JP2021148671A - 分析装置及び分析装置の表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分析装置の利便性を向上する。【解決手段】複数の既知スペクトルによって構築された既知試料に属するクラスの中から、未知スペクトルを最も相関の高い帰属クラスに分類する演算処理を行う。表示部は、未知試料の種類を分類する処理の過程における第１位と第２位の候補とその相関係数等の確からしさを数値化した値を表示することでユーザに測定結果の確からしさを知らせる。これにより、ユーザは校正のタイミングを認識して校正することができる。【選択図】図７

Description

本発明は、分析装置及び分析装置の表示方法に関する。

今日において、使用済みの例えばエアコンディショナー装置、テレビジョン受像機、冷蔵庫、冷凍庫、洗濯機、衣類乾燥機等の家電製品がリサイクルされるようになっている。使用済の家電製品は、家電リサイクル工場で破砕されて小片となされた後に、磁気、風力、又は振動等を利用して、材種ごとに選別回収され、リサイクル材料として再資源化される。樹脂材料においては、ポリプロピレン（以下、ＰＰと表記）、ポリスチレン（以下、ＰＳと表記）、又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（以下、ＡＢＳと表記）が家電製品に多く用いられており、樹脂の分子構造による近赤外線領域（波長範囲１〜３μｍ）の吸光特性を利用した選別装置によって樹脂種ごとに選別回収されている。

特許文献１（特許第４７１００１２号公報）には、４００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長領域の光を利用して各試料中の成分の判別及び成分の特性を測定し、バリデーション誤差ＳＥＶとバリデーションの相関ｒＶａｌ等の測定結果を表示する分光分析方法が開示されている。

ここで、選別装置を連続的に使用すると、温度等に起因する測定精度の劣化が生ずる可能性がある。このような場合、ユーザは、手動で校正を行う必要がある。

しかし、特許文献１に開示されている技術も含め、従来の分光器システムは、校正を指示する表示等が行われないため、ユーザが手動で校正を行う場合に、その校正を行うタイミングが分かりづらく、利便性の点で改善の余地があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、利便性の高い分析装置及び分析装置の表示方法の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、試料に光源からの光を照射したときの反射光を分光する光偏向部、及び、前記光偏向部で分光された光を検出する検出部を有する分光器と、分光器と接続され、スペクトルを分析する情報処理部、及び、分析結果を表示部に表示制御する表示制御部を備えたデバイスを有し、表示制御部は、試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値と、試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値とを表示部に表示する。

本発明によれば、分析装置の利便性を向上することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態の分光器システムのシステム構成を示す図である。 図２は、分光器の断面図である。 図３は、可動ミラーを説明するための図である。 図４は、分光器に設けられている処理部のハードウェア構成を示すブロック図である。 図５は、分光器の処理部の機能ブロック図である。 図６は、樹脂判別プロセスの流れを示すフローチャートである。 図７は、判定結果の表示画面の一例を示す図である。 図８は、判定結果の別の表示形態である、スペクトル波形の表示画面の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、実施の形態の分光システムの説明をする。

（概要）
実施の形態の分光システムは、繰り返し測定において、未知試料の組成候補の順位と確からしさを数値化した値を表示し、組成候補に対して所定の組成の確からしさを数値化した値が第１位の値に比べて所定の比率を超えたことをユーザに通知する。これにより、ユーザは、校正のタイミングを認識して、校正を実行することができ、正確な分析を可能とすることができる。

（システム構成）
図１は、実施の形態の分光器システムのシステム構成を示す図である。この図１において、分光器システム１００は、分光器１０２及び手持型デバイス１１０を備える。なお、分光器システム１００は、一つの手持ち型デバイス１１０に対して一つの分光器１０２を備える場合のほかに、一つの手持ち型デバイス１１０に対して複数の分光器１０２を備えていてもよい。

