JP2023166748A - Microplastic observation method and observation device therefor - Google Patents

Microplastic observation method and observation device therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2023166748A
JP2023166748A JP2022077489A JP2022077489A JP2023166748A JP 2023166748 A JP2023166748 A JP 2023166748A JP 2022077489 A JP2022077489 A JP 2022077489A JP 2022077489 A JP2022077489 A JP 2022077489A JP 2023166748 A JP2023166748 A JP 2023166748A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared rays
microplastic
microplastics
observation device
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022077489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆之 島
Takayuki Shima
祐光 古川
Sukemitsu Furukawa
有貴 岡本
Yuki Okamoto
渉 岩崎
Wataru Iwasaki
正聡 一木
Masaaki Ichiki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2022077489A priority Critical patent/JP2023166748A/en
Publication of JP2023166748A publication Critical patent/JP2023166748A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

To provide a method for observing microplastics in water using infrared light, and a small-sized observation device therefor.SOLUTION: An observation method flows water so as to form a flux that flows at a constant speed along an axial line, then linearly irradiates a straight line perpendicular to the axial line with infrared rays from a light source, and guides transmitted light onto a uniaxial array detector in which photodetection elements are arranged in a row, to detect light. The observation device comprises: a flow cell that allows water to flow so as to form a flux flowing at a constant speed along an axial line; and an optical system that linearly irradiates a straight line perpendicular to the axial line with infrared rays from a light source, and guides transmitted light onto a uniaxial array detector in which photodetection elements are arranged in a row, to detect light.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、赤外線を用いた水中のマイクロプラスチックの観察方法及びその観察装置に関する。 The present invention relates to a method for observing microplastics in water using infrared rays and an apparatus for observing the same.

プラスチックゴミが環境中で細かく分断され、例えば、大きさ5mm以下の「マイクロプラスチック」と称されるような微小なプラスチック片となって海洋や河川に漂い、これをヒトや動物が体内に取り込んで健康被害を受けるといった報告がなされている。かかるマイクロプラスチックの観察には、海洋等から採取した液体(以下、単に「水」と称する。)を前処理してマイクロプラスチックを分離した後に、これを必要に応じた手法で観察をしている(例えば、特許文献1や、非特許文献1を参照)。 Plastic waste is broken down into small pieces in the environment, and becomes floating in the oceans and rivers as tiny pieces of plastic called "microplastics", which are less than 5mm in size, and are taken into the bodies of humans and animals. There have been reports of health hazards. In order to observe such microplastics, liquid collected from the ocean (hereinafter simply referred to as "water") is pretreated to separate microplastics, and then the liquid is observed using techniques as necessary. (For example, see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

特開2021-183933号公報JP 2021-183933 Publication

"Characterization of microplastics on filter substrates based on hyperspectral imaging: Laboratory assessments", Chunmao Zhu, Yugo Kanaya, Ryota Nakajima, Masashi Tsuchiya, Hidetaka Nomaki, Tomo Kitahashi, Katsunori Fujikura, Environmental Pollution, Volume 263, Part B, August 2020, 114296"Characterization of microplastics on filter substrates based on hyperspectral imaging: Laboratory assessments", Chunmao Zhu, Yugo Kanaya, Ryota Nakajima, Masashi Tsuchiya, Hidetaka Nomaki, Tomo Kitahashi, Katsunori Fujikura, Environmental Pollution, Volume 263, Part B, August 2020, 114296

上記した文献では、水を濾過しフィルタ上に捕捉されたマイクロプラスチックの観察を行っており、例えば、非特許文献1では、赤外線ランプを用いてフィルタ上を照射し分光器にて分光測定を行っている。一方、採取された水の中のマイクロプラスチックを直接、観察でき、かつ、洋上船舶のような場所でも簡便に観察できる小型の装置が望まれた。そこで、マイクロプラスチックの樹脂種別を光学的に識別可能な赤外線を利用することが考慮されるが、水中での赤外線の光吸収は非常に大きく、マイクロプラスチックのような微小で動きのある小片を観察することは難しい。 In the above-mentioned documents, water is filtered and microplastics captured on the filter are observed. For example, in Non-Patent Document 1, an infrared lamp is used to illuminate the filter and a spectrometer is used to perform spectroscopic measurements. ing. On the other hand, there was a desire for a small device that could directly observe microplastics in collected water and that could be easily observed even in locations such as offshore ships. Therefore, consideration has been given to using infrared light to optically identify the resin type of microplastics, but the absorption of infrared light in water is extremely large, allowing observation of small, moving particles such as microplastics. It's difficult to do.

