JP2007271560A - 分光光度計 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成が簡略でかつ測定操作が容易であり測定精度の高い分光光度計を提供する。
【解決手段】 測定台１の上面に測定室Ｃを構成する内面半球面状の凹部１Ｋを形成する。またこの測定室Ｃの底部にはこの測定室Ｃに測定光を導入する光ファイバー３の上端が配設されこの上端面が測定室Ｃの内面形成の一部を構成している。光ファイバー３の端面は平面Ｆをなしている。他方、測定台１の上方には、測定ロッド２が対向に配置されている。この測定ロッド２は測定台１の上面の凹部１Ｋ位置に押圧されると両者間に測定室Ｃが形成される。測定ロッド２の側にも測定光を導入する光ファイバー４がその中央軸芯上に埋設され、しかも光ファイバー４の下端が測定ロッド２の下端面の一部を形成し両光ファイバー３、４の端面間の距離Ｄで光路長が特定される。測定室Ｃに試料が注入され測定台１に測定ロッド２が押圧されると、試料が測定室Ｃに挟閉収容され測定が行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に微量溶液試料に光を照射し、試料の吸光度あるいは光透過率などを測定する分光光度計に関する。

この種の分光光度計は、たとえば液体クロマトグラフで分離分析された少量の液状試料について、さらに吸光度とか光透過率を測定して成分の分析が行われる。この場合の液状試料は少量ないし微量である。このような少量の液状試料を測定する場合もこれら液状試料を容器に注入し測定光を透視させて行う。
この場合の試料容器は、標準１０ｍｍ角型試料容器である。これはＪＩＳ規格で規格化されているばかりでなく、世界で共通化されている試料容器である。ただし、測定試料の必要量は１ｍｌ〜４ｍｌ程度であるので、マイクロオーダーの超微量試料用には使用することはできない。このように液体の超微量試料に対応する試料容器は、被測定試料が微量になればなるほど構造が複雑となり、その形状も種々雑多なものが開発されている。したがって、その操作性（被測定試料の注入及び排出、洗浄等）が複雑となっている（特許文献１参照）。
これらの諸問題を解決し、精度を必要とする定量測定に使用できる適切な超微量試料用の試料容器は現在のところ世界に存在しない。一部存在するものでも、測定結果の精度を必要としない定性分析のみに使われる程度である。
特開２００４−１５０８３８号公報

分光光度計により定量測定を行う為には、その測定結果が正確でなければならない。この正確な測定結果を得るためには、基本的には分光光度計本体自身の機能そして性能が良好であることが前提であるが、測定試料の試料容器である測定器の機能性と性能の如何が大きく左右する。
この試料容器の機能性と性能を左右する重要な要素は、コンタミネーションの影響、即ち前回測定時の試料の残留液が測定結果に及ぼす影響である。このコンタミネーションは測定対象試料が微量に成る程、厳しくなる。

超微量試料に対し、コンタミネーションの影響を防止する為には、試料容器の内部が洗浄し易いことが要求される。従来、この洗浄が完全にできるように試料容器を解体、組立式とする等、色々な工夫がなされているものの、構造が複雑となり、その形状も種々雑多のため、高価であり、操作性も極めて悪く、一連の測定に長時間を要している。しかも、その構造の複雑さから、試料容器の容積の微少化にも限界があった。
本発明は、分光光度計における超微量試料に対する定量測定に対し、以上のような欠点を解決し得る超微量試料用の測定器を提供するものである。

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、互いに接合と離反が可能な測定ロッドの端面と測定台面との間に前記液状試料を挟閉収容させる測定室を形成する凹部を形成するとともに、この測定室に光を照射通過させる光学的手段を設けたものである。したがって、凹部すなわち測定室を微小量容積とすることで構造が極めて簡略な分光光度計を提供する。
さらに本発明が提供する分光光度計は、基本的な構成としてつぎの２つの発明を提供する。その第１の発明は凹部を測定台面側に形成したものである。したがって、微小量容積の測定を提供できるとともに、試料の供給、注入が容易となる。第２の発明は凹部を測定ロッドの下端面側に形成したものである。測定ロッドは水平状の測定台に進退するもので液状試料を挟閉収容するが、凹部が測定ロッドの下端面に形成されており、ゴミなどが付着するおそれがなく測定精度を向上できる。

