JP3694806B2 - Multi-component quantitative method and multi-component quantitative device - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は色彩化学計測によって測定対象物質内に含有される少なくとも2成分の物質を定量する多成分定量方法とその方法を用いる多成分定量装置であり、特に表色系座標空間における座標から成分定量のためのデータを取得する多成分定量方法とその方法を用いる多成分定量装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
環境試料中に存在する微量金属元素の定量を行う場合には、一般に濃縮が必要不可欠な操作である。これは環境試料中に、有機及び無機形態の多種多様な物質が多量に存在している一方で、測定にかかる物質の存在量はμgやngのオーダーあるいはそれ以下というように極めて微小な量であるためである。近年、分析装置の性能が急速に向上し、検出限界値は小さくなってきているが、分析装置の性能を十分に引き出すためには微量元素の汚染や損失の少ない前分離、前濃縮がますます重要になってきている。また、原子吸光法、発光分析法、或いは各種クロマトグラフィーなどの機器分析装置は、高感度であるほど複雑、高価であるため、設置には多額の費用がかかり、その操作も容易ではない。特に、使用に際しては、キャリアガス、燃焼ガス、冷却水などのランニングコストもかかり、その準備などには手間がかかる。
【0003】
また、共存呈色物を含む固相の呈色物定量方法として、特開平10-73533号公報に記載されるように、試料に光を照射してその反射光の色度座標および光量を三刺激値測定装置によって測定し、測定された色度座標と、予め測定された呈色物、共存呈色物の色度座標、及び光源が出力する光の色度座標に基づき、試料からの反射光成分の光量を算出し、算出した光量に基づき呈色物の含量を求める方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、原子吸光法、発光分析法あるいは各種クロマトグラフィーなどの分析装置では、装置の設置に多額の費用がかかり、また取り扱いの手間なども面においても、簡便性を欠くものとなっている。また、特開平10-73533号公報に記載される技術では、共存呈色物を含む固相の呈色物定量方法として用いられるが、基本的には共存呈色物の反射光成分などを除去することで、試料の定量をするのみであり、2成分以上を同時に定量することができない。
【0005】
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、計測の簡便性を維持しながら、且つ2成分あるいはそれ以上の成分について同時に定量できる多成分定量方法とその方法を用いた多成分定量装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の多成分定量方法は、複数の検量線が交差して形成される多成分検量面を測定対象物質に含まれる少なくとも2成分について複数の表色系座標空間に形成した上で、前記測定対象物質の色彩色差情報から前記測定対象物質の表色系座標空間での座標を求め、前記複数の表色系座標空間の中から前記多成分検量面上の検量線の交差によって形成される網目が他の網目よりも広がった検量面を呈する表色系座標空間を選択して、前記測定対象物質の表色系座標空間での座標を前記多成分検量面の位置から各検量線に沿って延長して前記測定対象物質に対応する成分値を求めて各成分を定量することを特徴とする。
【0007】
表色系座標空間で少なくとも2成分を表現した場合では、各成分ごとの検量線が交差して形成される多成分検量面が得られる。従って、測定対象物質の色彩色差情報を得ることができれば、その多成分検量面での位置がわかることになり、その位置から各検量線に沿って延長することで各成分を定量できる。この時、多成分検量面では、各検量線の表色系座標空間における曲線の傾向を反映した形状を取っているため、より精度の高い定量が実現される。
【0008】
また、本発明の多成分定量装置は、測定対象物質に対する光照射から色彩色差情報を読み取る測定手段と、複数の表色系座標空間に対応した、前記測定対象物質に含まれる少なくとも2成分の多成分検量面のデータを記憶する検量面データ記憶手段と、前記複数の表色系座標空間の中から前記多成分検量面上の検量線の交差によって形成される網目が他の網目よりも広がった検量面を呈する表色系座標空間に対応する多成分検量面のデータを選択した上で前記色彩色差情報に基づき前記多成分検量面の位置を求める算出手段と、前記多成分検量面の位置から前記測定対象物質に対応する成分値を求めて各成分を定量する定量手段とを有することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の多成分定量方法は、複数の検量線が交差して形成される多成分検量面を測定対象物質に含まれる少なくとも2成分について表色系座標空間に形成した上で、前記測定対象物質の色彩色差情報から前記測定対象物質の表色系座標空間での座標を求め、前記測定対象物質の表色系座標空間での座標を前記多成分検量面の位置から各検量線に沿って延長して前記測定対象物質に対応する成分値を求めて各成分を定量することを特徴とする。
【0010】
本発明の多成分定量方法は、原則的に2成分またはそれ以上の数の成分を同時に定量する方法であり、その成分の組み合わせとしては、濃度に応じて化学的或いは物理的の濃淡変化、あるいは色相変化、彩度変化、明度変化などが発生する有機化合物または無機化合物であって、金属イオンなどの無機化合物や、色素などの有機化合物およびその複合体など種々の成分を測定可能とする。
【0011】
例えば2成分の定量を行う場合では、注目する2成分の間で単一の平衡が成立し、その2成分の色が変化する場合、その平衡を支配する物質あるいは条件を色彩計測により測定する方法として本発明の多成分定量方法を用いることができ、一例としては色素の酸解離平衡による色変化を利用するpH測定法に本発明の多成分定量方法を適用できる。
【0012】
より具体的には、次に挙げる物質についてそれぞれ本発明の多成分定量方法を用いることができる。すなわち、(1)河川水、地下水、水道水、雨水、海水、湖水、温泉水、飲料水、純水などに含まれる有用あるいは有害成分の測定に本発明の多成分定量方法を適用できる。例えば、これらの水には、水銀、クロム、ヒ素、鉛、残留塩素などが含まれることがあり、1つの元素が複数の金属イオンの形で溶解している場合でも、定量可能となる。(2)大気、ガス製品、呼気中のガス濃度試験に本発明の多成分定量方法を適用できる。本発明の多成分定量方法は、直接的な色彩色差情報を利用することから、物質の相は、固相、液相、気相を問わず、ガス状態の測定物質まで測定することが容易である。例えばNOx、SOx、硫化水素、一酸化炭素、酸素濃度、アルコール、アルデヒドなどの各種ガスの内の2成分またはそれ以上を同時に測定できる。
【0013】
本発明の多成分定量方法は、さらに(3)生体中の微量成分の測定、診断薬 (血液、血しょう、尿などに含まれる微量物質)、(4)土壌および土壌中の肥料分の測定(窒素、リン、カリなど)、(5)表面温度計測(液晶温度計など)、(6)湿度、水分計測、(7)食品の色および鮮度管理(魚、果物、果汁、野菜、肉、穀類など)、(8)農林業における生育状況および製品確認(花、葉、実、木材など)、(9)着色した製品の品質管理(生地、衣類、自動車、家具、建材などの塗装したもの、錠剤などの薬品、化粧品、菓子・飲料などの食品、電子機器、家電類、印刷物、ポリマーなど)、(10)劣化製品、劣化建造物の判定(コンクリート、ゴム、金属など)、(11)反射光により表面状態を管理する製品の品質管理(半導体、ガラスなど)、(12)肌、目などの色診断(黄疸、日焼け度、肌の白さ、眼球による個人識別など)、(13)酸化還元雰囲気テスト(鉄(II)と鉄(III)のバランス測定による)、(14)pH試験紙、イオン試験紙、パックテストなどの簡易試験法における定量値の数値化などの各種分野において多成分を同時に定量する定量方法として使用できるものである。
【0014】
次に、本発明の多成分定量方法の各工程について、その工程順に従って図1のフローチャートおよび図2のL* a*b*(a*b*)表色座標空間の模式図を参照しながら説明する。
【0015】
図1に示すように、初めに、多成分検量面を表色系座標空間に形成する(手順S11)。この最初の段階では、測定すべき物質が選択されていて、さらに測定にかかる2成分若しくはそれ以上の成分も選択されているものとする。例えば、測定媒体が地下水などの溶液であって定量すべき金属がCo、Ni、Feなどの場合では、それぞれ成分に応じた検量線を初めに表色系座標空間に描き、それぞれの交差する点を求めるような手法によってメッシュ状(網目状)の検量面を構成する。ここでは測定すべき物質中の2つの成分を便宜上第1成分、第2成分とする。
