(57)【要約】【課題】励起光の減衰が生じる場合においても測定が可能な濃度測定方法を提供する。【解決手段】測定対象の物質が含まれた流体に励起光を照射し、当該励起光によって前記物質から発せられた蛍光の強度に基づいて前記物質の濃度を測定する方法であって、未知の濃度で物質が含まれた測定対象流体に励起光を照射し、その励起光強度と蛍光強度とをそれぞれ実測する測定工程と、既知の一定濃度で物質が含まれた基準流体に照射される任意の強度の励起光とそれにより発せられた基準値となる蛍光強度との対応関係を示す参照情報を参照して、前記測定工程で取得された励起光強度の実測値に対応する蛍光強度の基準値を取得する参照工程と、前記測定工程で取得された蛍光強度の実測値と前記参照工程で取得された蛍光強度の基準値との比率と、前記基準流体における既知の物質濃度とに基づいて、測定対象流体における物質の濃度を取得する濃度取得工程と、を含む。【選択図】図３
2015152522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の物質が含まれた流体に励起光を照射し、当該励起光によって前記物質から発せられた蛍光の強度に基づいて前記物質の濃度を測定する方法であって、
未知の濃度で前記物質が含まれた測定対象流体に励起光を照射し、その励起光強度と蛍光強度とをそれぞれ実測する測定工程と、
既知の一定濃度で前記物質が含まれた基準流体に照射される任意の強度の励起光とそれにより発せられた基準値となる蛍光強度との対応関係を示す参照情報を参照して、前記測定工程で取得された励起光強度の実測値に対応する蛍光強度の基準値を取得する参照工程と、
前記測定工程で取得された蛍光強度の実測値と前記参照工程で取得された蛍光強度の基準値との比率と、前記基準流体における既知の物質濃度とに基づいて、測定対象流体における物質の濃度を取得する濃度取得工程と、を含む、濃度測定方法。
【請求項２】
前記参照情報を生成する工程をさらに含む、請求項１に記載の濃度測定方法。
【請求項３】
前記参照情報は、既知の一定濃度で前記物質が含まれた基準流体に励起光を照射し、その照射方向における複数地点で励起光強度と蛍光強度とを測定し、前記地点毎に励起光強度と蛍光強度とを対応づけた情報である、請求項１又は２に記載の濃度測定方法。
【請求項４】
前記参照情報は、励起光強度と蛍光強度との対応関係を表す演算式から構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の濃度測定方法。
【請求項５】
前記参照情報は、励起光強度と蛍光強度とを対応させたデータベースから構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の濃度測定方法。
【請求項６】
前記測定工程は、前記流体に混合されたトレーサーによって散乱した励起光の強度を測定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の濃度測定方法。
【請求項７】
測定対象の物質が含まれた流体に励起光を照射する照射部と、
前記励起光の強度と、当該励起光によって前記物質から発せられた蛍光の強度を測定する測定部と、
既知の一定濃度で前記物質が含まれた基準流体に照射される任意の強度の励起光とそれにより発せられた基準値となる蛍光強度との対応関係を示す参照情報を参照して、前記測定工程で取得された励起光強度の実測値に対応する蛍光強度の基準値を取得し、前記測定部によって測定される蛍光強度の実測値と前記参照情報から求められた蛍光強度の基準値との比率と、前記基準流体における既知濃度とに基づいて、前記測定対象流体における物質の濃度を取得する濃度取得部と、を備えていることを特徴とする濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体や気体などの流体に含まれる物質の濃度を測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体や気体等の流体からなる測定場に含まれた物質の濃度を計測する方法としてレーザ誘起蛍光法（ＬＩＦ；Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）が知られている。このレーザ誘起蛍光法は、測定対象となる物質にレーザ光を照射し、このレーザ光によって励起された物質から発せられた蛍光の強度を測定し、その蛍光の強度に基づいて物質の濃度を求める方法である。
