(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの液体試料流路上に光透過方向が同一で光路長の異なる複数のセルが一体化されて配置され、光透過方向でのそれらのセルの外形寸法が同一になっているフローセルと、
光源を備えその光源からの光を単一光路上の測定光として前記フローセルに照射する照射光学系と、
前記フローセルを透過した光を受光して検出する受光光学系と、
前記照射光学系と受光光学系のいずれかに設けられた分光手段と、
前記フローセルにある複数のセルから１つを選択して照射光学系の前記光路上に位置決めする第１のセル移動機構と、を備え、
前記照射光学系は、前記光源として波長特性の異なる複数の光源を備え、それらの光源からの光を測定光として前記単一光路に導くために共通の集光レンズ、及び前記複数の光源からの光をそれぞれ全反射させて前記集光レンズの互いに異なる部分に導くミラーからなる光学系を備えている検出装置。
【請求項２】
前記照射光学系はフローセルを照射する前記光路が水平方向になるように配置され、
前記フローセルは光路長の異なる複数のセルが上下に配置されるように垂直方向に設置され、
前記第１のセル移動機構は前記フローセルを垂直方向に移動させることによりセルを照射光学系の前記光路上に位置決めする機構である請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記フローセルを複数個備え、いずれかのフローセルを選択して照射光学系の前記光路上に位置決めする第２のセル移動機構を備えている請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記複数個のフローセルは照射光学系の前記光路に直交する垂直面に沿って水平方向に配置され、
前記第２のセル移動機構は前記フローセルを水平方向に移動させることにより所定のフローセルを照射光学系の前記光路上に位置決めする機構である請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記照射光学系は、いずれかの光源からの光を選択して前記光路に導入するシャッターをさらに備えている請求項１から４のいずれかに記載の検出装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の検出装置と、その検出装置に被測定液体試料を供給する試料供給機構とを備えている液体試料測定装置。
【請求項７】
前記試料供給機構は分析装置本体である請求項６に記載の液体試料測定装置。
【請求項８】
前記分析装置本体は溶出試験機又は液体クロマトグラフである請求項７に記載の液体試料測定装置。
【請求項９】
前記試料供給機構は被測定試料を供給する配管系である請求項６に記載の液体試料測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は種々の分析装置で液体試料を測定するために使用されるフローセルを備えた検出装置及び液体試料測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フローセルは、医薬品の錠剤が溶解していく状態をモニタするための溶出試験機や液体クロマトグラフなどの分析装置の検出装置、工場廃液などをモニタする測定装置の検出装置などにおいて、液体試料を流通させ、その吸光度を測定することにより液体試料中の所定成分濃度を測定するためなどに用いられている。
【０００３】
通常は１つの光路長をもつフローセルが使用されている。光路長が１つのフローセルで液体試料を測定していると、試料成分の濃度が低すぎる場合には感度が不足し、逆に濃度が高すぎる場合には吸光度が飽和状態となる不都合が生じる。
【０００４】
このような測定のダイナミックレンジに基づく不都合を解消するのが目的ではないが、１つのフローセルで２つの光路長を持ったものが提案されている（特開平４−２６８４４３号公報参照）。そこで提案されているフローセルは、光路長が互いに異なる２つのフローセルにより測定した透過率の比を演算することにより、２つのフローセルのガラス窓に付着した試料中の成分による測定光の吸収及びガラス窓における測定光の反射による透過率の測定誤差を相殺し、もってフローセル中の試料成分の正確な濃度を測定することを目的としたものである。そのため、２つの光路長のセルにそれぞれ同じ強さの光を照射し、それぞれのセルを透過した光の強度を測定している。しかしながら、そのように２つの光路長をもつフローセルであれば、広い濃度範囲にわたって液体試料を測定することもできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
提案されたフローセルでは、光路長の異なる２つのセルにそれぞれ同一光量の光を照射するために、光源からの光を２つの光路に分割し、かつ同じ光量になるように調整するための光学系が必要となる。その結果として、そのような光学系のコストが高くなるだけではなく、分割された２つの光束の光量を等しくすることも容易ではない。
【０００６】
