JP3058588B2 - pH画像のカラー表示方法および装置 - Google Patents

pH画像のカラー表示方法および装置

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JP3058588B2 JP8110099A JP11009996A JP3058588B2 JP 3058588 B2 JP3058588 B2 JP 3058588B2 JP 8110099 A JP8110099 A JP 8110099A JP 11009996 A JP11009996 A JP 11009996A JP 3058588 B2 JP3058588 B2 JP 3058588B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、pH測定装置に
おけるpH画像のカラー表示方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、溶液のpHを測定した結果は、図
5に示すように、ディスプレイ上にpHの経時的な変化
としてアナログ的に表示されるのが一般的である。この
ような表示方式によれば、測定対象の濃度変化が一目で
把握できる。
【0003】ところで、近年、溶液のみならず、物質中
にしみこんだ液体中の溶存物質の濃度分布を二次元また
は三次元画像として出力することができる溶存物質の濃
度分布測定する技術が研究され、この出願の出願人はこ
のような技術について特許出願している〔特願平7−9
0319号「溶存物質の濃度分布計測方法」〕。
【0004】ここで、図3および図4を参照しながら、
前記特許出願に係る溶存物質の濃度分布計測方法を説明
すると、図3は、前記計測を行うための光走査型二次元
濃度分布測定装置の概要を示す図で、この図において、
1は測定装置本体で、センサ部2とこれにプローブ光3
を照射するための光照射部4とからなる。
【0005】前記センサ部2は、例えばシリコンなどの
半導体よりなる基板5の一方の面(図示例では上面)に
SiO2 層6、Si3 4 層7を熱酸化、CVDなどの
手法によって順次形成してなるもので、水素イオンに応
答するように形成されている。8はセンサ部2のセンサ
面(この場合、Si3 4 層7)を含み、これに臨むよ
うにして設けられるセルで、樹脂材料あるいは他の適宜
の材料よりなり、内部に溶液やゲルなどの試料9が収容
される。そして、CE、REはセル8内の試料9に接触
するようにして設けられる対極、比較電極で、後述する
ポテンショスタット13に接続されている。また、OC
は半導体基板5に設けられる電流信号取出し用のオーミ
ック電極で、後述する電流−電圧変換器14および演算
増幅回路15を介してポテンショスタット13に接続さ
れている。
【0006】そして、10はセンサ部2を二次元方向、
つまり、X方向(図示例では左右方向)とY方向(図示
例では、紙面に垂直な方向)に走査するセンサ部走査装
置で、走査制御装置11からの信号によって制御され
る。
【0007】前記光照射部4は、例えばレーザ光源から
なるとともに、半導体基板5の下面側(センサ面7とは
反対側)に設けられており、センサ部走査装置10によ
って二次元方向に走査されるセンサ部2の半導体基板5
に対して最適なビーム径になるように調整されたプロー
ブ光3を照射するように構成されている。
【0008】12は測定装置本体1を制御するための制
御ボックスであって、半導体基板5に適宜のバイアス電
圧を印加するためのポテンショスタット13、半導体基
板5に形成されたオーミック電極OCから取り出される
電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換器14、
この電流−電圧変換器14からの信号が入力される演算
増幅回路15、この演算増幅回路15と信号を授受した
り、走査制御装置11に対する制御信号を出力するイン
ターフェイスボード16などよりなる。
【0009】17は各種の制御や演算を行うとともに、
画像処理機能を有する制御・演算部としてのコンピュー
タ、18は例えばキーボードなどの入力装置、19はカ
ラーディスプレイなどの表示装置、20はメモリ装置で
ある。
【0010】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いて、りんごのpHを測定する場合について説明
すると、図4(A),(B)に示すように、半分に切っ
たりんご21の切断面21aを測定装置本体1のセンサ
面(この場合、Si3 4 層7)に直接接触させるとと
もに、りんご21に対極CEおよび比較電極REを差し
込む。
【0011】そして、上記の状態において、半導体基板
5に空乏層が発生するように、ポテンショスタット13
からの直流電圧を比較電極REとオーミック電極OCと
の間に印加して、半導体基板5に所定のバイアス電圧を
印加する。この状態で半導体基板5に対してプローブ光
3を一定周期(例えば、10kHz)で断続的に照射す
ることによって半導体基板5に交流光電流を発生させ
る。この光電流は、半導体基板5の照射点に対向する点
で、センサ面7に接しているりんご21の切断面21a
におけるpHを反映した値であり、その値を測定するこ
とにより、この部分でのpH値を知ることができる。
【0012】さらに、センサ部走査装置10によって、
センサ部2をX,Y方向に移動させることにより、半導