また、下記の特許文献１には、上記のようなレーザ誘起蛍光法を用いた濃度計測装置が開示されている。この濃度計測装置は、測定対象物質を含む測定場にレーザ光を照射し、測定対象物質の分子から発せられる蛍光をＣＣＤカメラで撮像し、撮像した画像から蛍光強度を取得して物質濃度を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４３３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなレーザ誘起蛍光法は、一定の強度のレーザ光によって励起された物質から発せられる蛍光の強度は、その物質の濃度に比例するという関係を用いて物質の濃度を求めるものである。
ところが、レーザ光の照射方向に関して広い領域を有する測定場ではレーザ光に減衰が生じるため、光源からの距離によってレーザ光の強度が変化し、物質から発せられる蛍光の強度も変化する。そのため、広い領域の測定場にレーザ励起蛍光法を適用したとき、照射方向における複数の地点で蛍光強度が相互に異なっていても、その変化がレーザ光の減衰によるものなのか物質の濃度の相違によるものなのかを識別することができず、濃度を正確に求めることが困難となる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、励起光の減衰が生じる場合においても測定が可能な濃度測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の第１の観点による濃度測定方法は、測定対象の物質が含まれた流体に励起光を照射し、当該励起光によって前記物質から発せられた蛍光の強度に基づいて前記物質の濃度を測定する方法であって、
未知の濃度で前記物質が含まれた測定対象流体に励起光を照射し、その励起光強度と蛍光強度とをそれぞれ実測する測定工程と、
既知の一定濃度で前記物質が含まれた基準流体に照射される任意の強度の励起光とそれにより発せられた基準値となる蛍光強度との対応関係を示す参照情報を参照して、前記測定工程で取得された励起光強度の実測値に対応する蛍光強度の基準値を取得する参照工程と、
前記測定工程で取得された蛍光強度の実測値と前記参照工程で取得された蛍光強度の基準値との比率と、前記基準流体における既知の物質濃度とに基づいて、測定対象流体における物質の濃度を取得する濃度取得工程と、を含むものである。
【０００７】
既知の濃度で物質が含まれた基準流体と、未知の濃度で物質が含まれた測定対象流体とに同一の強度のレーザ光を照射した場合、基準流体について取得される蛍光強度の基準値と、測定対象流体について取得される蛍光強度の実測値との比率は、前記既知の濃度と前記未知の濃度との比率に一致する（後述の式（７）参照）。したがって、この未知の濃度は、蛍光強度の基準値及び実測値と、既知濃度との３つの値が明らかになれば求めることができる。
３つの値のうち、蛍光強度の実測値は測定工程において測定され、既知の濃度は予め知られたものであるため、残りの蛍光強度の基準値を求めれば、未知の濃度を求めることが可能となる。本発明では、蛍光強度の基準値として、測定対象流体で測定された励起光強度の実測値に対応するものを参照情報から取得する。この参照情報は、既知の一定濃度で前記物質が含まれた基準流体から得られたものであるので、参照情報に示される蛍光強度の基準値は、物質の濃度変化に影響を受けることなく励起光の変化（減衰）のみを考慮したデータとなる。したがって、この参照情報を用いることによって、励起光の減衰が生じるような流体においても濃度の測定が可能となる。
【０００８】
（２）本発明の濃度測定方法は、前記参照情報を生成する工程をさらに含んでいてもよい。
【０００９】
