JP2001183232A

JP2001183232A - 分光測定システム

Info

Publication number: JP2001183232A
Application number: JP36917799A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakamura; 浩二中村; Fumiko Osumi; 富美子大隅; Hidetsugu Matsushita; 英嗣松下
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-06
Also published as: CN1301959A; DE10059028A1; US6710872B1

Abstract

(57)【要約】【課題】分光測定により得られた測定値（透過率、吸
光度等）を用いた演算を行う機能を備える分光測定シス
テムを提供する。【解決手段】計算式作成画面２０において、使用者が
テキストボックス２１及び２３に式名及び計算式をそれ
ぞれ入力し、「追加」ボタン２９をクリックすると、そ
の式名及び計算式がシステムに登録される。計算式中で
は、測定値を取得するために別途登録した変数を使用す
ることができる。測定後、システムは、登録された計算
式に含まれる上記変数を測定値に置き換えて計算を実行
し、計算結果を測定結果とともに出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分光光度計を含む分
光測定システムに関し、特に分光光度計の制御や分光光
度計により得られた測定データの処理を行うための制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日使用されている分光測定システムに
は、分光光度計及び制御装置という２つの要素が別体と
して構成されたものが多い。分光光度計は分光測定のた
めに構成された専用のハードウエア機器で、光源、分光
器、試料ステージ（試料ホルダ）、光検出器等を含む。
一方、制御装置は、分光光度計の測定動作の制御や分光
光度計の出力信号の処理を行うものであるが、最近で
は、汎用パーソナルコンピュータ（パソコン）上で分光
測定用の制御プログラムを動作させることにより、分光
測定に関する各種機能を有する制御装置を構成する例が
多い。

【０００３】制御装置の機能としては次のようなものが
ある。まず、測定前においては、制御装置は、測定波長
や測定方法（ポイント測定、スキャン測定）等の測定条
件パラメータを使用者に設定／選択させるためのユーザ
インタフェイスを提供するとともに、設定／選択された
パラメータに対応する設定信号を分光光度計へ送る。ま
た、測定中においては、制御装置は、所定のタイムスケ
ジュールに従って分光光度計の各部の動作を制御すると
ともに、分光光度計の出力信号を採取し、それから得ら
れるデータを記憶装置に保存する。また、測定後におい
ては、測定で得られたデータを処理することにより試料
の透過率や吸光度を計算し、出力装置（ディスプレイ、
プリンタ等）を通じて計算結果を出力する。

