の判別装置。
【請求項6】
前記第２注目波長は、前記補助波長よりも短い、請求項５記載の判別装置。
【請求項7】
前記生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブタン酸（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、及びポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含み、
前記非生分解性プラスチックは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含む、請求項１又は２記載の判別装置。
前記非生分解性プラスチックは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含む、請求項１又は２記載の判別装置。
【請求項8】
生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別方法であって、
吸光度のピークを有する第１注目波長、前記第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射ステップと、
前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定ステップと、
前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出ステップと、
前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別ステップと、を備え、
前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、
前記測定ステップでは、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別方法。
吸光度のピークを有する第１注目波長、前記第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射ステップと、
前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定ステップと、
前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出ステップと、
前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別ステップと、を備え、
前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、
前記測定ステップでは、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別方法。
【請求項9】
前記判別式は、オフセット値と、前記各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、
前記算出ステップでは、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、請求項８記載の判別方法。
前記算出ステップでは、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、請求項８記載の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、判別装置及び判別方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近赤外分光法によりプラスチックの近赤外吸収スペクトル生成し、近赤外吸収スペクトルに基づいて生分解性プラスチックを判別するプラスチック判別方法が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のプラスチック判別方法では、吸収スペクトルにおける長波長側のピーク及び短波長側のピークに基づいて生分解性プラスチックであるポリ乳酸（ＰＬＬＡ）と非生分解性プラスチックとを判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－７８６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載のプラスチック判別方法では、判別対象となる生分解性プラスチックの種類としてポリ乳酸のみに着目している。近年の生分解性プラスチックの生産量の増加に伴い、ポリ乳酸を含めた複数の生分解性プラスチック（例えば、ポリヒドロキシブタン酸（ＰＨＢＨ））を非生分解性プラスチックと判別することが望まれている。
【0005】
複数の生分解性プラスチックを非生分解性プラスチックと高精度に判別する場合、判別に用いる波長の数が多い方が精度の観点から好ましいと考えられる。しかしながら、判別に用いる波長の数を増加させると、判別に要する処理が複雑となり、測定時間が増大してしまうおそれがある。一方で、ピークを有する特定の波長のみに基づいて判別を行う場合、測定の誤差などに起因して計測スペクトルが本来のスペクトルの特徴から乖離すると、判別精度が低下してしまうことが考えられる。
【0006】
本開示では、測定時間の短縮化及び判別の高精度化を両立できる判別装置及び判別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一側面に係る判別装置は、生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別装置であって、吸光度のピークを有する第１注目波長、第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射部と、被測定物を透過又は反射した測定光に基づいて判別用波長のそれぞれにおける被測定物の吸光度を測定する測定部と、判別用波長のそれぞれにおける被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出部と、判別値に基づいて被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別部と、を備え、補助波長は、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長及び第２注目波長よりも低くなる波長であり、測定部は、補助波長における被測定物の吸光度をベース値として、第１注目波長及び第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する。
【0008】
この判別装置では、第１注目波長及び第２注目波長における被測定物の吸光度を補助波長における吸光度と共に測定し、吸光度の標準化値を用いた判別式によって得られた判別値に基づいて、被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する。これにより、多数の波長に対する吸光度から判別を行う場合と比較して、判別に要する処理が簡易なものとなり、測定時間の短縮化が図られる。また、この判別装置では、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長及び第２注目波長における吸光度よりも低い補助波長を判別用波長として導入している。これにより、補助波長における吸光度をベース値として、第１注目波長及び第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を高精度に検出することが可能となるため、吸光度を用いた判別の精度を向上させることができる。
【0009】
補助波長の少なくとも一つは、第１注目波長と第２注目波長との間の波長でもよい。第１注目波長と第２注目波長との間の波長には、複数の種類の生分解性プラスチックにおいて共通して吸光度が低下する傾向にある波長が存在する。このような波長を補助波長として用いることによって、第１注目波長及び第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値の検出精度が更に高まり、判別の精度を一層向上させることができる。
【0010】
