JPS63144237A - 吸光度の測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、試料の吸光度に応じて最適な光路長のセルで
吸光度を測定する方法、及びその装置に関するものであ
り、さらに詳しく言えば、試料の吸光度に応じて光路長
の異なる部位を有する１つのセルで測定する方法、及び
その方法を用いて光路長を切換えて吸光度を測定する装
置に関するものである。　　　　。

［従来の技術］ 分光光度の測定装置は、吸光光度測定法として試料溶液
の吸光度を測定することにより、微量有機及び無機成分
の定量に適し、各分野で応用されている。また、そのス
ペクトルは、分子構造解析等への情報として利用されて
いる。特に、近年コンピュータによるデータ処理等によ
り他の情報とともに解析が行われるようになり、その重
要性か増している。

この分光光度の測定装置は、光源として紫外光あるいは
可視光か用いられており、この光は単色光に分光された
後、所定の光路長（例えばｌＣｗ）を有するセルに入れ
た測定試料中に外部から照射される。測定試料を通過し
た光は、光電子増信管に入射され、電気信号に変換され
て透過度あるいは吸光度等か求められる。

一般に、吸光度Ａは次の式に示すように、試料濃度Ｃと
セルの光路長Ωに比例するというランベルト・ベア（Ｌ
ａＬＩｂｅｒｔ　Ｂｅｅｒ）の法則に従うことか知られ
ている。

ＡまεＣΩ　　　　　・・・・・・・・・・−−−−−
（１）（ここで、εは分子吸光係数である。）従って、
濃度がわかっている標準溶液について吸光度を測定して
おけば、試料溶液について同じ条件で吸光度を測定する
ことによって、その濃度を知ることができる。

［発明か解決しようとする問題点］ 従来の吸光度測定装置では、セルホルダか測定光路針に
対して固定されており、またセルの光路長（光の通過す
る層の厚さ）も均一に作られたものである。従って、試
料濃度か薄過ぎた場合には、試料を濃縮するか、光路長
の大きいセルに交換して測定する必要があり、また試料
濃度が濃過ぎた場合には、適当な濃度に試料を希釈する
か、光路長の小さいセルに交換して測定する必要かあっ
た。そのため測定作業が繁雑で時間もかかり、セルの交
換あるいは試料濃度のＳ縮、希釈作業が誤差の生ずる原
因となるおそれもあった。

また、セルの光路長が一定の寸法で測定した場合には、
分光光度測定装置の八−ド上の問題から低濃度及び高濃
度の測定か困難であることが知られており、例えば、通
常用いられている光路長の寸法が１ｃｍであるセルを用
いた場合の信頼できる吸光度の測定可能範囲は、通常０
．０１〜ｌと極めて狭い範囲であった。即ち、一定の光
路長のセルを用いる従来の吸光度測定法においては、検
量範囲が極めて狭いという欠点があった。

本発明は、このような従来の欠点に鑑み、試料を濃縮あ
るいは希釈をすることなく、簡単な測定作業で試料の濃
度に応じた吸光度が測定でき、検量範囲も大幅に拡大す
ることができ、かつ省力化ができる吸光度の測定方法及
びその装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための本発明の吸光度の測定方法
は、異なる光路長を有する分光光度計用セルを設け、こ
のセルに試料溶液を入れて所定光路長を通過した光を測
定して吸光度を求め、この吸光度の値に応して前記セル
の光路長を切換えて測定することを特徴とする。この方
法では、最適な光路長て吸光度を測定することがてき、
試料の希釈あるいはセルの交換をすることなく精度高く
、かつ測定範囲を大幅に向上し検量範囲も拡大すること
かてきる。

