JPH08320305A - Measuring method of concentration distribution of dissolved substance - Google Patents
Measuring method of concentration distribution of dissolved substanceInfo
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- JPH08320305A JPH08320305A JP8093063A JP9306396A JPH08320305A JP H08320305 A JPH08320305 A JP H08320305A JP 8093063 A JP8093063 A JP 8093063A JP 9306396 A JP9306396 A JP 9306396A JP H08320305 A JPH08320305 A JP H08320305A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、液体中あるいは
物質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
の濃度分布計測方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dissolved substance concentration distribution measuring method capable of outputting a concentration distribution of a dissolved substance in a liquid or a liquid soaked in a substance as a two-dimensional or three-dimensional image.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、液体中の溶存物質を測定する
には、例えば、pH電極やイオン選択性イオン電極やバ
イオセンサなどの液体計測用センサが用いられる。この
ようなセンサで行われる溶存物質の測定は、十分に攪拌
され溶存物質の分布が均一な状態での測定を前提として
いる。そして、溶存物質は測定溶液中で偏って存在した
り、ある部分で経時的に変化する様子を計測し、二次元
あるいは三次元的に画像として捉えるためには、センサ
をアレイ化するか、センサ自体を走査させる必要があ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid measuring sensor such as a pH electrode, an ion-selective ion electrode or a biosensor has been used to measure a dissolved substance in a liquid. The measurement of the dissolved substance performed by such a sensor is premised on the measurement in a state where the dissolved substance is sufficiently stirred and the distribution of the dissolved substance is uniform. Then, in order to measure the state in which the dissolved substance is unevenly present in the measurement solution or changes with time in a certain part and capture it as a two-dimensional or three-dimensional image, the sensor is arrayed or the sensor is used. It needs to scan itself.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
をアレイ化するには、センサの小型化が必要であるとと
もに、センサの数だけの入力チャンネルを備え、かつ得
られた信号を処理できる複雑な装置を必要とする。ま
た、センサ自体を走査させる場合には、「測定」と「セ
ンサの移動」とを繰り返すが、液体中の溶存物質の濃度
分布の多くは時間的な変化が速く、「測定」と「センサ
の移動」との繰り返しが前記変化の速度に追随しない。
いずれにしても、現存のセンサの工夫のみでは困難な点
があり、技術的なブレークスルーを必要とする。However, arraying the sensors requires miniaturization of the sensors, and a complicated device having as many input channels as the number of sensors and capable of processing the obtained signals. Need. Further, when the sensor itself is scanned, “measurement” and “movement of the sensor” are repeated, but most of the concentration distribution of the dissolved substance in the liquid changes rapidly with time, and “measurement” and “sensor The repetition of "movement" does not follow the rate of change.
In any case, it is difficult to devise the existing sensor alone, and a technological breakthrough is required.
【0004】また、物質中にしみこんだ溶存物質の計測
は、測定対象に蒸留水などを加えたり、測定対象を磨り
潰すなどによって濃度分布が均一な被検液を得て、その
被検液全体に含まれる溶存物質の情報を得るのが一般的
である。したがって、この場合も物質中にしみこんだ溶
存物質の分布を知ることができない。測定対象に直接挿
入できるタイプのセンサも提案され実用化されている
が、この場合も溶存物質については測定対象物のある一
点での情報に過ぎず、対象物中での溶存物質の分布を測
定するには、「挿入」と「測定」とを繰り返すしかな
く、上記の電極の走査を行う方法と同様の問題を含んで
いる。Further, the measurement of a dissolved substance soaked in a substance is performed by adding distilled water or the like to the measuring object or grinding the measuring object to obtain a test liquid having a uniform concentration distribution, and measuring the whole test liquid. It is common to obtain information on dissolved substances contained in. Therefore, in this case as well, the distribution of the dissolved substance infiltrated into the substance cannot be known. A sensor that can be directly inserted into the measurement target has been proposed and put into practical use, but in this case as well, the dissolved substance is only information at one point in the measurement target, and the distribution of the dissolved substance in the target is measured. In order to do so, the "insertion" and "measurement" must be repeated, which involves the same problem as the above-described method of scanning the electrodes.
【0005】上述のように、溶存物質の濃度分布をリア
ルタイムに計測することは現在困難であるあるため、電
磁波画像(目視による形状把握、写真、CCD画像、赤
外光画像、紫外光画像、X線画像など全ての電磁波によ
って得られる画像)と溶存物質による化学的情報との相
関をリアルタイムで得ることは困難である。As described above, it is currently difficult to measure the concentration distribution of a dissolved substance in real time. Therefore, an electromagnetic wave image (visual shape grasp, photograph, CCD image, infrared light image, ultraviolet light image, X It is difficult to obtain the correlation in real time with the image obtained by all electromagnetic waves such as line image) and the chemical information of the dissolved substance.