分光器１０２は、赤外分光分析ユニット１２０に備える光検出器から時間的に提供される光の強度を含む出力を処理するプロセッサ１０６を備える。通信回路１０４は、プロセッサ１０６で処理された光スペクトルの時間と光の強度を含む出力が関連付けられた情報を外部へと出力する。

手持ち型デバイス１１０は、インターフェース１１４及びプロセッサ１１６を有する。なお、手持ち型デバイス１１０としては、例えば携帯電話機又はスマートフォン等の携帯機器を用いることができる。また、手持ち型デバイス１１０は、カメラ機能を有していてもよい。

プロセッサ１１６は、分光器１０２のプロセッサ１０６で処理された光スペクトルの時間と光の強度を含む出力が関連付けられた情報と、分光器１０２が有する可動ミラーの振動周波数に基づいて、時間を光の波長に換算し、光の波長毎の光の強度の関係で構成される分光スペクトル情報を得る。

ディスプレイ１１２は、分光器１０２で測定された光スペクトルの情報及び組成判別結果等の分析結果を表示する。

このような分光器システム１００において、分光器１０２は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線シリアル通信を用いて、通信回路１０４を介してデータを手持ち型デバイス１１０に伝送する。手持ち型デバイス１１０は、分光器１０２からデータを受信し、プロセッサ１１６によって処理及び分析する。そして、この分析結果である、例えば光スペクトルの情報及び組成判別結果等を、ディスプレイ１１２に表示する。

（分光器の詳細構成）
図２は、分光器１０２の断面図である。この図２に示すように、分光器１０２は、光源２１６及び処理部２１５ａを有する。

光源２１６は、分光分析の対象となる試料１０８等に対して、所望の波長領域の光を照射する。例えばＬＥＤ（発光ダイオード）又はハロゲンランプ等である。光源２１６は、外側フレーム２１０の外側に配置される。光源２１６として、分光分析の対象物に対して適正な波長帯域の光を照射する光源が選択され、配置される。

処理部２１５ａは、光検出器２１４から入力される電気信号に基づき、分光スペクトルを取得する演算を行う。また処理部２１５ａは、所望の波長の光を光検出器２１４に出射させるために可動ミラー２０３を制御し、さらに光源２１６による光の照射、例えば光の強度を制御する。

また、分光器１０２は、入射スリット２０１、凹面回折格子２０２、可動ミラー２０３及び出射スリット２０４を有する。図中の点線は、分光器１０２内に入射し、分光器１０２の内部で反射され出射され、光検出器２１４に出社される光線の一部を示している。

入射スリット２０１は、細い矩形の開口であり、外側フレーム２１０のテーパ孔２１２から入射した光を、フレーム２０９内に導光する。入射スリット２０１の短手方向の開口の幅は、例えば、数１０〜数１００μｍ等である。入射スリット２０１は、例えばニッケル等の金属基板に矩形の貫通孔を設けて形成される。ただし、基板の材質は金属に限定されず半導体や樹脂等でもよい。また、入射スリット２０１は、矩形開口に限定されず、円形開口のピンホール等であってもよい。入射スリット２０１から分光器１０２の内部に入射した光は、凹面回折格子２０２に入射する。

凹面回折格子２０２は、金属の凹面ミラーの表面に等間隔の細線が形成された光学素子である。ただし、凹面回折格子２０２の基材の材質は金属に限定されず、半導体、ガラス、樹脂等であってもよい。また、凹面回折格子２０２における細線は基材上に直接形成してもよいし、基材上に形成した薄い樹脂等の層に形成してもよい。凹面回折格子２０２は、回折格子による光の分散機能と、凹面ミラーによる集光機能とを有する。凹面回折格子２０２に入射した光は、凹面回折格子２０２により回折して分散し、可動ミラー２０３に向けて集光する。なお、光の分散とは、入射光が波長ごとに別々に分離する現象をいう。

