(57)【要約】【課題】定量抽出などの煩雑な作業を不要として、農場や小規模な選果場などでも簡易に酸度測定ができるとともに、測定時に試薬を用いる必要がなく、測定コストを削減することを可能とする濃度測定装置を提供する。【解決手段】前記被測定試料を充填する計測容器と、計測容器に充填された被測定試料に電圧を印加するための一対の電極と、一対の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、被測定試料に測定光を照射する投光部と、被測定試料を透過した透過光を受光する受光部と、電圧印加部、投光部、受光部の制御を行う制御部とを備え、制御部は、計測容器に被測定試料が充填された状態で電圧印加部により一対の電極間に電圧を印加し、投光部から被測定試料に測定光を照射し、受光部により測定光を受光し、投光部から照射された測定光の光量と、受光部により受光した測定光の光量とに基づく電圧印加後吸光度を算出し、電圧印加後吸光度に基づいて、被測定試料の濃度を測定するように構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオンと結合して錯体または錯イオンを形成する測定対象物質を含む被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定するための濃度測定装置であって、
前記被測定試料を充填する計測容器と、
前記計測容器に充填された前記被測定試料に電圧を印加するための一対の電極と、
前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記被測定試料に測定光を照射する投光部と、
前記被測定試料を透過した透過光を受光する受光部と、
前記電圧印加部、前記投光部、前記受光部の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記計測容器に前記被測定試料が充填された状態で前記電圧印加部により前記一対の電極間に電圧を印加し、
前記投光部から前記被測定試料に前記測定光を照射し、
前記受光部により前記測定光を受光し、
前記投光部から照射された前記測定光の光量と、前記受光部により受光した前記測定光の光量とに基づく電圧印加後吸光度を算出し、
前記電圧印加後吸光度に基づいて、前記被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定するように構成されていることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記一対の電極間に電圧を印加する前に、
前記投光部から前記被測定試料に前記測定光を照射し、
前記受光部により前記測定光を受光し、
前記投光部から照射された前記測定光の光量と、前記受光部により受光した前記測定光の光量とに基づく電圧印加前吸光度を算出し、
前記電圧印加前吸光度と前記電圧印加後吸光度から補正吸光度を算出し、
前記補正吸光度に基づいて、前記被測定試料の濃度を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記一対の電極が、銅、鉄、亜鉛、アルミニウム、ニッケルのうち少なくともいずれかの金属を含む金属板により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記計測容器が、対向して配置される前記一対の電極と、対向して配置される一対の透光性壁を備え、
前記一対の透光性壁を介して、前記投光部より前記測定光を照射するとともに、前記受光部により前記測定光を受光するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記計測容器に、該計測容器内を撹拌するための撹拌手段が備えられていることを特徴とする請求項４に記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記計測容器が、前記一対の電極と、前記測定光を導光可能な導光部材とにより挟まれた状態となっており、
前記投光部から前記導光部材の入射部に照射した前記測定光が、前記導光部材内を全反射しながら導光され、前記導光部材の出射部から出射した前記測定光を、前記受光部により受光するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項７】
前記投光部と前記受光部が一体となったインタラクタンスファイバを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項８】
前記計測容器が、前記一対の電極が設けられた第１計測容器と、前記投光部及び前記受光部が設けられた第２計測容器とからなり、
前記第１計測容器と前記第２計測容器とは配管により接続され、
前記配管には、前記第１計測容器から前記第２計測容器へ前記被測定試料を輸送するためのポンプが備えられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項９】
前記一対の電極が、前記測定光が透過可能な金属メッシュにより構成され、
前記一対の電極を介して前記被測定試料に前記測定光が照射されるように、前記投光部及び前記受光部が配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項１０】
前記被測定試料のｐｈ値を測定するｐｈ測定手段をさらに備え、
前記制御部において、前記電圧印加後吸光度に基づき測定された前記濃度と、前記ｐｈ測定手段により測定されたｐｈ値とから、前記被測定試料の補正後濃度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項１１】
前記計測容器と、前記被測定試料を注入する注入容器が配管により接続されているとともに、
前記配管には、前記被測定試料をろ過するためのろ過装置が設けられており、
前記注入容器に注入された前記被測定試料が、前記ろ過装置によってろ過された状態で前記計測容器に充填されるように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項１２】
