JPS6116010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は分光光度計に係り、より詳細にいえ
ば、回転分析計中で試料の光学的分析のために使
用する分光光度計に関するものである。 ある種の複光束分光光度計において、複光束は
モノクロメータによつて与えられる光束を物理的
に分離して得られる（ライプチツヒにあるアカデ
ミツシユ フアーラーグスゲーゼルシヤフト ゲ
ースト ポーテイツヒ社より1965年に出版された
ブランケンブルク編「鉱物学および化学における
光学測定処理および装置」の185頁ないし307頁に
記載されたH.メンケ氏およびL.メンケ氏の論文
参照）。分光光度計の光源の強度の変化を補償す
るために２光束に分離される。１光束は参照光強
度として用いられ、他の光束は測定しようとする
試料を通過する。 分光光度計の主要部品は種々のタイプのものを
選択することができる。光源は１つ又は２つの連
続放射ランプ、即ちハロゲン、重水素、水銀アー
クおよびキセノンの内のいずれか１つが選ばれ
る。プリズム又は格子の分散装置がモノクロメー
タに用いられる。検出器は一般に光電子増倍管又
は光電管、あるいは最近開発されたものとしてシ
リコンホトダイオードがある。分光光度計は多種
の利用できる部品および各種の可能な構造を多種
の方法で組合せることができる。 公知の分光光度計の欠点は使用する光源および
モノクロメータにもとづくものが多い。 タングステンハロゲンランプはいうまでもなく
可視光スペクトル領域における応用のために最も
頻ぱんに用いられる光源である。しかし前記ラン
プは次のような欠点があることがよく知られてい
る。 紫外光の放射強度は非常に弱い。 使用スペクトル中における光強度は非常に大き
く変化する。即ち、290nmにおける光の強度は
700nmにおける強度の約1/900となる。 可成りの割合の干渉光があり、従つて高価な阻
止フイルタを使用しなければならない。 光の強度の波長による変化を補償する装置は広
範な動作範囲をもつていなければならない。 寿命が比較的短かい。 光出力は小さく8lm／Ｗである。 かなりの電力消費がある。そして ランプの電源装置は比較的重くかさばる。 前記ランプについて紫外光領域における欠点を
取り除くために、ある種の分光光度計は第２の光
源、一般に重水素ランプが用いられる。しかし、
この方法は高価でかつかなり大きな容量になると
いう欠点がある。 光は又異なつた種類の電気放電を与えるラン
プ、即ちクセノン、水銀又はアルゴンランプによ
つて得られる。適用波長範囲において、クセノン
ランプは最も一様なスペクトルをもつており、そ
の光効率はタングステンランプよりもかなりよ
い。即ち150ワツトのランプでは21lm／Ｗであ
る。このランプは通常100ワツト以上の電力で用
いられ、かつ冷却することが非常に困難である。
しかも、このランプへの電力の供給およびランプ
の支持のための装置は容積が大きく高価となる。 格子モノクロメータは連続的に波長を変えるに
望ましい方法である。しかし、もし（吸光度３に
対応する）1000分の１に減衰するまでに直線誤差
が1.5％以下で測定することが要求されているな
らば、ランプとモノクロメータの関連機構からの
干渉光の割合を非常に小さく、即ち実際には１×
10^-4以下にしなければならない。単一格子モノク
ロメータでは干渉光の割合は多すぎるので、以上
の性能を得るためには複格子モノクロメータを用
いる。しかし複格子モノクロメータは高価で、か
つかさばり、しかも調整するのに比較的長時間を
要する。 米国特許明細書第3810696号は２つの光束を生
ずるフラツシユ管および干渉フイルタ又はモノク
ロメータを含む分光光度計を開示しておる。第１
光束は分析試料を通過し、第２光束は検出器に達
し、検出器は第２光束の強度に対応した基準信号
を発生する。しかし米国特許明細書第3810696号
はフラツシユ毎の（フラツシユ管中の）アーク位
置の変化による難点又は欠点、又は前記の難点を
克服するためにフラツシユ管とモノクロメータと
の間に置く装置に関して開示していない。 本発明は約100rpmで回転し小容量試料を支持
する回転子を有する臨床用化学分析計に用いる分