本発明が提供する分光光度計は、上記２つの方式を基本的な構成とする具体的な次の発明を提供する。その第１の発明は凹部を半球内面状に形成したものである。したがって、洗浄が容易かつ良好に行い得るのでコンタミネーションの問題は解決され測定精度が向上する。さらに本発明が第２に提供する発明は、光を測定室に導く光学系に光ファイバーを構成したものである。したがって、測定器の構成を簡略にすることができる。

さらに本発明が具体的に提供する分光光度計は、測定ロッドと測定台のそれぞれに光ファイバーを取り付け、その凹部内を通過する光軸上で対向するように構成されているものである。したがって、測定が確実に行われる。
さらに本発明は、測定ロッドと測定台が接合する互いのそれぞれの面の少なくともいずれかの面であって凹部の域を包囲する面にリング状の溝を設け、ラビリンス機能を生起させるようにしたものである。したがって、ラビリンス機能が生起され試料が外部に流出することはなくなる。

さらに本発明は、測定ロッドと測定台が磁性体で構成されるとともに、測定ロッドと測定台のいずれか一方には両者の接合面が所定距離に近接したとき、両者の接合を付勢する磁石が内設されているものである。したがって、測定ロッドと測定台による液状試料の挟閉収容が迅速かつ的確に行われる。

本発明が提供する分光光度計の利点としてはつぎの諸点を挙げることができる。
まず第１は、測定室を微小量容積とすることで構造が極めて簡略な分光光度計を提供する。第２は、微小量試料の測定を可能にするとともに、試料の供給、注入が容易となる。第３は凹部を測定ロッドの下端面に形成する場合は、ゴミなどが付着するおそれがなく測定精度を向上できる。第４は洗浄が容易かつ良好に行い得るのでコンタミネーションの問題は解決され測定精度が向上する。第５は測定ロッドと測定台との接合部に環状の溝が形成される場合、ラビリンス機能が生起され試料が外部に流出することはなくなる。さらに第６は、測定ロッドと測定台による液状試料の挟閉収容が迅速かつ的確に行われる。

本発明の特徴は、測定台とこの測定台面に進退し、両者の接合と離反にて液状試料を挟閉収容する凹部を両者間に形成すること、およびこの凹部を測定室としてこの測定室に測定光と透過させる光学系を設けたことを基本的な特徴とするものであり、この両特徴が備えられている装置であることが最良の条件である。この分光光度計は、測定ロッドが定位置に固定保持された測定台に対して進退する方式であることが望ましく、より具体的には測定ロッドは往復動機構にて作動が特定されよう構成されることが望ましい。測定室となる凹部は測定台側に設けるほうが液状試料の挟閉収容を確実にする観点から望ましいが、測定台面上にゴミすなわち塵埃が落下侵入すること完全になくするためには、測定ロッド側に凹部を形成することも有利である。

以下、本発明の第１の実施例について、その構成、作動を図面に示す実施例にしたがって説明する。
第１の実施例は、図１に示すとおり測定台１の上面に測定室Ｃを構成する凹部１Ｋが形成されている方式のものである。この凹部１Ｋはその内面が半球面状であり、すなわち測定室Ｃは半球内面状になっている。またこの測定室Ｃの底部にはこの測定室Ｃに測定光を導入するための光ファイバー３の上端が配設されており、この光ファイバー３の上端面が測定室Ｃの内面形成の一部を構成している。このことから測定室Ｃの中央底部は光ファイバー３の端面積だけ平面をなしていることになる。Ｆはこの光ファイバー３の端面である平面を示している。

他方、測定台１の上方には、測定ロッド２が対向に配置されている。図示状態は測定ロッド２が測定台１の上面の凹部１Ｋ位置に押された状態を示しており、この測定ロッド２の下方端面と凹部１Ｋで密閉される測定室Ｃが形成されている。なお、図面に示すように測定ロッド２の側にも、光ファイバー４がその中央軸芯上に埋設されており、光ファイバー４の下端が測定ロッド２の下端面の一部を形成している。この光軸合わせは図示されていない機構により達成される。したがって、図１に示す状態において両光ファイバー３、４のそれぞれの両端面間の距離Ｄが測定のための光路長である。この距離Ｄは一定であることが重要で、測定台１に対する測定ロッド２の押圧接合によって特定される。光ファイバー３、４には光源（図示せず）から測定光が導かれ、測定室Ｃ内の試料（図示せず）を透過し、検出器（図示せず）に導かれる。

