JP7263084B2

JP7263084B2 - 試料分析システム、試料分析方法及び端末装置

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Publication number: JP7263084B2
Application number: JP2019070879A
Authority: JP
Inventors: 賢吾河原; 大作矢野; 翔寿金
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2023-04-24
Anticipated expiration: 2039-04-02
Also published as: JP2020168602A

Description

本発明は、試料分析システム、試料分析方法及び端末装置に関する。

近年、複数の水処理設備の状態を監視し、適切に運転管理するため、通信回線を通して、水処理設備の稼働状態をサーバにおいて集中管理する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、上記の方法では監視対象の水質分析項目毎にセンサを設ける必要があると共に、水処理設備毎にも制御処理部を設ける必要があるため、監視対象の水質分析項目が多ければセンサの数が増大し、監視場所の数が多ければ制御処理部の数も増大してしまうという問題がある。

そこで、特許文献２では、携帯型水質分析計及び通信機器を用い、被処理水をサンプリングし、携帯型水質分析計を用いて水質分析結果を取得し、通信機器を用いて水質分析結果をサーバに送信し、サーバに送信された水質分析結果を解析し、解析結果をサーバに登録することで、センサ及び制御処理部の数の増大を抑えている。

また、特許文献３には、水処理設備の管理に、持ち運びが可能で通信部を備える分析計を用いていることが開示されている。特許文献３の方法では、複数の水質を現場で速やかに分析でき、水処理設備の適切な管理方法が提供される。

また、特許文献４及び５には、携帯機器を利用した試験紙分析システムが開示されている。特許文献４及び５の方法では、ユーザーは、場所に制限されずに、携帯機器を利用して試験紙分析システムと通信することができ、また、試験紙読み取り分析の結果および検査報告を得ることができる。

特開２００１－２６５４２６号公報特許第５８０３９８６号公報特許第６２０２１３５号公報特開２０１２－２０２９８９号公報特開２００９－１３３６３４号公報

ところで、呈色した試験片を撮像装置により撮像し、撮像した画像データを解析することで、分析対象物質の濃度を算出する方法においては、試験片の呈色による色変化が、分析対象物質の濃度範囲、試験片に塗布されている呈色物質等によって異なるため、分析対象物質の濃度を画像データから解析する際には、最適な解析条件を選択する必要がある。また、撮像した画像データを解析するために、端末からサーバに画像データを送信すると、通信負荷が掛かる。

そこで、本発明では、最適な解析条件により試験片の画像データから試料中の分析対象物質の濃度を算出することができ、且つ通信負荷を低減することができる試料分析システム、試料分析方法及び端末装置を提供することを目的とする。

本発明は、互いに通信可能な端末装置とサーバ装置を含む試料分析システムであって、前記端末装置は、試料中の分析対象物質の濃度に応じて呈色する呈色領域と、前記呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報及び前記分析対象物質の濃度解析に関する解析情報を含む分析情報領域とを同一面上に有する試験片を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記試験片の前記分析情報領域の画像データから呈色項目情報及び解析情報を取得する取得部と、前記撮像部により撮像された前記試験片の前記呈色領域の画像データ、及び前記取得部により取得された前記解析情報に基づいて、前記分析対象物質の濃度を算出する濃度解析部と、前記濃度解析部により算出された分析対象物質の濃度と前記取得部により取得された呈色項目情報とを対応付けて前記サーバ装置に送信する端末側通信部と、を有し、前記サーバ装置は、前記端末側通信部により対応付けられて送信された分析対象物質の濃度及び呈色項目情報を受信するサーバ側通信部と、前記サーバ側通信部により受信された分析対象物質の濃度と呈色項目情報とを対応付けて記憶する記憶部と、を有する。

また、試料分析システムにおいて、前記分析情報領域は、前記撮像部による前記試験片の撮像条件に関する撮像条件情報を含み、前記撮像部は前記撮像条件情報に基づいて撮像することが好ましい。

また、試料分析システムにおいて、前記分析情報領域は、前記試料に関する試料関連情報を含み、前記記憶部は、前記算出された分析対象物質の濃度を前記試料関連情報と対応付けて記憶することが好ましい。

また、試料分析システムにおいて、前記サーバ装置は、前記算出された分析対象物質の濃度を用いて、前記分析対象物質の濃度の時系列データを作成するデータ解析部を有し、前記記憶部は、前記時系列データを記憶することが好ましい。

