JP2014182065A - 分光光度計 - Google Patents

Abstract

【課題】 パワースペクトル強度テスト時の診断機能により不合格となる時期を予測し、部品交換やメンテナンス時期を早めに予知できるようにした分光光度計を提供する。
【解決手段】 光源１１からの出射光を、試料を通さずに検出器１５に入射する状態で測定したパワースペクトル強度の実測値と、予め設定されたパワースペクトル強度の標準値とを比較するパワースペクトル強度測定テストを実行するパワースペクトル診断部３１を備えた分光光度計１０であって、パワースペクトル強度の実測値を、その検出が行われた日時情報とともに履歴情報として記憶する履歴情報記憶制御部３２と、表示要求信号を受けると記憶された履歴情報を表示する履歴情報表示制御部３３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、装置の初期化時にパワースペクトル強度を診断する機能を備えた分光光度計に関する。

一般に、ＦＴＩＲ等の分光光度計では、試料を測光光路上に入れていない状態での信号強度（バックグランド信号）と、試料を測光光路上に入れた状態での信号強度（試料信号）との比（除算）を、予め設定した範囲の波数幅（または波長幅）で求めることにより、試料そのものによる吸収スペクトルを得るようにしている。このとき良好な吸収スペクトルを得るためには、光源から出射され、試料を透過して検出器に入射する検出光の光量がある程度以上となって、十分な大きさの信号強度で検出できることが必要である。

良好な吸収スペクトルを得るために必要な信号強度を得るには、光源からの出射光の強度、検出器の感度、光学系の光軸調整のすべてが良好であることが必要である。そのため、ＦＴＩＲ等においては、従来から、装置の初期化時に、パワースペクトル強度の測定を含む光学系の自己診断を行い、装置が十分な信号強度で測定を行うことが可能な状態になっているかを点検するようにしている（非特許文献１参照）。

例えば、図４は、ＦＴＩＲにおいて初期化時に光学系の点検のために測定されるパワースペクトル強度の測定データを示す模式図である。
パワースペクトル強度の測定データは、光源から発する測定光（赤外光）を、試料を通さずに検出器に入射するようにして、予め設定した波数範囲に対応する信号を測定することにより取得される。なおＦＴＩＲでは試料を通さずに検出された干渉光のインターフェログラムをフーリエ変換することによりパワースペクトルが得られる。

点検用に、特定の波数（例えば３０００ｃｍ^−１、２０００ｃｍ^−１、１０００ｃｍ^−１）が規格波数として選択してあり、これらの規格波数での標準値Ａ、Ｂ、Ｃが予め設定してある。標準値は使用する検出器と光源との組み合わせで決められている値であり、この標準値以上であれば正常な測定ができることを保証できる値である。

初期化時のパワースペクトルの自己診断では、これら特定波数３点において実測値と標準値とを比較し、正常状態であるかが判断される。
自己診断の結果、図４（ａ）に示されるように３点とも標準値を超えるパワースペクトル強度の測定データが得られたときは診断テスト結果が合格とされ、図４（ｂ）のようにそうでない場合の測定データが得られたときはテスト結果が不合格とされる。

診断結果の画面表示例を図５に示す。ここでは特定波数（３０００ｃｍ^−１、２０００ｃｍ^−１、１０００ｃｍ^−１）における標準値と実測値と判定結果（「○」で良好であることを表示）とを表示するようにしている。
測定者は判定結果に基づいて、合格判定のときは測定を続行し、不合格判定のときは調整のためメンテナンス作業を行うことになる。
なお、パワースペクトル強度の合否判定の基準とするための数値としては、上述した３つの特定波数の信号強度以外でもよい。例えば、前回測定までの平均値を基準としたり、測定波数範囲内の最大測光値を基準としたりしてもよい。

島津製作所ホームページ＞製品情報＞光分析（スペクトロ機器）＞フーリエ変換分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）＞IRsolution［ｏｎｌｉｎｅ］、インターネット＜ＵＲＬ； http://www.an.shimadzu.co.jp/ftir/irsol/irsol.htm＞

初期化時のパワースペクトル強度のテストにおいて合格判定が出ている場合は、安定した測定が保証されることになる。
しかしながら、合否判定はパワースペクトル強度の実測値と標準値との大小比較で判定する方法であるため、標準値以上でありさえすれば合格となるので、測定者が注意深く記録をとらない限り、光源や検出器の劣化の進行度合いや安定度を把握することができなかった。