また、提案されたそのフローセルでは、光路長の異なる２つのセルの外形寸法が異なっており、光路長の短いセル部分の外形寸法に比べて、光路長の長いセル部分の外形寸法の方が大きくなっている。このことは、液体試料での光路長とフローセルのガラスや石英などによる器壁での光路長を合わせた外形寸法が異なっていることを意味している。液体試料の屈折率とガラスや石英の屈折率は近いが、空気の屈折率はそれらよりも小さいため、そのような光路長の異なる２つのセル部分では光が透過する条件が異なることになり、両セル部分での吸光度から濃度を求める際に誤差が生じる。
【０００７】
本発明は広い濃度範囲にわたって測定を行なうことができるようにするとともに、測定精度を高め、さらに光軸調整を容易にすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明で使用されるフローセルは、１つの液体試料流路上に光透過方向が同一で光路長の異なる複数のセルが一体化されて配置され、光透過方向でのそれらのセルの外形寸法が同一になっている。
【０００９】
１つの液体試料流路上に光路長の異なる複数のセルが配置されているため、液体試料の濃度に応じて適当な光路長のセルを選択することにより、広い濃度範囲にわたって測定を行なうことができる。
また、光透過方向でのそれらのセルの外形寸法が同一になっているので、液体試料での光路長とフローセルの器壁での光路長を合わせたものが等しくなる。
【００１０】
本発明の検出装置は、このフローセルと、光源を備えその光源からの光を単一光路上の測定光としてこのフローセルに照射する照射光学系と、このフローセルを透過した光を受光して検出する受光光学系と、照射光学系と受光光学系のいずれかに設けられた分光手段と、このフローセルにある複数のセルから１つを選択して照射光学系の前記光路上に位置決めする第１のセル移動機構とを備えたものである。
本発明の液体試料測定装置は、このフローセルを備えた上記の検出装置と、その検出装置に被測定液体試料を供給する試料供給機構とを備えたものであり、前記照射光学系は、前記光源として波長特性の異なる複数の光源を備え、それらの光源からの光を測定光として前記単一光路に導くために共通の集光レンズ、及び前記複数の光源からの光をそれぞれ全反射させて前記集光レンズの互いに異なる部分に導くミラーからなる光学系を備えている。
波長特性の異なる複数の光源を備えることにより、測定波長領域を拡大することができる。そして、複数の光源からの光を共通の光学素子の異なる部分を使用して１つの共通の光路に導くことにより、光軸の調整が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態では、照射光学系はフローセルを照射する光路が水平方向になるように配置され、フローセルは光路長の異なる複数のセルが上下に配置されるように垂直方向に設置され、第１のセル移動機構はフローセルを垂直方向に移動させることによりセルを照射光学系の前記光路上に位置決めする機構である。
フローセルを上下方向に移動させるだけの簡単な機構で光路長を切り替えることができる。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、フローセルを複数個備えて複数個のフローセルからいずれかのフローセルを選択して照射光学系の前記光路上に位置決めする第２のセル移動機構を備えている。
この実施形態では、複数の試料を同時に測定できるようになるので、稼働率が向上する。
【００１３】
その実施形態の好ましいものでは、複数個のフローセルは照射光学系の前記光路に直交する垂直面に沿って水平方向に配置され、第２のセル移動機構はフローセルを水平方向に移動させることにより所定のフローセルを照射光学系の前記光路上に位置決めする機構である。第２のセル移動機構もセルを水平方向に移動させるだけであるので、機構が簡単になる。
【００１４】
複数の光源からの光は同時に共通の光路に導いてもよく、又はいずれかをシャッターにより選択して共通の光路に導入するようにしてもよい。複数の光源からの光を同時に光路に導く場合は、光源の切替えなしに広い波長領域を連続的に測定することができる。もし、いずれかの光源の光が他の光源の光による測定の妨害になる場合や、輝線を使って校正をする場合に輝線を発する光源の光だけを光路に導きたいときなどには、シャッターにより所望の光源からの光のみを導くようにすればよい。
【００１５】
本発明の液体試料測定装置では、試料供給機構は溶出試験機や液体クロマトグラフといった分析装置本体とすることもできるし、工場廃液などの被測定試料を供給する配管系とすることもできる。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明で使用するフローセルの一例を示したものである。
フローセル２は上下に連結された２つのセル２ａ，２ｂを備えており、これらのセル２ａと２ｂは光透過方向が同一方向（図では面内方向）で、光路長はセル２ａが１０ｍｍ、セル２ｂが１ｍｍである。２つのセル２ａ，２ｂの外形寸法Ｔは、ともに１３.０ｍｍで等しくなっている。光透過方向での両セル２ａ，２ｂの光路幅Ｗ（光透過方向に直交する方向の幅）は１３.０ｍｍで等しい。下側のセル２ｂの下端は液体試料入口４につながり、上側のセル２ａの上端は液体試料出口６につながっている。液体試料は入口４から入り、セル２ｂから２ａを経て出口６から排出されていく。このフローセル２は合成石英製であり、光透過方向の器壁の肉厚は、セル２ａでは１.５ｍｍ、セル２ｂでは６.０ｍｍである。