可動ミラー２０３は、例えば、ミラー部を設けた可動部が接続部としての弾性梁部と基板上に一体に形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーである。ミラー部は、入射する光を反射する。また、可動部は弾性梁部の弾性運動によって回動され、それに伴って可動部に設けられたミラー面が回動する。

図３は、可動ミラー２０３を示す図である。このうち、図３（ａ）は可動ミラー２０３の側面図であり、図３（ｂ）は可動ミラー２０３の平面図である。この図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、可動ミラー２０３は、支持部２０６に対して可動部２０７が接続部２０８を介して支持されている。接続部２０８は、ねじりバネの機能を有する。圧電駆動、静電駆動又は電磁駆動等の駆動力が、駆動部から加えられることで、可動部２０７が、図３（ｂ）のＡ−Ａ´線を軸にして、図３（ａ）の一点鎖線の矢印で示されている方向に回動する。

可動部２０７を回動させる駆動部を、支持部２０６にモノリシックに形成することで、モータ等の外部駆動手段を用いずに、可動部２０７を駆動することができ、また可動部２０７を小型化することができる。一例ではあるが、支持部２０６は、Ｓｉ（シリコン）又はガラス等で形成できる。支持部２０６に、Ｓｉ等の半導体材料を用いると、半導体プロセスによる高精度な微細加工が可能になる。

図２に戻り、可動ミラー２０３は、凹面回折格子２０２により分散した光を出射スリット２０４に向けて反射する。ミラーを有する可動部２０７の回動により、反射光の反射角度は可変である。

出射スリット２０４は、細い矩形の開口であり、分散した光を分光器１０２から出射させるための開口として作用する。出射スリット２０４の材質及び形状は、入射スリット２０１と同じ材質及び形状のものが使用可能である。

出射スリット２０４は、凹面回折格子２０２により分散した光の結像位置に配置される。凹面回折格子２０２により分散した光は、結像位置が波長に応じて横ずれ（シフト）する。そのため、可動ミラー２０３による反射角度を変化させ、出射スリット２０４を通過する光の波長を変えることで、分散した光のうち所望の波長の光を光検出器２１４に選択的に出射させることができる。光検出器２１４は、Ｓｉフォトダイオード等の光電変換素子であり、光の情報が電気信号として出力され、分光分析等が行われる。

（分光器の処理部のハードウェア構成）
図４は、分光器１０２に設けられている処理部２１５ａのハードウェア構成を示すブロック図である。この図４に示すように、処理部２１５ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５３とを有する。また処理部２１５ａは、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile Memory）１５４と、出力インタフェース（出力Ｉ／Ｆ）３５５と、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路３５６と、ミラー駆動回路３５７とを有する。これらは、システムバス３５８を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ３５１は、処理部２１５ａの動作を統括的に制御する。また、ＣＰＵ３５１は、光検出器２１４が出力する電気信号に基づき、分光スペクトルを算出する。

光源駆動回路３５９は、光源２１６と電気的に接続され、照射光の光強度を示す電圧、又は電流を光源２１６に出力する。光源２１６は、光源駆動回路３５９から入力される電圧、又は電流に応じた強度の光を照射する。

処理部２１５ａは、入力される電気信号に基づき、分光スペクトルを取得する演算を行う。また、処理部２１５ａは、所望の波長の光を選択的に出射させるために、ミラー駆動回路３５７より可動ミラー２０３も制御する。

（分光器の処理部の機能構成）
図５は、分光器１０２の処理部２１５ａの機能ブロック図である。なお、この図５に示す各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部を、上述のＣＰＵ３５１が実行するプログラムで実現してもよいし、又は、ワイヤードロジック等によるハードウェアで実現してもよい。

この図５において、処理部２１５ａは、Ａ／Ｄ変換部４６１と、スペクトル取得部４６２と、記憶部４６３と、出力部４６４と、駆動制御部４６５ａと、ミラー駆動部４６６と、光源駆動部４６７とを有する。