【0016】
図2はこのような表色系座標空間であるL* a*b*表色系におけるa*b*平面上に多成分検量面(この場合、2成分)を形成した例を示すものである。図2において、黒丸で示す曲線が第1成分の検量線K1であり、黒四角で示す曲線が第2成分の検量線K2である。第1成分の検量線K1は原点に近い側から、番号1、番号2、番号3、番号4が与えられており、各番号はそれぞれ所定の濃度あるいは含有マイクログラム数(μg)に対応している。すなわち、例えば番号1、番号2、番号3、番号4の各黒丸点が0.1μg、0.2μg、0.3μg、0.4μgの含有マイクログラム数に対応する。同様に、第2成分の検量線K2は原点に近い側から、番号1、番号2、番号3、番号4が与えられており、各番号はそれぞれ所定の濃度あるいは含有マイクログラム数(μg)に対応する。すなわち、例えば番号1、番号2、番号3、番号4の各黒四角点が0.1μg、0.2μg、0.3μg、0.4μgの含有マイクログラム数に対応する。
【0017】
これら第1成分の検量線K1と第2成分の検量線K2は、原点を中心に角度を以って交差するように形成されており、メッシュ状(網目状)の2成分検量面を構成するようにさらに多くの検量点が図2に形成されている。例えば、図2において、検量点P22は第1成分の含有マイクログラム数を0.2μgとし同時に第2成分の含有マイクログラム数を0.2μgとして測定した表色系の座標をプロットして構成されており、同様に検量点P43は第1成分の含有マイクログラム数を0.4μgとし同時に第2成分の含有マイクログラム数を0.3μgとして測定した表色系の座標をプロットして構成されている。このような2成分検量面の検量点については、すべての検量点についての測定を行えば十分なメッシュ状(網目状)の2成分検量面を構成することが可能となるが、ある程度間引きして欠落している点については、計算で求めるようにすることも可能である。
【0018】
図2に示すように、2成分検量面を構成する各検量線は直線ではなく、また、検量点同士の間隔も均等な間隔でなない。このため単純な案分法や比例分配法による検量法では、むしろ誤差が大きくなるが、後述するように曲線にそった外延をすることで検量誤差を最小に抑えることができる。このような測定によって各検量線を求めて行き、本発明の多成分定量方法においては多成分検量面を形成することができる。図2においては、L* a*b*表色系におけるa*b*平面上の座標を求めて多成分検量面を形成しているが、試料によってはL* a*b*表色系におけるL*a*平面もしくはL*b*平面などを用いることができ、さらにはXYZ表色系のxy平面やxY平面若しくはyY平面などを使用することも可能である。さらに、L*u*v*表色系やUCS表色系、ハンターLab表色系などの他の色空間座標を用いることもできる。
【0019】
なお、多成分検量面を形成する方法としては、その成分を実際に測定して行くことで多成分検量面を求めることもできるが、それ以外にも、予めA成分とB成分の2成分検量面のデータを取得して、記憶や保存、転送などによって異なる時間や異なる場所での測定に活用することもできる。
【0020】
次に、図1のフローチャートに従い、多成分検量面を形成したところで、測定対象物質の座標を色彩色差計で計測する(手順S12)。色彩色差計は表色系の座標値を測定するための測定装置であり、たとえばミノルタ株式会社製のCR−300、CR−310、CR−331、CR−331C、CR−321、CR−241、CT−310、CT−320、CS−100、CL−100などの測定装置や、日本電色工業株式会社製のSQ2000、SE2000、ZE2000、VSS300H、NF777、NF999、NR−3000A/B、NDR−2000、ND−1001DP、NR−1、BP−1などの測定装置を用いることができ、また、これらの色彩色差計に限らず所要の精度で測定対象物質の座標できる色彩色差計であれば他の色彩色差計であっても良い。
【0021】
この測定に際して、測定対象物質は固相であっても良く、液相や気相であっても良い。測定対象物質に水分が混じっている場合では、乾燥させた後に測定を行えば良い。色彩色差計で測定することで、測定対象物質の表色系空間の座標データが出力される。データ形式は色彩色差計によっては選ぶことができるものであり、前述の多成分検量面に応じてデータ形式が選択される。一例としては、L* a*b*表色系におけるa*b*平面上の座標が出力されるが、L* a*b*表色系におけるL*a*平面の座標やもしくはL*b*平面の座標などでも良い。さらにはXYZ表色系のxy平面やxY平面若しくはyY平面などの各座標を使用することも可能である。さらに、L*u*v*表色系やUCS表色系、ハンターLab表色系などの他の色空間座標を用いることもできる。
【0022】
測定対象物質の表色系空間の座標データを得たところで、図1の手順S13に示すように、測定して得られた表色系座標空間の座標の多成分検量面における位置を求める。例えば図2において、得られた座標データが(a*1,b*1)であるとすると、その得られた座標データ(a*1,b*1)に対応する点はa*b*平面上の座標点であって、十字形の点で示す位置を占めることになる。このとき得られた座標データ(a*1,b*1)は必ずしも、各検量線の線上にある必要はなく、メッシュ状の網目内部の位置を取るような座標データであっても良い。
【0023】
次に、図1の手順S14で示すように、計測された表色系座標空間の座標を検量線に沿って延長することで各成分量を同時に求める。この工程を図2で説明すると、測定対象物質を測定して得られた座標データ(a*1,b*1)から図中点線で示すように、延長線E1、E2を引く。延長線E1は第1成分の検量線K1に対して交差するように延長される線であり、その延長方法は座標データ(a*1,b*1)を挟む一対の検量線との距離に応じた傾きを保ち、そのまま次の網目においても同様に延長して行く。ここで距離に応じた傾きとは、どちらかの検量線に近い場合には、その近い側の検量線の傾きに延長線の傾きが近くなり、例えば丁度中点の場合には一対の検量線の平均的な傾きを取る。延長線E2は第2成分の検量線K2に対して交差するように延長される線であり、その延長方法は、延長線E1と同様に、座標データ(a*1,b*1)を挟む一対の検量線との距離に応じた傾きを保ち、そのまま次の網目においても同様に延長して行く。
【0024】
本発明の多成分定量方法では、このような検量線に沿って延長することで各成分量を同時に求められる。すなわち、延長線E1と第1成分の検量線K1の交点が第1成分の定量点であり、延長線E2と第2成分の検量線K2の交点が第2成分の定量点である。図2の場合には、例えば第1成分は0.14μgと算出でき、第2成分は1.15μgと算出できる。
【0025】
次に、多成分の検量面の作成についてさらに詳述する。先ず、3成分の検量面の作成のため、3つの色素である青系色素であるメチレンブルー(ベーシックブルー9)と、赤系色素であるサフラニンT(ベーシックレッド2)と、黄系色素であるチオフラビン(ベーシックイエロー1)の3種類のカチオン系色素を用い、種々の比率、量で混合した後、カチオン交換樹脂懸濁液(Dowex HCR−S 8.4μequiv./ml)を0.5ml加える。次に、酢酸―酢酸ナトリウム緩衝溶液(pH5)を1ml加えて全体の容積を20mlとし、メンブランフィルター(0.65μm)にて吸引濾過を行う。得られた固相について乾燥した後、色彩色差計により表色系における座標データをそれぞれ求めて多成分検量面を形成する。2成分の定量(例えばメチレンブルーとサフラニンTの2成分)のためには、このような3成分で形成された多成分検量面の2成分の部分を利用すれば良い。
【0026】
図3はこのような方法によって求められた検量面の一例を示す図であり、L* a*b*表色系におけるa*b*平面上の座標を求めたものである。また、同じ3種類のカチオン系色素を用いてXYZ表色系におけるxy平面上の座標から形成されたものが図4に示す多成分検量面である。図5はL* a*b*表色系におけるL*a*平面上の座標を求めたものであり、図6はXYZ表色系におけるYx平面上の座標を求めたものである。さらに図7はL* a*b*表色系におけるL*b*平面上の座標を求めたものであり、図8はXYZ表色系におけるYy平面上の座標を求めたものである。
【0027】
図3から図8に示すように、検量面は座標軸や表色系に応じて、同じ成分であっても異なる検量線、検量面を示すことになる。したがって、検量線同士があまりにも重なる場合では、測定対象物資について色彩色差計によって表色系座標データを測定したときでも、そのデータに基づく定量が困難となるため、検量線の交差によって形成される網目自体が大きく広がった構造となる検量面を選択することが好ましい。特に3成分の検量面について説明すると、L* a*b*表色系の座標を入れ替えて表示した時に少々歪んだメッシュ構造の立方体が回転するように表示され、他の色素成分の存在しない検量線はその少々歪んだメッシュ構造の立方体の稜線を構成する。
