特開 2024-158888 気泡状態特定装置、気泡状態特定方法、及び、プログラム

(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】P2024158888

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】気泡状態特定装置、気泡状態特定方法、及び、プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/59 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

G01N21/59 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023074505

(22)【出願日】2023-04-28

(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】田島 良一

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 優子

(72)【発明者】

【氏名】立石 幸一

(72)【発明者】

【氏名】柏野 亮太

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059AA05

2G059BB04

2G059EE01

2G059FF04

2G059MM01

2G059MM02

2G059MM05

2G059PP02

(57)【要約】

【課題】気泡状態を精度良く特定する。
【解決手段】気泡状態特定装置１０は、それぞれが液体を透過した光の強度をそれぞれ示す複数の光強度データからなる光強度データ群を取得するデータ取得部１４Ｂと、取得された測定データ群に基づいて、光強度を階級とした複数の光強度データの度数分布を生成し、生成した度数分布に基づいて液体の気泡状態を特定する気泡状態特定部１４Ｄと、を備える。気泡状態特定装置１０は、測定データ群に基づいて液体の濃度を導出する濃度導出部１４Ｃと、濃度を、気泡状態と気泡状態を原因とする濃度の信頼性との少なくとも一方とともに出力する出力制御部１４Ｅと、をさらに備えてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれが液体の気泡状態に応じて異なる値の物理量を示す複数の測定データからなる測定データ群を取得するデータ取得部と、
取得された前記測定データ群に基づいて、前記物理量を階級とした前記複数の測定データの度数分布を生成し、生成した前記度数分布に基づいて前記液体の気泡状態を特定する気泡状態特定部と、
を備える気泡状態特定装置。

【請求項2】

前記気泡状態特定部は、前記度数分布の全階級を分割した複数の領域のうち、累積度数の変化度が閾値よりも大きくなった領域の位置に応じて前記気泡状態を特定する、
請求項１に記載の気泡状態特定装置。

【請求項3】

前記複数の測定データは、前記液体を透過した光の強度をそれぞれ示す複数の光強度データであり、
前記気泡状態特定部は、
前記複数の領域のうち、前記液体に気泡が発生していないとしたときに前記複数の光強度データが最も集まる第１領域よりも階級が下の第２領域での前記変化度が前記第２領域に設定された前記閾値を超えたときに前記気泡状態として気泡の多い状態を特定し、
前記複数の領域のうち、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域での前記変化度が前記第３領域に設定された前記閾値を超えていないときに前記気泡状態として気泡の少ない状態を特定し、
前記第３領域での前記変化度が前記第３領域に設定された前記閾値を超えたときに前記気泡状態として気泡の多い状態を特定する、
請求項２に記載の気泡状態特定装置。

【請求項4】

前記気泡状態特定部は、前記複数の領域のうち、前記第１領域よりも階級が上の第４領域での前記変化度が前記第４領域に設定された前記閾値を超えたときに前記気泡状態として気泡の大きい状態を特定する、
請求項３に記載の気泡状態特定装置。

【請求項5】

取得された前記測定データ群に基づいて前記液体の濃度を導出する濃度導出部と、
前記濃度を、前記気泡状態と前記気泡状態を原因とする前記濃度の信頼性との少なくとも一方とともに出力する出力制御部と、をさらに備える、
請求項１に記載の気泡状態特定装置。

【請求項6】

前記出力制御部は、前記気泡状態に基づいて、前記濃度が信頼性の高い正常値である旨と、前記濃度が信頼性の低い異常値である旨と、前記濃度が信頼性に注意を要する要注意値である旨と、のいずれかを前記信頼性として出力する、
請求項５に記載の気泡状態特定装置。

【請求項7】

それぞれが液体の気泡状態に応じて異なる値の物理量を示す複数の測定データからなる測定データ群を取得するデータ取得ステップと、
取得された前記測定データ群に基づいて、前記物理量を階級とした前記複数の測定データの度数分布を生成し、生成した前記度数分布に基づいて前記液体の気泡状態を特定する気泡状態特定ステップと、
を備える気泡状態特定方法。

【請求項8】

コンピュータに、
それぞれが液体の気泡状態に応じて異なる値の物理量を示す複数の測定データに基づいて、前記物理量を階級とした前記複数の測定データの度数分布を生成し、生成した前記度数分布に基づいて前記液体の気泡状態を特定する気泡状態特定ステップを実行させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体に生じた気泡の状態を特定する気泡状態特定装置、気泡状態特定方法、及び、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体のエッチング液や洗浄液といった水溶液の濃度を測定する液体濃度計が知られている。特許文献１には、光源が出射する特定波長の光と、分光部により分光された特定波長の光の強度とに基づく吸光度を導出し、導出した吸光度に基づいて液体の濃度を測定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２４３８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