Ａ／Ｄ変換部４６１は、光検出器２１４が出力するアナログの電気信号を受信して、デジタル信号に変換し、スペクトル取得部４６２、記憶部４６３等に出力する。Ａ／Ｄ変換部４６１は、Ａ／Ｄ変換回路３５６等により実現される。

スペクトル取得部４６２は、Ａ／Ｄ変換部４６１が出力するデジタル信号を入力し、分光器１０２に入射する光の分光スペクトルを演算する。演算結果は、記憶部４６３、出力部４６４等に出力される。スペクトル取得部４６２は、ＣＰＵ３５１等により実現される。

記憶部４６３は、スペクトル取得部４６２による演算結果、及び、Ａ／Ｄ変換部４６１から出力されるデジタルデータを記憶し、要求に応じてこれらを出力部４６４に出力する。記憶部４６３は、ＮＶＲＡＭ３５４等により実現される。

出力部４６４は、スペクトル取得部４６２による演算結果又はＡ／Ｄ変換部４６１の出力するデジタル信号データを、パーソナルコンピュータ装置又は映像機器等の外部機器に出力する。出力部４６４は、出力Ｉ／Ｆ３５５等により実現される。

駆動制御部４６５ａは制御信号を出力し、ミラー駆動部４６６及び光源駆動部４６７を制御する。駆動制御部４６５ａは、ＣＰＵ３５１等により実現される。

ミラー駆動部４６６は制御信号に応じて電圧、又は電流を可動ミラー２０３に出力し、所望の反射角度が得られるように可動部２０７を回動させる。ミラー駆動部４６６は、ミラー駆動回路３５７等により実現される。

ここで、分光器１０２は、図２に示すように電池２１８を有する。また分光器１０２は、分光分析ユニット２００、処理部２１５ａ及び電池２１８を収納する筐体２１７を有する。

電池２１８は、処理部２１５ａに電力を供給する。例えば、リチウムイオン電池、乾電池、又はＰＳＵ（Power Supply Unit）等である。

処理部２１５ａは、通信制御部を備え、近距離通信やインターネットを介した通信により、分光スペクトルの演算結果等を送受信可能にしてもよい。

また、外側フレーム２１０と筐体２１７を一体的に形成した構成にしてもよい。外側フレーム２１０に温度計を設けてもよい。

このように、電力を供給する電池１８を備えることで、分光器１０２とは別に電源を用意して設置する必要がなくなる。このため、任意の場所又は時間において、様々な対象物に対する分光分析を実施しやすくなる。

（検査の流れ）
次に、このような分光器システムを用いて樹脂を含む試料１０８の組成を判定するための検査方法について説明する。

まず、作業者は樹脂を含む試料１０８に分光器１０２の窓部２１１を対向させ、分光器１０２の筐体２１７に配設された測定開始ボタンを押す。これにより、分光器１０２の光源２１６を発する近赤外線光が試料１０８を照射する。（照射工程）

なお、この照射工程は筐体２１７に配設された測定開始ボタンを押すことで行ってもよいが、手持ち型デバイス１１０が有するボタンを押すことで行ってもよいし、手持ち型デバイスのディスプレイ１１２に表示されるボタンなどを押すことで行ってもよい。

次に、照射光を試料１０８に照射することにより生じる反射光を、入射スリット２０１を介して光検出器２１４に導光する。光検出器２１４の出力する電気信号は処理部２１５ａに供給される。繰り返し測定誤差を小さくするために複数回、このような動作が繰り返し行われてもよい。繰り返し動作が行われることで測定精度が向上する。

処理部２１５ａは、入力される電気信号に基づき、分光スペクトルを取得する演算を行う（分光スペクトルを取得）。この分光スペクトルは、通信回路１０４により、手持ち型デバイス１１０に送信される。

次に、手持ち型デバイス１１０のプロセッサ１１６は、分光器１０２から受信した分光スペクトルに対して、平均化、平滑化、正規化、微分、散乱補正、ベースライン補正、ピークシフト補正、又はそれらの組み合わせを含む処理を施し、各波長点に対応する複数のパラメータ値を算出する「処理工程」を行う。

