1.　はじめに

正しい計量（計測）は日常生活や商取引などのあらゆる活動に必要不可欠であり、科学技術にとっても重要な礎である。正しい計量を行い、計量により得られた結果を比較するには、計量の共通の尺度となる計量標準が必要となる。センサや計測器による計測の結果と、計量標準によって実現される値との間の関係を確定する一連の作業（校正）を行うことにより、計測の結果に信頼性を与えることが可能となる。

現在、多くの国が、その国における計量標準（国家計量標準）を、国際単位系という単位の体系の中で確立し、運用している。その国を代表して標準に関する研究開発および標準の設定・維持・供給業務を行う機関が国家計量標準機関（NMI）と呼ばれ、我が国では国立研究開発法人産業技術総合研究所（産総研）の計量標準総合センター
（National Metrology Institute of Japan : NMIJ）がその役割を担っている。また、NMIを補完する組織として指名計量標準機関（ＤI）がある。
本稿では、計量標準の国際的な枠組みおよび我が国の計量標準の体系について概説する。

2.　国際的な計量標準の枠組み

2.1　メートル条約

18世紀末のフランスにおいて、長さの単位”メートル”と質量の単位“キログラム”を基準とした単位系であるメートル法が誕生した。その後、メートル法の普及が進むにつれて国際社会の注目を集め、1875年に国際条約であるメートル条約に結実した。メートル条約はメートル法を国際的に確立し、その維持のために、国際的な度量衡標準の維持供給機関として国際度量衡局（BIPM）を設立・維持することを取り決めた多国間条約である。メートル条約は17カ国の構成加盟国で発足したが、2021年1月現在63の加盟国と39の準加盟国および経済圏がその重要性を認識するに至っている¹⁾。我が国は1885年にメートル条約へ加入し、100年前の改正度量衡法の公布（1921年）により尺貫法を脱皮してメートル法を基本とすることになった²⁾。その後、計量法（3.1に記述）の下で土地や建物の表記を除き1959年からメートル法が完全実施されている。

2.2　国際単位系

1960年開催のメートル条約加盟国が一堂に会する条約下の最高議決機関（国際度量衡総会、CGPM）において、世界共通の実用的な計量単位として定められた単位系が国際単位系
（仏: Le Système International d’Unités、英: The International System of Units、略称：SI）³⁾である。SIは、その時々の最新の科学技術の進展を取り込みながら常に進化を続け、科学技術、産業、取引において全世界共通で使用できる、実用的な単位系である。

SIは、７つの基本単位と組立単位、接頭語で構成される。2018年開催の第26回CGPMにて、７つの基本単位のうち、キログラム（kg）、アンペア（A）、ケルビン（K）、モル（mol）の定義が改定され、2019年5月20日（世界計量記念日）に施行された。新たなSI単位の定義は、表に記す７つの定義定数を用いて確立されており、単位系全体が、これらの定義定数の値から導かれている。新しく施行されたSIでは、７つの基本単位の中で唯一、人工物（キログラム原器）によって定義されていたキログラムを、定義定数のひとつであるプランク定数を使って定義した。これにより、基本単位は全て器物から解放され、自然界の法則にしたがった定義が完成した。

2.3　国際相互承認取決めと国際比較による国際同等性の確認

経済活動のグローバル化に伴い、各国間の計測の結果の整合性に関する関心が高まり、計測の結果の国際相互承認の枠組みが整備されてきた。各国の国家計量標準の同等性を相互に認める国際度量衡委員会（CIPM）の国際相互承認取決め（CIPM MRA）が締結され、2005年より発効された¹⁾。また、校正を行う事業者（校正事業者）が発行する校正証明書の国際的な同等性を認め合うために、国際試験所認定協力機構（ILAC）による相互承認取決め
（ILAC MRA）の枠組みも整備されている⁴⁾。これらの取決めにより、NMIを頂点とする各国の計量計測のトレーサビリティ体系（3.2に記述）を相互に信頼し、他国の国家計量標準に基づいた校正結果を自国でもそのまま同等と認め、その校正証明書を自国でも受け入れる仕組みを構築することが可能となった（図1）。この仕組みにより、製品検査時の試験器等がCIPM MRAに対応した国家計量標準と関連付けられる場合、この試験器で検査された製品等の試験成績書がワンストップで相手国に受け入れられることが可能となる（One-Stop-Testing）。
One-Stop-Testingにより、国際間の取引において重複して行われていた試験を省くなど貿易における障壁を取り除くことが可能となり、その結果、製品のコストの低減、製品が市場に出るまでに要する時間の短縮など、多くのメリットが期待できる。