【００１７】
このフローセルを用いる検出装置では、測定用の光路は１本であり、被測定液体試料の濃度に応じてフローセル２を上下方向に移動させて、セル２ａ又は２ｂをその光路上に位置決めすることにより、何れかのセル２ａ又は２ｂで測定を行なう。すなわち、光路長の長いセル２ａでは低濃度試料を測定し、光路長の短い２ｂでは高濃度試料を測定するように、セル２を上下方向に移動させて切り替える。セル２ａの光路長はセル２ｂの光路長の１０倍であるので、セル２ａはセル２ｂに対し、１／１０の低濃度試料を測定するのに適し、吸光度に換算して１／２の吸光度の試料を測定するのに適する。
【００１８】
図２はこのフローセル２を使用した検出装置の一実施例を示したものである。フローセル２には下端の入口から液体試料が供給され、上端の出口から排出されていく。セル２は第１セル移動機構に該当するセル上下移動機構１０に固定されており、上下方向に移動して位置決めされる。
【００１９】
光源としてＤ２ランプ１２とハロゲンランプ１４の２つのランプが設けられており、それぞれのランプ１２，１４からの光はそれぞれ集光レンズ１３ａ，１３ｂにより集光され、ミラー１６ａ，１６ｂにより反射されて集光レンズ１８の異なる部分を経て共通の単一光路上に集光されるように配置されている。ランプ１２とミラー１６ａの間及びランプ１４とミラー１６ｂの間にはそれぞれシャッター１５ａ，１５ｂ（図３参照）が設けられており、それらのシャッターの開閉により一方のランプ１２又は１４からの光のみを測定用の光路上に導入することもできるし、両方のランプ１２，１４からの光を同時に測定用の光路上に導入することもできるようになっている。常に両方のランプ１２，１４からの光を同時に測定用の光路上に導入する場合には、シャッター１５ａ，１５ｂは不要である。レンズ１８で集光された光は、レンズ２０で平行光とされてフローセル２を照射する。ランプ１２，１４、レンズ１３ａ，１３ｂ，１８，２０、ミラー１６ａ，１６ｂ、集光レンズ１８及びシャッター１５ａ，１５ｂが照射光学系を構成している。
【００２０】
フローセル２を透過した平行光はレンズ２２で集光されて光ファイバ２４に導入され、光ファイバ２４を経て分光器２６に導かれる。分光器２６に導かれた光は、分光器２６内で分光され、光検出器により検出される。レンズ２２光、ファイバ２４及び分光器２６内の光検出器が受光光学系を構成している。
【００２１】
フローセル２は、試料が低濃度試料のときセル２ａが測定用の光路上にくるように、試料が高濃度試料のときセル２ｂが測定用の光路上にくるように、セル上下移動機構１０により位置決めされる。
【００２２】
図３は照射光学系と受光光学系を拡大して示したものである。フローセル２は紙面垂直方向に配置されており、受光光学系のランプ１２，１４は水平面内にあって互いに一直線上にくるように配置されている。レンズ１８は、その光軸がランプ１２，１４が配置されている直線と直交する向きに配置されている。ミラー１６ａ，１６ｂは集光レンズ１３ａ，１３ｂで集光されたそれぞれの光がミラー１６ａ，１６ｂで反射されてレンズ１８の半分ずつを使用して水平面上の同一光路上に集光されるように配置されている。ランプ１２とミラー１６ａの間及びランプ１４とミラー１６ｂの間にはそれぞれシャッター１５ａ，１５ｂが設けられている。
【００２３】
図４から図７はこのフローセルを複数個配置し、順次切り替えて光路上に位置決めするようにした検出装置の一実施例を示したものである。図４はその検出装置の全体の平面図、図５は側面図である。図６はセル上下移動プレート３２部分の正面図であり、図７はセル左右移動プレート３０部分の正面図である。
【００２４】
受光光学系及び照射光学系は図３に示したものであるので、説明は省略する。フローセル２−１〜２−ｎが水平方向に一列に配列されている。これらのフローセル２−１〜２−ｎは図７に示されるように、セル左右移動プレート３０に固定されており、それぞれのセル２−１〜２−ｎはそれぞれの分析装置又は配管からの流路に接続されている。セル左右移動プレート３０は、セル上下移動プレート３２に設けられたガイド溝３４ａ，３４ｂにより水平方向に移動可能に支持されている。セル上下移動プレート３２にはセル左右移動プレート３０を移動させるためのセル左右移動機構３６が設けられており、セル左右移動機構３６にはパルスモータ３８とそのパルスモータにより回転が駆動されるボールネジ４０が備えられている。セル左右移動プレート３０の下端部にはネジが形成され、そのネジがボールネジ４０と噛み合っていることにより、パルスモータ３８でボールネジ４０を回転させることにより、セル左右移動プレート３０を左右方向に水平に移動させ、所定の位置で所定のフローセルを光路上に位置決めできるようになっている。
セル左右移動プレート３０、ガイド溝３４ａ，３４ｂ、セル左右移動機構３６及びセル左右移動プレート３０の下端部ネジは第２のセル移動機構を構成している。
【００２５】
