(57)【要約】【課題】面倒な前処理を行うことなく、分析試料に含まれる着色成分や変色成分等の色成分を特定することができる色成分解析装置及び方法を提供する。【解決手段】色成分解析装置であるデータ処理装置４は、データ処理部１０と、データ処理部１０に接続された入力部２０及び表示部３０を有する。データ処理部１０は、記憶部１１のほか、機能ブロックとして赤外線スペクトル取得部１２、蛍光Ｘ線スペクトル取得部１３、ピーク抽出部１４、第１データ照合部１５、第２データ照合部１６、色成分候補特定部１７、及び照合結果出力部１８を備えている。データ処理部１０の実体は一般的なパーソナルコンピュータであり、ＣＰＵで色成分解析プログラムを実行させることにより上記の各機能ブロックが具現化される。【選択図】図１
2018080978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための色成分解析装置であって、
a)複数種の色成分試料を含む参照試料について、予め前記赤外分光光度計を用いて測定しておいた赤外線スペクトルデータが、該参照試料の有機物情報とともに保存された赤外分光分析用データ記憶部と、
b)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料及び該分析試料と色違いの物質である対照試料の赤外線スペクトルデータをそれぞれ取得する赤外線スペクトルデータ取得部と、
c)前記分析試料の赤外線スペクトルデータと前記対照試料の赤外線スペクトルデータを照合し、前記分析試料の赤外線スペクトル上にのみ存在する特徴的なピークを抽出するピーク抽出部と、
d)前記特徴的なピークの赤外線スペクトルデータを、前記赤外分光分析用データ記憶部に保存されている前記参照試料の赤外線スペクトルデータと照合することにより、前記分析試料に含まれる色成分の有機物情報を作成する有機物情報作成部と、
e)複数の元素について、予め前記蛍光Ｘ線分析装置で測定しておいた蛍光Ｘ線スペクトルデータが保存された蛍光Ｘ線分析用データ記憶部と、
f)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータをそれぞれ取得する蛍光Ｘ線スペクトルデータ取得部と、
g)前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータ及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、前記蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料及び前記対照試料のそれぞれに含まれる元素を特定するとともに、該元素を定量する元素特定部と、
h)前記元素特定部が特定した元素から、前記分析試料にのみ含まれる元素を抽出する元素抽出部と、
i)前記複数種の色成分試料に含まれる有機物及び含有元素に関する情報である色成分情報が保存されている色成分情報記憶部と、
j)前記有機物情報作成部が作成した前記有機物情報、並びに前記元素抽出部が抽出した元素及びその量と、前記色成分情報記憶部に保存されている複数種の色成分の色成分情報とから、前記分析試料に含まれる色成分の候補となる色成分候補を１又は複数特定する色成分候補特定部と、
k)前記色成分候補特定部で特定された１又は複数の前記色成分候補を出力する色成分候補出力部と
を備えることを特徴とする色成分解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の色成分解析装置において、さらに、
前記赤外分光分析用データ記憶部が、前記分析試料の主成分の複数の候補物質について、予め前記赤外分光光度計を用いて測定しておいた赤外線スペクトルデータを、該候補物質の有機物情報とともに保存しており、
前記分析試料の赤外線スペクトル及び前記対照試料の赤外線スペクトルにおいて形状が同一又は類似する部分の赤外線スペクトルデータを、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている前記候補物質の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料の主成分である有機物を特定する主成分特定部を備え、
前記元素特定部が、前記分析試料の主成分である有機物を該分析試料の色成分から差し引いて、元素の定量を行うことを特徴とする色成分解析装置。
【請求項３】
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための色成分解析装置であって、
a)複数種の色成分試料及び前記分析試料の候補物質を含む参照試料について、予め前記赤外分光光度計を用いて測定しておいた赤外線スペクトルデータが、該参照試料の有機物情報とともに保存された赤外分光分析用データ記憶部と、
b)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料の赤外線スペクトルデータを取得する赤外線スペクトルデータ取得部と、
c)前記分析試料の赤外線スペクトルデータを、前記赤外分光分析用データ記憶部に保存されている複数の参照試料の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料の有機物情報を作成する有機物情報作成部と、
d)複数の元素について、予め前記蛍光Ｘ線分析装置で測定しておいた蛍光Ｘ線スペクトルデータが保存された蛍光Ｘ線分析用データ記憶部と、
e)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを取得する蛍光Ｘ線スペクトルデータ取得部と、