CIPM MRAでは、国家計量標準間の同等性を確認するために行う比較試験（国際比較）の実施、校正能力を担保するための文書規定や技術管理に基づいたシステム（品質システム）の構築、海外のNMI等からの専門家による現地審査（ピアレビュー）の実施が要求される。要求を満たしたNMIおよびDIは校正・測定の最高の能力を示す指標（校正・測定能力、CMC）を宣言し、国際的な審査プロセスを経て承認されたCMCはBIPMが管理するデータベース（KCDB Appendix-C）に登録され、ウェブ上で公表⁵⁾される。

国際比較では、同一の校正対象を複数のNMIやDIで持ち回り、その校正結果を比較することで、国家計量標準の同等性の確認を行う。NMIJは、各種国家計量標準の同等性を確認するために、CIPMの各諮問委員会などが実施する多くの国際比較へ参加するだけでなく、幹事機関として国際比較の実施運営にも積極的に貢献している。

次回に続く－

【著者紹介】
堂前　篤志（どうまえ　あつし）
国立研究開発法人産業技術総合研究所（AIST）
計量標準総合センター（NMIJ）
計量標準普及センター　計量標準調査室　総括主幹

■略歴
2000年　豊橋技術科学大学 工学部 電気・電子工学課程卒業
2014年　東京都市大学 工学研究科 博士後期課程修了、博士（工学）
2000年　通商産業省 工業技術院 電子技術総合研究所 入所
2001年　産業技術総合研究所 計測標準研究部門、2015年　同所 物理計測標準研究部門を経て、
2020年8月より現職

はじめに

試験や校正の分野で、最近ISO/IEC 17025¹⁾に基づく試験・校正機関という言葉を耳にすることが多い。ISO/IEC 17025とは、国際規格「試験所及び校正機関の能力に関する一般要求事項」のことであり、これらの試験所や校正機関が満たすべき基準を示した規格である。本稿では、ISO/IEC 17025に基づく認定校正とはどのようなものであるかについて述べる。

１．なぜISO/IEC 17025が求められるのか？

品質マネジメントシステムに関する国際規格ISO 9000シリーズが普及して20数年が経ち、製造業のみならずサービス業など広範囲な業種においてもISO 9000シリーズの認証を取得していることが当然のようになっている。ISO 9000シリーズを試験や校正といった分野で取得する場合、いわゆるマネジメントシステムについては比較的シンプルに構築することができる。しかし、マネジメントシステムができ上がったからといって、試験や校正の能力が優れているかどうかまではわからない。そもそも、試験や校正の能力とは何であろうか？

例えば、ある製品や部品が規格や仕様に適合しているかどうかの“試験”では、正しい装置、正しい方法を用いて正確な値を出すことが重要である。A試験員の試験結果とB試験員の試験結果が異なるようでは試験能力が優れているとは言い難い。また、同じ試験を試験所Ｘと試験所Ｙで行ったときに、同じ結果が得られなければ、試験を依頼する側は混乱を来たすであろう。

測定器の示す値と計量標準の値の一致の度合いを確認する“校正”の分野でも同様である。ある測定器を校正したときに、使用している計量標準が正しくない、あるいは校正手順が正しくないときには、測定器の正確な校正結果を出すことは難しい。この場合、この測定器を使用した計測値は信頼できないものになる。
　産業界には、計測が正しくないと混乱を引き起こすケースが多々ある。例えば、部品の寸法（長さ）が正しく計測されていないために嵌め合いができないとか、温度が正しく計測されていないために、製品特性が変化してしまった等である。
そこで、試験所や校正機関の能力が適切であることの証として用いられる規格がISO/IEC 17025（JIS Q 17025）である。その特徴として次のことがいえる。

(1) SI（国際単位系）へのトレーサビリティの確保
(2) 不確かさの付いた校正結果で信頼性の確保
(3) 技能試験への参加による技術能力の確保
(4) マネジメントシステムの確立による品質の確保
(5) 第三者による認定を通じた透明性、公正性の確保
これらが意味するところは次のとおりである。

(1) SIへのトレーサビリティの確保

測定器の値がSIまたは国家計量標準につながっていることは重要であり、これを計測のトレーサビリティという。計測のトレーサビリティがとれていれば、どの測定器で測定しても同じ結果が得られるはずで計測の同等性が確保される。ISO/IEC 17025に基づいて認定された校正機関は、この計測のトレーサビリティ確保の条件を満たしている。言い換えれば、認定シンボルの付いた校正証明書は、SIへのトレーサビリティが確保されていることを意味している。

