JPH06160274A - 被検物質の濃度測定のための分光測光法およびこの方法を実施するための分光光度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度、高Ｓ／Ｎ比かつ短い応答時間で被検
物質の濃度を検出することのできる分光測光法を提供す
る。 【構成】 測定信号（Ｕｍａｔ）の交流成分（Ｕｍａｔ
ＡＣ）を信号解析器（３）で除去し、直流成分（Ｕｍａ
ｔＤＣ）を前記交流成分（ＵｍａｔＡＣ）および既知の
比から検出し、該直流成分（ＵｍａｔＤＣ）を基準信号
（Ｕｒｅｆ）により標準化し、被検物質の濃度を標準化
された直流成分（ＵｍａｔＤＣ）から検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光強度が所定の変調度
に変調される光線を光源により発生し、この光線を被検
物質に通過させ、該被検物質が吸収する光線波長に対す
る測定信号を第１検出器により発生し、被検物質が吸収
する波長以外の光波長に対する基準信号を第２検出器に
より発生し、被検物質の濃度を信号分析器により、前記
測定信号と基準信号とから検出する、被検物質の濃度測
定のための分光測光法、および光源と、第１検出器と、
第２検出器と、信号解析器とを有し、前記光源は、強度
が所定の変調度で変調される光線を放射し、当該光線は
被検物質を通過し、前記第１検出器は、被検物質が吸収
する波長の光線を検出し、測定信号を発生するものであ
り、前記第２検出器は、被検物質の吸収波長とは異なる
波長の光線を検出し、基準信号を発生するものであり、
前記信号解析器は、被検物質の濃度を測定信号と基準信
号とから検出するものである、被検物質の濃度測定用分
光光度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】欧州特許出願第０１９６９９３号公報に
は公知の分光光度計が記載されている。この公知の分光
光度計はガス濃度を測定する装置であり、ガス混合気中
の特定の非元素多原子ガスを測定する。ガスはキュベッ
トを通過し、キュベットは脈動光源により光される。光
線は第１干渉フィルタを通過し、第１検出器に当たる。
第１干渉フィルタは特定ガスが吸収する光線の波長に対
して透過性である。第１検出器は測定信号を発生する。
第１干渉フィルタの次には第２干渉フィルタが配置され
ており、第２干渉フィルタは特定ガスが吸収しない光線
の波長に対して透過性である。光線は第２干渉フィルタ
を通過し、第２検出器に当たる。第２検出器は基準信号
を発生する。測定信号と基準信号は増幅され、それぞれ
コンデンサでろ波される。測定信号の交流電流成分と基
準信号はろ波される。それぞれの信号は同期して整流さ
れ、これに基づいて２つの信号間の比が形成される。こ
の比信号は正規化された測定信号を形成し、この信号は
検出器温度（もし検出器が均等に温度変化するとすれ
ば）および光源の老化等に依存しない。正規化測定信号
は濃度のみに依存し、従って濃度を計算することができ
る。

【０００３】公知の分光光度計の光源は主として１〜３
０Ｈｚで脈動する。光源は脈動するから、測定結果は検
出器に作用する他の光源からの光漏れのような妨害によ
り影響を受けない。ここで光線は、一定強度の成分に重
畳された交番強度の成分からなる。そのため検出器は交
流成分と直流成分を発生する。直流成分はコンデンサで
除去される。しかし測定信号の両成分とも同じ程度被検
物質の濃度に依存しているから、濃度の急速な変動によ
り直流成分がコンデンサを通過することもあり得る。そ
のため濃度に対してエラーのある値が形成される。さら
に濃度変化に対する応答時間は使用される周波数に依存
する。公知の分光光度計で最も急速な応答は３０Ｈｚで
得られる。公知の分光光度計の周波数を上昇させること
はその変調度を低減することになる。そのため光源の変
化は交流成分を低減させる。結果として、コンデンサを
通過した直流成分によるエラーは、濃度に急速な変動が
ある場合、反対に大きくなり、直流成分のＳ／Ｎ比が損
なわれる。というのは交流成分が高周波数では減少する
からである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高精
度、高Ｓ／Ｎ比かつ短い応答時間で被検物質の濃度を検
出することのできる分光測光法を提供することである。

【０００５】また本発明は、この方法を実施するための
分光光度計を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、周囲環境に基づき、測定信号と基準信号は暗電流信
号成分と直流成分と交流成分との３つの信号成分からな
り、前記暗電流信号成分は、光線が当たらないときに信
号検出器により発生される信号に相当し、前記直流成分
と交流成分は、変調光線が当たるときに検出器により発
生される信号に相当し、交流成分と直流成分との比は濃
度に依存せず、かつ光の変調度から既知であり、さらに
測定信号の交流成分を信号解析器で除去し、直流成分を
前記交流成分および前記既知の比から検出し、該直流成
分を基準信号により正規化し、被検物質の濃度を正規化
された直流成分から検出することにより解決される。

【０００７】直流電圧成分を使用することにより被検物
質の濃度を検出するために、公知の分光光度計の周波数
に比較して高周波数を使用することができる。直流電圧
成分は高周波数では交流電流成分よりも大きい。という
のは変調度が減少するからである。特定の光源に対して
直流成分は２００Ｈｚで交流成分よりも１０倍大きい。
このことにより直流成分に対するＳ／Ｎ比は交流成分に
対するＳ／Ｎ比よりも大きいことになる。交流成分はま
ず、直流成分をろ波できるように定められる。直流成分
はそれに続いて、既知の変調度から得られた既知の比か
ら検出することができる。

【０００８】直流成分を求める有利な手段は本発明によ
れば、直流成分に対する値を交流成分と既知の比から計
算し、暗電流信号に対する値を、直流成分に対して計算
された値を交流成分のない測定信号から減算することに
より検出し、測定信号の直流成分を、暗電流信号成分に
対して計算された値を減算し、交流成分を測定信号から
除去することによりろ波するのである。

【０００９】直流信号の測定信号からのろ波は暗電流信
号を検出することにより行うことができる。暗電流信号
成分は就中、検出器温度に依存するから、暗電流信号を
連続的に検出することは、直流成分をろ波すべき場合こ
の暗電流信号を測定信号から除去するのに有利となる。
暗電流信号を検出するための時間は検出器の温度変化と
比較して短い。暗電流信号成分は第１に交流成分の大き
さを検出することにより求められる。直流成分に対する
値は計算することができる。というのは、交流成分と直
流成分との比は所定の時点での所定の光源および変調周
波数については既知だからである。２つの既知の信号成
分により第３の暗電流信号成分を計算することができ
る。暗電流信号成分に対して計算された値は次に、直流
成分を測定信号から検出するために使用される。直流成
分に対して計算された値は濃度測定には使用されない。
というのは、交流成分中の比較的高レベルのノイズが信
号自体と同じように増幅されるからである。さらに濃度
が急速に変動する場合、交流成分中に信号スパイクが発
生し得る。これらの信号スパイクは回避すべきである。
従来の技術と比較して本発明は濃度の急速な変動に対し
てエラーなしでより寛容である。というのは本発明の応
答時間は比較的に短いからである。

