(57)【要約】【課題】スペクトルに生じるノイズを抑制しつつ、測定時間が長くなるのを防止することができる分光光度計及び分光分析用プログラムを提供する。【解決手段】波長領域特定処理部４３により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、ベースライン補正処理部４１及び試料測定処理部４２における検出器１４のスキャンを行わせる。これにより、例えば特定の波長領域についてのみ、検出器１４によるスキャン速度を遅くしたり、サンプリングピッチを細分化したりすることにより、ノイズが生じやすい波長領域におけるノイズを抑制することができる。したがって、スペクトルに生じるノイズを抑制しつつ、測定時間が長くなるのを防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を分光器により分光して試料に照射し、試料からの光を検出器でスキャンすることにより、少なくとも紫外領域及び可視領域におけるスペクトルを測定することができる分光光度計であって、
試料がない状態で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、ベースラインを補正するための処理を行うベースライン補正処理部と、
ベースラインを補正するための処理が行われた後の状態で、試料からの光を前記検出器でスキャンさせることにより、試料を測定するための処理を行う試料測定処理部と、
試料がない状態で試料測定時よりも低速で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定する波長領域特定処理部とを備え、
前記ベースライン補正処理部及び前記試料測定処理部は、前記波長領域特定処理部により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、前記検出器をスキャンさせることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
前記波長領域特定処理部は、低速で前記検出器をスキャンさせることにより得られた各波長につき複数回分の受光エネルギーデータを、同じ波長同士で除算することにより比率データを算出し、当該比率データに基づいて、前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定することを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項３】
前記波長領域特定処理部は、前記比率データを波長に応じて複数のグループに分割し、グループごとに主成分分析を行うことにより、ノイズが多いグループに対応する波長領域を特定して、当該波長領域を前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とすることを特徴とする請求項２に記載の分光光度計。
【請求項４】
光源からの光を分光器により分光して試料に照射し、試料からの光を検出器でスキャンすることにより、少なくとも紫外領域及び可視領域におけるスペクトルを測定することができる分光光度計に用いられる分光分析用プログラムであって、
試料がない状態で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、ベースラインを補正するための処理を行うベースライン補正処理部と、
ベースラインを補正するための処理が行われた後の状態で、試料からの光を前記検出器でスキャンさせることにより、試料を測定するための処理を行う試料測定処理部と、
試料がない状態で試料測定時よりも低速で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定する波長領域特定処理部としてコンピュータを機能させ、
前記ベースライン補正処理部及び前記試料測定処理部は、前記波長領域特定処理部により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、前記検出器をスキャンさせることを特徴とする分光分析用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を分光器により分光して試料に照射し、試料からの光を検出器でスキャンすることにより、少なくとも紫外領域及び可視領域におけるスペクトルを測定することができる分光光度計及び分光分析用プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば紫外可視分光光度計や紫外可視近赤外分光光度計などの分光光度計においては、光源からの光を分光器により分光して試料に照射し、試料からの光を検出器でスキャンすることにより、透過スペクトル又は反射スペクトルなどのスペクトルを測定することができる。
【０００３】
この種の分光光度計の中には、試料がない状態で検出器によるスキャンを行い、得られた受光エネルギーデータに基づいて、ベースラインを補正することができるようになっているものがある（例えば、下記特許文献１参照）。試料のスペクトル測定は、ベースラインを補正するための処理が行われた後の状態で実行される。これにより、分光光度計に備えられた光源、分光器及び検出器などの各部の特性が測定結果に与える影響を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４７８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような分光光度計を用いて試料を測定する場合、紫外領域（例えば、１９０〜３００ｎｍ）や近赤外領域（例えば、２０００ｎｍ以上）では、測定により得られたスペクトルにノイズが生じやすいという問題があった。また、波長によって検出器の種類を切り替えるような構成の場合には、検出器の切替領域（例えば、８００〜１０００ｎｍ）においても、スペクトルにノイズが生じやすい傾向がある。