「処理工程」の次に、解析工程を行う。解析工程においては、プロセッサ１１６の記憶部に記憶された複数の基準スペクトルを、処理工程において算出したパラメータ値にそれぞれ適用して、樹脂を含む試料１０８の組成と複数の候補組成との類似度、言い換えれば確からしさを表す値を算出する。

類似度は、例えばコリレーション関数（ＣＯＲＲＥＬ関数）である。プロセッサ１１６の記憶部には、主に家電又はＯＡ機器で使用される樹脂の素材に由来する基準スペクトルが記憶されている。例えば、家電又はＯＡ機器で使用される樹脂の素材としての試料１０８は、汎用樹脂を中心に、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂である。なお、ＰＣとＰＳの混合物、又は、ＰＣとＡＢＳの混合物も一般的である。

次に、判定工程を行う。判定工程においては、プロセッサ１１６が、解析工程で算出した類似度の中で最も目標値に近い類似度を抽出し、抽出した類似度が導かれた回帰式に対応する候補組成を、樹脂を含む試料１０８の組成として判定する。

次に、このように解析及び判定された結果を、例えば図７に示すように、手持ち型デバイス１１０のディスプレイ１１２に表示する。判定結果として、樹脂を含む試料１０８の組成を強調表示する。強調表示では、例えば試料１０８の組成がＰＥＴ樹脂と判定されたときは、赤字で点滅させて表示する。このように任意に強調表示させる組成は選択でき、表示の強調は文字の大きさ、色、点灯／点滅、高輝度／低輝度等の表示形態は任意に設定することが可能である。図７では、ＰＥＤの文字の大きさを変えることで表示を強調している。このように強調表示させることにより、作業者は繰り返し判別の作業を行う中で異物の混入があった場合に、表示結果に応じて確実に分別をすることが可能となる。

さらに、試料１０８の判別結果は文字だけではなく、予め記憶部に登録されている画像を表示してもよい。図７の下段に図示されている画像が、この予め記憶部に登録されている画像である。図７の例の場合、判別結果がＰＥＴ樹脂であるため、画像として、ＰＥＴ樹脂の画像が表示されている。このように画像をあわせて表示することにより、繰り返し判別の作業を行う中で、作業者が簡便かつ確実に分別をすることが可能となる。

なお。図７の表示例では、一般的な物質の写真画像を表示しているが、画像に限らず組成の一般的な特徴など文字の情報でもよい。作業者は判定された試料の組成が実際の色又は形状等の視覚より得られ試料１０８の情報と一般的な情報を照合することができ、作業者による試料１０８の判別作業を支援して容易化することができる。

さらに判定結果である樹脂の組成のそばに、ディスプレイ１１２の同一画面の判定結果の組成表示の下に、組成表示の文字とは別の大きさで、記憶部に記憶された複数の樹脂についての類似度は例えばコリレーション関数（相関関数）を、例えば小数点第３位までの値で表示する。

さらに、第２位の組成に対する類似度が第１位の９０％を超えるときは、第２位の類似度を赤字で強調表示する。ただし、ＡＢＳとＰＳは分光スペクトルがよく似ており類似度が９０％を超えて表示されてしまう。ＡＢＳとＰＳでは第３位の組成に対する類似度が第１位の９０％を超えるときは、第３位の類似度を赤字で強調表示する。この例の場合、強調表示の閾値を９０％としているが、１位候補の組成ごとに強調表示させるべく閾値の割合を所定の値に任意に設定することが可能である。

また、１位候補の組成ごとに第２位の類似度でも第３位の類似度でも所定の順位の対象に閾値の割合を設定することが可能である。
また、例えば今回の組成の候補の１位から３位の順位が、前回の測定による順位、または前回同じ１位候補の組成が表示されたときの順位とで、異なる場合には異なった部分を強調表示することが可能である。