金属イオンと結合して錯体または錯イオンを形成する測定対象物質を含む被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定するための濃度測定方法であって、
前記被測定試料に所定の電圧を印加した状態で、測定光を照射するとともに、前記被測定試料を透過した前記測定光を受光することによって、照射された測定光の光量と、受光した測定光の光量とに基づく電圧印加後吸光度を算出し、
前記電圧印加後吸光度に基づいて、前記被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定することを特徴とする濃度測定方法。
【請求項１３】
前記被測定試料に所定の電圧を印加する前に、測定光を照射するとともに、前記被測定試料を透過した前記測定光を受光することによって、照射された測定光の光量と、受光した測定光の光量とに基づく電圧印加前吸光度を算出し、
前記電圧印加前吸光度と前記電圧印加後吸光度から補正吸光度を算出し、
前記補正吸光度に基づいて、前記被測定試料の濃度を測定することを特徴とする請求項１２に記載の濃度測定方法。
【請求項１４】
前記被測定試料のｐｈ値を測定するとともに、
前記電圧印加後吸光度に基づき測定された前記濃度と、前記ｐｈ値とから、前記被測定試料の補正後濃度を算出することを特徴とする請求項１２または１３に記載の濃度測定方法。
【請求項１５】
前記被測定試料の濃度測定を行う前段階において、前記被測定試料をろ過することを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、青果物の果汁や飲料物などの被測定試料に含まれるクエン酸やアントシアニンなどの測定対象物質の濃度を測定する濃度測定装置および濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ミカンやリンゴなどの青果物や、ワインやジュースなどの飲料物の品質確認のため、酸度の測定が行われている。
【０００３】
このような酸度測定では、中和滴定法が一般的に用いられているが、作業が煩雑であり、また、指示薬の色の変化に基づく測定であるため、作業者によって測定結果のバラツキが生じやすいという問題があった。
【０００４】
このため、例えば、特許文献１では、キノン試薬を用いて酸度測定を行う方法が開示されている。
【０００５】
この方法では、被測定試料である青果物の果汁や飲料物とキノン試薬とを混合した共存電解液を作成し、この共存電解液に作用電極と対極と比較電極部を浸漬する。そして、作用電極の電極電位を所定の電位範囲内で掃引するとともに、作用電極と対極間を流れる電流のプレピーク値を検出することにより、このプレピーク値に基づいて酸度を測定することができる。
【０００６】
また別の方法としては、被測定試料である青果物の果汁や飲料物に対して、２５０ｎｍ以下の紫外波長の光を照射し、この透過光を測定することで酸度を測定する方法も知られている。
【０００７】
具体的には、このような透過光を用いた従来の酸度測定装置１００は、図２２に示すように、被測定試料１１８を透光性の容器１１２に貯留した状態で、容器１１２の一方の側面に配置された光源１２２から２５０ｎｍ以下の紫外波長の光を含む測定光１２６を照射し、被測定試料１１８を透過した透過光を、容器の他方の側面に配置された受光部１２４により受光する。
【０００８】
そして、光源１２２から照射された測定光における紫外波長の光量と、受光部１２４により受光した透過光における紫外波長の光量とに基づいて、被測定試料１１８の吸光度を算出する。紫外波長の光の吸光度は、クエン酸濃度と相関を有していることが知られていることから、被測定試料１１８の吸光度から、被測定試料１１８のクエン酸濃度を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２８８５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、キノン試薬を用いる方法では、被測定試料を定量抽出する工程を有しているため、作業が煩雑となってしまう。また、測定にはキノン試薬を用いる必要があるため、測定毎に測定コストがかかってしまう。
【００１１】
一方で、透過光を用いる方法では、青果物の酸度を測定する場合、青果物を搾汁して得られた果汁を用いることになるが、搾汁して得られた果汁は２５０ｎｍ以下の紫外波長の光を透過しづらいため、そのままでは正確に酸度測定をすることができず、果汁の前処理を行う必要が生じ、作業が煩雑となってしまう。
【００１２】
また、このような煩雑な作業は、酸度測定のために行うクエン酸濃度の測定のみならず、酢酸やリンゴ酸などの酸の濃度やアントシアニンやクロロゲン酸などの抗酸化能物質の濃度を測定する場合にも発生する。
【００１３】
本発明では、このような現状に鑑み、定量抽出などの煩雑な作業を不要として、農場や選果場、食品加工工場などでも簡易にクエン酸やアントシアニンなどの測定対象物質の濃度測定ができるとともに、測定時に試薬を用いる必要がなく、測定コストを削減することを可能とする濃度測定装置および濃度測定方法を提供することを目的とする。
【００１４】
さらに本発明では、搾汁して得られた果汁に対しても比較的透過しやすい２５０ｎｍ以上の波長の光によって、クエン酸やアントシアニンなどの測定対象物質の濃度の測定を行うことができるため、果汁の前処理などの作業を不要として、簡易に濃度測定ができる濃度測定装置および濃度測定方法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】
【００１５】
本発明は、前述するような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明の濃度測定装置は、
金属イオンと結合して錯体または錯イオンを形成する測定対象物質を含む被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定するための濃度測定装置であって、
前記被測定試料を充填する計測容器と、
前記計測容器に充填された前記被測定試料に電圧を印加するための一対の電極と、
前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記被測定試料に測定光を照射する投光部と、
