吸光度計
【課題】測定対象となる化学成分の種類にかかわらず試料中に含まれる化学成分の濃度を正確に測定することができる汎用性に優れた吸光度計を提供する。
【解決手段】キセノンフラッシュランプ２１とフィルター２２とを組み合わせて特定波長、測定対象が３価の鉄イオンである場合には３８０ｎｍの照明光が得られる。このように測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで測定に適した照明光を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計が得られる。また、キセノンフラッシュランプ２１を用いることで照明光L1の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度を向上させることができる。
【解決手段】キセノンフラッシュランプ２１とフィルター２２とを組み合わせて特定波長、測定対象が３価の鉄イオンである場合には３８０ｎｍの照明光が得られる。このように測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで測定に適した照明光を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計が得られる。また、キセノンフラッシュランプ２１を用いることで照明光L1の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定波長の照明光を測定対象となる化学成分を含む試料に照射する投光ユニットと、試料を透過してきた光を受光して該光の光強度に相当する信号を出力する受光ユニットと、受光ユニットから出力される出力信号に基づき試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料中に含まれる特定の化学成分を定量的に測定する装置として吸光度計が従来より広く知られている。この吸光度計は測定対象となっている化学成分の吸光度を測定し、ベールの法則によって該化学成分の濃度を演算するものである。このような吸光度計としては、例えば特許文献１に示された吸光度計が知られている。
【０００３】
この吸光度計は、試料中のグリコヘモグロビン濃度を測定するものであって、グリコヘモグロビンの最大吸収波長が４１５ｎｍであることから、光源として少なくとも４１５ｎｍの波長の光を発する高輝度青色発光ダイオードを用いている。そして、この発光ダイオード（ＬＥＤ）から放出される照明光を、グリコヘモグロビンを含む試料を収容する光学セルに照射するとともに、光学セルを透過してきた測定光を光量検出素子で受光して電圧変換する。さらに、吸光度計の光量検出素子からの出力信号に基づきグリコヘモグロビン濃度を求めている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５９９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の吸光度計では光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いているため、次のような問題が生じている。すなわち、測定対象となっている化学成分に対応する特定波長と一致する発光波長を有するＬＥＤがたまたま存在している場合には上記従来技術のようにＬＥＤを吸光度計の光源として用いることができるが、該ＬＥＤが存在していない場合にはＬＥＤを吸光度計の光源として用いることができず、汎用性に劣っている。特に、短波長領域について見てみると、現状では紫外域の波長光を発光するＬＥＤは未だ存在しておらず、紫外域の照明光を用いることによって初めて測定可能な場合、例えばメッキ液中に存在する３価の鉄イオンを吸光度計を用いて測定する場合、特定波長として３８０ｎｍ等の紫外光を用いる必要があるが、ＬＥＤを光源として用いた従来装置では、３価の鉄イオン濃度の測定は事実上不可能であった。
【０００６】
また、現在市販されているＬＥＤの大部分はディスプレーを主たる用途とするもので、赤、青、緑、黄などの表現で発光仕様を表現することが通常であり、精密測光には不向きであった。というのもの、吸光度計などの精密測光機器においては、測定精度を確保するために光源の発光スペクトル分布を正確に把握しておく必要があるが、ＬＥＤに関しては従来より正確なデータを入手することが困難な場合が多いためである。また、高輝度ＬＥＤを持ってしても精密測光機器の光源としては光量不足となる場合が多く、測定精度の低下を招きやすいという問題も存在する。
【０００７】
ここで、吸光度計の光源としてＬＥＤの代わりに半導体レーザを用いることも考えられる。半導体レーザは、平行で細く強力なビームを安定して得ることができるという吸光度計を含めた精密測光機器にとって有利な特徴を有している。しかしながら、上記したように吸光度計の光源は、測定対象となっている化学成分に対応する特定波長と一致する波長を発光するものでなければならず、現在入手可能な半導体レーザの発光波長は８３０ｎｍ、７８０ｎｍ、６８５ｎｍ、６７０ｎｍ、６５０ｎｍ、６３５ｎｍおよび４００ｎｍ程度であり、吸光度計に適用可能な半導体レーザは限られており、しかも紫外域にいたっては紫外域の発光波長を有する半導体レーザは存在しておらず、半導体レーザを光源として例えばメッキ液中に存在する３価の鉄イオンを測定することは不可能であった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、測定対象となる化学成分の種類にかかわらず試料中に含まれる化学成分の濃度を正確に測定することができる汎用性に優れた吸光度計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】
【０００９】
この発明は、測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、試料を透過してきた光を受光して該光の光強度に相当する信号を出力する受光ユニットと、受光ユニットから出力される出力信号に基づき試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計であって、上記目的を達成するため、試料を収容する光学セルと、光学セルを照明光の光路に対して出退移動させる光学セル駆動部とを備え、投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、フラッシュランプから放射される光のうち特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、フィルターを透過した光を照明光として試料に照射し、受光ユニットは、光学セル駆動部によって光学セルを照明光の光路上に位置させた状態で測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する一方、別タイミングで光学セル駆動部によって光学セルを照明光の光路から退避させた状態で参照光を受光して該参照光の光強度に相当する信号を出力するように構成している（請求項１）。
【００１０】
このように構成された発明では、フラッシュランプが発光して広範囲な波長域の光が放射され、その光のうち特定波長の光のみがフィルターを通過して照明光として試料に照射される。このように測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで該測定に適した照明光を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計が得られる。また、フラッシュランプを用いることで測定光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度が向上する。
【００１１】