【００１０】本発明の方法の改善実施例では、基準信号
の交流成分をろ波し、測定信号の直流成分の正規化を交
流成分を用いて行う。

【００１１】基準信号は濃度変化によっては影響を受け
ず、従って測定信号の直流成分を正規化するのに使用さ
れる。そのため、良好なＳ／Ｎ比を有する交流成分を得
るためにろ波することは、測定信号の直流成分を得るこ
とよりも困難である。交流フィルタはアナログ回路で簡
単に実現される。

【００１２】選択的に本発明の方法を次のように実施す
ることができる。すなわち、基準信号の直流成分を直流
成分のろ波により検出し、直流成分に対する値を交流成
分と既知の比から検出し、暗電流信号成分に対する値
を、直流成分に対して検出された値を交流成分のない基
準信号から減算することにより検出し、基準信号の直流
成分を、基準信号から暗電流信号成分に対する検出され
た値を減算し、交流成分を除去することによりろ波し、
測定信号の直流成分を基準信号の直流成分により正規化
するのである。

【００１３】直流成分が基準信号においても最も良好な
Ｓ／Ｎ比を有する。いくつかの例では良好なＳ／Ｎ比が
基準信号に対しても要求される。一方反応時間は同時に
短い。さらにこの比により基準信号の暗電流信号成分が
得られる。測定信号の暗電流信号成分を基準信号の暗電
流信号成分と比較することは、光線路と検出器機能の付
加的な監視になる。例えば検出器の１つだけで温度が変
化すると暗電流信号間の比も変化することとなり、エラ
ーを指示する。これはまた、汚染または堆積物が光源と
検出器の１つとの間の光線路を閉塞した場合もそうであ
る。暗電流信号成分はまた検出器の温度の制御にも使用
することができる。

【００１４】本発明はまた、電流変調度を制御装置によ
り計算し、計算された電流変調度を信号解析器により、
暗電流信号成分を交流成分および交流成分と直流成分間
の既知の比から検出するために使用するように構成でき
る。

【００１５】このようにして信号解析器は自動的に、変
調度が変化する場合に濃度計算を補正することができ
る。変化は例えば、光源が白熱ランプである場合に生じ
得る。なぜなら白熱ランプのフィラメントは熱時定数を
有し、熱時定数がフィラメント寿命として、フィラメン
ト材料がフィラメントを蒸発させるときに変化するので
生じるのである。一定の変調周波数により白熱ランプの
電流変調度は専ら熱時定数に依存する。

【００１６】電流変調度を計算するための１つの有利な
手段は、交流成分に対する特性曲線の形を分析するので
ある。基準信号は被検物質の濃度に依存しないので、測
定信号より分析に適する。

【００１７】交流成分は、光源の熱時定数に依存する上
昇指数曲線および下降指数曲線からなる。時定数はこれ
らの指数曲線から検出することができ、交流成分と直流
成分間の正確な比を計算することがでる。

【００１８】電流変調度を計算するための別の手段は次
のようにして得られる。すなわち、変調した電流を電源
から光源に供給し、電源からの電流を少なくとも１変調
周期の間遮断し、基準信号の交流成分を後続の変調周期
の間記録し、制御装置により交流成分における変化を分
析し、この変化から電流変調度を計算するのである。

【００１９】光源への電流が少なくとも１変調周期の間
遮断されると、光源は僅かに冷却し、電流が再び供給さ
れて光源の温度が通常に戻るまでに所定の時間が経過す
る。温度が通常とは異なる時間中に交流成分がどう反応
するかを記録することにより、すなわち光源がどの程度
急速にその通常温度に戻るかにより、熱時定数を計算す
ることができ、従って電流変調度を計算することができ
る。

【００２０】別の選択的手段では、その暗電流信号成分
が無視できるほどであり、直流成分と交流成分とからな
る信号を形成する付加的基準検出器を設け、光源からの
光をこの付加的基準検出器により検出し、２つの電圧成
分を分離し、電流変調度を２つの成分間の比の検出によ
り求めるのである。

【００２１】いくつかの形式のホト検出器がある。被検
物質の濃度を検出する場合、良好なＳ／Ｎ比が重要であ
り、検出器は被検物質が吸収波長を有するスペクトル領
域に対して構成されなければならない。例えばホトレジ
スタは、光が変調される場合３つの成分を含む信号を発
生する。ここでは暗電流信号成分が優勢である。他の形
式のホト検出器はホトダイオードである。ホトダイオー
ドはホトレジスタとは反対に小さな暗電流信号成分しか
発生せず、特にこれが電流発生器として接続されている
ときは小さい。光が変調される場合は主に２つの信号成
分が得られる。光は、濃度測定が実施される波長以外の
波長において電流変調度検出のために検出することがで
きる。例えばホトダイオードは被検物質濃度の測定に対
しては役に立たないかもしれない。これはその吸収波長
に依存する。しかし変調度が他の波長において検出され
得るような信号を発生するには十分に適する。プランク
の放射法則によれば、被検物質に対する吸収波長での変
調度は計算することができ、使用できる。

【００２２】電流変調度を得るための別の手段では、フ
ィラメントが光源として使用されている場合に、変調周
期中のフィラメント抵抗の変化を測定し、電流変調度を
測定した抵抗変化から検出する。

【００２３】フィラメント温度は光スペクトル分布と強
度を定める。変調電流がフィラメントに供給される場
合、フィラメント温度は脈動光までの２つのレベル間で
変化する。２つのレベル間の温度勾配は変調強度を定め
る。フィラメント抵抗は温度に依存するから、抵抗を変
調度の検出に使用することができる。抵抗の変化はフィ
ラメントを通過する電流および電圧の測定により測定さ
れる。

【００２４】本発明の方法を実施するための分光光度計
は、測定信号と基準信号は、暗電流信号成分と直流成分
と交流成分との３つの信号成分からなり、前記暗電流信
号成分は、光線が当たらないときに信号検出器により発
生された信号に相当し、前記直流成分と交流成分は変調
光線が当たるときに検出器により発生された信号に相当
し、交流成分と直流成分との比は濃度に依存せず、かつ
光線の変調度により既知であり、前記信号解析器は、第
１信号調整装置と、第２信号調整装置と、制御装置とを
有し、前記第１信号調整装置は、測定信号の直流成分を
ろ波し、直流成分を交流成分および前記既知の比から検
出するものであり、前記第２信号調整装置は、基準信号
から正規化係数を検出するものであり、前記制御装置
は、直流成分を正規化係数により正規化し、被検物質の
濃度を正規化された直流成分から計算するという構成に
より得られる。

【００２５】本発明の実施例では、第１信号調整装置
は、第１測定信号チャネルと第２測定信号チャネルとか
らなり、前記第１測定信号チャネルは信号増幅器と第１
差動増幅器と第１積分器とを有し、前記信号増幅器は測
定信号を所定の第１の利得で増幅し、前記第１差動増幅
器では所定の第１の利得で増幅された暗電流信号成分が
増幅された測定信号から減算され、前記第１積分器では
交流成分が除去され、前記第２測定信号チャネルは第１
信号フィルタと増幅器と、第２差動増幅器と積分器とを
有し、前記第１信号フィルタは交流成分をろ波し、前記
増幅器は交流成分を所定の第２の利得で増幅し、前記第
２差動増幅器には前記第１積分器と増幅器が接続されて
おり、前記積分器は前記第２差動増幅器からの出力信号
を積分し、前記所定の第１および第２の利得は、第１の
所定の利得で増幅された直流成分の大きさが第２の所定
の利得で増幅された交流成分の大きさと等しくなるよう
に選定されており、これにより前記積分器からの出力信
号は第１の所定の利得で増幅された暗電流信号成分と等
しくなり、第１差動増幅器に供給される。