また、試料分析システムにおいて、前記記憶部は、前記算出された分析対象物質の濃度を前記試験片の撮像日時又は前記試料に関するコメントを示すテキストデータと対応付けて記憶することが好ましい。

また、試料分析システムにおいて、前記サーバ装置は、前記算出された分析対象物質の濃度と過去の濃度とを比較した運転支援データを作成する支援データ作成部を有し、前記記憶部は、前記運転支援データを記憶することが好ましい。

また、試料分析システムにおいて、前記サーバ側通信部は、前記端末装置からの要求に応じて、前記算出された分析対象物質の濃度を前記端末側通信部に送信し、前記端末装置は、当該端末装置に設けられた表示部に、前記サーバ側通信部から送信された前記分析対象物質の濃度を表示することが好ましい。

また、試料分析システムにおいて、前記サーバ側通信部は、前記端末装置からの要求に応じて、前記時系列データを前記端末側通信部に送信し、前記端末装置は、当該端末装置に設けられた表示部に、前記サーバ側通信部から送信された前記時系列データを表示することが好ましい。

また、試料分析システムにおいて、前記サーバ側通信部は、前記端末装置からの要求に応じて、前記運転支援データを前記端末側通信部に送信し、前記端末装置は、当該端末装置に設けられた表示部に、前記サーバ側通信部から送信された前記運転支援データを表示することが好ましい。

また、本発明の試料分析方法は、端末装置が、試料中の分析対象物質の濃度に応じて呈色する呈色領域と、前記呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報及び前記分析対象物質の濃度解析に関する解析情報を含む分析情報領域とを同一面上に有する試験片を撮像する撮像ステップと、前記端末装置が、前記撮像ステップにより撮像された前記試験片の前記分析情報領域の画像データから呈色項目情報及び解析情報を取得する取得ステップと、前記端末装置が、前記撮像ステップにより撮像された前記試験片の前記呈色領域の画像データ、及び前記取得ステップにより取得された前記解析情報に基づいて、前記分析対象物質の濃度を算出する濃度解析ステップと、前記端末装置が、前記濃度解析ステップにより算出された分析対象物質の濃度と前記取得ステップにより取得された呈色項目情報とを対応付けてサーバ装置に送信する端末側送信ステップと、サーバ装置が、前記端末側送信ステップにより対応付けられて送信された分析対象物質の濃度及び呈色項目情報を前記端末装置から受信するサーバ側受信ステップと、前記サーバ側受信ステップにより受信された分析対象物質の濃度と呈色項目情報とを対応付けて記憶する記憶ステップと、を有する。

また、本発明の端末装置は、試料中の分析対象物質の濃度に応じて呈色する呈色領域と、前記呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報及び前記分析対象物質の濃度解析に関する解析情報を含む分析情報領域とを同一面上に有する試験片を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された前記試験片の前記分析情報領域の画像データから呈色項目情報及び解析情報を取得する取得部と、前記撮像部により撮像された前記試験片の前記呈色領域の画像データ、及び前記取得部により取得された前記解析情報に基づいて、前記分析対象物質の濃度を算出する濃度解析部と、前記濃度解析部により算出された分析対象物質の濃度と前記取得部により取得された呈色項目情報とを対応づけてサーバ装置に送信する通信部と、を有する。

本発明によれば、最適な解析方法により試験片の画像データから試料中の分析対象物質の濃度を算出することができ、且つ通信負荷を低減することができる試料分析システム、試料分析方法及び端末装置を提供することができる。

本実施形態に係る試料分析システムで使用される試験片の一例を示す模式図である。本実施形態に係る試料分析システムの構成の一例を示す模式図である。端末装置の制御部の機能ブロック図である。本実施形態に係る試料分析システムの動作の一例を示すフロー図である。サーバ装置の記憶部に記憶されるデータベースの一例を示す図である。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る試料分析システムで使用される試験片の一例を示す模式図である。試験片１は、試料中の分析対象物質の濃度に応じて呈色する呈色領域（第１呈色領域１０、第２呈色領域１２、第３呈色領域１４）と、呈色項目情報、解析情報等を含む分析情報領域（第１分析情報領域１６、第２分析情報領域１８）と、を同一面上に有する。また、試験片１は、カラーチャート領域２０を有することが望ましい。