（３）また、前記参照情報は、既知の一定濃度で前記物質が含まれた基準流体に励起光を照射し、その照射方向における複数地点で励起光強度と蛍光強度とを測定し、前記地点毎に励起光強度と蛍光強度とを対応づけた情報であってもよい。
【００１０】
（４）前記参照情報は、励起光強度と蛍光強度との対応関係を表す演算式から構成されていてもよい。
【００１１】
（５）また、前記参照情報は、励起光強度と蛍光強度とを対応させて記録したデータベースから構成されていてもよい。
【００１２】
（６）上記の方法において、前記測定工程は、前記流体に混合されたトレーサーによって散乱した励起光の強度を測定することが好ましい。
これにより励起光がレーザー光のように直進性の高い光であっても、その照射方向に交差する方向（例えば側方）から当該励起光の強度を容易に測定することができる。
【００１３】
（７）本発明の第２の観点による濃度測定装置は、
測定対象の物質が含まれた流体に励起光を照射する照射部と、
前記励起光の強度と、当該励起光によって前記物質から発せられた蛍光の強度を測定する測定部と、
既知の一定濃度で前記物質が含まれた基準流体に照射される任意の強度の励起光とそれにより発せられた基準値となる蛍光強度との対応関係を示す参照情報を参照して、前記測定工程で取得された励起光強度の実測値に対応する蛍光強度の基準値を取得し、前記測定部によって測定される蛍光強度の実測値と前記参照情報から求められた蛍光強度の基準値との比率と、前記基準流体における既知濃度とに基づいて、前記測定対象流体における物質の濃度を取得する濃度取得部と、を備えていることを特徴とする。
このような構成によって上述した濃度測定方法と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の濃度測定方法及び装置によれば、励起光の減衰が生じる場合においても測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る濃度測定装置の概略図である。
【図２】参照ツールを生成する手順を示すフローチャートである。
【図３】未知濃度の物質が含まれた測定場で当該濃度を測定する手順を示すフローチャートである。
【図４】レーザ光強度及び蛍光強度と、光源からの距離との関係を示すグラフである。
【図５】参照ツールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
〔濃度測定装置の全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置の概略図である。
本実施形態の濃度測定装置１０は、液体や気体などの流体からなる測定場Ｓにレーザ光Ｌを照射する光源（照射部）１１と、測定場Ｓを撮像する撮像部１２と、撮像部１２によって撮像された画像を取得し、その画像から測定場Ｓの流体に含まれる測定対象物質の濃度を求める処理装置１３とを備えている。なお、本実施形態では、水等の液体を測定場Ｓとし、この液体に含まれる物質の濃度を検出するものとする。
【００１７】
光源１１は、測定対象となる物質に対応した波長のレーザ光（励起光）Ｌを出力する。より具体的に、光源１１は、測定対象となる物質がレーザ光Ｌを吸収し、それによって励起された状態から基底状態に戻る際に蛍光を放出することができる波長のレーザ光Ｌを出力する。光源１１から出力されたレーザ光Ｌは、レンズ等により構成された光学系１４によって所定の形状に成形される。例えば、レーザ光Ｌは、光学系１４によって帯状に成形された状態で測定場Ｓに照射される。
【００１８】
撮像部１２は、例えばＣＣＤカメラからなり、測定場Ｓに照射されたレーザ光Ｌを撮像する第１カメラ２１と、物質から発せられる蛍光を撮像する第２カメラ２２とから構成されている。各カメラ２１，２２には、それぞれ撮像対象となる波長の光を透過し、それ以外の波長の光を透過させないフィルターが設けられている。
【００１９】