【００２６】実施例に記載されたアナログ回路を接続す
ることにより、暗電流信号成分と測定信号からの減算和
を連続的に検出するため自動的に作動するサーボ回路が
得られる。従って直流成分はろ波することができる。同
時に、交流成分と直流成分との比が変化したため所定の
利得が正しくなくなっても（比の変化は例えば光源の老
化または変調度検出でのエラーにより生じ得る）サーボ
回路はこのエラーを補償し、直流成分が交流成分に適合
されることを保証する。このように動作するのは、それ
ぞれ所定の利得で増幅される直流成分と交流成分との差
は僅かであるため、積分器が真の暗電流信号成分に対す
るよりも大きな値を計算するようになり、これによりい
くらか大きな信号が測定信号から減算され、そのため直
流成分が減少して交流成分に適合されるからである。積
分器は、変調周波数に関しては大きく、しかし検出器の
温度変化に関しては小さな時定数を有している。従って
積分器は、僅かに遅延したしかし十分な精度の暗電流信
号成分を計算する。

【００２７】本発明の分光光度計の改善は、信号解析器
がさらに第１平均平成器と第２平均形成器とを有し、第
１平均形成器は測定信号の直流成分を短期間連続的に平
均し、第２平均形成器は基準信号の交流成分に対する振
幅を所定期間連続的に平均し、制御装置が被検物質の濃
度を、直流成分に対する平均値と基準信号の振幅に対す
る平均値とから連続的に計算するようにして得られる。

【００２８】各信号期間での平均化により、直流成分が
交流成分により正規化され、濃度計算が容易になる。

【００２９】本発明の分光光度計に対しては、光源から
の変調された光が５０から１０００Ｈｚの間の周波数を
有すると有利である。

【００３０】下側の周波数限界は、許容される応答時間
の大きさと、交流成分が直流成分よりも大きくなる（す
なわち、より使用に適する）変調の周波数に依存する。
上側の周波数限界は、１０００Ｈｚよりも高くすること
もできるが、交流成分を十分に除去できる変調度で脈動
される光線を照射する光源の能力と、検出器が適合でき
る周波数に依存する。

【００３１】本発明の分光光度計の改善は、信号解析器
が保護フィルタを備えた測定信号チャネルを有し、この
保護フィルタが測定信号の交流成分を検出し、通常の特
性曲線形状と異なる偏差を含んだ交流成分を除去するよ
うにして得られる。

【００３２】交流成分の干渉を除去することにより、こ
のノイズが差成分の検出に影響を与えないようになる。
従ってエラーが直流成分と被検物質の計算に影響を与え
ない。このような信号エラーは例えば濃度変化が非常に
急速に生じたとき、すなわち交流成分はろ波されたのに
直流成分は除去されなかった場合に生じる。

【００３３】ここでは保護フィルタが、積分器、比較器
およびスイッチを有し、該スイッチは開放されていると
きに交流成分中の偏差が直流成分の検出に影響を与えな
いように構成されており、積分器は、交流成分を各変調
周期毎に積分し、比較器は、各期間ごとの積分値の絶対
値を所定の限界値と比較し、スイッチは、この限界値を
越えた場合少なくとも限界値を越えている時間の間開放
されるように構成すると有利である。

【００３４】１変調周期の交流成分の積分は、ノイズの
場合を除いてゼロ信号を形成する。というのは交流成分
は正の部分を有し、この正の部分は負の部分と同じ大き
さだからである。信号干渉、例えば信号スパイクが発生
すると積分結果はゼロと異なる。偏差が十分に大きいと
スイッチが開放し、信号干渉が信号解析器の他の部分を
通過するのを阻止する。通常のノイズを越える偏差はす
べてスイッチを開放するように、許容できる偏差はでき
るだけゼロに近く設定することができる。直流成分をろ
波するためにサーボ回路が使用されるならば、このよう
に構成するのが有利である。この場合、暗電流信号成分
を検出するサーボ回路の積分器は信号干渉により影響を
受けない。

【００３５】

【実施例】図１に示された分光光度計１は、信号発生器
２と信号解析器３を有する。分光光度計１はここでは呼
吸装置または換気装置（図示せず）のＣＯ₂分析器とし
て説明される。しかし分光光度計はこの使用にのみ限定
されるものではなく同じ構成により次の場合に使用する
ことができる。すなわち、被検物質が少なくとも１つの
波長において光線を吸収し、混合気中の他の物質がこの
波長においては光線を吸収せず、このことが他の物質だ
けが吸収する波長での他の物質の測定により補償するこ
となしに濃度計算をすることのできる、複数の物質の混
合試料中の被検物質を分析するすべての形式に対して使
用することができる。

【００３６】信号発生器２は、フィラメント３５を備え
た白熱ランプ４を有する。フィラメントには電流発生器
３４から脈動電流が供給される。脈動周波数は比較的高
く、有利には５０Ｈｚ以上である。以下の実施例では周
波数は２００Ｈｚである。高周波数は、白熱ランプ４か
らの光強度が主に三角波形状であることを意味する。光
線は試料キュベット５を通過する。試料キュベットは分
析すべきガスを含む。第１光線検出器６と第２光線検出
器７は試料キュベット５後方の光線経路に配置されてい
る。この実施例では、ＣＯ₂を測定すべき場合、検出器
６と７はＰｂＳｅホトレジスタからなる。所定の電流が
それぞれのホトレジスタを通過し、発生した電圧が信号
解析器３により評価される信号を形成する。光線が検出
器６、７に当たらなければ暗電流信号が得られる。この
暗電流信号は検出器６、７の温度のみに依存する。

【００３７】検出器６、７からの暗電流信号をできるだ
け等しくするために、検出器６、７は相互に近接して配
置され、一方の検出器に当たる光線が他方の検出器に当
たり得ることなしに熱接触している。温度制御装置（図
示せず）は検出器６、７の温度を制御し、これを一定に
有利には４０°Ｃに保持する。これは試料キュベット５
に凝縮体が形成されるのを阻止し、暗電流信号ドリフト
を低減するためである。光線が検出器６、７に当たると
その抵抗が低下し、検出器６、７による電圧降下が変化
する。光線は上に述べたように三角波形状であるから、
電圧信号Ｕは図２に示すように、暗電流信号Ｕ０に重畳
された直流成分ＵＤＣと交流成分ＵＡＣからなる。これ
ら３つの信号成分の相対的大きさは、例えば検出器６、
７の動作温度、白熱ランプ４の光強度、およびフィラメ
ント３５の時定数に依存する。この実施例では、交流成
分ＵＡＣは直流成分ＵＤＣの大きさの約１／１０であ
り、直流成分は暗電流信号Ｕ０の大きさの約１／１００
である。