液体の濃度測定には、液体内に生じた気泡が悪影響を及ぼすことがある。このようなことを考えると、液体内の気泡状態の把握は重要である。

【0005】

本発明は、気泡状態を精度良く特定することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る気泡状態特定装置は、それぞれが液体の気泡状態に応じて異なる値の物理量を示す複数の測定データからなる測定データ群を取得するデータ取得部と、取得された前記測定データ群に基づいて、前記物理量を階級とした前記複数の測定データの度数分布を生成し、生成した前記度数分布に基づいて前記液体の気泡状態を特定する気泡状態特定部と、を備える。

【0007】

一例として、前記気泡状態特定部は、前記度数分布の全階級を分割した複数の領域のうち、累積度数の変化度が閾値よりも大きくなった領域の位置に応じて前記気泡状態を特定する、ようにしてもよい。

【0008】

一例として、前記複数の測定データは、前記液体を透過した光の強度をそれぞれ示す複数の光強度データであり、前記気泡状態特定部は、前記複数の領域のうち、前記液体に気泡が発生していないとしたときに前記複数の光強度データが最も集まる第１領域よりも階級が下の第２領域での前記変化度が前記第２領域に設定された前記閾値を超えたときに前記気泡状態として気泡の多い状態を特定し、前記複数の領域のうち、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域での前記変化度が前記第３領域に設定された前記閾値を超えていないときに前記気泡状態として気泡の少ない状態を特定し、前記第３領域での前記変化度が前記第３領域に設定された前記閾値を超えたときに前記気泡状態として気泡の多い状態を特定する、ようにしてもよい。

【0009】

一例として、前記気泡状態特定部は、前記複数の領域のうち、前記第１領域よりも階級が上の第４領域での前記変化度が前記第４領域に設定された前記閾値を超えたときに前記気泡状態として気泡の大きい状態を特定する、ようにしてもよい。

【0010】

一例として、上記の気泡状態特定装置は、取得された前記測定データ群に基づいて前記液体の濃度を導出する濃度導出部と、前記濃度を、前記気泡状態と前記気泡状態を原因とする前記濃度の信頼性との少なくとも一方とともに出力する出力制御部と、をさらに備える、ようにしてもよい。

【0011】

一例として、前記出力制御部は、前記気泡状態に基づいて、前記濃度が信頼性の高い正常値である旨と、前記濃度が信頼性の低い異常値である旨と、前記濃度が信頼性に注意を要する要注意値である旨と、のいずれかを前記信頼性として出力する、ようにしてもよい。

【0012】

本発明に係る気泡状態特定方法は、それぞれが液体の気泡状態に応じて異なる値の物理量を示す複数の測定データからなる測定データ群を取得するデータ取得ステップと、取得された前記測定データ群に基づいて、前記物理量を階級とした前記複数の測定データの度数分布を生成し、生成した前記度数分布に基づいて前記液体の気泡状態を特定する気泡状態特定ステップと、を備える。

【0013】

本発明に係るプログラムは、コンピュータに、それぞれが液体の気泡状態に応じて異なる値の物理量を示す複数の測定データに基づいて、前記物理量を階級とした前記複数の測定データの度数分布を生成し、生成した前記度数分布に基づいて前記液体の気泡状態を特定する気泡状態特定ステップを実行させる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、気泡状態を精度良く特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る気泡状態特定装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１の制御部の一例のハードウェア構成図である。

【図3】図３は、気泡状態を特定する気泡状態特定処理のフローチャートである。

【図4】図４は、光強度データ群と、光強度データ群の度数分布、相対度数分布、及び、累積相対度数分布と、の関係を示す図である。

【図5】図５は、図３のステップＳ１６の詳細な処理例のフローチャートである。

【図6】図６は、気泡の無いときの度数分布及び累積相対度数分布のグラフである。

【図7】図７は、気泡が多いときの度数分布及び累積相対度数分布のグラフである。

【図8】図８は、気泡が少ないときの度数分布及び累積相対度数分布のグラフである。

【図9】図９は、気泡が多いが図７のときより少ないときの度数分布及び累積相対度数分布のグラフである。

【図10】図１０は、気泡が大きいときの度数分布及び累積相対度数分布のグラフである。

【図11】図１１は、図６及び図７の累積相対度数の階級ごとの傾きのグラフである。

【図12】図１２は、図８及び図９の累積相対度数の階級ごとの傾きのグラフである。

【図13】図１３は、図１２のグラフの一部であって、図１２のグラフの縦軸（傾き）を拡大したグラフである。

【図14】図１４は、図１０の累積相対度数の階級ごとの傾きのグラフである。

【図15】図１５は、図１４のグラフの一部であって、図１４のグラフの縦軸（傾き）を拡大したグラフである。

【図16】図１６は、図５のステップＳ１６Ｄの詳細な処理例のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態及びその変形例について、図面を参照して説明する。