本実施形態では、レーザ光Ｌの撮像を側方から行うために、測定場Ｓにトレーサーを均一に混合している。このトレーサーは、レーザ光Ｌを散乱させる性質を有する粉粒体からなる。レーザ光Ｌは照射方向Ｘに直進するため、そのままでは側方から撮像することができない。そのため、トレーサーを混合することによって、レーザ光Ｌをトレーサーで散乱させ、散乱したレーザ光Ｌを側方に配置された第１カメラ２１によって撮像可能としている。なお、トレーサーとしては、微小な泡状のもの（マイクロバブル）等を使用することもできる。また、測定場Ｓが、レーザ光を散乱させる物質を元々含んでいる場合には、トレーサーを混合しなくてもよい。
【００２０】
処理装置１３は、例えばパーソナルコンピュータからなり、ＣＰＵと、ＲＡＭ，ＲＯＭ，及びＨＤＤ等の記憶部と、キーボード等の入力部と、液晶パネル等の出力部と、入出力インターフェース等を備えている。そして、記憶部に記憶されたアプリケーションプログラムをＣＰＵが実行することによって各種の画像処理が可能なように構成されている。
【００２１】
処理装置１３は、その機能構成として、画像処理部３１、参照ツール生成部３２、濃度取得部３３を備えている。
画像処理部３１は、第１及び第２カメラ２１，２２によって撮像された画像が入力されるとともに、その画像の情報を読み取ることによってレーザ光Ｌ及び蛍光の強度を取得する処理を行う。具体的に、画像処理部３１は、第１カメラ２１によりレーザ光Ｌを撮像した画像の明るさ（輝度）を求めることによってレーザ光強度を取得し、同じく第２カメラ２２によって蛍光を撮像した画像の明るさ（輝度）を求めることによって蛍光強度を取得する。ここで、撮像部１２と画像処理部３１とは、レーザ光強度及び蛍光強度を測定する本発明の測定部１５を構成している。
【００２２】
参照ツール生成部３２は、レーザ光強度と蛍光強度とを対応づけた参照ツール（図５参照）を生成する機能部である。本実施形態の測定場Ｓは、レーザ光Ｌの照射方向Ｘに関してある程度の広さの領域を有している。そのため、測定場Ｓにレーザ光Ｌを照射すると、光源１１から離れるに従って減衰が生じ、レーザ光Ｌの強度が弱くなる。そのため、本実施形態では、レーザ光Ｌの減衰の影響を考慮するために参照ツールを用いている。この参照ツールの詳細については後述する。
【００２３】
濃度取得部３３は、画像処理部３１によって取得されたレーザ光強度及び蛍光強度と、前記参照ツールとを用いて測定場Ｓにおける物質の濃度を求める機能部である。この濃度取得部３３における詳細も参照ツールと併せて後述する。
【００２４】
〔濃度測定の原理〕
次に、濃度測定装置１０を用いた濃度の測定原理について説明する。
図１に示されるように、測定場Ｓの流体にレーザ光Ｌを照射すると、励起された測定対象物質から蛍光が放出される。照射されたレーザ光Ｌと蛍光とは比例する関係にあり、レーザ光Ｌのエネルギーが大きいほど蛍光のエネルギーも大きくなる。また、測定対象物質から放出される蛍光のエネルギーと測定対象物質の濃度とは比例する関係にあり、測定対象物質の濃度が高いほど、放出される蛍光のエネルギーも大きくなる。これらの関係を式で表すと次のようになる。
【００２５】
Ｉ＝Ｉ０Ｃφε    ・・・  （１）
ただし、Ｉ：蛍光束（Ｗ／ｍ３）（蛍光のエネルギーに相当）、Ｉ０：励起光束（Ｗ／ｍ２）（励起光のエネルギーに相当）、Ｃ：物質の濃度（ｇ／ｍ３）、φ：量子収率、ε：吸光係数（ｍ２／ｇ）である。
【００２６】
測定場Ｓに照射されたレーザ光Ｌ及び物質から放出された蛍光は、それぞれ第１及び第２カメラ２１，２２によって撮像される。第１及び第２カメラ２１，２２によって撮像した画像は、レーザ光Ｌ及び蛍光のエネルギーＩ０，Ｉが大きい部分でより明るく（輝度が高く）なり、エネルギーＩ０，Ｉが小さい部分ではより暗く（輝度が小さく）なり、いずれも比例関係にある。したがって、レーザ光Ｌ及び蛍光のエネルギーＩ０，Ｉと、撮像画像における輝度との関係を、係数α、βを用いることによって式（２）、（３）のように表すことができる。
【００２７】
Ｉ０＝αＶ０    ・・・  （２）
Ｉ＝βＶ    ・・・  （３）
ただし、Ｖ０：レーザ光の輝度、Ｖ：蛍光の輝度である。以下、これらの輝度Ｖ０，Ｖを「強度」ということもある。
【００２８】
そして、式（２）（３）の関係を用いることによって、式（１）を次の式（４）のように書き換えことができる。