前記被測定試料を透過した透過光を受光する受光部と、
前記電圧印加部、前記投光部、前記受光部の制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記計測容器に前記被測定試料が充填された状態で前記電圧印加部により前記一対の電極間に電圧を印加し、
前記投光部から前記被測定試料に前記測定光を照射し、
前記受光部により前記測定光を受光し、
前記投光部から照射された前記測定光の光量と、前記受光部により受光した前記測定光の光量とに基づく電圧印加後吸光度を算出し、
前記電圧印加後吸光度に基づいて、前記被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、一対の電極間に電圧を印加した際に、電極から被測定試料に金属イオンが溶出し、この金属イオンと被測定試料に含まれる酸や抗酸化能物質などの測定対象物質とが結合して錯体または錯イオンを形成することになる。
【００１７】
この状態で、投光部から被測定試料に測定光を照射するとともに、受光部によって該測定光を受光することによって、被測定試料中の錯体または錯イオンの量、すなわち、被測定試料中の測定対象物質の濃度の違いに応じた吸光度を測定することができる。
【００１８】
このような濃度測定装置では、前記制御部が、前記一対の電極間に電圧を印加する前に、
前記投光部から前記被測定試料に前記測定光を照射し、
前記受光部により前記測定光を受光し、
前記投光部から照射された前記測定光の光量と、前記受光部により受光した前記測定光の光量とに基づく電圧印加前吸光度を算出し、
前記電圧印加前吸光度と前記電圧印加後吸光度から補正吸光度を算出し、
前記補正吸光度に基づいて、前記被測定試料の濃度を測定するように構成することが好ましい。
【００１９】
このように構成することで、温度や酸以外の成分などに基づくノイズを除去することができ、被測定試料中の測定対象物質の濃度の測定を精度良く行うことができる。
【００２０】
また、前記一対の電極が、銅、鉄、亜鉛、アルミニウム、ニッケルのうち少なくともいずれかの金属を含む金属板により形成されていることが好ましい。
【００２１】
このような金属を含む金属板を電極に用いることにより、例えば、クエン酸、酢酸、コハク酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、リン酸、キナ酸など酸と錯体を形成、もしくは、アントシアニン、クロロゲン酸、カテキンなどの抗酸化能物質と錯イオンを形成することになるため、このような測定対象物質を含む被測定試料について容易かつ迅速に濃度測定を正確に行うことができる。
【００２２】
また、前記計測容器が、対向して配置される前記一対の電極と、対向して配置される一対の透光性壁を備え、
前記一対の透光性壁を介して、前記投光部より前記測定光を照射するとともに、前記受光部により前記測定光を受光するように構成することができる。
【００２３】
また、前記計測容器が、前記一対の電極と、前記測定光を導光可能な導光部材とにより挟まれた状態となっており、
前記投光部から前記導光部材の入射部に照射した前記測定光が、前記導光部材内を全反射しながら導光され、前記導光部材の出射部から出射した前記測定光を、前記受光部により受光するように構成することもできる。
【００２４】
または、前記投光部と前記受光部が一体となったインタラクタンスファイバを備えていてもよい。
【００２５】
このように、被測定試料の透過光や反射光を用いて測定した場合であっても、インタラクタンス方式で測定した場合であっても、被測定試料中の測定対象物質の濃度測定を容易かつ迅速に、また、正確に行うことができる。
【００２６】
また、前記被測定試料のｐｈ値を測定するｐｈ測定手段をさらに備え、
前記制御部において、前記電圧印加後吸光度に基づき測定された前記濃度と、前記ｐｈ測定手段により測定されたｐｈ値とから、前記被測定試料の補正後濃度を算出するように構成することもできる。
【００２７】
また、前記計測容器と、前記被測定試料を注入する注入容器が配管により接続されているとともに、
前記配管には、前記被測定試料をろ過するためのろ過装置が設けられており、
前記注入容器に注入された前記被測定試料が、前記ろ過装置によってろ過された状態で前記計測容器に充填されるように構成することもできる。
【００２８】
また、本発明の濃度測定方法は、金属イオンと結合して錯体または錯イオンを形成する測定対象物質を含む被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定するための濃度測定方法であって、
前記被測定試料に所定の電圧を印加した状態で、測定光を照射するとともに、前記被測定試料を透過した前記測定光を受光することによって、照射された測定光の光量と、受光した測定光の光量とに基づく電圧印加後吸光度を算出し、
前記電圧印加後吸光度に基づいて、前記被測定試料中の前記測定対象物質の濃度を測定することを特徴とする。
【００２９】
このような濃度測定方法では、前記被測定試料に所定の電圧を印加する前に、測定光を照射するとともに、前記被測定試料を透過した前記測定光を受光することによって、照射された測定光の光量と、受光した測定光の光量とに基づく電圧印加前吸光度を算出し、
前記電圧印加前吸光度と前記電圧印加後吸光度から補正吸光度を算出し、
前記補正吸光度に基づいて、前記被測定試料の濃度を測定することもできる。
【００３０】
さらには、前記被測定試料のｐｈ値を測定するとともに、
前記電圧印加後吸光度に基づき測定された前記濃度と、前記ｐｈ値とから、前記被測定試料の補正後濃度を算出してもよい。
【００３１】
また、前記被測定試料の濃度測定を行う前段階において、前記被測定試料をろ過することが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、定量抽出や果汁の前処理などの煩雑な作業をする必要がなく、農場や小規模な選果場などでも容易かつ迅速に青果物や飲料物などの酸度などといった、被測定試料中の測定対象物質の濃度測定を正確に行うことができる。
【００３３】