光光度計を組立てる問題にもとづいている。分光
光度計は現存の分光光度計では満足されない以下
の特徴をもつていなければならない。その特徴
は、 (1) 約1000rpmで回転するセル中に収容された液
体試料の吸光度の測定、 (2) 回転子上の30試料の測定時間が短かい、即ち
350ミリ秒以下、 (3) １測定当りの時間は50マイクロ秒以下、 (4) 液体試料の体積が小さい、即ち200マイクロ
リツタ、 (5) 290nm乃至700nmの間の波長の連続選択、 (6) 帯域幅8nm、 (7) 測定可能な吸光度が0.0乃至3.0と広範囲。被
験生体物質の正常な場合と病理的な場合の間、
たとえばライペミツク（lypaemic）血清と正
常血清の間のかなりの吸光度の差を補うために
これらの特徴は特に自動測定器の場合に重要で
ある。 (8) （標準偏差σが吸光度単位にして５×10^-4以
下である）酵素反応に対する要求にかなつた測
定の再現性。これは単一試料に対する吸光度の
測定の再現性に関連する。この点は動力学的方
法の場合特に重要である。これらの方法では吸
光度の変化が遅い。即ちもし再現性が良ければ
測定を早めることができる。これらの方法中で
は又吸光度レベルは時々非常に高くなる。（1.7
乃至2.2）。それ故吸光度の広い範囲にわたつて
再現性が特に良くなければならない。 (9) 吸光度の広い範囲にわたつての吸光度と濃度
の間のすぐれた直線性。この直線性は測定器の
使用を簡易化する。即ち検量線は必要でない。
吸光度の大きい場合には直線性を得るのが難し
く、特に紫外領域では困難である。それは単色
光の純度、即ち選択されたスペクトル帯域の外
に放射された残留光強度と選択されたスペクト
ル帯域内部の光の強度の比で定義される干渉光
の割合に関係する。 (10) 小容積。これは小さな乱雑な実験室で通常使
用する測定器の場合に必要な性質である。 (11) 維持のための手数の軽減。および (12) 低価格。 分光光度計の容積および価格を下げるために、
検出器として低雑音増幅器と組合せたシリコンホ
トダイオードを用いることがまた要望される。 もし前記の光度計の性能を比較的短かな測定時
間内に得なければならないときには、必要とする
信号対雑音比に関連して、また必要とするスペク
トル純度をもつた光束を得るのに特に技術的に困
難な点を生ずる。更に試料を収容しているセルの
形に関連して比較的長い光路にわたつて断面積の
小さな光束を用い、従つて光学装置の開口数を限
定し、それ故に光源からの光の集光立体角を限定
する必要がある。 試料における最大信号減衰が1000倍の場合に再
現性のある測定を行なうことが要求されるので、
吸光度零において信号対雑音比を少なくとも２×
10^-5にする必要がある。測定が非常に短時間内
（50マイクロ秒以下）に行なわれるので、広い通
過帯域を持つ増幅器が必要であり、従つて公知の
ように雑音は増幅器の通過帯域の幅が増加すると
増加するので、希望する信号対雑音比を得ること
が困難となる。この雑音の影響は従来の分光光度
計の雑音の影響と比較すればかなり大きく、従来
の分光光度計では、測定信号を１秒又はそれ以上
の時間について積分して雑音の測定値に対する影
響を減少させることができる。シリコンホトダイ
オードを用いることが要求され、ホトダイオード
と増幅器の結合は弱い信号レベルで操作される光
電子増倍管よりも雑音が多いので、適切な信号雑
音比を得ることはより困難である。シリコンホト
ダイオードは400nm以下の波長領域で光電子増幅
管より低感度であるので、上記の事情は特に上記
のスペクトルの部分で吸光度の大きな測定（Ａ＝
３）の場合にあてはまる。 前記の光度計特性を得ようとする場合、干渉光
および帯域幅効果にもとづくよく知られた非線型
問題を避けるためにモノクロメータより供給され
る光束は非常に高いスペクトル純度をもつていな
ければならない。もし分光光度計の価格および容
積を同時に減少させなければならないならば、光
度計の目的に要求される純度のスペクトルもつた
光束を得るための難点がある。これらの目的のた
めに焦点距離の短かい（約100mm）フイルタによ
つてスペクトル放射範囲が270乃至380nmに限定
された格子モノクロメータを用いて波長290nmに
おける干渉光の割合を約１×10^-4に減少させるこ