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、赤外線を用いた水中のマイクロプラスチックの観察方法及びそのための小型の観察装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a method for observing microplastics in water using infrared rays and a small-sized observation device for the same. .

本発明の観察方法は、赤外線を用いた水中のマイクロプラスチックの観察方法であって、軸線に沿って一定の速度で流れる流束を形成させるように前記水を流した上で、前記軸線と直交する直線上に光源からの赤外線を線状に照射し、透過してくる透過光について光検出素子を一列に並べた一軸アレイ検出器の上に導いて光検出を行うことを特徴とする。 The observation method of the present invention is a method for observing microplastics in water using infrared rays, in which the water is caused to flow so as to form a flux flowing at a constant speed along an axis, and then It is characterized by linearly irradiating infrared rays from a light source on a straight line, and guiding the transmitted light onto a uniaxial array detector in which photodetecting elements are arranged in a row to perform photodetection.

また、本発明の観察装置は、赤外線を用いた水中のマイクロプラスチックの観察装置であって、軸線に沿って一定の速度で流れる流束を形成させるように前記水を流すフローセルと、前記軸線と直交する直線上に光源からの赤外線を線状に照射し、透過してくる透過光について光検出素子を一列に並べた一軸アレイ検出器の上に導いて光検出を行う光学系と、を含むことを特徴とする。 The observation device of the present invention is an observation device for microplastics in water using infrared rays, and includes a flow cell through which the water flows so as to form a flux flowing at a constant speed along the axis; An optical system that linearly irradiates infrared rays from a light source on orthogonal straight lines, and conducts light detection by guiding the transmitted light onto a uniaxial array detector in which light detection elements are arranged in a row. It is characterized by

かかる特徴によれば、照射面積を減じて同じ光源でも面積あたりの光強度を高められるから、水中での光吸収の大きい赤外線であっても光源を大型にすることなく、小型の観察装置とすることができるのである。 According to this feature, the light intensity per area can be increased with the same light source by reducing the irradiation area, so even infrared rays, which are highly absorbed underwater, can be made into a compact observation device without increasing the size of the light source. It is possible.

本発明による実施例としての観察装置のブロック図(一部斜視図)である。FIG. 1 is a block diagram (partially a perspective view) of an observation device as an embodiment of the present invention. 実証試験における(a)管路内の外観写真、及び、(b)観察装置により得た2次元画像である。These are (a) an external photograph of the inside of the pipe in the demonstration test, and (b) a two-dimensional image obtained by an observation device. 実証試験における(a)管路内の外観写真、及び、(b)観察装置により得た2次元画像である。These are (a) an external photograph of the inside of the pipe in the demonstration test, and (b) a two-dimensional image obtained by an observation device.

以下に、本発明による1つの実施例であるマイクロプラスチックの観察装置及び観察方法について、図1を用いて説明する。 Below, a microplastic observation device and observation method, which is one embodiment of the present invention, will be described using FIG. 1.

図1に示すように、観察装置1は、水中に浮遊するマイクロプラスチックを観察する装置であり、観察する水を流すための流路(管路)11を内部に備えるフローセル10とフローセル10に赤外線を照射するための照射側光学系20と、フローセル10を透過した透過光を観察するための受光側光学系30とを備える。 As shown in FIG. 1, the observation device 1 is a device for observing microplastics floating in water, and includes a flow cell 10 having a flow channel (pipe) 11 inside for flowing water to be observed, and an infrared ray It includes an irradiation-side optical system 20 for irradiating light, and a light-receiving optical system 30 for observing transmitted light transmitted through the flow cell 10.

フローセル10は、軸線Aに沿って一定の速度で流れる流束を形成させるように水を流すことができる。例えば、流路11の軸線Aに直交する断面の形状を一定とすることでこのような流束を形成し得る。本実施例においては、流路11の軸線Aに直交する断面を長方形とする。また、赤外線の透過する方向に対して軸線Aを垂直にしつつ、かかる長方形のうちの短片を赤外線の透過する方向に平行となるように配置した。 The flow cell 10 allows water to flow along axis A to form a flux that flows at a constant speed. For example, such a flux can be formed by making the shape of the cross section perpendicular to the axis A of the flow path 11 constant. In this embodiment, the cross section of the flow path 11 perpendicular to the axis A is rectangular. Further, while the axis A was perpendicular to the direction in which infrared rays pass, the short pieces of the rectangle were arranged to be parallel to the direction in which infrared rays pass.