また、上記方法を用いた本発明の吸光度の測定装置は、
異なる光路長を形成した分光光度計用セルに試料溶液を
自動的に供給する試料供給装置を設けるとともに、前記
セルの光路長を切換える切換装置を設け、このセルの所
定の光路長で吸光度を測定して、この吸光度の値に応じ
てコンピュータ等の制御のもとにセルの光路長を切換え
て、再度吸光度を測定することを特徴とする。この装置
では、最適の光路長で吸光度を求めることができ、かつ
測定作業を自動化することができる。

［実　施　例］ 以下図面を参照して本発明による実施例を具体的に説明
する。

第１図は本発明の吸光度の測定方法に用いられるセルの
構成を示す原理説明図である。

第１図において、分光光度用セルｌは、石英あるいはガ
ラス等の材質から成り、試料溶液を入れるための幅の広
い授光路長Ω１及び幅の狭い短光路長Ω２の部分が上下
に連通して形成されており、例えば、Ω１が１Ｃ１１，
、Ｑ２かＯｏ−１ＣＩ程度の寸法に形成されている。こ
のセル１を用いて吸光度を測定するには、まず試料溶液
をセルｌに入れて一方の光路長、例えば長光路長側Ｐ□
で吸光度を測定した後、切換えて短光路長側Ｐ２で測定
する。これにより、長光路長側Ｐ、て測定した場合に、
濃度が濃いときには短光路長側２２に切換えて測定する
ことにより試料濃度を希釈することなく吸光度の値を１
７１　Ｏにして、分光光度計の測定に適した範囲で精度
高く測定できる。また、同様に短光路長側Ｐ２で測定し
た場合に、濃度が薄いときには、長光路長側ＰＩに切換
えて測定することにより、吸光度の値を“１０倍にして
測定できる。

尚、本発明の実施例に用いる試料は、紫外光あるいは可
視光におけるスペクトルを測定したいもの、またはある
特定波長の単色光における吸光度を測定したいもののい
ずれてあってもよい。

第２図は異なる光路長を有するセルを用いて自動的に吸
光度を測定する分光光度の測定装置の構成説明図である
。

第２図において、光源装置１１は、光源１２と分光器１
３等とから構成されている。光源１２は、例えば紫外部
用として重水素ランプ、可視部用とじてタングステンラ
ンプ等が使用される。

分光器１３は、図示しないミラー、フィルタ、回折格子
、スリット等から成り、光源１２からの光を単色光に分
光する。

分光光度用セル１４は、第３図に示す如く、幅の広い投
光路長Ｑ、（１ｃｍ）及び幅の狭い短光路長Ω２　（０
・１　ｃｍ）の部分が上下に連通して形成　゛されてお
り、反光路長Ω１部分の上部に試料の排出口１４ａ及び
短光路長Ω２部分の下部に試料の注入口１４ｂが形成さ
れている。上記セル１４は、分光光度計の測光部のセル
ホルダ１５に固定されている。このセルホルダ１５は、
セル１４を通過する光の光路長が上下に切換られるよう
切換装置１６により駆動される。この切換装置１６は、
モータ１７で駆動される例えば歯車とねじ等から成るセ
ルホルダ１５の駆動部１日と、モータ１７の駆動制御部
１９等とから構成されている。

また、上記セル１４は試料溶液か試料供給装置２０によ
り自動的に供給される。この試料供給装置２０は、上記
セル１４の注入口１４ａに途中に切換弁２１を介してホ
ース等で連通された試料タンク２２及び洗浄水タンク２
３と、排出口１４ｂにホース等で接続された吸入ポンプ
２４と、該吸入ポンプ２４の供給制御部２５等とから構
成されている。