凹部１Ｋの大きさとしては、たとえば半径５ｍｍの球内面が設定されるが、最近はマイクロオーダーの分析が求められ、その場合この凹部１Ｋの半径は１ｍｍないしそれ以下の値に設定する。実際の測定においては、試料（図示せず）は測定室Ｃの容積より多い目の試料（液体状）が供給される。したがって、測定ロッド２が図１の状態に示すように測定台１の上面に押圧されたとき、試料の一部は凹部１Ｋからあふれ出て測定台１と測定ロッド２の境界を介して外部に拡散流出することになる。このことは、測定ロッド２の下端面が測定台１の上面に間隙なく接合され、測定のための距離Ｄが特定の値に維持される。

図２は、測定台１の上面と測定ロッド２の下端面に環状の溝１Ｍ、２Ｍが形成された変形例を示している。これらの溝１Ｍ、２Ｍの存在によってラビリンス機能が発揮され、測定台１の上面と測定ロッド２の下端面間のシール機能が向上し、挟閉収容された液状の試料の外方流出が完全に阻止され測定精度が向上する。なお、この溝１Ｍ、２Ｍは測定台１の側のみ、あるいは測定ロッド２の側のみに設けても一定の機能を有する。さらに溝１Ｍ、２Ｍの個数も２個ずつ３個ずつにしてもよく、加工の容易性、構造の簡略性を維持できる範囲で自由に選定できる。なお図２における３、４は光ファイバーを示す。

図３に示す実施例は、測定台１側に磁石５を埋設した例を示している。この磁石５によって測定ロッド２を誘引させて測定ロッド２を測定台１に付勢接合させる機能を有する。この磁石５は図示例では環状のものであるが、棒状であってもよく、さらには電磁石で構成することもできる。電磁石方式の場合、測定ロッド２が測定台１の上面に一定の距離の高さ位置に近接したとき磁力を作用させるように構成することができる。なお、この実施例の場合は、測定ロッド２が磁性体（鉄材など）であることが条件となる。なお図３における３、４は光ファイバーを示す。

図４に示す実施例は、測定光を導く光ファイバー３、４の両方を測定台１に埋設した実施例を示している。この場合の光ファイバー３、４は、水平方向に配設されている。この場合、各光ファイバー３、４が測定室Ｃの内面の一部を形成しやすくするために、凹部１Ｂの外に上方に円筒部１Ｔを連接させる形の測定室ＮＣが形成されている。そして光ファイバー３、４の端面は、この円筒部１Ｔの内周面に一致するよう埋設されている。しかも当然のことながら両光ファイバー３、４の光軸は一致して埋設されている。したがって、測定ロッド２を測定室ＮＣの中心に合致させるいわゆるセンタリング機構は不要である。

図５は光ファイバー３、４の光軸合わせすなわちセンタリングを容易かつ正確に行わせることのできる変形例である。すなわち測定台１側には上方に凸形の円錐形部１Ｅを形成し、測定ロッド２側にはこの円錐形部１Ｅに嵌合する凹部２Ｅが形成されたものである。したがって、図５に示すように両者が接合されるとき円錐形部１Ｅと凹部２Ｅは係合しながら接合に至り、自動的にセンタリングが行われることになる。２Ｍは測定ロッド２側に設けられた環状の溝である。

図６は本発明による分光光度計を測定装置ＭＤに実施した一例を示すものである。この測定装置ＭＤは手動方式で測定機台６上に各測定機器、部位が組立、架設されている。すなわち、測定台１は測定機台６の前方端部位に配設され、その中心部に凹部１Ｋが形成されている。この凹部１Ｋの下方で測定機台６の側には測光を導く光ファイバー３が埋設されている。他方、測定機台６の後方端部位には２個の支持枠１０が配設され両支持枠１０間に回転軸９が回転可能に保持されている。

この回転軸９の回転は操作杆１２の揺動にて駆動軸１１が回転されるとき、その回転量に比例して回転させる連動機（図示せず）が支持枠１０に内設されている。８はこの回転軸９にその基部が固定された回動アームで、その先端に取り付けられた保持枠７に測定ロッド２が固設されている。４は測定光を導入するための光ファイバーである。以上のような構成となっており、分析すべき試料（図示せず）が測定台１上面の凹部１Ｋに滴注され、操作杆１２を手動操作することによって測定ロッド２が測定台１に対して押圧され図１の測定体制が整えられることになる。