【０００６】
そこで、スペクトルに生じるノイズの影響を抑制するために、検出器によるスキャン速度を遅くしたり、サンプリングピッチを細分化したりすることが考えられる。すなわち、検出器によるスキャン速度を遅くすれば、積算回数が増加し、サンプリングピッチを細分化すれば、移動平均回数が増加するため、スペクトルに生じるノイズを減少させることができる。
【０００７】
しかしながら、検出器によるスキャン速度を遅くしたり、サンプリングピッチを細分化したりした場合には、試料の測定に時間がかかるという問題がある。特に、複数の試料を続けて測定するような場合には、各試料の測定にかかる時間が長くなることにより、全体として非常に長い時間をかけて測定を行わなければならない。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、スペクトルに生じるノイズを抑制しつつ、測定時間が長くなるのを防止することができる分光光度計及び分光分析用プログラム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】
本発明に係る分光光度計は、光源からの光を分光器により分光して試料に照射し、試料からの光を検出器でスキャンすることにより、少なくとも紫外領域及び可視領域におけるスペクトルを測定することができる分光光度計であって、試料がない状態で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、ベースラインを補正するための処理を行うベースライン補正処理部と、ベースラインを補正するための処理が行われた後の状態で、試料からの光を前記検出器でスキャンさせることにより、試料を測定するための処理を行う試料測定処理部と、試料がない状態で試料測定時よりも低速で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定する波長領域特定処理部とを備え、前記ベースライン補正処理部及び前記試料測定処理部は、前記波長領域特定処理部により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、前記検出器をスキャンさせることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、波長領域特定処理部により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、ベースライン補正処理部及び試料測定処理部における検出器のスキャンを行わせることができる。これにより、例えば特定の波長領域についてのみ、検出器によるスキャン速度を遅くしたり、サンプリングピッチを細分化したりすることにより、ノイズが生じやすい波長領域におけるノイズを抑制することができる。したがって、スペクトルに生じるノイズを抑制しつつ、測定時間が長くなるのを防止することができる。
【００１１】
特に、測定条件を変更すべき波長領域を特定するための処理を行う際には、試料測定時よりも低速で検出器をスキャンさせることにより得られた各波長につき複数回分の受光エネルギーデータを用いることができるため、ノイズが生じやすい波長領域をより精度よく特定することができる。したがって、このようにして特定された波長領域を検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とすることにより、スペクトルに生じるノイズをより効果的に抑制することができる。
【００１２】
前記波長領域特定処理部は、低速で前記検出器をスキャンさせることにより得られた各波長につき複数回分の受光エネルギーデータを、同じ波長同士で除算することにより比率データを算出し、当該比率データに基づいて、前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定するものであってもよい。
【００１３】
このような構成によれば、各波長につき複数回分の受光エネルギーデータを同じ波長同士で除算することにより算出された比率データを用いて、ノイズが生じやすい波長領域をより精度よく特定することができる。そのため、当該波長領域を検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とすることにより、スペクトルに生じるノイズをさらに効果的に抑制することができる。
【００１４】
前記波長領域特定処理部は、前記比率データを波長に応じて複数のグループに分割し、グループごとに主成分分析を行うことにより、ノイズが多いグループに対応する波長領域を特定して、当該波長領域を前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とするものであってもよい。
【００１５】
このような構成によれば、主成分分析を用いることにより、ノイズが多いグループに対応する波長領域をより精度よく特定することができる。そのため、当該波長領域を検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とすることにより、スペクトルに生じるノイズをさらに効果的に抑制することができる。
【００１６】