(2) 不確かさの付いた校正結果で信頼性の確保

計測のトレーサビリティの定義は、「個々の校正が不確かさに寄与する、切れ目なく連鎖した、文書化された校正を通して、測定結果を参照基準に関係付けることができる測定結果の性質」（JIS Z 8103 計測用語）である。したがって、トレーサビリティのとれた校正を行うためには、校正結果への不確かさの表記も重要となっている。不確かさとは、「測定値に付随する、合理的に測定対象量に結び付けられ得る値の広がりを特徴づけるパラメータ」（JIS Z 8103）と定義される。要するに測定値の信頼度を表す指標である。したがって、不確かさの表記された校正結果はその正確さの程度が定量的に示されているので、信頼性の高い校正結果であるといえる。

(3) 技能試験への参加による技術能力の確保

計測のトレーサビリティがとれていることだけでは、試験や校正の結果が正しいことを保証するには不十分である。試験方法や校正方法が正しく、かつそれを実現できる能力を持った人材がいて初めて正確な結果が出せるのである。それを示すために、試験所や校正機関は技能試験への参加が義務付けられている。技能試験とは、同一の試料や同一の測定器をサンプルとして試験所間で持ち回り、各試験所が出す結果を比較する作業である。ISO/IEC 17025では定期的な技能試験への参加が求められており、その結果が良好でなければ、認定の継続ができなくなる場合もある。したがって、ISO/IEC 17025に基づいて認定されているということは、試験・校正の技術的能力が認められていることを意味している。

(4) マネジメントシステムの確立による品質の確保

試験所や校正機関の品質とは、試験結果や校正結果が正確なことであり、またそれに加えて、一般的な品質の保証が求められる。ここでの品質の保証とは、例えば試験・校正の納期が明示される、預かったサンプルが良好に維持管理される、記録の管理が適切である、不適合業務を是正する仕組みがある、顧客からのフィードバックを適切に取り込んでいる、内部監査が実施される等である。これらは、ISO/IEC 17025の中の「マネジメントシステムに関する要求事項」で求められるものであり、システムを構築して原則として文書化し運用することが求められている。

(5) 第三者による認定を通じた透明性、公正性の確保

試験所や校正機関がISO/IEC 17025の認定を維持するためには、2年に一度の定期的な認定機関の審査を受けることになる。これは第三者による審査であるので、この審査をクリアするということは、透明性、公正性が適切であることに他ならない。したがって、認定された試験所や校正機関を利用することは、そこで得られたデータが技術的に信頼性の高いものであることを示せると同時に、試験所や校正機関に外部組織を利用するときの確認手段の一つでもある。

次回に続く－

【著者紹介】
片桐　拓朗（かたぎり　たくろう）
一般財団法人 日本品質保証機構　理事

■略歴
東京都立大学大学院工学研究科電気工学専攻修了。
1985年4月、財団法人 機械電子検査検定協会（現 一般財団法人 日本品質保証機構）に入構。
計量器、計測器の検定、校正事業に従事。
2005年から2010年までJCSS、A2LA認定校正事業の品質管理責任者に従事。
2015年より現職。

1.　はじめに

近年，材料や製品の高品質化や高精度化において，設備監視・制御のパラメータのひとつとして温度の重要度が益々高まっている。また安心，安全，環境・省エネ等やIoTでのセンシング技術の広がりにより，温度測定の需要も増えている。ここでは，温度の定義・目盛，温度計校正時の不確かさ評価，および新しい温度センサ・校正技術などについて紹介する。

2. 　温度の定義と温度目盛

温度は，国際単位系（SI単位）の基本量の一つで，その単位は，熱力学温度ケルビン（K）で「水の三重点の熱力学温度の1/273.16倍に等しい大きさである」と定義されている。現在1990年に制定された国際温度目盛(ITS-90)が国際的な温度標準であり，温度定点とその温度定点の間の温度を補間する計算方法が規定され，これらにより温度目盛が得られる。熱力学温度の基準となる水の三重点は，図1に示すような水蒸気と水と氷が共存している熱平衡状態で，図2は純水を真空のガラス容器に封入容器を示したものである。この容器は，水の三重点セルと呼ばれ，熱的に極めて安定した状態を保持でき，この温度を273.16K(0.01℃)と定義している。