上記セル１４を通過した光源装置１１からの光は、光電
子増倍管２６に入射され、電気信号に変換され、さらに
増幅器２７で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２８でアナロ
グ信号がデジタル信号に変換される。このデジタル信号
は、中央処理装置（ＣＰＵ）２９の制御のもとに入出力
インターフェイス３０を介して読み込まれ、記憶装置３
１に記憶されたり、あるいはＣＲＴディスプレイ、記録
装置等の出力装置３２に出力される。上記入出力インタ
ーフェイス３０は、駆動制御部１９及び供給制御部２５
に接続され、所定のプログラムに従って制御される。上
記記憶装置３１は、制御用プログラム等を記憶したＲＯ
Ｍ　（リード・オンリー・メモリ）と測定した吸光度の
値等を記憶するＲＡＭ　（ランダム・アクセス・メモリ
）等とから４＃晟されている。また、ＣＰＵ２９は、制
御用ボート３３に接続され、所定のプログラムに従って
演算、処理を行う。尚、第２図において、符号３４は光
源制御装置である。

上記構成から成る吸光度の測定装置の測定動作について
、第４図のフローチャートに従って説明する。

まず、ステップＳＴＩでＣＰＵ２９の制御のもとに供給
制御装置２５で吸入ポンプ２４を駆動しブランク試料が
セル１４に吸入され、ついてステップＳＴ２でＣＰＵ２
９の制御のもとに駆動制御部１９でモータ１７を駆動し
、光路長を１ｃｍ（Ω、）に切換える。そして、ステッ
プＳＴ３において、ブランクの吸光度を測定し、この吸
光度の値をステップＳＴ４で記憶装置３１に記ｔＱする
。次に、ステップＳＴ５で光路長を０．１ｃｍ（Ω２）
に切換え、同様にして、ステップＳＴ６でブランクの吸
光度を測定し、この吸光度の値をステップＳＴ７で記憶
装置３１に記憶する６次に、ステップＳＴ８でブランク
試料を排液し、ステップＳＴ９て洗浄水を吸入してセル
１４を洗浄後、ステップ５ＴＩＯてこの水を排出する。

そして、ステップ５ＴＩＩて光路長を１　ｃｍ　（ΩＩ
）に切換えてから、ステップ５Ｔ１２で試料溶液を吸入
ポンプ２４で吸入し、ステップ５Ｔ１３で吸光度の測定
を行う。次に、前記ステップ５Ｔ１３で測定した吸光度
の値をステップ５Ｔ１４で、ＣＰＵ２９により１．０よ
り小さいかどうか判断する。そして、この吸光度の値が
１．０より小さ。

くない場合には、ステップ５Ｔ１５に進み、光路長をＯ
，１ｃｓ（Ω２）に切換え、ステップ５Ｔ１６で吸光度
を測定し、ステップ５Ｔ１７で前記吸光度の値から記録
装置３１に記憶されている０、１ｃｍ試料のブランクの
吸光度の値を引き。

さらにステップ５Ｔ１Ｂで計算値を１０倍して再び記録
装置３１に記憶させ、次のステップ５Ｔ１９に進み、計
算結果を出力装置３２に出力する０次に、ステップ５Ｔ
２０に進み測定を継続するかどうか判断し、継続する場
合には、再び上記ステップ８に戻り、継続しない場合に
は、ステップ２１に進み、測定作業を終了する。また、
上記ステップ５Ｔ１４において、吸光度の値が１．０よ
り小さい場合には、ステップ５Ｔ２２に進み、上記ステ
ップ１３て求めた吸光度の値から記録装置３１に記憶さ
れているｌｃ■試料のブランクの吸光度の値を引き、再
び記憶装Ｍ３１に記憶させ、ステップ１９に進む。

以上のステップにより試料をセル１４に自動的に供給し
、一旦吸光度を測定し試料の吸光度から判断して、最適
と思われる光路長に自動的に切換え、再度吸光度を測定
するため、測定作業が簡単になり省力化でき、かつ検量
範囲等も拡大することができる。

