JP5516486B2 - 分光測定装置及びプログラム - Google Patents
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Description
(2)目的成分と溶媒が試料セル内に存在している状態において、上記と同様にして蛍光側スペクトルを取得する。
(3)(2)で得られたスペクトルから(1)で得られたスペクトルを減算することにより、目的成分の蛍光側スペクトルを求め、該スペクトルにおいて最も蛍光強度の高い波長を最適蛍光波長として決定する。
(4)次に、溶媒のみが試料セル内に存在している状態において、蛍光波長を固定し励起波長を走査することにより、各励起波長における蛍光強度を示す蛍光スペクトル(以下、これを「励起側スペクトル」と呼ぶ)を取得する。
(5)目的成分及び溶媒が試料セル内に存在している状態において、上記と同様にして励起側スペクトルを取得する。
(6)(5)で得られたスペクトルから(4)で得られたスペクトルを減算することにより目的成分の励起側スペクトルを求め、該スペクトルにおいて最も蛍光強度の高い波長を最適励起波長として決定する。
なお、ここでは蛍光側スペクトル、励起側スペクトルの順に測定しているが、この逆の順序で測定を行う場合もある。
(2)目的成分と溶媒が試料セル内に存在している状態において、上記と同様にして吸収スペクトルを取得する。
(3)(2)で得られたスペクトルから(1)で得られたスペクトルを減算することにより、目的成分の吸収スペクトルを求め、該スペクトルにおいて最も吸光度の高い波長を最適波長として決定する。
a) 目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料から得られる光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料から得られる光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第2の測定データとを記憶する記憶手段と、
b) 前記第1の測定データと前記第2の測定データに基づいて各波長における前記目的成分と照射光の相互作用の大きさを表す値を求めると共に、前記第1の測定データから各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分と照射光の相互作用の大きさを表す値と前記ノイズ量の推定値との比から各波長における感度指標の推定値を求める感度指標推定手段と、
を有することを特徴としている。
前記記憶手段が、目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記励起光の波長を所定の範囲で走査することによって得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記励起光の波長を所定の範囲で走査することによって得られた第2の測定データとを記憶するものであり、
且つ、前記感度指標推定手段が、前記第1の測定データと第2の測定データに基づいて各励起波長における前記目的成分の蛍光強度値を求めると共に、前記第1の測定データから各励起波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分の蛍光強度値と前記ノイズ量の推定値の比から各励起波長における感度指標の推定値を求めるものであることを特徴としている。
前記記憶手段が、目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記検出光学系で検出する蛍光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料が発する蛍光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することにより得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記検出光学系で検出する蛍光の波長を所定の波長範囲で走査、又は前記試料が発する蛍光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することにより得られた第2の測定データとを記憶するものであり、
且つ、前記感度指標推定手段が、前記第1の測定データと第2の測定データに基づいて各蛍光波長における目的成分の蛍光強度値を求めると共に、前記第1の測定データから各蛍光波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分の蛍光強度値と前記ノイズ量の推定値の比から各蛍光波長における感度指標の推定値を求めるものであることを特徴としている。
前記感度指標推定手段が、前記第2の測定データより求められる蛍光スペクトルから前記第1の測定データより求められる蛍光スペクトルを減算することにより前記各波長における目的成分の蛍光強度値を求め、且つ前記第1の測定データから各波長における前記蛍光検出器の出力電流Imと前記対照光検出器の出力電流Ixとを求め、以下の式を用いて前記各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値ΔFを求めるものとすることもできる。