また、このような濃度測定を行う際には、電極に電圧を印加するだけで、例えば、キノン試薬などの試薬を用いる必要がないため、測定コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本実施例における濃度測定装置の構成を説明するための概略外観図である。
【図２】図２は、図１の濃度測定装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図３】図３は、図１の濃度測定装置により測定された被測定試料における波長と電圧印加前吸光度の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、図１の濃度測定装置により測定された被測定試料における波長と電圧印加後吸光度の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、図１の濃度測定装置により算出された被測定試料における波長と補正吸光度の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ｐｈ測定手段を備えた場合の濃度測定装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図７】図７は、濃度測定装置の別の構成を説明するための概略構成図であり、図７（ａ）は濃度測定装置の概略側面図、図７（ｂ）は濃度測定装置の概略平面図である。
【図８】図８は、濃度測定装置のさらに別の構成を説明するための概略構成図であり、図８（ａ）は濃度測定装置の概略側面図、図８（ｂ）はインタラクタンスファイバの先端部拡大図である。
【図９】図９は、濃度測定装置のさらに別の構成を説明するための概略構成図である。
【図１０】図１０は、濃度測定装置のさらに別の構成を説明するための概略構成図である。
【図１１】図１１は、濃度測定装置のさらに別の構成を説明するための概略構成図である。
【図１２】図１２は、各被測定試料について測定した波長と電圧印加前吸光度の関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、各被測定試料について測定した波長と電圧印加後吸光度の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、各被測定試料について算出した波長と補正吸光度の関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、図１４のグラフの一部を拡大したグラフである。
【図１６】図１６は、クエン酸水溶液について、一対の電極として銅を用いた場合の補正吸光度を示すグラフである。
【図１７】図１７は、酒石酸水溶液について、一対の電極として銅を用いた場合の補正吸光度を示すグラフである。
【図１８】図１８は、リンゴ酸水溶液について、一対の電極として銅を用いた場合の補正吸光度を示すグラフである。
【図１９】図１９は、クエン酸水溶液について、一対の電極としてステンレス鋼を用いた場合の補正吸光度を示すグラフである。
【図２０】図２０は、酒石酸水溶液について、一対の電極としてステンレス鋼を用いた場合の補正吸光度を示すグラフである。
【図２１】図２１は、リンゴ酸水溶液について、一対の電極としてステンレス鋼を用いた場合の補正吸光度を示すグラフである。
【図２２】図２２は、従来の酸度測定装置の構成を説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本実施例における濃度測定装置の構成を説明するための概略外観図、図２は、図１の濃度測定装置の構成を説明するための概略構成図である。
【００３７】
なお、本実施例では、測定対象物質としてクエン酸や酒石酸などの酸の濃度を測定する場合の例として説明するが、例えば、アントシアニン、クロロゲン酸、カテキンなどの抗酸化能物質の濃度を測定することも可能である。また、本実施例では、被測定試料中の酸の濃度を「被測定試料の酸度」、被測定試料中の酸の濃度測定を「酸度測定」とも表現している。
【００３８】
図１，２に示すように、本実施例の濃度測定装置１０は、例えば、青果物の果汁や飲料物などの被測定試料１８を充填する計測容器１２と、後述するように計測容器１２の電極１４ａ，１４ｂに電圧を印加する電圧印加部２０と、後述するように計測容器１２の透光性壁１６ａ，１６ｂを介して測定光２６を被測定試料１８に照射して被測定試料１８の吸光度を測定するための投光部２２及び受光部２４と、電圧印加部２０、投光部２２、受光部２４の制御を行う制御部３２を備えている。
【００３９】
また、濃度測定装置１０の外装１０ａには、計測容器１２に充填した被測定試料１８の酸度測定を開始するためのスタートスイッチ２８と、測定された被測定試料１８の酸度を表示する表示部３０を備えている。
【００４０】
計測容器１２は、対向して配置される一対の電極１４ａ，１４ｂと、対向して配置される一対の透光性壁１６ａ，１６ｂを有している。
【００４１】
一対の電極１４ａ，１４ｂは、電圧印加部２０に接続されており、被測定試料１８に所定の電圧を印加するように構成されている。
【００４２】
また、投光部２２は、紫外域から近赤外域までの波長の少なくとも一部を含む測定光２６を照射できるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤ（Light Emitted Diode）ランプ、紫外ランプ、ハロゲンランプ、重水素ランプなどを用いることができる。
【００４３】
一方で、受光部２４は、被測定試料１８を透過した測定光２６（透過光）を受光し、その光量を測定可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、フォトダイオードなどを用いることができる。
【００４４】
また、受光部２４には、分光器（図示せず）を備えることができる。このように分光器を備えることで、受光部２４によって受光した測定光２６（透過光）をスペクトル分解し、それぞれの波長における光量を測定することができる。
【００４５】
なお本発明では、一対の電極１４ａ，１４ｂは、測定対象物質と錯体または錯イオンを形成する金属を含む金属板によって形成されている。
【００４６】