なお、赤外線は水に吸収されやすいため、光源強度にもよるが、赤外線の減衰を抑制する観点からは、かかる短片の長さを短くして赤外線の透過可能なように流路11内の水の厚さを薄くすることが好ましい。また、流路11の軸線Aに直交する断面形状を長方形としたことで、流路11の幅方向において赤外線の流路11内を透過する距離を一定にでき、均一な条件で透過光を得られて好ましい。さらに、水は流路11内を満たすように流されていると、同様に流路11の幅方向に均一な条件で透過光を得られて好ましい。 Note that since infrared rays are easily absorbed by water, it depends on the intensity of the light source, but from the perspective of suppressing the attenuation of infrared rays, the length of such short pieces is shortened so that the water in the flow path 11 can pass through the infrared rays. It is preferable to reduce the thickness. Furthermore, by making the cross-sectional shape perpendicular to the axis A of the channel 11 rectangular, the distance through which infrared rays pass through the channel 11 can be made constant in the width direction of the channel 11, and transmitted light can be obtained under uniform conditions. It is preferable. Furthermore, it is preferable that the water is allowed to flow so as to fill the inside of the channel 11, since the transmitted light can also be obtained under uniform conditions in the width direction of the channel 11.

なお、流路11について、その軸線Aの重力に対する向きに制限はないが、水と浮遊するマイクロプラスチックとの比重差を考慮すると、軸線Aを水平に向けることが好ましい。軸線Aを水平にすると、比重差によりマイクロプラスチックに水との相対速度を生じた場合であっても、流路11の流束の流れる方向には速度差を生じない。そのため、観察装置1で観察されるマイクロプラスチックの形状に影響を与えないようにできる。 There is no restriction on the direction of the axis A of the channel 11 with respect to gravity, but in consideration of the difference in specific gravity between water and floating microplastics, it is preferable to orient the axis A horizontally. If the axis A is horizontal, even if the microplastic has a relative velocity with water due to a difference in specific gravity, no velocity difference will occur in the direction in which the flux of the flow path 11 flows. Therefore, the shape of the microplastics observed with the observation device 1 can be prevented from being affected.

よって、ここでは軸線Aを水平に向けるようにフローセル10を配置した。また、流路11の上記した断面の長方形のうち、短片を鉛直方向に向けて、赤外線をフローセル10の上側から照射させ、下側に向けて透過させることとした。以降は、この配置の場合について説明する。 Therefore, here, the flow cell 10 was arranged so that the axis A was oriented horizontally. Further, among the rectangular cross sections of the flow path 11 described above, the short pieces were oriented in the vertical direction, and infrared rays were irradiated from the upper side of the flow cell 10 and transmitted downward. This arrangement will be described below.

一方、照射側光学系20は、波長を変化させながら赤外線を出射する光源21と、出射された赤外線の光束を拡大するビームエクスパンダ22と、これを反射させるミラー23と、ミラー23からの光束を線状に集光させるシリンドリカルレンズ24とを含む。光源21としては、波長を変化させながら赤外線を出射できるものであり、例えば、出射波長を高速に変化させ得る量子カスケードレーザーを用い得る。上記したように、ビームエクスパンダ22、ミラー23、及び、シリンドリカルレンズ24は、これらを通過させることで赤外線を線状に照射させることができ、これをフローセル10の流路11の上面に導くことができるよう配置されている。つまり、照射側光学系20は、いわゆるレーザーラインジェネレータとして機能する。特に、流路11に照射された赤外線は、軸線Aに垂直で水平な直線上に集光するようにされる。その結果、赤外線は、軸線Aに垂直な面に沿って流路11を上から下へ向けて透過するように照射される。ここで、特に、ミラー23、及び、シリンドリカルレンズ24は、その目的において公知の光学要素で代替し得る。 On the other hand, the irradiation side optical system 20 includes a light source 21 that emits infrared light while changing the wavelength, a beam expander 22 that expands the emitted infrared light beam, a mirror 23 that reflects the light beam, and a light beam from the mirror 23. and a cylindrical lens 24 that condenses the light into a line. The light source 21 is one that can emit infrared rays while changing the wavelength. For example, a quantum cascade laser that can quickly change the emission wavelength can be used. As described above, the beam expander 22, the mirror 23, and the cylindrical lens 24 can linearly irradiate infrared rays by passing through them, and can guide this to the upper surface of the channel 11 of the flow cell 10. It is arranged so that it can be done. In other words, the irradiation side optical system 20 functions as a so-called laser line generator. In particular, the infrared rays irradiated onto the flow path 11 are made to be focused on a straight line that is perpendicular to and horizontal to the axis A. As a result, the infrared rays are irradiated so as to pass through the channel 11 from top to bottom along a plane perpendicular to the axis A. Here, in particular, the mirror 23 and the cylindrical lens 24 can be replaced by optical elements known for that purpose.