とが要求される。 本発明による分光光度計は、 (a) フラツシユ管、 (b) 前記フラツシユ管の各フラツシユからの一定
の空間分布をもつた光束を引き出す光学安定装
置、 (c) 前記安定装置より引き出される光を分散する
と共に光された光束を引き出す格子モノクロ
メータ、 (d) 前記光した光束を２光束に分割し、前記光
束の第１光束は分析試料を通過し、第２光束は
検出器に入射し、検出器は第２光束の強度に対
応した基準信号を発生する光学素子、および (e) 試料より放射される光束を受光するためにお
かれた第２検出器を包含することを特徴とす
る。 本発明による分光光度計は前記の希望する性能
をもち次の利点をもつている。即ち (1) 電力消費量および光の消散量が小さく、従つ
て電源装置の価格および容積を減少させること
ができ、熱的な抑制がないためにランプを非常
にコンパクトな光学装置（第６図参照）中に組
込むことができる。 (2) 光源（20×10^-6フラツシユ以上）および検出
器の動作時間が長く、信頼性が高く、維持費が
少なくてすむ。 (3) 光源として用いるランプの放射を安定する時
間を必要としない。 例示の形で付図と共に以下に示された記載は本
発明の望ましい実施例である。 第１図は本発明による分光光度計の光学装置の
斜視図であり、フラツシユ管１１と、球形鏡１２
を包含する光学装置と、レンズ１３（焦点距離８
mm、直径12.5mm）と、この明細書中では、“安定
装置”といわれ、フラツシユ管より格子モノクロ
メータ１６に送られた光の空間および角度分布を
一定にするために用いられる管すなわち光学装置
１４と、モノクロメータによつてシリコンホトダ
イオード１８に供給された光束の一部を反射して
基準信号を発生し、モノクロメータからの光束の
残りの部分をレンズ１９および２１（各レンズの
焦点距離は13mmで直径は８mmである）を介在して
伝送する光分割器１７と、試料を収容するセル２
２と、試料を通過する光束の強度に応答して電気
信号を供給するシリコンホトダイオード２５の前
におかれたレンズ２３およびオーダフイルタ２４
の１つを備えている。 第１図の光学装置はさらに零次回析光デフレク
タ１５と、干渉光を減少させるマスク２７と、測
定のために選ばれた波長を選択表示する装置２６
とを備えている。 フラツシユ管は約2.3μsec（マイクロ秒）継続
する光パルスを発生するクセノンランプで、前記
2.3マイクロ秒はたとえば30試料を保持し
1000rpmで回転する回転子をもつ高速回転分析計
の場合、試料が光束の軸中に滞在する時間（150
マイクロ秒以上）よりかなり小さい。 フラツシユ管１１は球型で約7Wのエネルギー
をもつている。１フラツシユ当り放出されるエネ
ルギーは2.3マイクロ秒内に0.3ジユールであると
すればこの2.3マイクロ秒間に放出される平均エ
ネルギーは130KWの連続作動するキセノンラン
プより放出するエネルギーに相当する。明らかに
フラツシユ管１１のようなパルス光発生ランプを
用いれば、光エネルギーレベルが高くなり、従つ
て信号対雑音比がよくなる。フラツシユ管１１を
用いる利点をまとめると次のようになる。 単一光源で全スペクトルが得られる、 消費電力が非常に低い、 ランプおよび電流供給装置がコンバクトであ
る、 スペクトルが比較的一様である、 使用寿命が長い、および 単色光のエネルギーレベルが非常に高い。 しかしフラツシユ管の電極間のアークの径路が
フラツシユ毎にランダムに変化し、その結果放射
光エネルギーおよびその空間分布が変化するため
に、フラツシユ管のようなパルス光光源を使用す
る場合の難点がある。第９図から第１１ｂ図を参
照した後述の説明のように、１フラツシユから次
のフラツシユへの放射光の空間的分布の変化によ
り、モノクロメータで選択された波長が対応して
変化して測定値の再現性に悪影響を与える。分光
光度計の場合再現性のある測定をするにはこれら
の変化を小さくするか或いは補償しなければなら
ない。 光強度の変化が測定結果に大きな影響を与えな
いように、変化を複光束を用いて、即ち試料を通
過する光束と基準光束を用いて補償する。 フラツシユ管の電極間のアークが可能な限りの
安定性をもつた空間位置を持つためには陽極３１