また、ＦＴＩＲでは、光源にはセラミックヒータ、検出器にはＴＧＳ検出器等が標準的に使用されており、これらの部品は突然不良になることも稀にはあるが、長期間の時間経過とともに、少しずつ劣化していくことが多いものと考えられる。

そこで、本発明はパワースペクトル強度のテストによる診断を今までよりも充実させ、不合格判定になる時期を予測できるようにして、例えば部品の交換時期やメンテナンス時期を早めに予知できるようにした分光光度計を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の分光光度計は、光源からの出射光を、試料を通さずに検出器に入射する状態で測定した検出信号から得られるパワースペクトル強度の実測値と、予め設定されたパワースペクトル強度の標準値とを比較するパワースペクトル強度測定テストを、少なくとも分光光度計を初期化するときに実行するパワースペクトル診断部を備えた分光光度計であって、パワースペクトル強度の実測値を、その検出が行われた日時情報とともに履歴情報として記憶する履歴情報記憶制御部と、表示要求信号を受けたときに履歴情報を表示する履歴情報表示制御部とを備えるようにしている。

本発明によれば、パワースペクトル診断部により初期化時にパワースペクトル強度測定テストが実行され、実測値と予め記憶してある標準値とが比較され、装置が安定して測定できる状態であるかの診断結果が表示される。これに加え、履歴情報記憶制御部が、パワースペクトル強度測定テストの実測値を、測定が行われた日時情報と対応付けて履歴情報として記憶する。したがって、測定者の入力操作や予めプログラムで設定された時期に表示要求信号を受けることにより、履歴情報表示制御部が日時情報と実測値とを含む履歴情報をいつでも画面に表示して過去の実測値の推移を参照することができるようになり、光源や検出器の交換時期や光軸メンテナンスが必要な時期の予知に役立てることができる。

上記発明において、履歴情報表示制御部は、新しいパワースペクトル強度測定テストが実行されたときに、新しく検出したパワースペクトル強度の実測値とともに、前回の実測値、または、前回までの平均値、または、履歴情報を用いて演算処理をすることにより得られる参考値のいずれかの履歴参照値を並べて表示するようにしてもよい。
今回の実測値とともに、前回の実測値、平均値、上記参考値のいずれかの履歴参照値（複数でもよい）を並べて表示することにより、今回の実測値と過去の履歴参照値と比較することができ、ランプ交換やメンテナンス等の時期を予測することが容易になる。

上記発明において、さらに、履歴情報記憶制御部により記憶された履歴情報について、一部の履歴情報の削除、または、一部の履歴情報についての演算処理での利用の可否設定のいずれかを含む履歴情報の編集機能を実行する履歴情報編集制御部を備えるようにしてもよい。
これによれば、明らかに誤って測定したことにより測光値が異常であるときの履歴情報等を、平均値の算出や参考値の算出の際に、履歴情報から削除したり、計算の対象外としたりすることができる。

上記発明において、分光光度計は、測定付属品の装着の有無を検出する付属品センサと、付属品センサからの信号に基づいて測定付属品の有無を確認する付属品確認部とを備え、履歴情報編集制御部は、付属品確認部が測定付属品の装着を確認しているときのパワースペクトル強度測定テストについて、履歴情報の対象外となるように削除するか、編集機能での利用から外すようにして編集機能を実行するようにしてもよい。

測定付属品を装着したときは、その影響で信号が弱められるので、履歴情報に追加すると他の履歴情報と整合しなくなることから、装着状態を付属品センサにて自動検出するとともに演算の対象外にすることで、付属品装着時の測定テストのデータは確実に平均値や参考値の算出の際に計算から除外することができる。

本発明の一実施形態であるＦＴＩＲの概略構成を示すブロック構成図。 図１のＦＴＩＲでのパワースペクトル強度測定結果の画面表示例を示す図。 蓄積された履歴情報の一覧を表示した際の画面表示例を示す図。 初期化時に測定されたパワースペクトル強度の測定データを示す模式図。 従来のパワースペクトル強度測定結果の画面表示例を示した図。