【0017】

図１に示す本実施形態に係る気泡状態特定装置１０は、液体濃度計として構成されている。気泡状態特定装置１０は、投光部１１、受光部１２、記憶部１３、制御部１４、出力部１５、及び、入力部１６を備える。

【0018】

投光部１１は、濃度測定に使用する特定波長を含む特定波長帯域の光を濃度の測定対象としての液体に出射する。特定波長としては、濃度を測定したい溶質による吸光度が高い波長が選択される。特定波長帯域は、特定波長のみからなってもよいし、特定波長とそれ以外の波長とからなってもよい。特定波長は、１の波長であっても、複数波長であってもよい。測定対象は、特定波長帯域の光を透過する透過部（例えば、透明体）を備える測定管などを流れているものとする。投光部１１は、例えば、発光素子と、発光素子を駆動する駆動回路と、を備える。発光素子からの光は、測定管の透過部を介して測定対象を透過する。透過部は、測定管の一部であっても全部であってもよい。透過部は、特定波長帯域の光のみを透過するように構成されてもよい。例えば、特定波長帯域の光が赤外線である場合、透過部は赤外線を透過するが可視光は透過しない不透明の材料から構成されてもよい。

【0019】

受光部１２は、測定対象を透過した投光部１１からの光のうちの上記特定波長帯域（上述のように、特定波長のみからなってもよい）の光を受光しその光強度を測定する。受光部１２は、例えば、投光部１１から出射され測定対象を透過した光の特定波長帯域の光を分光する分光器と、当該分光器により分光された特定波長帯域の光を受光する受光素子とを備える。さらに、受光部１２は、受光素子で受光した前記光の光子の数をカウントすることで当該光の光強度を測定する処理回路も含む。特定波長帯域の光を受光するうえで、分光器の代わりにフィルタ等の波長選択性のある素子を使用してもよい。処理回路は、光子のカウント値を光強度とし、当該光強度を示す測定データを光強度データとして生成する。受光部１２は、光強度データを、ＦＩＦＯ（First In First Out）のバッファメモリなどの記憶部１３に記録する。受光部１２は、光強度データを記憶部１３に記録するたびにその旨の通知を記録通知として制御部１４に送信する。光強度は、電圧値などにより表されてもよい。この場合、受光素子は、特定波長帯域の光の光強度を電圧値に変換することで光強度を測定し、処理回路は、光強度を表す電圧値を示す測定データを光強度データとして生成する。

【0020】

制御部１４は、装置の動作を制御するように構成されている。制御部１４は、マイクロコンピュータ等のコンピュータ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの制御回路からなる。制御部１４は、タイミング制御部１４Ａと、データ取得部１４Ｂと、濃度導出部１４Ｃと、気泡状態特定部１４Ｄと、出力制御部１４Ｅと、を備える。制御部１４がコンピュータの場合、制御部１４は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ１４Ｘと、プロセッサ１４Ｘのメインメモリ、及び、各種データ及びプログラムを記憶する不揮発性の記憶装置を含むメモリ１４Ｙと、プロセッサ１４Ｘが受光部１２、出力部１５、及び、入力部１６などの制御部１４外部の要素と通信するためのインターフェイス１４Ｚと、を備える。プロセッサ１４Ｘは、メモリ１４Ｙに記憶されたプログラムを実行することで、上記各部１４Ａ～１４Ｅとして動作する。各部１４Ａ～１４Ｅは、協働して図３の処理を実行する。

【0021】

図３の処理では、まず、タイミング制御部１４Ａが、光の出射と、光強度データの取得及び記録とを、投光部１１及び受光部１２にそれぞれ行わせる（ステップＳ１１）。次に、データ取得部１４Ｂは、記憶部１３に記録される光強度データの個数のカウント値をインクリメントする（ステップＳ１２）。例えば、データ取得部１４Ｂは、受光部１２からの記録通知を受信したときに前記カウント値を１つ増やす。その後、データ取得部１４Ｂは、カウント値が所定数Ｎ（例えば、Ｎ＝４０００）に達したかを判別する（ステップＳ１３）。カウント値が所定数Ｎに達するまででは、ステップＳ１１～Ｓ１３が繰り返し実行される。これにより、Ｎ個の光強度データが、記憶部１３に記録されることになる。

