(57)【要約】【課題】判定対象物に含まれる特定物質の含有判定において、処理にかかる時間の短縮化、さらには作業工程の簡易化や判定対象物の処理量の向上を図る。【解決手段】判定対象物１０７における特定物質の含有を判定する方法において、判定対象物１０７に赤外光を照射し、判定対象物１０７のスペクトルを測定する測定工程（Ｓ３）と、判定対象物１０７のスペクトルと、判定対象物１０７に応じて予め記憶されている基準スペクトルと、における特定物質の成分を比較し、判定対象物１０７に特定物質が所定の値以上含まれるか否かを判定する判定工程（Ｓ５）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
判定対象物における特定物質の含有を判定する方法であって、
前記判定対象物に赤外光を照射し、前記判定対象物のスペクトルを測定する測定工程と、
前記判定対象物のスペクトルと前記判定対象物に応じて予め記憶されている基準スペクトルとを比較し、前記判定対象物に前記特定物質が所定の値以上含まれるか否かを判定する判定工程と、
を備える、特定物質の含有判定方法。
【請求項２】
前記判定工程では、前記特定物質に特有の波数領域において、前記判定対象物のスペクトルと前記基準スペクトルとが比較される、
請求項１に記載の特定物質の含有判定方法。
【請求項３】
前記特定の波数領域は、１３５０ｃｍ-1、９６２ｃｍ-1、３３０ｃｍ-1のうち少なくともいずれか１つの波数付近である、
請求項２に記載の特定物質の含有判定方法。
【請求項４】
前記特定物質は、ポリ臭化ジフェニルエーテルおよびポリ臭化ジフェニルのうち少なくともいずれか１つである、
請求項１から３のいずれかに記載の特定物質の含有判定方法。
【請求項５】
前記判定工程は、前記判定対象物のスペクトルと前記基準スペクトルとにおける主成分を比較し、前記基準スペクトルが前記判定対象物に対応するものであることを確認する確認工程を含む、
請求項１から４のいずれかに記載の特定物質の含有判定方法。
【請求項６】
前記判定工程において前記判定対象物に前記特定物質が所定の値以上含まれていないと判定された場合に、前記測定工程において測定された前記スペクトルと前記基準スペクトルとに基づいて新しい基準スペクトルを生成する基準スペクトル生成工程をさらに備える、
請求項１から５のいずれかに記載の特定物質の含有判定方法。
【請求項７】
判定対象物における特定物質の含有を判定する判定装置であって、
前記判定対象物に赤外光を照射する照射部と、
前記判定対象物から放射される赤外線を検出する検出器と、
前記判定対象物に応じた基準スペクトルを記憶する記憶部と、
前記検出器により検出された赤外光に基づいて前記判定対象物のスペクトルを求め、前記判定対象物の前記スペクトルと前記記憶部に記憶された基準スペクトルとを比較し、前記判定対象物に前記特定物質が所定の値以上含まれるか否かを判定する演算制御部と、
を備える、特定物質の含有判定装置。
【請求項８】
前記演算制御部は、前記判定対象物に前記特定物質が所定の値以上含まれていないと判定した場合に、前記判定対象物のスペクトルと前記基準スペクトルとに基づいて新しい基準スペクトルを生成する、
請求項７に記載の特定物質の含有判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定物質の含有判定方法、特に、赤外線を用いた分析方法により特定物質の含有判定を行う含有判定方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業界において、各種材料・製品中の重金属・臭素系難燃剤などが人間、環境に与える危険性が指摘され、有害物質の規制が世界的な広がりを見せている。例えば、欧州における「電気電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する指令（ＲｏＨＳ指令）」では、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、水銀（Ｈｇ）、特定臭素系難燃剤（ポリ臭化ビフェニル（ＰＢＢ）、ポリ臭化ジフェニルエーテル（ＰＢＤＥ））、６価クロム（Ｃｒ（ＶＩ））を１０００ｐｐｍ（Ｃｄは１００ｐｐｍ）以上含有する部品の使用を禁止している。そのため、電気・電子機器製造メーカでは、各部品に規制値以上の有害物質が含有されていないと確認することが必要不可欠となっている。
一般的に、環境負荷物質などの有害物質の含有は、定量分析を行うことで判定・測定がされている。定量分析では、数１０ｐｐｍオーダーの組成分分析が可能であり、かつ非破壊で測定可能である蛍光Ｘ線分析が利用されている。蛍光Ｘ線分析を用いた定量分析は、他にも様々な分野で含有物の判定に用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、６価クロムについてはジフェニルカルバジド吸光光度法、ポリ臭化ビフェニルおよびポリ臭化ジフェニルエーテルについてはガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ法）が判定に用いられている。