【0028】
図9と図10は同様に、3成分の検量面の作成のため、3つの色素である青系色素であるメチレンブルー(ベーシックブルー9)と、赤系色素であるサフラニンT(ベーシックレッド2)と、黄系色素であるチオフラビン(ベーシックイエロー1)の3種類のカチオン系色素を用い、全容積25mlの液相にて測定した例であり、その測定には日本電色工業株式会社製のNDR−2000を用いて測定を行っている。
【0029】
図9はL* a*b*表色系におけるa*b*平面上の座標を求めたものである。また、同じ3種類のカチオン系色素を用いてXYZ表色系におけるxy平面上の座標から形成されたのが図10に示す多成分検量面である。図9、図10より明かなように、液相の試料についての固相と同様に座標データを得ることができ、多成分の同時検量が実現される。
【0030】
次に、有色錯体を生成する金属濃度の測定例について説明する。図11は水銀(Hg)、鉄(Fe(II)およびFe(III))、コバルトCo(II)およびCo(III)、ニッケル(Ni(II))のそれぞれ検量線である。なお、Fe(II)はNitroso−PSAP錯体(PSAP = 2-nitroso-5-(N-propyl-N-sulfopropylamino) phenol)とBPS錯体(BPS = Bathophenanthroline disulfonic acid)の2種類の検量を行っている。
【0031】
この図11においては、検量面を形成する前の検量線の部分のみが描かれており、この中の2成分すなわち2本の検量線を選択して多成分検量面を構成しても良い。図11はL* a*b*表色系におけるa*b*平面上の座標を求めたものであるが、L* a*b*表色系におけるL*a*平面もしくはL*b*平面などを用いることができ、さらにはXYZ表色系のxy平面やxY平面若しくはyY平面などを使用することも可能である。さらに、L*u*v*表色系やUCS表色系、ハンターLab表色系などの他の色空間座標を用いることもできる。
【0032】
コバルト、ニッケルの検量線の作成については、先ず、それぞれを含有する試料水に1x10−3MのNitroso-PSAP溶液を1ml加えた後、pHを弱酸性に調整し、攪拌する。次いで、アニオン交換樹脂懸濁液(Diaion、三菱化学製、PA316、16μequiv./ml)を0.5ml加えて攪拌した後、メンブランフィルター(0.65μm)にて吸引濾過を行う。そして、得られた固相について湿った状態で色彩色差計によって測定し、図11のNi(II)−Nitroso-PSAPの曲線およびCo(II)−Nitroso-PSAPの曲線を得る。これらNi(II)−Nitroso-PSAPとCo(II)−Nitroso-PSAPの2曲線は共にa*b*平面の第1象限で延長する曲線になっており、重なっているわけではないため、これらの2曲線から多成分検量面を構成することは容易であり、メッシュ構造の多成分検量面を簡便に作成できることになる。
【0033】
図11には、同様にHg−STTA、Fe(II)−BPS、Fe(II)−nitroso−PSAP、Fe(III)−nitroso−PSAP、Co(III)−5−Br−PSAAの各曲線(検量線)があり、これらとNi(II)−Nitroso-PSAPとCo(II)−Nitroso-PSAPの2曲線の合計7曲線のうちの任意の2曲線でメッシュ構造の多成分検量面を簡便に作成できることになる。
【0034】
なお、STTAは図12に示す化学構造を有し、1,1,1−Trifluoro−4−mercapto−4−(2−thienyl)−3−butene−2−oneの略称である。また、5−Br−PSAAは図13に示す化学構造を有し、2−(5−Bromo−2−pyridylazo)−5−[N−n−propyl−N−(3−sulfopropyl)amino]aniline,sodium saltの略称である。また、Nitroso-PSAPの構造式を図14に示す。これらの錯体構成剤は一例であり、本発明の多成分定量方法として他の錯体構成剤を用いることも可能である。
【0035】
次に、図15を参照しながら、本発明の多成分定量装置の一実施形態について説明する。
【0036】
本実施形態の多成分定量装置は、測定対象物質に対する光照射から色彩色差情報を読み取る測定手段と、当該測定対象物質に含まれる少なくとも2成分の多成分検量面のデータを記憶する検量面データ記憶手段と、前記色彩色差情報に基づき前記多成分検量面の位置を求める算出手段と、前記多成分検量面の位置から前記測定対象物質に対応する成分値を求めて各成分を定量する定量手段とを有することを特徴とする。
【0037】
図15は多成分定量装置の構成を示すブロック図である。測定対象物質10に対向するようにキセノンランプの如き光源11が設けられており、光源11は照明回路部12からの電源供給によって点灯または消灯状態に制御される。光源11の中央部には穴が設けられており、測定対象物質10の表面での反射光を集光するようにファイバーレンズ等からなる光学系13が設置されており、光学系13で集光された光は受光部14に集められ光電変換から電気信号の形で出力される。受光部14はCCD撮像素子などの受光素子が形成され且つ所要のフィルターを介して受光していることから、この電気信号が3刺激値を反映した表色系の座標を表す信号となる。
【0038】
さらに本実施形態の多成分定量装置には受光部14からの電気信号を受け取るI/O部17を介して制御部15が形成されている。この制御部15では多成分検量面の座標データを主に演算する部分であり、例えば、多成分検量面を作成している段階では、複数のサンプルが光源11の下に載置されて測定されるため、それぞれのサンプルに応じた座標データが記憶部20にテーブルの形式で書き込まれる。制御部15は、キー入力が可能であり、キーパッド部18が接続する。また、モニター16も制御部15に接続されていて、記憶部20に蓄積されている多成分検量面に関する情報や、装置の状態などの情報をモニター16の画面に表すことができる。また、必要に応じてプリントアウトも可能であり、制御部15に接続されたプリンタ19から所要の印刷が可能である。
【0039】
制御部15では、多成分検量面を作成する演算処理と、実際に測定対象物質10を計測した時に多成分検量面のどの部分位置するかを判別する演算処理と、その多成分検量面上の位置から各成分を定量する演算処理が行われる。特に、多成分検量面を作成する演算処理は、複数の表色系座標空間に対応したものとすることができ、前記複数の表色系座標空間の中から前記多成分検量面上の検量線の交差によって形成される網目が他の網目よりも広がった検量面を呈する表色系座標空間に対応する多成分検量面のデータを選ぶことが可能である。
【0040】
このような構成の多成分定量装置は、測定対象物質10を測定しその中に含有される成分量を複数同時に特定できるが、そのためには比較のための多成分検量面をデータの形で保持していることが必要であり、本実施形態の多成分定量装置は、測定対象物質を測定する直前に多成分検量面を作成する複数の試料を準備して読み込む方法と、過去のデータを記憶部20などに記憶しておき、その過去のデータを読み込んで演算処理する方法と、メモリカード22などの形で標準データとして多成分検量面に関するデータを配信するようにする方法とを選択することができる。特に、メモリカード22の標準データを格納して装置を動作させる場合では、メモリカード22の挿入部21に該メモリカード22を差し込むだけで、測定対象物質10からの測定が可能な状態となる。したがって、複数個所の工場で画一的な品質管理が必要な場合でも、メモリカード22に標準化された多成分検量面に関するデータを格納して配ることで、画一した品質管理が実現され、管理データの変更などもデジタルデータの変更によるため円滑に進めることができる。
【0041】
本発明の多成分定量方法および多成分定量装置によれば、計測の簡便性を維持しながら、且つ2成分あるいはそれ以上の成分について同時に定量することが可能であり、また、表色系空間の座標値がそれぞれの成分の定量に用いられるため、その定量作業の精度を十分に高くすることができる。特に、本発明の多成分定量方法および多成分定量装置によれば、前記複数の表色系座標空間の中から前記多成分検量面上の検量線の交差によって形成される網目が他の網目よりも広がった検量面を呈する表色系座標空間を選択した上で、複数の成分の定量がなされることから、或る検量線同士があまりにも重なる場合であっても確実で高精度な定量が行なわれる。
【0042】