【0022】

カウント値が所定数Ｎに達した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、データ取得部１４Ｂは、このＮ個（複数）の光強度データ（図４）を光強度データ群として記憶部１３から取得する（ステップＳ１４）。なお、取得された光強度データ群は、記憶部１３から削除される。

【0023】

その後、濃度導出部１４Ｃが、データ取得部１４Ｂが取得した光強度データ群に基づいて、測定対象の濃度を導出する（ステップＳ１５）。濃度導出部１４Ｃは、光強度データ群に含まれる少なくとも一部の光強度データが示す光強度に基づいて、特定波長帯域（上述のように、特定波長のみであってもよい）の光の測定対象の液体による吸光度を導出し、導出した吸光度から濃度値を導出する。吸光度は、例えば測定対象の液体を透過する前の特定波長帯域の光の光強度（基準となる光強度）で、光強度データが示す光強度を割った数値に対して対数を取ることで算出される。基準となる光強度は、固定値として設定されてもよく、また、測定対象の液体を透過する前の特定波長帯域の光を受光し、その光強度を測定する不図示の受光部により検出されてもよい。また、測定対象の液体を透過する前の特定波長帯域の光の光強度以外にも、基準となるような光強度があれば、その基準となる光強度と、光強度データが示す光強度と、を用いて吸光度を算出してもよい。濃度の導出方法（特に、濃度の算出式）は任意であり、他の方法により導出されてもよい。濃度の導出により、測定対象の液体中の特定の媒質（つまり特定波長の光を吸光する媒質）の濃度が測定されたことになる。

【0024】

ステップＳ１５の前後又はステップＳ１５と並行して、気泡状態特定部１４Ｄが、データ取得部１４Ｂが取得した光強度データ群に基づいて、測定対象に生じた気泡の状態つまり測定対象の気泡状態を特定する（ステップＳ１６）。気泡状態特定部１４Ｄは、図５に示す処理により、気泡状態を特定する。

【0025】

気泡状態特定部１４Ｄは、まず、光強度データ群（図４）に基づいて、当該光強度データ群に含まれる複数つまりＮ個の光強度データの度数分布を導出する（ステップＳ１６Ａ）。度数分布の階級は、光強度データが示し得る光強度を所定範囲ごとにグループ分けした光強度であり、度数は、その階級に属する光強度データの数である。気泡状態特定部１４Ｄは、階級ごとに、その階級に入る光強度を示す光強度データの数を度数としてカウントすることで度数分布を生成する。その後、気泡状態特定部１４Ｄは、度数分布の各度数を光強度データ群のデータ数であるＮで除して相対度数分布（図４）を導出する（ステップＳ１６Ｂ）。その後、気泡状態特定部１４Ｄは、階級ごとに、その階級以下の各階級の度数を累積して累積相対度数分布（図４）を導出する（ステップＳ１６Ｃ）。

【0026】

その後、気泡状態特定部１４Ｄは、累積相対度数分布を解析して、測定対象の気泡状態を特定する（ステップＳ１６Ｄ）。気泡状態は、測定対象である液体に生じた気泡の多さ及び又は大きさと、当該気泡によって、濃度導出部１４Ｃによって導出された濃度の信頼性の情報（異常、正常、及び、要注意など）と、を含む。気泡状態は、前者と後者との一方のみを含んでもよい。液体に生じた気泡は、測定管の内壁などに付着した気泡を含む。気泡状態に応じて、濃度を測定したい特定の媒質の吸光度（透過度でもよい。以下、同じ）が変化するため、濃度の測定精度が変化する。ここで、気泡状態と度数分布との関係を説明する。

【0027】

図６は、測定対象内に気泡が無く、濃度導出部１４Ｃに導出された濃度である導出濃度が信頼性の高い正常値といえる場合（より具体的に、導出濃度が真の濃度に近い場合）の度数分布の棒グラフ及び累積相対度数分布の折れ線グラフである。図６に示すように、気泡が無い場合、特定階級（１５０００付近の階級）の光強度データが集まる。このため、この特定階級の領域に傾きＡが生じる。光強度データの集中により、ここでの傾きＡの傾き角は大きくなっている。なお、図６のような気泡が全く無いケースは、理想的ではあるがレアケースである。実際は測定対象内に気泡が少なからず生じる（後述の図８及び図９の各状態が多くの状態となる）。

【0028】

図７は、測定対象内の気泡が多く、導出濃度が信頼性の低い異常値といえる場合（より具体的に、導出濃度が真の濃度から遠い場合）の度数分布の棒グラフ及び累積相対度数分布の折れ線グラフである。この場合、気泡の影響により光強度データが０付近の階級に集中してしまうことで生ずる傾きＢが現れる。光強度データの集中により、ここでの傾きＢの傾き角は大きくなっている。