と陰極３２の間の距離は約1.5mmであるか又は始
動電極３３は陰極（第２図参照）のごく近傍、即
ち陰極より0.2乃至0.5mmの距離に配置されるかの
内の少なくとも１つの性能をもつた球型フラツシ
ユ管を用いるのが便利である。 各々渦巻き形をした陽極および陰極をもつてお
り、前記渦巻きは同じ平面上におかれ、各フラツ
シユに対応したアークが前記渦巻きのかどの間で
形成されるように相互に配置されたフラツシユ管
を用いることが特に便利である。米国マサチユー
セツツ州サレムにあるEG＆Ｇ社で製造されたFX
―233U型フラツシユ管がこゝに記載された本発
明の望ましい実施例として用いられる。他に同社
において製造されたXFX―119U型のフラツシユ
管も又用いることができる。 フラツシユ光の強度の空間分布の変動を減少さ
せるために、フラツシユ管の電極間に生じるアー
クがモノクロメータ（第９図参照）の入口スロツ
ト９３の幅方向に平行に伸びるようにフラツシユ
管１１を配置すると便利である。 これらの最後の２つの特徴はフラツシユ毎のア
ークの位置の変動にもとづくモノクロメータのよ
つて発生した光束の波長の変化を減少させるのに
役立つ。 前記のように第１図の光学装置中で光束を安定
させる装置はフラツシユ管１１で生じたフラツシ
ユの像を管１４の入口に結ばせるレンズ１３（又
はコンデンサ）を含む。第３図に示すように、光
線４１は管１４の内壁で反射せられ、管１４の出
口で光束４２の強度の空間分布を殆んど一定にす
る。陰極および陽極の近傍の部品より放射される
光線の空間位置が特に不安定である、即ち前記空
間位置がフラツシユ毎にかなり変化するので、前
記部品からの光線が管１４に入るのを防ぐために
安定装置が配置されることが望ましい。 管１４は光を反射する内壁をもつている。フラ
ツシユ管１１中のアークの像は管１４の光入口で
結ばれる。この管の光出口はモノクロメータの入
口スロツトと一致する。管１４の内側の大きさは
前記スロツトの大きさに対応する。管１４の断面
は円形、正方形又は長方形でよい。管１４の内壁
上における光束の連続した反射によつて、その強
度は管１４の光入口におけるフラツシユ毎の光強
度の空間分布の変動と無関係に管１４の光出口に
おける光束４２の強度の空間分布を一定にするこ
とができる。 前記の無関係の度合は管１４の選ばれた長さが
増加すると大きくなるが、反射回数の増加は又管
の長さに関係するので、管長が増せば光エネルギ
ーの損失もそれに対応して増加する。11又は22mm
の長さの管ではフラツシユ管中のアークの位置の
変動の測定の再現性に及ぼす影響はまだみられる
が、管１４をもたない配置の場合に得られる再現
性と比較して長さ11mmの管１４によつて既にかな
り改善された再現性が得られる。 同じ型および異なつた型のいくつかのフラツシ
ユ管について、長さ33mm、直径1.5mmの管１４お
よ長さ33mmで1.5mm×1.5mmの正方形の断面の管１
４を用いて再現性試験を行なつた。これらの試験
では試料セル２２が10nmの波長変化に対して吸
光度が0.4より２に増加する光学フイルタと取替
えられる。 上記試験によつて吸光度変化に対する以下の典
型的な偏位が得られた。

【表】 これらの結果はモノクロメータの入口スロツト
における光強度の空間分布を安定させるために管
１４を用いた場合再現性σをかなり改善できるこ
とを示している。 管１４の望ましい構造は、その内壁に反射塗付
剤を蒸発して塗付した、即ちふつ化マグネシウム
の保護層と共にアルミニウムを塗付した２つの半
円筒１１１および１１２（第８図）の組立てでつ
くられている。半円筒１１１および１１２はガラ
ス、金属又は成形プラスチツクで作ることができ
る。管１４はこのようにして適正な価格で製造す
ることができ、又許容できる寿命を持つことがで
きる。 管１４の劣化を防ぐために集光レンズ１３（第
１図）は管１４の光入口に接近するように配置す
るのが望ましい。類似の方法で管１４の光束の安
定している部分の像をモノクロメータの入口スリ
ツト上に形成する石英板又は焦点距離の短かいレ
ンズを管１４の出口に接近して置く。 管１４は特に測定試料の吸光度が大きい場合や
吸光度のピーク値の外側の領域で分光光度計を用
いて行なわれる測定の再現性を改善するに特に便