このような金属板としては、後述するような酸や抗酸化能物質などの測定対象物質と結合して錯体または錯イオンを形成する金属が含まれていれば、特に限定されるものではなく、銅、鉄、亜鉛、アルミニウム、ニッケルなどの純金属であってもいいし、例えば、ステンレス鋼や真鍮などの合金であってもよい。
【００４７】
なお、金属板として使用する金属としては、想定している測定対象物質に応じて適宜変更することが可能であり、例えば、クエン酸や酒石酸などの酸を測定対象物質と想定する場合には、銅、鉄、亜鉛、ニッケルなどを含む金属とすることができ、また、アントシアニン、クロロゲン酸、カテキンなどの抗酸化能物質を測定対象物質と想定する場合には、アルミニウムなどを含む金属とすることができる。
【００４８】
なお、一対の電極１４ａ，１４ｂは、両方の電極として同じ金属板を用いてもよいし、異なる金属板を用いても構わない。
【００４９】
このように、測定対象物質と錯体または錯イオンを形成する金属を含む金属板によって電極１４ａ，１４ｂを形成することで、この電極１４ａ，１４ｂにより被測定試料１８に電圧を印加した際に、被測定試料１８に含まれるクエン酸などの酸が、銅や鉄などの金属イオンと結合し錯体が形成されることになる。
【００５０】
形成された錯体や錯イオンは、その種類に応じて特定の波長帯の光を強く吸収するという特性を有している。
【００５１】
このように被測定試料１８に含まれる測定対象物質に応じた錯体または錯イオンが形成されることによって、より長波長の光の吸光度により酸度の測定が可能となるため、２５０ｎｍ以下の紫外波長の光が透過しづらい青果物を搾汁して得られた果汁などでも、前処理をすることなく酸度の測定をすることができる。
【００５２】
このような特性を用いて、本実施例の濃度測定装置１０では、以下のようにして、被測定試料１８の酸度を測定している。
【００５３】
まず、青果物を搾汁して得られた果汁や飲料物などの被測定試料１８を計測容器１２に充填する。なお、被測定試料１８として、青果物を搾汁して得られた果汁を用いる場合には、そのまま計測容器１２に充填してもよいが、ろ紙などのろ過手段を用いてろ過してから充填することにより、より精度良く測定を行うことができる。また、ろ過に用いられるろ過手段としては、特に限定されるものではなく、ろ紙、金属メッシュフィルター、ガラスメッシュフィルター、メンブレンフィルターなど、青果物の種類などに応じて適宜選択することができる。
【００５４】
この状態で、スタートスイッチ２８を押下することにより、電圧印加手段２０により電圧を印加するとともに、投光部２２から測定光２６を照射するように制御部３２によって制御される。
【００５５】
被測定試料１８を透過した測定光２６を受光部２４により受光し、受光した光量データを制御部３２に送信する。これにより、制御部３２では、投光部２２から照射された測定光２６の光量と、受光部２４により受光した測定光２６（透過光）の光量との比の対数である吸光度を算出し、図３に示すような、波長と電圧印加前吸光度の関係を求めている。なお、この実施例で示すグラフでは、被測定試料１８として、１０重量％のクエン酸水溶液を用いて測定している。
【００５６】
また、電圧印加前吸光度は、被測定試料１８中に形成された錯体が存在していない状態における吸光度であり、本実施例においては、基準値として用いている。
【００５７】
次いで、制御部３２は電圧印加部２０を制御し、一対の電極１４ａ，１４ｂ間に所定の電圧を所定時間印加する。
【００５８】
このように一対の電極１４ａ，１４ｂ間に電圧を所定時間印加することにより、電極１４ａ，１４ｂからは金属イオンが溶出する。電極１４ａ，１４ｂから溶出した金属イオンは、被測定試料１８の酸と結合し、錯体が形成される。
【００５９】
なお、電圧印加部２０により印加する電圧は、直流でも交流であってもよく、また、定電圧の電気信号であっても、定電流の電気信号であっても構わない。特に、定電流の電気信号を印加することによって、電極１４ａ，１４ｂから安定して所定の金属イオンが溶出することになるため好ましい。
【００６０】
なお、この実施例においては、形成された錯体は一対の電極１４ａ，１４ｂの表面に付着した状態であるため、この錯体を被測定試料１８中に分散させる必要がある。このため、撹拌棒などを用いて計測容器１２を撹拌するか、図１に示すように、計測容器１２内部に設けた撹拌手段３６によって撹拌することが好ましい。
【００６１】
この状態で、制御部３２は、投光部２２から測定光２６を照射するとともに、受光部２４により測定光２６を受光し、上記と同様に吸光度を算出している。これにより、図４に示すような、波長と電圧印加後吸光度の関係を求めることができる。
【００６２】
電圧印加後吸光度は、被測定試料１８中に形成された錯体が存在する状態における吸光度であり、この電圧印加後吸光度に基づいて酸度の測定が可能である。
【００６３】
そして、制御部３２では、図３に示す電圧印加前吸光度と、図４に示す電圧印加後吸光度の差分を算出することにより、図５に示すような、波長と補正吸光度の関係を求めることができる。
【００６４】
このように、電圧印加前吸光度と電圧印加後吸光度の差分を算出することにより、温度や酸以外の成分などに基づくノイズを除去することができ、精度良く酸度の測定が可能となる。
【００６５】
なお、図３〜５に示すグラフは、投光部２２としては、Photon Contorol社製SPL-1DHを、受光部２４としては、Photon Contorol社製SPM-002-ETを、透光性壁１６ａ，１６ｂとしては、厚さ１０ｍｍの石英セルを用いて測定した場合の結果である。
【００６６】
制御部３２では、補正吸光度のうち、測定対象となる酸の種類に応じた波長、例えば、本実施例のようにクエン酸であれば２５０ｎｍから３００ｎｍ付近の波長における補正吸光度を、予め設定した閾値と比較することによって、被測定試料１８の酸度を算出する。
【００６７】
なお、吸光度としては、１点の波長のみを使用してもよいし、複数点の波長を使用しても構わない。また、所定の波長帯域における吸光度の平均値や加重平均値などを用いることも可能である。
【００６８】
このように算出された酸度は、本実施例においては、表示部３０に表示するように構成されている。
【００６９】