近年，温度については，水の三重点では水の個体差があることから，人工的物等によらない単位系が検討され，2019年5月20日の世界計量記念日以降，熱力学温度のケルビン（K）の定義は，水の三重点に基づくものからボルツマン定数Kを用いたものに変更された。しかし，これまでの国際温度目盛(ITS-90)に基づく値との差は極めて少なく，これまでの温度目盛での運用上の影響は無視できる範囲である¹⁾。

3.　温度計について

3.1　温度計の種類と分類

工業分野で主に用いられる温度計は，測定方法によって大きく接触式と非接触式に分類される。図3に主な工業用温度計を示す。接触式の温度計はセンサを測定対象（固体・気体・液体など）と接触させて，熱の伝導などを利用して温度測定するもので，センサには熱電対，サーミスタや測温抵抗体を用いる抵抗温度計などがある。

一方，非接触式の温度計はセンサが非接触であり，測定対象が発する熱放射エネルギーを測定する。その一つが放射温度計で，熱放射エネルギーを検出するデバイスに，シリコン・フォトダイオード，焦電素子，サーモパイル（熱電対が多数配置されたもの）などが使用されている。2次元で温度分布を測定できるサーモグラフィ(熱画像)も同じ測定原理の温度計である。

3.2　国内の温度計の生産台数と金額（経産省データ）

経済産業省が発表している2020年（1-12月）の工業用計測制御機器（温度計，圧力計，流量計，差圧計，その他）の種類別生産台数での比率は、図4に示すように温度計の生産台数比率は半分以上の56％を占めている。一方、金額比率では温度計は約24％である。2010年から2020年までの10年間で，生産台数自体は約2倍に伸びているが，生産金額はほぼ横ばいである。これは，温度計の種類による価格の差はあるが，多数点の監視用やIoT関連での需要による比較的安価な温度計が増えていることもその一因であると思われる。

4.　温度校正のトレーサビリティ

トレーサビリティ(Traceability)とは，“校正に使用した標準器・測定器のルーツが国家標準にまで正しくさかのぼれること“である。図5に日本のJCSS(Japan Calibration Service System)と呼ばれる計量法に基づくトレーサビリティ体系を示す。温度においては，JCSSでの「校正事業社登録制度」では，国立研究開発法人産業技術総合研究所（以下，産総研）が所有する国家標準器を基に，特定標準器と呼ばれる白金抵抗温度計，熱電対，放射温度計を校正する高い拡張不確かさを持つ各種温度定点装置が温度の基準となる。この温度目盛が登録事業者の特定2次標準器の校正器に供給される。温度計の種類により，特定副標準器を所有する日本電気計器検定所を経由する場合と，直接産総研から供給される場合があるが，いずれも校正の実施による不確かさを記載した「校正証明書」によるトレーサビリティがとれた体系である。

次回に続く－

【著者紹介】
清水　孝雄（しみず　たかお）
株式会社チノー　久喜事業所長　取締役常務執行役員

■略歴
1976年　東京教育大学　理学部応用物理学科卒業
1976年　株式会社千野製作所（現　株式会社チノー）勤務 　現在に至る

■著書
・温度計測　基礎と応用（共著，コロナ社）
・ワイヤレスセンサシステム（共著，東京電機大学出版局）

1.　はじめに

水をはじめとする流体は、我々の生活に欠かせない存在である。流体の計測や制御という点では、素材や加工の進化による流量センサの高精度化と制御の高度化の方向がある。また、地球規模の環境課題への取り組みや環境負荷低減、資源の有効活用といった側面もある。流体を制御して活用することに加え、その量を正確に計測することに対する要求がますます高まっている。
流量だけでなく、長さ、質量、電気量、時間、温度などの様々な物理量の計測に関するトレーサビリティを証明するサービスが存在する。計量法が改正され、日本のトレーサビリティ供給と認定の制度であるJCSS登録制度が創設されて20年以上が経過し、医薬、食品、流通など多くの分野で、JCSS校正を活用した規格認証や品質証明が普及し定着している。
本稿では、パイプによる配管などの円管路内を流れる液体の単位時間あたりの量（流量）を測定し、幅広い分野で利用されている流量センサの校正について説明する。

2.　流量センサと校正

2.1　流量の種類

水などの流体が管路内に連続的に存在すると仮定する。流量は次の式で表わされる。また、流量は体積または質量を時間で割った組み立て単位である。

流量に時間を乗じたり、積分することによって、管路を流れた質量や体積を求めることができる。流量はどこに基準をおくかで、次の2通りの表現ができる。

管路の下流に液体を蓄えるタンクなどの設備が設けられた場合では、設備上流で瞬時流量と時間を管理することにより、下流のタンクに溜まる液体の体積や質量を制御することができる。