【特許文献１】特開平７−４９３１７号公報
【特許文献２】特開平７−６３７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の判定法では、環境負荷物質などの有害物質の含有の有無に関らず、判定対象物である部品すべてに対して定量分析を行うため、有害物質を含んでいない部品にまで詳細な分析が行われるという無駄が処理工程中に生じる。例えば、蛍光Ｘ線分析器による５元素の定量分析には約１２分必要である。そのため、大量の部品を扱う処理工程においては特に、不要な処理を省き、処理時間を短縮することが望まれている。また、分析結果は数値で出力されるため、オペレータが目視で確認して含有の判断を行っており、オペレータに対する負荷が大きい。
特に、ポリ臭化ビフェニルおよびポリ臭化ジフェニルエーテルについてはＧＣ／ＭＳ法があまりに煩雑であるため簡易方法として精機以外分光分析法が提案されている。しかし、赤外分光分析の場合、有害物質特有の波数域のスペクトル波形を目視で確認し、有害物質の有無を判定することが必要不可欠である。そのため、判定結果に十分な信頼性を得るには、作業者が十分なトレーニングを積む必要があり、作業者の判定能力によっては正確な判定結果が得られない場合がある。さらに、赤外分光分析の場合、スペクトル波形を目視で確認するため判定には多大の時間を要する。
本発明の課題は、有害物質などの特定物質の含有の判定を正確かつ迅速に行える特定物質の含有判定方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の発明に係る特定物質の含有判定方法は、判定対象物における特定物質の含有を判定する方法であって、判定対象物に赤外光を照射し判定対象物のスペクトルを測定する測定工程と、判定対象物のスペクトルと判定対象物に応じて予め記憶されている基準スペクトルとを比較し、判定対象物に特定物質が所定の値以上含まれるか否かを判定する判定工程と、を備えている。
この方法では、判定対象物のスペクトルと基準スペクトルとを比較することで、特定物質が所定の値以上含まれているか否かを判定することが可能である。従って、定量分析を用いた判定と比べて、処理にかかる時間の短縮化を図ることができる。すなわち、特定物質の含有の判定を正確かつ迅速に行うことができ、作業工程の簡易化や判定対象物の処理量の向上を図ることができる。
ここで、判定対象物とは、例えば、特定物質の含有の有無を判定する必要のある、電気・電子部品などである。特定物質とは、例えば、環境負荷物質（より詳しくは、ＲｏＨＳ指令で指定されている元素群）などである。予め記憶されている基準スペクトルとは、例えば、過去に測定を行い、特定物質が含まれていないと判断された判定対象物のスペクトルなどを示す。このようなスペクトルは、測定が行われる度に、判定対象物ごとにデータベース化されている。所定の値とは、例えば、特定物質の含有量の許容範囲の上限値以内であればよく、判定工程前に部品ごと、あるいは測定ごとに設定されていることが好ましい。また、本方法は、例えば、赤外分光分析を用いた特定物質の含有判定に適用可能であり、従ってその場合、スペクトルとは、赤外スペクトルを指す。
【０００５】
第２の発明に係る特定物質の含有判定方法は、第１の発明に係る方法において、判定工程では特定物質に特有の波数領域において判定対象物のスペクトルと基準スペクトルとが比較される。
これにより、特定物質の含有の判定をより正確かつ迅速に行うことができる。
ここで、波数とは、単位長さあたりに進む位相の値、すなわち波長の逆数を意味しており、例えば１ｃｍあたりの波の数である。
第３の発明に係る特定物質の含有判定方法は、第２の発明に係る方法において、特定の波数領域が１３５０ｃｍ-1、９６２ｃｍ-1、３３０ｃｍ-1のうち少なくともいずれか１つの波数付近である。
これにより、例えばプラスチック素材などに含まれるポリ臭化ビフェニルおよびポリ臭化ジフェニルエーテルなどの特定臭素系難燃剤の含有を判定することができる。
第４の発明に係る特定物質の含有判定方法は、第１から第３のいずれかの発明に係る方法において、特定物質が、ポリ臭化ジフェニルエーテルおよびポリ臭化ジフェニルのうち少なくともいずれか１つである。
これら２元素は、特に本発明が対象とする判定対象物に含まれている可能性が高く、特に含有判定を必要とされているものである。
【０００６】
第５の発明に係る特定物質の含有判定方法は、第１から第４のいずれかの発明に係る方法において、判定工程が、判定対象物のスペクトルと基準スペクトルとにおける主成分を比較し、基準スペクトルが判定対象物に対応するものであることを確認する確認工程を含んでいる。
これにより、誤った対象物のスペクトルを基準スペクトルとして用いてしまうミスの発生を抑え、より確実に判定を行うことができる。
