JP2003075338A - 吸光度測定装置 - Google Patents

吸光度測定装置

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JP2003075338A
JP2003075338A JP2001271788A JP2001271788A JP2003075338A JP 2003075338 A JP2003075338 A JP 2003075338A JP 2001271788 A JP2001271788 A JP 2001271788A JP 2001271788 A JP2001271788 A JP 2001271788A JP 2003075338 A JP2003075338 A JP 2003075338A
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absorbance
light
liquid
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JP2001271788A
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Osamu Akiyama
修 秋山
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偶発的に発生する気泡等による異常データを
判断できるオペレータがいなくても、良好にデータ処理
できる吸光度測定装置を提供する。 【解決手段】 サンプル液の吸光度を15秒間隔で測定
し、過去一分間のデータa1、a2、・・・a15を得
る。この一分間に大気泡等による異常データはa5と異
物等によるa10である。大きな気泡の場合、光が良く
透過し、小さい気泡の場合、光が曲げられるので検出器
の受光面の感度むらなどにより少し減少することがあ
る。また、異物がある場合は、光が透過しにくいので吸
光度は低下する。これはごくまれな現象であり、データ
処理において、現在の時間での測定データa15を含
み、過去の一定時間までの測定データの最大値a5と最
小値a10を除外し、残りのデータの平均値を演算して
出力表示する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、医療や食品産業、
農業などの分野で用いられる電解水製造装置における吸
光度測定に係わり、特に、その生成された強酸性水に含
まれる次亜塩素酸の濃度をモニタする吸光度測定装置に
関する。 【0002】 【従来の技術】電解水製造装置は、含塩素水を電気分解
することによって、陽極側に強酸性水を、陰極側に強ア
ルカリ水をそれぞれ生成するものである。水が塩素を含
んでいるとき、陽極側で発生する強酸性水には、殺菌能
力を有する次亜塩素酸が含まれる。特に、水に塩化ナト
リウムや塩化カリウム等を加えて電気分解を行なった時
に、陽極側で発生する強酸性水は、次亜塩素酸を数10
ppm含み、低pH(2.5〜3.0)、高ORP(酸
化還元電位を表すORPが+1100mV程度)を示
し、強力な殺菌効果を持つことが知られている。そこで
生成された強酸性水は、医療の分野では、病院での手指
消毒、院内感染を起こすMRSAの殺菌などに効果ある
ものとして用いられ、食品産業では厨房機器の消毒、殺
菌、水産加工業での魚の殺菌、O−157の殺菌などに
用いられている。また、農業の分野では、塩化カリウム
を添加した水を電気分解して得た強酸性水をハウス栽培
(メロン、野菜、梨、花など)の病原菌の消毒、稲もみ
の殺菌などに用い、これにより農薬の使用量を少なくし
環境に優しい農業を目指す動きがある。 【0003】図3に従来の電解水製造装置における吸光
度測定の原理構成を示す。電解水製造用の吸光度測定装
置は、電解水生成部10と測定部30とその測定部30
に測定用の混合液を送るための混合部60とから構成さ
れる。電解水生成部10は電解槽11を備えており、こ
の電解槽11には、バルブ16を通じて塩化ナトリウム
を約20ミリモル添加された水道水が導入される。隔膜
15を挟んで配置される陽極12と陰極13との間に直
流電圧源14が接続される。陽極12側に生じた強酸性
水は、強酸性水取出口17から取り出され、陰極13側
に生じた強アルカリ水は、強アルカリ水取出口18から