【0029】

図８は、測定対象に気泡が混入しているが、気泡の量が少なく、導出濃度が信頼性の高い正常値といえる場合（より具体的に、導出濃度が真の濃度に近い場合）の度数分布の棒グラフ及び累積相対度数分布の折れ線グラフである。図８に示すように、特定階級及び０付近の階級に光強度データが集中するため、傾きＡ及び傾きＢに加え、０付近の階級から特定階級までの間に広く分布した光強度データによる傾きＣが発生する。なお、光強度データは、特定階級及び０付近の階級といった二つの階級に分散するため、ここでの傾きＡ及びＢの傾き角は、図６及び図７の場合よりも、それぞれ小さくなる。

【0030】

図９は、図８の場合よりも測定対象に多くの気泡が混入し、導出濃度が比較的信頼性の低い当該信頼性に注意を要する要注意の値といえる場合（より具体的に、導出濃度が真の濃度からある程度遠くなる可能性もある場合）の度数分布の棒グラフ及び累積相対度数分布の折れ線グラフである。この場合、折れ線グラフの形状は、図８のグラフと類似するものの、気泡の影響により光強度データのバラツキが強くなり、傾きＣの傾き角が図８より大きくなる（ここでは、４５度程度となっている）。図８と図９から、傾きＣの傾き度合いにより、気泡の多少が判別されることが分かる。

【0031】

図１０は、測定対象に含まれる気泡が図７～図９の一般的なサイズの気泡よりも大きく、導出濃度が信頼性の低い異常値といえる場合の度数分布及び累積相対度数分布の各グラフである。図１０の例では気泡が大きすぎて、光強度データの分布が広くなっている。このとき、傾きＢ及びＣは捉えられるが、傾きＡは捉えられない。また、傾きＡが発生する領域よりも上の階級の領域に傾きＤが生じる。

【0032】

以上のようなことを前提として、気泡状態特定部１４Ｄは、累積相対度数分布を解析して気泡状態を特定する。具体的に、気泡状態特定部１４Ｄは、下記式（１）を用いて、累積相対度数分布における階級ごとに、累積相対度数の、１つ下の階級（光強度「０」側に隣接する階級）からの変化度つまり傾きを求める。なお、１番目の階級（ここでは、図４の「０≦Ｔ＜Ｘ」の階級）での傾きの算出ではＹ－１＝０となる。０番目の階級値及び累積相対度数は、０とする。
（Ｙ番目の階級の累積相対度数－「Ｙ－１」番目の階級の累積相対度数）／（Ｙ番目の階級値－「Ｙ－１」番目の階級値）・・・（１）

【0033】

なお、階級が細かい場合には、上記式（１）の代わりに下記式（２）により、累積相対度数の変化のグラフにおける各階級値の位置での微分値を変化度ないし傾きとして求めてもよい。
ｄ（累積相対度数）／ｄ（階級値）・・・（２）

【0034】

上記式（１）が採用される場合、各階級での傾きは、階級ごとの度数そのものにより表されてもよい。また、上記式（１）及び（２）のいずれでも、光強度データ群の光強度データのデータ数が固定であるので、相対度数を度数そのものとしてもよい。度数と相対度数とには、一定の相関関係があるため、相対度数を度数の一種として捉えてもよい。なお、光強度データ群の光強度データのうち、明らかな異常値のデータについては度数分布の生成で使用されない場合など、データ数が固定でない場合には、相対度数が使用される。

【0035】

図６及び図７の累積相対度数の傾きのグラフは、図１１のようになる（傾きは、上記式（１）によって求めた傾き。図１２～図１５について同じ）。図１１の実線のグラフが図６の累積相対度数の傾きを示し、破線のグラフが図７の累積相対度数の傾きを示している。図８及び図９の累積相対度数の傾きのグラフは、図１２及び図１３のようになる。図１２及び図１３の実線のグラフが図８の累積相対度数の傾きを示し、破線のグラフが図９の累積相対度数の傾きを示している。図１０の累積相対度数の傾きのグラフは、図１４及び図１５のようになる。

【0036】

気泡状態特定部１４Ｄは、光強度の階級を領域Ａ～領域Ｄに分ける。光強度のうち、光強度０以上５０００未満の領域を領域Ｂ、光強度が５０００以上１００００未満の領域を領域Ｃ、光強度が１００００以上２００００未満の領域を領域Ａ、光強度が２００００以上の領域を領域Ｄという。領域Ａ～Ｄは、傾きＡ～Ｄがそれぞれ生じ得る領域として予め定められる。領域Ａ～Ｄには、気泡状態を特定するための適切な閾値Ａ～Ｄがそれぞれ設定されている。