前記記憶手段が、目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記試料に照射する照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料を通過した光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記試料に照射する照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料を通過した光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第2の測定データとを記憶するものであり、
前記感度指標推定手段が、前記第1の測定データと第2の測定データに基づいて各波長における目的成分の吸光度を求めると共に、前記第1の測定データから各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分の吸光度値と前記ノイズ量の推定値の比から各波長における感度指標の推定値を求めるものであることを特徴としている。
前記感度指標推定手段が、前記第2の測定データより求められる吸収スペクトルから前記第1の測定データより求められる吸収スペクトルを減算することにより、前記各波長における目的成分の吸光度を求め、且つ前記第1の測定データから各波長における前記透過光検出器の出力電流Iと前記対照光検出器の出力電流I0とを求め、以下の式を用いて前記各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値ΔAを求めるものとすることもできる。
まず、ユーザが操作部71で所定の操作を行うことにより、励起波長及び蛍光波長のそれぞれについて波長走査を行う範囲、励起側の波長走査を行うときの蛍光波長、及び蛍光側の波長走査するときの励起波長を設定する。
続いて、溶媒(移動相)のみを試料セル60に収容(キュベットセルに収容又はフローセルに封入)し、励起波長をステップS11で設定された波長に固定した状態で蛍光波長を走査してその際の蛍光スペクトルを測定する。具体的には、まず、ユーザが操作部71から光源51を点灯し蛍光波長の走査開始を指示することにより、励起側回折格子54が所定の角度まで回転して停止する。続いて、蛍光側回折格子63が上記ステップS11で設定された波長範囲に対応した角度範囲で回動し、その間に蛍光検出器66側及び対照光検出器59側から出力される信号がデータ処理部74に送られる。データ処理部74では、信号補正部75において蛍光検出器66側の出力信号が対照光検出器59側の出力信号を用いて補正され、得られた蛍光信号に基づいてスペクトル生成部76で各蛍光波長における蛍光強度を表すスペクトル(以下、「蛍光側スペクトル」と呼ぶ)が生成されて、記憶部73に格納される。
次に、試料セル60内に目的成分を含む溶媒(以下「試料溶液」と呼ぶ)を収容した状態で、上記ステップS12と同様にして試料溶液の蛍光側スペクトルを取得して、記憶部73に格納する。なお、ここで取得された試料溶液の蛍光側スペクトルが前記本発明の第2の態様のものにおける第2の測定データに相当する。
以上により、蛍光側スペクトルの測定が完了したら、制御演算部70は、ステップS12で取得された溶媒の各種のスペクトルとステップS13で取得された試料溶液の蛍光側スペクトルを記憶部73からデータ処理部74へ読み出す。データ処理部74の最適波長決定部77では、試料溶液の蛍光側スペクトルから溶媒の蛍光側スペクトルを減算することにより、目的成分の蛍光側スペクトルが求められ、更に、ステップS12で取得された前記蛍光検出器の電流スペクトル及び対照光検出器の電流スペクトルから溶媒由来のノイズ量の推定値を算出する。
続いて、溶媒のみを試料セル60に収容し、蛍光波長を所定の一点に固定した状態で励起波長を走査してその際の蛍光スペクトルを測定する。このときの蛍光波長は、ステップS11で設定された蛍光波長、ステップS14で求められたSN比が最大となる蛍光波長、前記目的成分の蛍光側スペクトルの蛍光強度値が最大となる蛍光波長のいずれかに設定する。具体的には、まず、ユーザが操作部71から励起波長の走査開始を指示することにより、蛍光側回折格子63が所定の角度まで回転して停止する。続いて、励起側回折格子54が上記ステップS11で設定された波長範囲に対応した角度範囲で回動し、その間に蛍光検出器66側及び対照光検出器59側から出力される信号がそれぞれデータ処理部74に送られる。データ処理部74では、信号補正部75において蛍光検出器66側の出力信号が対照光検出器59側の出力信号を用いて補正され、得られた蛍光信号に基づいてスペクトル生成部76で各励起波長における蛍光強度を表すスペクトル(以下、「励起側スペクトル」と呼ぶ)が生成されて、該スペクトルが記憶部73に格納される。
続いて、試料セル60内に上記試料溶液を収容した状態で、ステップS15と同様にして励起側スペクトルを取得して記憶部73に格納する。なお、ここで取得された試料溶液の励起側スペクトルが前記本発明の第1の態様のものにおける第2の測定データに相当する。