また、測定に際しては、色彩色差計や前述のような多成分定量装置を用いることもでき、その場合に迅速な測定によって、瞬時の品質管理や素早い現場の対応を促進させることができる。また、色彩色差計などは一般的に小型化できるため、現場での分析にも大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の多成分定量方法のフローチャートである。
【図2】本発明の一実施形態の多成分定量方法における多成分定量面を示すL*a*b*表色系空間図である。
【図3】色素系多成分の定量面を示すL*a*b*表色系空間図であって、a*b*平面にプロットした図である。
【図4】色素系多成分の定量面を示すXYZ表色系空間図であって、xy平面にプロットした図である。
【図5】色素系多成分の定量面を示すL*a*b*表色系空間図であって、L*a*平面にプロットした図である。
【図6】色素系多成分の定量面を示すXYZ表色系空間図であって、Yx平面にプロットした図である。
【図7】色素系多成分の定量面を示すL*a*b*表色系空間図であって、L*b*平面にプロットした図である。
【図8】色素系多成分の定量面を示すXYZ表色系空間図であって、Yy平面にプロットした図である。
【図9】液相色素系多成分の定量面を示すL*a*b*表色系空間図であって、a*b*平面にプロットした図である。
【図10】液相色素系多成分の定量面を示すXYZ表色系空間図であって、xy平面にプロットした図である。
【図11】有色錯体を生成する各金属についての各検量線を示すL*a*b*表色系空間図であって、a*b*平面にプロットした図である。
【図12】STTAの構造を示す化学構造図である。
【図13】5−Br−PSAAの構造を示す化学構造図である。
【図14】 nitroso-PSAPの構造を示す化学構造図である。
【図15】本発明の多成分定量装置の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 測定対象物質
11 光源
12 照明回路部
13 光学系
14 受光部
15 制御部
16 モニター
17 I/O部
18 キーパッド部
19 プリンタ
20 記憶部
21 挿入部
22 メモリカード
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a multi-component quantification method for quantifying at least two components contained in a substance to be measured by color chemistry measurement and a multi-component quantification apparatus using the method, and in particular, component quantification from coordinates in a color system coordinate space. The present invention relates to a multi-component quantification method for acquiring data for use and a multi-component quantification apparatus using the method.
[0002]
[Prior art]
Concentration is generally an indispensable operation when quantifying trace metal elements present in environmental samples. This is because a large amount of various organic and inorganic substances are present in environmental samples, but the amount of substances involved in the measurement is very small, such as on the order of μg or ng or less. Because there is. In recent years, the performance of analyzers has improved rapidly, and the detection limit value has decreased, but in order to fully exploit the performance of analyzers, pre-separation and pre-concentration with little trace element contamination and loss are increasing. It is becoming important. In addition, instrumental analyzers such as atomic absorption, emission spectrometry, and various types of chromatography are more complex and expensive as the sensitivity is higher. Therefore, the installation is expensive and the operation is not easy. In particular, in use, running costs such as carrier gas, combustion gas, and cooling water are also required, and preparation thereof is troublesome.
[0003]
In addition, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-73533, as a solid phase color substance quantification method including coexisting color substances, a sample is irradiated with light, and the chromaticity coordinates and light quantity of the reflected light are determined by three. Reflection from the sample based on the measured chromaticity coordinates, the measured chromaticity coordinates, the chromaticity coordinates of the coexisting colored objects, and the chromaticity coordinates of the light output from the light source. There is a method of calculating the amount of the light component and determining the content of the colored object based on the calculated amount of light.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, analyzers such as atomic absorption, emission spectrometry, and various chromatographs are expensive to install, and are not easy in terms of handling. Yes. The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-73533 is used as a solid-phase color quantification method including a coexisting color product, but basically removes the reflected light component of the co-existing color product. By doing so, only the sample is quantified, and two or more components cannot be quantified simultaneously.