【0037】

図１１に示すように、閾値Ａ及びＢは、０．０００５に設定される。気泡状態特定部１４Ｄは、上記で求めた階級ごとの傾きのうち、領域Ａ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ａを超えた場合（図１１の実線参照）、傾斜角の大きな傾きＡが生じており、現在の気泡状態を、気泡が無く、上記で導出された導出濃度が信頼性の高い正常値といえる状態（図６の状態）と特定する。気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｂ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ｂを超えた場合（図１１の破線参照）、傾斜角の大きな傾きＢが生じており、現在の気泡状態を、気泡が多く、そのため導出濃度が信頼性の低い異常値といえる状態（図７の状態）と特定する。

【0038】

なお、気泡の影響は、光強度データ群が示す各光強度にバラツキを生じさせる。このため、度数分布は一定の広がりを持つ。つまり、傾きＢの傾き角は、９０度よりも小さくなる。他方、測定管の汚れなど、測定される光強度に常にかつ一定に作用する現象によっては、光強度のバラツキは見られない。このため、傾きＢの傾き角は９０度近くになる。従って、気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｂ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ｂを超えかつ閾値Ｘ未満の場合に、導出濃度が異常値といえる原因が気泡にあると特定し、傾きＢが閾値Ｘ以上の場合には、前記原因が気泡以外の汚れなどにあると特定してもよい。

【0039】

領域Ａ及びＢで傾きの値が閾値Ａ及びＢを超えなかった場合（図１２の場合）、測定対象内に気泡は存在するが、導出濃度の信頼性への影響は軽微である可能性がある。このことの判別は、図８等の傾きＣに基づいて行われる。傾きＣが生じる領域Ｃには、閾値Ｃとして０．００００２が設定される（図１３）。気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｃ内の傾きの各値のうちのいずれもが閾値Ｃ以下の場合（図１３の実線参照）、傾きＣの傾斜角が小さく、現在の気泡状態を、気泡が少なく、導出濃度が信頼性の高い正常値といえる状態（図８の状態）と特定する。他方、気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｃ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ｃを超えた場合（図１３の破線参照）、傾きＣの傾斜角が大きく、気泡の状態を、気泡が多く、導出濃度が、比較的信頼性の低い当該信頼性に注意を要する要注意値といえる状態（図９の状態）と特定する。

【0040】

気泡のサイズが大きすぎるか否かは、領域Ｄの閾値Ｄにより判別される。気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｄ内の傾きの各値のうちのいずれが閾値Ｄ（ここでは、０．００００２）を超えている場合、傾きＤが生じているとして、現在の気泡状態を、気泡が大きく、導出濃度が信頼性の低い異常値といえる状態（図１０参照）と特定する。図６～図１０に示すように、傾きＤは気泡が大きい場合にのみ生じ、その他の場合、領域Ｄの傾きは０となる。閾値Ｄにより、気泡が大きい状態が検出される。

【0041】

気泡状態特定部１４Ｄは、上記ステップＳ１６Ｄの気泡状態の特定の際に、例えば、図１６の処理を行う。つまり、気泡状態特定部１４Ｄは、まず、上記のように、累積相対度数分布における各階級について、累積相対度数の、１つ下の階級（光強度「０」側に隣接する階級）からの変化度つまり傾きを求める（ステップＳ２１）。

【0042】

その後、気泡状態特定部１４Ｄは、ステップＳ２１で求めた階級ごとの累積相対度数の傾きのうち、領域Ａ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ａを超えているかを判別する（ステップＳ２２）。気泡状態特定部１４Ｄは、ステップＳ２２の判別結果が「Ｙｅｓ」の場合、現在の気泡状態として、気泡が無く、導出濃度が正常値といえる状態を特定する（ステップＳ２３）。

【0043】

ステップＳ２２の判別結果が「Ｎｏ」の場合、気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｂ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ｂを超えているかを判別する（ステップＳ２４）。気泡状態特定部１４Ｄは、ステップＳ２４の判別結果が「Ｙｅｓ」の場合、現在の気泡状態として、気泡が多く、導出濃度が異常値といえる状態を特定する（ステップＳ２５）。

【0044】

ステップＳ２４の判別結果が「Ｎｏ」の場合、気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｄ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ｄを超えているかを判別する（ステップＳ２６）。気泡状態特定部１４Ｄは、ステップＳ２６の判別結果が「Ｙｅｓ」の場合、現在の気泡状態として、気泡が大きく、導出濃度が異常値といえる状態を特定する（ステップＳ２７）。