ここで、受光ユニットは、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、フラッシュランプが１回点灯する間に受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を出力信号として演算ユニットに出力し、ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備するようにしてもよい（請求項２）。この構成によれば、積分回路を設けて１フラッシュ間に受光素子に受光される光強度の積分(または略積分)を求めることにより、瞬時的なノイズの影響が排除され、データ精度を高めることができる。また、その積分値をピークホールドすることにより、発光自体はパルス的であるにもかかわらず、ランプ点灯との同期をとることなく、化学成分の濃度を測定することができる。このように、演算ユニットに時間的余裕を与え、演算ユニットのサンプリングタイミングのばらつきによる誤差を排除することができる。さらに、充電抵抗とピークホールドコンデンサとでローパスフィルタを構成して、ピークホールド動作中の瞬時的なノイズにも強いという特徴を有している。
【００１２】
また、この発明は、測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、試料を透過してきた測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する測定用受光ユニットと、照明光の一部を参照光として受光し、照明光の光強度に相当する信号を出力する参照用受光ユニットと、測定用受光ユニットからの出力信号と、参照用受光ユニットからの出力信号とに基づき試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計であって、上記目的を達成するため、投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、フラッシュランプから放射される光のうち特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、フィルターを透過した光を照明光として試料に照射し、受光ユニットの各々は、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、フラッシュランプが１回点灯する間に受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を出力信号として演算ユニットに出力し、ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備している（請求項３）。
【００１３】
このように構成された発明では、フラッシュランプとフィルターとを組み合わせて構成しているので、汎用性に優れた吸光度計が得られるとともに、測定光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度が向上する。しかも、参照用受光ユニットによって試料を透過する前の照明光の光強度を、また同時に測定用受光ユニットによって試料を透過した測定光の光強度を、それぞれ正確に求めることができるので、これらの光強度を示す信号に基づき演算ユニットにより求められる化学成分濃度の測定精度を向上させることが可能となる。ここで、積分回路を設けて１フラッシュ間に受光素子に受光される光強度の積分(または略積分)を求めることにより、瞬時的なノイズの影響が排除され、データ精度を高めることができる。また、演算ユニットに時間的余裕を与え、 演算ユニットのサンプリングタイミングのばらつきによる誤差を排除することができる。さらに、充電抵抗とピークホールドコンデンサとでローパスフィルタを構成して、ピークホールド動作中の瞬時的なノイズにも強いことから化学成分濃度の測定精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、フィルターを用いてフラッシュランプから放射される光のうち特定波長の光のみを透過させ、この光を照明光として試料に照射しているので、測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで該測定に適した照明光を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計を得ることができる。また、フラッシュランプを用いているので、測定光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、試料中の化学成分濃度を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、この発明にかかる吸光度計の一実施形態を示す図である。この吸光度計は、測定対象となる化学成分、例えば３価の鉄イオンを含むメッキ液を収容する光学セル１に対して照明光を照射するとともに、光学セル１を透過してきた測定光の光強度に基づきメッキ液中の３価の鉄イオン濃度を求めるものである。ここで、３価の鉄イオンの吸光度のピークは３８０ｎｍではないが、次の理由から該３８０ｎｍを特定波長としている。すなわち、３価の鉄イオンの吸光度のピークはさらに紫外側（短波長側）にあるが、このピークでは吸光度が大きすぎて試料の希釈を要するので、この波長が都合がよい。また、この程度の紫外領域では、硼珪酸ガラスなどでもよく透過するので、光学セル１や後述する光学部品を高価な石英ガラスを使用する必要がない点などにおいても、好都合であるからである。
【００１６】
この実施形態では、光学セル１に対して３８０ｎｍの照明光を照射するために投光ユニット２が設けられている。この投光ユニット２では、光源としてキセノンフラッシュランプ２１が設けられている。このキセノンフラッシュランプ２１はランプ電源３１と電気的に接続されており、装置全体を制御する制御部３からパラレルインターフェース３２を介してランプ電源３１に発光トリガ信号Ｓ1が与えられると、ランプ電源３１からキセノンフラッシュランプ２１にパルス状の電源が供給されて、紫外から可視および赤外にわたって連続する放射スペクトルを有する連続光がパルス的に放射される。そして、キセノンフラッシュランプ２１から放射された光は３８０ｎｍ近辺の光のみを透過するフィルター２２を介してハーフミラー２３に導光されるように構成されている。このように、この実施形態では、キセノンフラッシュランプ２１と透過するフィルター２２とを組み合わせることによって特定波長の照明光を得ている。また、ハーフミラー２３はフィルター２２を通過してきた光（３８０ｎｍの単色光）の一部をそのまま透過させて照明光Ｌ1として光学セル１に導光するとともに、残りを参照光Ｌ2として参照用受光素子４１に導光している。
【００１７】
また、光学セル１を透過した測定光Ｌ3は測定用受光素子５１に受光され、この測定用受光素子５１から出力される信号をアンプ６で電流−電圧変換した後にさらに増幅して測定光Ｌ3の光強度に相当する測定光強度電圧信号Ｓ3がＡ／Ｄ変換部３３を介して制御部３に出力される。また、参照用受光素子４１からも参照光Ｌ2に対応する信号がアンプ６に出力され、このアンプ６で電流−電圧変換した後にさらに増幅して参照光Ｌ2の光強度に相当する参照光強度電圧信号Ｓ2がＡ／Ｄ変換部３３を介して制御部３に出力される。このように、この実施形態では上記発光トリガ信号Ｓ1が出力されることでキセノンフラッシュランプ２１からパルス光が放射されると、参照光Ｌ2の光強度と、測定光Ｌ3の光強度とが同時に求められ、それらに対応する参照光強度電圧信号Ｓ2および測定光強度電圧信号Ｓ3が制御部３に与えられる。
【００１８】
このアンプ６は、図２に示すように、参照用受光素子４１から出力される電気信号を積分する参照用積分回路４２と、参照用積分回路４２で得られた積分値をピークホールドする参照用ピークホールド回路４３とを備え、参照用ピークホールド回路４３によりホールドされている積分値を示す参照光強度電圧信号Ｓ2をＡ／Ｄ変換部３３に出力する。
【００１９】
この参照用積分回路４２は、オペアンプ４２１を用いた反転増幅回路からなり、受光素子４１から出力される光電流を電圧に変換するとともに、積分し、受光量に相当するアナログ信号を出力するものである。すなわち、オペアンプ４２１の反転入力端子と出力端との間にはリーク抵抗４２２および積分コンデンサ４２３が並列接続される一方、正転入力端子は接地されており、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、キセノンフラッシュランプ２１が例えば約１μＳＥＣだけパルス点灯されると、受光素子４１により受光される受光量を積分していき、積分値出力に相当するアナログ信号を出力する。なお、同図（ａ）に示すように、ランプの点灯の主要な部分はほぼ１μＳＥＣ程度で完了するが、その後、数μＳＥＣ残光がある。また、ランプ点灯初期に０．５μＳＥＣ程度、キセノンフラッシュランプ２１の発する電磁波ノイズを受けるが、この間、回路動作としては受光光量に応じた電荷を積分コンデンサ４２３に充電している段階であり、電磁波により電荷量が変わるわけではないので積分値自体に誤差を生じさせるものではない。