[0005]
Therefore, in view of the above technical problems, the present invention provides a multi-component quantification method capable of simultaneously quantifying two or more components while maintaining the simplicity of measurement, and a multi-component quantification apparatus using the method. The purpose is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In the multi-component quantification method of the present invention, a multi-component calibration surface formed by intersecting a plurality of calibration curves is used for at least two components contained in the measurement target substance.pluralAfter forming in the color system coordinate space, obtain coordinates in the color system coordinate space of the measurement target substance from the color difference information of the measurement target substance,Select a color system coordinate space in which the mesh formed by the intersection of the calibration curves on the multi-component calibration surface from the plurality of color system coordinate spaces exhibits a calibration surface that is wider than other meshes,Extending the coordinates of the measurement target substance in the color system coordinate space from the position of the multi-component calibration plane along each calibration curve to obtain a component value corresponding to the measurement target substance and quantifying each component Features.
[0007]
When at least two components are expressed in the color system coordinate space, a multi-component calibration surface formed by intersecting calibration curves for each component is obtained. Therefore, if the color difference information of the substance to be measured can be obtained, the position on the multi-component calibration surface can be known, and each component can be quantified by extending from the position along each calibration curve. At this time, since the multi-component calibration surface has a shape reflecting the tendency of the curve in the color system coordinate space of each calibration curve, more accurate quantification is realized.
[0008]
  Further, the multi-component quantification device of the present invention is a measuring means for reading color difference information from light irradiation on the measurement target substance,Corresponding to a plurality of color system coordinate spaces,Calibration surface data storage means for storing multicomponent calibration surface data of at least two components contained in the substance to be measured;A multi-component calibration corresponding to a color system coordinate space in which a mesh formed by an intersection of calibration curves on the multi-component calibration surface from among the plurality of color system coordinate spaces exhibits a calibration surface that is wider than other meshes. After selecting the face dataCalculation means for obtaining the position of the multi-component calibration surface based on the color / color difference information, and quantification means for obtaining a component value corresponding to the substance to be measured from the position of the multi-component calibration surface and quantifying each component. It is characterized by.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the multi-component quantification method of the present invention, the multi-component calibration surface formed by intersecting a plurality of calibration curves is formed in the color system coordinate space for at least two components contained in the measurement target material, and then the measurement target material The coordinate in the color system coordinate space of the measurement target substance is obtained from the color difference information of the measurement object, and the coordinates in the color system coordinate space of the measurement target substance are extended from the position of the multi-component calibration plane along each calibration curve. Then, a component value corresponding to the measurement target substance is obtained, and each component is quantified.
[0010]
The multi-component quantification method of the present invention is a method for quantifying two or more components at the same time in principle, and combinations of the components include chemical or physical shading change depending on the concentration, or It is an organic compound or an inorganic compound in which a hue change, a saturation change, a brightness change, etc. occur, and various components such as an inorganic compound such as a metal ion, an organic compound such as a dye, and a complex thereof can be measured.
[0011]
For example, in the case of quantifying two components, when a single equilibrium is established between the two components of interest and the colors of the two components change, a method of measuring the substance or condition governing the equilibrium by color measurement As an example, the multi-component quantification method of the present invention can be applied to a pH measurement method using a color change due to acid dissociation equilibrium of a dye.
[0012]
More specifically, the multicomponent quantification method of the present invention can be used for each of the following substances. That is, (1) the multi-component quantification method of the present invention can be applied to the measurement of useful or harmful components contained in river water, ground water, tap water, rain water, sea water, lake water, hot spring water, drinking water, pure water and the like. For example, these waters may contain mercury, chromium, arsenic, lead, residual chlorine, etc., and even when one element is dissolved in the form of a plurality of metal ions, it can be quantified. (2) The multi-component quantification method of the present invention can be applied to gas concentration tests in the atmosphere, gas products, and exhaled breath. Since the multi-component quantification method of the present invention uses direct color difference information, it is easy to measure a substance phase in a gas state regardless of the solid phase, liquid phase, or gas phase. is there. For example, two components or more of various gases such as NOx, SOx, hydrogen sulfide, carbon monoxide, oxygen concentration, alcohol and aldehyde can be measured simultaneously.
[0013]
The multi-component quantification method of the present invention further comprises (3) measurement of trace components in living body, diagnostic agent (trace substances contained in blood, plasma, urine, etc.), (4) measurement of soil and fertilizer content in soil. (Nitrogen, phosphorus, potash, etc.), (5) surface temperature measurement (liquid crystal thermometer, etc.), (6) humidity, moisture measurement, (7) food color and freshness management (fish, fruit, fruit juice, vegetables, meat, Cereals, etc.), (8) Growth status and product confirmation in agriculture and forestry (flowers, leaves, fruits, wood, etc.), (9) Quality control of colored products (fabrics, clothing, automobiles, furniture, building materials, etc.) , Medicines such as tablets, foods such as cosmetics, confectionery and beverages, electronic equipment, household appliances, printed materials, polymers, etc.), (10) determination of deteriorated products, deteriorated buildings (concrete, rubber, metal, etc.), (11) Quality control of products whose surface condition is controlled by reflected light (half Body, glass, etc.), (12) color diagnosis of skin, eyes, etc. (jaundice, sunburn degree, skin whiteness, personal identification by eyeball, etc.), (13) redox atmosphere test (iron (II) and iron (III) (14) can be used as a quantitative method for simultaneously quantifying multiple components in various fields such as quantification of quantitative values in simple test methods such as pH test paper, ion test paper, and pack test. .
[0014]
Next, with respect to each step of the multicomponent quantification method of the present invention, referring to the flowchart of FIG. 1 and the schematic diagram of the L * a * b * (a * b *) color coordinate space in FIG. explain.
[0015]
As shown in FIG. 1, first, a multi-component calibration surface is formed in the color system coordinate space (step S11). In this first stage, it is assumed that a substance to be measured is selected, and two or more components related to measurement are also selected. For example, when the measurement medium is a solution such as ground water and the metal to be quantified is Co, Ni, Fe, etc., a calibration curve corresponding to each component is first drawn in the color system coordinate space, and each intersection point A mesh-like (mesh-like) calibration surface is formed by a method for obtaining the above. Here, for convenience, two components in the substance to be measured are referred to as a first component and a second component.
[0016]
FIG. 2 shows an example in which a multi-component calibration surface (in this case, two components) is formed on the a * b * plane in the L * a * b * color system which is such a color system coordinate space. . In FIG. 2, the curve indicated by the black circle is the calibration curve K1 for the first component, and the curve indicated by the black square is the calibration curve K2 for the second component. The calibration curve K1 of the first component is given number 1, number 2, number 3, and number 4 from the side close to the origin, and each number corresponds to a predetermined concentration or the number of micrograms contained (μg). Yes. That is, for example, each black dot of No. 1, No. 2, No. 3, and No. 4 corresponds to the number of contained micrograms of 0.1 μg, 0.2 μg, 0.3 μg, and 0.4 μg. Similarly, the calibration curve K2 of the second component is given number 1, number 2, number 3, and number 4 from the side close to the origin, and each number has a predetermined concentration or the number of micrograms contained (μg). Correspond. That is, for example, each black square of No. 1, No. 2, No. 3, and No. 4 corresponds to the number of micrograms contained in 0.1 μg, 0.2 μg, 0.3 μg, and 0.4 μg.