【0006】そして、上述のように、溶存物質の濃度分
布をリアルタイムに計測することが現在困難であるた
め、複数対象物、複数地点での溶存物質の分布状況を一
ヶ所においてモニタリングすることは現状では困難であ
る。As described above, it is currently difficult to measure the concentration distribution of the dissolved substance in real time. Therefore, it is the current situation to monitor the distribution state of the dissolved substance at a plurality of objects and at a plurality of points at one place. Is difficult.
【0007】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、液体中あるいは物質中にしみこんだ溶液中の
溶存物質の水平方向や垂直方向の二次元あるいは三次元
の濃度分布の変化をリアルタイムに画像として出力する
ことができるようにすること、この得られた濃度分布画
像とその濃度分布画像を得た部分の電磁波画像との双方
を比較し、測定対象の物理的な形状や部位と、そこに含
まれる溶存物質の分布あるいは溶存物質の分布が示す化
学状態と相関関係を得ることができるようにすること、
これらの測定を複数の測定対象や地球上の複数地点で行
い、データを一ヶ所に転送することにより、複数の測定
対象や複数地点での溶存物質の分布を一ヶ所でリアルタ
イムでモニタリングできるようにした溶存物質の濃度分
布計測方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned matters, and changes in the horizontal or vertical two-dimensional or three-dimensional concentration distribution of a dissolved substance in a liquid or a solution impregnated in the substance. Being able to output as an image in real time, comparing both the obtained concentration distribution image and the electromagnetic wave image of the portion where the concentration distribution image was obtained, and comparing it with the physical shape or part of the measurement target. , To be able to obtain a correlation with the distribution of dissolved substances contained therein or the chemical state indicated by the distribution of dissolved substances,
By performing these measurements at multiple measurement targets and multiple points on the earth and transferring the data to one location, it is possible to monitor the distribution of dissolved substances at multiple measurement targets and multiple locations in real time at one location. The object of the present invention is to provide a method for measuring the concentration distribution of dissolved substances.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の一つの溶存物質の濃度分布計測方法は、
半導体基板の一方の面にセンシング部を形成するととも
に、半導体基板に対してプローブ用の光を照射するよう
に構成したセンシングプレートを用いて、液体中あるい
は物質中にしみこんだ液体中の溶存物質の水平方向ある
いは垂直方向の二次元または三次元における濃度分布や
その変化を計測し、これを画像処理してディスプレイに
濃度分布画像として表示することを特徴としている。In order to achieve the above object, one method of measuring the concentration distribution of a dissolved substance of the present invention is:
While forming the sensing part on one surface of the semiconductor substrate, using a sensing plate configured to irradiate the semiconductor substrate with the light for the probe, the dissolved substance in the liquid or the liquid soaked in the substance It is characterized in that a two-dimensional or three-dimensional density distribution in the horizontal direction or the vertical direction or its change is measured, and this is subjected to image processing and displayed as a density distribution image on a display.
【0009】そして、この発明の他の溶存物質の濃度分
布計測方法は、半導体基板の一方の面にセンシング部を
形成するとともに、半導体基板に対してプローブ用の光
を照射するように構成したセンシングプレートを用い
て、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中の溶存物
質の二次元における濃度分布やその変化を計測し、この
計測によって得られる信号を画像処理して濃度分布画像
を求める一方、この濃度分布画像を得た部分の電磁波画
像を求め、前記両画像を選択的または同時にディスプレ
イに表示することを特徴としている。According to another method of measuring the concentration distribution of a dissolved substance of the present invention, a sensing portion is formed on one surface of a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is irradiated with probe light. The plate is used to measure the two-dimensional concentration distribution of the dissolved substance in the liquid or the liquid infiltrated into the substance and its change, and the signal obtained by this measurement is image processed to obtain the concentration distribution image. It is characterized in that an electromagnetic wave image of the portion where the density distribution image is obtained is obtained and both of the images are selectively or simultaneously displayed on the display.