【００２０】
また、この実施形態では、リーク抵抗４２２として４００ＭΩの抵抗を用いることによって約１００μＳＥＣの間、積分値を９９．５％以上保持し、約１００ｍＳＥＣで自然的にゼロリセットするように構成されている（同図（ｃ））。ここで、４００ＭΩの抵抗の代わりにアナログスイッチ等でリセット回路を設けた完全な積分回路を用いてもよいが、この実施形態では１μＳＥＣ程度の短い時間だけ受光素子４１に流れた微弱電流を小さな積分コンデンサ４２３で保持させているので、オペアンプ４２１の入力バイアス電流などのために、いずれにしても長く保持することは困難である。
【００２１】
このように構成された積分回路４２で求められたアナログ信号は、２つのオペアンプ４３１，４３２、ダイオード４３３、充電抵抗４３４およびピークホールドコンデンサ４３５からなる参照用ピークホールド回路４３に与えられる。このピークホールド回路４３では、積分回路４２がその電圧を保持している１００μＳＥＣの時間を使ってピークホールドすればよいので、積分回路４２の積分コンデンサ４２３の１０００倍程度の容量を持つピークホールドコンデンサ４３５を使用することが可能である。そして、このピークホールド回路４３で保持されているピークホールド出力、つまり参照光強度電圧信号Ｓ2が制御部３のＡ／Ｄ変換部３３に出力される（同図（ｄ）、（ｅ））。
【００２２】
また、この参照用ピークホールド回路４３では、充電抵抗４３４を大きめ、例えば２ｋΩ程度に設定することでピークホールド時のオーバーシュートを押さえることができる。また、充電抵抗４３４とピークホールドコンデンサ４３５とでローパスフィルタを構成されているので、ピークホールド動作中の瞬時的なノイズにも強いという特徴を有している。なお、このピークホールド回路４３では、制御部３から与えられるホールドＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ4をＯＦＦ状態にすると、出力信号をゼロリセットすることが可能となっている。
【００２３】
このように、この実施形態では、参照用受光素子４１、参照用積分回路４２および参照用ピークホールド回路４３により本発明の「参照用受光ユニット」が構成されており、照明光Ｌ1の一部を参照光Ｌ2として受光し、光学セル１に照射される照明光の光強度に相当する参照光強度電圧信号Ｓ2を制御部３に出力している。
【００２４】
また、このアンプ６には、図２に示すように、測定用受光素子５１から出力される電気信号を積分する測定用積分回路５２と、積分回路５２で得られた積分値をピークホールドする測定用ピークホールド回路５３とが設けられており、測定用ピークホールド回路５３によりホールドされている積分値を示す測定光強度電圧信号Ｓ3をＡ／Ｄ変換部３３に出力する。このように、測定用受光素子５１、測定用積分回路５２および測定用ピークホールド回路５３により本発明の「測定用受光ユニット」が構成されており、測定光Ｌ3を受光し、測定光Ｌ3の光強度に相当する測定光強度電圧信号Ｓ3を制御部３に出力している。なお、測定用積分回路５２および測定用ピークホールド回路５３の構成はそれぞれ参照用積分回路４２および参照用ピークホールド回路４３と全く同一であるため、ここでは相当符号を付して構成の説明を省略する。
【００２５】
次に、上記のように構成された吸光度計の動作について説明する。試料（ここではメッキ液）を収容する光学セル１を所定の位置にセットし、制御部３に設けられた測定ボタン（図示省略）の押動や外部装置からの測定指令の入力などがあると、制御部３はメモリ（図示省略）に予め記憶されている測定プログラムにしたがって装置各部を制御してメッキ液中の３価の鉄イオン濃度を求める。以下、図３および図４を参照しながら測定動作について説明する。
【００２６】
まず、図４に示すように、制御部３はホールドＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ4をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えることにより参照用ピークホールド回路４３および測定用ピークホールド回路５３をともにホールド可能状態に設定する。それに続いて、制御部３はパラレルインターフェース３２を介してランプ電源３１に発光トリガ信号Ｓ1を与える。これによって、ランプ電源３１からキセノンフラッシュランプ２１にパルス状の電源が供給されてキセノンフラッシュランプ２１がパルス点灯する（図３（ａ））。
【００２７】
キセノンフラッシュランプ２１が点灯すると、キセノンフラッシュランプ２１から放射された光のうち特定波長３８０ｎｍ近辺の光のみがフィルター２２を介してハーフミラー２３に導光され、このハーフミラー２３で参照光Ｌ2と照明光Ｌ１に分割された後、参照光Ｌ2についてはそのまま受光素子４１に受光される一方、照明光Ｌ１については光学セル１に照射され、その光学セル１を透過した測定光Ｌ3が受光素子５１に受光される。このため、１回のキセノンフラッシュランプ２１が１回点灯する間に参照用ピークホールド回路４３から参照光Ｌ2に相当する参照光強度電圧信号Ｓ2が、また同時に、測定用ピークホールド回路５３から測定光Ｌ3に相当する測定光強度電圧信号Ｓ3がＡ／Ｄ変換部３３に出力され（図３（ｅ））、デジタル信号に変換される。
【００２８】
制御部３は、発光トリガ信号Ｓ1をランプ電源３１に出力してキセノンフラッシュランプ２１を点灯させた後、約１００μＳＥＣから１ＳＥＣの間、つまり両ピークホールド回路４３，５３で積分値を安定してホールドしている間に少なくとも１回以上参照光強度電圧信号Ｓ2および測定光強度電圧信号Ｓ3に対応するデジタル値をそれぞれ参照光データおよび測定光データとしてサンプリングする。ここで、複数回だけデジタル値をサンプリングした際には、例えばサンプリングデータを平均化してもよく、この平均化処理によって信号ラインに乗るノイズの影響を小さくしてデータ精度の向上を図ることができる。
【００２９】
こうしてデータサンプリングが完了すると、制御部３は発光トリガ信号Ｓ1およびホールドＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ4をともにＯＦＦ状態に戻す一方、サンプリングされた参照光データと測定光データとの比を演算し、さらにその演算結果に基づきメッキ液中の３価の鉄イオン濃度を求める。このように、この実施形態では、制御部３は本発明の「演算ユニット」として機能している。
【００３０】
以上のように、この実施形態では、キセノンフラッシュランプ２１とフィルター２２とを組み合わせて特定波長、この実施形態では３８０ｎｍの測定光が得られるよう構成しているので、このように測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで測定に適した照明光Ｌ1を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計が得られる。また、キセノンフラッシュランプ２１を用いることで照明光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
また、上記したように１回のランプフラッシュの間に１回の測定が可能となっているので、無駄なランプ点灯がなく、キセノンフラッシュランプ２１の消耗を少なくし、見かけのランプ寿命を延ばすことができる。また、このキセノンフラッシュランプ２１の長寿命化によってランプ交換頻度およびランニングコストを激減させることができる。例えば５×１０８回のフラッシュ可能なキセノンフラッシュランプ２１では、毎秒１回測定しても、１５年以上も連続して使用可能という計算になる。
【００３２】
また、パルス点灯のインターバルを適当(例えば毎秒１回以下)にすることにより、キセノンフラッシュランプ２１の発熱を無視できるレベルに抑えることができる。これにより、ヒートシンク不要、熱線吸収フィルタ不要、光源と光学セル１を熱的に分離するための光ファイバー等も不要となり、その結果として装置の小型化、低価格化が可能となる。