【００３８】第１検出器６の前方には第１フィルタ８が
配置されている。この第１フィルタ８は、ＣＯ₂が吸収
する波長（この実施例では４．２６μｍ）の光線に対し
て透過性である。これに相応して第２フィルタ９が第２
検出器７の前方に配置されている。この第２フィルタ９
はＣＯ₂が吸収しない波長（例えば３．４０μｍ）の光
線に対して透過性である。第２フィルタ９はまたこれが
光線の広い帯域で透過性であるように選定することもで
きる。これにより第１検出器６から得られる電圧信号Ｕ
は試料キュベット５のガス中のＣＯ₂量に依存し、測定
信号Ｕｍａｔとして使用される。一方第２検出器７から
の電圧信号ＵはＣＯ₂量には依存せず従って基準信号Ｕ
ｒｅｆを形成する。その他の外部要因、例えば温度変
化、試料キュベット５の汚染または凝縮、および白熱ラ
ンプ４からの光線強度の変化のすべてが測定信号Ｕｍａ
ｔと基準信号Ｕｒｅｆに同じように影響する。しかしこ
こでは検出器６と７は外部要因によって同じ程度に影響
を受けることが前提とされる。測定信号Ｕｍａｔを基準
信号Ｕｒｅｆを用いて標準化することにより、ガス中の
ＣＯ₂濃度を相応に計算することができる。これは、２
つの基準信号チャネルＲ１，Ｒ２と３つの測定信号チャ
ネルＳ１，Ｓ２，Ｓ３を有する信号解析器３で行われ
る。

【００３９】基準信号チャネルＲ１では、基準信号がま
ず第１前置増幅器１０で所定の利得Ａｏｒで増幅され、
第１微分回路１１で微分される。微分により暗電流信号
成分Ｕ０と直流成分ＵｒｅｆＤＣが増幅された基準信号
ＡｏｒＵｒｅｆから除去される。増幅された残りの交流
成分ＡｏｒＵｒｅｆＡＣは１三角波周期（５ｍｓ）の
間、第１差動積分器１２で積分される。第１差動積分器
１２は、信号が正のとき正の極性で信号を積分し、信号
が負のとき負の極性で信号を積分する。このことは第１
差動積分器１２からの出力信号は、１周期で増幅された
交流成分Ａ２ＵｒｅｆＡＣの振幅に対する平均値になる
ことを意味する。この周期の終了時に第１差動積分器１
２からの出力信号は第１サンプルアンドホールド回路１
３でサンプリングされる。この第１サンプルアンドホー
ルド回路１３は増幅された信号を次の周期の出力信号と
して出力する。第１サンプルアンドホールド回路１３が
信号をサンプリングするとき、第１差動積分器１２は次
の三角波周期の交流成分ＵｒｅｆＡＣを積分するために
ゼロにされる。第１サンプルアンドホールド回路１３の
出力端子の信号はここでは、第１の所定の増幅度で増幅
された交流成分Ａ２ＵｒｅｆＡＣの振幅に対する平均値
を形成する。この信号は第１Ａ／Ｄ変換器１４でディジ
タル化され、検出器６からの測定信号Ｕｍａｔを標準化
するためにマイクロプロセッサ１５に供給される。

【００４０】測定信号Ｕｍａｔの調整は次のように行わ
れる。上に述べたように交流成分ＵｍａｔＡＣは直流成
分ＵｍａｔＤＣの１／１０である。この比は白熱ランプ
４のフィラメント３５に依存し、以下に述べるようにフ
ィラメントの寿命と共に変化する。直流成分ＵｍａｔＤ
Ｃと交流成分ＵｍａｔＡＣは共にＣＯ₂濃度に依存する
から、ＣＯ₂濃度に急速な変化があった場合には直流成
分ＵｍａｔＤＣを除去することは困難である。ＣＯ₂濃
度の急速な変化は吸気から排気およびその反対の各移行
期に生じる。測定信号Ｕｍａｔを基準信号Ｕｒｅｆと同
じように調整すると、１０倍も大きな直流成分Ｕｍａｔ
ＤＣが交流成分ＵｍａｔＡＣの大きさの検出を妨害する
ようになる。すなわち、濃度の急速な変化がある場合は
ＣＯ₂濃度の計算を妨害する。さらに交流成分Ｕｍａｔ
ＡＣは直流成分ＵｍａｔＤＣよりもＳ／Ｎ比が小さい。
このＳ／Ｎ比は交流成分ＵｍａｔＡＣに対して、例えば
白熱ランプ４を流れる電流を上昇させることにより改善
することができる。しかしこのことは同時に白熱ランプ
４の老化を促進する。選択的に電流発生器３４から白熱
ランプ４への電流の脈動周波数を変調強度が上昇するよ
うに低下することができる。しかしこのことは測定装置
の応答時間を低減することになる。ＰｂＳｅ検出器は公
知のように周波数特性に屈曲部を有する。この屈曲部よ
りも下の周波数に対してはノイズは周波数に反比例す
る。すなわち１／ｆの関係になる（ここでｆは周波
数）。この屈曲部はＰｂＳｅ検出器については一般に５
０Ｈｚ以下である。

【００４１】この問題を回避するため、直流成分Ｕｍａ
ｔＤＣを測定信号Ｕｍａｔからろ波する代わりに、交流
成分ＵｍａｔＡＣに以下のように適合される。

【００４２】測定信号Ｕｍａｔはまず第２前置増幅器１
６で利得Ａ０ｍにより増幅される。増幅された測定信号
ＡｏｍＵｍａｔは次に２つの測定信号チャネルＳ１とＳ
２を通過する。第１の測定信号チャネルＳ１では、測定
信号Ａ０ｍＵｍａｔは可変増幅器１７でさらに増幅さ
れ、増幅された測定信号Ａ１Ｕｍａｔは第１差動増幅器
１８の負入力端子に供給される。測定信号Ｕｍａｔと同
じ利得で増幅された暗電流信号成分Ｕ０は正入力端子に
供給される。従って、第１差動増幅器１８の出力には直
流成分Ａ１ＵｍａｔＤＣと交流成分Ａ１ＵｍａｔＡＣし
か残らない。以下どのように暗電流信号成分Ｕ０が得ら
れるかをより詳細に説明する。

【００４３】第１差動増幅器１８の出力に残った測定信
号Ａ１（ＵｍａｔＡＣ＋ＵｍａｔＤＣ）は各三角波周期
で第１積分器１９で積分される。これは交流成分Ｕｍａ
ｔＡＣを除去し、ノイズを低減するためである。積分に
続いて第２サンプルアンドホールド回路２０で、各周期
の終了時にサンプリングが行われる。従って第２サンプ
ルアンドホールド回路２０からの出力信号は、各三角波
周期毎に所定の利得で増幅された直流成分Ａ１Ｕｍａｔ
ＤＣの平均からなる。この信号は第２Ａ／Ｄ変換器２１
にディジタル化のために送出され、マイクロプロセッサ
１５に供給される。第２Ａ／Ｄ変換器２１からの各新た
な信号値Ａ１ＵｍａｔＤＣはマイクロプロセッサ１５
で、第１Ａ／Ｄ変換器１４からの相応の入力信号Ａ２Ｕ
ｒｅｆＡＣにより標準化され、純粋に濃度に依存するＣ
Ｏ₂信号を供給する。このＣＯ₂信号が既知のＣＯ₂濃度
によりどう影響されるかに基づいて比を求めることがで
き、この比からＣＯ₂濃度を各ＣＯ₂信号値毎に計算する
ことができる。ＣＯ₂濃度に対して得られた値はリアル
タイムでディスプレイ３１に表示される。ディスプレイ
はＬＣＤスクリーン、棒グラフ、プリンタ等からなるこ
とができる。値はまたマイクロプロセッサ１５のメモリ
に記憶することができ、また外部コンピュータユニット
で長期間にわたり患者のＣＯ₂濃度の詳細な研究を行う
ことができる。