f)前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、前記蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータと照合することにより、前記分析試料に含まれる元素を特定するとともに、該元素を定量する元素特定部と、
g)複数の色成分の有機物及び含有元素に関する情報である色成分情報が保存されている色成分情報記憶部と、
h)前記有機物情報作成部が作成した前記有機物情報、並びに前記元素特定部が特定した元素及びその量と、前記色成分情報記憶部に保存されている色成分情報とから、前記分析試料に含まれる色成分の候補となる色成分候補を１又は複数特定する色成分候補特定部と、
i)前記色成分候補特定部で特定された１又は複数の前記色成分候補を出力する色成分候補出力部と
を備えることを特徴とする色成分解析装置。
【請求項４】
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための色成分解析方法であって、
a)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料及び該分析試料と色違いの物質である対照試料の赤外線スペクトルデータをそれぞれ取得するステップと、
b)前記分析試料の赤外線スペクトルデータと前記対照試料の赤外線スペクトルデータを照合し、前記分析試料の赤外線スペクトル上にのみ存在する特徴的なピークを抽出するステップと、
c)前記特徴的なピークを含む部分の前記分析試料の赤外線スペクトルデータを、予め用意された複数種の色成分試料を含む参照試料の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料に含まれる色成分の有機物情報を作成するステップと、
d)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータをそれぞれ取得するステップと、
e)前記分析試料及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、予め用意された複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料及び前記対照試料のそれぞれに含まれる元素を特定するとともに該元素を定量するステップと、
f)前記分析試料に含まれる元素と前記対照試料に含まれる元素とを比較することにより、前記分析試料にのみ含まれる元素を抽出するステップと、
g)前記分析試料に含まれる色成分の有機物情報、並びに前記分析試料にのみ含まれる元素及びその量と、予め用意された色成分情報とに基づき、前記分析試料に含まれる色成分の候補となる色成分候補を１又は複数特定するステップと、
h)前記特定された１又は複数の前記色成分候補を出力するステップと
を備えることを特徴とする色成分解析方法。
【請求項５】
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための色成分解析方法であって、
a)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料の赤外線スペクトルデータを取得するステップと、
b)前記分析試料の赤外線スペクトルデータを、予め用意された複数種の色成分試料及び前記分析試料の候補物質を含む参照試料の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料の有機物情報を作成するステップと、
c)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを取得するステップと、
d)前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、予め用意された複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータと照合することにより、前記分析試料に含まれる元素を特定するとともに該元素を定量するステップと、
e)前記分析試料の有機物情報、並びに該分析試料に含まれる元素及びその量と、予め用意された色成分情報とに基づき、前記分析試料に含まれる色成分の候補を１又は複数特定するステップと、
f)前記色成分候補特定部で特定された１又は複数の前記色成分候補を出力するステップと
を備えることを特徴とする色成分解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックやゴム、ガラス、繊維、紙等の様々な試料に含まれる着色成分や変色の原因となる成分を解析するための色成分解析装置及び色成分解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、電気・電子機器、文房具、日用品、衣料品等の製品の多くは、その素材に顔料や染料を添加したり、製品の表面を塗装したりすることにより着色が施されている。製品の色によってその製品の印象が変わり、売り上げが左右されることもあるため、市場に流通している様々な競合製品の色を調べ、その色を再現すべく着色成分を特定することは、製品の販売戦略上、重要である。
【０００３】
製品の着色に用いられる成分の特定は、一般的に、クロマトグラフ質量分析装置により製品（試料）を分析する方法が用いられている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】浅川大樹,他2名,"脱離イオン化質量分析法による難溶性顔料の分析", J Mass Spectrom. Soc. Jpn., Vol. 57, No. 1, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クロマトグラフ質量分析装置を用いて色成分を分析する場合は、前処理工程において製品から色成分を抽出した後、その抽出物をクロマトグラフ部に導入する。ところが、製品から色成分を抽出するためには、通常、製品を破壊して小片化し、該小片を溶媒に浸漬して色成分を溶出させた後、溶媒を取り除くといった処理が必要であり、手間や時間がかかるという問題があった。