第５図及び第６図は、本発明の方法または装置に用いら
れる他の実施例のセルを示す図である。

第５図のセル４１は、光路長を形成する縦の長さくＱｌ
）及び横の長さくΩ２）が異なる長方形状に形成された
容器であり、例えば縦の長さΩｍ＝１０ｃｍ、横の長さ
Ω、＝１ｃｍに形成される。このセル４１では、９００
異なつた縦方向Ｐ１及び横方向Ｐ２から光を当てて吸光
度を測定する。このセル４１を上記実施例の分光光度測
定装置に用いるには、セル４１の上下に排出口及び吸入
口を形成するとともに、該セル４１を９０゜回転する切
換装置にすればよい。

第６図のセル５１は、上部開口から深くなるほど幅（光
路長）が狭くなるよう容器状に形成されている。このセ
ル５１を上記実施例の分光光度の測定装置に用いるには
、例えば上下に移動中に各位置における光路長でブラン
クの吸光度を測定しておき、試料を入れた後に所定光路
長における吸光度の値に応じて最適の位置に移動し測定
することがてきる。

次に、上記実施例による具体的な測定結果として、過酸
化水素の比色定量法の例について説明する。

［実施例１］ この実施例は、２　、５Ｂ／ｍｌ　９度の過酸化水素溶
液を蒸留水で倍々希釈した希釈系列を作成した。この希
釈液０．１１に、２．５ｍＭと１．２ｕ／ｍｌホースラ
ディシュベルオキシターゼを含む０．１ｍＭリン酸・ク
エン酸緩衝液（ｐＨ４，０）３１を加え、室温下に発色
反応させた。発色液の測定には、第１図のようなセルｌ
で、光路長か１．０ｃｍと０．１ｃｍに形成されたもの
を使用し、発色液の濃度に応じてセルｌを移動しながら
４０５ｎ■における吸光度を測定した。即ち、まずセル
ｌに過酸化水素を含まない水だけで発色した発色液を入
れ、セルｌの光路長１．Ｏｃ＊と０．　ＩＣ１１におけ
るブランク値を測定した後、各濃度における過酸化水素
の発色液を測定した。セルの光路長を１．０ｃｌにセッ
トし過酸化水素の濃度の低い順に測定を始め、発色液の
吸光度か１を越えた時点でセルｌの光路長をＯ，ｌｃ■
に移動してさらに測定を続けた。過酸化水素濃度とセル
ｌの光路長１．０ｃｍに換算した場合の吸光度の測定結
果を黒丸で第７図に示す、一方、上記実施例１の過酸化
水素の発色液をセルの光路長１．Ｏｃ■のものを用いて
、４０５ｎｍにおける吸光度を測定し、その結果を黒丸
で第８図に示す。また、上記実施例１の過酸化水素の発
色液をセルの光路長０．１ｃ＋＋＋のものを用いて、４
０５ｒｖにおける吸光度を測定し、その結果を白丸で第
８図に示す。

上記測定結果のｆｉＳ７図と第８図を比較すれば明らか
なように、セルの光路長（層の厚さ）が単一な従来のセ
ルを用いて測定した場合よりも、光路＆（層の厚さ）が
多段階のセルを使用し、該セルを移動して最適な光路長
で測定できるようにし、測定機器の吸光度の測定値が飽
和しない様にした本発明の測定方法は、検量範囲も大幅
に向上した。また、サンプルを希釈することなく測定で
きるため、測定精度も向上した。

［実施例２］ 次に、過酸化水素含有試料を、実施例１の方法に従って
発色させ、第７図の検量線を用いて定量した結果を表１
に示した。

この比色による過酸化水素の測定値は、低濃度から高濃
度まで過酸化水素電極法による測定値と良く相関してい
た。

（以下余白） 表１．比色法による過酸化水素の測定結果（７＋ｇ／ａ
ｔ　） 尚、本発明の吸光度の測定装置は、回折格子等により分
光された光の各波長における吸光度の測定が可能な装置
であれば、いずれであってもよい。また、タングステン
ランプ、水銀ランプ等により単色化したものや、レーザ
光線のような単一波長の光線を用い、それぞれの単色光
における吸光度を測定できる装置や、各種ランプ等の光
源から発する光を直接セル中の試料に吸収させ、透過し
た光を分光もしくは分光フィルタにより単色化し、その
単色光における吸光度を測定できる装置に適応できる。