また、光源21の出射する赤外線のうち、波長1~10μmの範囲では、波長を短くするほど水に吸収されづらくなる傾向にある。よって、赤外線の減衰を抑制する観点からは、波長1~2μm程度の近赤外線を用いることが好ましい。一方で、マイクロプラスチックの樹脂種別を識別する観点からは、これに適した波長域の赤外線を用いることも重要である。マイクロプラスチックにより吸収される波長は赤外線の波長域内に多いが、波長によって得られる情報量が異なるためである。ここで、観察装置1では、赤外線の吸収による減衰を前提として赤外線を集光する光学系を有している。よって、観察装置1に用いる赤外線の波長域は、赤外線の減衰を抑制する観点よりも、樹脂種別の識別に適する観点を優先して選択されることが好ましい。 Further, among the infrared rays emitted by the light source 21, in the wavelength range of 1 to 10 μm, the shorter the wavelength, the more difficult it is to be absorbed by water. Therefore, from the viewpoint of suppressing the attenuation of infrared rays, it is preferable to use near-infrared rays with a wavelength of about 1 to 2 μm. On the other hand, from the viewpoint of identifying the resin type of microplastics, it is also important to use infrared rays in a wavelength range suitable for this purpose. Although most of the wavelengths absorbed by microplastics are within the infrared wavelength range, the amount of information obtained differs depending on the wavelength. Here, the observation device 1 includes an optical system that focuses infrared rays on the premise that infrared rays are attenuated by absorption. Therefore, the wavelength range of infrared rays used in the observation device 1 is preferably selected with priority given to the viewpoint suitable for identifying the resin type, rather than the viewpoint of suppressing the attenuation of infrared rays.

受光側光学系30は、フローセル10に照射された赤外線による流路11を透過した透過光を受光する一軸アレイ検出器32と、かかる透過光を一軸アレイ検出器32上に導く受光側レンズ31とを含む。受光側レンズ31は、透過光による流路11内の像を一軸アレイ検出器32上で結像できるように焦点位置に合わせて配置を調整される。一軸アレイ検出器32は、複数の光検出素子33を一列に並べた光検出器であり、流路11からの透過光を受光し、光検出を行うことができる。一軸アレイ検出器32は、複数の光検出素子33を水平面内で軸線Aに垂直な方向に並べ、線状になって透過してきた透過光を流路11の幅方向に広く受光できるように配置されている。また、一軸アレイ検出器32は、解析装置40に接続されており、受光した透過光の強度に関する情報を電気信号として解析装置40に向けて出力できる。 The light-receiving optical system 30 includes a uniaxial array detector 32 that receives transmitted light transmitted through the channel 11 by infrared rays irradiated onto the flow cell 10, and a light-receiving lens 31 that guides the transmitted light onto the uniaxial array detector 32. including. The arrangement of the light-receiving side lens 31 is adjusted according to the focal position so that an image of the inside of the flow path 11 caused by the transmitted light can be formed on the uniaxial array detector 32. The uniaxial array detector 32 is a photodetector in which a plurality of photodetecting elements 33 are arranged in a line, and can receive transmitted light from the flow path 11 and perform photodetection. The uniaxial array detector 32 has a plurality of photodetecting elements 33 arranged in a horizontal plane in a direction perpendicular to the axis A, and arranged so that the transmitted light transmitted in a linear manner can be widely received in the width direction of the flow path 11. has been done. Furthermore, the uniaxial array detector 32 is connected to the analysis device 40 and can output information regarding the intensity of the received transmitted light to the analysis device 40 as an electrical signal.