【０００６】
なお、ここでは、製品の着色成分を分析する場合について説明したが、製品の色が変化（変色）した場合に、その変色の原因となる成分（変色成分）を特定する場合も同様の問題があった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、面倒な前処理を行うことなく、試料に含まれる着色成分や変色成分等の色成分を特定することができる色成分解析装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係る色成分解析装置は、
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置のそれぞれを用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための装置であって、
a)複数種の色成分試料を含む参照試料について、予め前記赤外分光光度計を用いて測定しておいた赤外線スペクトルデータが、該参照試料の有機物情報とともに保存された赤外分光分析用データ記憶部と、
b)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料及び該分析試料と色違いの物質である対照試料の赤外線スペクトルデータをそれぞれ取得する赤外線スペクトルデータ取得部と、
c)前記分析試料の赤外線スペクトルデータと前記対照試料の赤外線スペクトルデータを照合し、前記分析試料の赤外線スペクトル上にのみ存在する特徴的なピークを抽出するピーク抽出部と、
d)前記特徴的なピークの赤外線スペクトルデータを、前記赤外分光分析用データ記憶部に保存されている前記参照試料の赤外線スペクトルデータと照合することにより、前記分析試料に含まれる色成分の有機物情報を作成する有機物情報作成部と、
e)複数の元素について、予め前記蛍光Ｘ線分析装置で測定しておいた蛍光Ｘ線スペクトルデータが保存された蛍光Ｘ線分析用データ記憶部と、
f)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータをそれぞれ取得する蛍光Ｘ線スペクトルデータ取得部と、
g)前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータ及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、前記蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料及び前記対照試料のそれぞれに含まれる元素を特定するとともに、該元素を定量する元素特定部と、
h)前記元素特定部が特定した元素から、前記分析試料にのみ含まれる元素を抽出する元素抽出部と、
i)前記複数種の色成分試料に含まれる有機物及び含有元素に関する情報である色成分情報が保存されている色成分情報記憶部と、
j)前記有機物情報作成部が作成した前記有機物情報、並びに前記元素抽出部が抽出した元素及びその量と、前記色成分情報記憶部に保存されている複数種の色成分の色成分情報とから、前記分析試料に含まれる色成分の候補となる色成分候補を１又は複数特定する色成分候補特定部と、
k)前記色成分候補特定部で特定された１又は複数の前記色成分候補を出力する色成分候補出力部と
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、色成分試料とは、分析試料（例えばプラスチック（樹脂）や繊維、油脂等の物質、様々な製品）の着色に使用される顔料や染料等のうち有機物を主成分とする物質（有機顔料・有機染料）、あるいは、様々な製品の変色の原因となり得る有機物、例えば油脂やタンパク質等の物質を指す。
また、本発明において、「分析試料と色違いの物質である対照試料」には色成分が含まれていない（つまり無着色である）ことが好ましいが、分析試料の色と異なっていれば、色成分が含まれていても構わない。また、製品の一部が変色した場合にその変色の原因となる成分を特定する場合、該製品の変色部を分析試料とし、非変色部を対照試料とすることができる。
【００１０】
本発明において、「有機物情報」には、有機物の名称や該有機物の構造（化学式（分子式、組成式、示性式、構造式））等、１ないし複数の情報が含まれる。前記有機物情報は、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている参照試料の赤外線スペクトルデータに紐付けられている。
また、色成分情報には、様々な物質の着色に用いられる顔料や染料等の色成分の名称や、その種類（例えば有機顔料・有機染料、無機顔料・無機染料といった分類）、顔料や染料の主成分の構造（化学式（分子式、組成式、示性式、構造式））、色成分の色、色成分に含まれる有機物の構造、元素の名称や元素記号等、１ないし複数の情報が含まれる。
【００１１】
なお、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている参照試料の赤外線スペクトルデータは、分析試料の測定に用いられる赤外分光光度計を用いて取得されたものであることが好ましいが、該赤外分光光度計と同じ機種の別の装置を用いて取得されたものであっても良い。また、蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータは、分析試料の測定に用いられる蛍光Ｘ線分析装置を用いて取得されたものであることが好ましいが、該蛍光Ｘ線分析装置と同じ機種の別の装置を用いて取得されたものであっても良い。
【００１２】