【００４４】上に述べたように増幅された暗電流信号Ａ
１Ｕ０は、増幅された測定信号Ａ１Ｕｍａｔから第１差
動増幅器１８において測定のために減算されなければな
らない。このことを実行する１つの手段は、検出器６を
外部光源から遮蔽し、動作温度での暗電流信号Ｕ０を測
定し、第１差動増幅器１８の正入力端子に供給するので
ある。利得Ａ１で増幅された暗電流信号Ｕ０に相応する
電圧測定信号Ｕｍａｔは前置増幅器１６および可変増幅
器１７で受け取る。しかし測定は温度に依存して行われ
ることとなる。従って暗電流信号成分Ｕ０は分光光度計
１で連続的に計算される。

【００４５】図３には、測定信号Ｕｍａｔから暗電流信
号成分Ｕ０をどのように検出するかが概略的に示されて
いる。測定信号Ｕｍａｔは３つの信号成分、すなわち交
流成分ＵｍａｔＡＣ，直流成分ＵｍａｔＤＣおよび暗電
流信号成分Ｕ０からなる。交流成分ＵｍａｔＡＣは他の
成分からろ波され、仮想直流成分Ｕ’ｍａｔＤＣを交流
成分ＵｍａｔＡＣと直流成分ＵｍａｔＤＣとの既知の比
から計算することができる。この比は白熱ランプ４から
の照射の変調度により制御することができる。仮想直流
成分Ｕ’ｍａｔＤＣは残りの２つの信号成分ＵｍａｔＤ
Ｃ＋Ｕ０から減算され、仮想暗電流信号成分Ｕ’０が得
られる。交流成分ＵｍａｔＡＣと直流成分ＵｍａｔＤＣ
との比を正確に検出できるならば、仮想暗電流信号成分
Ｕ’０は暗電流信号成分Ｕ０と同じ値を有するようにな
る。仮想直流成分Ｕ’ｍａｔＤＣをＣＯ₂濃度検出のた
めの信号として使用できない理由は、交流成分Ｕｍａｔ
ＡＣが比較的に小さなＳ／Ｎ比しか有しておらず、仮想
直流成分Ｕ’ｍａｔＤＣも相応して真の直流成分Ｕｍａ
ｔＤＣよりも小さなＳ／Ｎ比を有するようになるためで
ある。

【００４６】分光光度計１は暗電流信号成分Ｕ０を検出
するために次のように構成される。

【００４７】前置増幅器１６で増幅された測定信号Ａ０
ｍＵｍａｔが２つの測定信号チャネルＳ１とＳ２を通過
することは既に上で述べた。原則的に第２測定信号チャ
ネルＳ２は基準信号チャネルＲ１と同じである。測定信
号Ａ０ｍＵｍａｔは第２微分回路２２で交流成分Ａ０ｍ
ＵｍａｔＡＣをろ波するために微分される。微分された
信号は第２差動積分器２３にて各三角波周期で積分され
る。第２差動積分器２３は信号が正のとき正の極性で信
号を積分し、信号が負のとき負の極性で信号を積分す
る。このことは第２差動積分器２３からの出力信号は、
増幅された交流成分Ａ３ＵｍａｔＡＣの振幅に対する１
周期での平均になることを意味する。各周期の終了時に
第２差動積分器２３からの信号が第３サンプルアンドホ
ールド回路２４でサンプリングされる。これに基づき第
２差動積分器２３はゼロにされ、次の三角波周期の積分
を開始する。従って第３サンプルアンドホールド回路２
４からの出力信号は、所定の利得で増幅された交流成分
Ａ３ＵｍａｔＡＣの各周期ごとの平均振幅からなり、こ
の信号は第２差動増幅器２５の正入力端子への入力信号
となる。第２サンプルアンドホールド回路２０からの信
号（すなわち、所定の利得で増幅された直流成分Ａ１Ｕ
ｍａｔＤＣの各周期ごとの平均値）は第２差動増幅器２
５の負入力端子に供給される。第２差動増幅器２５から
の出力信号は、仮想直流成分Ｕ’ｍａｔＤＣと真の直流
成分ＵｍａｔＤＣとの差を表すエラー信号である。

【００４８】通常は閉じており、その機能は以下に説明
するスイッチ２６は、第２差動増幅器２５に後置接続さ
れており、このスイッチには制御積分器２７が後置接続
されている。制御積分器の時定数は周期持続時間よりも
格段に大きく、例えば１秒である。この制御積分器はエ
ラー信号を積分する。エラー信号がゼロであるかぎり、
積分器２７の出力信号は一定に留まる。制御積分器２７
からの出力信号は第１差動増幅器１８の正入力端子に供
給される。測定信号Ｕｍａｔが装置で最初に発生される
際、制御積分器２７からの出力信号はゼロであり、増幅
された測定信号全部Ａ１Ｕｍａｔが第１差動増幅器１８
を通過する。交流成分ＵｍａｔＡＣは第１積分器１９で
除去され、後置の第２サンプルアンドホールド回路２０
の出力信号は暗電流信号成分Ａ１Ｕ０の増幅された平均
値と各周期ごとの直流成分Ａ１ＵｍａｔＤＣからなる。
第１積分器１９はまた入力信号のノイズを低減する。こ
の信号は第２差動増幅器の負入力端子に帰還結合され
る。上に述べたように、第３サンプルアンドホールド回
路２４からの出力信号は各周期ごとの交流成分Ａ３Ｕｍ
ａｔＡＣの振幅の増幅された平均値からなっており、正
入力端子の供給される。２つの信号の差、すなわちエラ
ー信号は制御積分器２７に供給される。これにより制御
積分器は急速に増大する出力信号を送出する。この増大
により第１差動増幅器１８の出力信号は減少し、これに
よりまた第２差動増幅器２５の出力するエラー信号も減
少する。所定の利得Ａ１とＡ３の選定は、増幅された直
流成分Ａ１ＵｍａｔＤＣに対する平均値と増幅された交
流成分Ａ３ＵｍａｔＡＣの振幅の平均値とが同じ大きさ
であるようになされる。これにより、制御積分器２７の
出力信号（利得Ａ１で増幅された暗電流信号成分と同
じ）を前置増幅器１６および可変増幅器１７で受信され
た測定信号にする。制御積分器２７に対する時定数は変
調周期と比較して大きい。例えば１秒である。このこと
は、検出された暗電流信号成分Ｕ０はリアルタイムで先
行する周期の暗電流信号成分からなることを意味する。
検出器６、７は温度制御されているので、暗電流信号成
分Ｕ０の値は急速に変化することはできず、このことに
より検出された値がさらに正確になる。利得Ａ１とＡ３
は既知の比に基づいて選定されている。すなわち、変調
度に基づいて選定されている。このとき第１差動増幅器
１８の出力信号は直流成分Ａ１ＵｍａｔＤＣと交流成分
Ａ１ＵｍａｔＡＣと第２差動増幅器２５の出力するエラ
ー信号とからのみなり、ゼロになると、制御積分器２７
は出力信号Ａ１Ｕ０を保持する。回路素子の小さな損失
により、差信号は所望の値の周囲で発振するようにな
る。しかし第２差動増幅器２５の出力するエラー信号が
ゼロと異なると直ちに、制御積分器２７はエラー信号が
再びゼロになるようにその出力信号を補正する。従って
フィードバックによりサーボ回路が得られ、サーボ回路
により所定の利得Ａ１で増幅された信号成分Ｕ０が出力
信号と同じ大きさに連続的に維持される。