さらに、吸光度測定装置としては、シングルビーム型以
外に、ダブルビーム型のものにも適用される。

また、上記実施例において、セルは光路長（層の厚さ）
の異なる部分が形成されていればよく。

その光路長をどの程度にするかは任意にてき、異なる部
分を２段以上にしてもよく、第６図のように連続的に変
化させるようにしてもよい。光路長の値の比により吸光
度の値を換算すればよい。

また、上記実施例において、切換装置１６は歯車とねじ
等から成る駆動部１８でセルホルダ１５をＣＰＵ２９等
の制御のもとに上下に切換えるようにしているか、セル
の形状に応じて左右あるいは９０°回転させてもよく、
手動で切換えるものでもよい。さらには、セルを固定に
して光源からの光路な切換えるようにしてもよい。光路
を切換える方法としては、例えば回動するミラー等によ
り切換えたり、光ファイバーを移動するようにしてもよ
い。

さらに、本発明では吸光度を求めているか、透過度ある
いは透過率を求めることにも適用される。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明に依れば、セルに光警長の異な
る部分を設け、試料の吸光度に応じて光路長を切換え、
最適な光路長て測定するようにしているため、試料の濃
縮や希釈をすることなく、検量範囲等を拡大することが
でき、またコンビュ−夕等によりその制御を行えば自動
化てき、大幅に省力化ができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の分光光度の測定方法に用いられるセル
の構成を示す原理説明図、 第２図は異なる光路長を有するフローセルを用いて自動
的に吸光度を測定する分光光度の測定装置の構成説明図
。 第３図は第１図のセルをフローセル型にしたセルの構成
を示す説明図、 第４図は第２図の分光光度の測定装置の測定動作を示す
フローチャート、 第５図は縦横方向に光路長を形成したセルの構成を示す
説明図、 第６図は上下に連続的光路長を形成したセルの構成を示
す説明図、 第７図は２段階セルて測定した検量線を示す図、 第８図は１．０ｃｍ及び０．１ｃｍセルで測定した検量
線を示す図である。 １．１４．４１．５１φ・・セル、 １１・・・光源装置、 １２・・・光源、 １３・・・分光器、 １５・・・セルホルダ、 １６・・・切換装置、 １７・・・モータ、 １８・・・駆動部、 １９・・・駆動制御部、 ２０・・・試料供給装置。 ２１・・・切換弁、 ２２・・・試料タンク、 ２３・・・洗浄水タンク、 ２４・・・吸入ポンプ、 ２５・・・供給制御部、 ２６・・・光電子増倍管、 ２７・・・増幅器。 ２８・・・Ａ／Ｄ変換器、 ２９・・・中央間Ｗ装置。 ３０・・・入出力インターフェイス、 ３１・・・記憶装置。 ３２・・・出力装置。 ３３・・・制御用ボート。 第１図 第２図 第３図 第５図 第６図 ２ｊｉｔｌ’１ｌＬｔ−小秋量線 第７図 ムＳ８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）異なる光路長を有する分光光度計用セルに試料溶
   液を入れ、このセルの所定光路長における試料溶液を通
   過した光を測定して吸光度を求め、この吸光度の値に応
   じて前記セルの光路長を切換えて測定することを特徴と
   する吸光度の測定方法。
2. （２）分光光度計用セル中の試料溶液を通過した光を測
   定して吸光度を求める吸光度の測定装置において、 異なる光路長を有する分光光度計用セルと、該セルに試
   料溶液を供給する試料供給装置と、前記セルの光路長を
   切換える切換装置と、前記試料供給装置及び切換装置を
   制御する制御装置とを備えたことを特徴とする吸光度の
   測定装置。