取り出され、これらは殺菌、洗浄などの本来の用途に用
いられる。さらに、これらの取出口17、18には、測
定用の分岐が設けられ、それぞれバルブ21、22を通
じて測定のために強酸性水の一部と強アルカリ水の一部
が取り出される。 【0004】このようにサンプリングされる強酸性水と
強アルカリ水は、混合部60の第1液槽61の液槽6
2、63の各々に導かれた後、第2液槽67に導かれて
混合される。第1、第2の2つの液槽61、67はとも
に大気開放型の液槽であり、酸性水に対する耐性から、
たとえば塩化ビニール系の材料で構成される。第1液槽
61はそれぞれ独立した液槽62、63を有する2槽式
であり、各液槽62、63は大きな面積の大気開放(上
面)を有する。液槽62、63の各々には導入口と排出
口とが備えられ、導入口から導入された強酸性水と強ア
ルカリ水はこれらの各液槽62、63に一旦貯えられ
る。電解槽11において生成される強酸性水は塩素ガス
と酸素ガスとを含み、強アルカリ水は水素ガスを含んで
おり、ともに多量の気体を含んだ気液混合体となってい
る。これらの液中の気泡は、その大きさが最大直径10
mmにも達するものから1mm以下のものまでさまざま
である。このような強酸性水と強アルカリ水は、電解槽
11から水道水などの原水に近い圧力で導き出されてく
るが、上面に広面積大気開放を持つ液槽62、63に、
各々導入され一旦貯水されて大気圧に戻されるため、直
径が2mm〜10mm程度の大きな気泡はただちに崩壊
し、気泡中に閉じ込められていた気体は周囲の大気中に
放散される。そこで、吸引チューブ64、65を液槽6
2、63の各々に差し込んでそれらの上澄み液を吸引す
れば、大きな気泡の除去された強酸性水および強アルカ
リ水を取り出すことができる。この吸引チューブ64、
65は塩化ビニール系チューブやフッ素樹脂チューブな
どからなり、独立したしごきポンプ73、74を用いる
ことによって、それぞれ所定の流量で強酸性水と強アル
カリ水とを吸引し、第2液槽67に導くことができる。 【0005】この第2液槽67は第1液槽61と同様に
上面が開放された大気開放型の液槽となっている。そし
て、この第2液槽67にはフィルタ69を備えた塩化ビ
ニール系あるいはフッ素樹脂などの吸引チューブ68の
先端が差し込まれている。この吸引チューブ68内の液
体は、しごきポンプ75によって所定の流量で吸引され
る。こうして吸引された混合液は、所定の流量で光学的
な測定部30のフローセル31に送られる。この第2液
槽67には、攪拌用のモータ72により回転する攪拌子
71が設けられ、これによって、導入された強酸性水と
強アルカリ水とが強制的に攪拌・混合され、強酸性水と
強アルカリ水とが十分に混合される。この攪拌子71
は、モータ72の回転軸の先端に平板状のプロペラを取
付けたものなどが用いられ、吸引チューブ64、65の
先端と、吸引チューブ68の先端との中間に配置され
る。第1液槽61から吸引される強酸性水および強アル
カリ水にはそれぞれ口径1mm以下の細かい気泡が多数
混在しているが、吸引チューブ64、65の通過中に結
合を繰り返して口径1〜2mm前後の気泡に成長する。
混合液にはこれらの気泡が含まれているが、第2液槽6
7に導入されることによって、気泡は大気中に放散させ
られる。吸引チューブ68によって、このように混合液
が吸引されるので、比較的小さな気泡の除去された状態
の混合液を測定部30に送ることができる。ここでは吸
引チューブ68の先端に細かいメッシュのフィルタ69
が取付けられているため、気泡や析出塩類等を吸引チュ
ーブ68内に吸引することがない。すなわち、第2液槽
67の混合液中に残っていた直径1〜2mmほどの気泡
は、フィルタ69を突き抜けることができずに大気中に
放散させられてしまう。このフィルタ69としては、た
とえばフッ素樹脂やナイロンなどの樹脂や、木綿布など
の布類、あるいは、ろ紙などの紙類などが用いられる。 【0006】吸光度測定装置の測定部30は、混合液が
送られる石英ガラスなどからなるフローセル31と、こ
れを挟むように配置された光源32と、フォトセル36
と、フォトセル37とを備える。光源32は、たとえば
キセノンフラッシュランプや重水素ランプなどが用いら
れる。この光はフローセル31を透過し、石英板などの
ビームスプリッタ33で2分割されてフォトセル36、
37に導かれる。フォトセル36、37には、光学フィ