【００４９】上に述べた暗電流信号成分Ｕ０検出のため
の信号調整および直流成分ＵｍａｔＤＣのろ波は有利に
はフィードバックなしの回路で行うことができよう。し
かしサーボフィードバックは、仮想直流成分Ｕ’ｍａｔ
ＤＣ（そのＳ／Ｎ比は小さい）が制御積分器２７および
第１積分器２９を介してフィードバックされることを保
障し、従って直流成分ＵｍａｔＤＣに重畳されることと
なるノイズが低減される。

【００５０】可変増幅器１７が不正確に設定されている
と、第２差動増幅器２５の出力するエラー信号が、濃度
が変化した場合にゼロから偏差するようになる。可変増
幅器の不正確な設定は、白熱ランプ４からの照射の直流
成分ＵｍａｔＤＣと交流成分ＵｍａｔＡＣとの比が白熱
ランプ４フィラメント３５の寿命により変化した場合に
生じ得る。この場合制御積分器２７による積分はエラー
のある値を暗電流信号成分Ｕ０に対して発生する。しか
し積分はエラー信号が再びゼロになるまで続けられるか
ら、直流成分Ａ１ＵｍａｔＤＣに対する平均値は交流成
分Ａ３ＵｍａｔＡＣの平均値に適合され、ＣＯ₂濃度に
対して正しい測定値を発生する。しかしＣＯ₂濃度が吸
気から排気（およびその反対）への移行時に実質的に階
段状に変化するとき、この階段状の応答はエラーとな
る。

【００５１】可変増幅器１７が正しく設定されていて
も、測定信号Ｕｍａｔに障害が発生することがある。上
に述べたように例えば濃度変化が急速な場合、直流成分
ＵｍａｔＤＣは簡単には交流成分ＵｍａｔＡＣから分離
できない。この場合交流成分ＵｍａｔＡＣに対する平均
値はエラーのあるものとなる。このエラーが第２差動増
幅器２５を通過し、制御積分器２７での積分に影響を与
えるのを回避するため、スイッチ２６がこれら２つの回
路間に配置されており、第２差動増幅器２２の出力信号
はスイッチ２６を制御する第３測定信号チャネルＳ３に
も供給される。この信号は増幅された交流成分Ａ０Ｕｍ
ａｔＡＣからなる。この信号は各三角波周期で第２積分
器２８により積分され、各周期の終了時に第２積分器２
８からの出力信号は第４サンプルアンドホールド回路２
９でサンプリングされる。測定信号に障害がないかぎ
り、第４サンプルアンドホールド回路２９からの出力信
号は原則的にゼロと等しくなる。実質的にはノイズだけ
が出力信号として発生する。例えば信号スパイクの形の
障害が交流信号成分ＵｍａｔＡＣに発生すると、第２積
分器２８からの出力信号は各周期の終了時にゼロとは異
なるようになり、この信号が次の周期での第４サンプル
アンドホールド回路２９からの出力信号となる。この信
号はウィンドコンパレータ３０に供給され、ウィンドコ
ンパレータは第４サンプルアンドホールド回路２９から
の出力信号がゼロ付近の限界領域をから偏差するとスイ
ッチ２６を開放する。従って第２差動増幅器２５からの
エラー信号は制御積分器２７には到達せず、障害もその
出力信号に影響を与えない。スイッチ２６は障害が持続
するかぎり開放されたままである。ウィンドコンパレー
タ３０は相応にパルスを送出し、このパルスによりスイ
ッチ２６は所定の最小時間の間、開放される。しかし第
１測定信号チャネルＳ１の出力信号（第２サンプルアン
ドホールド回路２０からの出力信号）、すなわち直流成
分Ａ１ＵｍａｔＤＣの平均値は急速な信号変化を示し、
正確な測定信号を供給する。

【００５２】エラーが可変増幅器１７に白熱ランプ４の
寿命として発生するのを回避するため、信号解析器３に
は可変増幅器１７の利得設定のために自己較正機能が設
けられる。第１前置増幅器１０の後で基準信号チャネル
Ｒ１は第２基準信号チャネルＲ２に分岐される。増幅さ
れた基準信号Ａ０Ｕｒｅｆは第２基準信号チャネルＲ２
の第３Ａ／Ｄ変換器３２に供給され、ディジタル化され
た基準信号Ａ０Ｕｒｅｆはマイクロプロセッサ１５に供
給される。マイクロプロセッサ１５では、交互に上昇お
よび下降する指数関数曲線からなる交流成分ＵｒｅｆＡ
Ｃが分析される。これらの指数関数曲線は白熱ランプ４
に対する時定数に依存する。時定数は多数の曲線を平均
することにより計算することができる。この計算により
変調度も得られる。変調度は脈動周波数が一定の場合時
定数にのみ依存するからである。例えば白熱ランプのフ
ィラメント材料が連続的にフィラメント３５を蒸発させ
たため時定数の変化が生じると、マイクロプロセッサ１
５は時定数の変化に基づいてどの程度可変増幅器１７の
利得を変化すべきかを計算することができ、制御線路３
３を介して変化を指示する。

【００５３】交流成分ＵＡＣと直流成分ＵＤＣとの比を
検出するための時定数の計算は別の手段でも行うことが
できる。図１には別の手段が、マイクロプロセッサ１５
から電流発生器３４への制御線路３６により示されてい
る。この制御線路によりマイクロプロセッサ１５は電流
発生器３０を制御することができる。電流発生器３０か
らの電流が少なくとも１脈動周期の間遮断されると、フ
ィラメント３５は僅かに冷却する。電流パルスが再びフ
ィラメント３５に供給されると、フィラメント３５の温
度は白熱ランプ４が遮断される前の温度に向かって上昇
する。フィラメント３５に対するこの時定数は、動作温
度に戻る間の基準信号交流成分ＵｒｅｆＡＣの変化を測
定することにより検出することができる。

【００５４】可変増幅器１７の設定はまた、光源４から
の照射が非常に短い周期の間第１検出器６に到達しない
ようにすることにより制御できる。この場合マイクロプ
ロセッサ１５への信号は、正しい利得が設定されるとゼ
ロになる。