本発明に係る色成分解析装置の特徴の一つは、有機物の分析に適した赤外分光光度計と無機物の分析に適した蛍光Ｘ線分析装置を用いて分析試料及び対照試料を測定した結果を用いて色成分を解析するようにした点にある。
すなわち、本発明において、赤外分光光度計を用いて分析試料及び対照試料のそれぞれを測定することにより得られた赤外線スペクトルのうち両方の赤外線スペクトル上に現れるピークは、分析試料及び対照試料の両方に含まれる有機物、つまり分析試料及び対照試料の主成分に対応すると考えられ、分析試料及び対照試料のいずれかの赤外線スペクトル上にのみ現れるピークは、分析試料と対照試料の色の違いに起因する有機物に対応すると考えられる。そこで、ピーク抽出部が、対照試料の赤外線スペクトル上には存在せず、分析試料の赤外線スペクトル上にのみ存在する特徴的なピークを抽出すると、有機物情報作成部は、この特徴的なピークの赤外線スペクトルデータを、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている参照試料の赤外線スペクトルデータと照合することにより、前記分析試料に含まれる色成分の有機物情報を作成する。
【００１３】
一方、蛍光Ｘ線分析装置を用いて分析試料及び対照試料のそれぞれを測定することにより得られた蛍光Ｘ線スペクトルデータと蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータと照合することにより、分析試料及び対照試料のそれぞれに含まれる元素が特定される。このとき、分析試料及び対照試料の両方に含まれる元素は、着色目的の成分ではなく分析試料（製品）に機能性を付加するための添加剤等に由来する無機成分（元素）に対応すると考えられ、分析試料及び対照試料の一方にのみ含まれる元素は分析試料と対照試料の色の違いに起因する無機成分に対応すると考えられる。そこで、元素特定部が、分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータ及び対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、蛍光Ｘ線分析用データベースに保存されている複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータと照合することにより、分析試料に含まれる元素とその量及び前記対照試料に含まれる元素とその量を特定すると、この結果に基づき、元素情報抽出部は、分析試料にのみ含まれる元素（つまり、色成分に含まれる元素）を抽出する。
【００１４】
このようにして、分析試料に含まれる色成分の有機物情報が作成され、該分析試料の色成分に含まれる元素の抽出及び定量が行われると、その結果と、色成分情報記憶部に保存されている色成分情報とから、色成分候補特定部は、分析試料に含まれる色成分の候補を１又は複数特定する。特定された１又は複数の色成分候補は、色成分候補出力部によって、例えば表示装置に出力され、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示画面に表示される。あるいは、特定された色成分候補はプリンタに出力されて印刷される。従って、作業者は、表示装置に表示された色成分候補、或いは紙等の媒体に印刷された色成分候補を見て、分析試料に含まれる色成分を決定することができる。
【００１５】
本発明に係る色成分解析装置においては、さらに、
前記赤外分光分析用データ記憶部が、前記分析試料の主成分の複数の候補物質について、予め前記赤外分光光度計を用いて測定しておいた赤外線スペクトルデータを、該候補物質の有機物情報とともに保存しており、
前記分析試料の赤外線スペクトル及び前記対照試料の赤外線スペクトルにおいて形状が同一又は類似する部分の赤外線スペクトルデータを、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている前記候補物質の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料の主成分である有機物を特定する主成分特定部を備え、
前記元素特定部が、前記分析試料の主成分である有機物を該分析試料の色成分から差し引いて、元素の定量を行うようにすると良い。
【００１６】
蛍光Ｘ線分析装置は、有機物の構成元素である炭素、水素、窒素などを正確に測定することができないが、上記構成によれば、赤外分光光度計を用いた分析試料及び対照試料の測定データに基づいて特定された該分析試料の主成分である有機物を利用することができるため、分析試料の色成分に含まれる元素の定量を正確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の別の態様に係る色成分解析装置は、
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置のそれぞれを用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための装置であって、
a)複数種の色成分試料及び前記分析試料の候補物質を含む参照試料について、予め前記赤外分光光度計を用いて測定しておいた赤外線スペクトルデータが、該参照試料の有機物情報とともに保存された赤外分光分析用データ記憶部と、
b)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料の赤外線スペクトルデータを取得する赤外線スペクトルデータ取得部と、
c)前記分析試料の赤外線スペクトルデータを、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている複数の参照試料の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料の有機物情報を作成する有機物情報作成部と、