【0010】また、この発明のさらに他の溶存物質の濃
度分布計測方法は、半導体基板の一方の面にセンシング
部を形成するとともに、半導体基板に対してプローブ用
の光を照射するように構成したセンシングプレートを用
いて、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中の溶存
物質の二次元における濃度分布やその変化を、複数の測
定対象や複数の地点において計測し、そのとき得られる
データを一ヶ所に転送することにより、複数の測定対象
や複数の溶存物質の分布をモニタリングできるようにし
たことを特徴としている。Further, according to still another method of measuring the concentration distribution of a dissolved substance of the present invention, the sensing portion is formed on one surface of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is irradiated with light for a probe. Using a sensing plate, measure the two-dimensional concentration distribution of a dissolved substance in a liquid or a liquid soaked in a substance and its changes at multiple measurement targets and multiple points, and collect the data obtained at that time in one place. It is characterized in that it is possible to monitor the distribution of a plurality of measurement targets and a plurality of dissolved substances by transferring the data to the.
【0011】[0011]
【作用】前記溶存物質の測定には、その二次元分布の計
測が可能な、LAPS(Light−Addressa
ble Potentiometric Senso
r)センサからなる電気化学画像計測装置を用いる。こ
のような装置は、例えば、Jpn.J.Appl.Ph
ys.Vol.33(1994)pp L394−L3
97に記載してあるように、センシング部の裏面側に光
をスキャンし、このスキャンによって半導体中において
誘発された光電流を取り出すことにより測定を行うこと
ができる。In the measurement of the above-mentioned dissolved substance, the two-dimensional distribution of the dissolved substance can be measured, and LAPS (Light-Addressa) can be measured.
ble Potentiometric Senso
r) An electrochemical image measuring device including a sensor is used. Such a device is disclosed, for example, in Jpn. J. Appl. Ph
ys. Vol. 33 (1994) pp L394-L3
As described in 97, the measurement can be performed by scanning the back surface side of the sensing portion with light and extracting the photocurrent induced in the semiconductor by this scanning.
【0012】前記装置のセンシングプレートを直接計測
したい対象物質に挿入したり接触させることによって溶
存物質の濃度分布を測定する。得られたデータはコンピ
ュータ処理により、二次元または三次元の濃度分布画像
として出力される。ある時間での濃度分布のみならず、
その変化の様子をリアルタイムに追跡することができ
る。リアルタイムに得られた画像を、目視、CCDカメ
ラなどによって得られた電磁波画像と容易に比較でき
る。The concentration distribution of the dissolved substance is measured by inserting or contacting the sensing plate of the above apparatus with the substance to be measured directly. The obtained data is output as a two-dimensional or three-dimensional density distribution image by computer processing. Not only the concentration distribution at a certain time,
The state of the change can be tracked in real time. The image obtained in real time can be easily compared with the electromagnetic wave image obtained by visual inspection, CCD camera or the like.
【0013】[0013]
【実施例】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら
説明する。図1は、この発明の溶存物質の濃度分布計測
方法を実施するための装置の概要を示す図で、この図に
おいて、1〜5は試料における溶存物質の濃度を検出す
るための複数のセンシングプレートで、例えば、糖分、
pH、クエン酸、農薬の成分などをそれぞれ検出するも
のである。6は試料の物理的形状を視覚的に検出するた
めのCCDカメラ、7はこれらのセンシングプレートを
走査制御するためのセンシングプレート制御装置、8は
コンピュータなどの画像処理装置、9は画像出力装置で
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of an apparatus for carrying out the method for measuring the concentration distribution of a dissolved substance according to the present invention. In this figure, 1 to 5 are a plurality of sensing plates for detecting the concentration of the dissolved substance in a sample. So, for example, sugar,
It detects pH, citric acid, pesticide components, etc., respectively. 6 is a CCD camera for visually detecting the physical shape of the sample, 7 is a sensing plate control device for scanning and controlling these sensing plates, 8 is an image processing device such as a computer, and 9 is an image output device. is there.
【0014】前記溶存物質の濃度を検出するセンシング
プレート1〜5について、例えば、pH測定を行うセン
シングプレートを例にとって、図2および図3を参照し
ながら説明する。すなわち、図2において、10はSi
よりなる半導体基板で、このSi基板10の一方の面に
はセンシング部11が形成され、他方の面にはセンシン
グ部11の裏面にプローブ用の光LをX,Y方向(図3
参照)に順次照射する光照射部12が形成されている。The sensing plates 1 to 5 for detecting the concentration of the dissolved substance will be described with reference to FIGS. 2 and 3, taking a sensing plate for pH measurement as an example. That is, in FIG. 2, 10 is Si
In this semiconductor substrate, the sensing portion 11 is formed on one surface of the Si substrate 10, and the probe light L is applied to the back surface of the sensing portion 11 on the other surface in the X and Y directions (see FIG. 3).
The light irradiation section 12 for sequentially irradiating the light is formed.