つぎに、本発明の第２の実施例を図７から図１２にしたがって、その構成、作動を図面に示す実施例を説明する。
第２の実施例は、図７に示すとおり、測定ロッド２の下端面に測定室Ｃを構成する凹部２Ｋが形成されている。この凹部２Ｋはその内面が球状であり、すなわち測定室Ｃは半球内面状になっている。またこの測定室Ｃを形成する凹部２Ｋの頂部にはこの測定室Ｃに測定光を導入するための光ファイバー４の下端が配設されており、この光ファイバー４の下端面が測定室Ｃの内面形成の一部を構成している。このことから測定室Ｃの中央頂部は光ファイバー４の端面積だけ平面をなしていることになる。Ｆはこの光ファイバー４の端面の平面を示している。

他方、測定台１は、測定ロッド２に対向して配置されている。図示状態は測定ロッド２が測定台１の上面に押された状態を示しており、この測定ロッド２の下端面の凹部２Ｋで密閉される測定室Ｃが形成される。なお、図面に示すように測定台１の側には、光ファイバー３がその中央軸芯上に埋設されており、光ファイバー４と光軸合わせされている。したがって、図７に示す状態において両光ファイバー３、４のそれぞれの両端面間の距離Ｄが測光路長である。この距離Ｄは一定であることが重要で、測定台１に対する測定ロッド２の押圧接合によって特定される。光ファイバー３、４には光源（図示せず）から測定光が導かれ、測定室Ｃ内の試料（図示せず）を透過し、検出器（図示せず）に導かれる。

凹部２Ｋの大きさとしては、たとえば半径５ｍｍの球内面が設定されるが、最近はマイクロオーダーの分析が求められ、その場合この凹部２Ｋの半径は１ｍｍないしそれ以下の値に設定する。実際の測定においては、試料（図示せず）は測定室Ｃの容積より多い目の試料（液体状）が供給される。したがって、測定ロッド２が図７の状態に示すように測定台１の上面に押圧されたとき、試料の一部は凹部２Ｋからあふれ出て測定台１と測定ロッド２の境界を介して外部に拡散流出することになる。このことは、測定ロッド２の下端面が測定台１の上面に間隙なく接合していて、測定のための距離Ｄが特定の値に維持される。

図８は、測定台１の上面と測定ロッド２の下端面に環状の溝１Ｍ、２Ｍが形成された変形例を示している。これらの溝１Ｍ、２Ｍの存在によってラビリンス機能が発揮され、測定台１の上面と測定ロッド２の下端面間のシール機能が向上し、挟閉収容された液状の試料の外方流出が完全に阻止され測定精度が向上する。なお、この溝１Ｍ、２Ｍは測定台１の側のみ、あるいは測定ロッド２の側のみに設けても一定の機能を有する。さらに溝１Ｍ、２Ｍの個数も２個ずつ３個ずつにしてもよく、加工の容易性、構造の簡略性を維持できる範囲で自由に選定できる。

図９に示す実施例は、測定台１側に磁石５を埋設した例を示している。この磁石５によって測定ロッド２を誘引させて測定ロッド２を測定台１に付勢接合させる機能を有する。この磁石５は図示例では環状のものであるが、棒状であってもよく、さらには電磁石で構成することもできる。電磁石方式の場合、測定ロッド２が測定台１の上面に一定の距離の高さ位置に近接したとき磁力を作用させる構成を採用することができる。なお、この実施例の場合は、測定ロッド２が磁性体（鉄材など）であることが条件となる。

図１０に示す実施例は、測定光を導く光ファイバー３、４の両方を測定ロッド２に固設した実施例を示している。この場合の光ファイバー３、４は、水平方向に配設させる。この場合、各光ファイバー３、４が測定室Ｃの内面の一部を形成しやすくするために、凹部２Ｂの外に下方に円筒部２Ｔを連接させる形の測定室ＮＣが形成されている。そして光ファイバー３、４の端面は、この円筒部２Ｔの内周面に一致するよう埋設されている。しかも当然のことながら両光ファイバー３、４の光軸は一致して埋設されている。したがって、測定ロッド２を測定室ＮＣの中心に合致させるいわゆるセンタリング機構について不要である。

図１１は光ファイバー３、４の光軸合わせすなわちセンタリングを容易かつ正確に行わせることのできる変形例である。すなわち測定台１側には上方に凸形の円錐形部１Ｅを形成し、測定ロッド２側にはこの円錐形部１Ｅに嵌合する凹部２Ｅが形成されたものである。したがって、図１１に示すように両者が接合されるとき円錐形部１Ｅと凹部２Ｅは係合しながら接合に至り、自動的にセンタリングが行われることになる。２Ｍは測定ロッド２側に設けられた環状の溝である。