d)複数の元素について、予め前記蛍光Ｘ線分析装置で測定しておいた蛍光Ｘ線スペクトルデータが保存された蛍光Ｘ線分析用データ記憶部と、
e)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを取得する蛍光Ｘ線スペクトルデータ取得部と、
f)前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、前記蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータと照合することにより、前記分析試料に含まれる元素を特定するとともに、該元素を定量する元素特定部と、
g)複数の色成分の有機物及び含有元素に関する情報である色成分情報が保存されている色成分情報記憶部と、
h)前記有機物情報作成部が作成した前記有機物情報、並びに前記元素特定部が特定した元素及びその量と、前記色成分情報記憶部に保存されている色成分情報とから、前記分析試料に含まれる色成分の候補となる色成分候補を１又は複数特定する色成分候補特定部と、
i)前記色成分候補特定部で特定された１又は複数の前記色成分候補を出力する色成分候補出力部と
を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記した本発明の別の態様においては、参照試料には、色成分試料と分析試料の候補物質が含まれる。つまり、この態様では、上述した対照試料が参照試料に含まれることになる。
また、「有機物情報」には、有機物の名称や該有機物の構造（化学式（分子式、組成式、示性式、構造式））等、１ないし複数の情報が含まれる。
さらに、色成分情報には、様々な物質の着色に用いられる顔料や染料等の色成分の名称や、その種類（例えば有機顔料・有機染料、無機顔料・無機染料といった分類）、顔料や染料の主成分の構造（化学式（分子式、組成式、示性式、構造式））、色成分の色、色成分に含まれる有機物の構造、元素の名称や元素記号等、１ないし複数の情報が含まれる。
【００１９】
本発明の別の態様においても、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている、複数の参照試料の赤外線スペクトルデータは、分析試料の測定に用いられる赤外分光光度計を用いて取得されたものであることが好ましいが、該赤外分光光度計と同じ機種の別の装置を用いて取得されたものであっても良い。また、蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている、複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータは、分析試料の測定に用いられる蛍光Ｘ線分析装置を用いて取得されたものであることが好ましいが、該蛍光Ｘ線分析装置と同じ機種の別の装置を用いて取得されたものであっても良い。
【００２０】
本発明の別の態様に係る色成分解析装置では、赤外分光光度計及び蛍光Ｘ線分析装置のそれぞれを用いて分析試料を測定することにより取得された赤外線スペクトルデータ及び蛍光Ｘ線スペクトルデータを、赤外分光分析用データ記憶部に保存されている参照試料の赤外線スペクトルデータ及び蛍光Ｘ線分析用データ記憶部に保存されている複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、分析試料の有機物情報が作成され、分析試料に含まれる元素の種類と量が特定される。そして、これら有機物情報及び元素の種類と量を、色成分データ記憶部に保存されている色成分情報と照合することにより、１又は複数の色成分候補が特定され、色成分候補出力部によって、例えば表示装置に出力されて液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示画面に表示される。あるいは、プリンタに出力されて印刷されるようにしても良い。
【００２１】
また、上記課題を解決するために成された本発明に係る色成分解析方法は、
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置のそれぞれを用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための方法であって、
a)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料及び該分析試料と色違いの物質である対照試料の赤外線スペクトルデータをそれぞれ取得するステップと、
b)前記分析試料の赤外線スペクトルデータと前記対照試料の赤外線スペクトルデータを照合し、前記分析試料の赤外線スペクトル上にのみ存在する特徴的なピークを抽出するステップと、
c)前記特徴的なピークを含む部分の前記分析試料の赤外線スペクトルデータを、予め用意された複数種の色成分試料を含む参照試料の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料に含まれる色成分の有機物情報を作成するステップと、
d)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータをそれぞれ取得するステップと、
e)前記分析試料及び前記対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、予め用意された複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料及び前記対照試料のそれぞれに含まれる元素を特定するとともに該元素を定量するステップと、
f)前記分析試料に含まれる元素と前記対照試料に含まれる元素とを比較することにより、前記分析試料にのみ含まれる元素を抽出するステップと、
g)前記分析試料に含まれる色成分の有機物情報、並びに前記分析試料にのみ含まれる元素及びその量と、予め用意された色成分情報とに基づき、前記分析試料に含まれる色成分の候補となる色成分候補を１又は複数特定するステップと、