【００５５】図４には時定数または変調度検出のための
第３の手段が示されている。図４は図１からの必要な素
子だけを示す。その他の点では分光光度計は図１のもの
と同じである。電流発生器３４からの電流パルスがフィ
ラメント３５を備えた白熱ランプ４に供給される。光線
は試料キュベット５およびフィルタ８、９を通過し、検
出器６、７に当たる。信号は検出器６、７から信号解析
器３に送出される。光検出器３７が白熱ランプ４の近傍
で、白熱ランプ４から検出器６、７への照射経路の外側
に配置されている。光検出器３７は無視できる程度の暗
電流信号成分Ｕ０を有し、電流発生器として接続され、
フィラメント３５に対する最大強度で光線に対して感度
がある。この波長ではフィラメント３５の強度は、適切
なＳ／Ｎ比を備えた信号を発生するための光検出器３７
の利得に対して十分である。変調照射の結果、光検出器
３７は交流成分と直流成分からなる信号を発生する。第
４Ａ／Ｄ変換器３８で信号はディジタル化され、マイク
ロプロセッサ１５に供給される。マイクロプロセッサで
は信号はそれぞれの成分に分離され、交流成分と直流成
分との比を検出することができる。プランクの放射法則
に基づき、マイクロプロセッサ１５は濃度測定が行われ
る波長での比を計算することができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明により、高精度、高Ｓ／Ｎ比かつ
短い応答時間で被検物質の濃度を検出することのできる
分光測光法および分光光度計が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分光光度計のブロック回路図である。

【図２】測定信号中の３つの信号成分を説明する線図で
ある。

【図３】本発明の方法を説明するためのブロック図であ
る。

【図４】本発明の別の実施例を説明するためのブロック
回路図である。

【符号の説明】

３ 信号解析器 ４ 光源 ６、７、 光検出器 １５ 制御装置 ３５ フィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スヴェン−グンナー オルソン スウェーデン国 アルレーヴ ヴィラ フ ォルトゥーナ（番地なし)