ルタ34、35が取付けられ、一方の光学フィルタ34
は、主透過波長292nmの干渉フィルタからなり、他
方の光学フィルタ35は400nm以上の長波長域の光
を通すバンドパスフィルタ(あるいはシャープカットフ
ィルタ)などが用いられる。フォトセル36、37はた
とえばSiフォトセル等からなり、検出信号(電気信
号)がそれぞれ測光電気回路(図示しない)に送られ吸
光度への変換が行われ、さらに2つの吸光度の差を求め
る演算および次亜塩素酸濃度への変換のための演算処理
が行なわれる。すなわち、波長292nmの光に対する
吸光度と、400nm以上の長波長の光に対する吸光度
との差が求められる。この吸光度差は、混合比に対応す
る補正ファクターを乗算することによって、次亜塩素酸
濃度に変換された後、表示装置などでその濃度が表示さ
れる。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】従来の電解水製造用の
吸光度測定装置は、以上のように構成されているが、電
解水生成部10で生成する電解水は強酸性水、強アルカ
リ水とも気液混合体であり、そのままの状態では気泡が
多く、気泡による散乱によって正確な吸光測定はできな
い。気泡が混入すると、一般的に光が散乱されフォトセ
ル36、37に達する光量が減少するために吸光度は上
昇する。ただし、微小な気泡の場合は、光が曲げられる
だけであり、フォトセル36、37の受光面の感度ムラ
(所謂ローカリティ)の影響で、吸光度が減少すること
がある。そのため、前処理として第1液槽61で極力気
泡を除去し気液分離処理をするが、それでも気泡を完全
に無くすることはできない。非常に小さな気泡が流路を
流れるうちに次第に成長し、目に見える程度の気泡にな
ることもある。このような現象はまったく偶発的であ
り、発生のタイミングを予想することができないという
問題がある。ただし、このような気泡は前処理で短時間
に次々発生するものではなく、かなりの時間間隔で時々
起きるものである。したがって、これらのデータを無視
して全体のデータの流れを見れば、気泡による異常値を
区別することは充分可能である。しかしながら、それに
は良くなれた自力で判断可能なオペレータの存在が必要
である。 【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、偶発的に発生する気泡による異常デー
タに対し、判断することのできるオペレータがいなくて
も、良好にデータ処理できる吸光度測定装置を提供する
ことを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の吸光度測定装置は、測定液について波長2
60nm〜330nmの範囲で光の吸収強度を測定する
測定手段を備えた吸光度測定装置において、前記測定手
段によって一定間隔で得られたデータに対し、現在の時
間での測定データを含み、過去の一定時間までの測定デ
ータの最大値と最小値を除外し、残りのデータの平均値
を演算するデータ処理部と、その演算された平均値を表
示する表示器と出力する外部出力端子を設けた出力部と
を備えたものである。 【0010】本発明の吸光度測定装置は上記のように構
成されており、測定部によって一定間隔で得られたデー
タに対し、データ処理部が、現在の時間での測定データ
を含み、過去の一定時間までの測定データの最大値と最
小値を除外し、残りのデータの平均値を演算し、その演
算された平均値を出力部で表示し、または、外部出力端
子から外部に出力するものである。そして、大きな気泡
の発生や異物などが入り込む確率はごくまれであり、例
えば、15秒間隔で測定を行なって、過去1分間のデー
タに関して上記の処理を行なえば、5個のデータが得ら
れることになるが、仮に気泡が発生したとしても、この
うちの1個が異常値を示すケースがほとんどである。し
たがって、最大値、最小値を除けば確実に異常値を除去
した測定を行なうことができる。これにより、専属のな
れたオペレータを必要とせず、特に、系全体が時間的に
非常に緩やかに変化している場合に最適であり、最も効
果を発揮することができる。 【0011】 【発明の実施の形態】本発明の吸光度測定装置の一実施
例を図1、図2を参照しながら説明する。図1は、本発
明の吸光度測定装置のブロック模式図を示す図である。
図2は、本発明の吸光度測定装置で得られた測定データ