h)前記特定された１又は複数の前記色成分候補を出力するステップと
を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の別の態様に係る色成分解析方法は、
赤外分光光度計とエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置のそれぞれを用いて測定された分析試料の測定データから該分析試料に含まれる色成分を特定するための方法であって、
a)前記赤外分光光度計を用いて測定された前記分析試料の赤外線スペクトルデータを取得するステップと、
b)前記分析試料の赤外線スペクトルデータを、予め用意された複数種の色成分試料及び前記分析試料の候補物質を含む参照試料の赤外線スペクトルデータのそれぞれと照合することにより、前記分析試料の有機物情報を作成するステップと、
c)前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定された前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを取得するステップと、
d)前記分析試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを、予め用意された複数の元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータと照合することにより、前記分析試料に含まれる元素を特定するとともに該元素を定量するステップと、
e)前記分析試料の有機物情報、並びに該分析試料に含まれる元素及びその量と、予め用意された色成分情報とに基づき、前記分析試料に含まれる色成分の候補を１又は複数特定するステップと、
f)前記特定された１又は複数の前記色成分候補を出力するステップと
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の色成分解析装置及び方法を用いることにより、分析試料（製品）を破壊したり、分析試料から色成分を抽出したりするといった面倒な前処理を行うことなく、分析試料に含まれる色成分を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る色成分解析システムの概略的な全体構成図。
【図２】本実施形態に係る色成分解析システムにおける色成分解析手順を説明するフローチャート。
【図３】ポリエチレン樹脂から成る分析試料及び対照試料の赤外線スペクトルと、これらから得られた有機物情報を示す図。
【図４】ポリエチレン樹脂から成る分析試料及び対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルと、これらから得られた元素情報を示す図。
【図５】ポリエチレン樹脂から成る分析試料及び対照試料の定性及び定量結果を示す図。
【図６】特定された色成分の構造の表示例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る色成分解析方法の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本実施形態に係る色成分解析方法を実行するための色成分解析システムの構成を示す概略図である。この色成分解析システム１は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）２と、エネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）３と、データ処理装置４とを備える。ＦＴＩＲ２及びＥＤＸ３とデータ処理装置４とは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）等によって接続されているか、あるいは、通信ケーブルによって接続されており、双方向のデータ通信が可能になっている。データ処理装置４が本発明の色成分解析装置に相当する。
【００２７】
ＦＴＩＲ２は、固定鏡及び移動鏡を含むマイケルソン型干渉計と、該干渉計により生成された干渉波を試料に照射して透過光や反射光をインターフェログラムとして測定し、これをフーリエ変換することにより、横軸に波数、縦軸に強度（吸光度又は透過率など）をとった赤外線スペクトルデータを作成する検出部を備えている。
ＥＤＸ３は、試料にＸ線を照射する照射部と、試料から発せられる蛍光Ｘ線を検出して蛍光スペクトルデータを作成する検出部とを備えている。
【００２８】
データ処理装置４は、データ処理部１０と、データ処理部１０に接続された入力部２０及び表示部３０を有する。データ処理部１０は、記憶部１１のほか、機能ブロックとして赤外線スペクトル取得部１２、蛍光Ｘ線スペクトル取得部１３、ピーク抽出部１４、第１データ照合部１５、第２データ照合部１６、色成分候補特定部１７、及び色成分候補出力部１８を備えている。これら各部の機能は、後述する。データ処理部１０の実体は一般的なパーソナルコンピュータであり、ＣＰＵで色成分解析プログラムを実行させることにより上記の各機能ブロックが具現化される。
【００２９】
記憶部１１には、フーリエ変換赤外分光データベース（ＦＴＩＲ−ＤＢ）１１１、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析データベース（ＥＤＸ−ＤＢ）１１２、及び参照試料データベース（参照試料ＤＢ）１１３、色成分データベース（色成分ＤＢ）１１４が設けられている。さらに、記憶部１１には、ＦＴＩＲ２から赤外線スペクトル取得部１２が取得した赤外線スペクトルデータ、及びＥＤＸ３から蛍光Ｘ線スペクトル取得部１３が取得した蛍光Ｘ線スペクトルデータ、あるいは、解析結果を保存することができるメモリ１１５を備えている。