なお、本実施例の濃度測定装置１０では、金属イオンと結合して錯体または錯イオンを形成する酸や抗酸化能物質などの測定対象物質を含む被測定試料１８であれば、青果物の果汁や飲料物に限らず酸度などの測定対象物質の濃度を測定することができる。
【００７０】
金属イオンと結合して錯体を形成する酸としては、例えば、クエン酸、酢酸、コハク酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、リン酸、キナ酸などを挙げることができる。
【００７１】
また、金属イオンと結合して錯イオンを形成する抗酸化能物質としては、例えば、アントシアニン、クロロゲン酸、カテキンなどを挙げることができる。
【００７２】
また、本実施例の濃度測定装置１０を、例えば、クエン酸を含む被測定試料１８だけを測定するように構成するなど、特定の被測定試料１８専用の濃度測定装置１０とする場合には、投光部２２として所定の波長の光、例えば、クエン酸の濃度を測定する場合には、３００ｎｍ前後の波長の光のみを照射するＬＥＤを用いることにより、受光部２４として分光器も不要となるため、濃度測定装置１０として小型、軽量化を図れるとともに、製造コストを削減することができる。
【００７３】
なお、本実施例では、投光部２２から照射された測定光２６の光量と、受光部２４により受光した測定光２６の光量との比の対数を吸光度としているが、例えば、投光部２２から照射された測定光２６の光量と、受光部２４により受光した測定光２６の光量との比である透過率を吸光度の代わりに用いてもよいなど、被測定試料１８による測定光２６の吸光度を測定することが可能であれば、算出方法は特に限定されるものではない。
【００７４】
また、本実施例においては、電圧印加前吸光度と電圧印加後吸光度の差分から補正吸光度を算出しているが、温度や測定対象物質以外の成分などに基づくノイズを除去することが可能であれば、例えば、補正吸光度の１次微分や２次微分の値を用いることなどもできる。
【００７５】
なお、濃度が同じであっても、ｐｈ値が異なることにより被測定試料１８の吸光度が変化する場合がある。このため、図６に示すように、被測定試料１８のｐｈ値を測定するｐｈ測定手段３８を設けることによって、上述するようにして求められた濃度を補正して、より精度の高い濃度測定を行うこともできる。
【００７６】
具体的には、被測定試料１８を計測容器１２に充填した状態で、電圧印加前もしくは電圧印加後に、ｐｈ測定手段３８を用いて、被測定試料１８のｐｈ値を測定しておく。
【００７７】
そして、上述するように測定された吸光度Ａと、ｐｈ測定手段３８により求められたｐｈ値Ｂに基づいて、補正後濃度Ｃを下記式（１）のようにして求めることができる。
【００７８】
Ｃ＝ｃ１×Ａ＋ｃ２×Ｂ＋ｃ３                   ・・・（１）
なお、ｃ１、ｃ２、ｃ３は複数のサンプルを用いて事前に測定された実測濃度、吸光度Ａ、ｐｈ値Ｂから、回帰分析などを用いて算出される所定の係数である。
【００７９】
また、吸光度Ａとしては、電圧印加後吸光度、補正吸光度、補正吸光度の１次微分や２次微分の値などを用いることができる。
【００８０】
また、複数点の波長の吸光度を測定する場合には、式（１）の項数を増やして、回帰分析などを用いて、それぞれの係数を算出すればよい。
【００８１】
なお、図６では、濃度測定装置１０にｐｈ測定手段３８が設けられた構成として、制御部３２において補正後濃度Ｃを算出しているが、被測定試料１８のｐｈ値Ｂを測定可能であれば、ｐｈ測定手段３８は濃度測定装置１０とは別の装置として構成してもよい。
【００８２】
このように、ｐｈ測定手段３８を別の装置として構成する場合には、測定されたｐｈ値Ｂを濃度測定装置１０の制御部３２に入力することによって、補正後濃度Ｃを求めるようにしてもよいし、濃度測定装置１０により測定された濃度Ａと、ｐｈ測定手段３８により測定されたｐｈ値Ｂとをパーソナルコンピュータなどの演算装置（図示せず）に入力することにより、演算装置によって補正後濃度Ｃを求めてもよい。
【００８３】
図７は、濃度測定装置１０の別の構成を説明するための概略構成図である。
【００８４】
この実施例の濃度測定装置１０は、図１，２に示した濃度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、また測定原理も同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略するとともに、一部の構成を省略して簡略化している。
【００８５】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、この実施例の濃度測定装置１０は、被測定試料１８を充填する計測容器１２が、電極１４ａ及び電極１４ｂと導光部材３４とにより挟まれた状態となっている。
【００８６】
なお計測容器１２は、被測定試料１８が外部に漏出しないように密閉されていることが好ましいが、電極１４ａ及び電極１４ｂと導光部材３４との隙間に貯留可能であれば密閉されていなくとも構わない。
【００８７】
このように構成された濃度測定装置１０では、導光部材３４の内部で測定光２６が全反射する角度で、投光部２２より導光部材３４の入射部３４ａに測定光２６が照射される。測定光２６は、導光部材３４内を全反射しながら進み、導光部材３４の出射部３４ｂより出射する。そして、この出射した測定光２６（反射光）を受光部２４により受光する。
【００８８】
導光部材３４の被測定試料１８側で測定光２６が反射する際、被測定試料１８に含まれる錯体に測定光２６の一部の波長の光が吸収されることになるため、上述した実施例と同様に、被測定試料１８の酸度を算出することができる。
【００８９】
なお、導光部材３４の材料としては、測定光２６を導光可能なものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、サファイヤガラスや石英ガラスなどの無機ガラス、アクリル樹脂やポリカーボネートなどの有機ガラスなどを用いることができる。
【００９０】
図８は、濃度測定装置１０のさらに別の構成を説明するための概略構成図である。
【００９１】