【0045】

ステップＳ２６の判別結果が「Ｎｏ」の場合、気泡状態特定部１４Ｄは、領域Ｃ内の傾きの各値のうちのいずれかが閾値Ｃを超えているかを判別する（ステップＳ２８）。気泡状態特定部１４Ｄは、ステップＳ２８の判別結果が「Ｙｅｓ」の場合、現在の気泡状態として、気泡が多く、導出濃度が、その信頼性に注意を要する要注意値といえる状態（図９の状態）と特定する（ステップＳ２９）。気泡状態特定部１４Ｄは、ステップＳ２８の判別結果が「Ｎｏ」の場合、現在の気泡状態として、気泡が少なく、導出濃度が正常値といえる状態（図９の状態）と特定する（ステップＳ３０）。

【0046】

ステップＳ２３、Ｓ２５、Ｓ２７、Ｓ２９、及びＳ３０のあとは、図３のステップＳ１７が実行される。ステップＳ１７では、出力制御部１４Ｅが、濃度導出部１４Ｃが導出した濃度及び気泡状態特定部１４Ｄが特定した気泡状態を、出力部１５を介して装置１０の外部に外部出力する出力制御を行う。出力制御部１４Ｅは、気泡状態の代わり又は気泡状態に加えて、気泡状態に基づく濃度値の信頼性、例えば、気泡状態に基づいて、濃度が正常値である旨、濃度が異常値である旨、又は、濃度が要注意値である旨のいずれかを選択して出力してもよい。例えば、ステップＳ３０が実行された場合、濃度が正常値である旨が出力される。例えば、ステップＳ２９が実行された場合、濃度が要注意値である旨が出力される。

【0047】

出力部１５は、装置１０の外部にある外部装置９０、例えば、ユーザが監視する上位装置又はユーザの端末と通信する通信インターフェイスを含む。出力部１５は、出力制御部１４Ｅによる出力制御により、上記濃度などを外部装置９０に外部出力する。これにより、測定対象の濃度と気泡状態及び又は濃度の信頼性とをユーザに報知することができる。出力部１５は、濃度等を表示することで装置１０の外部に外部出力する表示装置を含んでもよい。これによっても、濃度等がユーザに報知される。

【0048】

入力部１６は、所定の操作装置からなる。ユーザは、入力部１６を介して、光強度データの取得及び記録の周期、ステップＳ１３の「Ｎ」の値などを設定できる。入力部１６は、上記通信インターフェイスを含んでもよく、光強度データの取得及び記録の周期、ステップＳ１３の「Ｎ」の値などは、外部装置９０から入力されてもよい。

【0049】

本実施形態では、上述のように、気泡状態特定部１４Ｄが、データ取得部１４Ｂにより取得された、複数の光強度データからなる光強度データ群に基づいて、光強度を階級とした度数分布を生成する。生成される度数分布には、相対度数分布が含まれる。つまり、度数は、相対度数を適宜含む概念である。そして、気泡状態特定部１４Ｄは、生成した前記度数分布に基づいて液体の気泡状態を特定する。このため、度数分布により、気泡状態（ここでは、気泡の多少及び又は大小、濃度の信頼性への影響度）が特定される。さらに、度数分布が用いられることで、複数の光強度データに基づいて統計的に気泡状態が特定されるので、気泡状態が精度良く特定される。

【0050】

本実施形態では、度数分布を用いることで気泡状態として３つ以上の状態を特定されるので、気泡が多いか少ないかなどの２つの状態のみの特定に比べ、気泡状態が細かくつまり精度良く特定される。

【0051】

気泡状態特定部１４Ｄが、度数分布に基づいて気泡状態を特定する態様としては、上記のように、累積相対度数分布における累積相対度数の階級ごとの変化度を介して気泡状態を特定する態様の他、上述のように上記式（１）で変化度を導出する場合のように、度数分布の階級ごとの度数そのものを介して気泡状態を特定する態様が採用されてもよい。また、上述のように累積相対度数ではなく、度数そのものの累積値である累積度数が用いられて気泡状態が特定される態様も含まれる。

【0052】

また、本実施形態では、気泡状態特定部１４Ｄが、度数分布の全階級を分割した複数の領域（領域Ａ～Ｄ）のうち、累積度数（累積相対度数を含む）の変化度（上記のような各階級の度数そのものを含む）が閾値（領域Ａ～Ｄにそれぞれ設定された閾値Ａ～Ｄ）よりも大きくなった領域の位置に応じて気泡状態を特定する。これにより、気泡状態が精度良く特定される。