【００３０】
ＦＴＩＲ−ＤＢ１１１には、予め複数の参照試料をＦＴＩＲ２（あるいは別のＦＴＩＲ）で測定しておくことにより得られた測定データが保存されている。この測定データには、参照試料を特定するＩＤ番号、測定条件、及び赤外線スペクトルデータが含まれる。参照試料には、顔料や染料、変色の原因物質等の色成分試料、本実施形態に係る色成分解析システム１の解析対象となる試料の候補物質が含まれる。
【００３１】
ＥＤＸ−ＤＢ１１２には、予め複数の元素をＥＤＸ３（あるいは別のＥＤＸ）で測定しておくことにより得られた測定データが保存されている。この測定データには、元素を特定する記号（元素記号、原子番号）、元素の名称、測定条件、及びプロファイル（ＥＤＸスペクトルデータ）等が含まれる。
【００３２】
参照試料ＤＢ１１３には、複数の参照試料に関するデータが保存されている。具体的には、参照試料を特定するＩＤ番号、参照試料の名称、参照試料に含まれる元素や化合物及びそれらの含有量（あるいは含有比）、参照試料の写真（カメラ画像）、参照試料の入手日時や場所などに関するコメントが含まれている。参照試料ＤＢ１１３に保存されている参照試料を特定するＩＤ番号は、ＦＴＩＲ−ＤＢ１１１に保存されているＩＤ番号に対応する。
【００３３】
色成分ＤＢ１１４には、様々な物質の着色に用いられる顔料及び染料に関するデータ及び日光や薬品によって変色することが知られている物質に関するデータ（色成分情報）が保存されている。色成分情報には、色成分の色と該色成分に含まれる有機物の化学構造や該構造に含まれる元素の種類、組成等が含まれる。
【００３４】
次に、本実施形態に係る色成分解析システム１における色成分解析方法の手順について図２のフローチャートを用いて説明する。
まず、試料及び対照試料のそれぞれを、ＦＴＩＲ２及びＥＤＸ３のそれぞれにセットして測定し、ＦＴＩＲ２において、試料及び対照試料の赤外線スペクトルデータを作成しておき、ＥＤＸ３において試料及び対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを作成しておく。対照試料には、試料と主成分が同じで色が異なる物質が用いられる。
【００３５】
ＦＴＩＲ２及びＥＤＸ３において、試料及び対照試料の赤外線スペクトルデータ及び蛍光Ｘ線スペクトルデータが作成された状態で、ユーザが入力部２０を操作して、色成分解析処理の開始を指示すると、赤外線スペクトル取得部１２はＦＴＩＲ２から、試料及び対照試料の赤外線スペクトルデータを取得し（ステップＳ１１）、蛍光Ｘ線スペクトル取得部１３はＥＤＸ３から試料及び対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータを取得する（ステップＳ１２）。
【００３６】
次に、ステップＳ１３において、ピーク抽出部１４は、試料及び対照試料の赤外線スペクトルデータに基づき、試料及び対照試料の両方の赤外線スペクトル上に現れるピーク（共通ピーク）と、試料の赤外線スペクトルにのみ現れるピーク（特徴ピーク）を抽出する。
【００３７】
続いて、第１データ照合部１５は、ＦＴＩＲ−ＤＢ１１１に保存されている参照試料の赤外線スペクトルデータを読み出し（ステップＳ１４）、該参照試料の赤外線スペクトルデータと、試料の赤外線スペクトルデータのうち共通ピークに対応する赤外線スペクトルデータ、及び特徴ピークに対応する赤外線スペクトルデータをそれぞれ照合する（ステップＳ１５）。そして、共通ピーク部分の赤外線スペクトルデータ及び特徴ピーク部分の赤外線スペクトルデータと一致する参照試料の赤外線スペクトルデータがあれば、その参照試料に紐付けされた有機物情報を試料の主成分の有機物情報及び色成分の有機物情報として作成する（ステップＳ１６にてＹｅｓ、Ｓ１７）。一方、一致するものがなければ（ステップＳ１６にてＮｏ）、ステップＳ１４に戻り、次の参照試料の赤外線スペクトルデータを読み出して、ステップＳ１５、Ｓ１６の処理を繰り返す。
【００３８】
共通ピーク及び特徴ピークの有機物情報が作成されると、次に、ステップＳ１８において、第２データ照合部１６は、ＥＤＸ−ＤＢ１１２に保存されている元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータを読み出し、該元素の蛍光Ｘ線スペクトルデータと、試料及び対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルデータとを照合して、試料及び対照試料に含まれる元素を特定するとともに該元素の含有量（重量％）を求める（ステップＳ１９）。蛍光Ｘ線スペクトルには、各元素に固有のエネルギー位置に蛍光Ｘ線のピークが現れる。従って、蛍光スペクトルのピーク位置を調べることにより試料及び対照試料に含まれる元素を特定することができる。また、特定した元素の定量には、ＦＰ法（ファンダメンタルパラメータ法）が用いられる。ここでは、ステップＳ１５で取得された試料及び対照試料の主成分をバランスとして設定し、例えば含有量が0.001重量％以上の元素を検出する。
データ処理部１０は、第１照合部１５において作成された試料の主成分の有機物情報及び色成分の有機物情報、及び第２照合部１６において特定された元素とその含有量に関する情報を表示部３０に表示するようにしても良い。
【００３９】
続いて、色成分候補特定部１７は、ステップＳ２０において色成分ＤＢ１１４に保存されている色成分情報を読み出す。そして、ステップＳ１７において作成された有機物情報、及びステップＳ１９において特定された元素及びその量と、読み出した前記色成分情報とに基づき、色成分候補を特定する（ステップＳ２１）。
【００４０】
