(57)【要約】【課題】測定セルが大型化したり、測定セルの構造が複雑になったり、測定セルの加工が煩雑になったりすることを防止しつつ、光学式分析計の測定セル内における試料液の有無を光学的に簡単に検知することができる方法を提供する。【解決手段】測定セル２０内の試料液３６に光源１０からセル窓３０を通して光３８を照射し、試料液を透過した光を検出して試料液の分析を行う光学式分析計において、光源からの光のセル窓の外側表面４０における反射光Ｔ１と内側表面４２における反射光Ｔ２との合計光量の値に基づいて測定セル内における試料液の有無を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定セル内の試料液に光源からセル窓を通して光を照射し、試料液を透過した光を検出して試料液の分析を行う光学式分析計の前記測定セル内における試料液の有無を判定するに当たり、前記光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値に基づいて前記測定セル内における試料液の有無を判定することを特徴とする測定セル内における試料液の有無の検知方法。
【請求項２】
前記光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値が所定の閾値未満の場合は前記測定セル内に試料液が有ると判定し、所定の閾値以上の場合は前記測定セル内に試料液が無いと判定することを特徴とする請求項１に記載の測定セル内における試料液の有無の検知方法。
【請求項３】
測定セル内の試料液に光源からセル窓を通して光を照射し、試料液を透過した光を検出して試料液の分析を行う光学式分析計において、前記光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値に基づいて前記測定セル内における試料液の有無を判定することを特徴とする光学式分析計。
【請求項４】
前記光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値が所定の閾値未満の場合は前記測定セル内に試料液が有ると判定し、所定の閾値以上の場合は前記測定セル内に試料液が無いと判定することを特徴とする請求項３に記載の光学式分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定セル内の試料液にセル窓を通して光を照射し、試料液を透過した光を検出して試料液の分析を行う光学式分析計の上記測定セル内における試料液の有無を判定する方法、およびこの方法を用いた光学式分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定セル内の試料液にセル窓を通して光を照射し、試料液を透過した光を検出して試料液の分析を行う光学式分析計が使用されている。このような光学式分析計では、測定セル内に試料液が確実に導入されているか否かを知る必要がある。
【０００３】
上述した光学式分析計において、測定セル内における試料液の有無を検知する方法としては、液レベル検出センサを用いる方法があり、この液レベル検出センサにおける試料液の有無の検知方式としては、フロートスイッチ式、電気伝導率検出式、光学式などがある（例えば、特許文献１、２参照）。フロートスイッチ式は、浮き子が試料液によって浮き上がることで測定セル内における試料液の有無を検知する方式である。電気伝導率検出式は、電極間に電流を印加し、そのときの抵抗の変化から測定セル内における試料液の有無を検知する方式である。光学式は、試料液の界面を検出したり、試料液の界面での反射光の有無を調べたりすることにより、測定セル内における試料液の有無を検知する方式である。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−２１６２２６号公報
【特許文献２】特開平２−４４２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述のように、光学式分析計において、測定セル内における試料液の有無を検知するために液レベル検出センサを設置する場合、測定セルが大型化したり、測定セルの構造が複雑になったり、測定セルの加工が煩雑になったりするという問題があった。
【０００６】
また、フロートスイッチ式の液レベル検出センサでは、浮き子が浮上する方向が決まっているので、測定セルの取り付け方向に制約が生じ、かつ、比較的大きい穴加工が必要となるという問題があった。電気伝導率検出式の液レベル検出センサでは、２つの電極間に微弱電流を流す必要があるので、測定セル自体が金属からなる場合、一方の電極と他方の電極との間の絶縁を得るために高絶縁材料で両者を分離し、かつ試料液に対して両者をシールしなければならないという問題があった。光学式の液レベル検出センサでは、試料液のレベルを知るために光の透過によって生じる光量変化を見る場合、その変化が実際に試料液が無いために起きているのか、それとも試料液による吸収によって起こっているかを判定できないことがあった。
【０００７】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、測定セルが大型化したり、測定セルの構造が複雑になったり、測定セルの加工が煩雑になったりすることを防止しつつ、光学式分析計の測定セル内における試料液の有無を光学的に簡単に検知することができる測定セル内における試料液の有無の検知方法、およびこの検知方法を用いた光学式分析計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】
【０００８】
本発明は、前記目的を達成するため、測定セル内の試料液に光源からセル窓を通して光を照射し、試料液を透過した光を検出して試料液の分析を行う光学式分析計の前記測定セル内における試料液の有無を判定するに当たり、前記光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値に基づいて前記測定セル内における試料液の有無を判定することを特徴とする測定セル内における試料液の有無の検知方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、測定セル内の試料液に光源からセル窓を通して光を照射し、試料液を透過した光を検出して試料液の分析を行う光学式分析計において、前記光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値に基づいて前記測定セル内における試料液の有無を判定することを特徴とする光学式分析計を提供する。
【００１０】