図１２は本発明による分光光度計を測定装置ＭＤに実施した一例を示すものである。この測定装置ＭＤは手動方式で測定機台６上に各測定機器、部位が組立、架設されている。すなわち、測定台１は測定機台６の前方端部位に配設され、その中心部には測光を導く光ファイバー３が埋設され、光ファイバー３の上端がみえている。

他方、測定機台６の後方端部位には２個の支持枠１０が配設され両支持枠１０間に回転軸９が回転可能に保持されている。この回転軸９の回転は操作杆１２の揺動にて駆動軸１１が回転されるとき、その回転量に比例して回転するよう支持枠１０内に連動機（図示せず）が内設されている。８はこの回転軸９にその基部が固定された回動アームで、その先端に取り付けられた保持枠７に測定ロッド２が固設されている。４は測定光を導入するための光ファイバーである。以上のような構成となっており、分析すべき試料（図示せず）が測定台１上面の光ファイバー３の位置に滴注され、操作杆１２を手動操作することによって測定ロッド２が測定台１に対して押圧され図７の測定状態が整えられることになる。

本発明が提供する分光光度計は以上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるもではなく、特に図示例以外にも種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば、第２の発明の方式で測定ロッド２の下端に凹部２Ｋを設ける実施例では、測定ロッド２の大きさ特に直径は凹部２Ｋより大きくとる必要があるが、第１の発明の方式では測定ロッド２の直径は測定台１における凹部１Ｋの最大径以上あれは良いことになる。このようにして小形でスマートな形状とすることができる。

さらに測定光を導入する光学系については、光ファイバー３、４の利用が望ましいが、光ファイバー３、４を利用しないで、貫通細孔を穿設し、光源からの光を直接透過させるようにしてもよい。この場合は光路長を一定にするための対策が必要である。また、図５では光軸合わせの方法として、測定台１から上方向に円錐形部を形状した凹凸係合方式例を示したが、逆に測定台１の面から下方向に凹の円錐形部を形状した凹凸係合方式例とする例も考えられる。円錐ではなく、球状の凸部、または凹部での係合方式でもよい。本発明はこれらの変形実施例を包含する。

本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成における第１の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成における第２の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成における第３の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成における第４の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成を採用した具体的な測定装置を示す図である。 本発明の第２の実施例における分光光度計の基本的な構成を示す図である。 本発明の第２の実施例における分光光度計の基本的な構成における第１の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成における第２の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成における第３の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成における第４の変形実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例における分光光度計の基本的な構成を採用した具体的な測定装置を示す図である。

符号の説明

１ 測定台
１Ｂ、１Ｋ、２Ｂ、２Ｅ、２Ｋ 凹部
１Ｅ 円錐形部
１Ｔ 円筒部
２ 測定ロッド
１Ｍ、２Ｍ 溝
２Ｔ 円筒部
３、４ 光ファイバー
５ 磁石
６ 測定機台
７ 保持枠
８ 回動アーム
９ 回転軸
１０ 支持枠
１１ 駆動軸
１２ 操作杆
Ｃ 測定室
Ｄ 距離
Ｆ 平面
ＭＤ 測定装置
ＮＣ 測定室

Claims (8)

1. 測定対象である液状の試料に光を照射し、当該測定対象試料の吸光度、及び透過率測定を行う分光光度計用の測定器において、互いに接合と離反が可能な測定ロッドの端面と測定台面との間に前記液状試料を挟閉収容させる測定室を構成する凹部を形成するとともに、この測定室に光を照射通過させる光学的手段を設けたことを特徴とする分光光度計。
2. 凹部が測定台面側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の分光光度計。
3. 凹部が測定ロッドの端面側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の分光光度計。
4. 凹部が半球内面状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の分光光度計。
5. 光学的手段は光ファイバーで構成するとともに、この光ファイバーの端面が凹部の内面を形成するよう構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３または請求項４記載の分光光度計。
6. 光ファイバーは測定ロッドと測定台にそれぞれ設置されるともにそれぞれの端面が凹部内を通過する光軸上で対向するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の分光光度計。
7. 測定ロッドと測定台が接合する互いのそれぞれの面の少なくともいずれかの面であって凹部の域を包囲する面にリンク状の溝を設け、ラビリンス機能を生起させるようにしたことを特徴とする分光光度計。
8. 測定ロッドと測定台が磁性体で構成されるとともに、測定ロッドと測定台のいずれか一方には両者の接合面が所定距離に近接したとき、両者の接合を付勢する磁石が内設されていることを特徴とする請求項１記載の分光光度計。

Images