判別式は、オフセット値と、各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、算出部は、生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によってオフセット値及び係数を決定してもよい。このような構成により、生分解性プラスチックに対する判別値と、非生分解性プラスチックに対する判別値とを乖離させることができるため、判別の精度を更に向上させることができる。
【0011】
第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、補助波長は、１８８１±１０ｎｍであってもよい。生分解性プラスチックの吸光スペクトルは、１９００±１０ｎｍ及び１７２０±１０ｎｍにそれぞれピークを有する。この場合、複数の種類の生分解性プラスチックに対して判別用波長の最適化が図られる。
【0012】
第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、補助波長は、１７３１±１０ｎｍ及び１８８１±１０ｎｍであってもよい。この場合、複数の種類の生分解性プラスチックに対して判別用波長の最適化が図られる。
【0013】
第２注目波長は、補助波長よりも短くてもよい。この場合、第２注目波長における吸光度の標準化値の検出精度が更に高まり、判別の精度を一層向上させることができる。
【0014】
生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブタン酸（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、及びポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含み、非生分解性プラスチックは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含んでもよい。このような構成により、ポリ乳酸を含めた複数の種類の生分解性プラスチックを非生分解性プラスチックに対して精度良く判別することができる。
【0015】
本開示の一側面に係る判別方法は、生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別方法であって、吸光度のピークを有する第１注目波長、第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射ステップと、被測定物を透過又は反射した測定光に基づいて判別用波長のそれぞれにおける被測定物の吸光度を測定する測定ステップと、判別用波長のそれぞれにおける被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出ステップと、判別値に基づいて被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別ステップと、を備え、補助波長は、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長及び第２注目波長よりも低くなる波長であり、測定ステップは、補助波長における被測定物の吸光度をベース値として、第１注目波長及び第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する。
【0016】
この判別方法では、第１注目波長及び第２注目波長における被測定物の吸光度を補助波長における吸光度と共に測定し、吸光度の標準化値を用いた判別式によって得られた判別値に基づいて、被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する。これにより、多数の波長に対する吸光度から判別を行う場合と比較して、判別に要する処理が簡易なものとなり、測定時間の短縮化が図られる。また、この判別方法では、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長及び第２注目波長における吸光度よりも低い補助波長を判別用波長として導入している。これにより、補助波長における吸光度をベース値として、第１注目波長及び第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を高精度に検出することが可能となるため、吸光度を用いた判別の精度を向上させることができる。
【0017】
判別式は、オフセット値と、各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、算出ステップでは、生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によってオフセット値及び係数を決定してもよい。このような構成により、生分解性プラスチックに対する判別値と、非生分解性プラスチックに対する判別値が第２の値とを乖離させることができるため、判別の精度を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【0018】
本開示によれば、測定時間の短縮化及び判別の高精度化を両立できる判別装置及び判別方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本開示の一実施形態に係る判別装置を被測定物と共に示す概略図である。
【図4】生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックの吸光スペクトルの一例を示す図である。
【図5】生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックの吸光スペクトルの一例を示す図である。
【図8】３回目に測定した吸光度から算出した標準化値及び判別値の一例を示す図である。
【図9】３回目に測定した吸光度から算出した標準化値及び判別値の一例を示すグラフである。
【図10】判別結果の一例を示すグラフである。
【図11】比較例に係る判別結果の一例を示すグラフである。
【図12】第１変形例に係る判別値の一例を示すグラフである。
【図13】第２変形例に係る判別値の一例を示すグラフである。
【図14】第３変形例に係る判別値の一例を示すグラフである。
【図15】第４変形例に係る測定部を示す簡略図である。
【図16】第５変形例に係る測定部を示す簡略図である。
【図17】第６変形例に係る測定部を示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照しながら、本開示の一実施形態に係る判別装置及び判別方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0021】
図１は、本開示の一実施形態に係る判別装置１を被測定物Ａと共に示す概略図である。図１に示す判別装置１は、被測定物Ａが生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する装置である。判別装置１は、照射部２と、測定部３と、制御部４と、通知部９とを備えている。
【0022】
生分解性プラスチックは、バイオプラスチックの一種であり、微生物の働きにより自然に分解される性質をもつプラスチックである。生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブタン酸（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、及びポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含む。非生分解性プラスチックは、バイオプラスチックのうち生分解性プラスチックに分類されないバイオマスプラスチック、及びバイオプラスチックに分類されない従来のプラスチックを含む。非生分解性プラスチックは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含む。
【0023】
照射部２は、被測定物Ａの判別に用いる判別用波長を含む測定光Ｌを被測定物Ａに照射する部分である。判別用波長とは、被測定物Ａを判別するために予め決定された複数の波長である。詳細については後述する。照射部２は、図２に示すように、例えば複数の光源２１と、光ファイバＦ１と、複数の光源２１及び光ファイバＦ１を格納する光源筐体２２と、光ファイバＦ１とは別の光ファイバＦ２とを有している。
【0024】