【００３３】
また、点灯によるランプ温度の上昇がないことは、常にウオーミングアップが終了した状態にキセノンフラッシュランプ２１が保たれていることを意味しており、初回から安定点灯させることができ、ウオーミングアップを不要とすることができる。
【００３４】
また、各受光ユニットとも、積分回路４２，５２を設けて１フラッシュ間に受光素子４１，５１に受光される光強度の積分(または略積分)を求めているので、瞬時的なノイズの影響を排除することができ、データ精度を高めることができる。また、その積分値をピークホールド回路４３，５３でピークホールドすることにより、発光自体はパルス的であるにもかかわらず、受光ユニットからの出力信号に基づいて吸光度を求めるにあたって、制御部３はランプ点灯との同期をとる必要がなくなり、 演算ユニットとして機能する制御部３に時間的余裕を与え、サンプリングタイミングのばらつきによる誤差を排除することができる。
【００３５】
さらに、この実施形態では、照明光の一部を参照光Ｌ2として受光し、照明光Ｌ1の光強度に相当する信号を出力する参照用受光ユニットを設け測定光と参照光との比をとり、この値に基づき濃度を求めているので、キセノンフラッシュランプ２１の発光光量が時間とともに変動したとしても、その変動を吸収することができ、測定精度を向上させることができる。またハーフミラーで光を分割しているので、キセノンフラッシュランプ２１の配光特性がパルス点灯ごとに変動したとしても、常に、同一の点から同一の方向に発した光から得られる２つの光（測定光Ｌ3と参照光Ｌ2）とを同時に受光することができ、測定精度を高めることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では照明光Ｌ1の一部を参照光Ｌ2として取り出し、同時に受光される２つの光（参照光Ｌ2と測定光Ｌ3）で測定を行っているが、図５に示すように、光学セル１を照明光Ｌ1の光路に対して出退移動させて測定光と参照光とを別タイミングで受光するように構成してもよい。すなわち、図５の実施形態では、光学セル駆動部７によって光学セル１を照明光Ｌ1の光路上に位置させた状態で測定光を受光素子５１で受光する一方、別タイミングで光学セル駆動部７によって光学セル１を照明光Ｌ1の光路から退避させた状態で参照光を受光素子５１で受光するように構成してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、試料を光学セル１に収容して濃度測定を行っているが、光学セル１に対して試料が自動的に供給されるように構成したり、試料が流れる配管に上記吸光度計をビルドインして濃度測定を行う、つまり光学セル１の代わりに配管を付した光学セルを流通する試料を測定するように構成してもよい。
【００３８】
さらに、上記実施形態では、メッキ液中の３価の鉄イオン濃度を測定する吸光度計に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、上記したように測定対象となる化学成分に応じてフィルター２２の透過特性を設定することで如何なる化学成分に対しても対応することができる。また、上記実施形態では、フラッシュランプとしてキセノンフラッシュランプを用いているが、フラッシュランプはこれに限定されないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、特定波長の照明光を測定対象となる化学成分を含む試料に照射することで、試料中に含まれる特定の化学成分の濃度を求める吸光度計に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明にかかる吸光度計の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の吸光度計に設けられるアンプの回路図である。
【図３】図１の吸光度計の動作を示す波形図である。
【図４】図１の吸光度計の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明にかかる吸光度計の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…光学セル
２…投光ユニット
３…制御部（演算ユニット）
６…アンプ
７…光学セル駆動部
２１…キセノンフラッシュランプ
２２…フィルター
４１…参照用受光素子
４２…参照用積分回路
４３…参照用ピークホールド回路
５１…測定用受光素子
５２…測定用積分回路
５３…測定用ピークホールド回路
４３４，５３４…充電抵抗
４３５，５３５…ピークホールドコンデンサ
Ｌ1…照明光
Ｌ2…参照光
Ｌ3…測定光
Ｓ2…参照光強度電圧信号
Ｓ3…測定光強度電圧信号
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特定波長の照明光を測定対象となる化学成分を含む試料に照射する投光ユニットと、試料を透過してきた光を受光して該光の光強度に相当する信号を出力する受光ユニットと、受光ユニットから出力される出力信号に基づき試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料中に含まれる特定の化学成分を定量的に測定する装置として吸光度計が従来より広く知られている。この吸光度計は測定対象となっている化学成分の吸光度を測定し、ベールの法則によって該化学成分の濃度を演算するものである。このような吸光度計としては、例えば特許文献１に示された吸光度計が知られている。
【０００３】
この吸光度計は、試料中のグリコヘモグロビン濃度を測定するものであって、グリコヘモグロビンの最大吸収波長が４１５ｎｍであることから、光源として少なくとも４１５ｎｍの波長の光を発する高輝度青色発光ダイオードを用いている。そして、この発光ダイオード（ＬＥＤ）から放出される照明光を、グリコヘモグロビンを含む試料を収容する光学セルに照射するとともに、光学セルを透過してきた測定光を光量検出素子で受光して電圧変換する。さらに、吸光度計の光量検出素子からの出力信号に基づきグリコヘモグロビン濃度を求めている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５９９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の吸光度計では光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いているため、次のような問題が生じている。すなわち、測定対象となっている化学成分に対応する特定波長と一致する発光波長を有するＬＥＤがたまたま存在している場合には上記従来技術のようにＬＥＤを吸光度計の光源として用いることができるが、該ＬＥＤが存在していない場合にはＬＥＤを吸光度計の光源として用いることができず、汎用性に劣っている。特に、短波長領域について見てみると、現状では紫外域の波長光を発光するＬＥＤは未だ存在しておらず、紫外域の照明光を用いることによって初めて測定可能な場合、例えばメッキ液中に存在する３価の鉄イオンを吸光度計を用いて測定する場合、特定波長として３８０ｎｍ等の紫外光を用いる必要があるが、ＬＥＤを光源として用いた従来装置では、３価の鉄イオン濃度の測定は事実上不可能であった。
【０００６】
また、現在市販されているＬＥＤの大部分はディスプレーを主たる用途とするもので、赤、青、緑、黄などの表現で発光仕様を表現することが通常であり、精密測光には不向きであった。というのもの、吸光度計などの精密測光機器においては、測定精度を確保するために光源の発光スペクトル分布を正確に把握しておく必要があるが、ＬＥＤに関しては従来より正確なデータを入手することが困難な場合が多いためである。また、高輝度ＬＥＤを持ってしても精密測光機器の光源としては光量不足となる場合が多く、測定精度の低下を招きやすいという問題も存在する。
【０００７】