このように第１位候補の組成以外に第２位や第３位についても強調表示を行うことにより、作業者は簡便かつ確実に分別を行うことが可能となる。
なお、強調表示は作業者に気付かせる手段として音を鳴らす手段を有してもよいし置き換えてもよい。あるいは筐体を振動させる手段を有してもよいし置き換えてもよい。

（第１の変形例）
第１の変形例として、類似度の順位ではなく、所定の組成、と前記所定の組成とは異なる組成と、それらの組成同士の類似度の比率と強調表示すべく閾値を設定する。例えば、ＡＢＳでは対象をＰＥＴとし、類似度の閾値を９０％に設定しておく。第１候補としてＡＢＳが選ばれた場合、ＰＥＴの類似度がＡＢＳの類似度の９０％を超えたときにＰＥＴの類似度を強調表示する。

作業者は判別された組成を知るだけではなく、判定された組成と判定されなかった組成の類似度を知ることができる。これは、繰り返し測定をしているときに、例えば試料１０８に分光器１０２をうまく向けることができなかったときに、作業者に対して測定しなおすべきか判断する機会を与えるという、作業者にとって判別の作業を支援する効果がある。または、測定環境の温度が変化して誤差が増えて判別の信頼性が劣化したことを作業者に気付かせる効果がある。

また、判別の信頼性が劣化した場合には校正を行うことを促すこととなり、校正を行うことで、測定の精度を維持しながら判別作業を継続することができるという効果がある。また、組成を判別して分別した結果の信頼度を高める効果がある。
作業者は繰り返し作業するときには判別結果だけを見て流れ作業をするため、組成を表す文字を見間違える可能性（例えばＰＳとＰＰ）や相関係数を見落とす可能性がある。強調表示以外の音を鳴らす手段や筐体を振動させる手段は、測定の信頼性が劣化したことをより気付きやすくする効果がある。

（第２の変形例）
第２の変形例として、類似度を強調表示させるだけではなく、再測定又は校正を促す表示等の警告（ワーニング）を表示する。警告は強調表示に加えて音を鳴らす手段を有してもよい。あるいは筐体を振動させる手段を有してもよい。測定の信頼性が劣化した時に作業者が具体的に何をすべきか表示することで作業を支援する効果がある。

（第３の変形例）
第３の変形例として、類似度を強調表示させるだけではなく、自動で校正を開始する手段を有してもよい。測定の信頼性が劣化した時に作業者が手動で校正作業をすることがなくなるので作業を支援する効果がある。

（スペクトル波形の表示動作）
次に、プロセッサ１１６は、手持ち型デバイス１１０のディスプレイ１１２に、第２画面として図８に示すようにスペクトル波形を表示する。この図８の例は、２つのスペクトル波形をディスプレイ１１２に同時に表示した例である。図８（ａ）及び図８（ｂ）の２つのスペクトル波形のグラフは、どちらも横軸には波長を１０００ｎｍから１６００ｎｍを取り、縦軸にはプロセッサ１１６での演算によって得られた値である。具体的には、図８（ａ）の縦軸は、樹脂を含有しないリファレンスの出力で割った値を対数表示したものであり、８（ｂ）の縦軸は、これをさらに２次微分した値を対数表示したものである。

なお、画面表示は手持ち型デバイス１１０の機能により一つのスペクトル波形を選択して表示し、また、部分的に拡大又は縮小表示することが可能である。この図８に示す第２画面は、試料の分別作業を繰り返し行うのとは別に、未知試料を簡易的に非破壊で組成を知るときに使用することができる。

（樹脂判別プロセス）
図６は、樹脂判別プロセスの流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１では、例えばリサイクル作業等において、分類又は同定される樹脂タイプが不明な複数の未知の試料が提供される。