光源筐体２２は、前面２２ａと、前面２２ａとは反対側の面である背面２２ｂとを含んでいる。前面２２ａは、被測定物Ａと対向している。光ファイバＦ１の入射端Ｆａは、前面２２ａと一致している。光ファイバＦ１は、光源筐体２２内を前面２２ａから背面２２ｂに向かって延在している。光ファイバＦ２は、光源筐体２２の外部において、背面２２ｂから測定部３まで延在している。図２の例では、光ファイバＦ２は、背面２２ｂにおいて光ファイバＦ１とコネクタＣによって接続されている。光ファイバＦ２の出射端Ｆｂは、測定部３に接続されている。なお、光ファイバＦ２及びコネクタＣは、必ずしも用いられなくてもよい。その場合、例えば、背面２２ｂには、光源筐体２２の内部と外部とを連通する穴が設けられており、光ファイバＦ１がその穴を通って、測定部３まで延在してもよい。
【0025】
照射部２において、複数の光源２１は、前面２２ａから測定光Ｌを被測定物Ａに向けて照射する。測定光Ｌは、判別用波長を含む光である。測定光Ｌは、判別用波長を構成する複数の波長を全て含むブロードな光であってもよいし、複数の波長のそれぞれの光を含むマルチ光であってもよい。照射部２は、被測定物Ａから反射した測定光Ｌを測定部３に伝送する。被測定物Ａは、反射板Ｗ上に載置されている。反射板Ｗは、例えばＰＴＦＥ（ポリテロラフルオロエチレン：テフロン）、アルミナ、セラミック等の素材から構成されている。なお、テフロンは、ケマーズ社の登録商標である。
【0026】
測定部３は、被測定物Ａを反射した測定光Ｌに基づいて判別用波長のそれぞれにおける吸光度を測定する。測定部３には、被測定物Ａを反射した測定光Ｌが光ファイバＦを介して入射される。本実施形態では、測定部３は、反射法により近赤外吸収スペクトルを取得し、吸光度を測定する。測定部３は、例えば、拡散反射法（ＤＲ法：Diffuse reflection法）により近赤外吸収スペクトルを取得する。測定部３が拡散反射法により近赤外吸収スペクトルを取得する場合、被測定物Ａと反射板Ｗとの間で拡散反射が起こり得る。
【0027】
本実施形態では、測定部３は、フーリエ変換近赤外分光分析法（ＦＴ－ＮＩＲ：Fourier Transform － near Infrared Spectroscopy）によって、近赤外吸収スペクトルを取得する近赤外分光器によって構成されている。測定部３は、測定光Ｌを干渉させるために、固定鏡、反射鏡、及びビームスプリッタを含む。測定部３は、測定光Ｌを受光し、電気信号を生成する光検出器を含む。光検出器は、例えば、ＩｎＧａＡｓフォトダイオードである。測定部３は、被測定物Ａの近赤外吸収スペクトルを生成するために、スペクトル生成部を含む。
【0028】
制御部４は、図１に示すように、動作制御部５と、決定部６と、算出部７と、判別部８とを有している。動作制御部５は、例えば、判別装置１のユーザからの入力指示に基づいて、照射部２及び測定部３の動作を制御する制御情報を照射部２及び測定部３に出力する。動作制御部５による制御には、例えば、測定光Ｌの照射のオン／オフ、反射板Ｗの水平方向又は上下方向の位置調整、近赤外分光器内の移動鏡の移動速度及び移動距離などが含まれる。
【0029】
決定部６は、判別用波長を決定する部分である。決定部６は、例えば、判別装置１のユーザから入力される指示に基づいて判別用波長を決定する。判別用波長は、第１注目波長と、第２注目波長と、少なくとも一つの補助波長とを含んでいる。第１注目波長及び第２注目波長は、生分解性プラスチックのピークが出現する波長である。少なくとも一つの補助波長は、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長及び第２注目波長よりも低くなる波長である。本実施形態では、二つの注目波長に対して二つの補助波長を用いる態様を例示する。決定部６は、決定した判別用波長を示す決定情報を測定部３に出力する。
【0030】
算出部７は、決定部６において決定した判別用波長を構成する複数の波長のそれぞれにおける吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する部分である。算出部７には、測定部３から判別用波長を構成する複数の波長のそれぞれにおける吸光度のデータが入力される。算出部７は、それぞれの波長の吸光度から平均値を減算し、減算した値を標準偏差で除算することによって、それぞれの波長の吸光度に対する標準化値を算出する。算出部７は、生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって判別式を決定する。そして、算出部７は、決定した判別式に基づいて判別値を算出する。算出部７は、算出した判別値を判別部８に出力する。
【0031】
判別部８は、算出部７において算出された判別値に基づいて被測定物Ａが生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する部分である。判別部８には、算出部７から判別値が入力される。判別部８は、入力された判別値が閾値以上である場合、被測定物Ａが生分解性プラスチックであると判断する。一方で、判別部８は、入力された判別値が閾値を下回る場合、被測定物Ａが非生分解性プラスチックであると判断する。判別部８は、判別結果を通知部９に出力する。
【0032】
通知部９は、判別結果をユーザに通知する部分である。通知部９には、判別部８から判別結果が入力される。通知部９は、例えば、ユーザとのインタフェース部を含んでおり、インタフェース部に判別結果を表示してもよい。或いは、通知部９は、音声による通知をしてもよいし、ランプの点灯による通知をしてもよい。これにより、ユーザが判別結果を一連の処理ステップの中で確認することができる。
【0033】
測定部３におけるスペクトル生成部、制御部４、及び通知部９は、物理的には、例えばＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶媒体を備えるコンピュータである。コンピュータは、表示部や入力部を一体に備えたスマートフォン或いはタブレット端末であってもよい。コンピュータは、マイコンやＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で構成されていてもよい。
【0034】
【0035】
図３に示すように、まず、決定部６は、ユーザから入力される指示に基づいて、第１注目波長、第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を判別用波長として決定する（ステップＳＴ１：測定ステップ）。具体的には、ユーザは、第１注目波長、第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を判別用波長として決定部６に入力する。決定部６は、ユーザからの入力を受けて、判別用波長を決定し、決定された判別用波長を示す決定情報を測定部３に出力する。図４及び図５は、生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックの吸光スペクトルの一例を示す図である。図４及び図５では、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に吸光度（ＳＮＶ）を示している。なお、吸光度（ＳＮＶ）とは、吸光度を標準化した値を表す。標準化の詳細については、後述する。図４に示された吸光スペクトルは、１７００ｎｍ～１７４０ｎｍにおける吸光度を示し、図５に示された吸光スペクトルは、１８８０ｎｍ～１９２０ｎｍにおける吸光度を示している。
【0036】
図４及び図５では、生分解性プラスチックの吸光度として、ＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明のプラスチックの吸光度を示している。ＰＨＢＨ（Ｇｒｅｅｎ Ｐｌａｎｅｔ）は、カネカ社の登録商標である。Ｂｉｏ－ＰＢＳは、三菱ケミカル社の登録商標である。材料不明のプラスチックとは、例えば、プラスチックゴミであり、上記のいずれの生分解性プラスチックにも分別されない生分解性プラスチックである。図４及び図５では、非生分解性プラスチックの吸光度として、ＰＳ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＥ（厚み有り）、ＰＶＣ、植物由来ＰＥ、及び植物由来２５％ＰＰ（緑）の吸光度を示している。ＰＥにおいては、厚さ数十μｍ程度の厚さのＰＥと、１ｍｍの厚さのＰＥ（厚み有り）との二種類に対してそれぞれ吸光度を例示する。植物由来ＰＥとは、植物由来の割合が所定の値以上（例えば、バイオマス度１０％以上）のＰＥである。植物由来２５％ＰＰ（緑）とは、植物由来の割合が２５％以上（例えば、バイオマス度２５％以上）であり、緑色のＰＰである。