【0015】センシング部11は、半導体基板10の例
えば上面にSiO2 層13、Si3N4 層14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
ある。CE、REはセンシング部11の上方に設けられ
る対極、比較電極で、後述するポテンショスタット20
に接続されている。そして、OCは半導体基板10に設
けられる電流取出し用のオーミック電極で、ポテンショ
スタット20に接続されている。The sensing portion 11 is formed by sequentially forming a SiO 2 layer 13 and a Si 3 N 4 layer 14 on the upper surface of the semiconductor substrate 10 by a method such as thermal oxidation or CVD. CE and RE are counter electrodes and reference electrodes provided above the sensing unit 11, and are a potentiostat 20 described later.
It is connected to the. OC is an ohmic electrode for current extraction provided on the semiconductor substrate 10, and is connected to the potentiostat 20.
【0016】また、光照射部12は、図3に示すよう
に、複数のLED15をX,Y方向において例えばそれ
ぞれ等間隔となるように形成した発光体基板16と、こ
の発光体基板16を保持するとともに、LED15を順
次点灯するように制御するアドレスデコーダ17X,1
7Yを備えた走査制御部としてのプリント基板18とか
らなる。Further, as shown in FIG. 3, the light irradiating section 12 holds a luminous body substrate 16 on which a plurality of LEDs 15 are formed at equal intervals, for example, in the X and Y directions, and the luminous body substrate 16. Address decoders 17X, 1 for controlling the LEDs 15 to sequentially light up.
7Y and a printed circuit board 18 as a scanning control unit.
【0017】センシング部11および光照射部12は、
別々に形成されるが、適宜の接着剤を用いたり、陽極接
合または直接接合などの手法によって、Si基板10の
センシング部11とは反対の面に、発光体基板16が直
接接するようにして接合され、これによって複合構造
(ハイブリッド構造)の光走査型センシングプレートS
Pが形成される。The sensing unit 11 and the light irradiation unit 12 are
Although formed separately, the light emitting substrate 16 is directly bonded to the surface of the Si substrate 10 opposite to the sensing portion 11 by using an appropriate adhesive or a technique such as anodic bonding or direct bonding. Accordingly, the optical scanning type sensing plate S having a composite structure (hybrid structure) is provided.
P is formed.
【0018】そして、図2において、19は光走査型セ
ンシングプレートSPの制御装置であって、半導体基板
10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20、半導体基板10に形成されたオーミック
電極OCから取り出される電流を電圧信号に変換する電
流−電圧変換器21、この電流−電圧変換器21からの
信号が入力されるロックインアンプ22、このロックイ
ンアンプ22と信号を授受したり、光照射部12に対す
る制御信号を出力するインターフェイスボード23など
よりなる。なお、24は制御・演算部としてのマイクロ
コンピュータ(CPU)、25,26はそれぞれ入力用
のキーボード、表示出力部としてのディスプレイであ
る。In FIG. 2, 19 is a control device for the optical scanning type sensing plate SP, which is a potentiostat 20 for applying an appropriate bias voltage to the semiconductor substrate 10 and an ohmic electrode formed on the semiconductor substrate 10. A current-voltage converter 21 for converting the current taken out from the OC into a voltage signal, a lock-in amplifier 22 to which the signal from the current-voltage converter 21 is input, a signal exchanged with the lock-in amplifier 22, and an optical signal. It is composed of an interface board 23 which outputs a control signal to the irradiation unit 12. In addition, 24 is a microcomputer (CPU) as a control / arithmetic unit, and 25 and 26 are a keyboard for input and a display as a display output unit, respectively.
【0019】上記構成の光走査型センシングプレートS
P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27の切断面27aを光走査型センシングプレ
ートSPのセンシング部11のセンシング面(この場
合、Si3 N4 層14)に直接接触させ、りんご27に
対極CEおよび比較電極REを差し込む。Optical scanning type sensing plate S having the above structure
The case of measuring the pH of an apple using P will be described. As shown in FIGS. The sensing surface 11 (in this case, the Si 3 N 4 layer 14) is directly contacted, and the counter electrode CE and the reference electrode RE are inserted into the apple 27.
【0020】そして、半導体基板10に空乏層が発生す
るように、ポテンショスタット20からの電圧を対極C
Eとオーミック電極OCとの間に印加して、半導体基板
10に所定のバイアス電圧を印加する。この状態でセン
シング部11に対するプローブ光Lを半導体基板10に
対して一定周期(例えば、10kHz)で断続的に照射
することによって半導体基板10に交流光電流を発生さ
せる。この光電流は、半導体基板10の照射点に対向す
る点で、センシング面14に接しているりんご27の切
断面27a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。Then, the voltage from the potentiostat 20 is applied to the counter electrode C so that a depletion layer is generated in the semiconductor substrate 10.