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光強度が所定の変調度に変調される光線
   を光源により発生し、 この光線を被検物質に通過させ、 該被検物質が吸収する光線波長に対する測定信号（Ｕｍ
   ａｔ）を第１検出器（６）により発生し、 被検物質が吸収する波長以外の照射波長に対する基準信
   号（Ｕｒｅｆ）を第２検出器（７）により発生し、 被検物質の濃度を信号解析器（３）により、前記測定信
   号と基準信号とから検出する、被検物質の濃度測定のた
   めの分光測光法において、 周囲環境に基づき、測定信号（Ｕｍａｔ）と基準信号
   （Ｕｒｅｆ）は暗電流信号成分と直流成分と交流成分と
   の３つの信号成分からなり、 前記暗電流信号成分は、光線が当たらないときに信号検
   出器（６、７）により発生される信号に相当し、 前記直流成分と交流成分は、変調光線が当たるときに検
   出器（６、７）により発生される信号に相当し、 交流成分（ＵＡＣ）と直流成分（ＵＤＣ）との比は濃度
   に依存せず、かつ照射の変調度から既知であり、 さらに測定信号（Ｕｍａｔ）の交流成分（ＵｍａｔＡ
   Ｃ）を信号解析器（３）で除去し、 直流成分（ＵｍａｔＤＣ）を前記交流成分（ＵｍａｔＡ
   Ｃ）および前記既知の比から検出し、 該直流成分（ＵｍａｔＤＣ）を基準信号（Ｕｒｅｆ）に
   より正規化し、 被検物質の濃度を正規化された直流成分（ＵｍａｔＤ
   Ｃ）から測定することを特徴とする、被検物質の濃度測
   定のための分光測光法。
2. 【請求項２】 測定信号（Ｕｍａｔ）の直流成分（Ｕｍ
   ａｔＤＣ）を、直流成分（ＵｍａｔＤＣ）に対する値を
   交流成分（ＵｍａｔＡＣ）および既知の比から計算する
   ことにより求め、 暗電流信号成分（Ｕ０）に対する値を、直流成分（Ｕｍ
   ａｔＤＣ）に対して計算された値を交流成分（Ｕｍａｔ
   ＡＣ）のない測定信号（Ｕｍａｔ）から減算することに
   より検出し、 測定信号（Ｕｍａｔ）の直流成分（ＵｍａｔＤＣ）を、
   測定信号（Ｕｍａｔ）から暗電流信号（Ｕ０）に対して
   検出された値を減算し、交流成分（ＵｍａｔＡＣ）を除
   去することによりろ波する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 基準信号（Ｕｒｅｆ）の交流成分（Ｕｒ
   ｅｆＡＣ）をろ波し、 測定信号（Ｕｍａｔ）の直流成分（ＵｍａｔＤＣ）の正
   規化を、前記交流成分（ＵｒｅｆＡＣ）を用いて行う請
   求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 基準信号（Ｕｒｅｆ）の直流成分（Ｕｒ
   ｅｆＤＣ）を、交流成分（ＵｒｅｆＡＣ）をろ波するこ
   とにより検出し、 直流成分（ＵｒｅｆＤＣ）に対する値を、交流成分（Ｕ
   ｒｅｆＡＣ）と既知の比から検出し、 暗電流信号成分（Ｕｒｅｆ０）に対する値を、直流成分
   （ＵｒｅｆＤＣ）に対して検出された値を交流成分（Ｕ
   ｒｅｆＡＣ）のない基準信号（Ｕｒｅｆ）から減算する
   ことにより検出し、 基準信号（Ｕｒｅｆ）の直流成分（ＵｒｅｆＤＣ）を、
   基準信号（Ｕｒｅｆ）から暗電流信号（Ｕ’０）に対し
   て検出された値を減算し、交流成分（ＵｒｅｆＡＣ）を
   除去することによりろ波し、 測定信号（Ｕｍａｔ）の直流成分（ＵｍａｔＤＣ）を、
   基準信号(Ｕｒｅｆ)の直流成分(ＵｒｅｆＤＣ)を用いて
   正規化する請求項１または２記載の方法。
5. 【請求項５】 電流変調度を制御装置（１５）により計
   算し、 計算された電流変調度を信号解析器（３）により、直流
   成分（ＵｍａｔＤＣ）の値を、交流成分（ＵｍａｔＡ
   Ｃ）および、交流成分（ＵＡＣ）と直流成分（ＵＤＣ）
   との既知の比から検出するために使用する請求項１から
   ４までのいずれか１記載の方法。
6. 【請求項６】 電流変調度を、交流成分（ＵＡＣ）に対
   する特性曲線の形状を分析することにより計算する請求
   項５記載の方法。
7. 【請求項７】 電源（３４）から変調された電流を光源
   （４）に供給し、 電源（３４）から光源（４）への電流を少なくとも１変
   調期間の間遮断し、 基準信号（Ｕｒｅｆ）の交流成分（ＵｒｅｆＡＣ）を後
   続の変調期間にわたって記録し、 制御装置（１５）により交流成分（ＵｒｅｆＡＣ）の変
   化を分析し、 当該変化から電流変調度を計算する請求項５記載の方
   法。
8. 【請求項８】 光源（４）からの光線を付加的検出器
   （３７）により検出し、 該付加的検出器の暗電流信号成分（Ｕ０）は無視できる
   程度であり、かつ該付加的検出器は直流成分と交流成分
   とからなる信号を発生し、 当該２つの電圧成分を分離し、 電流変調度を当該２つの電圧成分間の比の検出により検
   出する請求項５記載の方法。
9. 【請求項９】 フィラメント（３５）を光源（４）とし
   て用い、 フィラメント（３５）抵抗の変化を変調期間中測定し、 電流変調度を測定した抵抗変化から検出する請求項５記
   載の方法。
10. 【請求項１０】 光源（４）と、第１検出器（６）と、
    第２検出器（７）と、信号解析器（３）とを有し、 前記光源（４）は、光強度が所定の変調度で変調される
    光線を放射し、当該光線は被検物質を通過し、 前記第１検出器（６）は、被検物質が吸収する波長の光
    線を検出し、測定信号（Ｕｍａｔ）を発生するものであ
    り、 前記第２検出器（７）は、被検物質の吸収波長とは異な
    る波長の光線を検出し、基準信号（Ｕｒｅｆ）を発生す
    るものであり、 前記信号解析器（３）は、被検物質の濃度を測定信号
    （Ｕｍａｔ）と基準信号（Ｕｒｅｆ）とから検出するも
    のである、被検物質の濃度測定用分光光度計において、 測定信号（Ｕｍａｔ）と基準信号（Ｕｒｅｆ）は、暗電
    流信号成分（Ｕ０）と直流成分（ＵＤＣ）と交流成分
    （ＵＡＣ）との３つの信号成分からなり、 前記暗電流信号成分は、光線が当たらないときに信号検
    出器（６、７）により発生された信号に相当し、 前記直流成分（ＵＤＣ）と交流成分（ＵＡＣ）は変調光
    線が当たるときに検出器（６、７）により発生された信
    号に相当し、 交流成分（ＵＡＣ）と直流成分（ＵＤＣ）との比は濃度
    に依存せず、かつ光線の変調度により既知であり、 前記信号解析器（３）は、第１信号調整装置（１６〜２
    ５、２７）と、第２信号調整装置（１０〜１３）と、制
    御装置（１５）とを有し、 前記第１信号調整装置（１６〜２５、２７）は、測定信
    号（Ｕｍａｔ）の直流成分をろ波し、直流成分（Ｕｍａ
    ｔＤＣ）を交流成分（ＵｍａｔＡＣ）および前記既知の
    比から検出するものであり、 前記第２信号調整装置（１０〜１３）は、基準信号（Ｕ
    ｒｅｆ）から正規化係数を検出するものであり、 前記制御装置（１５）は、直流成分（ＵｍａｔＤＣ）を
    正規化係数により正規化し、被検物質の濃度を正規化さ
    れた直流成分（ＵｍａｔＤＣ）から計算するものである
    ことを特徴とする、被検物質の濃度測定用分光光度計。
11. 【請求項１１】 前記制御装置（１５）は、電流変調度
    を計算するための手段を有し、 前記第１信号調整装置（１６〜２５、２７）は、直流成
    分（ＵｍａｔＤＣ）を交流成分（ＵｍａｔＡＣ）および
    計算された変調度から検出するものである請求項１０記
    載の分光光度計。
12. 【請求項１２】 第１信号調整装置（１６〜２５、２
    ７）は、第１測定信号チャネル（Ｓ１）と第２測定信号
    チャネル（Ｓ２）とからなり、 前記第１測定信号チャネル（Ｓ１）は信号増幅器（１
    ７）と第１差動増幅器（１８）と第１積分器（１９）と
    を有し、 前記信号増幅器は測定信号（Ｕｍａｔ）を所定の第１の
    利得（Ａ１）で増幅し、 前記第１差動増幅器では所定の第１の利得（Ａ１）で増
    幅された暗電流信号成分（Ｕ０）が増幅された測定信号
    （Ａ１Ｕｍａｔ）から減算され、 前記第１積分器では交流成分（ＵｍａｔＡＣ）が除去さ
    れ、 前記第２測定信号チャネル（Ｓ２）は第１信号フィルタ
    （２２）と増幅器（２３，２４）と、第２差動増幅器
    （２５）と積分器（２７）とを有し、 前記第１信号フィルタは交流成分（ＵｍａｔＡＣ）をろ
    波し、 前記増幅器は交流成分（ＵｍａｔＡＣ）を所定の第２の
    利得（Ａ３）で増幅し、 前記第２差動増幅器（２５）には前記第１積分器（１
    ９）と増幅器（２３，２４）が接続されており、 前記積分器（２７）は前記第２差動増幅器（２５）から
    の出力信号を積分し、 前記所定の第１（Ａ１）および第２（Ａ３）の利得は、
    第１の所定の利得で増幅された直流成分（ＵｍａｔＤ
    Ｃ）の大きさが第２の所定の利得で増幅された交流成分
    （ＵｍａｔＡＣ）の大きさと等しくなるように選定され
    ており、 これにより前記積分器（２７）からの出力信号は第１の
    所定の利得（Ａ１）で増幅された暗電流信号成分（Ｕ
    ０）と等しくなり、第１差動増幅器（１８）に供給され
    る請求項１０または１１記載の分光光度計。
13. 【請求項１３】 信号解析器（３）はさらに、第１平均
    形成器（１９）と第２平均形成器（１２）を有し、 前記第１平均形成器（１９）は、測定信号（Ｕｍａｔ）
    の直流成分（ＵｍａｔＤＣ）を短期間の間連続的に平均
    するものであり、 前記第２平均形成器（１２）は、基準信号（Ｕｒｅｆ）
    の交流成分（ＵｍａｔＡＣ）を所定期間の間連続的に平
    均するものであり、 前記制御装置（１５）は、被検物質の濃度を直流成分
    （ＵｍａｔＤＣ）に対する平均値と交流成分（Ｕｍａｔ
    ＡＣ）に対する平均値とから連続的に計算するものであ
    る請求項１０から１２までのいずれか１記載の分光光度
    計。
14. 【請求項１４】 光源(４)からの変調された光線は５０
    から１０００Ｈｚの間の周波数を有する請求項１０から
    １３までのいずれか１記載の分光光度計。
15. 【請求項１５】 信号解析器（３）は、保護フィルタ
    （２６、２８〜３０）を備えた測定信号チャネル（Ｓ
    ３）を有し、 該保護フィルタは、測定信号（Ｕｍａｔ）の交流成分
    （ＵｍａｔＡＣ）を検知し、通常の特性曲線形状からの
    偏差を含んだ交流成分（ＵｍａｔＡＣ）部分を除去する
    請求項１０から１４までのいずれか１記載の分光光度
    計。
16. 【請求項１６】 前記保護フィルタ（２６、２８〜３
    ０）は、積分器（２８、２９）と、比較器（３０）と、
    スイッチ（２６）とを有し、 該スイッチは開放されているときに交流成分（Ｕｍａｔ
    ＡＣ）中の偏差が直流成分（ＵｍａｔＤＣ）の検出に影
    響を与えないように構成されており、 前記積分器（２８，２９）は、交流成分（ＵｍａｔＡ
    Ｃ）を各変調周期毎に積分し、 前記比較器(３０)は、各周期ごとの積分値の絶対値を所
    定の限界値と比較し、 前記スイッチ（２６）は、当該限界値を越えた場合少な
    くとも限界値を越えている時間の間開放される請求項１
    ５記載の分光光度計。