【０００４】分光測定システムは、分析化学の分野にお
いて試料の吸光特性を調べるためだけでなく、より多様
な分野で利用することができる。例えば、光フィルタの
製造においては、製造されたフィルタの所定波長におけ
る透過率を測定し、その値が予め規定された値又はそれ
以下となっているかどうかを検査する必要があるが、こ
の検査に分光測定システムが利用できる。また、例えば
生化学の研究において、試料に含まれる目的成分の濃度
を測定するために分光測定システムを利用することもあ
る。例えば、ある試料の波長２６０ｎｍ及び２３０ｎｍ
における吸光度が分かれば、その値を用いた所定の計算
を実行することにより、その試料に含まれる核酸（ＤＮ
Ａ、ＲＮＡ）や蛋白の濃度を求めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の分光測定システ
ムの制御装置は、目的波長における透過率や吸光度を出
力装置に出力する機能は備えているものの、その透過率
や吸光度の値を用いた演算処理（判定、計算）を行う機
能は備えていない。従って、上記の例のような判定や計
算を行うには、使用者が出力装置に出力された測定結果
に基づいて自ら判定や計算を行ったり、あるいは、測定
結果を処理するための別のプログラムを用意し、分光測
定用の制御プログラムからそのプログラムへ測定結果の
データを転送するという面倒な作業が必要であった。本
発明はこのような課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、分光測定により得られ
た測定値（透過率、吸光度等）を用いた演算を行う機能
を備える分光測定システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る分光測定システムは、分光測定
を行う目的波長、前記目的波長における測定値を格納す
る変数の名前を表す文字列及び所定の規則に従って作成
された演算式を表す文字列を入力するための入力手段、
分光光度計による試料の測定を実行し、前記目的波長に
おける測定値を求める測定手段、前記演算式を表す文字
列を解析し、その中に前記変数の名前を表す文字列が含
まれているときには該文字列を前記測定値に置き換えて
演算を実行する演算手段、及び前記演算の結果を出力す
る出力手段を備えることを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る分光測定システム
（以下、単にシステムと呼ぶ）では、例えば、入力装置
（キーボード、マウス等）、表示装置（ＣＲＴ、ＬＣＤ
等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ）、記憶装置（ＨＤＤ等）等を備えるパソコンに汎用
オペレーティングシステム（ＯＳ）をインストールし、
更にそのＯＳ上で所定のプログラムを動作させることに
より、分光測定に関する各種機能を有する制御装置を構
成する。この制御装置は、使用者が入力装置を所定の方
法で操作したときに、式作成画面（計算式作成画面、判
定式作成画面等）を表示装置に表示する。この画面にお
いて、使用者は、入力装置を通じて、分光測定を行う目
的波長を入力するとともに、その目的波長における測定
値（吸光度又は透過率）を格納する変数の名前を入力す
る。これらに加え、使用者は、入力手段を通じて、所定
の規則に従って演算式を作成し、システムに登録する。
演算式は、例えば、一般に情報処理の分野で用いられる
各種演算子（四則演算子（＋，−，＊，／）、比較演算
子（＞，＜，＝等）、論理演算子（＆，｜，！＝，ＡＮ
Ｄ，ＯＲ，ＮＯＴ等））、使用者が任意に定義した定数
や変数を示す文字列、システム組み込みの定数又は変数
を示す文字列、アラビア数字で表された数値等の要素を
用いて作成される。

【０００８】上記のように目的波長、変数名及び演算式
を入力した後、使用者は、システムの所定箇所に試料を
セットし、分光測定の実行命令をシステムに入力する。
この命令を受けたシステムは、測定手段により、分光光
度計を用いた試料の測定を実行し、目的波長における測
定値を求める。測定値が求められた後、システムは、演
算手段により、先に入力された演算式の文字列を解析
し、演算を実行する。このとき、演算手段は、演算式の
文字列に含まれる変数名を、先に求められた測定値に置
き換えて演算を実行する。演算結果が得られたら、シス
テムは出力手段を通じてその結果を使用者が認識可能な
形式で出力する。

【０００９】

【実施例】本発明に係る分光測定システムの一実施例に
ついて図１〜図６を参照しながら説明する。本実施例の
システムでは、入力装置（キーボード、マウス等）、表
示装置（ＣＲＴ、ＬＣＤ等）、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、記憶装置（ＨＤＤ
等）等を備えるパソコンに、グラフィカル・ユーザ・イ
ンターフェイスを備えるオペレーティングシステム（Ｏ
Ｓ。例えば、米国マイクロソフト社製のＷｉｎｄｏｗｓ
オペレーティングシステム）をインストールし、更にそ
のＯＳ上で所定の分光測定用プログラムを動作させるこ
とにより、分光測定に関する各種機能を備える制御装置
を構成する。