以上で取得された励起側スペクトルを用いて、上記ステップS14と同様の方法により最適励起波長の決定を行う。すなわち、制御演算部70は、ステップS15で取得された溶媒の各種のスペクトルとステップS16で取得された試料溶液の励起側スペクトルデータを記憶部73からデータ処理部74へ読み出す。データ処理部74の最適波長決定部77では、前記試料溶液の励起側スペクトルから前記溶媒の励起側スペクトルを減算することにより、目的成分の励起側スペクトルが求められ、更に、ステップS15で取得された前記蛍光検出器の電流スペクトル及び対照光検出器の電流スペクトルから溶媒由来のノイズ量の推定値を算出する。
上記一連の行程が完了したら、制御演算部70は上記ステップS14、17で決定された最適蛍光波長及び最適励起波長の値を表示部72に表示させる。なお、最適蛍光波長及び最適励起波長の値を表示する代わりに、各励起波長又は各蛍光波長におけるSN比を示すグラフを表示することで、最適波長を視覚的に分かりやすく表すようにしてもよい。
まず、ユーザが操作部71で所定の操作を行うことにより、励起波長及び蛍光波長のそれぞれについて波長走査を行う範囲、励起側の波長走査を行うときの蛍光波長、蛍光側の波長走査するときの励起波長を設定する。
続いて、溶媒(移動相)のみを試料セル60に収容(キュベットセルに収容又はフローセルに封入)し、励起波長をステップS11で設定された波長に固定した状態で蛍光波長を走査してその際の蛍光スペクトルを測定する。具体的には、まず、ユーザが操作部71から光源51を点灯し蛍光波長の走査開始を指示することにより、励起側回折格子54が所定の角度まで回転して停止する。続いて、蛍光側回折格子63が上記ステップS11で設定された波長範囲に対応した角度範囲で回動し、その間に蛍光検出器66から出力される信号がデータ処理部74に送られる。データ処理部74では、得られた蛍光信号に基づいてスペクトル生成部76で各蛍光波長における蛍光強度を表すスペクトル(以下、「蛍光側スペクトル」と呼ぶ)が生成されて、記憶部73に格納される。
次に、試料セル60内に目的成分を含む溶媒(以下「試料溶液」と呼ぶ)を収容した状態で、上記ステップS12と同様にして蛍光側スペクトルを取得して、記憶部73に格納する。
以上により、蛍光側スペクトルの測定が完了したら、制御演算部70は、ステップS12で取得された溶媒の蛍光側スペクトルとステップS13で取得された試料溶液の蛍光側スペクトルを記憶部73からデータ処理部74へ読み出す。データ処理部74の最適波長決定部77では、試料溶液の蛍光側スペクトルから溶媒の蛍光側スペクトルを減算することにより、目的成分の蛍光側スペクトルが求められ、更に、該目的成分の蛍光側スペクトル上の各波長における蛍光強度値が前記溶媒の蛍光側スペクトル上の対応する波長における蛍光強度値の平方根で除算される。蛍光検出器66におけるノイズの大半はショットノイズであり、該ショットノイズの大きさは測定された蛍光強度の平方根に比例するため、以上の演算で得られる値が最大となる波長がSN比が最大となる蛍光波長(すなわち最適蛍光波長)となる。
続いて、溶媒のみを試料セル60に収容し、蛍光波長を所定の一点に固定した状態で励起波長を走査してその際の蛍光スペクトルを測定する。このときの蛍光波長は、ステップS11で設定された蛍光波長、ステップS14で求められたSN比が最大となる蛍光波長、前記目的成分の蛍光側スペクトルの蛍光強度値が最大となる蛍光波長のいずれかに設定する。具体的には、まず、ユーザが操作部71から励起波長の走査開始を指示することにより、蛍光側回折格子63が所定の角度まで回転して停止する。続いて、励起側回折格子54が上記ステップS11で設定された波長範囲に対応した角度範囲で回動し、その間に蛍光検出器66から出力される信号がデータ処理部74に送られる。データ処理部74では、得られた蛍光信号に基づいてスペクトル生成部76で各励起波長における蛍光強度を表すスペクトル(以下、「励起側スペクトル」と呼ぶ)が生成されて、該スペクトルが記憶部73に格納される。
続いて、試料セル60内に上記試料溶液を収容した状態で、ステップS15と同様にして励起側スペクトルを取得して記憶部73に格納する。
以上で取得された励起側スペクトルを用いて、上記ステップS14と同様の方法により最適励起波長の決定を行う。すなわち、制御演算部70は、ステップS15で取得された溶媒の励起側スペクトルとステップS16で取得された試料溶液の励起側スペクトルデータを記憶部73からデータ処理部74へ読み出す。データ処理部74の最適波長決定部77では、前記試料溶液の励起側スペクトルから前記溶媒の励起側スペクトルを減算することにより、目的成分の励起側スペクトルが求められ、更に、該目的成分の励起側スペクトル上の各波長における蛍光強度値が、前記溶媒の励起側スペクトル上の対応する波長における蛍光強度値の平方根で除算される。以上の演算によって得られる値が最大となる波長がSN比が最大となる励起波長(すなわち最適励起波長)となる。
上記一連の行程が完了したら、制御演算部70は上記ステップS14、17で決定された最適蛍光波長及び最適励起波長の値を表示部72に表示させる。なお、最適蛍光波長及び最適励起波長の値を表示する代わりに、各励起波長又は各蛍光波長におけるSN比を示すグラフを表示することで、最適波長を視覚的に分かりやすく表すようにしてもよい。