ここで、吸光度計の光源としてＬＥＤの代わりに半導体レーザを用いることも考えられる。半導体レーザは、平行で細く強力なビームを安定して得ることができるという吸光度計を含めた精密測光機器にとって有利な特徴を有している。しかしながら、上記したように吸光度計の光源は、測定対象となっている化学成分に対応する特定波長と一致する波長を発光するものでなければならず、現在入手可能な半導体レーザの発光波長は８３０ｎｍ、７８０ｎｍ、６８５ｎｍ、６７０ｎｍ、６５０ｎｍ、６３５ｎｍおよび４００ｎｍ程度であり、吸光度計に適用可能な半導体レーザは限られており、しかも紫外域にいたっては紫外域の発光波長を有する半導体レーザは存在しておらず、半導体レーザを光源として例えばメッキ液中に存在する３価の鉄イオンを測定することは不可能であった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、測定対象となる化学成分の種類にかかわらず試料中に含まれる化学成分の濃度を正確に測定することができる汎用性に優れた吸光度計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】
【０００９】
この発明は、測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、試料を透過してきた光を受光して該光の光強度に相当する信号を出力する受光ユニットと、受光ユニットから出力される出力信号に基づき試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計であって、上記目的を達成するため、試料を収容する光学セルと、光学セルを照明光の光路に対して出退移動させる光学セル駆動部とを備え、投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、フラッシュランプから放射される光のうち特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、フィルターを透過した光を照明光として試料に照射し、受光ユニットは、光学セル駆動部によって光学セルを照明光の光路上に位置させた状態で測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する一方、別タイミングで光学セル駆動部によって光学セルを照明光の光路から退避させた状態で参照光を受光して該参照光の光強度に相当する信号を出力するように構成している（請求項１）。
【００１０】
このように構成された発明では、フラッシュランプが発光して広範囲な波長域の光が放射され、その光のうち特定波長の光のみがフィルターを通過して照明光として試料に照射される。このように測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで該測定に適した照明光を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計が得られる。また、フラッシュランプを用いることで測定光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度が向上する。
【００１１】
ここで、受光ユニットは、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、フラッシュランプが１回点灯する間に受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を出力信号として演算ユニットに出力し、ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備するようにしてもよい（請求項２）。この構成によれば、積分回路を設けて１フラッシュ間に受光素子に受光される光強度の積分(または略積分)を求めることにより、瞬時的なノイズの影響が排除され、データ精度を高めることができる。また、その積分値をピークホールドすることにより、発光自体はパルス的であるにもかかわらず、ランプ点灯との同期をとることなく、化学成分の濃度を測定することができる。このように、演算ユニットに時間的余裕を与え、演算ユニットのサンプリングタイミングのばらつきによる誤差を排除することができる。さらに、充電抵抗とピークホールドコンデンサとでローパスフィルタを構成して、ピークホールド動作中の瞬時的なノイズにも強いという特徴を有している。
【００１２】
また、この発明は、測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、試料を透過してきた測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する測定用受光ユニットと、照明光の一部を参照光として受光し、照明光の光強度に相当する信号を出力する参照用受光ユニットと、測定用受光ユニットからの出力信号と、参照用受光ユニットからの出力信号とに基づき試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計であって、上記目的を達成するため、投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、フラッシュランプから放射される光のうち特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、フィルターを透過した光を照明光として試料に照射し、受光ユニットの各々は、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、フラッシュランプが１回点灯する間に受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を出力信号として演算ユニットに出力し、ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備している（請求項３）。
【００１３】
このように構成された発明では、フラッシュランプとフィルターとを組み合わせて構成しているので、汎用性に優れた吸光度計が得られるとともに、測定光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度が向上する。しかも、参照用受光ユニットによって試料を透過する前の照明光の光強度を、また同時に測定用受光ユニットによって試料を透過した測定光の光強度を、それぞれ正確に求めることができるので、これらの光強度を示す信号に基づき演算ユニットにより求められる化学成分濃度の測定精度を向上させることが可能となる。ここで、積分回路を設けて１フラッシュ間に受光素子に受光される光強度の積分(または略積分)を求めることにより、瞬時的なノイズの影響が排除され、データ精度を高めることができる。また、演算ユニットに時間的余裕を与え、 演算ユニットのサンプリングタイミングのばらつきによる誤差を排除することができる。さらに、充電抵抗とピークホールドコンデンサとでローパスフィルタを構成して、ピークホールド動作中の瞬時的なノイズにも強いことから化学成分濃度の測定精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、フィルターを用いてフラッシュランプから放射される光のうち特定波長の光のみを透過させ、この光を照明光として試料に照射しているので、測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで該測定に適した照明光を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計を得ることができる。また、フラッシュランプを用いているので、測定光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、試料中の化学成分濃度を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、この発明にかかる吸光度計の一実施形態を示す図である。この吸光度計は、測定対象となる化学成分、例えば３価の鉄イオンを含むメッキ液を収容する光学セル１に対して照明光を照射するとともに、光学セル１を透過してきた測定光の光強度に基づきメッキ液中の３価の鉄イオン濃度を求めるものである。ここで、３価の鉄イオンの吸光度のピークは３８０ｎｍではないが、次の理由から該３８０ｎｍを特定波長としている。すなわち、３価の鉄イオンの吸光度のピークはさらに紫外側（短波長側）にあるが、このピークでは吸光度が大きすぎて試料の希釈を要するので、この波長が都合がよい。また、この程度の紫外領域では、硼珪酸ガラスなどでもよく透過するので、光学セル１や後述する光学部品を高価な石英ガラスを使用する必要がない点などにおいても、好都合であるからである。
