(57)【要約】【課題】外部開始信号の入力時刻とデータの読み出し開始時刻との不確定な遅れ時間を確定・短縮し、また短蓄積時間設定時の有効な測定可能時間の低下を防止する。さらに外部機器作動前に計時変化測定を開始する場合に必要な外部機器作動前の不要データの切り捨て処理を不要にする。【解決手段】外部信号検出回路１５を新計測部ＭＮに設置し、受光素子の読み出し信号の発生・終了時期を直接的に制御し、外部開始信号に同期した読み出し信号を発生させる。測定待機指示の入力後は外部開始信号を常時監視する。外部開始信号検出前は新計測部ＭＮを休止状態におき、検出後に測定状態へと遷移させる。この構成により、外部開始信号の入力時刻とデータの読み出し開始時刻との遅れ時間が確定し、短い蓄積時間設定時の有効な測定可能時間が増加する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光された光の強度分布を検出する検出素子と、前記検出素子が強度分布信号を読み出すために前記検出素子に供給される読み出し開始信号の発生・終了時期と読み出しクロックの周期を設定・制御する手段と、読み出した強度分布信号に増幅・演算などの加工を行う手段と、読み出し開始からの経過時間を計測する計測手段と、測定開始時期を決定するために外方から分光光度計に与える測定開始信号の待ち受け状態では常時測定開始信号の有無を監視するとともに検出素子を休止状態に保持し、測定開始信号を入力した時点から即時またはあらかじめ設定した待ち時間後に測定を開始する調整手段を備え、測定開始信号に同期した測定動作を行うことを特徴とする分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分光光度計やクロマトグラフ用検出器などの光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より分光光度計は、測定試料に光を照射する光源部と、測定すべき試料を保持し光照射を保障する試料部と、試料を透過した光を分光する分光部と、分光された光の強度分布状況等を計測する計測部と、この計測部の作動を制御する制御部から構成される。
【０００３】
具体的には図２に示す構成となっている。以下、この図２および測定行程を示す表１によって従来の分光光度計の構成と計測部ならびに制御部の構成および作動を説明する。図２において１はハロゲンランプであり、２は重水素ランプである。この両ランプ１、２からの光は切換板３で切り換えられ、レンズ４を介して試料室５に照射される。この照射系までが光源部を構成する。光源部からの光はレンズ６を介し、入口スリット７を経てグレーティング８に導かれ分光が行われる。このレンズ６、入口スリット７そしてグレーティング８らによって分光部が構成される。分光された光は受光素子９で検出される。なお受光素子９はフォトダイオードアレーなどの多チャンネルシリアル読み出し方式の素子で構成されている。そしてこの受光素子９からの出力は、信号処理回路１０、Ａ／Ｄ変換器１１、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）１２および素子制御信号発生回路１３で構成される計測部Ｍに入力される。さらにこの計測部ＭはＣＰＵ（中央演算処理ユニット）１４、外部信号検出回路１５、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１６からなる制御部Ｃに接続されている。また制御部Ｃは外方の外部機器１７に接続され具体的には遠隔操作される。
【０００４】
つぎにこの分光光度計による測定について具体的に説明する。検出用ランプである重水素ランプ２で発生した光は切換板３、レンズ４を通過し、試料室５内の試料（図示せず）による光吸収を受け、受光素子９から強度分布信号（以下、データ）として読み出される。切換板３は図２ではハーフミラーの場合を示しているが、目的により光遮断のシャッタ、ハロゲンランプ１および重水素ランプ２の光を重畳するハーフミラー、重水素ランプ２の光のみを通過させるスルーの３種類の切換が可能な構造となっている。必要に応じて切換板３の切換により、重水素ランプ２からの光を受光素子９に導き輝線波長を検出して波長を確定する。
【０００５】
分光光度計の測定開始には、測定者が直接キーボード操作により分光光度計に測定開始信号を入力する場合と、測定者が分光光度計に測定待機指示を入力した後、分光光度計の外方の外部機器１７から測定開始信号が入力される場合がある。表１に示すように測定待機指示入力時点では計測部Ｍは自走状態（読み出しする状態）にあるが、いったん自走状態になると制御部Ｃからの指示より受光素子９からのデータ読み出し処理を優先するため、途中で読み出しを中断することはできない。