ステップＳ２では、メモリに一又は複数の赤外材料分類モデル（多変量分類モデル）が保存されている手持ち型デバイス１１０と分光器１０２を有する分光器システム１００が提供される。

ステップＳ３では、未加工の赤外データを収集するために、試料１０８に対する分光器システム１００による測定が行われる。

ステップＳ４では、手持ち型デバイス１１０による未加工データの多変量処理が実行される。

ステップＳ５では、手持ち型デバイス１１０により、特定のタイプの樹脂ベース複合材料として（材料モデルに一致する）、試料の組成が同定される。

ステップＳ６では、試料１０８がさらに処理される（例えば、さらなるリサイクルステップのために適切な場所に保存される）。このようなステップＳ１〜ステップＳ６の各処理は、ステップＳ３で別の樹脂を含む試料に対して繰返すことができる。

例えば、分類モデルによる分光器システム１００を用いた樹脂を含む試料の組成の同定を行い、特定の樹脂を含む試料が含みうる樹脂を決定する。例えば、樹脂を含む試料のリサイクルは、存在する既知のタイプの樹脂を判別することにより、材料の再生を最適化するための、材料処理に使用される炉の処理条件の最適化等の、後で行う適切な処理を決定することに基づいている。

例示的な一方法では、樹脂ベースの複合材料は、既知の方法による再利用のために樹脂を燃焼（焼結）して炭素繊維を再生させた炭素繊維（例えばＣＲＦＰ）を含む。適切な焼結温度は、複合材料に含まれる樹脂タイプに応じて決定することができる。

（校正）
分光器システム１００内の複数の分光器１０２は、例えば製造の変動により、個体毎に異なる。このような複数の分光器１０２の間の差異は、各分光器１０２によって得られる同一の物質のスペクトルデータの有意な変動を生じ得る。

加えて、個々の分光器１０２においては、光源２１６の発光強度の変動と光検出器２１４の受光感度の変動と光走査部である可動ミラー２０３の共振周波数及び振幅の変動があり、同一の物質のスペクトルデータの有意な変動を生じ得る。

分光器１０２の光走査部である可動ミラー２０３の共振周波数は、分光器１０２を製造中に所定の条件で特性を評価されて求められ、分光器１０２のプロセッサ１０６の記憶部に記憶される。

校正を行う場合、基準物として白色等の各波長に対する反射率が高い色（例えば各波長に対する反射率が９９％以上となる白色）を有することが好ましく、白色基準板などが使用される。白色基準板は、具体的には硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）の白色塗料を塗布された部材である。ブロック状の白色基準物が設けられていてもよい。この基準物は、校正時に筐体２１７の窓部２１１（テーパ孔２１２）に押し当ててもよいし、窓部２１１に設けられたシャッターの一部に配置してもよい。

分光器１０２の光走査部である可動ミラー３は、例えば環境の温度変動によって図３に示す接続部２０８の剛性が変動することで、接続部２０８に配置した圧電駆動体（図示せず）に同じ駆動電圧を印加しても可動部２０７の振幅が変動することがある。可動部２０７の振幅が変動すると判別精度の低下に繋がる懸念がある。そこで、可動部２０７の振幅が所望の振幅となるよう、基準物で反射されて光検出部２１４で電気信号に変換された信号の強度の時間的な分布が、予め記憶してある所定の信号の強度の時間的な分布に合うように圧電駆動体（図示せず）に印加する電圧を調整する。

一方、分光器１０２の光源２１６の発光強度と光検出器２１４の受光感度は使用時の環境温度の変化や経年変動によって変動が生じる。これらの変動によって同一の物質のスペクトルデータに有意な変動が生じるため、判別開始前や必要に応じて校正を行う。