呈色領域を構成する第１呈色領域１０、第２呈色領域１２、第３呈色領域１４はそれぞれ、試料中の分析対象物質と呈色反応する試薬が固定されている。例えば、水質検査等において、採取した水中の水素イオン濃度（所謂ｐＨ）、Ｍアルカリ度、全硬度を分析する場合、第１呈色領域１０には、水中の水素イオン濃度（所謂ｐＨ）に応じて、色が変化する試薬が固定され、第２呈色領域１２には、水のＭアルカリ度に応じて、色が変化する試薬が固定され、第３呈色領域１４には、水の全硬度に応じて、色が変化する試薬が固定される。呈色領域における分析対象物質は、上記に制限されるものではなく、アルミニウム、ホウ素、銅、クロム、バナジウム、鉄、マンガン、ニッケル、銀、スズ、亜鉛、鉛、ヒ素、カドミウム、水銀、コバルト、モリブデン、シリカ、シアン、水酸化物、亜硝酸、硝酸、亜硫酸、硫化物、硫酸、全窒素、有機体窒素、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、全りん、リン酸、アンモニウム、リチウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、塩化物、臭化物、よう化物、結合残留塩素、活性酸素、過酸化水素、アスコルビン酸、キレート剤、界面活性剤、グルコース、ポリマー、ホルムアルデヒド等が挙げられる。また、カルシウム塩および／またはマグネシウム塩の含有量を示す指標となる硬度や、炭酸水素塩、炭酸塩、水酸化物などのアルカリ成分の含有量を示す指標となる酸消費量（上記Ｍアルカリ度やＰアルカリ度）や、水に溶けている強酸、炭酸、有機酸及び水酸化物として沈殿する金属元素などの含有量を示す指標となるアルカリ消費量や、酸素、過酸化水素、水素、亜硫酸などの酸化剤または還元剤の含有量を示す指標となる酸化還元電位も測定対象である。

試料と呈色領域との接触は、例えば、試験片１を試料へ浸漬させる、或いは試料を試験片１の呈色領域に滴下する等の方法が挙げられる。

カラーチャート領域２０は、呈色領域で生じた呈色と比較するための色見本から構成される。カラーチャート領域２０は、例えば、第１呈色領域１０で生じた呈色と比較するための色見本（例えば、上段の１番目～５番目のセル）、第２呈色領域１２で生じた呈色と比較するための色見本（例えば、中段の１番目～５番目のセル）、第３呈色領域１４で生じた呈色と比較するための色見本（例えば、下段の１番目～５番目のセル）から構成される。カラーチャート領域２０の色見本は、例えば、絵の具、インク、顔料、塗料等を使用したオフセット印刷、グラビア印刷、凸版印刷、スクリーン印刷、熱転写印刷、レーザー印刷、インクジェット印刷等によって形成される。

分析情報領域を構成する第１分析情報領域１６には、試験片１の呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報、分析対象物質の濃度解析に関する解析情報が含まれる。また、試験片の撮像条件に関する撮像条件情報も含まれることが好ましい。第１分析情報領域１６における呈色項目情報、解析情報、撮像条件情報の表示形態は、図１ではＱＲコード（登録商標）であるが、これに限定されず、例えば、文字等でもよいし、バーコード等でもよい。なお、これらの情報は、試験片１を使用する前に予め表示されるものである。

呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報とは、呈色領域がどのような分析対象物質の濃度を分析するものであるかを示す情報である。例えば、「呈色領域の左から１番目（第１呈色領域１０）の呈色項目はｐＨ」、「呈色領域の左から２番目（第２呈色領域１２）の呈色項目はＭアルカリ度」、「呈色領域の左から３番目（第３呈色領域１４）の呈色項目は全硬度」であるという情報である。

分析対象物質の濃度解析に関する解析情報とは、後述する試料分析システムによる分析対象物質の濃度算出に使用される情報である。解析情報は、例えば、複数撮像した試験片の画像データのうち何枚目の画像データを用いるのか、どの呈色領域の画像データから色情報を抽出するのか、抽出した色情報の補正を行うのか行わないのか、どの検量線を使用するのか、算出した値を補正するのかしないのか等の情報である。以下に、具体的な解析情報を例示するがこれに限定されない。

＜解析情報例１＞
解析情報は、例えば、「試験片の１枚目の画像データを使用、第２呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ａを使用してＭアルカリ度を算出」という第１情報群と、「試験片の２枚目の画像データを使用、第１呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行わない、検量線Ｂを使用してｐＨを算出」という第２情報群を有する。