βＶ＝αＶ０Ｃφε    ・・・  （４）
【００２９】
測定場Ｓが小さい領域である場合、測定場Ｓに照射されるレーザ光Ｌは測定場Ｓにおいてほとんど減衰せず、その強度Ｖ０は一定であると仮定することができる。そのため、所定の強度Ｖ０のレーザ光を測定場Ｓに照射する場合、蛍光強度Ｖの値は濃度Ｃのみに影響されて変化する。したがって、撮像部１２及び画像処理部３１により蛍光強度Ｖを測定することによって、式（４）から物質の濃度Ｃを求めることができる（ただし、係数α、β、φ、εは既知であるものとする）。
【００３０】
一方、測定場Ｓがレーザ光Ｌの照射方向Ｘに関して広い領域を有している場合、測定場Ｓを通過することによってレーザ光Ｌが徐々に減衰する。この場合、レーザ光Ｌの強度Ｖ０は一定ではなく、レーザ光Ｌの照射方向Ｘの位置によって変化する。また、この変化に伴って蛍光強度Ｖも変化する。そのため、蛍光強度Ｖは、物質の濃度だけでなくレーザ光Ｌの減衰にも影響されて変化し、上記の式（４）だけでは正確な濃度を求めることができない。例えば、測定場Ｓに濃度のムラがあり、光源から近い位置では物質の濃度が低く、光源から離れた位置では物質の濃度が高くなるような場合、レーザ光Ｌは、光源から離れた位置、又は物質の濃度が高い位置で減衰するにも拘わらず、蛍光は、光源から離れた位置でも物質の濃度が高いために強度Ｖが高くなり、レーザ光の強度Ｖ０に対して比例関係をとらなくなる。
【００３１】
本実施形態の濃度測定装置１０は、レーザ光Ｌの照射方向Ｘに関して広い領域を有する測定場Ｓであっても物質の濃度の測定を可能にするため、レーザ光Ｌの減衰のみを考慮した測定場Ｓでレーザ光強度と蛍光強度とを測定し、これらを互いに対応づけた「参照ツール（参照情報）」を予め生成する。そして、この参照ツールを参照することによって、正確な濃度を求めるものとなっている。
【００３２】
なお、参照ツールにおけるレーザ光強度と蛍光強度とは、予め知られた一定の濃度で物質が含まれる測定場Ｓ（以下、「既知濃度の測定場Ｓ」ともいう）で測定する。この場合のレーザ光強度Ｖ０Kと、蛍光強度（基準値）Ｖｒｅｆと、既知濃度Ｃｒｅｆとは、それぞれ式（４）によって次の式（５）の関係を有することになる。
【００３３】
βＶｒｅｆ＝αＶ０KＣｒｅｆφε    ・・・  （５）
【００３４】
〔参照ツールの具体的内容とその生成手順〕
図２は、参照ツールを生成する手順を示すフローチャートである。
まず、参照ツールを生成するために、基準となる測定場Ｓ、すなわち、既知の一定の濃度で物質が含まれた測定場Ｓを形成する。
そして、光源１１が出力するレーザ光を、基準となる測定場Ｓに照射する（ステップＳ１）。このときに測定場Ｓから散乱するレーザ光と、物質から発せられる蛍光とをそれぞれ第１及び第２カメラ２１，２２で撮像する（ステップＳ２）。
【００３５】
次に、第１及び第２カメラ２１，２２で撮像された画像を画像処理部３１において処理し、レーザ光強度Ｖ０Kと、蛍光強度Ｖｒｅｆとをそれぞれ取得する（ステップＳ３）。
そして、取得されたレーザ光強度Ｖ０Kと蛍光強度Ｖｒｅｆとを用いて参照ツールを生成する（ステップＳ４）。
【００３６】
図４には、ステップＳ３で取得されるレーザ光強度Ｖ０K及び蛍光強度Ｖｒｅｆと、光源１１からの距離との関係を示している。レーザ光強度Ｖ０Kと蛍光強度Ｖｒｅｆとは、いずれも光源１１から離れるほど減少していることが分かる。測定場Ｓの濃度は一定であるので、レーザ光強度Ｖ０K及び蛍光強度Ｖｒｅｆの減少は、測定場Ｓを通過することによるレーザ光の減衰のみに起因するものとなる。
【００３７】
そして、ステップＳ４において参照ツールを生成するには、図５に示されるように、レーザ光強度Ｖ０Kを横軸とし、蛍光強度Ｖｒｅｆを縦軸としたグラフ上に、光源１１からの距離が同一の地点毎にレーザ光強度Ｖ０Kと蛍光強度Ｖｒｅｆとを対応させてプロットする。この時点で、距離の要素を取り除いた光強度Ｖ０K，Ｖｒｅｆのみの関係を得ることができる。そして、グラフ上にプロットされた複数の点Ｐを近似する関数を求め、これを参照ツールとする。本実施形態では、一例として、グラフ上にプロットされた複数の点Ｐを一次関数で表現される直線Ａによって近似し、これを参照ツールとしている。したがって、参照ツールは、基準となる測定場Ｓに照射される任意の強度Ｖ０Kのレーザ光と、それにより発せられた基準値となる蛍光強度Ｖｒｅｆとの対応関係を示すものとなる。この参照ツールは、処理装置１３の記憶部に記憶される。