本発明に係る分光分析用プログラムは、光源からの光を分光器により分光して試料に照射し、試料からの光を検出器でスキャンすることにより、少なくとも紫外領域及び可視領域におけるスペクトルを測定することができる分光光度計に用いられる分光分析用プログラムであって、試料がない状態で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、ベースラインを補正するための処理を行うベースライン補正処理部と、ベースラインを補正するための処理が行われた後の状態で、試料からの光を前記検出器でスキャンさせることにより、試料を測定するための処理を行う試料測定処理部と、試料がない状態で試料測定時よりも低速で前記検出器をスキャンさせ、得られた受光エネルギーデータに基づいて、前記検出器でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定する波長領域特定処理部としてコンピュータを機能させ、前記ベースライン補正処理部及び前記試料測定処理部は、前記波長領域特定処理部により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、前記検出器をスキャンさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ノイズが生じやすい波長領域における測定条件についてのみ、他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、ベースライン補正処理部及び試料測定処理部における検出器のスキャンを行わせることができるため、スペクトルに生じるノイズを抑制しつつ、測定時間が長くなるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る分光光度計の構成例を示したブロック図である。
【図２】制御部による処理の一例を示したフローチャートである。
【図３】制御部の波長領域特定処理部が低速で検出器をスキャンさせたときに得られる受光エネルギーデータの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る分光光度計の構成例を示したブロック図である。この分光光度計は、例えば紫外可視分光光度計であり、紫外領域及び可視領域におけるスペクトルを測定することができる。ただし、本発明が適用される分光光度計は、紫外可視分光光度計に限らず、例えば紫外可視近赤外分光光度計などのように、少なくとも紫外領域及び可視領域におけるスペクトルを測定することができるような他の分光光度計であってもよい。
【００２０】
この分光光度計には、光源１１、分光器１２、試料セル１３及び検出器１４などを含む測定機構１が備えられている。測定機構１では、光源１１からの光を分光器１２により分光して試料セル１３に照射し、試料セル１３内の試料からの光を検出器１４でスキャンすることにより、透過スペクトル又は反射スペクトルなどのスペクトルを測定することができる。
【００２１】
光源１１としては、例えば重水素ランプ又はハロゲンランプなどを用いることができる。光源１１からの光は、例えば回折格子などの分光器１２により波長ごとの光に分光され、試料セル１３内の試料に照射される。したがって、試料セル１３内の試料からの透過光を検出器１４でスキャンすれば、透過スペクトルを測定することが可能であり、反射光を検出器１４でスキャンすれば、反射スペクトルを測定することが可能である。
【００２２】
検出器１４は、例えば光電子増倍管やＰｂＳ検出器により構成することができる。この例では、波長によって検出器１４の種類を切り替えることができるような構成となっており、波長が短い領域のスペクトルを光電子増倍管で検出し、波長が長い領域のスペクトルをＰｂＳ検出器により検出するようになっている。このような構成からなる紫外可視分光光度計では、紫外領域（例えば、１９０〜３００ｎｍ）と検出器１４の切替領域（例えば、８００〜１０００ｎｍ）との２箇所において、スペクトルにノイズが生じやすい傾向がある。
【００２３】
検出器１４では、受光エネルギーに応じた信号が出力され、その出力信号が増幅器２により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３においてデジタル信号に変換されて、制御部４に入力される。制御部４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、当該分光光度計に備えられた測定機構１などの各部の動作を制御する。制御部４には、例えば操作部５、表示部６及び記憶部７などが接続されている。
【００２４】
操作部５は、例えばキーボード又はマウスを含む構成であり、作業者が操作部５を操作することにより入力作業を行うことができるようになっている。表示部６は、例えば液晶表示器などにより構成することができ、制御部４による処理の結果などを表示部６に表示させることができるようになっている。記憶部７は、例えばハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成することができる。
【００２５】
制御部４は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、例えばベースライン補正処理部４１、試料測定処理部４２及び波長領域特定処理部４３などの各種機能部として機能する。ベースライン補正処理部４１は、試料セル１３内に試料がない状態（例えば溶媒のみがある状態）で光源１１から光を照射させ、検出器１４をスキャンさせることにより、得られた受光エネルギーデータに基づいて、ベースラインを補正するための処理を行う。このようなベースラインを補正するための処理については、公知の技術であるため、詳細な説明を省略することとする。
【００２６】