【0037】
決定部６は、ユーザが入力した第１注目波長λ１を、生分解性プラスチックの吸光度がピークを有している波長として決定する。図５の例では、１９００ｎｍ近傍の波長（１９００±１０ｎｍ）において、ＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明の吸光度がピークを有している。生分解性プラスチックは、構造中にエステル結合を有するため、１９００ｎｍ近傍の波長にピークを有する。この場合、決定部６は、１９００ｎｍを第１注目波長λ１として決定すればよい。非生分解性プラスチックの吸光度では、ＰＥＴの吸光度は、１９００ｎｍ近傍の波長においてピークを有している。ＰＥＴは、生分解性プラスチックと同様に、構造中にエステル結合を有するため、１９００ｎｍ近傍の波長にピークを有する。
【0038】
決定部６は、ユーザが入力した第２注目波長を、第１注目波長λ１と同様に、生分解性プラスチックの吸光度がピークを有している波長として決定する。図４の例では、１７２０ｎｍ近傍の波長（１７２０±１０ｎｍ）において、ＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明の吸光度がピークを有している。１７２０ｎｍ近傍の波長における吸光度には、１９００ｎｍ近傍の波長の吸光度に比べ、比較的ブロードなピークが現れる。この場合、決定部６は、１７２０ｎｍを第２注目波長λ３として決定すればよい。
【0039】
決定部６は、ユーザが入力した補助波長を、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３よりも低くなる波長として決定する。また、決定部６は、補助波長を第１注目波長λ１と第２注目波長λ３との間の波長から決定する。第１注目波長λ１と第２注目波長λ３との間の波長には、複数の種類の生分解性プラスチックにおいて共通して吸光度が低下する傾向にある波長が存在する。図４の例では、１７３０ｎｍ近傍の波長（１７３１±１０ｎｍ）において、ＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明の吸光度が、第１注目波長λ１（１９００ｎｍ）及び第２注目波長λ３（１７２０ｎｍ）よりも低く、且つ、共通して吸光度が低下する。また、１７３０ｎｍ近傍の波長では、非生分解性プラスチックにおける吸光度のシャープなピークが現れる。同様に、図５の例では、１８８０ｎｍ近傍の波長（１８８１±１０ｎｍ）において、ＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明の吸光度が、第１注目波長λ１（１９００ｎｍ）及び第２注目波長λ３（１７２０ｎｍ）よりも低く、且つ、共通して吸光度が低下する。この場合、決定部６は、１８８１ｎｍを第１補助波長λ２として決定し、１７３１ｎｍを第２補助波長λ４として決定すればよい。
【0040】
ステップＳＴ１において決定部６がユーザから入力される指示に基づいて判別用波長を決定した後、照射部２は、測定光Ｌを被測定物Ａに照射する（ステップＳＴ２：照射ステップ）。そして、測定部３は、被測定物Ａを反射した測定光Ｌに基づいて判別用波長のそれぞれ（第１注目波長λ１、第２注目波長λ３、第１補助波長λ２、及び第２補助波長λ４）における被測定物Ａの吸光度の吸収スペクトルを取得し、それぞれの吸光度を測定する（ステップＳＴ３：測定ステップ）。測定部３は、第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度を第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における吸光度のピークのベース値としている。そのうえで、測定部３は、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における被測定物Ａの吸光度を第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度と共に測定する。そして、測定部３は、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３におけるそれぞれのピークを検出する。ここで、ベース値とするとは、例えば、第１補助波長λ２と第２補助波長λ４との間をベースラインとして、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における吸光度を測定する。
【0041】
続いて、算出部７は、判別用波長のそれぞれにおける被測定物Ａの吸光度を標準化する（ステップＳＴ４：算出ステップ）。算出部７は、生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチック全１２種類のそれぞれに対して、以下の手順で標準化する。算出部７は、第１注目波長λ１、第２注目波長λ３、第１補助波長λ２、及び第２補助波長λ４における吸光度の平均値及び標準偏差を算出する。そして、算出部７は、それぞれの波長の吸光度から平均値を減算し、減算した値を標準偏差で除算することによって、それぞれの波長の吸光度に対する標準化値を算出する。
【0042】
続いて、算出部７は、判別値を算出するための判別式の係数を決定する（ステップＳＴ５：算出ステップ）。判別値は、式（１）の判別式によって算出される。
判別値＝Ｚ＋（Ｓ１×Ｋ１）＋（Ｓ２×Ｋ２）＋（Ｓ３×Ｋ３）＋（Ｓ４×Ｋ４）…（１）
ここで、Ｓ１は、第１注目波長λ１に対する標準化値であり、Ｓ２は、第１補助波長λ２に対する標準化値である。Ｓ３は、第２注目波長λ３に対する標準化値であり、Ｓ４は、第２補助波長λ４に対する標準化値である。Ｚは、オフセット値である。Ｋ１～Ｋ４は、係数である。判別式は、オフセット値Ｚと、各標準化値Ｓ１～Ｓ４に係数Ｋ１～Ｋ４を乗算した乗算値とに基づいて構成される。ステップＳＴ５では、生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によってオフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４を決定する。第１の値は、例えば１００であり、第２の値は例えば０である。
判別値＝Ｚ＋（Ｓ１×Ｋ１）＋（Ｓ２×Ｋ２）＋（Ｓ３×Ｋ３）＋（Ｓ４×Ｋ４）…（１）
ここで、Ｓ１は、第１注目波長λ１に対する標準化値であり、Ｓ２は、第１補助波長λ２に対する標準化値である。Ｓ３は、第２注目波長λ３に対する標準化値であり、Ｓ４は、第２補助波長λ４に対する標準化値である。Ｚは、オフセット値である。Ｋ１～Ｋ４は、係数である。判別式は、オフセット値Ｚと、各標準化値Ｓ１～Ｓ４に係数Ｋ１～Ｋ４を乗算した乗算値とに基づいて構成される。ステップＳＴ５では、生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によってオフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４を決定する。第１の値は、例えば１００であり、第２の値は例えば０である。
【0043】
図６は、図３に示された標準化ステップにおいて標準化された標準化値Ｓ１～Ｓ４の一例を示す図である。図６は、非生分解性プラスチック全８種類及び生分解性プラスチック全４種類のそれぞれについて、繰返し２回測定した吸光度から算出した標準化値Ｓ１～Ｓ４の一例を示す。第１注目波長が１９００ｎｍ、第１補助波長が１８８１ｎｍ、第２注目波長が１７２０ｎｍ、第２補助波長が１７３１ｎｍである。
【0044】
図６に示された値を式（１）にあてはめると、例えば、非生分解性プラスチックＰＳの１回目の場合は、０＝Ｚ＋（－０．８４０）×Ｋ１＋（－０．８７１）×Ｋ２＋（１．０４４）×Ｋ３＋（０．６６７）×Ｋ４である。ＰＳの２回目の場合は、０＝Ｚ＋（－０．８４１）×Ｋ１＋（－０．８６８）×Ｋ２＋（１．０５１）×Ｋ３＋（０．６５８）×Ｋ４である。一方で、例えば、生分解性プラスチックＰＨＢＨの１回目の場合は、１００＝Ｚ＋（－０．５１１）×Ｋ１＋（－１．１５５）×Ｋ２＋（０．９３１）×Ｋ３＋（０．７３５）×Ｋ４である。ＰＨＢＨの２回目の場合は、１００＝Ｚ＋（－０．４８７）×Ｋ１＋（－１．１６９）×Ｋ２＋（０．９３６）×Ｋ３＋（０．７２１）×Ｋ４である。