上述した光学式分析計の測定セルにおいて、光源から出射してガラスなどからなる透明なセル窓に入った光の一部（わずかな部分）はセル窓の外側表面（セル窓と空気との境界面）で反射し、一部（わずかな部分）はセル窓の内側表面で反射する。この場合、測定セル内に試料液が存在している場合は、セル窓の内側表面（セル窓と試料液との境界面）で反射する光の量は小さく（ほとんど反射しない）、測定セル内に試料液が存在していない場合（空気が存在する場合）は、セル窓の内側表面（セル窓と空気との境界面）で反射する光の量は大きい。これは、垂直に入射した光が屈折率の異なる媒体に入射したときには、その境界面で反射が起こり、その反射率Ｒは、Ｒ＝（ｎ０−ｎ１）２／（ｎ０＋ｎ１）２の式から表されることによる。すなわち、ｎ０は光の入射側の媒体の屈折率であり、ｎ１は反射する面（境界面）の媒体の屈折率であるが、ｎ０＞ｎ１かつｎ０が一定である場合には、ｎ１の値が小さいほど反射率は大きくなるからである。ここで、セル窓と試料液との境界面と、セル窓と空気との境界面とでは、セル窓の屈折率（ガラスの場合には約１．４〜約２．０）は空気の屈折率（約１．０）よりも大きく、かつ、空気の屈折率（約１．０）は試料液の屈折率（水の場合約１．３）よりも小さいため、試料液が存在していない場合の方が反射率は大きくなり、反射する光の量は増加する。したがって、本発明では、光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値に基づいて、測定セル内における試料液の有無を判定することができる。具体的には、光源からの光のセル窓の外側表面における反射光と内側表面における反射光との合計光量の値が所定の閾値未満の場合は測定セル内に試料液が有ると判定し、所定の閾値以上の場合は測定セル内に試料液が無いと判定することができる。
【００１１】
本発明の光学式分析計は、例えば、多波長吸光度測定方式の水質分析計、有機汚濁モニタなどとして構成することができる。また、本発明の光学式分析計は、測定セルを溶液中に浸漬して測定を行う光学式分析計として構成することもできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、測定セルが大型化したり、測定セルの構造が複雑になったり、測定セルの加工が煩雑になったりすることを防止しつつ、光学式分析計の測定セル内における試料液の有無を光学的に簡単に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。図１は本発明に係る光学式分析計の一実施形態を示す概念図である。
【００１４】
本例の光学式分析計において、１０は光源、１２はレンズ、１４はハーフミラー、１６はレファレンス光受光素子、１８は試料液検出用受光素子、２０は測定セル、２２はスリット体、２４は測定部受光素子を示す。測定セル２０は、互いに対向する周壁体２６、２８を有し、一方の周壁体２６には入射側セル窓３０、他方の周壁体２８には出射側セル窓３２が設けられている。入射側セル窓３０および出射側セル窓３２は、いずれも透明なガラスにより形成されている。また、レファレンス光受光素子１６、試料液検出用受光素子１８および測定部受光素子２４は、それぞれＣＰＵ（制御演算部）３４と接続されている。
【００１５】
本例の光学式分析計を用いて試料液の分析を行う場合、測定セル２０の内部に試料液３６が導入されている状態で、光源１０から光３８を出射させる。これにより、光３８は、レンズ１２、ハーフミラー１４、入射側セル窓３０、試料液３６、出射側セル窓３２、スリット体２２のスリットを順次通り、測定部受光素子２４に受光される。また、光源１０から出射した光３８の一部（半分）はハーフミラー１４で反射し、リファレンス光としてレファレンス光受光素子１６に受光される。そして、レファレンス光受光素子１６および測定部受光素子２４からの信号がＣＰＵ３４に伝達され、両信号に基づいてＣＰＵ３４により試料液３６の分析が行われる。
【００１６】
また、本例の光学式分析計において、測定セル２０内における試料液３６の有無を検知する方法は次のとおりである。本例の光学式分析計においては、光源１０から出射して入射側セル窓３０に入った光３８の一部は入射側セル窓３０の外側表面４０で反射し（この反射光を図中Ｔ１で示す）、一部は入射側セル窓３０の内側表面４２で反射する（この反射光を図中Ｔ２で示す）。そして、上記反射光Ｔ１および反射光Ｔ２の一部（半分）はハーフミラー１４で反射し、試料液検出用受光素子１８に受光される。そして、試料液検出用受光素子１８からの信号がＣＰＵ３４に伝達され、この信号に基づいてＣＰＵ３４により測定セル２０内における試料液３６の有無が判定される。
【００１７】
具体的には、光源１０からの光３８の入射側セル窓３０の外側表面４０における反射光Ｔ１と内側表面４２における反射光Ｔ２との合計光量の値ＴＸが所定の閾値未満の場合は測定セル２０内に試料液３６が有ると判定し、所定の閾値以上の場合は測定セル２０内に試料液３６が無いと判定する。本発明者が実験を行ったところ、測定セル２０内に試料液３６が有るときの試料液検出用受光素子１８の出力は１０００ｍＶ程度であり、測定セル２０内に試料液３６が無いときの試料液検出用受光素子１８の出力は１３００ｍＶ程度であるため、閾値を１１５０ｍＶに設定することで、測定セル２０内における試料液３６の有無を確実に検知することができた。
【００１８】
なお、本例の光学式分析計では、光源１０の劣化などによる光源１０からの光３８のレベル変動への対処として、レファレンス光受光素子１６に受光されるリファレンス光のレベルを参照して、入射側セル窓３０の外側表面４０における反射光Ｔ１と内側表面４２における反射光Ｔ２との合計光量の値ＴＸの補正、または閾値の設定の変更を常に行うようにしてもよい。また、光学式分析計の校正時に測定セル２０内に校正水（ゼロ水）を導入したときの上記値ＴＸをＣＰＵ３４に記憶させ、この値ＴＸと測定セル２０内に試料液３６が無いときの出力との偏差分を閾値として再設定させることで、光源１０からの光３８のレベル変動に対処することもできる。
【００１９】
本発明の光学式分析計は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。例えば、出射側セル窓を設けることなく測定槽内に光トラップを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る光学式分析計の一実施形態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  光源
１４  ハーフミラー
１６  レファレンス光受光素子
１８  試料液検出用受光素子
２０  測定セル
２４  測定部受光素子
３０  入射側セル窓
３２  出射側セル窓
３６  試料液
３８  光
４０  外側表面
４２  内側表面
【図１】
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