まず、ユーザが操作部101で所定の操作を行うことにより、波長走査を行う範囲を設定する。
続いて、溶媒(移動相)のみを試料セル90に収容(キュベットセルに収容又はフローセルに封入)し、照射光の波長を走査してその際の吸収スペクトルを測定する。具体的には、まず、ユーザが操作部101を操作して光源81を点灯させ、波長の走査開始を指示することにより、回折格子85が上記ステップS21で設定された波長範囲に対応した角度範囲で回動し、その間に透過光検出器91側及び対照光検出器89側から出力される信号がデータ処理部104に送られる。データ処理部104では、吸光度算出部105において前記透過光検出器91側及び対照光検出器89側の出力信号に基づいて前記溶媒の吸光度が順次算出され、更に、スペクトル生成部106で各波長における該溶媒の吸光度を示す吸収スペクトル(以下、「溶媒の吸収スペクトル」と呼ぶ)が生成されて記憶部103に格納される。
次に、試料セル90内に目的成分を含む溶媒(以下「試料溶液」と呼ぶ)を収容した状態で、上記ステップS22と同様にして各波長における試料溶液の吸光度を示す吸収スペクトル(以下、「試料溶液の吸収スペクトル」と呼ぶ)を取得して、記憶部103に格納する。この試料溶液の吸収スペクトルが前記本発明の第3の態様のものにおける第2の測定データに相当する。
以上により、スペクトル測定が完了したら、制御演算部100は、ステップS22及びステップS23で取得された各種スペクトルを記憶部103からデータ処理部104へ読み出し、最適波長決定部107に最適波長の決定を実行させる。最適波長決定部107は、前記試料溶液の吸収スペクトルから前記溶媒の吸収スペクトルを減算することにより、各波長における目的成分の吸光度を示すスペクトル(以下、「目的成分の吸収スペクトル」と呼ぶ)を求め、更に、前記透過光検出器の電流スペクトル及び対照光検出器の電流スペクトルから溶媒由来の吸光度のノイズ推定値を算出する。
上記一連の行程が完了したら、制御演算部100は上記ステップS24で求められた最適波長の値を表示部102に表示させる。なお、最適波長の値を表示する代わりに、各波長におけるSN比を示すグラフを表示することで、最適波長を視覚的に分かりやすく表すようにしてもよい。
54、63、85、116…回折格子
60、90、113…試料セル
59、89…対照光検出器
66…蛍光検出器
91…透過光検出器
67、117…マルチチャンネル型光検出器
70、100…制御演算部
71、101…操作部
72、102…表示部
73、103…記憶部
74、104…データ処理部
75…信号補正部
105…吸光度算出部
76、106…スペクトル生成部
77、107…最適波長決定部
78、108…クロマトグラム生成部
Claims (10)
- 試料に光を照射し、該照射光と前記試料との相互作用により該試料から得られる光を測定する分光測定装置であって、
a) 目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料から得られる光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料から得られる光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第2の測定データとを記憶する記憶手段と、
b) 前記第1の測定データと前記第2の測定データに基づいて各波長における前記目的成分と照射光の相互作用の大きさを表す値を求めると共に、前記第1の測定データから各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分と照射光の相互作用の大きさを表す値と前記ノイズ量の推定値との比から各波長における感度指標の推定値を求める感度指標推定手段と、
を有することを特徴とする分光測定装置。 - 前記相互作用が試料による蛍光発光であり、前記分光測定装置が、所定波長の光を励起光として試料に照射する励起光学系と、該励起光の照射を受けて試料が発する蛍光を検出する検出光学系とを備えた蛍光測定装置であって、
前記記憶手段が、目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記励起光の波長を所定の範囲で走査することによって得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記励起光の波長を所定の範囲で走査することによって得られた第2の測定データとを記憶するものであり、
且つ、前記感度指標推定手段が、前記第1の測定データと第2の測定データに基づいて各励起波長における前記目的成分の蛍光強度値を求めると共に、前記第1の測定データから各励起波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分の蛍光強度値と前記ノイズ量の推定値の比から各励起波長における感度指標の推定値を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の分光測定装置。 - 前記相互作用が試料による蛍光発光であり、前記分光測定装置が、所定波長の光を励起光として試料に照射する励起光学系と、該励起光の照射を受けて試料が発する蛍光を検出する検出光学系とを備えた蛍光測定装置であって、