の時間に対する変化を示す。本吸光度測定装置は、軟水
と塩水を混合して供給する原水供給部80と、原水を強
酸性水と強アルカリ水に電気分解する電解水生成部10
と、両電解水をサンプリングして貯水する個別の液槽6
2、63を有する第1液槽61と、個別の液槽62、6
3からサンプリング液を送液するしごきポンプ73、7
4からなる第1、第2送液手段と、送液された電解水を
モータ72によって攪拌子71を回転して攪拌し両液を
混合する第2液槽67と、フィルタ69を介して吸引チ
ューブ68としごきポンプ75によって混合液を送液す
る第3送液手段と、その送液されたフローセル31中の
混合液の吸光光度を一定間隔で測定し、現時点での測定
データを含み、過去の一定時間までの測定データの最大
値と最小値を除外し、残りのデータの平均値をデータ処
理部38で演算し、出力部39で表示し外部出力端子3
9bに出力する測定部30aとから構成される。本吸光
度測定装置は、送液されたフローセル31中の混合液の
吸光光度を一定間隔で測定し、従来の装置のように、す
べての測定データを取入れ、その平均値を算出して表示
するのでなく、現時点での測定データを含み、過去の一
定時間までの測定データの最大値と最小値を除外し、残
りのデータの平均値をデータ処理部38で演算し、出力
部39の表示器39aで表示し、外部出力端子39bに
出力するものである。 【0012】本吸光度測定装置に供給される原水が、電
解槽11、第1液槽61、第2液槽67、測定部30a
の各部を通過して、次亜塩素酸の濃度が測定されるまで
のプロセスを、各部の機能と動作を併記して以下に説明
する。原水供給部80は、軟水器81からの軟水と塩水
タンク82から送液ポンプ83で送液された塩水とをミ
キサ84で混合し、塩化ナトリウムを約20ミリモル添
加された原水を電解槽11に供給するものである。電解
水生成部10は、原水供給部からバルブ16を介して原
水が供給され、電解槽11に隔膜15と陽極12、陰極
13を設け、直流電圧源14から直流電圧が印加され
て、含塩素水を電気分解し陽極12側に強酸性水と陰極
13側に強アルカリ水を生成するものである。強酸性水
取出口17は、外部に設けられた酸性水タンク(図示せ
ず)に酸性水を供給するための取水口であり、強アルカ
リ水取出口18は、同じく外部に設けられたアルカリ水
タンク(図示せず)にアルカリ水を供給するための取水
口である。 【0013】混合部60の第1液槽61は、それぞれ独
立した液槽62、63を有する2槽式であり、各液槽6
2、63は上面が大きな面積の大気開放型である。液槽
62、63の各々には導入口と排出口とが備えられ、導
入口から導入された強酸性水と強アルカリ水はこれらの
各液槽62、63に一旦貯えられる。電解槽11におい
て生成される強酸性水は塩素ガスと酸素ガスとを含み、
強アルカリ水は水素ガスを含んでおり、ともに多量の気
体を含んだ気液混合体となっている。これらの液中の気
泡は、その大きさが最大直径10mmにも達するものか
ら1mm以下のものまでさまざまである。このような強
酸性水と強アルカリ水は、電解槽11から水道水などの
原水に近い圧力で導き出されてくるが、上面に広面積大
気開放を持つ液槽62、63に、各々導入され一旦貯水
されて大気圧に戻されるため、直径が2mm〜10mm
程度の大きな気泡はただちに崩壊し、気泡中に閉じ込め
られていた気体は周囲の大気中に放散される。第1、第
2の送液手段は、吸引チューブ64、65と、独立した
しごきポンプ73、74とから構成される。吸引チュー
ブ64、65は塩化ビニール系チューブやフッ素樹脂チ
ューブなどからなり、独立したしごきポンプ73、74
を用いることによって、それぞれ所定の流量で強酸性水
と強アルカリ水とを吸引し、第2液槽67に導くことが
できる。 【0014】第2液槽67は、第1及び第2送液手段
と、第3液送手段との間に配置され、しごきポンプ7
3、74によって送液された電解水を、攪拌し両液を混
合する液槽である。この第2液槽67は、第1液槽61
と同様に上面が開放された大気開放型の液槽で、第1液
槽61から吸引される強酸性水および強アルカリ水には
それぞれ口径1mm以下の細かい気泡が多数混在してい
るが、吸引チューブ64、65の通過中に結合を繰り返
して口径1〜2mm前後の気泡に成長する。混合液には