以下、本発明について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態であるＦＴＩＲの概略構成を示すブロック構成図である。

このＦＴＩＲ１０は、赤外光源１１と、干渉計１２や測定室１３を含む測光光学系１４と、検出器１５と、これらを制御する制御部２０とを備えている。
光源１１にはセラミック光源が使用される。なおオプションとして近赤外測定用にタングステンヨウ素ランプが切替可能に取り付けてある。
干渉計１２には移動鏡、固定鏡、ビームスプリッタを含むマイケルソン干渉計が用いられており、移動鏡が駆動されて干渉光が形成される。また、測定室１３は干渉計１２の後段に設けてあり、測定室１３内で測光光路上に配置した試料に干渉光が照射されるようにしてある。

なお、測光光学系１４には、図示は省略するが、干渉計１２および測定室１３の他に、赤外光源１１からの測定光を平行光束にして干渉計１２に送るコリメート鏡、干渉計１２から出射する測定光（干渉光）を測定室１３内の試料設置位置に集光する集光鏡、試料設置位置を通過した測定光を検出器１５に導く検出用集光鏡のようないくつかの光学部品も含まれている。

また、測定室１３には、測定付属品が装着されているか否かを検出する付属品センサ１３ａが設けられている。測定付属品は例えば全反射測定装置（ＡＴＲ）、拡散反射測定装置等があり、これらが測定室１３に取り付けられると付属品センサ１３ａ（例えばメカニカルスイッチ）が作動して装着状態であることを示す検出信号が出力されるようにしてある。このセンサからの検出信号の有無は後述する付属品確認部３５によって検出される。

検出器１５にはＴＧＳ検出器が使用されている。なおオプションとしてＭＣＴ検出器（中赤外）、あるいはＩｎＧａＡｓ検出器（近赤外）を、ＴＧＳ検出器とは別途に取り付けた場合は、上述した検出用集光鏡の回転によっていずれかの検出器に測定光が入射するように光路が切替わるようにしてある。

以下では、説明の便宜上、装置初期化時は、光源１１にはセラミック光源、検出器１４にＴＧＳ検出器が用いられているものとして説明するが、それ以外の光源と検出器の組み合わせで初期化が行われる場合は、合否判定の標準値（設定した値）が変更される。

次に制御部について説明する。ＦＴＩＲ１０は制御用コンピュータ２０により制御される。制御用コンピュータ２０のハードウェアは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する制御部本体２１、ＨＤＤからなるメモリ２２（内蔵ＨＤＤでもよい）、表示パネル２３（出力装置）、キーボード２４（入力装置）、マウス２５（入力装置）を備えており、ファームウェアあるいはソフトウェアにより装置全体の制御を行う。

本発明に関係する制御動作、機能を機能ブロックごとに分けて説明すると、制御部２０は、パワースペクトル診断部３１、履歴情報記憶制御部３２、履歴情報表示制御部３３、履歴情報編集制御部３４、付属品確認部３５を備え、メモリ２２には履歴情報記憶領域４１、設定情報記憶領域４２を備えている。

まず、パワースペクトル診断部３１と履歴情報記憶制御部３２とについて説明する。ＦＴＩＲ１０は、装置を起動したとき（あるいは手動での初期化操作時）に初期化プログラムをロードして自己診断機能を含む初期化処理が実行される。このときパワースペクトル診断部３１はパワースペクトル測定を実行し、測定結果に基づいて合否判定するとともに判定結果を画面表示する制御を行う。

すなわち、パワースペクトル測定が始まると、測定室１３に試料がない状態で計測が行われて干渉光のインターフェログラムを取得し、これをフーリエ変換することにより、パワースペクトル強度値の測定データが得られる。
そして取得された当該測定データから、合否判定に用いる３つの特定波数（３０００ｃｍ^−１、２０００ｃｍ^−１、１０００ｃｍ^−１）における実測値を抽出する。設定情報記憶領域４２には予め３つの特定波数の標準値（入力設定された値）が記憶してある。この３つの特定波数の標準値と、測定された実測値とを比較し、実測値すべてが標準値以上であるか否かについて判定を行う。

具体的には、例えば、標準値として波数３０００ｃｍ^−１については標準値２０．０００、波数２０００ｃｍ^−１については標準値５０．０００、波数１０００ｃｍ^−１については標準値１５．０００が設定してあるので、これら３点での実測値がいずれも対応する標準値以上であるか否かを判定する。