【００１６】
この実施形態では、光学セル１に対して３８０ｎｍの照明光を照射するために投光ユニット２が設けられている。この投光ユニット２では、光源としてキセノンフラッシュランプ２１が設けられている。このキセノンフラッシュランプ２１はランプ電源３１と電気的に接続されており、装置全体を制御する制御部３からパラレルインターフェース３２を介してランプ電源３１に発光トリガ信号Ｓ1が与えられると、ランプ電源３１からキセノンフラッシュランプ２１にパルス状の電源が供給されて、紫外から可視および赤外にわたって連続する放射スペクトルを有する連続光がパルス的に放射される。そして、キセノンフラッシュランプ２１から放射された光は３８０ｎｍ近辺の光のみを透過するフィルター２２を介してハーフミラー２３に導光されるように構成されている。このように、この実施形態では、キセノンフラッシュランプ２１と透過するフィルター２２とを組み合わせることによって特定波長の照明光を得ている。また、ハーフミラー２３はフィルター２２を通過してきた光（３８０ｎｍの単色光）の一部をそのまま透過させて照明光Ｌ1として光学セル１に導光するとともに、残りを参照光Ｌ2として参照用受光素子４１に導光している。
【００１７】
また、光学セル１を透過した測定光Ｌ3は測定用受光素子５１に受光され、この測定用受光素子５１から出力される信号をアンプ６で電流−電圧変換した後にさらに増幅して測定光Ｌ3の光強度に相当する測定光強度電圧信号Ｓ3がＡ／Ｄ変換部３３を介して制御部３に出力される。また、参照用受光素子４１からも参照光Ｌ2に対応する信号がアンプ６に出力され、このアンプ６で電流−電圧変換した後にさらに増幅して参照光Ｌ2の光強度に相当する参照光強度電圧信号Ｓ2がＡ／Ｄ変換部３３を介して制御部３に出力される。このように、この実施形態では上記発光トリガ信号Ｓ1が出力されることでキセノンフラッシュランプ２１からパルス光が放射されると、参照光Ｌ2の光強度と、測定光Ｌ3の光強度とが同時に求められ、それらに対応する参照光強度電圧信号Ｓ2および測定光強度電圧信号Ｓ3が制御部３に与えられる。
【００１８】
このアンプ６は、図２に示すように、参照用受光素子４１から出力される電気信号を積分する参照用積分回路４２と、参照用積分回路４２で得られた積分値をピークホールドする参照用ピークホールド回路４３とを備え、参照用ピークホールド回路４３によりホールドされている積分値を示す参照光強度電圧信号Ｓ2をＡ／Ｄ変換部３３に出力する。
【００１９】
この参照用積分回路４２は、オペアンプ４２１を用いた反転増幅回路からなり、受光素子４１から出力される光電流を電圧に変換するとともに、積分し、受光量に相当するアナログ信号を出力するものである。すなわち、オペアンプ４２１の反転入力端子と出力端との間にはリーク抵抗４２２および積分コンデンサ４２３が並列接続される一方、正転入力端子は接地されており、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、キセノンフラッシュランプ２１が例えば約１μＳＥＣだけパルス点灯されると、受光素子４１により受光される受光量を積分していき、積分値出力に相当するアナログ信号を出力する。なお、同図（ａ）に示すように、ランプの点灯の主要な部分はほぼ１μＳＥＣ程度で完了するが、その後、数μＳＥＣ残光がある。また、ランプ点灯初期に０．５μＳＥＣ程度、キセノンフラッシュランプ２１の発する電磁波ノイズを受けるが、この間、回路動作としては受光光量に応じた電荷を積分コンデンサ４２３に充電している段階であり、電磁波により電荷量が変わるわけではないので積分値自体に誤差を生じさせるものではない。
【００２０】
また、この実施形態では、リーク抵抗４２２として４００ＭΩの抵抗を用いることによって約１００μＳＥＣの間、積分値を９９．５％以上保持し、約１００ｍＳＥＣで自然的にゼロリセットするように構成されている（同図（ｃ））。ここで、４００ＭΩの抵抗の代わりにアナログスイッチ等でリセット回路を設けた完全な積分回路を用いてもよいが、この実施形態では１μＳＥＣ程度の短い時間だけ受光素子４１に流れた微弱電流を小さな積分コンデンサ４２３で保持させているので、オペアンプ４２１の入力バイアス電流などのために、いずれにしても長く保持することは困難である。
【００２１】
このように構成された積分回路４２で求められたアナログ信号は、２つのオペアンプ４３１，４３２、ダイオード４３３、充電抵抗４３４およびピークホールドコンデンサ４３５からなる参照用ピークホールド回路４３に与えられる。このピークホールド回路４３では、積分回路４２がその電圧を保持している１００μＳＥＣの時間を使ってピークホールドすればよいので、積分回路４２の積分コンデンサ４２３の１０００倍程度の容量を持つピークホールドコンデンサ４３５を使用することが可能である。そして、このピークホールド回路４３で保持されているピークホールド出力、つまり参照光強度電圧信号Ｓ2が制御部３のＡ／Ｄ変換部３３に出力される（同図（ｄ）、（ｅ））。
【００２２】
また、この参照用ピークホールド回路４３では、充電抵抗４３４を大きめ、例えば２ｋΩ程度に設定することでピークホールド時のオーバーシュートを押さえることができる。また、充電抵抗４３４とピークホールドコンデンサ４３５とでローパスフィルタを構成されているので、ピークホールド動作中の瞬時的なノイズにも強いという特徴を有している。なお、このピークホールド回路４３では、制御部３から与えられるホールドＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ4をＯＦＦ状態にすると、出力信号をゼロリセットすることが可能となっている。
【００２３】
このように、この実施形態では、参照用受光素子４１、参照用積分回路４２および参照用ピークホールド回路４３により本発明の「参照用受光ユニット」が構成されており、照明光Ｌ1の一部を参照光Ｌ2として受光し、光学セル１に照射される照明光の光強度に相当する参照光強度電圧信号Ｓ2を制御部３に出力している。
【００２４】
また、このアンプ６には、図２に示すように、測定用受光素子５１から出力される電気信号を積分する測定用積分回路５２と、積分回路５２で得られた積分値をピークホールドする測定用ピークホールド回路５３とが設けられており、測定用ピークホールド回路５３によりホールドされている積分値を示す測定光強度電圧信号Ｓ3をＡ／Ｄ変換部３３に出力する。このように、測定用受光素子５１、測定用積分回路５２および測定用ピークホールド回路５３により本発明の「測定用受光ユニット」が構成されており、測定光Ｌ3を受光し、測定光Ｌ3の光強度に相当する測定光強度電圧信号Ｓ3を制御部３に出力している。なお、測定用積分回路５２および測定用ピークホールド回路５３の構成はそれぞれ参照用積分回路４２および参照用ピークホールド回路４３と全く同一であるため、ここでは相当符号を付して構成の説明を省略する。
【００２５】
次に、上記のように構成された吸光度計の動作について説明する。試料（ここではメッキ液）を収容する光学セル１を所定の位置にセットし、制御部３に設けられた測定ボタン（図示省略）の押動や外部装置からの測定指令の入力などがあると、制御部３はメモリ（図示省略）に予め記憶されている測定プログラムにしたがって装置各部を制御してメッキ液中の３価の鉄イオン濃度を求める。以下、図３および図４を参照しながら測定動作について説明する。
【００２６】
まず、図４に示すように、制御部３はホールドＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ4をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切替えることにより参照用ピークホールド回路４３および測定用ピークホールド回路５３をともにホールド可能状態に設定する。それに続いて、制御部３はパラレルインターフェース３２を介してランプ電源３１に発光トリガ信号Ｓ1を与える。これによって、ランプ電源３１からキセノンフラッシュランプ２１にパルス状の電源が供給されてキセノンフラッシュランプ２１がパルス点灯する（図３（ａ））。
【００２７】