解析装置40は、一軸アレイ検出器32の出力に基づき、光検出素子33のそれぞれの位置におけるスペクトルを得ることができる。また、得られたスペクトルを既知の樹脂種別によるプラスチック片を用いて同様の観察装置で得た透過光のスペクトルと比較することで、流路11内の水中に浮遊するマイクロプラスチックを構成する樹脂種別を判定することができる。つまり、解析装置40は、観察装置1の分析部として用いられる。 The analysis device 40 can obtain a spectrum at each position of the photodetector element 33 based on the output of the uniaxial array detector 32. In addition, by comparing the obtained spectrum with the spectrum of transmitted light obtained using a similar observation device using a plastic piece of a known resin type, it is possible to determine the type of resin constituting the microplastics floating in the water in the flow channel 11. can be determined. That is, the analysis device 40 is used as an analysis section of the observation device 1.

このようなスペクトルの比較においては、例えば、スペクトルの範囲にある各波長条件で全測定するのではなく、スペクトルのうち樹脂種別の違いによる特徴がある波長部分を抜き出して測定することは、より短時間で樹脂種別の判定ができるため好ましい。この特徴がある波長部分を選択する方法として、例えば、主成分分析が挙げられる。またスペクトルの比較を行う方法として、例えば、相関係数を用いる方法が挙げられる。 When comparing such spectra, for example, rather than measuring all the wavelengths under each wavelength condition in the spectrum range, it is easier to extract and measure the wavelength portion of the spectrum that has characteristics due to differences in resin type. This is preferable because the resin type can be determined based on time. An example of a method for selecting a wavelength portion having this characteristic is principal component analysis. Further, as a method for comparing spectra, for example, a method using a correlation coefficient can be mentioned.

また、照射された赤外線は一定の波長幅を有するが、光検出素子33において受光した透過光をかかる波長幅に対応して予め分光するようにしてもよい。詳細には、光検出素子33において赤外線の波長幅のうちの樹脂種別によって特徴となり得る波長部分に分光して波長幅に対応してスペクトル強度を出力させる。つまり、分光した波長部分のそれぞれの強度を出力させる。そして、これに基づき解析装置40において樹脂種別を判定するのである。これによっても短時間で樹脂種別の判定をすることができて好ましい。 Further, although the irradiated infrared rays have a certain wavelength width, the transmitted light received by the photodetecting element 33 may be separated into spectra in advance according to the wavelength width. Specifically, the photodetecting element 33 separates the infrared rays into wavelength portions that may be characteristic depending on the resin type, and outputs a spectral intensity corresponding to the wavelength width. In other words, the intensity of each of the separated wavelength parts is output. Then, based on this, the resin type is determined in the analysis device 40. This is also preferable because the resin type can be determined in a short time.

解析装置40は、さらに、水中に浮遊するマイクロプラスチックの形状の画像形成を行うこともできる。すなわち、所定の時間間隔で上記した樹脂種別の判定を連続的に行い、時間と光検出素子33の位置とによる2次元画像を作成する。例えば、流路11の中を流れる水の流束の速度と上記した時間間隔との積を流路11内の軸線Aに沿った方向の距離に対応するようにして、一列に並んだ光検出素子33のそれぞれの位置を流路11の幅方向の距離に対応するようにする。そして、上記した樹脂種別の判定に基づき色分けして画像化すると、光検出素子33の上を水とともに通過する流路11内のマイクロプラスチックの形状の画像を形成することができる。なお、流束の速度に対応させて光検出素子33からの出力を間欠的に行い、出力を受ける度に樹脂種別の判定を行って同様に画像を形成してもよい。つまり、解析装置40は、観察装置1の画像処理部としても機能する。 The analysis device 40 can also form an image of the shape of microplastics floating in water. That is, the resin type described above is continuously determined at predetermined time intervals, and a two-dimensional image based on time and the position of the photodetecting element 33 is created. For example, the product of the velocity of the flux of water flowing in the flow path 11 and the above-mentioned time interval corresponds to the distance in the direction along the axis A in the flow path 11, and the light detection lines are arranged in a row. The positions of the elements 33 are made to correspond to the distances in the width direction of the flow path 11. Then, by color-coding and creating an image based on the determination of the resin type described above, it is possible to form an image of the shape of the microplastic in the flow path 11 that passes over the photodetection element 33 together with the water. Note that the output from the photodetecting element 33 may be performed intermittently in accordance with the velocity of the flux, and the resin type may be determined each time the output is received to form an image in the same manner. That is, the analysis device 40 also functions as an image processing section of the observation device 1.

なお、一軸アレイ検出器32及び解析装置40としては、公知の機器を用いることができる。例えば、解析装置40としては、スペクトル解析ソフトウェアを搭載したパーソナルコンピュータなどを用い得る。 Note that known devices can be used as the uniaxial array detector 32 and the analysis device 40. For example, the analysis device 40 may be a personal computer equipped with spectrum analysis software.