＜解析情報例２＞
解析情報は、例えば、「試験片の２枚目の画像データを使用、第１呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ｂを使用して値を算出、算出した値に既定の補正係数を掛け、ｐＨ値を算出」という第１情報群と、「試験片の２枚目の画像データを使用、第２呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ａを使用して値を算出、算出した値に既定の補正係数を掛け、Ｍアルカリ度を算出」という第２情報群を有する。

＜解析情報例３＞
解析情報は、例えば、「試験片の２枚目の画像データを使用、第３呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ｃを使用して第１の値を算出」という第１情報群と、「試験片の３枚目の画像データを使用、第３呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ｃを使用して第２の値を算出」という第２情報群と、「第２の値から第１の値を差し引いて全硬度を算出」という第３情報群を有する。

＜解析情報例４＞
解析情報は、例えば、「試験片の２枚目の画像データを使用、第３呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ｃを使用して値を算出、算出した値が既定の範囲外の場合、全硬度の値として不採用」という第１情報群と、「試験片の２枚目の画像データを使用、第３呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ｄを使用して値を算出、算出した値が規定の範囲内の場合、全硬度として採用」という第２情報群を有する。

解析情報には、カラーチャート項目情報、カラーチャート色情報等を含んでいることが好ましい。カラーチャート項目情報は、例えば、「カラーチャート領域２０の上段位置にある１番目～５番目のセルが第１呈色領域１０の色見本」、「カラーチャート領域２０の中段位置にある１番目～５番目のセルが第２呈色領域１２の色見本」、「カラーチャート領域２０の下段位置にある１番目～５番目のセルが第３呈色領域１４の色見本」であるという情報である。また、カラーチャート色情報は、例えば、「カラーチャート領域２０の上段位置の１番目のセルの標準光源下における色情報、２番目のセルの標準光源下における色情報、・・・」という情報であり、ＲＧＢ系、ＣＭＹＫ系、ＨＳＶ系、ＨＬＳ系、Ｌａｂ系のデータで示される。

撮像条件情報は、後述する試料分析システムの撮像部による試験片の撮像条件であり、例えば、撮像部による撮像範囲を示す撮像枠の大きさ、形状及び位置、フラッシュの有無、ピント、Ｆ値、撮像回数、撮像間隔等の情報である。

分析情報領域を構成する第２分析情報領域１８には、試料に関する試料関連情報が含まれる。図１では、試料関連情報として、試料を採取した場所を示す場所情報、試料の電気伝導率を示す特性情報が表示されるがこれに限定されない。試料の特性情報としては、試料の電気伝導率の他に、例えば、呈色法以外の手段で測定される水温、溶存酸素濃度、蛍光物質濃度、色度、濁度、臭気強度、懸濁物質、蒸発残留物、強熱減量、有機物、細菌数等が挙げられる。

また、試料関連情報は、前述の場所情報及び特性情報の他に、例えば、天候等の測定時の周囲環境情報、測定対象である試料を排出する設備の稼働情報、測定者情報、試料の種類、試験片の識別番号、運営事業者の識別番号、ＯＣＲに関する情報、試料採取年日時分秒、撮影年日時分秒等でもよい。

測定対象である試料を排出する設備の稼働情報は、例えば、設備に備わっている水温計、圧力計、水量計、電圧計、タンクレベル値、ポンプ設定値等である。試料の種類は、例えば、冷却水、排水、純粋等である。試験片の識別番号は、試験片毎に割り振られた個体番号である。運営事業者とは、測定対象である試料を排出する装置を管理する事業者であり、当該事業者に割り当てられた番号が識別番号である。ＯＣＲに関する情報は、例えば、「１つめのＯＣＲセルは試料関連場所」、「２つめのＯＣＲセルは電気伝導率」等である。

試料関連情報は、例えば、試験片１を使用する際に、試験片１を使用するユーザーによって記載されるものもあれば、試験片１を使用する前に予め試験片１に表示されているものもある。試料関連情報の表示形態は、文字、数字、記号でもよいし、バーコード、ＱＲコード等でもよい。

本実施形態では、分析情報領域に、呈色項目情報、解析情報、撮像条件情報、試料関連情報が含まれる場合について説明しているが、少なくとも、呈色項目情報と解析情報が含まれていればよい。

図２は、本実施形態に係る試料分析システムの構成の一例を示す模式図である。図２に示す試料分析システム５は、互いに通信可能な端末装置７及びサーバ装置９を有する。これらの各装置は、有線または無線の通信ネットワーク４６を介して互いに接続されている。通信ネットワーク４６は、例えば、インターネットが含まれる。