キセノンフラッシュランプ２１が点灯すると、キセノンフラッシュランプ２１から放射された光のうち特定波長３８０ｎｍ近辺の光のみがフィルター２２を介してハーフミラー２３に導光され、このハーフミラー２３で参照光Ｌ2と照明光Ｌ１に分割された後、参照光Ｌ2についてはそのまま受光素子４１に受光される一方、照明光Ｌ１については光学セル１に照射され、その光学セル１を透過した測定光Ｌ3が受光素子５１に受光される。このため、１回のキセノンフラッシュランプ２１が１回点灯する間に参照用ピークホールド回路４３から参照光Ｌ2に相当する参照光強度電圧信号Ｓ2が、また同時に、測定用ピークホールド回路５３から測定光Ｌ3に相当する測定光強度電圧信号Ｓ3がＡ／Ｄ変換部３３に出力され（図３（ｅ））、デジタル信号に変換される。
【００２８】
制御部３は、発光トリガ信号Ｓ1をランプ電源３１に出力してキセノンフラッシュランプ２１を点灯させた後、約１００μＳＥＣから１ＳＥＣの間、つまり両ピークホールド回路４３，５３で積分値を安定してホールドしている間に少なくとも１回以上参照光強度電圧信号Ｓ2および測定光強度電圧信号Ｓ3に対応するデジタル値をそれぞれ参照光データおよび測定光データとしてサンプリングする。ここで、複数回だけデジタル値をサンプリングした際には、例えばサンプリングデータを平均化してもよく、この平均化処理によって信号ラインに乗るノイズの影響を小さくしてデータ精度の向上を図ることができる。
【００２９】
こうしてデータサンプリングが完了すると、制御部３は発光トリガ信号Ｓ1およびホールドＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ4をともにＯＦＦ状態に戻す一方、サンプリングされた参照光データと測定光データとの比を演算し、さらにその演算結果に基づきメッキ液中の３価の鉄イオン濃度を求める。このように、この実施形態では、制御部３は本発明の「演算ユニット」として機能している。
【００３０】
以上のように、この実施形態では、キセノンフラッシュランプ２１とフィルター２２とを組み合わせて特定波長、この実施形態では３８０ｎｍの測定光が得られるよう構成しているので、このように測定対象となる化学成分に対応する特定波長を通過させるフィルターを準備することで測定に適した照明光Ｌ1を得ることができ、汎用性に優れた吸光度計が得られる。また、キセノンフラッシュランプ２１を用いることで照明光の光量が発光ダイオードを用いた従来装置に比べて十分に高くなり、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
また、上記したように１回のランプフラッシュの間に１回の測定が可能となっているので、無駄なランプ点灯がなく、キセノンフラッシュランプ２１の消耗を少なくし、見かけのランプ寿命を延ばすことができる。また、このキセノンフラッシュランプ２１の長寿命化によってランプ交換頻度およびランニングコストを激減させることができる。例えば５×１０８回のフラッシュ可能なキセノンフラッシュランプ２１では、毎秒１回測定しても、１５年以上も連続して使用可能という計算になる。
【００３２】
また、パルス点灯のインターバルを適当(例えば毎秒１回以下)にすることにより、キセノンフラッシュランプ２１の発熱を無視できるレベルに抑えることができる。これにより、ヒートシンク不要、熱線吸収フィルタ不要、光源と光学セル１を熱的に分離するための光ファイバー等も不要となり、その結果として装置の小型化、低価格化が可能となる。
【００３３】
また、点灯によるランプ温度の上昇がないことは、常にウオーミングアップが終了した状態にキセノンフラッシュランプ２１が保たれていることを意味しており、初回から安定点灯させることができ、ウオーミングアップを不要とすることができる。
【００３４】
また、各受光ユニットとも、積分回路４２，５２を設けて１フラッシュ間に受光素子４１，５１に受光される光強度の積分(または略積分)を求めているので、瞬時的なノイズの影響を排除することができ、データ精度を高めることができる。また、その積分値をピークホールド回路４３，５３でピークホールドすることにより、発光自体はパルス的であるにもかかわらず、受光ユニットからの出力信号に基づいて吸光度を求めるにあたって、制御部３はランプ点灯との同期をとる必要がなくなり、 演算ユニットとして機能する制御部３に時間的余裕を与え、サンプリングタイミングのばらつきによる誤差を排除することができる。
【００３５】
さらに、この実施形態では、照明光の一部を参照光Ｌ2として受光し、照明光Ｌ1の光強度に相当する信号を出力する参照用受光ユニットを設け測定光と参照光との比をとり、この値に基づき濃度を求めているので、キセノンフラッシュランプ２１の発光光量が時間とともに変動したとしても、その変動を吸収することができ、測定精度を向上させることができる。またハーフミラーで光を分割しているので、キセノンフラッシュランプ２１の配光特性がパルス点灯ごとに変動したとしても、常に、同一の点から同一の方向に発した光から得られる２つの光（測定光Ｌ3と参照光Ｌ2）とを同時に受光することができ、測定精度を高めることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では照明光Ｌ1の一部を参照光Ｌ2として取り出し、同時に受光される２つの光（参照光Ｌ2と測定光Ｌ3）で測定を行っているが、図５に示すように、光学セル１を照明光Ｌ1の光路に対して出退移動させて測定光と参照光とを別タイミングで受光するように構成してもよい。すなわち、図５の実施形態では、光学セル駆動部７によって光学セル１を照明光Ｌ1の光路上に位置させた状態で測定光を受光素子５１で受光する一方、別タイミングで光学セル駆動部７によって光学セル１を照明光Ｌ1の光路から退避させた状態で参照光を受光素子５１で受光するように構成してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、試料を光学セル１に収容して濃度測定を行っているが、光学セル１に対して試料が自動的に供給されるように構成したり、試料が流れる配管に上記吸光度計をビルドインして濃度測定を行う、つまり光学セル１の代わりに配管を付した光学セルを流通する試料を測定するように構成してもよい。
【００３８】
さらに、上記実施形態では、メッキ液中の３価の鉄イオン濃度を測定する吸光度計に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、上記したように測定対象となる化学成分に応じてフィルター２２の透過特性を設定することで如何なる化学成分に対しても対応することができる。また、上記実施形態では、フラッシュランプとしてキセノンフラッシュランプを用いているが、フラッシュランプはこれに限定されないことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、特定波長の照明光を測定対象となる化学成分を含む試料に照射することで、試料中に含まれる特定の化学成分の濃度を求める吸光度計に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明にかかる吸光度計の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の吸光度計に設けられるアンプの回路図である。
【図３】図１の吸光度計の動作を示す波形図である。
【図４】図１の吸光度計の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明にかかる吸光度計の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…光学セル
２…投光ユニット
３…制御部（演算ユニット）
６…アンプ
７…光学セル駆動部
２１…キセノンフラッシュランプ
２２…フィルター
４１…参照用受光素子
４２…参照用積分回路
４３…参照用ピークホールド回路
５１…測定用受光素子
５２…測定用積分回路
５３…測定用ピークホールド回路
４３４，５３４…充電抵抗
４３５，５３５…ピークホールドコンデンサ
Ｌ1…照明光
Ｌ2…参照光
Ｌ3…測定光
Ｓ2…参照光強度電圧信号
Ｓ3…測定光強度電圧信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、前記試料を透過してきた光を受光して該光の光強度に相当する信号を出力する受光ユニットと、前記受光ユニットから出力される出力信号に基づき前記試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計において、