履歴情報記憶制御部３２は、今回取得されたパワースペクトル強度値（実測値）の測定データに、そのデータを測定した日時に関する情報を関連付け、「履歴情報」としてメモリ２２の履歴情報記憶領域４１に蓄積する制御を行う。過去にパワースペクトル強度値の測定データが測定され、履歴情報記憶領域４１に蓄積されていれば、過去に蓄積された履歴情報に今回の履歴情報が新たに追加されることになる。

そして、パワースペクトル診断部３１は、判定結果を表示パネル２３に表示する。このとき、標準値および今回の実測値を表示するとともに、履歴情報記憶領域４１に蓄積されている前回測定時までの履歴情報から抽出されるか、あるいはこれら履歴情報から算出することにより得られる「履歴参照値」を読み込み、今回表示する測定データ（実測値）と同時に表示する。
履歴参照値は、初期設定では「前回の実測値」を表示するようにしてある。なお、設定を変更することにより、これに代えて、過去の測定データ（実測値）の「平均値」を算出して表示することもできる。また、初回から前回までの「最高値」を抽出して表示することもできる。別途に手動で入力した「入力値」を参考表示することもできる。

図２は、初期化処理でパワースペクトル測定が実行されたときに、その判定結果が表示される画面表示例を示す図である。
この例では履歴参照値として「前回」の実測値が「今回」の実測値の下に並べて表示されている。これにより今回の判定結果とともに、前回からの実測値の推移が明確になる。もしも前回実測値から大きく変化したときは光軸ずれ等を疑うことができるようになる。

なお、図２に示した表示例の履歴参照値では、前回の実測値のみを表示するようにしたが、複数の履歴参照値を表示するようにしてもよい。例えば、前回と前々回の実測値を履歴参照値として表示したり、前回の実測値と過去の平均値とを履歴参照値として表示したりしてもよい。

次に、履歴情報表示制御部３３と履歴情報編集制御部３４とについて説明する。
マウス２５等による入力操作で、必要時にいつでも履歴情報を表示させる表示要求信号を送ることにより、履歴情報表示制御部３３は履歴情報記憶領域４１に蓄積された履歴情報の一覧を画面表示する制御を行う。
図３は表示要求信号により、履歴情報記憶領域４１に蓄積された履歴情報の一覧を表示させたときの画面表示例を示す図である。
特定波数の実測値が測定日時順に時系列的に一覧表示される。この表示により、パワースペクトルの経時変化が把握しやすくなり、部品交換や光軸調整が必要となる時期が予測しやすくなる。

また表示される一覧画面には、同時に、測定日時ごとに「削除」「編集使用不可」「初回」の欄が設けてあり、チェックマークを入力することができるようにしてある。

履歴情報編集制御部３４は、上述した履歴情報一覧画面上で、「削除」「編集使用不可」「初回」のいずれかにチェックマークを入れて入力操作を行うことにより、履歴情報編集制御部３４が作動して履歴情報の編集する制御が行われ、次回以降のパワースペクトル測定の処理において、処理内容が変更されることになる。

すなわち、「削除」の欄にチェックマークを入れて入力操作を行うと、対応する測定日時の履歴情報が履歴情報記憶領域４１から消去される。

また、「編集使用不可」の欄にチェックマークを入れて入力操作を行うと、当該測定日時のデータは履歴情報記憶領域４１からは消去されないが、履歴参照値としての表示対象として使用されなくなり、平均値や最高値の演算用のデータとしても使用されなくなる。
以上のような履歴情報の編集機能を実行することで、明らかなミスによって異常な実測値が生じた場合に、平均値等の履歴参照値の算出に、異常な実測値を含めないようにすることができる。

また「初回」の欄にチェックマークを（１箇所だけ）入れて入力操作を行うと、履歴情報記憶領域４１からは消去されないが、当該測定日時のデータが履歴参照値を算出するときの初回測定のデータとされ、それ以降に測定したデータのみで履歴参照値を算出するようになる。例えば、光軸を再調整したときには、「初回」を設定することにより調整時点より前の履歴情報を除外することができる。
逆に、一旦入れた「編集使用不可」「初回」のチェックマークを外すことにより、再び履歴参照値の算出に利用されるようになる。

