JPH08320305A - 溶存物質の濃度分布計測方法 - Google Patents
溶存物質の濃度分布計測方法Info
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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
(57)【要約】
【目的】 液体中または物質中にしみこんだ液体中の溶
存物質の濃度分布の画像を簡単に得ることができる溶存
物質の濃度分布計測方法を提供すること。 【構成】 センシングプレートＳＰ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
布の変化を計測し、これを画像処理してディスプレイ２
６に濃度分布画像として表示する。
存物質の濃度分布の画像を簡単に得ることができる溶存
物質の濃度分布計測方法を提供すること。 【構成】 センシングプレートＳＰ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
布の変化を計測し、これを画像処理してディスプレイ２
６に濃度分布画像として表示する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
するための装置の概要を示す図である。
【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。
の構成例を概略的に示す図である。
【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。
構成例を概略的に示す図である。
【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。
説明図である。
【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。
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。
【図６】この発明の測定方法の一実施態様を示す図であ
る。
る。
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。
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。
Claims (3)
- 【請求項１】 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
徴とする溶存物質の濃度分布計測方法。 - 【請求項２】 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する溶存物質の濃度分布計測
方法。 - 【請求項３】 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
ことを特徴とする溶存物質の濃度分布計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8093063A JPH08320305A (ja) | 1995-03-22 | 1996-03-22 | 溶存物質の濃度分布計測方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-90319 | 1995-03-22 | ||
| JP9031995 | 1995-03-22 | ||
| JP8093063A JPH08320305A (ja) | 1995-03-22 | 1996-03-22 | 溶存物質の濃度分布計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320305A true JPH08320305A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=26431817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8093063A Pending JPH08320305A (ja) | 1995-03-22 | 1996-03-22 | 溶存物質の濃度分布計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320305A (ja) |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP8093063A patent/JPH08320305A/ja active Pending
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