端末装置７は、スマートフォン、ラップトップ型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末のような様々な汎用型又は多機能型の携帯型コンピュータ、デスクトップ型或いはタワー型のＰＣ等の汎用型のコンピュータ等の端末装置が適用される。

端末装置７は、撮像部２２、発光部２４、制御部２６、操作部２８、表示部３０、記憶部３２、端末側通信部３４、を有する。

撮像部２２は、例えば、ＣＣＤ或いはＣＭＯＳ等のイメージセンサを用いた撮像装置であり、試験片１を撮像し、撮像した試験片１の画像データを取得する。発光部２４は、撮像部２２に隣接して配置され、必要に応じて、撮像部２２による撮像時に発光する。

操作部２８は、ユーザーからの操作を受け付けるためのインターフェースであり、例えば、スマートフォン等の携帯端末等の場合には、タッチパネルやキーボタン等である。表示部３０は、撮像部２２により撮像した試験片１の画像や制御部２６から出力された情報等を表示するためのインターフェースであり、例えば、ディスプレイ等である。スマートフォン等の携帯端末等の場合には、表示部３０は、タッチパネルディスプレイとして操作部２８と一体化されている。

記憶部３２は、例えば、半導体メモリー等の記憶装置であり、撮像部２２が取得した画像データ、制御部２６が読みだす所定の処理プログラム、制御部２６から出力される情報等を記憶する。また、記憶部３２は、例えば、試料中の分析対象物質の濃度に応じた試験片１の呈色領域の色情報（色値）を表す参照情報等を記憶していることが望ましい。当該参照情報は、例えば、試験片１の呈色領域の色情報（色値）と当該試料中の分析対象物質の濃度との間の関係を示す検量線等である。

制御部２６は、例えば、ＣＰＵ等から構成され、記憶部３２に記憶された所定の処理プログラムを読みだし、当該処理プログラムを実行して、端末装置７の動作を制御する。

図３は、端末装置の制御部の機能ブロック図である。図３に示すように、制御部２６は、機能ブロックとして、例えば、画像領域選択部３５、濃度解析部３６、関連情報取得部３８を有する。

画像領域選択部３５は、撮像部２２により撮像された試験片１の画像データから、呈色領域、分析情報領域、カラーチャート領域それぞれの画像領域を選択する。例えば、画像領域選択部３５は、試験片１上の呈色領域、分析情報領域、カラーチャート領域の位置関係の相対値から、又はユーザーからの操作に応じて、それぞれの画像領域を検出する。

関連情報取得部３８は、分析情報領域（第１分析情報領域１６、第２分析情報領域１８）の画像データから、呈色項目情報、解析情報、撮像条件情報、試料関連情報等を取得する。例えば、関連情報取得部３８は、分析情報領域の画像データに対して、公知の光学的読み取り処理を行って、表示領域の画像データ内の文字、数字、記号等も含む情報を読み取り、或いは表示領域の画像データ内のバーコード等の一次元コード、ＱＲコード等の二次元コードに記録されている情報を読み取る。

濃度解析部３６は、呈色領域（第１呈色領域１０、第２呈色領域１２、第３呈色領域１４）の画像データ及び関連情報取得部３８により取得された解析情報に基づいて、分析対象物質の濃度を算出する。濃度算出の具体例については後述する。

端末側通信部３４は、制御部２６により算出された分析対象物質の濃度、関連情報取得部３８により取得された呈色項目情報及び試料関連情報等を対応付けてサーバ装置９に送信する。また、端末側通信部３４は、サーバ装置９から送信された情報を受信する。

サーバ装置９は、サーバ側通信部４０と、記憶部４２と、制御部４４とを有する。サーバ側通信部４０は、端末側通信部３４により対応付けられて送信された分析対象物質の濃度、呈色項目情報、試料関連情報等を受信する。また、サーバ側通信部４０は、端末装置７からの要求に応じて、記憶部４２に記憶されている情報等を端末側通信部３４に送信する。

記憶部４２は、端末装置７から受信した分析対象物質の濃度と呈色項目情報とを対応付けて記憶する。また、試料関連情報やその他の情報（後述する撮像日時やテキストデータ）を受信した場合には、分析対象物質の濃度、呈色項目情報、試料関連情報及びその他の情報を対応付けて記憶する。また、記憶部４２は、制御部４４が読みだす所定の処理プログラムや制御部４４から出力される情報等も記憶する。