【０００６】
分光光度計の外方にある外部機器１７から与えられる測定開始信号（以下、外部開始信号）を監視し検出する機能（以下、監視機能）は制御部Ｃに内設されている。監視機能は周期的に作動するので、監視が停止している期間がある。測定待機状態において計測部Ｍは、外部開始信号とは無関係に周期的に繰り返し受光素子からデータを読み出す自走状態となっている。外部機器１７が出力する外部開始信号を分光光度計に入力し、外部開始信号を起点とする測定を行う場合の行程（動作概要）は表１に示すとおりである。
【表１】
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すなわち、表１において行程１から４までは測定待機行程、行程５以後が外部開始信号を起点とする測定行程である。行程１から４では計測部Ｍは自走状態にあり、受光素子９に出力する読み出し開始信号および読み出しクロック（以下、一括して読み出し信号）の周期ごとに常時受光素子９からデータが周期的に繰り返して読み出されており、読み出し信号の周期以下のある一定時間（以下、蓄積時間）繰り返し蓄積されているが、行程７までは出力されない。外部開始信号は外部機器１７から外部開始信号検出回路１５に入力され、制御信号（測定状態への遷移指示）が出力される。なお、表１では測定待機指示入力の後に外部開始信号が入力されているが、場合により、外部機器１７が作動する以前に分光光度計独自に経時変化測定を開始することもできる。従来の分光光度計には外部開始信号から実際の測定開始までの待ち時間を設定する機能はない。
【０００７】
表１において「測定待機指示待ち状態」とは図２のＰＣ１６のソフトウェアや、分光光度計のパネル・キーなどから測定者からの測定待機指示の入力を待っている状態を指し、「監視状態」とは図２の外部開始信号を待っている状態をいう。また「データ受信待ち状態」とは、計測部Ｍから送られてきたデータがあるかどうかを調べて、あればデータの読み出し・データの演算・データの一時的な保持・表示・送信などを行う状態と、平行して測定開始から測定者の指定した時間が経過したか・測定終了に割り当てたキーから信号を入力するなどして測定者が測定終了を指示したかなど、測定動作を終了するための条件を満足したかを定期的に監視する状態であり、「自走状態」とは図２の受光素子９に読み出し信号は出力するけれども、受光素子９からの読み出しデータを無効と見なして出力しない状態をいう。そして「測定状態」とは受光素子９に読み出し信号を出力し、受光素子９からの読み出しデータを有効と見なして出力する状態をいう。
【０００８】
分光光度計に関する先行技術文献情報を調査したが発見されなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の分光光度計の構成および作動は以上のとおりであるが、従来の分光光度計では計測部Ｍがいったん読み出し状態になると制御部Ｃからの指示より受光素子９からのデータ読み出し処理を優先するため途中で読み出しを中断することができない。そのため制御信号の発生時刻と、周期的に繰り返されている読み出し信号の何回目かの発生時刻を同期させることはできない。制御信号の出力後の１番目のデータは、制御信号の発生時刻前に蓄積が開始されたものである可能性があるので破棄され、２番目以下のデータが出力されるが、前記の非同期による不確定な遅れ時間が生じるため、２番目のデータ蓄積の開始時刻と制御信号の発生時刻と差の時間は確定できない。前記のように測定待機指示待ち状態でも読み出しは常時行われているため、急激な時間変化を観察するためにあらかじめ小さな蓄積時間（短周期の読み出しクロック）を設定している場合には、単位時間当たりのデータ数が増加し、ＤＳＰ内の記憶素子・記憶装置の容量などから有効な測定可能時間が短くなる。また、外部機器１７が作動する以前に分光光度計独自に計時変化測定を開始する場合には、測定終了後に測定者が測定データの変化の度合いを見ながら時間原点を推定し、外部機器１７の作動前の不要なデータを切り捨てる処理が必要となる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する分光光度計は上記課題を解決するために、従来制御部にあった外部信号検出回路を計測部に移して常時外部開始信号を監視し、外部開始信号が読み出し信号の発生・終了時期を直接的に制御する構造を備える。