この実施例の濃度測定装置１０は、図１，２に示した濃度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、また測定原理も同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略するとともに、一部の構成を省略して簡略化している。
【００９２】
この実施例の濃度測定装置１０では、図７（ｂ）に示すような、投光部２２と受光部２４が一体となったインタラクタンスファイバ２１を用いている。
【００９３】
このようにインタラクタンスファイバ２１を用いた場合を用いた場合であっても、投光部２２から被測定試料１８内に照射された測定光２６が、計測容器１２の内壁に反射して、被測定試料１８内に拡がり、この被測定試料１８内に拡散した測定光２６を受光部２４によって受光することにより、上述した実施例と同様に、被測定試料１８の酸度を算出することができる。
【００９４】
図９は、濃度測定装置１０のさらに別の構成を説明するための概略構成図である。
【００９５】
この実施例の濃度測定装置１０は、図１，２に示した濃度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、また測定原理も同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略するとともに、一部の構成を省略して簡略化している。
【００９６】
この実施例の濃度測定装置１０では、図９に示すように、一対の電極１４ａ，１４ｂが設けられた第１計測容器１２ａと、投光部２２及び受光部２４が設けられた第２計測容器１２ｂとを備えており、第１計測容器１２ａと第２計測容器１２ｂとは配管３８により接続されている。
【００９７】
また、配管３８にはポンプ４０が設けられており、第１計測容器１２ａから第２計測容器１２ｂへ被測定試料１８を輸送するように構成されている。
【００９８】
このように構成された濃度測定装置１０では、まず、第１計測容器１２ａに被測定試料１８を充填する。
【００９９】
この状態で、スタートスイッチ２８を押下することにより、電圧印加手段２０により一対の電極１４ａ，１４ｂ間に所定の電圧が所定時間だけ印加される。
【０１００】
これにより、電極１４ａ，１４ｂから溶出した金属イオンと、被測定試料１８中の酸とにより錯体が形成される。
【０１０１】
次いで、ポンプ４０が作動し、第１計測容器１２ａから第２計測容器１２ｂへ被測定試料１８が輸送される。このとき、電極１４ａ，１４ｂの表面に形成・付着した錯体は、被測定試料１８とともに流出し、第２計測容器１２ｂへ輸送されるとともに、被測定試料１８中に分散することになる。
【０１０２】
このように、第１計測容器１２ａから第２計測容器１２ｂへ被測定試料１８を輸送することによって、撹拌することなく、電極１４ａ，１４ｂの表面に形成・付着した錯体を、被測定試料１８中に分散させることができる。
【０１０３】
そして、第２計測容器１２ｂに被測定試料１８が輸送された状態で、投光部２２から測定光２６を照射することにより、上記の実施例と同様に、被測定試料１８の酸度を測定することができる。
【０１０４】
なお、このように構成された濃度測定装置１０では、被測定試料１８をポンプ４０を用いて、第１計測容器１２ａと第２計測容器ｂとの間を循環させるようにしてもよい。このように構成することにより、電極１４ａ，１４ｂの表面に形成・付着した錯体を、より確実に、被測定試料１８中に分散させることができる。
【０１０５】
図１０は、濃度測定装置１０のさらに別の構成を説明するための概略構成図である。
【０１０６】
この実施例の濃度測定装置１０は、図１，２に示した濃度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、また測定原理も同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略するとともに、一部の構成を省略して簡略化している。
【０１０７】
この実施例の濃度測定装置１０では、測定光２６が透過する透明な計測容器１２の内壁に、一対の電極１４ａ，１４ｂとして、測定光２６が透過可能な金属メッシュが設けられている。
【０１０８】
そして、この一対の電極１４ａ，１４ｂを介して被測定試料１８に測定光２６が照射されるように、投光部２２及び受光部２４が配置されている。
【０１０９】
このように構成された濃度測定装置１０では、一対の電極１４ａ，１４ｂ間に電圧を印加した際、金属メッシュの表面に錯体が形成・付着することになる。
【０１１０】
この状態で測定光２６を一対の電極１４ａ，１４ｂを介して照射することにより、測定光２６は錯体を透過することになるため、被測定試料１８を撹拌したりする必要がなくなり、より簡易に酸度測定を行うことができる。
【０１１１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、上記実施例では、算出した酸度を表示部３０に表示するように構成しているが、算出した酸度を別のコンピュータに送信して、コンピュータで測定した被測定試料の酸度データを利用できるように構成してもよいなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１１２】
図１１は、濃度測定装置１０のさらに別の構成を説明するための概略構成図である。
【０１１３】
この実施例の濃度測定装置１０は、図１，２に示した濃度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、また測定原理も同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略するとともに、一部の構成を省略して簡略化している。
【０１１４】
この実施例の濃度測定装置１０では、図９に示すように、被測定試料１８を注入する注入容器１３と、計測容器１２とが配管３８により接続されている。配管３８には、ろ過装置４２が設けられており、注入容器１３に注入された被測定試料１８は、ろ過装置４２によってろ過されて計測容器１２に充填されることになる。
【０１１５】
このように構成された濃度測定装置１０は、被測定試料１８をろ過した状態で計測容器１２に充填し、濃度測定を行うことができるため、精度良く濃度測定を行うことができる。
【０１１６】