利な装置を構成している。更にフラツシユ管中の
アークの空間位置の安定性に対する要求がそれほ
ど厳密でなくてよい。 光束安定装置の管１４は又異なつた装置、即ち
石英円筒１４′を用いてつくることができ、前記
石英円筒１４′中では光線が円筒の壁上における
全反射（第７図参照）によつて混合される。他
方、組み合わせた光フアイバの束も又安定装置と
して用いることができる。 もし本発明による分光光度計中の安定装置を含
まない装置、即ちランプによつて与えられるフラ
ツシユの像を直接格子モノクロメータの入口スリ
ツト上に直接結ばせる装置（第９図参照）を用い
る場合の難点を考えると前記安定装置の操作を容
易に理することができる。 第９図は前記装置の略図である。フラツシユ管
１１中の各アークの像はレンズ１３によりモノク
ロメータの入口スロツト上に結ばれる。この像は
光強度ILのある分布を示し、この分布はアーク
の位置の機能中でフラツシユ毎に変化する（第１
０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ図参照）。第１０
ａ図および第１０ｂ図は回折平面ZOY中におい
て１フラツシユ（第１０ａ図）より次のフラツシ
ユ（第１０ｂ図）へのこの分布の変化を示す。第
１１ａ図および第１１ｂ図は回折平面に垂直な平
面ZOX中における１フラツシユ（第１１ａ図）
より次のフラツシユ（第１１ｂ図）への光強度の
分布の変化を示す。もし回折平面ZOY（入口ス
リツト、出口スリツトおよび格子を通る平面）中
における分布の変化を考えるならば、スリツトよ
り格子に入射する光の平均角はスリツト上への光
エネルギーの分布の変化と共に変動する。出口ス
リツト上に入射する光束の波長は光の入射角によ
つて変化するので、選択した平均波長も変化す
る。その結果試料の吸光度又は検出器の感度が波
長と共に変化するとき、再現性が悪くなる。更に
回折平面に垂直な平面中でフラツシユ毎のアーク
の位置の変化に伴つて光束の角の平均位置が変化
し、それに伴つて光分割器１７の入射角が変化す
る。斜め反射に関するフレネルの法則は反射係数
は光の入射角および偏光に伴なつて変化すること
を示している。入射角の変化によつて反射係数が
変化し、従つて測定の再現性に影響を与える。こ
れらの変化を例示するために光の分布の平均位置
がモノクロメータの入口スリツトで0.1mm移動す
ると仮定するが、これは焦点距離が100mmのモノ
クロメータ中での平均入射角が45度の場合5.9×
10^-2度の角の変化に対応する。この角変化によつ
て平板による反射光と透過光の比が0.2％程度変
化する。 更に光束（即ち測定光束又は基準光束）が横切
つているすべての媒体中での伝幡は空間的な不規
則性、即ちごく少量の粉体や他の不純物の影響を
うける。前記の場合再現性は又フラツシユ毎の光
束強度の空間分布の変化によつて影響をうける。
検出器の空間感度の変化も類似の効果をもつてい
る。 前記安定装置はフラツシユ毎のアークの移動の
分光光度計による測定の再現性に及ぼす負の効果
を低下する助けとなる。 使用したモノクロメータは凹面ホログラフ格子
１６を包含している。本例で用いた格子１６はジ
ヨビン・ユボン社で製作されたホログラフ凹面格
子で、以下の特性をもつている。 子持物の大きさ 32×32mm 使用可能な大きさ 30×30mm 線の数 １mm当り1800線 曲率半径 99.96mm アーム間の角 42゜ 入口スリツトと格子の間の距離 95.8mm 格子と出口スリツトの間の距離 98.7mm この格子の収差は特に290乃至600nmの波長に
対して補正するが、これらの波長の外側では収差
が低い状態で留まつている。モノクロメータ壁上
の反射および散乱による干渉光を減ずるために１
５のようなマスク（第１図および第６図参照）を
モノクロメータ中に配置する。マスクの傾きはモ
ノクロメータ壁で吸収されない光が出口スリツト
に到達しないような方向に反射されるように選
ぶ。この組立ては、モノクロメータ壁が回折平面
に垂直であつて、従つて吸収されない光が格子に
帰還し入口スリツトを介在して入射するような方
向に反射する従来の組立てとなつている。コンパ
クトな装置内でこれは特に零次回折に応用され
る。前記マスクのない場合、こゝに記載した装置