すなわち分光された光の強度分布を検出する検出素子と、前記検出素子が強度分布信号を読み出すために前記検出素子に供給される読み出し開始信号の発生・終了時期と読み出しクロックの周期を設定・制御する手段と、読み出した強度分布信号に増幅・演算などの加工を行う手段と、読み出し開始からの経過時間を計測する計測手段と、測定開始時期を決定するために外方から分光光度計に与える測定開始信号の待ち受け状態では常時測定開始信号の有無を監視するとともに検出素子を休止状態に保持し、測定開始信号を入力した時点から即時またはあらかじめ設定した待ち時間後に測定を開始する調整手段を備える。したがって受光素子に読み出し信号を出力しない休止状態とし、外部開始信号を認識した時点から即時またはあらかじめ設定した待機時間の後、受光素子に読み出し信号を出力する測定状態へと遷移させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の分光光度計を図１および表２に示す実施例にしたがって説明する。図１において構成部品１〜９は図２と同一であるので詳細な説明は省略する。受光素子９は、信号処理回路１０、Ａ／Ｄ変換器１１、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）１２、素子制御信号発生回路１３、外部信号検出回路１５、計時回路２０で構成される新計測部ＭＮと接続されている。新計測部ＭＮはＣＰＵ１４、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）１６からなる新制御部ＣＮに接続されている。従来図２の制御部Ｃにあった外部信号検出回路１５は新計測部ＭＮに移設し、計時回路２０のみを介して素子制御信号発生回路１３に接続されている。新制御部ＣＮは外部機器１７に接続されている。
【００１２】
前記のように新計測部ＭＮにある外部信号検出回路１５は計時回路２０のみを介して素子制御信号発生回路１３に接続され、素子制御信号発生回路１３に対して受光素子の読み出し信号の出力・非出力を直接的に制御する。測定待機指示待ち状態においては受光素子９には読み出し信号は出力されず、新計測部ＭＮは休止状態にあり、無駄なデータの読み出しが阻止できる。素子制御信号発生回路１３は外部信号検出回路１５が外部機器１７からの外部信号を検出した時点から即時または計時回路２０であらかじめ設定した時間だけ待機の後、受光素子９に読み出し信号を出力する測定状態へと遷移する。外部機器１７が出力する外部開始信号を分光光度計に入力し、外部開始信号を起点とする測定を行う場合の動作概要をあらためて表２に示す。
【表２】
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すなわち表２において行程１から４までは測定待機行程、行程５以後が外部信号を起点とする測定行程となる。行程１は分光光度計の電源を投入し、暖気が終わった状態を示しており、新制御部ＣＮは測定待機指示待ち状態に、新計測部ＭＮは休止状態にある。測定待機指示待ち状態は、新制御部ＣＮがＰＣ１６のソフトウェアや分光光度計のパネル・キーなどを経由して入力される測定者からの測定待機指示を待ち受けている状態である。休止状態は、受光素子９に読み出し信号が入力されず、不要なデータの読み出しが阻止されている状態である。行程２で測定待機指示が入力されると、新制御部ＣＮは測定待機指示を検出し、行程３において新計測部ＭＮに常時外部開始信号を監視する監視状態への遷移を指示する。行程４で新制御部ＣＮはデータの受信待ち状態に遷移する。データの受信待ち状態では新制御部ＣＮは新計測部ＭＮから送られてきたデータがあるかどうかを調べて、あればデータの読み出し・データの演算・データの一時的な保持・表示・送信などを行うとともに、それと平行して、測定開始から測定者の指定した時間が経過したか、測定終了に割り当てたキーから信号を入力するなどの方法で測定者が測定終了を指示したかなどを定期的に監視する。また新計測部ＭＮは監視状態に遷移し、外部開始信号を待ち受ける。
【００１３】
行程５で外部機器１７から外部開始信号が新計測部ＭＮの外部信号検出回路１５に入力されると、行程６であらかじめ設定された一定時間の待機が行われる。一定時間の待機の終了後、行程７で新計測部ＭＮは測定状態へ遷移し、測定が開始される。測定状態では素子制御信号発生回路１３から受光素子９に読み出し信号が出力され、受光素子９からのデータが読み出される。なお待ち時間を零に設定した場合は実際には即時に測定が開始される。
【００１４】