【0045】
算出部７は、図６に示された２４種類の測定データすべてについて、式（１）により得られる判別値が設定値（非生分解性プラスチック＝０、生分解性プラスチック＝１００）に最も近くなるように、オフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４の最適値を探索する。算出部７は、最適値の探索にあたって以下に例示した統計処理を行う。算出部７は、例えば、各係数に任意の値を入力したときの判別値と設定値との誤差（例えば、二乗平均平方根誤差（ＲＭＳＥ））を目的値として、目的値が最小となるように各係数の値を決定するソルバー手法を用いる。ソルバーとは、多変量解析を行うためのツールである。或いは、算出部７は、例えば、判別値を目的変数とした重回帰分析を用いる。具合的には、算出部７は、各係数に任意の値を入力したときの判別値と設定値との誤差の残差平方和を最小にするように各係数の値を決定する。或いは、算出部７は、例えば、部分最小二乗（ＰＬＳ：Partial Least Squared Regression）回帰分析を用いる。具合的には、算出部７は、２４種類の測定データそれぞれの主成分を算出し、主成分と各係数に任意の値を入力ときの判別値との共分散に基づいて、各係数の値を決定する。なお、上述した最適値の探索は、必ずしもステップＳＴ５の中で実施される必要はない。例えば、ステップＳＴ３における測定とは別に、事前に測定した測定データに基づいて、各係数の値が予め決定されてもよい。そして、各係数の値は、制御部４内に設けられたメモリ、或いは外部のメモリに記憶されてもよい。その場合、算出部７は、各係数の値を上記メモリから読み出して判別値を算出することにより、最適値の探索を省略することができる。
【0046】
図７は、図６に示された標準化値Ｓ１～Ｓ４に基づいて、統計処理によって決定されたオフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４の一例を示す図である。図７では、ソルバー手法、重回帰分析、及びＰＬＳ回帰分析のそれぞれにおいて算出した結果を示す。ソルバー手法の算出結果は、ＰＬＳ回帰分析の算出結果と全て一致した。重回帰分析では、係数Ｋ４が０と決定された。重回帰分析では、係数Ｋ４に対応する第２補助波長λ４（１７３１ｎｍ）に対する標準化値を使用せずとも非生分解性プラスチックと生分解性プラスチックとを判別できることを意味する。
【0047】
続いて、算出部７は、判別値を算出する（ステップＳＴ６：算出ステップ）。図８は、３回目に測定した吸光度から算出した標準化値及び判別値の一例を示す図である。図８は、非生分解性プラスチック全８種類及び生分解性プラスチック全４種類のそれぞれについて、３回目に測定した吸光度から算出した標準化値Ｓ１～Ｓ４を示す。更に、図８では、図７に示されたオフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４をあてはめた式（１）に、３回目に測定した吸光度から算出した標準化値Ｓ１～Ｓ４を代入した判別値を示す。図９は、図８に示された判別値をグラフ化したものである。図８及び図９では、判別値をソルバー手法、重回帰分析、及びＰＬＳ回帰分析のそれぞれにおいて算出した結果を示す。図８及び図９から分かるように、ソルバー手法、重回帰分析、及びＰＬＳ回帰分析全てにおいて、判別値が一致した。また、図９から分かるように、生分解性プラスチックであるＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明のプラスチックのそれぞれの判別値は、５０よりも大きくなる。一方で、非生分解性プラスチックであるＰＳ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＥ（厚み有り）、ＰＶＣ、植物由来ＰＥ、及び植物由来２５％ＰＰ（緑）のそれぞれの判別値は、５０よりも小さくなる。この傾向を利用して、本実施形態では、判別値の閾値Ｔｈを５０と設定できる。
【0048】
判別部８には、算出部７から判別値が入力される。判別部８は、判別値に基づいて被測定物Ａが生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する（ステップＳＴ７：判別ステップ）。図１０は、判別結果の一例を示すグラフである。図１０において、式（１）における係数Ｋ１は、１９であり、係数Ｋ２は、－２２６であり、係数Ｋ３は、１１０であり、係数Ｋ４は、９６であり、オフセット値Ｚは、－３３５である。本実施形態では、判別値の閾値Ｔｈを５０と設定している。図１０には、非生分解性プラスチック全８種類及び生分解性プラスチック全４種類のそれぞれについて、繰返し３回測定した吸光度から算出した判別値が表示されている。プロット点の中の「×」は、繰返し１回目及び２回目それぞれにおいて測定した吸光度から算出した判別値を示す。プロット点の中の「×」は、ステップＳＴ５において、オフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４の決定に用いた標準化値Ｓ１～Ｓ４を、決定された判別式にあてはめて算出した判別値である。プロット点の中の「〇」は、繰返し３回目に測定した吸光度から算出した判別値を示す。プロット点の中の「〇」は、繰返し３回目に測定した吸光度から算出した標準化値Ｓ１～Ｓ４を、決定された判別式にあてはめて算出した判別値である。
【0049】
判別値が、５０以上である場合（ステップＳＴ７：ＹＥＳ）、判別部８は、被測定物Ａが生分解性プラスチックであると判断する（ステップＳＴ８：判別ステップ）。図１０では、生分解性プラスチックであるＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明のプラスチックのそれぞれの判別値が、３回の判別値の全てにおいて５０以上である。
【0050】
判別値が、５０を下回る場合（ステップＳＴ７：ＮＯ）、判別部８は、被測定物Ａが非生分解性プラスチックであると判断する（ステップＳＴ９：判別ステップ）。図１０では、非生分解性プラスチックであるＰＳ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＥ（厚み有り）、ＰＶＣ、植物由来ＰＥ、及び植物由来２５％ＰＰ（緑）のそれぞれの判別値が、３回の判別値の全てにおいて５０を下回っている。以上より、非生分解性プラスチック全８種類及び生分解性プラスチック全４種類のそれぞれに対して、３回の判別値の全てにおいて生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかの判別に成功していることが分かる。
【0051】
図１１は、比較例に係る判別結果の一例を示すグラフである。図１１は、第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度を使用せずに、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における吸光度のみに基づいて算出した判別値の結果を示す。図１１において、式（１）における係数Ｋ１は、－１２であり、係数Ｋ３は、１４であり、オフセット値Ｚは、１８である。図１１では、非生分解性プラスチック全８種類及び生分解性プラスチック全４種類のそれぞれの判別値が、３回の判別値の全てにおいて５０を下回っている。つまり、第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度を使用しない場合、生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかの判別ができないことが分かる。
【0052】
最後に、通知部９には、判別部８から判別結果が入力され、通知部５４は、ユーザに判別結果を通知する（ステップＳＴ１０）。これにより、判別装置１により実行される一連の処理が終了する。
【0053】