内では零次回折による干渉光は格子自体の干渉光
と同程度の大きさをもつている。 第１図に示した光分割器１７は薄い（即ち約
0.2mmの）石英平板である。この光分割器はモノ
クロメータ光束を、光分割器１７および分析試料
２２を通過する第１光束および光分割器によつて
反射してホトダイオード１８に入射する第２光束
に分割し、ホトダイオード１８は第２光束の強度
に応答して基準信号を発生する。このモノクロメ
ータ光束の物理的分割はフラツシユによつて限定
されたエネルギーの変動を補償するために行なわ
れる。分光光度計の測定値は試料より射出される
光束とホトダイオード１８に到達する光束のエネ
ルギー比より計算するので、これらの変動は分光
光度計の測定値に影響を与えない。 モノクロメータの入口スロツトに入射する光束
を安定させるための装置の操作の記載中で前にの
べたように、フラツシユ毎のアークの位置の変化
によつて光分割器１７上への入射角の変化を生
じ、その結果平板の反射係数の変化をもたらす。
反射係数の変化は次の測定の再現性に影響を与え
る。入射角の小さい場合平板の反射係数の変化は
非常に小さいので、光分割器１７の反射係数の変
化を小さくするためには、平板を回折平面に直角
に、又入射角を小さくして配置することが便利で
ある。光学的装置を複雑にしないで光分割器を入
射光に対して小さな角、即ち10゜乃至25゜で特に
約14゜の角でおくためには、モノクロメータ中で
光分割器がホログラフ格子１６より（第６図中
の）モノクロメータ出口スリツト９４に照射され
た収束光束の経路中におかれる。以上の配置によ
つて出口スリツトに対応したスリツトに到達し、
次いで基準ホトダイオード１８に直接到達する収
束基準光束を与える。 レンズ１９および２１を含む光学装置はモノク
ロメータ格子の像を試料入口アパーチヤ上に結
び、モノクロメータ出口スリツトの像を試料出口
アパーチヤ上に結ぶ。この配置は最適の状態で光
束を使用することができるようにするものであ
る。 試料の背後におかれたオーダフイルタ２４はあ
る試料の螢光による光、高次の回折による光およ
びある種の干渉光を除くための着色されたガラス
製の帯域フイルタである。 最後に試料を通過した光束はホイダイオード２
５の上に集光せられ、ダイオード２５はその上に
入射した光束の強度に応答して信号を発生する。 各ホトダイオードより発生した光電流は各光パ
ルスについて積算され、その結果生じた信号はア
ナログ・デジタル変換後マイクロプロセツサで処
理される。 今迄記載された実施例は回転分析計に対して特
に適している。この実施例はごく少ない部品を用
いた簡単な光学的構造を用いている。フラツシユ
時間が非常に短かい（2.3マイクロ秒）ので、試
料が移動するとき縁効果（即ち光がセル壁に沿つ
て進行する）はみられない。 第５図のブロツク図は第１図に示された試料２
２を収容する回転子６２を含む回転分析計中にお
ける本発明による分光光度計６１を使用（第１図
参照）している場合を例示する。矢印７４は分光
光度計による測定の間の回転子６２の回転方向を
示す。プログラム可能な電力供給源６４は分光光
度計６１のフラツシユ光１１を付勢する。マイク
ロプロセツサ６６によつて装置は制御せられ、結
果が計算される。選ばれた試料が正確に光束の軸
上にあるとき、行なわれるべき動作がマイクロプ
ロセツサ６６によつて開始される。その位置は回
転子上の目印を検出する光学的位置検出器６５に
よつて検出される。積算器６７は第１図中のホト
ダイオード２５で受光した光束、即ち試料２２を
通過する光束に応答して得られた信号を積算す
る。積算器６８は第１図中のホトダイオード１８
で受光した光束、即ち基準光束に応答した信号を
積算する。自動的に調節可能な利得を持つている
増幅器６９は積算器６７の出力信号を増幅する。
増幅器６９はマイクロプロセツサ６６と接続され
ている。多重回路７１は積算器６８の出力（基準
信号）および増幅器６９の出力（測定信号）を交
互にアナログ―デジタル変換器７２に伝送し、こ
の変換器はアナログ入力信号を変換し、その出力
をデジタルの形でマイクロプロセツサ６６に送
る。変換器７２の最大分解能をもつ範囲を使用す
るために、信号の減衰に従つて増幅器６９は測定
した信号チヤネルの利得に自動的に適合される。