[0017]
The calibration curve K1 for the first component and the calibration curve K2 for the second component are formed so as to intersect at an angle with the origin as the center, and constitute a mesh-like (mesh-like) two-component calibration surface. More calibration points are formed in FIG. For example, in FIG.22Is configured by plotting the coordinates of the color system measured with the microgram content of the first component being 0.2 μg and simultaneously the microgram content of the second component being 0.2 μg. Similarly, the calibration point P43Is configured by plotting the coordinates of the color system measured with the number of micrograms contained in the first component being 0.4 μg and simultaneously the number of micrograms contained in the second component being 0.3 μg. With regard to the calibration points on such a two-component calibration surface, it is possible to construct a two-component calibration surface having a sufficient mesh shape (mesh) by measuring all the calibration points. It is also possible to obtain the missing points by calculation.
[0018]
As shown in FIG. 2, each calibration curve constituting the two-component calibration surface is not a straight line, and the intervals between calibration points are not even intervals. For this reason, the calibration method based on the simple proportional distribution method or proportional distribution method increases the error, but the calibration error can be minimized by extending along the curve as will be described later. Each calibration curve is obtained by such measurement, and in the multicomponent quantification method of the present invention, a multicomponent calibration surface can be formed. In FIG. 2, a multi-component calibration surface is formed by obtaining coordinates on the a * b * plane in the L * a * b * color system. However, depending on the sample, in the L * a * b * color system An L * a * plane or an L * b * plane can be used, and an xy plane, an xY plane, or a yY plane of an XYZ color system can also be used. Furthermore, other color space coordinates such as the L * u * v * color system, the UCS color system, and the Hunter Lab color system can also be used.
[0019]
As a method for forming a multi-component calibration surface, the multi-component calibration surface can be obtained by actually measuring the components, but in addition to that, two-component calibration of A component and B component in advance. Surface data can be acquired and used for measurement at different times and locations depending on storage, storage, transfer, etc.
[0020]
Next, according to the flowchart of FIG. 1, when the multi-component calibration surface is formed, the coordinates of the substance to be measured are measured with a color difference meter (step S12). A color difference meter is a measuring device for measuring coordinate values of a color system, such as CR-300, CR-310, CR-331, CR-331C, CR-321, CR-241, manufactured by Minolta Co., Ltd. Measuring devices such as CT-310, CT-320, CS-100, CL-100, SQ2000, SE2000, ZE2000, VSS300H, NF777, NF999, NR-3000A / B, NDR-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. ND-1001DP, NR-1, BP-1, etc. can be used, and other color-difference meters can be used as long as the color-difference meter can coordinate the measurement target substance with required accuracy. A color difference meter may be used.
[0021]
In this measurement, the substance to be measured may be a solid phase, or a liquid phase or a gas phase. When moisture is mixed in the measurement target substance, the measurement may be performed after drying. By measuring with a color difference meter, coordinate data of the color system space of the substance to be measured is output. The data format can be selected depending on the color difference meter, and the data format is selected according to the aforementioned multi-component calibration surface. As an example, the coordinates on the a * b * plane in the L * a * b * color system are output, but the coordinates of the L * a * plane in the L * a * b * color system or L * b * Plane coordinates may be used. Furthermore, it is also possible to use coordinates such as the xy plane, the xY plane, or the yY plane of the XYZ color system. Furthermore, other color space coordinates such as the L * u * v * color system, the UCS color system, and the Hunter Lab color system can also be used.
[0022]
When the coordinate data of the color system space of the measurement target substance is obtained, the position of the coordinates of the color system coordinate space obtained by measurement is obtained on the multi-component calibration surface as shown in step S13 of FIG. For example, in FIG. 2, the obtained coordinate data is (a *1, b *1), The obtained coordinate data (a *1, b *1) Is a coordinate point on the a * b * plane and occupies a position indicated by a cross-shaped point. The coordinate data obtained at this time (a *1, b *1) Is not necessarily on the line of each calibration curve, and may be coordinate data that takes a position inside the mesh-like mesh.
[0023]
Next, as shown in step S14 of FIG. 1, the component amounts are obtained simultaneously by extending the coordinates of the measured color system coordinate space along the calibration curve. This process will be described with reference to FIG. 2. The coordinate data (a *) obtained by measuring the measurement target substance.1, b *1), Extension lines E1 and E2 are drawn as indicated by dotted lines in the figure. The extension line E1 is a line extended so as to intersect the calibration curve K1 of the first component, and the extension method is coordinate data (a *1, b *1) Is maintained in accordance with the distance between the pair of calibration curves sandwiching), and the same is extended in the next mesh as it is. Here, the slope according to the distance is close to one of the calibration curves, the slope of the extension line is close to the slope of the calibration curve on the near side. For example, in the case of just the midpoint, a pair of calibration curves Take the average slope. The extension line E2 is a line extended so as to intersect the calibration curve K2 of the second component, and the extension method is the same as the extension line E1, and the coordinate data (a *1, b *1) Is maintained in accordance with the distance between the pair of calibration curves sandwiching), and the same is extended in the next mesh as it is.
[0024]
In the multicomponent quantification method of the present invention, the amount of each component can be obtained simultaneously by extending along such a calibration curve. That is, the intersection of the extension line E1 and the first component calibration curve K1 is the first component quantification point, and the intersection of the extension line E2 and the second component calibration curve K2 is the second component quantification point. In the case of FIG. 2, for example, the first component can be calculated as 0.14 μg, and the second component can be calculated as 1.15 μg.
[0025]
Next, the creation of a multi-component calibration surface will be described in further detail. First, methylene blue (basic blue 9), which is a blue pigment, three dyes, safranin T (basic red 2), which is a red pigment, and thioflavine, which is a yellow pigment, are used to create a three-component calibration surface. Using three types of cationic dyes (Basic Yellow 1), mixing at various ratios and amounts, 0.5 ml of a cation exchange resin suspension (Dowex HCR-S 8.4 μequiv. / Ml) is added. Next, 1 ml of acetic acid-sodium acetate buffer solution (pH 5) is added to make the total volume 20 ml, and suction filtration is performed with a membrane filter (0.65 μm). After drying the obtained solid phase, coordinate data in the color system is obtained by a color difference meter to form a multi-component calibration surface. For quantification of two components (for example, two components of methylene blue and safranin T), the two-component portion of the multi-component calibration surface formed with such three components may be used.
[0026]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a calibration surface obtained by such a method, and the coordinates on the a * b * plane in the L * a * b * color system are obtained. Further, the multi-component calibration surface shown in FIG. 4 is formed from the coordinates on the xy plane in the XYZ color system using the same three types of cationic dyes. FIG. 5 shows the coordinates on the L * a * plane in the L * a * b * color system, and FIG. 6 shows the coordinates on the Yx plane in the XYZ color system. Further, FIG. 7 shows the coordinates on the L * b * plane in the L * a * b * color system, and FIG. 8 shows the coordinates on the Yy plane in the XYZ color system.
[0027]
As shown in FIGS. 3 to 8, the calibration surface shows different calibration curves and calibration surfaces even for the same component depending on the coordinate axis and the color system. Therefore, when the calibration curves overlap each other too much, even if the color coordinate system coordinate data is measured with a color difference meter with respect to the object to be measured, quantification based on the data becomes difficult, so it is formed by the intersection of the calibration curves. It is preferable to select a calibration surface having a structure in which the mesh itself is greatly expanded. In particular, the three-component calibration surface will be explained. When the coordinates of the L * a * b * color system are exchanged, a cube with a slightly distorted mesh structure is displayed to rotate, and there is no other pigment component. The lines constitute the edges of the cube with its slightly distorted mesh structure.