以上説明したように、本開示の一側面に係る判別装置１では、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における被測定物Ａの吸光度を第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度と共に測定し、吸光度の標準化値を用いた判別式によって得られた判別値に基づいて、被測定物Ａが生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する。これにより、多数の波長に対する吸光度から判別を行う場合と比較して、判別に要する処理が簡易なものとなり、測定時間の短縮化が図られる。また、この判別装置１では、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における吸光度よりも低い第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４を判別用波長として導入している。これにより、第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度をベース値として、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３におけるそれぞれの吸光度の標準化値を高精度に検出することが可能となるため、吸光度を用いた判別の精度を向上させることができる。
【0054】
図４及び図５に示すように、非生分解性プラスチックであるＰＥＴは、生分解性プラスチックがピークを有する１９００ｎｍ近傍の波長にピークを有する。一方で、ＰＥＴは、生分解性プラスチックがピークを有する１７２０ｎｍ近傍の波長においてピークを有していない。そのため、第１注目波長λ１を１９００±１０ｎｍとし、第２注目波長λ３を１７２０±１０ｎｍとした場合に、第１注目波長λ１における吸光度のみに基づいて判別する場合と比べて、生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとの判別がし易くなる。
【0055】
補助波長の少なくとも一つは、第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４を第１注目波長λ１と第２注目波長λ３との間の波長である。第１注目波長λ１と第２注目波長λ３との間の波長には、複数の種類の生分解性プラスチックにおいて共通して吸光度が低下する傾向にある波長が存在する。このような波長を第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４として用いることによって、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３におけるそれぞれの吸光度の標準化値の検出精度が更に高まり、判別の精度を一層向上させることができる。
【0056】
判別式は、オフセット値Ｚと、各標準化値Ｓ１～Ｓ４に係数Ｋ１～Ｋ４を乗算した乗算値とに基づいて構成され、算出部７は、生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によってオフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４を決定する。このような構成により、生分解性プラスチックに対する判別値と、非生分解性プラスチックに対する判別値とを乖離させることができるため、判別の精度を更に向上させることができる。
【0057】
第１注目波長λ１は、１９００±１０ｎｍであり、第２注目波長λ３は、１７２０±１０ｎｍであり、第１補助波長λ２は、１８８１±１０ｎｍであり、第２補助波長λ４は、１７３１±１０ｎｍである。この場合、複数の種類の生分解性プラスチックに対して判別用波長の最適化が図られる。
【0058】
第２注目波長λ３は、第２補助波長λ４よりも短い。この場合、第２注目波長λ３におけるピークの検出精度が更に高まり、判別の精度を一層向上させることができる。
【0059】
生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブタン酸（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、及びポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含み、非生分解性プラスチックは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含む。このような構成により、ポリ乳酸を含めた複数の種類の生分解性プラスチックを非生分解性プラスチックに対して精度良く判別することができる。
【0060】
本開示の一側面に係る判別方法では、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における被測定物Ａの吸光度を第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度と共に測定し、吸光度の標準化値を用いた判別式によって得られた判別値に基づいて、被測定物Ａが生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する。これにより、多数の波長に対する吸光度から判別を行う場合と比較して、判別に要する処理が簡易なものとなり、測定時間の短縮化が図られる。また、この判別方法では、生分解性プラスチックに対する吸光度が第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３における吸光度よりも低い第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４を判別用波長として導入している。これにより、第１補助波長λ２及び第２補助波長λ４における吸光度をベース値として、第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３におけるそれぞれの吸光度の標準化値を高精度に検出することが可能となるため、吸光度を用いた判別の精度を向上させることができる。
【0061】
判別式は、オフセット値Ｚと、各標準化値Ｓ１～Ｓ４に係数Ｋ１～Ｋ４を乗算した乗算値とに基づいて構成され、ステップＳＴ５（算出ステップ）では、生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によってオフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４を決定する。このような構成により、生分解性プラスチックに対する判別値と、非生分解性プラスチックに対する判別値とを乖離させることができるため、判別の精度を更に向上させることができる。
【0062】
以上、本開示の実施形態について説明してきたが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【0063】
少なくとも一つの補助波長の数は、一つであってもよい。つまり、第１補助波長λ２（１８８１ｎｍ）及び第２補助波長λ４（１７３１ｎｍ）のいずれか一方の波長における吸光度のみに基づいて、判別値が算出されてもよい。図１２は、第１変形例に係る判別値の一例を示すグラフである。図１２は、第１注目波長λ１（１９００ｎｍ）、第２注目波長λ３（１７２０ｎｍ）、及び第１補助波長λ２（１８８１ｎｍ）における吸光度に基づいて判別値を算出した結果を示す。第２補助波長λ４（１７３１ｎｍ）における吸光度を使用しない点を除けば、本実施形態と同様の処理手順により判別値が算出される。図１２において、式（１）における係数Ｋ１は、５４であり、係数Ｋ２は、－２７６であり、係数Ｋ３は、２２５であり、オフセット値Ｚは、－３８９である。図１２では、生分解性プラスチックであるＰＨＢＨ、ＰＬＡ、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、及び材料不明のプラスチックのそれぞれの判別値が、３回の判別値の全てにおいて５０以上である。一方で、図１２では、非生分解性プラスチックであるＰＳ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＥ（厚み１ｍｍ）、ＰＶＣ、植物由来ＰＥ、及び植物由来２５％ＰＰ（緑）のそれぞれの判別値が、３回の判別値の全てにおいて５０を下回っている。以上より、非生分解性プラスチック全８種類及び生分解性プラスチック全４種類のそれぞれに対して、３回の判別値の全てにおいて生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかの判別に成功していることが分かる。
【0064】