【００１０】ここでは、分光測定により試料に含まれる
核酸及び蛋白質の濃度を求める場合を例にとり、本実施
例のシステムの制御装置の構成及び演算式の作成手順に
ついて説明する。なお、試料に含まれる核酸の濃度（Ｃ
ｎ）及び蛋白質の濃度（Ｃｐ）は、波長２６０ｎｍ及び
２３０ｎｍにおけるその試料の吸光度（ただし、バック
グラウンドの吸光度分を減じた値）をそれぞれＡ１及び
Ａ２とするとき、Ｃｎ＝ｋ１×Ａ１−ｋ２×Ａ２（１）Ｃｐ＝ｋ３×Ａ２−ｋ４×Ａ１（２）ただし、ｋ１＝４９．１，ｋ２＝３．４８ｋ３＝１８３．０，ｋ４＝７５．８で求められることが知られている（濃度の単位はｍｇ／
ｌ）。従って、分光測定においては、吸光度を求めよう
とする波長２３０ｎｍ及び２６０ｎｍ、及びバックグラ
ウンドの吸光度を求める波長（ここでは３２０ｎｍとす
る）において分光測定を行うことになる。

【００１１】本実施例のシステムにおいて、使用者が入
力装置を所定の方法で操作することにより分光測定用プ
ログラムを起動すると、表示装置の画面上にメイン画面
（図示せず）が表示される。このメイン画面において、
使用者は、コマンドボタンをクリックしたり、メニュー
を選択する等の操作を行うことにより、システムの提供
する様々な機能を利用することができる。

【００１２】まず、図１に波長設定画面を示す。波長設
定画面１０には、測定方法を選択するためのドロップダ
ウンリスト１１、測定値（本実施例では吸光度）を得よ
うとする波長の値及び測定値に付与する変数名をそれぞ
れ入力するための２つのテキストボックス１２及び１
３、データ取得方法を選択するためのラジオボタン１
４、３つのコマンドボタン１５〜１７、３つのフィール
ドを有する（波長、変数名、測定方法）を有するリスト
ボックス１８が配置されている。

【００１３】波長設定画面１０において、使用者は、ド
ロップダウンリスト１１で測定方法（ポイント測定、ス
キャン測定）を選択し、テキストボックス１２に所望の
波長の値（単位：ｎｍ）を入力し、テキストボックス１
３に変数名を入力する。このように変数を設定し、「追
加」ボタン１５をクリックすると、その設定がシステム
に登録されるとともに、その設定の項目がリストボック
ス１８に追加される。不要となった設定や、誤入力した
設定がある場合は、その設定の項目をリストボックス１
８で選択し、「削除」ボタン１６をクリックすることに
より、システムからその設定が削除されるとともに、リ
ストボックス１８からもその設定の項目が削除される。
図１は、吸光度を求める２つの波長（２３０ｎｍ、２６
０ｎｍ）における測定に関する設定を変数名”ＷＬ２３
０”及び”ＷＬ２６０”でそれぞれシステムに登録し、
更にバックグラウンド吸光度を測定する波長（３２０ｎ
ｍ）についての設定を変数名”ＷＬ３２０”で行ったと
ころを示している。ラジオボタン１４では、分光光度計
を使用して吸光度を取得するか（「装置」）、使用者が
吸光度を手入力するか（「マニュアル」）を選択する。
以上のような設定が完了したら、使用者は「閉じる」ボ
タン１７をクリックし、波長設定画面１０を閉じる。

【００１４】図２に計算式作成画面を示す。計算式作成
画面２０において、使用者は、システムに登録された変
数、係数、式、関数及び演算子を用いて様々な計算式を
作成することができる。

【００１５】計算式作成画面２０の上段には、作成する
計算式の名前を入力するテキストボックス２１、式で求
められる値の単位を入力するテキストボックス２２、及
び、計算式そのものを表す文字列を入力するテキストボ
ックス２３が配置されている。「クリア」ボタン２４
は、テキストボックス２３の内容を全て消去するために
用意されたものである。