[0028]
Similarly, FIG. 9 and FIG. 10 show that three dyes, methylene blue (basic blue 9), a red dye, safranin T (basic red 2), and three dyes are used to create a three-component calibration surface. In this example, three types of cationic dyes, thioflavine (basic yellow 1), which is a yellow dye, were measured in a liquid phase with a total volume of 25 ml. NDR- manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. was used for the measurement. Measurement is performed using 2000.
[0029]
FIG. 9 shows the coordinates on the a * b * plane in the L * a * b * color system. Further, the multi-component calibration surface shown in FIG. 10 is formed from coordinates on the xy plane in the XYZ color system using the same three types of cationic dyes. As is clear from FIGS. 9 and 10, coordinate data can be obtained in the same manner as the solid phase for the liquid phase sample, and multi-component simultaneous calibration is realized.
[0030]
Next, a measurement example of the metal concentration that forms a colored complex will be described. FIG. 11 shows calibration curves for mercury (Hg), iron (Fe (II) and Fe (III)), cobalt Co (II) and Co (III), and nickel (Ni (II)). Fe (II) is calibrated in two types: Nitroso-PSAP complex (PSAP = 2-nitroso-5- (N-propyl-N-sulfopropylamino) phenol) and BPS complex (BPS = Bathophenanthroline disulfonic acid). .
[0031]
In FIG. 11, only the portion of the calibration curve before the calibration surface is formed is drawn, and the multi-component calibration surface may be configured by selecting two components, that is, two calibration curves. FIG. 11 shows the coordinates on the a * b * plane in the L * a * b * color system. The L * a * plane or the L * b * plane in the L * a * b * color system. Furthermore, it is also possible to use an xy plane, an xY plane, or a yY plane of the XYZ color system. Furthermore, other color space coordinates such as the L * u * v * color system, the UCS color system, and the Hunter Lab color system can also be used.
[0032]
Regarding the preparation of calibration curves for cobalt and nickel, first, 1 × 10-3After adding 1 ml of Nitroso-PSAP solution of M, the pH is adjusted to weak acidity and stirred. Next, 0.5 ml of anion exchange resin suspension (Diaion, manufactured by Mitsubishi Chemical, PA316, 16 μequiv. / Ml) is added and stirred, followed by suction filtration with a membrane filter (0.65 μm). Then, the obtained solid phase is measured with a color difference meter in a wet state to obtain a Ni (II) -Nitroso-PSAP curve and a Co (II) -Nitroso-PSAP curve in FIG. These two Ni (II) -Nitroso-PSAP and Co (II) -Nitroso-PSAP curves are both extended in the first quadrant of the a * b * plane and are not overlapping. It is easy to construct a multi-component calibration surface from these two curves, and a multi-component calibration surface having a mesh structure can be easily created.
[0033]
In FIG. 11, each curve of Hg-STTA, Fe (II) -BPS, Fe (II) -nitroso-PSAP, Fe (III) -nitroso-PSAP, Co (III) -5-Br-PSAA ( A multi-component calibration surface of mesh structure with any two curves out of a total of seven curves of Ni (II) -Nitroso-PSAP and Co (II) -Nitroso-PSAP) It can be created.
[0034]
STTA has the chemical structure shown in FIG. 12, and is an abbreviation for 1,1,1-Trifluoro-4-mercapto-4- (2-thienyl) -3-butene-2-one. Further, 5-Br-PSAA has the chemical structure shown in FIG. 13 and includes 2- (5-Bromo-2-pyridylazo) -5- [Nn-propyl-N- (3-sulfopropyl) amino] aniline, Abbreviation for sodium salt. The structural formula of Nitroso-PSAP is shown in FIG. These complex constituent agents are examples, and other complex constituent agents can be used as the multicomponent quantitative method of the present invention.
[0035]
Next, an embodiment of the multi-component quantitative apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
[0036]
The multi-component quantification apparatus according to the present embodiment includes a measurement unit that reads color difference information from light irradiation on a measurement target substance, and a calibration plane data storage that stores data of a multi-component calibration plane of at least two components included in the measurement target substance. Means for calculating the position of the multi-component calibration surface based on the color difference information; and a quantification unit for determining the component value corresponding to the measurement target substance from the position of the multi-component calibration surface and quantifying each component; It is characterized by having.
[0037]
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the multi-component quantitative apparatus. A light source 11 such as a xenon lamp is provided so as to face the measurement target substance 10, and the light source 11 is controlled to be turned on or off by power supply from the illumination circuit unit 12. A hole is provided in the central portion of the light source 11, and an optical system 13 including a fiber lens or the like is installed so as to collect the reflected light on the surface of the measurement target substance 10. The light thus collected is collected in the light receiving unit 14 and output from the photoelectric conversion in the form of an electrical signal. Since the light receiving unit 14 is formed with a light receiving element such as a CCD image pickup element and receives light through a required filter, this electrical signal becomes a signal representing the coordinates of the color system reflecting the tristimulus values.
[0038]
Further, in the multi-component quantitative apparatus of the present embodiment, a control unit 15 is formed through an I / O unit 17 that receives an electrical signal from the light receiving unit 14. The control unit 15 is a part that mainly calculates the coordinate data of the multi-component calibration surface. For example, at the stage of creating the multi-component calibration surface, a plurality of samples are placed under the light source 11 and measured. Therefore, coordinate data corresponding to each sample is written in the storage unit 20 in the form of a table. The control unit 15 is capable of key input and is connected to the keypad unit 18. The monitor 16 is also connected to the control unit 15, and information regarding the multi-component calibration surface accumulated in the storage unit 20 and information such as the state of the apparatus can be displayed on the screen of the monitor 16. Further, it is possible to print out as required, and required printing can be performed from the printer 19 connected to the control unit 15.
[0039]
  In the control unit 15, a calculation process for creating a multi-component calibration surface, and any part of the multi-component calibration surface when the measurement target substance 10 is actually measuredInArithmetic processing for determining whether it is located and arithmetic processing for quantifying each component from the position on the multi-component calibration surface are performed.In particular, the calculation processing for creating a multi-component calibration surface can be made to correspond to a plurality of color system coordinate spaces, and a calibration curve on the multi-component calibration surface can be selected from the plurality of color system coordinate spaces. It is possible to select multi-component calibration surface data corresponding to the color system coordinate space in which the mesh formed by the intersection of the two colors exhibits a calibration surface that is wider than the other meshes.
[0040]
The multi-component quantification apparatus having such a configuration can measure the measurement target substance 10 and simultaneously specify a plurality of component amounts contained therein. For this purpose, a multi-component calibration surface for comparison is held in the form of data. The multi-component quantification apparatus of this embodiment stores a method for preparing and reading a plurality of samples for creating a multi-component calibration surface immediately before measuring a measurement target substance and past data. Selecting a method of storing in the unit 20 and reading the past data and processing, and a method of distributing data relating to the multi-component calibration surface as standard data in the form of the memory card 22 or the like Can do. In particular, when the standard data of the memory card 22 is stored and the apparatus is operated, the measurement from the measurement target substance 10 becomes possible simply by inserting the memory card 22 into the insertion portion 21 of the memory card 22. Therefore, even when uniform quality control is required at multiple factories, uniform quality control is realized by storing and distributing the data related to the standardized multi-component calibration surface in the memory card 22. Data changes can be made smoothly because digital data changes.