色成分候補の特定は、例えば、まずは、試料の色成分に含まれると考えられる元素の組成と、色成分（顔料、染料）に含まれる元素の組成を比較して一致するものを抽出し、つづいて、試料に含まれる色成分の有機物情報と、色成分情報に含まれる有機物に関する情報（有機物の構造等）を比較することにより行われる。このとき、一致するものが複数あれば、一致度の高い順に第１候補、第２候補・・・として、色成分候補を特定する。
色成分候補の特定が完了すると、続いて、色成分候補出力部１８は特定結果を表示部３０に表示させる（ステップＳ２２）。
【００４１】
次いで、ユーザにより入力部２０が操作され、色成分解析結果の保存指示がなされると（ステップＳ２３においてＹｅｓ）、解析結果がメモリ１１５に保存される（ステップＳ２４）。続いて、ユーザにより入力部２０が操作され、色成分解析処理の終了の指示がなされると（ステップＳ２５にてＹｅｓ）、一連の処理を終了する。
【００４２】
次に、具体的な試料について、本実施形態に係る色成分解析システム１を用いて色成分を解析した結果を図３〜図６に示す。
解析には、試料として緑色のポリエチレン樹脂、対照試料として白色のポリエチレン樹脂を用いた。試料及び対照試料の化学特性等と分析条件は以下の通りである。
【００４３】
（１）試料及び対照試料の化学特性等
化学名又は一般名：低密度ポリエチレン
化学特性（成分：含有量＝ポリエチレン：＞99.8％、フタロシアニングリーン：0.1％）
色  ：試料＝緑色、対照試料＝白色。
【００４４】
（２）赤外分光光度計の分析条件
装置  ：IRTracer-100、MIRacle 10（Diamond prism）（株式会社島津製作所製）
解像度：4.0 cm-1
累積数：40
アポダイゼーション：Happ-Genzel関数
検出器：DLATGS焦電素子
【００４５】
（３）蛍光Ｘ線分析装置の分析条件
装置    ：EDX-800（株式会社島津製作所製）
Ｘ線管  ：Rh ターゲット
電圧／電流：15kV(C-Sc, S-K)
：50kV(Ti-U, Zn-As, Pb)/Auto
雰囲気  ：真空
測定径  ：10mmφ
積算時間：60秒
【００４６】
図３は、試料及び対照試料の赤外線スペクトルと、これらの赤外線スペクトルから特定された有機物情報を示す。図３中、上から順に対照試料、試料、特定された有機物の赤外線スペクトルを示す。図３より、試料及び対照試料の赤外線スペクトルからは、該試料及び対照試料の主成分であるポリエチレンしか特定されず、色成分に含まれる有機物は特定されなかったことが分かる。
【００４７】
図４は、試料及び対照試料の蛍光Ｘ線スペクトルを示し、図５は、元素の定性及び定量結果を示す。ここでは、試料及び対照試料の赤外線スペクトルを分析した結果、試料及び対照試料の主成分がポリエチレン（（-C2H4-)n）であると特定されたことから、エチレン（C2H4)をバランスとして（つまり、100％からエチレンを差し引いた残渣について）元素の定量を行った。
ポリエチレンは一般的に透明であることから、試料及び対照試料に含まれる元素は、ポリエチレン樹脂に機能性を付与するため、或いは着色を目的として添加された元素であることが考えられる。そして、図５から、対照試料には含まれず、試料にのみ含まれる元素は、Cl（塩素）とCu（銅）であることから、これらの元素が着色目的の成分であり、試料及び対照試料の両方に含まれるSi（ケイ素）、P（リン）、Al（アルミニウム）、S（硫黄）は、機能性を付与するための添加剤に含まれる成分である。
【００４８】
色成分候補特定部１７は、図５に示す結果に基づき、色成分ＤＢに保存されている色成分情報を検索し、ClとCuを含む色成分（顔料又は染料）を特定する。ここでは、ClとCuを含む色成分として、有機顔料のフタロシアニングリーン（C32Cl16CuN8）と無機顔料のアタカマイト（Cu2(OH)3Cl）がそれぞれ第１候補、第２候補として特定されたこととする。特定された色成分候補は、その構造と名称が表示部３０に表示されるから、ユーザは表示部３０の表示をみて、色成分を特定することができる。
【００４９】
以上のように本実施形態に係る色成分解析システム１によれば、ＦＴＩＲ２及びＥＤＸ３を用いて試料と対照試料を測定し、それらの測定データをデータ処理部１０が備えるデータ取得部に取得させることにより、試料に含まれる色成分を特定することができる。ＦＴＩＲ２及びＥＤＸ３を用いた測定では、試料及び対照試料の面倒な前処理が不要なため、試料に含まれる色成分を簡単に特定することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態では、試料と対照試料の両方をそれぞれＦＴＩＲ２とＥＤＸ３で測定するようにしたが、予め対照試料についてＦＴＩＲ２とＥＤＸ３を用いて測定し、その測定データをデータ処理装置１０に保存しておき、この測定データを用いて試料に含まれる色成分の解析を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１…色成分解析システム
２…フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）
３…エネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）
４…データ処理装置（色成分解析装置）
１０…データ処理部
１１…記憶部
１１１…ＦＴＩＲデータベース（ＦＴＩＲ−ＤＢ）
１１２…ＥＤＸデータベース（ＥＤＸ−ＤＢ）
１１３…参照試料データベース（参照試料ＤＢ）
１１４…色成分データベース（色成分ＤＢ）
１１５…メモリ
１２…赤外線スペクトル取得部
１３…蛍光Ｘ線スペクトル取得部
１４…ピーク抽出部
１５…第１データ照合部
１６…第２データ照合部
１７…色成分候補特定部
１８…色成分候補出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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