【００３８】
〔未知濃度の物質についての濃度測定手順〕
次に、未知の濃度で測定対象物質を含む測定場Ｓ（以下、「未知濃度の測定場Ｓ」ともいう）において、当該濃度を測定するための手順を図３を参照して説明する。
まず、光源１１が出力するレーザ光を、未知濃度で物質が含まれた測定場Ｓに照射する（ステップＳ１１）。このときに測定場Ｓから散乱するレーザ光と、物質から発せられる蛍光とをそれぞれ第１及び第２カメラ２１，２２で撮像する（ステップＳ１２）。
【００３９】
次いで、第１及び第２カメラ２１，２２で撮像された画像を画像処理部３１において処理し、レーザ光強度Ｖ０と、蛍光強度Ｖとをそれぞれ取得する（ステップＳ１３）。
前述したように、未知濃度の測定場Ｓでは、測定されたレーザ光強度Ｖ０と蛍光強度Ｖと未知濃度Ｃとが式（４）で示される関係にある。
【００４０】
ところで、上記の式（４）と式（５）とを用い、既知濃度の測定場Ｓにおける基準となる蛍光強度Ｖｒｅｆと、未知濃度の測定場Ｓにおける蛍光強度Ｖとの比をとると、次の式（６）に示すようになる。
【００４１】
【数１】
2015152522.tif 000003
【００４２】
そして、係数等α、β、φ、ε、Ｖ０、Ｖ０Ｋを消去することによって式（６）を整理すると、蛍光強度Ｖ、Ｖｒｅｆと濃度Ｃ、Ｃｒｅｆとは、式（７）の関係を有している（ただし、レーザ光強度Ｖ０とレーザ光強度Ｖ０Ｋとは同一であるとする）。
【００４３】
【数２】
2015152522.tif 000004
【００４４】
この式（７）より、既知濃度の測定場Ｓにおける蛍光強度Ｖｒｅｆと、未知濃度の測定場Ｓにおける蛍光強度Ｖとの比は、既知濃度Ｃｒｅｆと未知濃度Ｃとの比と一致していることがわかる。したがって、未知濃度Ｃは、各係数等α、β、φ、ε、Ｖ０、Ｖ０Ｋを考慮することなく、蛍光強度Ｖと蛍光強度（基準値）Ｖｒｅｆと既知濃度Ｃｒｅｆの３つの値が明らかになれば求めることが可能となる。
【００４５】
ただし、式（７）が成り立つには、既知濃度の測定場Ｓにおけるレーザ光強度Ｖ０Ｋと、未知濃度の測定場Ｓにおけるレーザ光強度Ｖ０とが一致することが必要となる。そのため、処理装置１３の記憶部に記憶された参照ツール（図５に示す直線Ａ）を参照し、これに未知濃度の測定場Ｓで測定されたレーザ光強度Ｖ０を当てはめることによって、当該レーザ光強度Ｖ０に対応する既知濃度の測定場Ｓにおける蛍光強度（基準値）Ｖｒｅｆを抽出する（ステップＳ１４）。つまり、未知濃度の測定場Ｓで測定された強度Ｖ０のレーザ光が、既知濃度の測定場Ｓに照射された場合を想定して、そのときに取得されるであろう蛍光強度Ｖｒｅｆを参照ツールから求める。これにより、未知濃度の測定場Ｓと既知濃度の測定場Ｓとでレーザ光強度Ｖ０，Ｖ０Ｋを一致させることができる。
【００４６】
そして、未知濃度の測定場Ｓで測定された蛍光強度Ｖと、参照ツールから抽出された蛍光強度Ｖｒｅｆと、既知濃度Ｃｒｅｆとを式（７）に代入することによって、未知濃度Ｃを求める（ステップＳ１５）。求められた未知濃度Ｃは、処理装置１３におけるモニタ等の出力部から出力することができる。
以上により、レーザ光Ｌの減衰が生じるような測定場Ｓであっても、参照ツールを用いることによって当該減衰を考慮した正確な物質濃度の測定が可能となる。また、式（７）に示すような簡単な演算によって物質濃度の取得することが可能となる。
【００４７】
また、参照ツールを用いることによって、測定場Ｓ中の物質の濃度にムラがある場合であっても、測定場Ｓ中の複数地点についてレーザ光強度Ｖ０から蛍光強度Ｖｒｅｆを取得して未知濃度Ｃを正確に求め、測定場Ｓ全体における濃度分布を正確に取得することができる。