制御部４４は、例えば、ＣＰＵ等から構成され、記憶部４２に記憶された所定のプログラムを読み出し、当該処理プログラムを実行して、サーバ装置９の動作を制御する。

制御部４４は、機能ブロックとして、分析対象物質の濃度を用いて、分析対象物質の濃度の時系列データを作成するデータ解析部を備えることが好ましい。具体的には、記憶部４２に記憶された分析対象物質の濃度を時系列順にプロットして、時間経過に対する分析対象物質の濃度変化を表すトレンドグラフを作成する。

制御部４４は、機能ブロックとして、分析対象物質の濃度を用いて、端末装置７のユーザーを支援する支援データを作成する支援データ作成部を備えることが好ましい。具体的には、記憶部４２に記憶された分析対象物質の濃度を過去の濃度と比較して、運転管理に関する支援データを作成する。

図４は、本実施形態に係る試料分析システムの動作の一例を示すフロー図である。図４に示す各ステップの処理は、記憶部に記憶されている所定の処理プログラムに基づいて、制御部により、試料分析システムを構成する各部と協働して実行される。

画像領域選択部３５は、撮像部２２によって撮像された、試料に浸漬させる前又は後の試験片１の画像データから、分析情報領域（第１分析情報領域１６、第２分析情報領域１８）の画像データを選択する（ステップＳ１０）。関連情報取得部３８は、分析情報領域の画像データから、呈色項目情報、解析情報、撮像条件情報、試料関連情報を取得する（ステップＳ１２）。撮像部２２は、撮像条件情報に基づいて、試料に浸漬させた後の試験片１を撮像する（ステップＳ１４）。濃度解析部３６は、撮像された試験片１の画像データから選択された呈色領域の画像データ及び解析情報に基づいて、分析対象物質の濃度を算出する（ステップＳ１６）。以下に、ステップＳ１６の具体例を説明する。以下では、前述の解析情報例１、すなわち、「試験片の１枚目の画像データを使用、第２呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行う、検量線Ａを使用してＭアルカリ度を算出」という第１情報群と、「試験片の２枚目の画像データを使用、第１呈色領域の画像データの色情報を抽出、抽出した色情報の補正を行わない、検量線Ｂを使用してｐＨを算出」という第２情報群を有する解析情報にしたがって、分析対象物質の濃度を算出する例である。

まず、画像領域選択部３５は、撮像された試験片１の複数の画像データのうち、１枚目の画像データから、第２呈色領域１２の画像データ及びカラーチャート領域２０の画像データを選択する。次に、濃度解析部３６は、第２呈色領域１２の画像データの色情報を抽出する。なお、撮像部２２により撮像された画像データの色情報（色値）は、ＲＧＢ系のデータでもよいし、ＲＧＢ系のデータをＣＭＹＫ系、ＨＳＶ系、ＨＬＳ系、Ｌａｂ系等の他の色空間に変換したデータでもよい。次に、濃度解析部３６は、第２呈色領域１２の画像データの色情報を、解析情報に含まれる、カラーチャート項目情報、カラーチャート色情報に基づいて補正する。例えば、カラーチャート領域２０の中段位置の１番目～５番目のセルの標準光源下における色情報に基づいて設定される補正値を算出し、算出した補正値の分だけ、第２呈色領域１２の画像データの色情報を補正する。そして、濃度解析部３６は、記憶部３２に記憶されている検量線Ａ（色情報とＭアルカリ度との関係を示す検量線）を参照して、補正した第２呈色領域１２の画像データの色情報から試料のＭアルカリ度の値を算出する。また、画像領域選択部３５は、撮像された試験片１の複数の画像データのうち、２枚目の画像データから、第１呈色領域１０の画像データ及びカラーチャート領域２０の画像データを選択する。次に、濃度解析部３６は、第１呈色領域１０の画像データの色情報を抽出する。そして、濃度解析部３６は、記憶部３２に記憶されている検量線Ｂ（色情報とｐＨとの関係を示す検量線）を参照して、第１呈色領域の画像データの色情報から試料のｐＨの値を算出する。なお、検量線は予め記憶部３２に記憶されたものを用いているが、これに限定されず、撮像部２２により撮像されたカラーチャート領域２０の画像データから抽出した色情報から作成した検量線を用いてもよい。また、検量線は、カラーチャート項目情報、カラーチャート色情報に基づいて補正してもよい。このように、呈色領域の画像データ及び解析情報に基づいて、分析対象物質の濃度が算出される。