また、セル上下移動プレート３２は図５、図６に示されるように、セル上下移動用支柱４２によって上下方向に移動可能に支持されており、セル上下移動プレート３２を上下移動させるために、架台４４にはセル上下移動機構４６が設けられている。セル上下移動機構４６は、パルスモータ４８と、それにより駆動されるクランク軸５０を備えており、クランク軸５０によりセル上下移動プレート３２を上下方向に移動させて各フローセルの上下に配置された２つのセル２ａ，２ｂの何れかを測定用の光路上に位置決めする。５２は測定用の光を透過させるためにセル上下移動プレート３２に設けられた穴である。
セル上下移動プレート３２、セル上下移動用支柱４２及びセル上下移動機構４６は第１のセル移動機構を構成している。
【００２６】
この検出装置では、各フローセル２−１〜２−ｎに分析装置からの配管又は工場廃液を導く配管が接続されて液体試料が流通している。所定のフローセルを選択して測定用の光路上に位置決めするために、セル左右移動プレート３０がセル左右移動機構３６のパルスモータ３８により選択されて移動させられ、かつその試料の濃度に応じてセル上下移動機構４６のパルスモータ４８によりセル上下移動プレート３２が上下方向に移動をさせられて、セル２ａ又は２ｂが測定用の光路上に位置決めされる。
【００２７】
図８は本発明の液体試料測定装置の一実施例を概略的に示したブロック図である。６０は図４から図７で一例を示したような本発明における検出装置の一実施例であり、ここでは測定装置本体と名づける。その測定装置本体６０には分析装置又は配管など６２により試料が供給され、測定装置本体６０のフローセルを経て排出される。測定装置本体６０の分光器で得られた検出信号は吸光度又は更には濃度を表わす測定結果としてデータ処理装置であるパーソナルコンピュータ６４に導入されて処理される。パーソナルコンピュータ６４はまたフローセルの位置決めや、分光器の波長走査、更には光源の選択などの制御を行なう。
分析装置としては、例えば液体クロマトグラフや溶出試験機などが接続され、配管などとしては工場廃液や環境水を導くための配管が接続される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明で使用するフローセルは、１つの液体試料流路上に光透過方向が同一で光路長の異なる複数のセルが一体化されて配置され、光透過方向でのそれらのセルの外形寸法が同一になっているので、液体試料の濃度に応じて適当な光路長のセルを選択することにより、広い濃度範囲にわたって測定を行なうことができる。また、光透過方向でのそれらのセルの外形寸法が同一になっているので、液体試料での光路長とフローセルの器壁での光路長を合わせたものが等しくなり、セルを切り替えた場合にも濃度測定を精度よく行なうことができるようになり、例えば光路長の異なるセルで共通の検量線を用いることができるようになって校正が容易になる利点もある。
このフローセルを備えた本発明の検出装置及び液体試料測定装置は、このフローセルの利点を備えているだけでなく、照射光学系が光源として波長特性の異なる複数の光源を備え、それらの光源からの光をミラーで全反射させ共通の集光レンズの異なる部分を使用して前記光路に導く光学系を備えているので、測定波長領域を拡大することができるとともに、光軸の調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用するフローセルの一例を示す斜視図である。
【図２】同フローセルを使用した本発明の検出装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図３】図２の実施例における照射光学系と受光光学系を拡大して示した概略平面図である。
【図４】本発明の検出装置の他の実施例全体を示す平面図である。
【図５】同実施例の側面図である。
【図６】同実施例におけるセル上下移動プレート部分を示す正面図である。
【図７】同実施例におけるセル左右移動プレート部分を示す正面図である。
【図８】本発明の液体試料測定装置の一実施例を概略的に示したブロック図である。
【符号の説明】
２，２−１〜２−ｎ      フローセル
２ａ，２ｂ      セル
１０      セル上下移動機構
１２      Ｄ２ランプ
１４      ハロゲンランプ
１３ａ，１３ｂ，１８，２０，２２      集光レンズ
１５ａ，１５ｂ      シャッター
１６ａ，１６ｂ      ミラー
２４      光ファイバ
２６      分光器
３０      セル左右移動プレート
３２      セル上下移動プレート
３４ａ，３４ｂ      ガイド溝
３６      セル左右移動機構
３８      パルスモータ
４０      ボールネジ
４２      セル上下移動用支柱
４６      セル上下移動機構
４８      パルスモータ
５０      クランク軸
６０      測定装置本体
６２      分析装置又は配管
６４      パーソナルコンピュータ
【図１】
0003609029.tif 000002
【図２】
0003609029.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003609029.tif 000005
【図５】
0003609029.tif 000006
【図６】
0003609029.tif 000007
【図７】
0003609029.tif 000008
【図８】
0003609029.tif 000009