【0053】

また、本実施形態では、気泡状態特定部１４Ｄが、前記の複数の領域のうち、測定対象の液体に気泡がないとしたときに複数の光強度データが最も集まる第１領域（領域Ａ）よりも階級が下の第２領域（領域Ｂ）での前記の変化度が第２領域に設定された閾値（閾値Ｂ）を超えたときに、現在の気泡状態として気泡の多い状態を特定する。さらに、気泡状態特定部１４Ｄは、前記の複数の領域のうち、第１領域と第２領域との間の第３領域（領域Ｃ）での前記の変化度が第３領域に設定された閾値（閾値Ｃ）を超えていないときに、現在の気泡状態として気泡の少ない状態を特定し、前記の変化度が前記の閾値（閾値Ｃ）を超えたときに、現在の気泡状態として気泡の多い状態（特に、変化度が第２領域の閾値を超えたときよりは少ない状態）を特定する。これにより、気泡状態が精度良く特定される。なお、第３領域の変化度が閾値を超えるような状態の場合、濃度値が複数回の導出にわたってふらつくことになる。このふらつきの原因は種々あるが、第３領域の変化度が閾値を超えたことが特定されることで、ふらつきの原因が気泡によるものと特定される。

【0054】

また、本実施形態では、気泡状態特定部１４Ｄが、前記の複数の領域のうち、第１領域よりも階級が上の第４領域（領域Ｄ）での前記変化度が第４領域に設定された閾値（閾値Ｄ）を超えたときに気泡状態として気泡が大きい状態を特定する。これにより、気泡状態が精度良く特定される。

【0055】

また、本実施形態では、装置１０は、光強度データ群に基づいて測定対象である液体の濃度（特定の溶質の濃度）を導出する濃度導出部１４Ｃと、濃度を、気泡状態とこの気泡状態による濃度の信頼性との少なくとも一方とともに出力する出力制御部１４Ｅとをさらに備える。これにより、濃度測定の際に、気泡状態と、濃度の信頼性との少なくとも一方もユーザ又は他の装置に報知できる。

【0056】

また、本実施形態では、出力制御部１４Ｅは、前記気泡状態に基づいて、前記濃度が信頼性の高い正常値である旨と、前記濃度が信頼性の低い異常値である旨と、前記濃度が信頼性に注意を要する要注意値である旨と、のいずれかを前記信頼性として出力する。これにより、濃度の信頼性をユーザ又は他の装置に報知できる。

【0057】

本実施形態については、種々の変更が可能である。

【0058】

装置１０は、濃度計ではなく、気泡状態を特定するのみの装置であってもよい。特定された気泡状態は、ユーザに報知されるか、他の装置で使用されてもよい。

【0059】

気泡状態を特定するために使用されるデータは、例えば、液体の気泡状態に応じて異なる値の物理量を示す測定データであればよい。このような測定データとしては、上記のような測定対象を透過した測定光の光強度（光量ともいえる）を測定した光強度データの他、測定対象を透過した超音波の強度を測定したデータが挙げられる。測定データとより詳細には光強度データとして、測定光の測定対象に対する透過前後の光強度の差を示すデータが採用されてもよい。

【0060】

装置１０のハードウェア構成は任意である。上記プログラムは、例えば、不揮発性の記憶装置などのコンピュータが読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶されればよい。

【0061】

図１６のステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８の処理順序は、任意である。例えば、ステップＳ２２及びＳ２３とステップＳ２６及びＳ２７との順序を入れ替えてもよい。なお、気泡が大きくて導出濃度が異常値となる場合、領域Ｃの傾きが閾値Ｃを超える場合もある。従って、例えば、ステップＳ２８～Ｓ３０よりもステップＳ２６及びＳ２７の方が先に実行されることが望ましい。これにより、導出濃度が気泡が大きいことによる異常値であるにも関わらず、つまり、ステップＳ２６；ＹｅｓでステップＳ２７が実行される必要があるにも関わらず、先にステップＳ２８；Ｙｅｓの判別結果によって、ステップＳ２９が実行されて、導出濃度が要注意値と誤判定されてしまうことが抑制される。

【0062】

以上、実施形態及び変形例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記実施形態及び変形例に対する様々な変更が含まれる。上記実施形態及び変形例に挙げた各構成は、矛盾の無い範囲で適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0063】

１０…気泡状態特定装置、１１…投光部、１２…受光部、１３…記憶部、１４…制御部、１４Ａ…タイミング制御部、１４Ｂ…データ取得部、１４Ｃ…濃度導出部、１４Ｄ…気泡状態特定部、１４Ｅ…出力制御部、１４Ｘ…プロセッサ、１４Ｙ…メモリ、１４Ｚ…インターフェイス、１５…出力部、１６…入力部、９０…外部装置。

【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】