次に、端末側通信部３４は、算出された分析対象物質の濃度、呈色項目情報及び試料関連情報を対応付けてサーバ装置９に送信する（ステップＳ１８）。サーバ装置９は、対応付けられた分析対象物質の濃度、呈色項目情報及び試料関連情報をサーバ側通信部４０で受信し、記憶部４２は、分析対象物質の濃度を呈色項目情報及び試料関連情報と対応づけて記憶する（ステップＳ２０）。また、例えば、試験片１を撮像部２２により撮像した際に、その撮像日時が端末装置７の記憶部３２に記憶される場合や端末装置７のユーザーが作成した試料に関するコメントを示すテキストデータがある場合には、算出された分析対象物質の濃度及び試料関連情報と共に、撮像日時や試料に関するコメントを示すテキストデータをサーバ装置９に送信し、記憶部４２は、分析対象物質の濃度を呈色項目情報や試料関連情報に加え撮像日時やテキストデータと対応づけて記憶する。

図５は、サーバ装置の記憶部に記憶されるデータベースの一例を示す図である。図５に示すデータベースは、呈色項目１，２，３、試料関連項目１，２、撮像日時項目を有する。ここで、呈色項目情報が、「呈色領域の左から１番目（第１呈色領域１０）の呈色項目はｐＨ」、「呈色領域の左から２番目（第２呈色領域１２）の呈色項目はＭアルカリ度」、「呈色領域の左から３番目（第３呈色領域１４）の呈色項目は全硬度」である場合、呈色項目１はｐＨとなり、その項目の欄に、算出されたｐＨの値が入力され、また、呈色項目２はＭアルカリ度となり、その項目の欄に、算出されたＭアルカリ度の値が入力され、呈色項目３は全硬度となり、その項目の欄に、算出された全硬度の値が入力される。また、試料関連情報が、例えば、試料採取場所、試料の電気伝導率である場合には、試料関連項目１は試料採取場所となり、その項目の欄に、試料採取場所が入力され、試料関連項目２の欄は試料の電気伝導率となり、その項目の欄に、試料の電気伝導率の値が入力される。さらに、撮像日時項目には、試験片を撮像した日時が入力される。

制御部４４のデータ解析部は、記憶部４２に記憶されている分析対象物質の濃度を用いて、時系列データを作成し、制御部４４の支援データ作成部は、記憶部４２に記憶されている分析対象物質の濃度を用いて、端末装置７のユーザーを支援する支援データを作成する（ステップＳ２２）。

サーバ側通信部４０は、端末装置７からの要求に応じて、分析対象物質の濃度、時系列データ、支援データを端末装置７に送信する（ステップＳ２４）。端末装置７からの要求とは、ユーザーが、操作部２８から入力する分析対象物質の濃度、時系列データ、支援データの取得指示である。端末装置７は、端末側通信部３４を介して、分析対象物質の濃度、時系列データ、支援データを表示部３０に表示する（ステップＳ２６）。

以上のように、本実施形態に係る試料分析システム５によれば、最適な解析条件により試験片１の画像データから試料中の分析対象物質の濃度を算出することができる。これにより、例えば、分析対象物質の濃度分析の精度を向上させることが可能となる。また、撮像した画像データを端末装置７からサーバ装置９に送らないため、通信負荷を低減することができる

実施形態で説明した端末装置７及びサーバ装置９の制御部の各機能をコンピュータに実現させるための所定のプログラムは、磁気記録媒体、光記録媒体などのコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録された形で提供してもよい。

１試験片、５試料分析システム、７端末装置、９サーバ装置、１０第１呈色領域、１２第２呈色領域、１４第３呈色領域、１６第１分析情報領域、１８第２分析情報領域、２０カラーチャート領域、２２撮像部、２４発光部、２６，４４制御部、２８操作部、３０表示部、３２，４２記憶部、３４端末側通信部、３５画像領域選択部、３６濃度解析部、３８関連情報取得部、４０サーバ側通信部、４６通信ネットワーク。