ここで、主成分とは例えば、判定対象物のスペクトルと基準スペクトルとに現れている、特定物質以外の成分（例えば、主要な構成成分である金属やプラスチックなど）の顕著なピークなどであればよい。
第６の発明に係る特定物質の含有判定方法は、第１から第５のいずれかの発明に係る方法において、判定工程において判定対象物に特定物質が所定の値以上含まれていないと判定された場合に、測定工程において測定されたスペクトルと基準スペクトルとに基づいて新しい基準スペクトルを生成する基準スペクトル生成工程をさらに備えている。
これにより、基準スペクトルの精度がさらに向上し、より正確な判定が可能となる。
第７の発明に係る特定物質の含有判定装置は、判定対象物における特定物質の含有を判定する判定装置であって、判定対象物に赤外光を照射する照射部と、判定対象物から放射される赤外光を検出する検出器と、判定対象物に応じた基準スペクトルを記憶する記憶部と、検出器により検出された赤外線に基づいて判定対象物のスペクトルを求め、判定対象物のスペクトルと記憶部に記憶された基準スペクトルとを比較し、判定対象物に特定物質が所定の値以上含まれるか否かを判定する演算制御部と、を備えている。
【０００７】
この装置では、判定対象物のスペクトルと基準スペクトルとを比較することで、特定物質が所定の値以上含まれているか否かを判定することが可能である。従って、定量分析を用いた判定と比べて、処理にかかる時間の短縮化を図ることができる。すなわち、特定物質の含有の判定を正確かつ迅速に行うことができ、作業工程の簡易化や判定対象物の処理量の向上を図ることができる。
第８の発明に係る特定物質の含有判定装置は、第７の発明に係る装置において、演算制御部が、判定対象物に特定物質が所定の値以上含まれていないと判定した場合に、判定対象物のスペクトルと基準スペクトルとに基づいて新しい基準スペクトルを生成する。
これにより、基準スペクトルの精度がさらに向上し、より正確な判定が可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る含有判定方法および含有判定装置では、上記の構成を有しているため、従来の判定方法と比べて、特定物質の含有の判定を正確かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態について、図を用いて説明する。
＜含有判定装置の構成＞
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る含有判定装置１００の構成について説明する。図１は、含有判定装置１００の概略構成図である。
含有判定装置１００の主要部は、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光分析装置）から構成されている。具体的には図１に示すように、含有判定装置１００は主に、連続スペクトルを持つ赤外光を放射する照射部としての赤外光源１０１と、赤外光源１０１からの赤外光に変調をかけて判定対象物１０７に照射する干渉計１０２と、判定対象物１０７が設置される試料測定室１０３と、判定対象物１０７から放射される赤外光を検出する検出器１０４と、検出器４から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１０５と、ＡＤ変換器１０５からのデジタル信号を処理する制御装置１０６とから構成されている。
干渉計１０２は主に、入射光Ｌ１を２分する半透鏡１０２ｂと、その２分された光を各々再び半透鏡１０２ｂに戻す固定鏡１０２ｃおよび可動鏡１０２ａとから構成されている。干渉計１０２において、干渉計１０２に入射した光Ｌ１は、その光強度が光Ｌ１の波数成分ごとに変調された複数の波の合成波からなる光Ｌ２に変換される。
【００１０】
試料測定室３では、干渉計１０２からの出射光Ｌ２が判定対象物１０７へ導かれ、判定対象物１０７からの反射光が検出器４へと出射される。検出器１０４は、試料測定室１０３からの出射光Ｌ３を増幅された電気信号に変換する。ＡＤ変換器１０５は、検出器４から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、制御装置１０６に出力する。
制御装置１０６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどが搭載されたコンピュータであり、主に、入力部１０８と、演算制御部１０９と、表示部１１０と、記憶部１１１とから構成されている。入力部１０８は、判定対象物１０７に関する情報を入力するキーボードなどからなる。判定対象物１０７とは、ここでは例えば、電気・電子部品、特にプラスチック素材からなる部品である。また、判定対象物１０７に関する情報とは、判定対象物１０７の部品番号や、判定対象物１０７の測定条件などである。演算制御部１０９は、測定条件を信号処理し、判定対象物１０７のスペクトルを求める演算処理を実行する。