前記記憶手段が、目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記検出光学系で検出する蛍光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料が発する蛍光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することにより得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記検出光学系で検出する蛍光の波長を所定の波長範囲で走査、又は前記試料が発する蛍光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することにより得られた第2の測定データとを記憶するものであり、
且つ、前記感度指標推定手段が、前記第1の測定データと第2の測定データに基づいて各蛍光波長における目的成分の蛍光強度値を求めると共に、前記第1の測定データから各蛍光波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分の蛍光強度値と前記ノイズ量の推定値の比から各蛍光波長における感度指標の推定値を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の分光測定装置。 - 前記感度指標推定手段が、前記第2の測定データより求められる蛍光スペクトルから前記第1の測定データより求められる蛍光スペクトルを減算することにより前記各波長における目的成分の蛍光強度値を求めるものであり、且つ前記第1の測定データより求められる蛍光スペクトル上の各波長における蛍光強度値を1/2乗することにより前記各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求めるものであることを特徴とする請求項2又は3に記載の分光測定装置。
- 更に、前記試料に照射する光を検知する対照光検出器を備え、
前記感度指標推定手段が、前記第2の測定データより求められる蛍光スペクトルから前記第1の測定データより求められる蛍光スペクトルを減算することにより前記各波長における目的成分の蛍光強度値を求めるものであり、且つ前記第1の測定データから各波長における前記蛍光検出器の出力電流Imと前記対照光検出器の出力電流Ixとを求め、以下の式を用いて前記各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値ΔFを求めるものであることを特徴とする請求項2又は3に記載の分光測定装置。
- 前記相互作用が試料による吸光であり、前記分光測定装置が、試料に光を照射する照射光学系と、前記試料を通過した光を検出する透過光検出器とを備えた吸光度測定装置であって、
前記記憶手段が、目的成分を含まない溶媒を前記試料とし、前記試料に照射する照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料を通過した光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第1の測定データと、目的成分を含む溶媒を前記試料とし、前記試料に照射する照射光の波長若しくは測定する光の波長を所定の範囲で走査、又は前記試料を通過した光を分光して所定の範囲で多波長同時検出することによって得られた第2の測定データとを記憶するものであり、
前記感度指標推定手段が、前記第1の測定データと第2の測定データに基づいて各波長における目的成分の吸光度を求めると共に、前記第1の測定データから各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値を求め、前記目的成分の吸光度値と前記ノイズ量の推定値の比から各波長における感度指標の推定値を求めるものであることを特徴とする請求項1に記載の分光測定装置。 - 更に、前記試料に照射する照射光を検知する対照光検出器を備え、
前記感度指標推定手段が、前記第2の測定データより求められる吸収スペクトルから前記第1の測定データより求められる吸収スペクトルを減算することにより、前記各波長における目的成分の吸光度を求めるものであり、且つ前記第1の測定データから各波長における前記透過光検出器の出力電流Iと前記対照光検出器の出力電流I0とを求め、以下の式を用いて前記各波長における溶媒由来のノイズ量の推定値ΔAを求めるものであることを特徴とする請求項6に記載の分光測定装置。
- 前記感度指標推定手段によって求められた感度指標の推定値が最も高感度となる波長をその後の測定に使用する波長として設定する波長設定手段を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の分光測定装置。
- コンピュータを請求項1〜9のいずれかにおける記憶手段及び感度指標推定手段として機能させるためのプログラム。
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