A predetermined bias voltage is applied to the semiconductor substrate 10 by applying the voltage between E and the ohmic electrode OC. In this state, the probe light L for the sensing unit 11 is intermittently applied to the semiconductor substrate 10 at a constant cycle (for example, 10 kHz) to generate an AC photocurrent in the semiconductor substrate 10. This photocurrent is a value that reflects the pH of the cut surface 27a of the apple 27 that is in contact with the sensing surface 14 at the point facing the irradiation point of the semiconductor substrate 10, and by measuring the value, It is possible to know the pH value of.
【0021】さらに、プローブ光Lは、LED15を順
次発光させることによってX,Y方向に走査され、りん
ご27の断面27a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、ディスプレイ26にpH濃度を表す二次元
画像28が表示される。Further, the probe light L is scanned in the X and Y directions by sequentially causing the LED 15 to emit light, and the position signal (X, Y) in the cross section 27a of the apple 27 and the AC photocurrent value observed at that position are detected. Thereby, as shown in FIG. 4C, a two-dimensional image 28 representing the pH concentration is displayed on the display 26.
【0022】なお、光走査型センシングプレートSP
は、ハイブリッド構造であったが、一体構造(モノリシ
ック構造)に構成することもできる。また、比較電極R
Eを省略してもよいが、比較電極REを設けていた場
合、半導体基板10にバイアス電圧をより安定に印加す
ることができる。The optical scanning type sensing plate SP
Was a hybrid structure, but it can also be configured as an integrated structure (monolithic structure). Also, the reference electrode R
Although E may be omitted, when the comparison electrode RE is provided, the bias voltage can be more stably applied to the semiconductor substrate 10.
【0023】さらに、上述の実施例においては、プロー
ブ光Lを半導体基板10の裏面側から照射するようにし
ていたが、これに代えて、センシング部11側から照射
するようにしてもよい。Further, in the above-described embodiment, the probe light L is emitted from the back surface side of the semiconductor substrate 10, but instead of this, it may be emitted from the sensing portion 11 side.
【0024】上述の光走査型センシングプレートSP
は、pHを測定するものであったが、Si3 N4 層14
を修飾する物質を適宜選択することにより、種々の成分
の分布状況を測定することができ、例えば、種々の脂質
によってSi3 N4 層14を修飾することにより、甘
味、酸味など味覚に関わる成分を知ることができる。ま
た、農薬などの有害物質の分布もSi3 N4 層14を適
当な応答物質で修飾することにより測定が可能である。Optical scanning type sensing plate SP described above
Used to measure the pH, but the Si 3 N 4 layer 14
The distribution of various components can be measured by appropriately selecting a substance that modifies, for example, by modifying the Si 3 N 4 layer 14 with various lipids, components related to taste such as sweetness and sourness can be measured. You can know. The distribution of harmful substances such as pesticides can also be measured by modifying the Si 3 N 4 layer 14 with an appropriate responsive substance.
【0025】再び、図1に戻り、この図1に示すセンシ
ングプレート1〜5は、基本的には、図2および図3に
示した構造を有しており、唯、Si3 N4 層14を修飾
する応答物質が異なるだけである。そして、このように
することにより、この例では5つの異なった物質(成
分)の二次元的分布を得ることができる。また、CCD
カメラ6は、例えば、図4(D)に示すように、りんご
27の断面形状を示すもので、この図において、符号3
0はりんご27の電磁波画像を示している。Returning to FIG. 1 again, the sensing plates 1 to 5 shown in FIG. 1 basically have the structure shown in FIGS. 2 and 3, and only the Si 3 N 4 layer 14 is provided. The only difference is the responder that modifies. By doing so, in this example, a two-dimensional distribution of five different substances (components) can be obtained. Also CCD
The camera 6, for example, shows the sectional shape of the apple 27 as shown in FIG.
0 shows an electromagnetic wave image of the apple 27.