試料測定処理部４２は、試料セル１３内に試料がある状態で、試料からの光（例えば透過光又は反射光）を検出器１４でスキャンさせることにより、試料を測定するための処理を行う。試料を測定するための処理は、ベースラインを補正するための処理が行われた後の状態で実行される。これにより、分光光度計に備えられた光源１１、分光器１２及び検出器１４などの各部の特性が測定結果に与える影響を抑制することができる。このような試料を測定するための処理については、公知の技術であるため、詳細な説明を省略することとする。
【００２７】
波長領域特定処理部４３は、検出器１４でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定する。特定された波長領域のデータ（特定波長領域データ）は記憶部７に記憶され、ベースライン補正処理部４１及び試料測定処理部４２による処理の際に用いられる。すなわち、ベースライン補正処理部４１及び試料測定処理部４２は、波長領域特定処理部４３により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、検出器１４をスキャンさせるようになっている。以下では、波長領域特定処理部４３による処理の一例について具体的に説明する。
【００２８】
図２は、制御部４による処理の一例を示したフローチャートである。検出器１４をスキャンさせる際のスキャン速度、サンプリングピッチ及び波長領域などといった測定条件については、作業者が操作部５を操作することにより予め設定することができるようになっている。このように、作業者の操作によって測定条件が設定された場合には、制御部４により、設定された測定条件を記憶部７に記憶させるための処理が行われる（ステップＳ１０１）。
【００２９】
その後、制御部４の波長領域特定処理部４３は、試料がない状態で光源１１から光を照射させ、検出器１４をスキャンさせる（ステップＳ１０２）。このとき、サンプリングピッチ及び波長領域などは、予め設定された測定条件とされるが、スキャン速度については、予め設定されたスキャン速度よりも低速で検出器１４をスキャンさせる。すなわち、試料測定時（又はベースライン補正時）よりも低速で検出器１４をスキャンさせるようになっている。
【００３０】
図３は、制御部４の波長領域特定処理部４３が低速で検出器１４をスキャンさせたときに得られる受光エネルギーデータの一例を示した図である。この例では、検出器１４のスキャン速度を低速とすることにより、積算回数として８回分の受光エネルギーデータが得られる。すなわち、検出器１４をスキャンさせることにより、各波長につき８回分（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８）の受光エネルギーデータＥｎが得られるようになっている。本実施形態では、このようにして得られた受光エネルギーデータＥｎを積算回数分（８回分）のエネルギー曲線として捉え、当該受光エネルギーデータＥｎに基づいて、検出器１４でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域を特定するようになっている。
【００３１】
具体的には、まず、図２のステップＳ１０３に示すように、得られた受光エネルギーデータＥｎに基づいて比率データが算出される。このとき、得られた各波長につき積算回数分（８回分）の受光エネルギーデータＥｎが、例えば波長ごとに下記式に代入されて同じ波長同士で除算されることにより、各波長につき積算回数分（８回分）の比率データＴｎが算出されるようになっている。このようにして算出された各波長の比率データＴｎは、積算回数分（８回分）の比率曲線として捉えることができる。
Ｔ１＝（Ｅ１／Ｅ２）×１００
Ｔ２＝（Ｅ２／Ｅ３）×１００
Ｔ３＝（Ｅ３／Ｅ４）×１００
Ｔ４＝（Ｅ４／Ｅ５）×１００
Ｔ５＝（Ｅ５／Ｅ６）×１００
Ｔ６＝（Ｅ６／Ｅ７）×１００
Ｔ７＝（Ｅ７／Ｅ８）×１００
Ｔ８＝（Ｅ８／Ｅ１）×１００
【００３２】
次に、上記のようにして得られた各波長につき積算回数分（８回分）の比率データＴｎが、波長に応じて複数のグループに分割され、グループごとに主成分分析が行われる（ステップＳ１０４）。例えばステップＳ１０１の測定条件設定時に、波長領域が２００〜２０００ｎｍに設定された場合には、当該波長領域を２００〜４００ｎｍ（第１グループ）、４００〜６００ｎｍ（第２グループ）、６００〜８００ｎｍ（第３グループ）、８００〜１０００ｎｍ（第４グループ）、１０００〜１２００ｎｍ（第５グループ）、１２００〜１４００ｎｍ（第６グループ）、１４００〜１６００ｎｍ（第７グループ）、１６００〜１８００ｎｍ（第８グループ）、１８００〜２０００ｎｍ（第９グループ）の９個のグループに分割することができる。
【００３３】
比率データＴｎを波長に応じて複数のグループに分割する際のグループの数は、予め定められた値であってもよいし、作業者が任意の値に設定できるような構成であってもよい。また、各グループの波長領域の幅は、均等である必要はなく、グループごとに波長領域の幅が異なるような構成であってもよい。
【００３４】
各グループの比率データＴｎを用いてグループごとに主成分分析を行う際には、公知の主成分分析の方法を用いて、グループごとに複数の主成分の固有値が求められる。この例では、積算回数分（８回分）である第１〜第８主成分の固有値λ１〜λ８が求められ、それらの固有値の和に対する第２〜第８主成分の固有値の和の割合であるＡ値が、下記式により算出される（ステップＳ１０５）。
Ａ値＝（λ２＋λ３＋λ４＋・・・＋λ８）／（λ１＋λ２＋λ３＋・・・＋λ８）
【００３５】