【００１６】計算式作成画面２０の中段には、テキスト
ボックス２３への計算式の入力を支援するための２つの
リストボックス２５及び２６、及びコマンドボタン２７
が配置されている。図２で左のリストボックス２５には
システムに登録済みの変数名、係数名及び式名がリスト
表示されており、このうちのいずれかの項目をマウスで
ダブルクリックすると、その項目の変数名、係数名又は
式名がテキストボックス２３内の現在のカーソル位置に
挿入される。右のリストボックス２６には計算式中で利
用可能な演算子がリスト表示されており、このうちいず
れかの項目をマウスでダブルクリックすると、その項目
の演算子がテキストボックス２３内の現在のカーソル位
置に挿入される。

【００１７】「係数」ボタン２７をクリックしたときに
表示装置に表示される係数登録画面を図３に示す。係数
登録画面４０において、使用者は、演算で使用する係数
（定数）に任意の名前を付与し、それをシステムに登録
することができる。すなわち、この画面４０において、
使用者が、画面上段に配置された２つのテキストボック
ス４１及び４２に係数名及びその値をそれぞれ入力し、
「追加」ボタン４３をクリックすると、その係数の名前
及び値がシステムに登録される。また、リストボックス
４４に表示された登録済みの係数のいずれかを選択し、
「削除」ボタン４５をクリックすると、選択された係数
がシステムから削除される。図３のリストボックス４４
を見ると、上記２つの式（１）及び（２）に含まれる４
つの係数が係数名”ｋ１”、”ｋ２”、”ｋ３”及び”
ｋ４”で登録されていることが分かる。係数登録画面４
０で登録された係数名は、計算式作成画面２０の左のリ
ストボックス２５に表示される。必要な係数の登録が完
了したら、使用者は「閉じる」ボタン４６をクリック
し、係数登録画面４０を閉じる。

【００１８】再び図２において、計算式作成画面２０の
下段には、システム登録された式名及び式の内容を表示
するリストボックス２８及び４つのコマンドボタン２９
〜３２が配置されている。上記のように計算式を作成し
た後、使用者が「追加」ボタン２９をクリックすると、
その計算式の名前及び内容がシステムに登録されるとと
もに、リストボックス２８にその式の項目が追加され
る。また、リストボックス２８でいずれかの式の項目を
選択し、「削除」ボタン３０をクリックすると、その式
がシステムから削除される。なお、システムに登録され
た式名は、リストボックス２８だけでなく、画面２０の
中段のリストボックス２５にも表示される。図２は、波
長２３０ｎｍ及び２６０ｎｍにおける吸光度（バックグ
ラウンド吸光分を補正した値）を求める式がそれぞれ式
名”ｃｏｒｒ２３０”及び”ｃｏｒｒ２６０”で登録さ
れ、２つの吸光度の比を求める式が式名”２６０＿２３
０＿ｒａｔｉｏ”で登録され、核酸の濃度を求める式が
式名”ＤＮＡ＿ｅｑｕ１”で登録されており、更に、蛋
白質の濃度を求める式が式名”Ｐｒｏｔｅｉｎ”で作成
されたところを示している。全ての計算式の作成が完了
したら、使用者は「閉じる」ボタン３１をクリックし、
計算式作成画面２０を閉じる。なお、計算式作成画面２
０を閉じる前に「保存」ボタン３２をクリックすると、
それまでに作成した計算式に関するデータをファイルの
形で記憶装置（図示せず）に保存することができる。

【００１９】以上のように計算式を作成した後、使用者
が入力装置を通じて所定の操作（例えば、メイン画面の
「測定」ボタンをクリックする）を行い、分光測定を実
行する。分光測定が完了したら、システムは、分光光度
計から採取された信号に基づいて各測定波長（２３０ｎ
ｍ、２６０ｎｍ、３２０ｎｍ）における吸光度を求める
とともに、それらの値を３つの変数”ＷＬ２３０”、”
ＷＬ２６０”及び”ＷＬ３２０”と関連づけて記憶す
る。次に、システムは、登録された各計算式を解析し、
その式の表す計算を実行する。このとき、計算式の中に
上記いずれかの変数が現れたら、システムは、その変数
に関連づけられた吸光度に置き換えて計算を実行する。
計算式の値が求められたら、システムはその値を計算式
の式名と関連づけて記憶する。また、計算式の解析にお
いて、その計算式の中に別の計算式の式名が現れたら、
システムはその別の計算式の式名をそれに関連づけられ
た値に置き換えて計算を実行する。