また、演算制御部１０９は、ＡＤ変換器１０５からのデジタル信号に対して、フーリエ変換（高速フーリエ変換を含む。）を行い、試料測定室１０３からの出射光Ｌ３のスペクトルに相当するデータを取得する。表示部１１０は、入力部１０８での入力情報や判定結果などを出力、表示する。記憶部１１１は、判定対象物１０７の情報、演算結果、基準スペクトルのデータベースなどを保存している。基準スペクトルのデータベースは、過去に測定を行って特定物質が含まれていないと判断された、部品ごとのスペクトルがデータベース化されたものである。また、記憶部１１１は、スペクトルのデータとして、測定された数値データ全てを記憶していてもよいし、主成分のピーク位置、ピーク高さなどの主要なデータを記憶していてもよい。なお、制御装置１０６は、フーリエ変換（高速フーリエ変換を含む。）を行うためのＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を備えていてもよい。
【００１１】
＜判定の動作＞
以下、含有判定装置１００の動作について、図２から図４を用いて説明する。
図２は、本実施形態に係る判定方法のフローチャートである。図３および図４は、本実施の形態で用いるスペクトルデータの一例であり、図３（ａ）は基準スペクトルの例、図３（ｂ）は特定物質が含有されている判定対象物１０７のスペクトル（以下、サンプルスペクトルと称す）の例、図４（ａ）は両スペクトルを重ね合わせたものの例、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ部周辺の拡大図である。図３および図４では、縦軸が赤外光吸収度〔ＡＢＳ〕を示しており、横軸が波数〔ｃｍ-1〕を示している。ここで、波数とは、単位長さあたりに進む位相の値、すなわち波長の逆数を意味しており、例えば、１ｃｍあたりの波の数である。また、特定物質は環境負荷物質であるポリ臭化ビフェニルまたはポリ臭化ジフェニルエーテルなどの特定臭素系難燃剤とし、図３および図４に示すスペクトルは、特定臭素系難燃剤についてのものである。
まず、入力部１０８から判定対象物１０７の部品番号が入力されると（Ｓ１）、記憶部１１１に保存されている基準スペクトルのデータベースから、部品番号に対応した図３（ａ）のような基準スペクトルが読み出される（Ｓ２）。
【００１２】
一方、赤外光源１０１および干渉計１０２により判定対象物１０７に対して赤外光が照射され、検出器１０４および制御装置１０６の演算制御部１０９により、図３（ｂ）に示すような判定対象物１０７のサンプルスペクトルが取得される（測定工程：Ｓ３）。特定物質の含有判定を行う前に、基準スペクトルとして正しいものが読み出されたかを確認するため、演算制御部１０９において、サンプルスペクトルと基準スペクトルとにおける主成分が比較される（確認工程：Ｓ４）。ここで、主成分とは、両スペクトルに現れている、特定物質である環境負荷物質以外の、例えば、電気・電子部品に特有な成分の顕著なピークなどであればよい。工程Ｓ４により、判定対象物１０７とは異なった対象物のスペクトルを基準として用いてしまうミスの発生を抑え、より確実に特定物質の含有の判定を行うことが可能となる。
工程Ｓ４において主成分が一致していないと判断された場合は、演算制御部１０９からの指令により表示部１１０に警告が表示され（Ｓ８）、部品番号の入力工程Ｓ１に戻る。一方、工程Ｓ４において主成分が一致していると判断された場合は、さらに、演算制御部１０９において、これら基準スペクトルとサンプルスペクトルとの差異が比較され、環境負荷物質が所定の値以上含まれているかを基準として含有の有無が判定される（判定工程：Ｓ５）。差異は、図４（ａ）に示すように両スペクトルを重ね合わせて両スペクトルの差をとることで求められる。比較するパラメータは、環境負荷物質のピーク位置、ピーク高さなどである。
【００１３】
工程Ｓ５について、より詳細に説明する。本実施形態においては、環境負荷物質がポリ臭化ビフェニルまたはポリ臭化ジフェニルエーテルであるため、１３５０ｃｍ-1、９６２ｃｍ-1、３３０ｃｍ-1周辺、特に１３５０ｃｍ-1周辺の波数領域において含有の判定が可能である。図４（ｂ）に示すように、基準スペクトルＢでは１３５０ｃｍ-1周辺においてピークは存在しないが、サンプルスペクトルＣでは１３５０ｃｍ-1周辺においてピークＤが存在する。このため、演算制御部１０９において、例えば波数が１３５０ｃｍ-1である場合の基準スペクトルＢおよびサンプルスペクトルＣの差分値が求められ、その差分値が基準値以上であるか否かにより特定物質の含有の判定が行われる。なお、この基準値は、制御装置１０６において予め設定が可能となっている。