本実施形態では、上記のようにして算出されたＡ値が大きい順に２つのグループが、ノイズの多いグループと判断されるようになっている。そして、これらの２つのグループに対応する波長領域を、ノイズが多いグループに対応する波長領域として特定し、当該波長領域を検出器１４でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とする（ステップＳ１０６）。このようにして特定された波長領域のデータは、記憶部７に記憶されることとなる。
【００３６】
その後にベースラインを補正するための処理（ステップＳ１０７）や試料を測定するための処理（ステップＳ１０８）が行われる際には、特定された波長領域についてのみ、ステップＳ１０１で設定された測定条件よりも検出器１４のスキャン速度を遅くしたり、サンプリングピッチを細分化したりするなど、特別な測定条件でスキャンが行われる。一方、特定された波長領域以外の波長領域については、ステップＳ１０１で設定された測定条件で検出器１４のスキャンが行われる。すなわち、検出器１４によるスキャン中に、波長領域に応じて測定条件が変化するようになっている。
【００３７】
以上のように、本実施形態では、波長領域特定処理部４３により特定された波長領域における測定条件を他の波長領域とは異なる測定条件に変更して、ベースライン補正処理部４１及び試料測定処理部４２における検出器１４のスキャンを行わせることができる。これにより、例えば特定の波長領域についてのみ、検出器１４によるスキャン速度を遅くしたり、サンプリングピッチを細分化したりすることにより、ノイズが生じやすい波長領域におけるノイズを抑制することができる。したがって、スペクトルに生じるノイズを抑制しつつ、測定時間が長くなるのを防止することができる。
【００３８】
特に、測定条件を変更すべき波長領域を特定するための処理を行う際には、試料測定時よりも低速で検出器１４をスキャンさせることにより得られた各波長につき複数回分の受光エネルギーデータを用いることができるため、ノイズが生じやすい波長領域をより精度よく特定することができる。したがって、このようにして特定された波長領域を検出器１４でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とすることにより、スペクトルに生じるノイズをより効果的に抑制することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、各波長につき複数回分の受光エネルギーデータを同じ波長同士で除算することにより算出された比率データを用いて、ノイズが生じやすい波長領域をより精度よく特定することができる。そのため、当該波長領域を検出器１４でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とすることにより、スペクトルに生じるノイズをさらに効果的に抑制することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、主成分分析を用いることにより、ノイズが多いグループに対応する波長領域をより精度よく特定することができる。そのため、当該波長領域を検出器１４でスキャンするときの測定条件を変更すべき波長領域とすることにより、スペクトルに生じるノイズをさらに効果的に抑制することができる。
【００４１】
以上の実施形態では、紫外領域（例えば、１９０〜３００ｎｍ）と検出器１４の切替領域（例えば、８００〜１０００ｎｍ）との２箇所において、スペクトルにノイズが生じやすい紫外可視分光光度計について説明した。そのため、ノイズが生じやすい波長領域として２つの波長領域を特定するような構成について説明したが、このような構成に限らず、ノイズが生じやすい波長領域を１つだけ、又は、３つ以上特定するような構成であってもよい。例えば、上記２つの波長領域に加えて、近赤外領域（例えば、２０００ｎｍ以上）においてもノイズが生じやすい紫外可視近赤外分光光度計の場合には、ノイズが生じやすい波長領域として３つの波長領域を特定するような構成であってもよい。
【００４２】
また、波長領域特定処理部４３が波長領域を特定するための処理は、上記実施形態のような処理に限定されるものではない。すなわち、複数回分の受光エネルギーデータを、同じ波長同士で除算することにより比率データを算出するような構成や、比率データを波長に応じて複数のグループに分割し、グループごとに主成分分析を行うような構成などに限らず、他のあらゆる態様でノイズが生じやすい波長領域を特定することが可能である。
【００４３】
以上の実施形態では、いわゆるシングルビーム方式の分光光度計について説明したが、本発明は、試料セル１３以外に対照セルを備えた、いわゆるダブルビーム方式の分光光度計にも適用可能である。
【００４４】
また、上述のような分光光度計としてコンピュータを機能させるためのプログラム（分光分析用プログラム）を提供することも可能である。この場合、前記プログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供されるような構成であってもよいし、プログラム自体が提供されるような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１    測定機構
２    増幅器
３    Ａ／Ｄ変換器
４    制御部
５    操作部
６    表示部
７    記憶部
１１    光源
１２    分光器
１３    試料セル
１４    検出器
４１    ベースライン補正処理部
４２    試料測定処理部
４３    波長領域特定処理部
【図１】
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【図２】
2014119368.tif 000004
【図３】
2014119368.tif 000005