変換器を最適条件下で使用するために受信信号又
は発信信号のレベルを又波長に応じてフラツシユ
管に供給する回路６４の電圧を変化させて調節す
る。この調節も又マイクロプロセツサで制御され
る。最後にマイクロプロセツサはすべての要求さ
れる計算、即ち透過度、吸光度、幾つかの測定の
平均値、および濃度を求め、測定結果に応答した
信号を表示・記録装置７３の中の少なくとも１つ
に供給する。複光束分光光度計は光源の強度の変
化および試料の光度計特性の希望しないドリフ
ト、即ちある臨床化学分析中における試薬の進行
的変化を補償するために用いられる。最後に被測
定試料と同じドリフトをもつた基準試料について
測定する。同時に基準信号および測定信号を供給
する２つの異なつた光束を含む装置では光学装置
および複光検出装置が複雑なために比較的高価で
あるので、複光束分光光度計で前記装置を備えた
ものは少ない。１つの試料より他の試料へ光束を
切換えたり又は単一光束の前で試料を切換えたり
する機械的装置を用いて基準試料と被験試料を順
次測定する装置が普通よく用いられている。この
方法は一般に単一検出装置を用いており、２つの
継続した測定の間の光源の強度の変化を補償する
ことができない。 フラツシユ管を使用するには２つの光検出器を
有する装置を必要とするが、光強度が大きい場
合、信号対雑音比に関して適当な光度計性能をも
つている安価なシリコンホトダイオードの使用が
可能となる。回転分析計の場合、本発明による分
光光度計は基準試料と被験試料を切換える場合に
生ずる望ましくない光度計のドリフトを補償す
る。切換えは、回転子が回転するとき、分光光度
計が(a) 被験試料および(b) 回転子上に配置され
た被験試料間に挿入した少なくとも１つの基準試
料による吸光を示す信号を発生する。 以上に記載された本発明による分光光度計は回
転分析計について特に適当である。より一般的な
使用に耐え公知の装置以上の利点のある複光束分
光光度計を得るために、分光光度計を第４図に示
すように変形することができる。 第４図に示した変形では機械的移動部品のない
複光束分光光度計を示す。光された光束は静的
に２つの測定光束に分割される。各光束中に試料
をおくことができる。この場合ほぼ同じ強度をも
つた光束を得ることが望まれる。この目的で0.3
乃至１mmのピツチをもつたロンキ格子を石英平板
上におくことによつて形成された光分割器１７が
用いられる。この格子は反射および透過帯域を規
則的に交替させる点に特徴がある。前記のように
光束は出口スリツトを通過して光分割器の方へ進
む。次いでレンズ５３を経由して基準試料５４を
通過する光束を形成し（関連した帯域フイルタは
第４図に示されていない）、ホトダイオード２５
上に入射する。平板で反射された光束は反転機５
２で出口スリツトへ進路がまげられ、次いでレン
ズ５５を経由してホトダイオード１８に入射され
る。被験試料５６は反射光束の経路中におくこと
ができる。 本発明による装置は可動性の機械部品をもたな
い一般的な使用に耐え、又フラツシユ管および光
束安定装置にもとづく利点をもつた複光束分光光
度計である。しかし定義によれば、この分光光度
計は与えられたスペクトル範囲で多種の試料の透
過度又は吸光度の測定、即ち静止状態のセル中に
入れた臨床化学分析に用いる溶液の従来の測定に
も用いることができる。 光学側定は連続したスペクトル範囲における試
料のあらかじめ定められたいくつかの波長におけ
る吸光度の測定又は試料の透過性の記録に関係す
ることができる。後者の場合には、試料が存在し
ない場合の信号の比の値がマイクロプロセツサ記
憶装置内にあらかじめ記憶せられ、それ故基礎レ
ベルを正確にさし引くことができ、測定精度をま
すことができる。その場合に波長選択格子の運動
をモータで制御する。 この明細書のはしがきでのべた重要な利点は、
第６図に示したように、本発明による分光光度計
は容積が非常に小さくて非常にコンパクトである
ことである。第１図と関連して前に記載した部品
に加えて、第６図は試料を透過する光束の強度に
応答する信号前置増幅器を包含するケーシング９
１、オーダフイルタ２４のセレクタ９２、モノク
ロメータ入口スリツトを包含する平板、モノクロ
メータの出口スリツトを包含する平板９４、ケー