[実証試験]
上記した観察装置1によって既知の樹脂種別によるプラスチック片を観察した結果について説明する。用意したプラスチック片は、樹脂種別として、ポリメタクリル酸メチル樹脂(アクリル)、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂の4種である。
[Verification test]
The results of observing plastic pieces of known resin types using the above-mentioned observation device 1 will be explained. The prepared plastic pieces were of four types: polymethyl methacrylate resin (acrylic), polystyrene resin, polyethylene resin, and polypropylene resin.

まず、それぞれの樹脂種別のプラスチック片を約5mm角、厚み1mmに成形し、水の中に浸した。セル10の幅はおよそ10mmであり、上下方向の寸法は3mmである。水は流路11内を満たすようにしたので、プラスチック片がある箇所での水の厚みは2mmとなる。 First, plastic pieces of each resin type were molded into approximately 5 mm square and 1 mm thick, and immersed in water. The width of the cell 10 is approximately 10 mm, and the vertical dimension is 3 mm. Since the water filled the flow path 11, the thickness of the water at the location where the plastic pieces were present was 2 mm.

図2(a)に示すように、外観で4種のプラスチック片が観察でき、同図(b)に示すように、観察装置1により得た2次元画像において、外観と同様の形状を得られることが観察された。なお、点線で囲んだ範囲が同図(a)(b)のそれぞれで互いに対応する。 As shown in FIG. 2(a), four types of plastic pieces can be observed externally, and as shown in FIG. 2(b), the same shape as the external appearance can be obtained in the two-dimensional image obtained by the observation device 1. It was observed that Note that the ranges surrounded by dotted lines correspond to each other in FIGS.

また、この2次元画像は解析装置40による樹脂種別の判定に基づいて色分けされている。かかる判定による色分けも同図(a)の外観上に示した樹脂種別の符号(PMMA:ポリメタクリル酸メチル樹脂(アクリル)、PS:ポリスチレン樹脂、PE、ポリエチレン樹脂、PP:ポリプロピレン樹脂)と対応していることが判った。このように、観察装置1により得た2次元画像は、少なくとも上記した4種のプラスチック片の樹脂種別と形状とをほぼ正確に表すことができた。 Further, this two-dimensional image is color-coded based on the determination of the resin type by the analysis device 40. The color coding based on this determination also corresponds to the resin type codes shown on the external appearance in Figure (a) (PMMA: polymethyl methacrylate resin (acrylic), PS: polystyrene resin, PE, polyethylene resin, PP: polypropylene resin). It turns out that there is. In this way, the two-dimensional image obtained by the observation device 1 was able to almost accurately represent at least the resin types and shapes of the four types of plastic pieces described above.

次に、それぞれの樹脂種別のプラスチック片の寸法を約1mm角、厚み1mmに成形し、セル10の上下方向の寸法を2mmに変えて、すなわちプラスチック片がある箇所での水の厚みを1mmに変えて同様の観察を行った。 Next, the plastic pieces of each resin type are molded to about 1 mm square and 1 mm thick, and the vertical dimension of the cell 10 is changed to 2 mm, that is, the thickness of the water where the plastic pieces are located is 1 mm. Similar observations were made with different

図3(a)に示すように、外観で4種のプラスチック片が観察でき、同図(b)に示すように、観察装置1により得た2次元画像において、外観と同様の形状を得られることが観察された。 As shown in FIG. 3(a), four types of plastic pieces can be observed externally, and as shown in FIG. 3(b), a shape similar to the external appearance can be obtained in the two-dimensional image obtained by the observation device 1. It was observed that

また、樹脂種別の判定による色分けにおいても、同図(a)の外観上に示した樹脂種別の符号と対応していることが判った。このように観察装置1により得た2次元画像は、少なくとも1mm角程度の大きさのプラスチック片であれば同様に樹脂種別と形状とをほぼ正確に表すことが可能であることが判った。 It was also found that the color classification based on the determination of the resin type corresponded to the resin type code shown on the external appearance in FIG. It has been found that the two-dimensional image obtained by the observation device 1 can almost accurately represent the resin type and shape of a plastic piece having a size of at least 1 mm square.