さらに、一覧画面の下部にはコメント欄が設けてあり、文字等のテキストデータが自由に入力でき、部品交換やメンテナンス作業等の実施内容を「備考」として記録できる。

そして、履歴情報編集制御部３４による編集が行われた後に、新たに初期化処理が実行されると、前回「削除」「編集使用不可」「初回」のチェックマークが入れられた後の履歴情報記憶領域４１のデータに基づいて履歴参照値の算出等が行われるようになる。

次に付属品確認部３５について説明する。測定室１３の付属品センサ１３ａにより測定付属品を装着した状態であることを示す検出信号が発せられていると、付属品確認部３５がこの信号を検知する。この場合において、パワースペクトル診断部３１により、パワースペクトル測定が行われた場合に、付属品確認部３５は履歴情報編集制御部３４を介して、「削除」または「編集使用不可」のいずれかにチェックマークが入れられたときの処理を行うようにする。例えば初期設定で「編集使用不可」にチェックマークが入れられた状態になるように設定しておくと、履歴参照値の算出等で、測定付属品が装着されているときの測定データは使用されない。また、「削除」にチェックすると履歴情報記憶領域４１から削除される。したがって、誤って測定付属品を装着した状態でパワースペクトル測定を行った場合でも、測定付属品を装着していない通常状態のときの履歴情報だけの履歴参照値を算出することができる。

以上、本発明による履歴情報の表示機能、編集機能の一例について説明したが、本発明はこれに限られず、種々の態様で変形実施することができる。
例えば、上記実施形態では分光光度計がＦＴＩＲの例を示したが、これに限らずシングルビームの可視紫外分光光度計やその他の分光光度計であっても適用することができる。
また、測定データに関連付ける測定日時情報は日時としたが、年、分秒まで含めてもよい。

本発明は、ＦＴＩＲ等の分光光度計に適用することができる。

１０ ＦＴＩＲ（分光光度計）
１１ 光源
１２ 干渉計
１３ 測定室
１３ａ 付属品センサ
１５ 検出器
２０ 制御部
３１ パワースペクトル診断部
３２ 履歴情報記憶制御部
３３ 履歴情報表示制御部
３４ 履歴情報編集制御部
３５ 付属品確認部
４１ 履歴情報記憶領域
４２ 設定情報記憶領域

Claims (5)

1. 光源からの出射光を、試料を通さずに検出器に入射する状態で測定した検出信号から得られるパワースペクトル強度の実測値と、予め設定されたパワースペクトル強度の標準値とを比較するパワースペクトル強度測定テストを少なくとも分光光度計を初期化するときに実行するパワースペクトル診断部を備えた分光光度計であって、
   前記パワースペクトル強度の実測値を、その検出が行われた日時情報とともに履歴情報として記憶する履歴情報記憶制御部と、
   表示要求信号を受けたときに前記履歴情報を表示する履歴情報表示制御部とを備えたことを特徴とする分光光度計。
2. 前記履歴情報表示制御部は、新しいパワースペクトル強度測定テストが実行されたときに、新しく検出したパワースペクトル強度の実測値とともに、前回の実測値、または、前回までの平均値、または、前記履歴情報を用いた演算処理をすることにより得られる参考値のいずれかの履歴参照値を並べて表示する請求項１に記載の分光光度計。
3. 前記履歴情報記憶制御部により記憶された履歴情報について、一部の履歴情報の削除、または、一部の履歴情報についての前記演算処理での利用の可否設定のいずれかを含む履歴情報の編集機能を実行する履歴情報編集制御部をさらに備えた請求項２に記載の分光光度計。
4. 前記分光光度計は、測定付属品の装着の有無を検出する付属品センサと、前記付属品センサからの信号に基づいて測定付属品の有無を確認する付属品確認部とを備え、前記履歴情報編集制御部は、前記付属品確認部が前記測定付属品の装着を確認しているときのパワースペクトル強度測定テストについて、履歴情報の対象外となるように削除するか、編集機能での利用から外すようにして編集機能を実行する請求項３に記載の分光光度計。
5. 前記分光光度計がＦＴＩＲである請求項１〜請求項４のいずれかに記載の分光光度計。

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