【００４８】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において変更することができる。例えば、以下のような形態で本発明を実施することができる。
（１）測定対象の物質がレーザ光の照射によって蛍光を発しない物質である場合、以下の方法によって濃度測定装置１０を用いて当該物質の濃度を測定することができる。
例えば、測定場Ｓの液体中に混合された蛍光を発しない物質の濃度を測定しようとする場合、まず、液体に蛍光を発する色素を混合する。この色素としては、例えばローダミンを用いることができる。このローダミンは、緑色の光（波長約５２０ｎｍ）が照射されると、オレンジ色の蛍光（波長約５８０ｎｍ）を発する物質である。そして、色素を混合した液体について濃度測定装置１０によって色素の濃度を求める。そして、実際に濃度を求めたい物質については、１００％から色素の濃度（％）を減ずることによって求めることができる。
【００４９】
（２）上記実施形態では、測定場の流体が液体である場合について説明したが、気体である場合にも適用することができる。この場合、トレーサーとして微小なシャボン玉や煙状のものを使用することによって、気体中のレーザ光を散乱させ、撮像部によってその画像を取得することができる。
【００５０】
（３）参照ツールは、測定場の温度に応じて複数種類備えることができる。この場合、測定場Ｓの温度を測定する温度測定部を更に備え、温度測定部が測定した温度に応じて使用する参照ツールの種類を選択するようにしてもよい。このようにすれば、測定場Ｓの温度によってレーザ光強度や蛍光強度に変化が生じるような場合であっても、濃度測定装置１０によって物質の濃度を測定することが可能となる。温度測定部としては、測定場の温度を直接的に計測する温度計を用いてもよいし、撮像部によって撮像した画像から温度を求めてもよい。
【００５１】
（４）上記実施形態の濃度測定装置１０は、流体の移動速度を測定する方法と組み合わせて使用することができる。前述のように、濃度測定装置１０は、物質のレーザ光Ｌ及び蛍光の画像を撮像するものであるため、この画像を連続したフレームで複数撮像することによって、画像に写った粒子の動きを追跡することが可能となる。そして、フレームの撮像間隔とその間の粒子の移動距離とから物質の流速を求めることが可能となる。このような流速の測定手法をＰＩＶ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）ともいう。
【００５２】
（５）上記実施形態の参照ツールは、一次関数の形式とされていたが、図５に示される複数の点を二次以上の関数によって近似してもよい。また、参照ツール（参照情報）は、一次関数等の演算式（グラフ）によって構成するに限らず、レーザ光強度と蛍光強度とを対応づけたデータベース、表、マップ等の形式で構成することもできる。
【００５３】
（６）本発明は、濃度測定に関する種々の用途に利用することができる。例えば、食品分野や医薬品分野等において、複数の液体が混合される状態をモニタリングするために用いることができる。あるいは、空調分野において、空調機から温度調整された空気が吹き出され、拡散する状態等をモニタリングするために用いることができる。これらの用途では、上記（４）で説明したＰＩＶ法と組み合わせることがより有効である。
【符号の説明】
【００５４】
１０      ：濃度測定装置
１１      ：光源（照射部）
１２      ：撮像部
１３      ：処理装置
１５      ：測定部
３１      ：画像処理部
３２      ：参照ツール生成部
３３      ：濃度取得部
Ｃ        ：未知濃度
Ｃｒｅｆ    ：既知濃度
Ｌ        ：レーザ光
Ｖ        ：蛍光強度（実測値）
Ｖ０      ：レーザ光強度
Ｖ０Ｋ      ：既知濃度の測定場に照射されるレーザ光強度
Ｖｒｅｆ    ：蛍光強度（基準値）
Ｘ        ：照射方向
【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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