Claims

互いに通信可能な端末装置とサーバ装置を含む試料分析システムであって、
前記端末装置は、
試料中の分析対象物質の濃度に応じて呈色する呈色領域と、前記呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報及び前記分析対象物質の濃度解析に関する解析情報を含む分析情報領域とを同一面上に有する試験片を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記試験片の前記分析情報領域の画像データから呈色項目情報及び解析情報を取得する取得部と、
前記撮像部により撮像された前記試験片の前記呈色領域の画像データ、及び前記取得部により取得された前記解析情報に基づいて、前記分析対象物質の濃度を算出する濃度解析部と、
前記濃度解析部により算出された分析対象物質の濃度と前記取得部により取得された呈色項目情報とを対応付けて前記サーバ装置に送信する端末側通信部と、を有し、
前記サーバ装置は、
前記端末側通信部により対応付けられて送信された分析対象物質の濃度及び呈色項目情報を受信するサーバ側通信部と、
前記サーバ側通信部により受信された分析対象物質の濃度と呈色項目情報とを対応付けて記憶する記憶部と、を有することを特徴とする試料分析システム。
前記分析情報領域は、前記撮像部による前記試験片の撮像条件に関する撮像条件情報を含み、
前記撮像部は前記撮像条件情報に基づいて撮像することを特徴とする請求項１に記載の試料分析システム。
前記分析情報領域は、前記試料に関する試料関連情報を含み、
前記記憶部は、前記算出された分析対象物質の濃度を前記試料関連情報と対応付けて記憶することを特徴とする請求項１又は２に記載の試料分析システム。
前記サーバ装置は、
前記算出された分析対象物質の濃度を用いて、前記分析対象物質の濃度の時系列データを作成するデータ解析部を有し、
前記記憶部は、前記時系列データを記憶することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の試料分析システム。
前記記憶部は、前記算出された分析対象物質の濃度を前記試験片の撮像日時又は前記試料に関するコメントを示すテキストデータと対応付けて記憶することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の試料分析システム。
前記サーバ装置は、
前記算出された分析対象物質の濃度と過去の濃度とを比較した運転支援データを作成する支援データ作成部を有し、
前記記憶部は、前記運転支援データを記憶することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の試料分析システム。
前記サーバ側通信部は、前記端末装置からの要求に応じて、前記算出された分析対象物質の濃度を前記端末側通信部に送信し、
前記端末装置は、当該端末装置に設けられた表示部に、前記サーバ側通信部から送信された前記分析対象物質の濃度を表示することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の試料分析システム。
前記サーバ側通信部は、前記端末装置からの要求に応じて、前記時系列データを前記端末側通信部に送信し、
前記端末装置は、当該端末装置に設けられた表示部に、前記サーバ側通信部から送信された前記時系列データを表示することを特徴とする請求項４に記載の試料分析システム。
前記サーバ側通信部は、前記端末装置からの要求に応じて、前記運転支援データを前記端末側通信部に送信し、
前記端末装置は、当該端末装置に設けられた表示部に、前記サーバ側通信部から送信された前記運転支援データを表示することを特徴とする請求項６に記載の試料分析システム。
端末装置が、試料中の分析対象物質の濃度に応じて呈色する呈色領域と、前記呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報及び前記分析対象物質の濃度解析に関する解析情報を含む分析情報領域とを同一面上に有する試験片を撮像する撮像ステップと、
前記端末装置が、前記撮像ステップにより撮像された前記試験片の前記分析情報領域の画像データから呈色項目情報及び解析情報を取得する取得ステップと、
前記端末装置が、前記撮像ステップにより撮像された前記試験片の前記呈色領域の画像データ、及び前記取得ステップにより取得された前記解析情報に基づいて、前記分析対象物質の濃度を算出する濃度解析ステップと、
前記端末装置が、前記濃度解析ステップにより算出された分析対象物質の濃度と前記取得ステップにより取得された呈色項目情報とを対応付けてサーバ装置に送信する端末側送信ステップと、
サーバ装置が、前記端末側送信ステップにより対応付けられて送信された分析対象物質の濃度及び呈色項目情報を前記端末装置から受信するサーバ側受信ステップと、
前記サーバ側受信ステップにより受信された分析対象物質の濃度と呈色項目情報とを対応付けて記憶する記憶ステップと、を有することを特徴とする試料分析方法。
試料中の分析対象物質の濃度に応じて呈色する呈色領域と、前記呈色領域の呈色項目に関する呈色項目情報及び前記分析対象物質の濃度解析に関する解析情報を含む分析情報領域とを同一面上に有する試験片を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された前記試験片の前記分析情報領域の画像データから呈色項目情報及び解析情報を取得する取得部と、
前記撮像部により撮像された前記試験片の前記呈色領域の画像データ、及び前記取得部により取得された前記解析情報に基づいて、前記分析対象物質の濃度を算出する濃度解析部と、
前記濃度解析部により算出された分析対象物質の濃度と前記取得部により取得された呈色項目情報とを対応づけてサーバ装置に送信する通信部と、
を有することを特徴とする端末装置。