【００２０】全ての計算式の値が得られたら、システム
は、図４に示したように、測定結果及び計算結果を一覧
表示するテーブル４７を表示装置に表示する。このテー
ブル４７を構成する際、システムは、登録された変数及
び式毎にフィールド（カラム）を作成する。また、複数
のサンプルについて同じ条件で測定を行った場合、シス
テムは、各サンプルの測定毎にデータ列を追加する。
「印刷」ボタン４８をクリックすると、印刷装置（図示
せず）からテーブルを印字出力することができる。ま
た、「保存」ボタン４９をクリックすると、テーブルに
表示されたデータをファイルとして記憶装置（図示せ
ず）に保存することができる。

【００２１】図５に判定式作成画面５０を示す。判定式
作成画面５０は、特に分光測定で得られた測定値に関す
る比較判定式の作成に適した構成を有している。判定式
作成画面５０の構成要素のうち、中段及び下段に配置さ
れたリストボックス（５６、５７、５９）及びコマンド
ボタン（５８、６０〜６３）は、計算式作成画面２０の
リストボックス（２５、２６、２８）及びコマンドボタ
ン（２７、２９〜３２）と同様に構成され、同様に作用
するものである。ただし、判定式作成画面５０では、数
値計算に用いられる演算子（例えば四則演算子）ではな
く、比較判定や論理演算に用いられる演算子が演算子の
リストボックス５７に表示される。

【００２２】例として、分光測定により紫外域用フィル
タの品質チェックを行うことを考える。チェックするフ
ィルタの仕様は、波長２５４ｎｍの透過率（Ｔ１とす
る）が１．０％未満で、且つ、波長４０５ｎｍの透過率
（Ｔ２とする）が０．１％未満であるものとする。この
ようなフィルタのチェックを行うには、分光測定により
そのフィルタの透過率Ｔ１及びＴ２を測定し、次の論理
演算式（Ｔ１＜１．０）＆（Ｔ２＜０．１）（３）ただし、”＆”は論理積を求める演算子が真となるとき
そのフィルタを合格とし、そうでないとき不合格とすれ
ばよい。

【００２３】上記のような判定を行うための判定式は次
のように作成する。まず、使用者は、波長設定画面１０
で波長２５４ｎｍ及び４０５ｎｍにおける測定に関する
設定をそれぞれ変数名”ＷＬ２５４”及び”ＷＬ４０
５”でシステムに登録する。すると、判定式作成画面５
０のリストボックス５６に、ＷＬ２５４及びＷＬ４０５
という変数名が表示される。判定式作成画面５０におい
て、使用者は、判定式を識別する任意の式名をテキスト
ボックス５１に入力し、更に、リストボックス５６及び
５７に表示された変数名及び演算子を用いて、（ＷＬ２５４＜１．０）＆（ＷＬ４０５＜０．１）（４）という判定式をテキストボックス５４に入力する。ま
た、テキストボックス（Ｐａｓｓテキスト）５２には
「合格」に対応する任意の文字列を、またテキストボッ
クス（Ｆａｉｌテキスト）５３には「不合格」に対応す
る任意の文字列を入力する。以上の設定が完了したら、
使用者は、「追加」ボタン６０をクリックして判定式”
ＰＦ＿１”を登録する。図５は、「合格」及び「不合
格」に対応する文字列として”Ｐａｓｓ”及び”Ｆａｉ
ｌ”がそれぞれ設定されたところを示している。