以上のように、観察装置1によれば、赤外線を用いた上での水中のマイクロプラスチックの観察が可能となる。特に、照射側光学系20により赤外線を直線上に集光することでその照射面積を減じており、同じ光源でも面積あたりの光強度を高められる。そのため、水中での光吸収の大きい赤外線であっても光源を大型にせずとも観察ができ、小型の観察装置とすることができる。このような観察装置1によれば、例えば、船舶上で海水中のマイクロプラスチックを観察することも容易となる。 As described above, according to the observation device 1, microplastics in water can be observed using infrared rays. In particular, the irradiation side optical system 20 focuses the infrared rays on a straight line to reduce the irradiation area, and the light intensity per area can be increased even with the same light source. Therefore, even infrared rays, which are highly absorbed underwater, can be observed without increasing the size of the light source, making it possible to use a compact observation device. According to such an observation device 1, it becomes easy to observe microplastics in seawater, for example, on a ship.

以上、本発明による代表的な実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。 Although typical embodiments according to the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited thereto, and those skilled in the art can easily understand the invention without departing from the spirit of the present invention or the scope of the appended claims. , various alternative embodiments and modifications may be found.

1 観察装置
10 フローセル
11 流路
20 照射側光学系
30 受光側光学系
40 解析装置
A 軸線
1 Observation device 10 Flow cell 11 Channel 20 Irradiation side optical system 30 Light receiving side optical system 40 Analysis device A Axis

Claims (13)

赤外線を用いた水中のマイクロプラスチックの観察方法であって、
軸線に沿って一定の速度で流れる流束を形成させるように前記水を流した上で、前記軸線と直交する直線上に光源からの赤外線を線状に照射し、透過してくる透過光について光検出素子を一列に並べた一軸アレイ検出器の上に導いて光検出を行うことを特徴とするマイクロプラスチックの観察方法。
A method for observing microplastics in water using infrared rays, the method comprising:
After the water flows so as to form a flux flowing at a constant speed along the axis, infrared rays from a light source are linearly irradiated on a straight line perpendicular to the axis, and the transmitted light is transmitted. A method for observing microplastics characterized by detecting light by guiding it onto a uniaxial array detector in which photodetecting elements are arranged in a row.
前記一軸アレイ検出器からの出力を前記流束の前記速度に対応させて前記マイクロプラスチックの形状の画像形成を与えることを特徴とする請求項1記載のマイクロプラスチックの観察方法。 2. The method for observing microplastics according to claim 1, wherein the output from the uniaxial array detector is made to correspond to the velocity of the flux to form an image of the shape of the microplastics. 前記赤外線は波長可変型光源から発せられて波長幅を有し、前記一軸アレイ検出器の前記光検出素子は前記波長幅に対応してスペクトル強度を出力し前記マイクロプラスチックを構成する樹脂種別を与えることを特徴とする請求項1記載のマイクロプラスチックの観察方法。 The infrared rays are emitted from a wavelength tunable light source and have a wavelength width, and the photodetection element of the uniaxial array detector outputs a spectral intensity corresponding to the wavelength width to indicate the type of resin constituting the microplastic. The method for observing microplastics according to claim 1, characterized in that: 前記赤外線は1~10μmの範囲内にあることを特徴とする請求項1乃至3のうちの1つに記載のマイクロプラスチックの観察方法。 4. The method for observing microplastics according to claim 1, wherein the infrared rays are within a range of 1 to 10 μm. 前記水は前記軸線に沿って設けられた流路内を満たすようにして流されることを特徴とする請求項1記載のマイクロプラスチックの観察方法。 2. The method for observing microplastics according to claim 1, wherein the water is flowed to fill a channel provided along the axis. 前記流路は、前記軸線と直交する断面を長方形とすることを特徴とする請求項5記載のマイクロプラスチックの観察方法。 6. The microplastic observation method according to claim 5, wherein the flow path has a rectangular cross section perpendicular to the axis. 赤外線を用いた水中のマイクロプラスチックの観察装置であって、
軸線に沿って一定の速度で流れる流束を形成させるように前記水を流すフローセルと、
前記軸線と直交する直線上に光源からの赤外線を線状に照射し、透過してくる透過光について光検出素子を一列に並べた一軸アレイ検出器の上に導いて光検出を行う光学系と、を含むことを特徴とするマイクロプラスチックの観察装置。
A device for observing microplastics in water using infrared rays,
a flow cell in which the water flows so as to form a flux flowing at a constant speed along an axis;
an optical system that linearly irradiates infrared rays from a light source on a straight line perpendicular to the axis and guides the transmitted light onto a uniaxial array detector in which photodetecting elements are arranged in a row to detect light; A microplastic observation device comprising:
前記光学系は、前記赤外線を線状に集光させるシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする請求項7記載のマイクロプラスチックの観察装置。 8. The microplastic observation device according to claim 7, wherein the optical system includes a cylindrical lens that focuses the infrared rays into a linear shape. 前記一軸アレイ検出器からの出力を前記流束の前記速度に対応させて前記マイクロプラスチックの形状の画像形成を与える画像処理部を更に含むことを特徴とする請求項7記載のマイクロプラスチックの観察装置。 8. The microplastic observation device according to claim 7, further comprising an image processing unit that forms an image of the shape of the microplastic by making the output from the uniaxial array detector correspond to the velocity of the flux. . 前記赤外線は波長可変型光源から発せられて波長幅を有し、前記一軸アレイ検出器の前記光検出素子は前記波長幅に対応してスペクトル強度を出力し前記マイクロプラスチックを構成する樹脂種別を与える分析部を含むことを特徴とする請求項7記載のマイクロプラスチックの観察装置。 The infrared rays are emitted from a wavelength tunable light source and have a wavelength width, and the photodetection element of the uniaxial array detector outputs a spectral intensity corresponding to the wavelength width to indicate the type of resin constituting the microplastic. 8. The microplastic observation device according to claim 7, further comprising an analysis section. 前記赤外線は1~10μmの範囲内にあることを特徴とする請求項7乃至10のうちの1つに記載のマイクロプラスチックの観察装置。 The microplastic observation device according to claim 7, wherein the infrared rays are within a range of 1 to 10 μm. 前記フローセルは、前記水を前記軸線に沿って設けられた流路内を満たすようにして流されるものであることを特徴とする請求項7記載のマイクロプラスチックの観察装置。 8. The microplastic observation device according to claim 7, wherein the flow cell allows the water to flow so as to fill a channel provided along the axis. 前記流路は、前記軸線と直交する断面を長方形とすることを特徴とする請求項12記載のマイクロプラスチックの観察装置。