行程８では測定が継続されるとともに、新制御部ＣＮは測定者の測定終了指示の有無など、測定動作を終了するための条件を定期的に監視し待ち受ける。測定終了条件が満たされれば行程９で新制御部ＣＮは新計測部ＭＮに休止状態への遷移を指示する。行程１０で新制御部ＣＮは測定待機指示待ち状態に、新計測部ＭＮは休止状態に復帰し、行程１の状態に戻る。
【００１５】
表２において「測定待機指示待ち状態」とは図１のＰＣ１６のソフトウェアや、分光光度計のパネル・キーなどによる測定者からの測定待機指示の入力を待っている状態を指し、「監視状態」とは図１の外部開始信号を待っている状態をいう。また「データ受信待ち状態」とは、新計測部ＭＮから送られてきたデータがあるかどうかを調べて、あればデータの読み出し・データの演算・データの一時的な保持・表示・送信などを行う状態と、それと平行して測定開始から測定者の指定した時間が経過したか・測定終了に割り当てたキーから信号を入力するなどして、測定者が測定終了を指示したかなど測定動作を終了するための条件を満足したかを定期的に監視する状態であり、「測定状態」とは図１の受光素子９に読み出し信号を出力し、受光素子９からの読み出しデータを有効と見なして出力する状態、そして「休止状態」とは受光素子９に読み出し信号を出力しない状態をいう。
【００１６】
本発明の分光光度計については上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば、無効と見なす１番目のデータは常に無視されるためデータの質は問題とならないので、１番目の読み出し時だけ特別に短いクロック時間とすれば遅れ時間を短くすることができる。また、外部開始信号とは別に、外部から測定終了信号を入力可能な機能を付加すれば、外部の機器から測定終了を指示する構成も可能である。外部開始信号入力から測定中止までの時間を測定開始前に分光光度計に設定できる機能を付加することも可能である。
【００１７】
さらに測定開始前に１個の試料に対する測定時間または測定データ数を設定できる機能および１個の試料の測定が終了後、測定状態から自動的に外部信号待ち状態に復帰する機能または外部機器１７から１個の試料の測定終了信号を受けて測定状態から自動的に外部信号待ち状態に復帰する機能を付加すれば、複数の試料に対して同一の経時変化測定を自動的に繰り返したり、複数回の試薬添加など測定試料の複数回にわたる加工に伴う経時変化測定を行うことが可能となる。また経時変化を観察する時間の単位が蓄積時間そのもので良いような用途では、待ち時間のかわりに無効にするデータ個数を指定しても良い。本発明はこれらをすべて包含する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したとおりであるから、外部開始信号に同期して素子制御信号発生回路で発生する読み出し信号の発生時刻は外部開始信号の入力時刻から決まり、外部信号検出回路が計時回路のみを介して素子制御信号発生回路に直接的に接続しているので遅れ時間も短縮される。一番目のデータは従来同様に破棄されるが、外部開始信号の入力から、有効な２番目のデータ取得開始までの遅れ時間は従来とは異なり一定値になる。同期によりデータの読み出しは必ず受光素子の最初の画素から行われる。また外部開始信号からデータ出力開始までの待ち時間を任意に設定できるので、ストップドフロー法による試料の混合などの、一定時間経過後に急激に変化する物質の吸光度時間変化などが無駄なくかつ時間精度良く測定できる。前記の変形実施例においては、間欠的に複数回の測定を繰り返す場合、測定と測定の間は新計測部が完全に休止状態となるので、連続測定を行う場合と比べてデータの加工・伝送などに割り当てる時間を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分光光度計の構成を示す図である。
【図２】従来の分光光度計の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ハロゲンランプ
２  重水素ランプ
３  切換板
４、６  レンズ
５  試料室
７  入口スリット
８  グレーティング
９  受光素子
１０  信号処理回路
１１  Ａ／Ｄ変換器
１２  ＤＳＰ
１３  素子制御信号発生回路
１４  ＣＰＵ
１５  外部信号検出回路
１６  ＰＣ
１７  外部機器
２０  計時回路
Ｃ  制御部
Ｍ  計測部
ＣＮ  新制御部
ＭＮ  新計測部
【図１】
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【図２】
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