これらの気泡が含まれているが、第2液槽67に導入さ
れることによって、気泡は大気中に放散させられる。そ
して、第2液槽67には攪拌用のモータ72により回転
する攪拌子71が設けられ、これによって、導入された
強酸性水と強アルカリ水とが強制的に攪拌・混合され
る。この攪拌子71は、モータ72の回転軸の先端に平
板状のプロペラを取付けたものなどが用いられ、吸引チ
ューブ64、65の先端と、吸引チューブ68の先端と
の中間に配置される。そして、第2液槽67にはフィル
タ69を備えた塩化ビニール系あるいはフッ素樹脂など
の吸引チューブ68の先端が差し込まれている。フィル
タ69は、吸引チューブ68の先端に取付けられた細か
いメッシュ状のもので、例えば、フッ素樹脂やナイロン
などの樹脂や、木綿布などの布類、あるいは、ろ紙など
の紙類などが用いられる。そのため、気泡や析出塩類等
を吸引チューブ68内に吸引することがない。すなわ
ち、第2液槽67の混合液中に残っていた直径1〜2m
mほどの気泡は、フィルタ69を突き抜けることができ
ずに大気中に放散させられてしまう。第3の送液手段
は、フィルタ69を備えた塩化ビニール系あるいはフッ
素樹脂などの吸引チューブ68の先端が、第2液槽67
に差し込まれ、混合液を吸引チューブ68でしごきポン
プ75によって所定の流量で吸引し、その吸引した混合
液を、所定の流量で光学的な測定部30aのフローセル
31に送るものである。 【0015】測定部30aは、混合液が送られる石英ガ
ラス等からなるフローセル31と、このフローセル31
に光を投射するキセノンフラッシュランプや重水素ラン
プ等の光源32と、フローセル31を透過した光の一部
を反射させ残りを透過させる石英板等で作られたビーム
スプリッタ33と、ビームスプリッタ33で反射した光
を受けて400nm以上の長波長域の光を通すバンドパ
スフィルタ(あるいはシャープカットフィルタ)等から
なる光学フィルタ35と光学フィルタ35を透過した光
を受けるSiなどのフォトセル37と、他方ビームスプ
リッタ33で透過した光を受けて主透過波長292nm
の干渉フィルタからなる光学フィルタ34と光学フィル
タ34を透過した光を受けるSiなどのフォトセル36
と、両フォトセル36、37からの信号を受けて、現時
点での測定データを含み、過去の一定時間までの測定デ
ータの最大値と最小値を除外し、残りのデータの平均値
を演算するデータ処理部38と、データ処理された次亜
塩素酸濃度を表示する表示器39aと出力する外部出力
端子39bとを備えた表示部39とから構成される。測
定部30aのフォトセル36に入る光は、光学フィルタ
34が主透過波長292nmの干渉フィルタによる波長
の光で、他方のフォトセル37に入る光は、光学フィル
タ35の400nm以上の長波長域の光を通すバンドパ
スフィルタ(あるいはシャープカットフィルタ)などに
よる波長の光で、2波長ビーム方式を用いた吸光光度計
である。2種の単色光がサンプルに照射した場合、ε
(モル吸収係数)が波長により異なるため、同一濃度で
あってもE(吸光度)が異なる。そこで2波長の吸光度
をE、Eとすると、E−E(あるいは、E
k×E)も試料濃度cに比例する。この2波長方式に
おいては、例えば濁りに代表されるバックグラウンドの
浮き上がり分がキャンセルされるという特徴がある。 【0016】データ処理部38は、2波長方式を採用
し、送液されたフローセル31中の混合液の吸光光度を
一定間隔で測定し、フォトセル36からの信号とフォト
セル37からの信号を受けて、現時点での測定データを
含み、過去の一定時間までの測定データの最大値と最小
値を除外し、残りのデータの平均値を演算する。演算の
方法として、フォトセル36からの信号データとフォト
セル37からの信号データとを、過去の一定時間にわた
り記憶し、各々について測定データの最大値と最小値を
除外し、その後にそれぞれ平均値を演算し、その平均値
の差によって平均濃度を演算する方法と、はじめから、
両フォトセル36、37からの信号データを、その時相
ごとに差を出して、その測定データの最大値と最小値を
除外し、残りのデータの平均値を演算し平均濃度とする
方法がある。図2に、後者の方法で測定された測定デー
タの時間に対する変化を示す。図2は、15秒間隔で測
定した過去1分間の吸光度の測定データa1、a2、a
3、a4、・・・・・a15である。酸性水とアルカリ