前記試料を収容する光学セルと、
前記光学セルを前記照明光の光路に対して出退移動させる光学セル駆動部と
を備え、
前記投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプから放射される光のうち前記特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、前記フィルターを透過した光を前記照明光として前記試料に照射し、
前記受光ユニットは、前記光学セル駆動部によって前記光学セルを前記照明光の光路上に位置させた状態で測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する一方、別タイミングで前記光学セル駆動部によって前記光学セルを前記照明光の光路から退避させた状態で参照光を受光して該参照光の光強度に相当する信号を出力することを特徴とする吸光度計。
【請求項２】
前記受光ユニットは、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、前記フラッシュランプが１回点灯する間に前記受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、前記積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、前記ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を前記出力信号として前記演算ユニットに出力し、
前記ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備していることを特徴とする請求項１記載の吸光度計。
【請求項３】
測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、前記試料を透過してきた測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する測定用受光ユニットと、前記照明光の一部を参照光として受光し、前記照明光の光強度に相当する信号を出力する参照用受光ユニットと、前記測定用受光ユニットからの出力信号と、前記参照用受光ユニットからの出力信号とに基づき前記試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計において、
前記投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプから放射される光のうち前記特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、前記フィルターを透過した光を前記照明光として前記試料に照射し、
前記受光ユニットの各々は、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、前記フラッシュランプが１回点灯する間に前記受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、前記積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、前記ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を前記出力信号として前記演算ユニットに出力し、
前記ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備していることを特徴とする吸光度計。
【請求項１】
測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、前記試料を透過してきた光を受光して該光の光強度に相当する信号を出力する受光ユニットと、前記受光ユニットから出力される出力信号に基づき前記試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計において、
前記試料を収容する光学セルと、
前記光学セルを前記照明光の光路に対して出退移動させる光学セル駆動部と
を備え、
前記投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプから放射される光のうち前記特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、前記フィルターを透過した光を前記照明光として前記試料に照射し、
前記受光ユニットは、前記光学セル駆動部によって前記光学セルを前記照明光の光路上に位置させた状態で測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する一方、別タイミングで前記光学セル駆動部によって前記光学セルを前記照明光の光路から退避させた状態で参照光を受光して該参照光の光強度に相当する信号を出力することを特徴とする吸光度計。
【請求項２】
前記受光ユニットは、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、前記フラッシュランプが１回点灯する間に前記受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、前記積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、前記ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を前記出力信号として前記演算ユニットに出力し、
前記ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備していることを特徴とする請求項１記載の吸光度計。
【請求項３】
測定対象となる化学成分を含む試料に対し、その化学成分に対応する特定波長の照明光を照射する投光ユニットと、前記試料を透過してきた測定光を受光して該測定光の光強度に相当する信号を出力する測定用受光ユニットと、前記照明光の一部を参照光として受光し、前記照明光の光強度に相当する信号を出力する参照用受光ユニットと、前記測定用受光ユニットからの出力信号と、前記参照用受光ユニットからの出力信号とに基づき前記試料中の化学成分の濃度を求める演算ユニットとを備えた吸光度計において、
前記投光ユニットは、パルス光を放射するフラッシュランプと、前記フラッシュランプから放射される光のうち前記特定波長の光を透過させるフィルターとを備え、前記フィルターを透過した光を前記照明光として前記試料に照射し、
前記受光ユニットの各々は、該受光ユニットに入射する光を受光する受光素子と、前記フラッシュランプが１回点灯する間に前記受光素子から出力される電気信号を積分する積分回路と、前記積分回路で得られた積分値をピークホールドするピークホールド回路とを備え、前記ピークホールド回路によりホールドされている積分値を示す信号を前記出力信号として前記演算ユニットに出力し、
前記ピークホールド回路は、ピークホールドコンデンサによって接地される信号ラインに充電抵抗を装備していることを特徴とする吸光度計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１５３８９８（Ｐ２００６−１５３８９８Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７２５８３（Ｐ２００６−７２５８３）
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【分割の表示】特願２００１−２７９１２３（Ｐ２００１−２７９１２３）の分割
【原出願日】平成１３年９月１４日（２００１．９．１４）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【分割の表示】特願２００１−２７９１２３（Ｐ２００１−２７９１２３）の分割
【原出願日】平成１３年９月１４日（２００１．９．１４）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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