2.2　流量センサ

流体の挙動をとらえて検出し、測定値を流量信号に変換して出力する機能をもつものが流量センサである。流量の計測においては、これまで多くの研究やさまざまなアイディアが出されており、多くの種類の流量センサが存在する。
測定原理の点では、流体の運動エネルギーを利用するものと流体にエネルギーを与えて測定するものに分類できる。前者の代表例は、絞り流量計、渦流量計、タービン流量計、容積式流量計で、上流と下流の圧力差や流れに鉛直に設けた棒の下流にできる渦周波数、タービンの回転数、流路に設けたマスの動きによって流量を測定する。後者の代表例は、電磁流量計、コリオリ流量計、超音波流量計、熱式流量計であり、流体に磁場、振動、超音波、熱を加え、起電力や周波数や温度の変化によって流量を測定する。検出された信号は、電流信号（4～20mA）やパルス出力のような規格化された電気信号に変換して出力される。
また、測定原理の違いにより、測定できる流体や流量センサの設置条件に制約が生じる。例えば、絞り流量計、渦流量計、タービン流量計、超音波流量計、電磁流量計では、流れの状態や円管路の断面における流速分布の状態によって、検出される信号は変化する。そのため、一般的には流量センサの上流や下流に設ける直管部の長さ（直管長）を十分に長くして流体の流れを発達した流れ（乱流）にして測定する。
流量センサが十分な性能を発揮するためには測定原理や測定条件に注意を払う必要があり、校正結果にも影響を及ぼす。流量センサの校正において注意すべき事項については5章で述べる。

2.3　流量センサの校正

校正とは、より上位の標準と比較して不確かさを求めることである。すなわち、上位の標準器による標準値と校正対象のセンサの測定値を比較して、その差（偏差）や比率（k-factorや補正係数など）を算出して不確かさを付与することである。
流量センサの校正では、流量センサに流体を流し、標準器による標準値と流量センサの測定値を比較する。校正データの処理は、流量センサによる測定値の平均を求め、標準値との偏差を求め、繰り返し測定の標準不確かさを求める。さらに、流量センサの出力信号の種類に応じ、標準値と測定値の比率で流量センサ固有の値であるk-factorや補正係数を算出することによって校正する。
測定結果の不確かさは、流量センサによる繰り返しの不確かさ、校正に使用した標準器や設備の不確かさ、校正条件や環境条件などを考慮して算出する。実際の校正では、あらかじめ校正手順を厳格に定めており、登録・管理された設備を使用して実施される。品質を確保するためには、定めた設備で、定めた手順通りに校正を実施する必要があり、実運用ではチェックシートや自動化によって確実に作業が進められている。

2.4　トレーサビリティ

トレーサビリティ体系は国家標準（特定標準器）を頂点とした階層構造で、連鎖的に校正されその関係が保たれる。流量センサなどの測定器のトレーサビリティが確保されていることは、その測定器が国家標準まで切れ目がない不確かさが付与された適正な校正の連鎖でつながっていることを表す。校正対象の測定器（一般計測機器）を、国家標準に近い上位側にある測定器によって適切に不確かさを求めて校正する。その上位側の測定器は校正によって国家標準とトレーサビリティがとれていると、対象の測定器は校正によって国家標準とのトレーサビリティが確保される。

2.5　JCSS制度

JCSS制度は、計量法第8章で規定されている計量計測トレーサビリティを確保するための制度である。独立行政法人製品評価技術基盤機構（NITE）の認定センター（IAJapan）が認定を行う第三者による認証制度であり、定期的に国際規格ISO/IEC17025「試験所及び校正機関の能力に関する一般要求事項」に基づく校正設備、技術能力、品質システムなどの審査が行われる。図2.5.1に校正を終えた流量計に対する証明書の例を示す。左上のほうに示す、JCSS認定シンボル付の校正証明書を発行することで、流量計の国家計量標準との計量計測トレーサビリティの証明となる。また、JCSSの標章の左側に示されたILAC MRAは、国際ILAC MRA対応認定事業者として認められ、国際的にも通用することを表す。

次回に続く－

【著者紹介】
岩政　明（いわまさ　あきら）
島津システムソリューションズ株式会社・技術部　兼　流量計校正試験所

■略歴
2008年　島津システムソリューションズ株式会社入社。
2011年　流量計校正事業に従事し、現在に至る。