13. The microplastic observation device according to claim 12, wherein the flow path has a rectangular cross section perpendicular to the axis.

JP2022077489A 2022-05-10 2022-05-10 Microplastic observation method and observation device therefor Pending JP2023166748A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022077489A JP2023166748A (en) 2022-05-10 2022-05-10 Microplastic observation method and observation device therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022077489A JP2023166748A (en) 2022-05-10 2022-05-10 Microplastic observation method and observation device therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023166748A true JP2023166748A (en) 2023-11-22

Family

ID=88836918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022077489A Pending JP2023166748A (en) 2022-05-10 2022-05-10 Microplastic observation method and observation device therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023166748A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4887989B2 (en) Optical microscope and spectrum measuring method
JP5381741B2 (en) Optical measuring apparatus and optical measuring method
JP5265632B2 (en) Plastic identification device and plastic identification method
JP2019512701A5 (en)
US20180299364A1 (en) Imaging apparatus, flow cytometer, and imaging method
US9891104B2 (en) Spectroscopic detector
SE540592C2 (en) Raman spectroscopy system using a tuneable lens
US10663393B2 (en) Spectrum inspecting apparatus
JP5356804B2 (en) Raman scattered light measurement system
CN110567902A (en) Mould detection device and detection method
JP2019518227A (en) Method and apparatus for determining the concentration of a substance in a liquid medium
JP2023166748A (en) Microplastic observation method and observation device therefor
SE503116C2 (en) Device for detecting fluorescence
TWI647431B (en) Optical metrology apparatus and method
Wohlschläger et al. Detection of plastics in water based on their fluorescence behavior
RU157814U1 (en) LASER FLUORIMETER FOR RESEARCH OF UNDERWATER ENVIRONMENT
JP5122930B2 (en) Evanescent wave generator and observation apparatus using the same
GB2595936A (en) Gas phase Raman instrument for the detection of gaseous species using a hollow core fibre
CN111537414A (en) Liquid optical cavity enhancement measuring system
US20230296511A1 (en) Multi-region optical filters and systems and methods using same
US20190302027A1 (en) Method and apparatus for determining solids content in a liquid medium
JP6188157B2 (en) Optical measuring device and optical measuring method
CN212844874U (en) Liquid measurement system based on optical cavity enhancement
KR101849606B1 (en) Spatially-resolved spectral imaging apparatus based on single-shot
KR102122020B1 (en) Apparatus for analyzing blood cell, method for analyzing blood cell using the apparatus