体基板5にはプローブ光3が二次元方向に走査されるよ
うにして照射され、前記切断面21aにおける位置信号
(X,Y)と、その場所で観測された交流光電流値によ
り、図4(C)に示すようにカラーディスプレイ20の
表示画面19a上にpH値を表す二次元画像22が表示
される。
【0013】なお、上記二次元イオン濃度測定装置にお
いて、比較電極REを省略し、対極CEを介してバイア
ス電圧を印加してもよい。但し、比較電極REを設けて
いた場合の方が半導体基板5にバイアス電圧をより安定
に印加することができる。
【0014】そして、上記光走査型二次元濃度分布測定
装置において、センサ部2をX,Y方向に移動させるの
に代えて、光照射部4に光照射部走査装置を設け、光照
射部4をX,Y方向に移動させるようにしてもよく、ま
た、光照射部4とセンサ部2との間にプローブ光走査装
置を設け、プローブ光3をX,Y方向に移動させるよう
にしてもよい。
【0015】さらに、上記光走査型二次元濃度分布測定
装置においては、光照射部4によるプローブ光3を半導
体基板5のセンサ面7とは反対側から照射するようにし
ていたが、これに代えて、センサ面7側から照射するよ
うにしてもよい。そして、光照射部4として、例えば特
願平7−39114号に示すように、半導体基板5に組
み込まれた光照射部を採用してもよい。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の二次
元イオン濃度測定装置においては、上記pH分布画像2
2の表示に際して、その分布状況が判別できるように、
単に判りやすく適当に色分けして表示しているだけであ
り、言わば、その色分けは擬似的なものであり、リトマ
ス紙や、フェーノールフタレインなどのpH指示薬の色
に基づいたりするものではなく、pH分布画像22にお
けるpH分布を視覚によって正確に認識させるものには
程遠いものであった。
【0017】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、pH画像におけるpH分布を視
覚による認識を容易かつ正確に行わせることができるp
H画像のカラー表示方法および装置を提供することであ
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、pH測定を行って得ら
れたpH分布状態をカラーディスプレイ面にpH画像と
して表示するpH画像のカラー表示方法において、pH
指示薬の発色とpHとの関係を指示薬変化ライブラリと
して予め登録しておき、指示薬の指定の下に、前記pH
測定によって得られるpHデータと前記指示薬変化ライ
ブラリからの指示薬の色変化データとを対比して演算を
行い、この演算結果に基づいて、前記pH画像の色を、
pH指示薬の発色の程度に合わせて表示するようにして
いる。また、請求項3に記載の発明では、pH測定を行
って得られたpH分布状態をカラーディスプレイ面にp
H画像として表示するpH画像のカラー表示装置におい
て、pH指示薬の発色とpHとの関係を格納した指示薬
変化ライブラリを備え、pH計測部からのpH分布デー
タからpH分布画像の色を、pH指示薬の発色の程度に
合わせて表示するようにしている。 そして、上記いずれ
の発明においても、カラーディスプレイ面にpH分布画
像とともにpH指示薬名および標準色変色状態を表示す
るようにしてもよい。
【0019】この発明のpH画像のカラー表示方法また
は装置によれば、カラーディスプレイ面におけるpH画
像が、pH指示薬の発色の程度に合わせて表示されてい
るので、pH分布を一目でしかも正しく把握することが
できる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施例
を、図を参照しながら説明する。図1は、この発明のp
H画像のカラー表示装置の一例を概略的に示すもので、
この図において、31は二次元pH計測部で、前記図3
に示した測定装置本体1と同様の構成を有している。こ
の二次元pH計測部31からは、測定箇所(座標)の二
次元アドレスとpHとを対にしたpH分布データaが出
力される。pHを表すデータは、例えば4桁の16進数
で表示されている。
【0021】32は演算処理装置で、例えばマイクロコ
ンピュータである。この演算処理装置32には、二次元
pH計測部31からのpH分布データaと、指示薬色変
化ライブラリ33からのデータbが入力される。この指
示薬色変化ライブラリ33は、ROMなどのメモリより
なり、指示薬ごとにpHと色とを対照させた参照表でを
色変化データbとして格納している。演算処理装置32
は、前記pH分布データaと指示薬の色変化データbと
に基づいて、各アドレスごとの色表示制御信号cを出力
する。
【0022】34は二次元pH画像表示装置で、図3に
示したカラーディスプレイ19と同様に構成され、図2
に示すようなカラーディスプレイ面34aを備えてい
る。この二次元pH画像表示装置34は、演算処理装置
32からの色表示制御信号cに基づいて、カラーディス
プレイ面34aに、pHの二次元分布画像35がpH指
示薬の発色の程度に合わせるようにして表示される。3
6、37は二次元分布画像35とともに表示される試薬
名(例えばメチルレッド)、その標準変色状態を示す色
表示部である。また、カラーディスプレイ面34aに例
示してある数値5.0、7.4はpH値を示している。