基準物で反射されて光検出部２１４で電気信号に変換された各波長に対するスペクトルデータは手持ち型デバイス１１０のプロセッサ１１６の記憶部に記憶される。

温度変化に対応する手段として、図２の外側フレーム２１０または筐体２１７の内側に配置した温度センサ（図示せず）の温度測定値に基づいて、前回の測定よりもこの温度測定値が０．５度以上変動した場合に、校正を促す表示を行うか、又は、自動で校正を実行する。なお、校正を促す表示を行うか、又は、自動で校正を実行するか、を判断するための閾値となる温度範囲は任意に設定することができる。

このように、適切なタイミングで校正を行うことで測定の精度を維持し、組成判別の確度を高めることが可能となる。

（実施の形態の効果）
以上の説明から明らかなように、実施の形態の分光器システム１００は、プロセッサ１１６が、複数の既知スペクトルによって構築された既知試料に属するクラスの中から、未知スペクトルを最も相関の高い帰属クラスに分類する演算処理を行う。そして、未知試料の種類を分類する処理の過程における第１位と第２位の候補とその相関係数等の確からしさを数値化した値を表示して、ユーザに測定結果の確からしさを知らせる。

これにより、未知試料の組成候補の順位と確からしさを数値化した値を表示し、組成候補に対して所定の組成の確からしさを数値化した値が第１位の値に比べて所定の比率を超えたことを使用者に知らせることができ、ユーザは校正のタイミングを認識して校正することができる。換言すると、実施の形態の分光器システム１００は、作業者に校正を促しているため、適切なタイミングで校正が実施され、測定の精度を維持することができる。

最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、実施の形態及び実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 分光器システム
１０２ 分光器
１０４ 通信回路
１０６ プロセッサ
１０８ 試料
１２０ 赤外分光分析ユニット
１１０ 手持ち型デバイス
１１２ ディスプレイ
１１４ インターフェース
１１６ プロセッサ
２０１ 入射スリット
２０３ 可動ミラー
２０４ 出射スリット
２０７ 可動部
２０８ 支持部
２０９ フレーム
２１０ 外側フレーム
２１１ 窓部
２１２ テーパ孔
２１４ 光検出器
２１５ａ 処理部
２１６ 光源
２１７ 筐体
２１８ 電池

特許第４７１００１２号公報

Claims (8)

1. 試料に光源からの光を照射したときの反射光を分光する光偏向部、及び、前記光偏向部で分光された光を検出する検出部を有する分光器と、
   前記分光器と接続され、スペクトルを分析する情報処理部、及び、分析結果を表示部に表示制御する表示制御部を備えたデバイスを有し、
   前記表示制御部は、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値と、試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値とを前記表示部に表示すること
   を特徴とする分析装置。
2. 前記表示制御部は、前記分析結果となる、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値、及び、前記試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値を、確からしさが高い順に表示すること
   を特徴とする請求項１に記載の分析装置。
3. 前記表示制御部は、各前記試料の組成の候補、及び、確からしさを数値化した各前記値のうち、所定の候補及び値、又は、所定の候補又は値の表示形態を変えて表示すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分析装置。
4. 前記分析結果に応じて前記光偏向部の駆動電圧を変更する駆動電圧変更部を、さらに備えること
   を特徴とする請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の分析装置。
5. 前記試料は樹脂材料であることを特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の分析装置。
6. 試料に光源からの光を照射したときの反射光を分光する光偏向部、及び、前記光偏向部で分光された光を検出する検出部を有する分光器と、前記分光器と接続され、スペクトルを分析する情報処理部、及び、分析結果を表示部に表示制御する表示制御部を備えたデバイスを有する分析装置の表示方法であって、
   前記表示制御部が、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値と、試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値とを前記表示部に表示する表示工程を有すること
   を特徴とする分析装置の表示方法。
7. 前記表示工程では、前記表示制御部が、前記分析結果となる、前記試料の組成の候補とその確からしさを数値化した値、及び、前記試料の組成以外の所定の組成とその確からしさを数値化した値を、確からしさが高い順に表示すること
   を特徴とする請求項６に記載の分析装置の表示方法。
8. 前記試料は樹脂材料であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の分析装置の表示方法。

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