工程Ｓ４において特定物質が含有されていないと判定された場合、その判定結果が表示部１１０に表示される（Ｓ６）。この場合、サンプルスペクトルは、判定対象物１０７に特定物質が含有されていない、ということを示している。すなわち、このサンプルスペクトルは、次に同じ部品番号の判定対象物１０７を判定する際の基準スペクトルになり得る。したがって、このサンプルスペクトルと記憶部１１１に記憶されている基準スペクトルとから、新たな基準スペクトルが作成される（Ｓ７）。具体的には、例えばサンプルスペクトルと基準スペクトルとを加算平均することで、新たな基準スペクトルが算出される。これにより、基準スペクトルの精度が向上し、判定の精度がさらに向上する。
【００１４】
一方、工程Ｓ４において特定物質が含有されていると判定された場合、その判定結果が表示部１１０に表示される（Ｓ９）。
以上の工程により、環境負荷物質などの特定物質の含有判定を容易に行うことができる。なお、工程Ｓ２および工程Ｓ３はどちらを先に行ってもよい。
上記方法により、環境負荷物質の含有の有無を把握できる。その結果に基づいて、大量の判定対象物の中から含有量を特定する必要のあるものだけを抽出可能となる。これは、いわゆるスクリーニングである。また、含有の有無の結果を出力することによって、オペレータは一目で結果を確認でき、従来の作業者の目視による確認法よりも容易に、且つ高速に含有の有無を把握できる。
従って、本実施形態によれば、従来の判定方法と比べて一つの部品の測定にかかる時間の短縮化、さらには作業工程の簡易化、判定対象物の処理量の向上を図ることができる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態で、環境負荷物質を含有すると判定、抽出された電気・電子部品に対して、さらに詳細な測定を行ってもよい。
【００１５】
ここで、より詳細な測定とは、例えば、特定物質の含有量を定量的に測定するガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ）などであればよく、結果出力（Ｓ９）の後に行えばよい。これにより、上記判定対象物に含まれる特定物質の定量的な評価が可能となり、含有量を特定できる。
（Ｂ）
上記実施形態における、サンプルスペクトルを得る工程Ｓ３において、測定条件としては、記憶部１１１に保存されている基準スペクトルの測定条件を用いてもよい。ここで、赤外光照射時間、赤外光強度などの初期条件を同じにすることにより、サンプルスペクトルと基準スペクトルとの比較を適切に行うことが可能となり、処理をさらに効率化できる。
（Ｃ）
上記実施形態では、含有を判定する特定物質である環境負荷物質として特定臭素系難燃剤を例に説明したが、判定の対象はこれに限定されない。例えば、同様の方法で、赤外分光分析により含有の特定が可能な物質、たとえば、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、有機スズ類、塩化パラフィン類、アゾ染料類、ポリ塩化ナフタレン類、フタル酸エステル類などの他の有害物質でも、本発明の効果が得られる。
【００１６】
（Ｄ）
上記実施形態では、記憶部１１１が制御装置１０６に内蔵されている例を示したが、構成はこれに限定されない。例えば、記憶部１１１は、判定装置１００とケーブルなどで接続されている外部記憶装置であってもよい。
（Ｅ）
上記実施形態では、基準スペクトルのデータベースが記憶部１１１に保存されている例を示したが、これに限定されない。例えば、データベースが外部保存媒体に保存されており、外部保存媒体が判定装置１００とケーブルなどで接続されている構成であってもよい。
（Ｆ）
上記実施形態では、結果出力が表示部１１０に表示される例を示したが、これに限定されない。例えば、結果を用紙に出力する形態などでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明にかかる特定物質の含有判定方法および含有判定装置は、処理にかかる時間の短縮化、さらには、作業工程の簡易化や判定対象物の処理量の向上を必要とする、元素の含有量を測定する分野に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の含有判定装置の一例を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る判定方法のフローチャート。
【図３】本発明の実施形態に係るスペクトルデータの例を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係るスペクトルデータの例を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１００  含有判定装置
１０１  赤外光源（照射部）
１０２  干渉計
１０３  試料測定室
１０４  検出器
１０５  ＡＤ変換器
１０６  制御装置
１０７  判定対象物
１０８  入力部
１０９  演算制御部
１１０  表示部
１１１  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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