水の混合液がフローセル31に流され、その混合液に気
泡が混入すると、一般的に光が散乱されフォトセル3
6、37に到達する光量は減少するため吸光度は上昇す
る。また、微小な気泡の場合は、光が曲げられるだけ
で、フォトセル36、37の受光面の感度むらの影響
で、吸光度が減少することがある。測定データ中、a2
は小気泡等による感度むらの影響であり、a5は大気泡
等による異常な値を示し、a10は異物等による異常な
値を示している。ここでは、最大値a5(Amax)と
最小値a10(Amin)を除き、残り13の測定デー
タによってその平均値Imeanをデータ処理部38が
演算し、出力部39の表示器39aにその濃度データを
表示し、外部出力端子39bにその信号を出力する。こ
のように、仮に気泡が発生しても、このうち1個が異常
を示すケースがほとんどである。したがって最大値、最
小値を除けば、間違いなく異常値を除去した測定が可能
となる。このようなデータ処理が可能なのは、測定系が
時間的に非常に緩やかに変化している場合であり、最も
効果を発揮する。例えば、電解水生成部10において、
外部に設けられた酸性水タンクやアルカリ水タンクに電
解水を貯水する運転モードで、そこからサンプリングす
る場合、タンク内には、通常、1時間以上にわたる電解
水が貯められており、その間の平均濃度になっているか
らである。このような時に、新たに液の流入・流出があ
っても、タンク内全体の濃度の変化は非常にゆっくりし
ており、このようなデータ処理法が最適である。 【0017】 【発明の効果】本発明の吸光度測定装置は上記のように
構成されており、一定間隔で得られたデータから、現在
の時間での測定データを含み、過去の一定時間までの測
定データの最大値と最小値を除外し、残りのデータの平
均値を演算して出力表示しており、電解水に大きな気泡
の発生や異物などが入り込む確率はごくまれであり、最
大値、最小値を除けば確実に異常値を除去した測定を行
なうことができる。これにより、専属のなれたオペレー
タが介在することなく異常値を除去することができる。
特に、系全体が時間的に非常に緩やかに変化している場
合に最適であり、最も効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の吸光度測定装置の一実施例を示す図
である。 【図2】 本発明の吸光度測定装置の測定データ処理を
示す図である。 【図3】 従来の吸光度測定装置を示す図である。 【符号の説明】 10…電解水生成部 11…電解槽 12…陽極 13…陰極 14…直流電圧源 15…隔膜 16、21、22…バルブ 17…強酸性水取出口 18…強アルカリ取出口 30、30a…測定部 31…フローセル 32…光源 33…ビームスプリッタ 34、35…光学フィルタ 36、37…フォトセル 38…データ処理部 39…出力部 60…混合部 61…第1液槽 62、63…液槽 64、65、68…吸引チューブ 67…第2液槽 69…フィルタ 71…攪拌子 72…モータ 73、74、75…しごきポンプ
フロントページの続き Fターム(参考) 2G057 AA01 AB01 AB03 AB06 AC01 AD03 AD17 BA05 BB02 2G059 AA01 BB04 DD05 DD12 EE01 FF04 GG10 HH02 HH03 HH06 JJ02 JJ03 JJ22 KK01 KK03 MM01 MM03 NN01 PP04 4D061 DA03 DB07 DB09 EA02 EB12 EB37 EB38 ED13 GA20 GB20

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】測定液について波長260nm〜330n
    mの範囲で光の吸収強度を測定する測定手段を備えた吸
    光度測定装置において、前記測定手段によって一定間隔
    で得られたデータに対し、現在の時間での測定データを
    含み、過去の一定時間までの測定データの最大値と最小
    値を除外し、残りのデータの平均値を演算するデータ処
    理部と、その演算された平均値を表示する表示器と出力
    する外部出力端子を設けた出力部とを備えたことを特徴
    とする吸光度測定装置。
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