【００２４】以上のように判定式を作成した後、使用者
は入力装置を通じて所定の操作を行い、分光測定を実行
する。分光測定が完了したら、システムは、分光光度計
から採取された信号に基づいて各測定波長（２５４ｎ
ｍ、４０５ｎｍ）における透過率を求めるとともに、そ
れらの値を２つの変数”ＷＬ２５４”及び”ＷＬ４０
５”と関連づけて記憶する。次に、システムは、登録さ
れた判定式”ＰＦ＿１”を解析し、その式の値が真とな
るか否かを判定する。このとき、判定式の中に上記いず
れかの変数が現れたら、システムは、その変数に関連づ
けられた吸光度に置き換えて計算を実行する。判定式の
値が求められたら、システムはその値を判定式の式名”
ＰＦ＿１”と関連づけて記憶する。

【００２５】判定結果が得られたら、システムは、図６
に示したように、測定結果及び判定結果を一覧表示する
テーブル６５を表示装置に表示する。このテーブル６５
を構成する際、システムは、登録された変数及び式毎に
フィールド（カラム）を作成する。また、複数のサンプ
ルについて同じ条件で測定を行った場合、システムは、
各サンプルの測定毎にデータ列を追加する。図６では、
２つのフィルタ（サンプルＩＤ＝１及び２）についての
チェック結果が表示されている。サンプルＩＤ＝１のフ
ィルタについては、測定で得られた変数ＷＬ２５４の値
が１．０を超えており、式（４）の値が偽となるた
め、”ＰＦ＿１”の値が”Ｆａｉｌ”になっている一
方、サンプルＩＤ＝２のフィルタについては、式（４）
の値が真であるため、”ＰＦ＿１”の値が”Ｐａｓｓ”
になっている。

【００２６】以上、本発明の一実施例である分光測定シ
ステムについて詳細に説明したが、本発明の実施例は上
記に限られるものではない。例えば、上記実施例では、
計算式作成画面と判定式作成画面を別に設けるようにし
たが、これは必須ではなく、一般の表計算ソフトウエア
等で用いられているような判定用の関数を定義し、それ
を計算式作成画面２０のテキストボックス２３に埋め込
むことにより、計算式作成画面２０で判定式も作成でき
るようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る分光測定シ
ステムでは、使用者が分光測定で得られた測定値を用い
る計算式や判定式等の様々な演算式を必要に応じて作成
することができ、且つ、その演算結果は測定終了後直ち
に出力される。従って、従来のように、測定データに基
づく計算や判定等の処理を使用者が自分で行ったり、あ
るいはそのような処理を行う別のソフトウエアにデータ
を転送するといった面倒な作業が不要となり、作業効率
が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である分光測定システムの
波長設定画面。

【図２】同システムの計算式作成画面。

【図３】同システムの係数登録画面。

【図４】測定結果及び計算結果が表示されたテーブ
ル。

【図５】同システムの判定式作成画面。

【図６】測定結果及び判定結果が表示されたテーブ
ル。

【符号の説明】

１０…波長設定画面２０…計算式作成画面４０…係数登録画面４７、６５…テーブル５０…判定式作成画面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松下英嗣京都市中京区西ノ京桑原町１番地株式会社島津製作所内Ｆターム(参考） 2G020 BA02 CA02 CB43 CD36 CD37 CD51 CD52 CD53 CD54 CD56 2G058 GA01 GD00 2G059 AA01 BB12 BB15 EE01 EE12 HH02 HH03 PP04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分光測定を行う目的波長、前記目的波長
における測定値を格納する変数の名前を表す文字列及び
所定の規則に従って作成された演算式を表す文字列を入
力するための入力手段、分光光度計による試料の測定を実行し、前記目的波長に
おける測定値を求める測定手段、前記演算式を表す文字列を解析し、その中に前記変数の
名前を表す文字列が含まれているときには該文字列を前
記測定値に置き換えて演算を実行する演算手段、及び前
記演算の結果を出力する出力手段を備えることを特徴と
する分光測定システム。