【0026】上述のように構成された装置においては、
半分に切ったりんご27の切断面27aをセンシングプ
レート1〜5のセンシング面14に順次当接走査させて
いくことにより、それぞれのセンシングプレート1〜5
によって、りんご27の切断面27aにおける複数の物
質(成分)の二次元的分布が得られ、そのデータが画像
処理装置8のメモリ内に蓄積される。そして、前記当接
走査の際、CCDカメラ6によって前記切断面27aを
撮影することにより、切断面27aの画像データが得ら
れ、これも画像処理装置8のメモリ内に蓄積される。In the device constructed as described above,
By sequentially contacting and scanning the cut surface 27a of the apple 27 cut in half with the sensing surfaces 14 of the sensing plates 1 to 5,
Thus, a two-dimensional distribution of a plurality of substances (components) on the cut surface 27a of the apple 27 is obtained, and the data is stored in the memory of the image processing device 8. Then, during the contact scanning, the CCD camera 6 captures an image of the cutting surface 27a to obtain image data of the cutting surface 27a, which is also stored in the memory of the image processing device 8.
【0027】そして、画像処理装置8の操作部(図示し
てない)を適宜操作することにより、画像出力装置9に
おける表示形態を適宜切り替えることができ、図1にお
いて、符号91〜95に示すように、センシングプレー
ト1〜5によって得られる物質(成分)の分布画像とそ
の濃度分布画像を得た部分の電磁波画像96とを同時に
得ることができる。つまり、モニターした断面の電磁波
画像と溶存物質の分布画像とを比較することにより、り
んご27が内部まで十分に成熟しているか否かや、りん
ご27の酸味の分布、さらには、農薬など有害物質の分
布などを目視によって簡単に確認することができる。ま
た、同図において、符号97に示すように、特定の画面
を大きく拡大して前記分布状態をより詳細に表示させる
こともでき、その表示切替えは、前記操作部においてキ
ー入力するだけで行われる。By appropriately operating the operation unit (not shown) of the image processing apparatus 8, the display form on the image output apparatus 9 can be appropriately changed. As shown by reference numerals 91 to 95 in FIG. In addition, the distribution image of the substance (component) obtained by the sensing plates 1 to 5 and the electromagnetic wave image 96 of the portion where the concentration distribution image is obtained can be simultaneously obtained. In other words, by comparing the electromagnetic wave image of the cross section monitored and the distribution image of the dissolved substance, it is determined whether the apple 27 is sufficiently mature to the inside, the distribution of the sourness of the apple 27, and the harmful substances such as pesticides. It is possible to easily confirm the distribution and the like by visual observation. Further, in the figure, as indicated by reference numeral 97, a specific screen can be greatly enlarged to display the distribution state in more detail, and the display switching can be performed only by key input on the operation unit. .
【0028】光走査型センシングプレートSPは、上述
のようなりんご27の断面における物質(成分)の分布
の測定だけに使用できるのみならず、次のような分布測
定にも利用できる。例えば、土壌中のpHの分布を測定
する場合は、図5(A)に示すように、土壌に光走査型
センシングプレートSPを挿入できる程度の穴を堀り、
この穴に、図2に示した光走査型センシングプレートS
Pを対極CEおよび比較電極REとともに埋める。土壌
におけるpHの垂直分布を調べるか、水平分布を調べる
かは光走査型センシングプレートSPの設置方向によっ
て決定され、図5(A)に示した例では、pHの垂直分
布を調べることができる。この測定を行う場合、土壌に
適当な水分を持たせることにより、pHの分布状態を調
べることができる。そして、ある時間での分布のみなら
ず、分布の経時的な変化も調べることができる。The optical scanning type sensing plate SP can be used not only for measuring the distribution of the substance (component) in the cross section of the apple 27 as described above, but also for the following distribution measurement. For example, when measuring the distribution of pH in soil, as shown in FIG. 5 (A), a hole is dug into the soil to allow insertion of the optical scanning sensing plate SP,
In this hole, the optical scanning type sensing plate S shown in FIG.
Fill P with counter electrode CE and reference electrode RE. Whether to examine the vertical distribution or the horizontal distribution of pH in the soil is determined by the installation direction of the optical scanning type sensing plate SP, and in the example shown in FIG. 5A, the vertical distribution of pH can be examined. When carrying out this measurement, the distribution of pH can be investigated by allowing the soil to have appropriate water content. Then, not only the distribution at a certain time but also the change with time of the distribution can be examined.
【0029】そして、光走査型センシングプレートSP
は、土壌におけるpHの分布状況のみならず、Si3 N
4 層14を特定の物質に選択的に応答する物質で修飾す
ることにより、pH以外の溶存物質の分布画像を得るこ
とができ、より多角的な土壌の診断、評価の指標とする
ことができる。The optical scanning type sensing plate SP
Is not only the distribution of pH in the soil, but also Si 3 N
By modifying the 4th layer 14 with a substance that selectively responds to a specific substance, a distribution image of dissolved substances other than pH can be obtained, which can be used as an index for more diverse soil diagnosis and evaluation. .