図１２の例では、第１注目波長λ１は、１９００ｎｍであり、第２注目波長λ３は、１７２０ｎｍであり、第１補助波長λ２は、１８８１ｎｍである。生分解性プラスチックの吸光スペクトルは、１９００ｎｍ及び１７２０ｎｍにそれぞれピークを有する。この場合、複数の種類の生分解性プラスチックに対して判別用波長の最適化が図られる。
【0065】
図１３は、第２変形例に係る判別値の一例を示すグラフである。図１３は、第１注目波長λ１（１９００ｎｍ）、第２注目波長λ３（１７２０ｎｍ）、及び第２補助波長λ４（１７３１ｎｍ）における吸光度に基づいて判別値を算出した結果を示す。第１補助波長λ２（１８８１ｎｍ）における吸光度を使用しない点を除けば、本実施形態と同様の処理手順により判別値が算出される。図１３において、式（１）における係数Ｋ１は、－１３であり、係数Ｋ２は、－２８であり、係数Ｋ４は、４４であり、オフセット値Ｚは、１１である。図１３では、例えば、非生分解性プラスチックであるＰＶＣの判別値が、３回の判別値の全てにおいて５０以上である。以上より、第１注目波長λ１（１９００ｎｍ）、第２注目波長λ３（１７２０ｎｍ）、及び第２補助波長λ４（１７３１ｎｍ）における吸光度に基づいて判別値を算出した場合、生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかの判別ができないことが分かる。
【0066】
第１注目波長λ１及び第２注目波長λ３は、生分解性プラスチックの吸光度がピークを有している波長でなくてもよい。図１４は、第３変形例に係る判別値の一例を示すグラフである。図１４は、第１注目波長λ１（１９００ｎｍ）、第２注目波長λ３（１７３１ｎｍ）、及び第１補助波長λ２（１８８１ｎｍ）における吸光度に基づいて判別値を算出した結果を示す。第２注目波長λ３として、１７２０ｎｍではなく、１７３１ｎｍとした点を除けば、第１変形例と同様の処理手順により判別値が算出される。図１４において、式（１）における係数Ｋ１は、５６であり、係数Ｋ２は、－２２８であり、係数Ｋ３は、１７６であり、オフセット値Ｚは、－３０４である。図１４では、非生分解性プラスチック全８種類及び生分解性プラスチック全４種類のそれぞれに対して、３回の判別値の全てにおいて生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかの判別に成功していることが分かる。
【0067】
測定部３は、フーリエ変換近赤外分光分析法によって、近赤外吸収スペクトルを取得しなくてもよい。言い換えれば、測定部３は、近赤外分光器でなくてもよい。図１５～図１７は、近赤外分光器に代えて、波長選択フィルタ等を使用した多波長選択装置によって測定部３を構成した変形例を示す。
【0068】
図１５は、第４変形例に係る測定部３Ａを示す簡略図である。測定部３Ａは、波長選択フィルタ３１と、光検出器３２Ａとを有している。光検出器３２Ａは、測定光Ｌの第１注目波長λ１、第２注目波長λ３、第１補助波長λ２、及び第２補助波長λ４の全ての波長に感度を有している。なお、測定部３Ａ以外の構成については、実施形態と同様である。波長選択フィルタ３１は、回転式の基板３１ａと、４つの波長フィルタ３１ｂとを含んでいる。４つの波長フィルタ３１ｂは、それぞれ異なる波長透過特性を有している。例えば、４つの波長フィルタ３１ｂは、第１注目波長λ１のみを透過させる波長フィルタと、第２注目波長λ３のみを透過させる波長フィルタと、第１補助波長λ２のみを透過させる波長フィルタと、第２補助波長λ４のみを透過させる波長フィルタとから構成されている。制御部４は、測定光Ｌの第１注目波長λ１、第２注目波長λ３、第１補助波長λ２、及び第２補助波長λ４が順に波長選択フィルタ３１を通して光検出器に入射されるように、回転式の基板３１ａを回転させる。なお、光検出器に入射される波長の順番は、上述の順番に限定されない。
【0069】
図１６は、第５変形例に係る測定部３Ｂを示す簡略図である。測定部３Ｂは、光検出器３２Ｂを有している。光検出器３２Ｂは、受光面３２Ｂａを含んでいる。なお、測定部３Ｂ以外の構成は、実施形態と同様である。受光面３２Ｂａ上には、第１注目波長λ１、第２注目波長λ３、第１補助波長λ２、及び第２補助波長λ４それぞれに感度を有する領域が二次元上に配列されている。光検出器３２は、測定光Ｌが入射されると、第１注目波長λ１、第２注目波長λ３、第１補助波長λ２、及び第２補助波長λ４それぞれに感度を有する領域において、それぞれの波長の吸光度を検出する。
【0070】
図１７は、第６変形例に係る測定部３Ｃを示す簡略図である。測定部３Ｃは、光検出器３２Ｃと、ベルトコンベア３３とを有している。ベルトコンベア３３は、無端ベルト３３ａを有している。ベルトコンベア３３は、無端ベルト３３ａを方向Ｂに送ることにより、無端ベルト３３ａ上に載置された被測定物Ａを方向Ｂに沿って搬送する。なお、ベルトコンベア３３及び測定部３Ｃ以外の構成は、実施形態と同様である。被測定物Ａの検査時には、ベルトコンベア３３により搬送されている被測定物Ａからの測定光Ｌが光検出器３２Ｃに入射する。光検出器３２Ｃは、マルチスペクトルカメラであってもよい。光検出器３２Ｃは、受光面３２Ｃａを含んでいる。受光面３２Ｃａ上には、第１注目波長λ１、第２注目波長λ３、第１補助波長λ２、及び第２補助波長λ４それぞれに感度を有する領域が、方向Ｂを長手方向とした長尺状に配列されている。これにより、方向Ｂにおける位置を変化させつつ被測定物Ａを撮影することができ（スキャン撮影）、被測定物Ａの全体を撮影することができる。
【0071】
測定部３は、拡散反射法（ＤＲ法：Diffuse reflection法）又は正反射測定法（ＲＦ法：Reflection法）により近赤外吸収スペクトルを取得してもよい。或いは、測定部３は、透過法により近赤外吸収スペクトルを取得し、吸光度を測定してもよい。測定部３は、被測定物Ａを透過した測定光Ｌに基づいて判別用波長のそれぞれにおける吸光度を測定してもよい。算出部７は、ステップＳＴ５において、生分解性プラスチックに対する判別値が第２の値（０）に収束し、非生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値（１００）に収束するように、統計処理によってオフセット値Ｚ及び係数Ｋ１～Ｋ４を決定してもよい。この場合、判別部８は、入力された判別値が閾値以上である場合、被測定物Ａが非生分解性プラスチックであると判断し、入力された判別値が閾値を下回る場合、被測定物Ａが生分解性プラスチックであると判断してもよい。
【0072】
以上説明した実施形態、及び第１変形例～第６変形例において、制御部４は、必ずしも決定部６を有していなくてもよい。この場合、ユーザは、第１注目波長、第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を判別用波長として測定部３に直接入力してもよい。或いは、測定光Ｌは、判別用波長のみから構成される光であってもよい。その場合、ユーザから測定部３への判別用波長の入力を不要としてもよい。
【0073】
図３に示されたフローチャートにおいて、判別部８が二つの数値の大小関係を比較する際には、「以上」及び「よりも大きい」という二つの基準のどちらを用いてもよく、「以下」及び「未満」の二つの基準のうちのどちらを用いてもよい。
【0074】
本開示の要旨は、以下の［１］～［９］のとおりである。
［１］生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別装置であって、吸光度のピークを有する第１注目波長、第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射部と、前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定部と、前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出部と、前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別部と、を備え、前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、前記測定部は、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別装置。