[0041]
  According to the multi-component quantification method and multi-component quantification apparatus of the present invention, it is possible to quantitate two or more components at the same time while maintaining the simplicity of measurement. Since the coordinate value is used for quantification of each component, the accuracy of the quantification work can be sufficiently increased.In particular, according to the multi-component quantification method and multi-component quantification apparatus of the present invention, the mesh formed by the intersection of the calibration curves on the multi-component calibration surface from the plurality of color coordinate space is more than other meshes. Since a plurality of components are quantified after selecting a color system coordinate space that exhibits a wide calibration surface, reliable and highly accurate quantification is possible even when certain calibration curves overlap each other. Done.
[0042]
In the measurement, a color difference meter or a multi-component quantification apparatus as described above can be used, and in that case, prompt quality measurement and prompt on-site response can be promoted. In addition, a color difference meter can be miniaturized in general, so it greatly contributes to on-site analysis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a multi-component quantitative method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an L * a * b * color system space diagram showing a multi-component quantitative surface in the multi-component quantitative method of one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an L * a * b * color system space diagram showing a quantitative surface of a pigment-based multicomponent, and is a diagram plotted on an a * b * plane.
FIG. 4 is an XYZ color system space diagram showing a quantitative surface of a pigment-based multicomponent, plotted on the xy plane.
FIG. 5 is an L * a * b * color system space diagram showing a quantitative surface of a dye-based multicomponent, and is a diagram plotted on an L * a * plane.
FIG. 6 is an XYZ color system space diagram showing a quantitative surface of a dye-based multicomponent, plotted on the Yx plane.
FIG. 7 is an L * a * b * color system space diagram showing the quantitative surface of a dye-based multicomponent, and is a diagram plotted on the L * b * plane.
FIG. 8 is an XYZ color system space diagram showing a quantitative surface of a dye-based multicomponent, plotted on the Yy plane.
FIG. 9 is an L * a * b * color system space diagram showing a quantitative surface of a liquid phase dye-based multicomponent, and is a diagram plotted on an a * b * plane.
FIG. 10 is an XYZ color system space diagram showing a quantitative surface of a liquid phase dye-based multicomponent, and is a diagram plotted on an xy plane.
FIG. 11 is an L * a * b * color system space diagram showing a calibration curve for each metal that forms a colored complex, plotted on the a * b * plane.
FIG. 12 is a chemical structure diagram showing the structure of STTA.
FIG. 13 is a chemical structural diagram showing the structure of 5-Br-PSAA.
FIG. 14 is a chemical structure diagram showing the structure of nitroso-PSAP.
FIG. 15 is a block diagram showing an embodiment of the multi-component quantitative apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Substances to be measured
11 Light source
12 Lighting circuit
13 Optical system
14 Receiver
15 Control unit
16 Monitor
17 I / O section
18 Keypad part
19 Printer
20 storage unit
21 Insertion section
22 Memory card

Claims (6)

複数の検量線が交差して形成される多成分検量面を測定対象物質に含まれる少なくとも2成分について複数の表色系座標空間に形成した上で、前記測定対象物質の色彩色差情報から前記測定対象物質の表色系座標空間での座標を求め、前記複数の表色系座標空間の中から前記多成分検量面上の検量線の交差によって形成される網目が他の網目よりも広がった検量面を呈する表色系座標空間を選択して、前記測定対象物質の表色系座標空間での座標を前記多成分検量面の位置から各検量線に沿って延長して前記測定対象物質に対応する成分値を求めて各成分を定量することを特徴とする多成分定量方法。A multi-component calibration surface formed by intersecting a plurality of calibration curves is formed in a plurality of color system coordinate spaces for at least two components included in the measurement target material, and the measurement is performed from the color difference information of the measurement target material. Calibration in which the coordinates of the target substance in the color system coordinate space are obtained, and the mesh formed by the intersection of the calibration curves on the multi-component calibration surface from the plurality of color system coordinate spaces is wider than other meshes Select a color system coordinate space that presents a surface and extend the coordinates of the measurement target substance in the color system coordinate space from the position of the multi-component calibration plane along each calibration curve to correspond to the measurement target substance A multi-component quantification method characterized in that each component is quantified by obtaining component values to be determined. 前記表色系座標空間は国際照明委員会が定めるRGB表色系、XYZ表色系、L*a*b*表色系、L*u*v*表色系、またはUCS表色系、若しくはハンターLab表色系のいずれかに属する表色系座標空間であることを特徴とする請求項1記載の多成分定量方法。  The color system coordinate space is an RGB color system, an XYZ color system, an L * a * b * color system, an L * u * v * color system, or a UCS color system defined by the International Lighting Commission, or 2. The multi-component quantification method according to claim 1, wherein the coordinate system is a color system coordinate space belonging to any of the Hunter Lab color systems. 前記色彩色差情報は色彩色差計を用いて測定されることを特徴とする請求項1記載の多成分定量方法。  The multi-component quantification method according to claim 1, wherein the color difference information is measured using a color difference meter. 前記測定対象物質に含まれる少なくとも2成分の間には単一の平衡状態が成立してなることを特徴とする請求項1記載の多成分定量方法。  2. The multi-component quantitative method according to claim 1, wherein a single equilibrium state is established between at least two components contained in the measurement target substance. 測定対象物質に対する光照射から色彩色差情報を読み取る測定手段と、複数の表色系座標空間に対応した、前記測定対象物質に含まれる少なくとも2成分の多成分検量面のデータを記憶する検量面データ記憶手段と、前記複数の表色系座標空間の中から前記多成分検量面上の検量線の交差によって形成される網目が他の網目よりも広がった検量面を呈する表色系座標空間に対応する多成分検量面のデータを選択した上で前記色彩色差情報に基づき前記多成分検量面の位置を求める算出手段と、前記多成分検量面の位置から前記測定対象物質に対応する成分値を求めて各成分を定量する定量手段とを有することを特徴とする多成分定量装置。Measuring means for reading color / color difference information from light irradiation on the measurement target substance, and calibration plane data for storing data of a multi-component calibration plane of at least two components included in the measurement target substance corresponding to a plurality of color system coordinate spaces Corresponding to the color system coordinate space in which the mesh formed by the intersection of the calibration lines on the multi-component calibration surface from the storage means and the plurality of color system coordinate spaces exhibits a calibration surface that is wider than other meshes And calculating means for determining the position of the multi-component calibration surface based on the color difference information, and determining a component value corresponding to the measurement target substance from the position of the multi-component calibration surface. A multi-component quantification device comprising a quantification means for quantifying each component. 前記検量面データ記憶手段に記憶される多成分検量面のデータは、過去の当該多成分定量装置を用いて測定された多成分検量面のデータ、測定開始前に作成された多成分検量面のデータ、または標準データとして供給されるデータのいずれかまたはその組み合わせであることを特徴とする請求項5記載の多成分定量装置。  The multi-component calibration surface data stored in the calibration surface data storage means includes the multi-component calibration surface data measured using the multi-component quantification device in the past, and the multi-component calibration surface data created before the start of measurement. 6. The multi-component quantitative apparatus according to claim 5, wherein the multi-component quantitative apparatus is one of data or standard data or a combination thereof.
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