シング９１の位置を調節する調節ねじ９５、モー
タによつて波長を選択する軸９６およびもし電源
６４が主装置によつて駆動されるならば、電源回
路網との接続装置９７が示される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による分光光度計の光学装置の
斜視図、第２図は第１図のフラツシユ管１１の電
極の好ましい配置を示す略図、第３図は第１図の
光学装置内の光束の安定装置の一部の断面図、第
４図は第１図の光学装置の他の実施例を示す説明
図、第５図は回転分析計中における本発明による
分光光度計の使用例を示すブロツク図、第６図は
本発明による分光光度計の容積が小さくコンパク
トな構造の例を示す斜視図である。第７図は第１
図の光学装置内で安定な光束を得るための第２装
置の部分を示す図、第８図は第１図の管１４の好
ましい構造を示す図、第９図は第１図に示した管
１４を除いたフラツシユ管からモノクロメータの
入口スロツト迄を示す光学的配置の略図、第１０
ａ図、第１０ｂ図、第１１ａ図および第１１ｂ図
は第９図の配置を用いたときのフラツシユ毎のモ
ノクロメータの入口スロツトにおける光強度の空
間分布の典型的な変化を示す図である。 １１…フラツシユ管、１４…反射用内壁をもつ
た管、１４′…石英円筒、１５…零次回折光デフ
レクタ、１６…格子モノクロメータ、１７…光分
割器、１８…シリコンホトダイオード、２２…分
析試料、２５…シリコンホトダイオード、３１…
陽極、３２…陰極、３３…始動電極、５４…基準
試料、５６…被験試料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フラツシユ管と、 該フラツシユ管からの全てのフラツシユにつき
   ほぼ同じ空間分布をもつた光束を出口において引
   き出す光学的安定装置と、 該安定装置により引き出された光束を分散する
   と共に、光された光束を引き出す格子モノクロ
   メータと、 前記光された光束を、分析試料を通過する第
   １光束と基準信号を発生する第１検出器に受光さ
   れる第２光束とに分割する光分割装置と、 前記分析試料を通過した第１光束を受光するよ
   うに配置された第２検出器と、 を有することを特徴とする分光光度計。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された分光光度
   計において、アークの位置を安定化させるために
   前記フラツシユ管は陰極に対して陽極よりも近く
   にある始動電極を備えたことを特徴とする分光光
   度計。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載された分光光度
   計において、前記各フラツシユの光束を多重反射
   させるために前記安定装置は反射用内壁をもつた
   管であることを特徴とする分光光度計。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載された分光光度
   計において、前記モノクロメータがホログラフ凹
   面格子を備えていることを特徴とする分光光度
   計。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載された分光光度
   計において、前記光分割装置は、前記の光した
   光束の入射角が10゜乃至25゜であるように配置さ
   れた薄い石英板であることを特徴とする分光光度
   計。 ６ 特許請求の範囲第１項に記載された分光光度
   計において、前記光分割装置が交互に透明片およ
   び反射片を有する石英板であることを特徴とする
   分光光度計。 ７ 特許請求の範囲第１項に記載された分光光度
   計において、前記安定装置が前記各フラツシユの
   光束を多重反射させるための石英円筒を有してい
   ることを特徴とする分光光度計。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載された分光光度
   計において、分析試料および基準試料を前記光分
   割装置より来る第１および第２光束の光路上にそ
   れぞれ設置することができることを特徴とする分
   光光度計。