【0023】38は各種の演算処理装置32によって演
算された結果dなどを記憶するメモリである。
【0024】次に、前記構成の装置の動作について説明
する。今、りんごの切断面におけるpH分布状態をカラ
ー表示する場合を考えてみる。この場合の測定方法は、
図3および図4(A),(B)に示したものと同様であ
る。すなわち、二次元pH計測部31のセンサ面に切断
面側を当接させるようにしてりんごを載せ、所定の光照
射を行うことにより、前記切断面におけるpHの分布状
態を表す分布データaが得られる。
【0025】そして、演算処理装置32には、二次元p
H計測部31からのりんごの切断面におけるpH分布デ
ータaと、指示薬色変化ライブラリ33からの指示薬の
色変化データbが入力される。演算処理装置32におい
ては、入力装置(図示してない)によって指示薬を指定
すると、アドレスごとのpHデータと指定された指示薬
の色変化データbとを対比して演算を行い、二次元pH
画像表示装置34に出力する信号を出力する。二次元p
H画像表示装置34においては、そのカラーディスプレ
イ面34aに、pH分布画像35がpH指示薬の発色の
程度に合わせてカラー表示されるとともに、pH指示薬
名36が表示され、その標準変色状態37がpH値を表
す数値が表示される。
【0026】上述した実施例においては、pH分布画像
35をpH指示薬の発色の程度に合わせてカラー表示す
る際、pH指示薬名36が表示されるとともに、その標
準変色状態37がpH値を表す数値とともに表示される
ので、pH分布画像35におけるカラー表示を標準の色
と比べながら見ることができ、pH分布をpH値ととも
に正確に把握することができる。
【0027】上述の実施例では、りんごの切断面におけ
るpH分布を表示するものであったが、この発明はこれ
に限られるものではなく、例えば特願平7−32983
7号の図1に示すような溶液における二次元pHを測定
する装置にも同様に適用できることはいうまでもない。
【0028】また、上述の実施例では、pH分布画像は
二次元的広がりを持つものであったが、この発明はこれ
に限られるものではなく、pHの一次元的な分布の変化
をカラー表示する場合にも適用できることはいうまでも
ない。
【0029】
【発明の効果】この発明によれば、カラーディスプレイ
面におけるpH分布を表す画像における色が、実際のp
H指示薬の発色の程度に合わせて表示されているので、
pH分布を一目でしかも正しく把握することができ、そ
の視覚による把握がきわめて容易である。この発明のp
H画像のカラー表示方法および装置は、工業的な計測に
利用して有用であることは勿論のこと、学校の理科の実
験など教育的な方面において利用した場合、その効果は
きわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のpH画像のカラー表示装置を概略的
に示す図である。
【図2】前記装置のディスプレイ面における表示状態を
示す図である。
【図3】この発明の前提技術である光走査型二次元濃度
分布測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図4】前記光走査型二次元濃度分布測定装置による測
定を説明するための図である。
【図5】従来のpH表示の一例を示す図である。
【符号の説明】33…指示薬色変化ライブラリ、 34a…カラーディス
プレイ面、35…pH分布画像、a…pH分布データ、
b…色変化データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/28 G01N 27/416

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pH測定を行って得られたpH分布状態
    をカラーディスプレイ面にpH画像として表示するpH
    画像のカラー表示方法において、pH指示薬の発色とp
    Hとの関係を指示薬変化ライブラリとして予め登録して
    おき、指示薬の指定の下に、前記pH測定によって得ら
    れるpHデータと前記指示薬変化ライブラリからの指示
    薬の色変化データとを対比して演算を行い、この演算結
    果に基づいて、前記pH画像の色を、pH指示薬の発色
    の程度に合わせて表示するようにしたことを特徴とする
    pH画像のカラー表示方法。
  2. 【請求項2】 カラーディスプレイ面にpH分布画像と
    ともにpH指示薬名および標準色変色状態を表示するよ
    うにしてなる請求項1に記載のpH画像のカラー表示方
    法。
  3. 【請求項3】 pH測定を行って得られたpH分布状態
    をカラーディスプレイ面にpH画像として表示するpH
    画像のカラー表示装置において、pH指示薬の発色とp
    Hとの関係を格納した指示薬変化ライブラリを備え、p
    H計測部からのpH分布データからpH分布画像の色
    を、pH指示薬の発色の程度に合わせて表示するように
    したことを特徴とするpH画像のカラー表示装置。
  4. 【請求項4】 カラーディスプレイ面にpH分布画像と
    ともにpH指示薬名および標準色変色状態を表示するよ
    うにしてなる請求項3に記載のpH画像のカラー表示装
    置。
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