なお、ろ過装置４２としては、特に限定されるものではなく、ろ紙、金属メッシュフィルター、ガラスメッシュフィルター、メンブレンフィルターなど、青果物の種類などに応じて適宜選択されたろ過手段を有する構成のものとすることができる。
【実施例１】
【０１１７】
図１，２に示した濃度測定装置１０を用いて、純水、１重量％のクエン酸水溶液、５重量％のクエン酸水溶液、１０重量％のクエン酸水溶液、１０重量％のブドウ糖水溶液について、酸度の測定を行った。
【０１１８】
図１２は、各被測定試料について測定した波長と電圧印加前吸光度の関係を示すグラフ、図１３は、各被測定試料について測定した波長と電圧印加後吸光度の関係を示すグラフ、図１４は、各被測定試料について算出した波長と補正吸光度の関係を示すグラフである。
【０１１９】
なお、本実施例においては、一対の電極１４ａ，１４ｂとして銅製の電極を用いており、また、電圧印加部２０により５Ｖ、１Ｈｚの交流電圧を５分間印加している。
【０１２０】
また、投光部２２としては、Photon Contorol社製SPL-1DHを、受光部２４としては、Photon Contorol社製SPM-002-ETを、透光性壁１６ａ，１６ｂとしては、厚さ１０ｍｍの石英セルを用いている。
【０１２１】
図１２に示すように、電圧印加前であっても、クエン酸水溶液ではその濃度に応じて、２５０ｎｍから３００ｎｍ付近の波長において吸光度の違いが検出される。
【０１２２】
一方で、純水やブドウ糖水溶液では、全波長帯において、吸光度の違いは検出されない。
【０１２３】
さらに、電圧を印加することで、一対の電極１４ａ，１４ｂから銅イオンが溶出され、クエン酸と結合して錯体が形成されることにより、図１３に示すように、２５０ｎｍから３００ｎｍ付近の波長において、吸光度の違いが明確となる。
【０１２４】
しかしながら、このままでは温度や酸以外の成分などに基づくノイズが含まれていることから、図１２に示す電圧印加前吸光度と、図１３に示す電圧印加後吸光度の差分を算出することにより、図１４に示す補正吸光度が得られる。
【０１２５】
図１４に示すように、２５０ｎｍから３００ｎｍ付近の波長において、クエン酸の濃度に応じた吸光度の違いが明確になっている。一方で、純水やブドウ糖水溶液では、２５０ｎｍから３００ｎｍ付近の波長において、吸光度はほぼ０であり、酸のみを判別していることがわかる。
【０１２６】
ところで、図１５に示すように、８００ｎｍ前後の波長における補正吸光度を見てみると、クエン酸の濃度に応じて吸光度の違いが生じていることがわかる。すなわち、紫外波長の光に限らず、近赤外波長の光を用いて濃度の測定をすることも可能である。
【実施例２】
【０１２７】
図１，２に示した濃度測定装置１０を用いて、一対の電極１４ａ，１４ｂの材質、被測定試料１８に含まれる酸の種類をそれぞれ変更して、濃度の測定を行った。
【０１２８】
一対の電極１４ａ，１４ｂの材質としては、銅（Ｃｕ含有率９９．８％（蛍光Ｘ線により測定。以下、同様。））とステンレス鋼（各種金属の含有率は以下の通り。Ｆｅ：７１．６％、Ｃｒ：１８．５％、Ｎｉ：８．２％、Ｍｎ：０．７％、Ｂｉ：０．０３％）を用いている。
【０１２９】
また、被測定試料１８としては、クエン酸水溶液、酒石酸水溶液、リンゴ酸水溶液について、それぞれ濃度を変えて測定を行った。
【０１３０】
図１６〜１８は、電極１４ａ，１４ｂとして銅を用いた場合の補正吸光度を示すグラフであり、図１６はクエン酸水溶液についての測定結果、図１７は酒石酸水溶液についての測定結果、図１８はリンゴ酸水溶液についての測定結果である。
【０１３１】
また、図１９〜２１は、電極１４ａ，１４ｂとしてステンレス鋼を用いた場合の補正吸光度を示すグラフであり、図１９はクエン酸水溶液についての測定結果、図２０は酒石酸水溶液についての測定結果、図２１はリンゴ酸水溶液についての測定結果である。
【０１３２】
なお、電極１４ａ，１４ｂとしてステンレス鋼を用いた場合には、可視・近赤外領域の波長では吸光度に変化が見られないため、本実施例では２００ｎｍ〜５５０ｎｍの波長域についての結果のみを示している。
【０１３３】
以上の結果からも、クエン酸やリンゴ酸の濃度に応じて吸光度の違いが確認できた。この吸光度の違いから、被測定試料の酸度を算出することが可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０      濃度測定装置
１０ａ    外装
１２      計測容器
１２ａ    第１計測容器
１２ｂ    第２計測容器
１４ａ    電極
１４ｂ    電極
１６ａ    透光性壁
１６ｂ    透光性壁
１８      被測定試料
２０      電圧印加部
２１      インタラクタンスファイバ
２２      投光部
２４      受光部
２６      測定光
２８      スタートスイッチ
３０      表示部
３２      制御部
３４      導光部材
３４ａ    入射部
３４ｂ    出射部
３６      撹拌手段
３８      ｐｈ測定手段
４０      ポンプ
４２      ろ過装置
１００    酸度測定装置
１１２    容器
１１８    被測定試料
１２２    光源
１２４    受光部
１２６    測定光
【図１】
2016014587.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016014587.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2016014587.tif 000015
【図１４】
2016014587.tif 000016
【図１５】
2016014587.tif 000017
【図１６】
2016014587.tif 000018
【図１７】
2016014587.tif 000019
【図１８】
2016014587.tif 000020
【図１９】
2016014587.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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