【0030】また、光走査型センシングプレートSPを
用いて、河川水や海水中の二酸化炭素の分布を連続的に
モニタすることもできる。このような測定を行う場合
は、Si3 N4 層14の表面は修飾せず、溶存二酸化炭
素の変化によって引き起こされるpH変化を追跡するだ
けでよい。すなわち、図5(B)に示すように、光走査
型センシングプレートSPを、対極CEとともに、測定
したい水中に設置し、出力はケーブルで陸上の処理部に
転送することにより、水中の溶存二酸化炭素の分布をリ
アルタイムで追跡することができる。この場合も、垂直
分布を調べるか、水平分布を調べるかはセンサの設置方
向によって決定され、さらに、Si3 N4層14を特定
の物質に選択的に応答する物質で修飾することにより、
溶存二酸化炭素以外の溶存物質の分布画像を得ることが
でき、より多角的な水中の診断、評価の指標とすること
ができる。Further, the distribution of carbon dioxide in river water or seawater can be continuously monitored by using the optical scanning type sensing plate SP. When performing such measurements, the surface of the Si 3 N 4 layer 14 need not be modified and only the pH change caused by the change in dissolved carbon dioxide should be tracked. That is, as shown in FIG. 5 (B), the optical scanning sensing plate SP together with the counter electrode CE is installed in the water to be measured, and the output is transferred to the processing unit on land by a cable to dissolve dissolved carbon dioxide in the water. The distribution of can be tracked in real time. Also in this case, whether to examine the vertical distribution or the horizontal distribution is determined by the installation direction of the sensor, and further, by modifying the Si 3 N 4 layer 14 with a substance that selectively responds to a specific substance,
A distribution image of dissolved substances other than dissolved carbon dioxide can be obtained, and can be used as an index for more diverse diagnosis and evaluation in water.
【0031】図6は、上述した測定を土壌中や水中にか
かわりなく複数の場所で行うようにし、その測定に基づ
く信号を、モニタリングセンタ30にデータ伝送用のケ
ーブルや電話回線などの伝送手段31によって伝送し、
複数の表示出力装置32に出力表示することにより、各
地点での溶存物質の分布画像を一ヶ所でまとめてモニタ
リングできるように構成した例を示している。このよう
にすることにより、多様な地点で多様な溶存物質の分布
を多角的に知ることにより、自然環境保護の指標や新資
源開発などへの指標を得ることができる。In FIG. 6, the above-mentioned measurement is carried out at a plurality of places regardless of soil or water, and a signal based on the measurement is transmitted to the monitoring center 30 by a transmission means 31 such as a cable or a telephone line for data transmission. Transmitted by
An example is shown in which the distribution images of the dissolved substances at each point can be collectively monitored at one location by outputting and displaying them on a plurality of display output devices 32. By doing so, by knowing the distribution of various dissolved substances at various points in multiple directions, it is possible to obtain an index for conservation of the natural environment and an index for new resource development.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、溶液など液体中あるいは物質中にしみこ
んだ液体中の溶存物質の水平方向や垂直方向の二次元あ
るいは三次元の濃度分布やこの濃度分布の変化をリアル
タイムに画像として得ることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, a dissolved substance in a liquid such as a solution or in a liquid impregnated in a substance is two-dimensionally or three-dimensionally in the horizontal or vertical direction. The density distribution and changes in this density distribution can be obtained as an image in real time.
【0033】そして、請求項2に記載の発明によれば、
請求項1に記載の発明の効果に加えて、測定対象の物理
的な形状や部位と、そこに含まれる溶存物質の分布ある
いは溶存物質の分布が示す化学変化との相関関係を明瞭
に把握することができる。According to the invention described in claim 2,
In addition to the effect of the invention described in claim 1, it is possible to clearly understand the correlation between the physical shape or part of the measurement target and the distribution of the dissolved substance contained therein or the chemical change indicated by the distribution of the dissolved substance. be able to.
【0034】また、請求項3に記載の発明によれば、請
求項1に記載の発明の効果に加えて、複数の測定対象や
複数の溶存物質の分布を一ヶ所においてリアルタイムで
モニタリングすることができる。Further, according to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in claim 1, it is possible to monitor the distribution of a plurality of measurement targets and a plurality of dissolved substances in one place in real time. it can.
【図1】この発明の溶存物質の濃度分布計測方法を実施
するための装置の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of an apparatus for carrying out a dissolved substance concentration distribution measuring method of the present invention.