［２］前記補助波長の少なくとも一つは、前記第１注目波長と前記第２注目波長との間の波長である、［１］記載の判別装置。
［３］前記判別式は、オフセット値と、前記各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、前記算出部は、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、［１］又は［２］記載の判別装置。
［４］前記第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、前記第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、前記補助波長は、１８８１±１０ｎｍである、［１］～［３］のいずれか記載の判別装置。
［５］前記第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、前記第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、前記補助波長は、１７３１±１０ｎｍ及び１８８１±１０ｎｍである、［１］～［４］のいずれか記載の判別装置。
［６］前記第２注目波長は、前記補助波長よりも短い、［５］記載の判別装置。
［７］前記生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブタン酸（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、及びポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含み、前記非生分解性プラスチックは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含む、［１］～［６］のいずれか記載の判別装置。
［８］生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別方法であって、吸光度のピークを有する第１注目波長、前記第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射ステップと、前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定ステップと、前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出ステップと、前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別ステップと、を備え、前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、前記測定ステップでは、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別方法。
［９］前記判別式は、オフセット値と、前記各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、前記算出ステップでは、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、［８］記載の判別方法。
［１］生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別装置であって、吸光度のピークを有する第１注目波長、第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射部と、前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定部と、前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出部と、前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別部と、を備え、前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、前記測定部は、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別装置。
［２］前記補助波長の少なくとも一つは、前記第１注目波長と前記第２注目波長との間の波長である、［１］記載の判別装置。
［３］前記判別式は、オフセット値と、前記各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、前記算出部は、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、［１］又は［２］記載の判別装置。
［４］前記第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、前記第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、前記補助波長は、１８８１±１０ｎｍである、［１］～［３］のいずれか記載の判別装置。
［５］前記第１注目波長は、１９００±１０ｎｍであり、前記第２注目波長は、１７２０±１０ｎｍであり、前記補助波長は、１７３１±１０ｎｍ及び１８８１±１０ｎｍである、［１］～［４］のいずれか記載の判別装置。
［６］前記第２注目波長は、前記補助波長よりも短い、［５］記載の判別装置。
［７］前記生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブタン酸（ＰＨＢＨ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、及びポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含み、前記非生分解性プラスチックは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群から選択される少なくとも一つのプラスチックを含む、［１］～［６］のいずれか記載の判別装置。
［８］生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックとを判別する判別方法であって、吸光度のピークを有する第１注目波長、前記第１注目波長とは異なるピークを有する第２注目波長、及び少なくとも一つの補助波長を含む判別用波長を有する測定光を被測定物に照射する照射ステップと、前記被測定物を透過又は反射した前記測定光に基づいて前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を測定する測定ステップと、前記判別用波長のそれぞれにおける前記被測定物の吸光度を標準化し、各標準化値を用いた判別式によって判別値を算出する算出ステップと、前記判別値に基づいて前記被測定物が生分解性プラスチック及び非生分解性プラスチックのいずれであるかを判別する判別ステップと、を備え、前記補助波長は、前記生分解性プラスチックに対する吸光度が前記第１注目波長及び前記第２注目波長よりも低くなる波長であり、前記測定ステップでは、前記補助波長における前記被測定物の吸光度をベース値として、前記第１注目波長及び前記第２注目波長におけるそれぞれの吸光度の標準化値を検出する、判別方法。
［９］前記判別式は、オフセット値と、前記各標準化値に係数を乗算した乗算値とに基づいて構成され、前記算出ステップでは、前記生分解性プラスチックに対する判別値が第１の値に収束し、前記非生分解性プラスチックに対する判別値が前記第１の値と異なる第２の値に収束するように、統計処理によって前記係数を決定する、［８］記載の判別方法。
【符号の説明】
【0075】
１…判別装置、２…照射部、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…測定部、７…算出部、８…判別部、Ａ…被測定物、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…係数、Ｌ…測定光、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…標準化値、Ｚ…オフセット値、λ１…第１注目波長、λ２…第１補助波長、λ３…第２注目波長、λ４…第２補助波長。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】