【図2】前記装置で用いる光走査型センシングプレート
の構成例を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration example of an optical scanning type sensing plate used in the apparatus.
【図3】前記光走査型センシングプレートの光照射部の
構成例を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration example of a light irradiation unit of the light scanning type sensing plate.
【図4】この発明の溶存物質の濃度分布計測方法の動作
説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view of the dissolved substance concentration distribution measuring method of the present invention.
【図5】前記光走査型センシングプレートを用いて行う
測定方法を示す図で、(A)は土壌中のpHの測定を、
(B)は水中の溶存二酸化炭素の測定をそれぞれ概略的
に示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a measurement method using the optical scanning type sensing plate, (A) shows measurement of pH in soil,
(B) is a figure which shows roughly the measurement of the dissolved carbon dioxide in water, respectively.
【図6】この発明の測定方法の一実施態様を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the measuring method of the present invention.
1〜5…センシングプレート、9,26…ディスプレ
イ、10…半導体基板、11…センシング部、12…光
照射部、L…プローブ用の光、SP…センシングプレー
ト。1 to 5 ... Sensing plate, 9, 26 ... Display, 10 ... Semiconductor substrate, 11 ... Sensing unit, 12 ... Light irradiation unit, L ... Probe light, SP ... Sensing plate.
Claims (3)
形成するとともに、半導体基板に対してプローブ用の光
を照射するように構成したセンシングプレートを用い
て、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中の溶存物
質の水平方向あるいは垂直方向の二次元または三次元に
おける濃度分布やその変化を計測し、これを画像処理し
てディスプレイに濃度分布画像として表示することを特
徴とする溶存物質の濃度分布計測方法。1. A liquid impregnated in a liquid or a substance using a sensing plate configured to form a sensing portion on one surface of a semiconductor substrate and irradiate the semiconductor substrate with light for a probe. Concentration distribution of the dissolved substance characterized by measuring the concentration distribution and its change in the horizontal or vertical two-dimensional or three-dimensional direction of the dissolved substance in the inside, and processing it as a concentration distribution image on the display Measuring method.
形成するとともに、半導体基板に対してプローブ用の光
を照射するように構成したセンシングプレートを用い
て、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中の溶存物
質の二次元における濃度分布やその変化を計測し、この
計測によって得られる信号を画像処理して濃度分布画像
を求める一方、この濃度分布画像を得た部分の電磁波画
像を求め、前記両画像を選択的または同時にディスプレ
イに表示することを特徴とする溶存物質の濃度分布計測
方法。2. A liquid impregnated in a liquid or substance using a sensing plate configured to form a sensing portion on one surface of a semiconductor substrate and irradiate the semiconductor substrate with light for a probe. The two-dimensional concentration distribution of the dissolved substance in the inside and its change are measured, and the signal obtained by this measurement is subjected to image processing to obtain a concentration distribution image, while the electromagnetic wave image of the portion where this concentration distribution image is obtained is obtained. A method for measuring the concentration distribution of a dissolved substance, which comprises displaying both images selectively or simultaneously on a display.
形成するとともに、半導体基板に対してプローブ用の光
を照射するように構成したセンシングプレートを用い
て、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中の溶存物
質の二次元における濃度分布やその変化を、複数の測定
対象や複数の地点において計測し、そのとき得られるデ
ータを一ヶ所に転送することにより、複数の測定対象や
複数の溶存物質の分布をモニタリングできるようにした
ことを特徴とする溶存物質の濃度分布計測方法。3. A liquid impregnated in a liquid or substance using a sensing plate configured to form a sensing portion on one surface of a semiconductor substrate and irradiate the semiconductor substrate with light for a probe. By measuring the two-dimensional concentration distribution of dissolved substances and its changes at multiple measurement targets and multiple points, and transferring the data obtained at that time to one location, multiple measurement targets and multiple dissolved substances A method for measuring the concentration distribution of a dissolved substance, characterized in that the distribution of the substance can be monitored.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8093063A JPH08320305A (en) | 1995-03-22 | 1996-03-22 | Measuring method of concentration distribution of dissolved substance |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9031995 | 1995-03-22 | ||
JP7-90319 | 1995-03-22 | ||
JP8093063A JPH08320305A (en) | 1995-03-22 | 1996-03-22 | Measuring method of concentration distribution of dissolved substance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08320305A true JPH08320305A (en) | 1996-12-03 |
Family
ID=26431817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8093063A Pending JPH08320305A (en) | 1995-03-22 | 1996-03-22 | Measuring method of concentration distribution of dissolved substance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08320305A (en) |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP8093063A patent/JPH08320305A/en active Pending
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