JPH02254343A - 分光測定装置 - 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） 本発明は吸光度補正式分光光度計に関する。

（従来の技術） 吸光ｆｌを測定して試料中の目的成分濃度を求める場合
、通常はその目的成分の吸収スペクトルのピーク中心波
長における吸光度を測定するが、吸収スペクトルのピー
クの立上り側或は立下り個の傾斜部に測定波長を設定し
て定量を行わねばならない場合がある。例えば、自動分
析器の分光光度計などで波長が連続可変でないため、ピ
ーク波長の所に測定波長が設定できない場合とか、ピー
クの吸光度が大き過ぎて精度の良い測定ができないため
、吸光度の低いピーク裾の部分に波長を設定する場合等
である。このような場合、検量線に曲りが生じ、定量精
度が低下する。ピーク波長での測定とピークからはずれ
た場合の測定がいかに異なるかは別表ａおよびｂにきわ
めて明瞭に示される。これは第３図に示すような半値幅
５０ｎｍのスペクトル（計算を容易にするためガウス形
を仮定した。）を分光器のバンド幅２　、５．５　＊　
１０ｒ　１５ｎｍの４つの場合で測定するとして数値計
ｎを行ったものである。正しい測定値に対する予測され
る測定値の比を、ピーク波長の場合（ａ）とピークから
２５　ｎ　ｍ　（半値幅の１／２〉だけ離れた波長第３
図矢印Ｂとで計算したものを示した。この比が１０００
に近い■？正しい値であることを意味する。バンド幅が
小さい程より正しい値となるのは当然であるが、（ａ＞
と（ｂ）の場合の相異として最も注目すべきは、試料の
吸光度が太き（なっていく場合の、この“比”が一定で
あるか否かである。

例えば、バンド幅１０ｎｍの場合についていえば、ピー
ク波長（ａ＞の場合には、吸光度０．２から吸光度４．
０までの試料に対し、上記“比”の値は０．９８１８か
ら０．９７９７までごくわずかの変化しかしない（０，
９７９７÷０．９８１８＝０．９９７８である）。すな
わち変化はわずか０．２％にすぎない。

これに対し、ピークから２５ｎｍｆｉれた（ｂ）の場合
では、同じ試料が吸光度が半分にあられるので、対応す
る吸光度は０．１から２．０になるが、上記比の値は０
．９９５５から０．８２８１まで即ち、（０，８２８１
÷０．９９５５＝０゜８３１８であるので）１７％も変
化する。吸光度が高くなる程比の値が下っているので、
いわゆる検量線が大幅に曲っていることを表わしている
。

従って（ａ＞の場合には、検量線は直線のままで、傾き
がわずかに小さくなるだけゆえ、１よりわづか大きい係
数を掛けるだけで容易に補正が可能であるのに反し、（
ｌ〕〉の場合は、高吸光程度、吸光度の下り方が大きい
ので、単純な係数の８１算ではＦｆｆｆ正ができない。

要するｋ、バンド幅が無限小の場合は、ピーク波長で測
定しても、ピーク波長からはずれたところで測定しても
検量線は直線であるが、ある程度バンド幅が広いと、ピ
ークからはずれた波長での検量線の曲りが極度に大きく
なるという困難があり、特ｋ、自動分析装置などに用い
られている分光光度計は、バンド幅が１０ｎｍ程度と比
較的広く、かつ波長がステップ状にしか選択できない場
合が多いので、上述したことが問題になる。

しかし従来この検量線の曲りを予測して補正する方法が
知られていなかったので、このような場合、補正なしの
定量値をそのま＼使うか、濃度の異る多種の標準液を用
意して曲った検ｆｆｉ線を作成するか何れかの方法がと
らてれいた。この検量線の曲りの原因は、概路次のよう
なものである。分光器の透過光の波長は設定波長λ０を
中心に成る波長範囲の広がり（バンド幅）を持っている
ので、第２図でＡ（λ）を試料ピークの傾斜部の吸光度
曲線とし、Ｓ（λ）を分光器の波長透過特性とすると、
試料および分光器を透過した光の波長分布は分光器の設
定波長λ０を中心にした左右対称の形とはならず、左右
非対称な形になって、透過光の中心波長は短波長側にず
れ、実質的に分光器の設定波長λ０より短波長側で吸光
度を測定していることになり実測吸光度は波長λ０にお
ける吸光度Ａｏより小さく現われる。この傾向は吸光度
曲線の傾きが大きい程大になるから、吸光度が大、つま
り試料濃度が大になる程見掛けの吸光度が小さくなって
、濃度吸光度の関係が曲るのである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、吸光度測定による定量分析で、測定波長を吸
収ピークの中心波長に設定できない場合においても検量
線の曲りを補正して正しい濃度を測定できる分光光度計
を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 分光器のバンド幅Ｂと、被測定試料の特性値としての吸
収スペクトルの測定波長における傾斜度に応じた係数ｋ
（ｋは詳しくは式４のように定義される、試料の濃度に
よらない量である）と、実但し　α一定数Ｘｋ２Ｂ２ 試料濃度が求まる。上記（１）式は分母子に１−ｎ″Ａ
ｏ＝Ａ一定数Ｘｋ２Ｂ２Δ２−（２）の算式に基いてΔ
０を決定する演算手段を分光光度計に設けた。

（作用） 上記（１）、（２）式において、分光器のバンド幅Ｂは
分光器個有の定数で予め判明しており、試料の特性値と
してのｋは被測定試料の適当な標準液と十分バンド幅の
狭い、波長連続可変の標ネ的分光光度計を用いて予め実
測的に求めておくことができる。これらのＢ、にの値を
予め演算手段に入力しておき、被測定試料について吸光
度Ａを測定すると、Ａから補正された吸光度Ａｏが求ま
る。この吸光度Ａｏは検量線の曲りに対する補正がなさ
れたものであるから、適当な濃度の標準溶液の測定によ
り作られた直線的な検量線によって正しいと書直せる。

以下（１）式の成立ちについて説明する。

第２図においてΔ（λ）は被測定試料の成る濃度の液の
吸光度特性を示す。（λ０）は分光装置の設計上の中心
波長で、Ａｏは波長（λ０）における上記試料溶液の吸
光度である。第２図で任意波長と（λ０）との差を改め
てλとおき上記試料溶液の傾斜特性Ａ（λ）を式で表わ
すと、Ａ（λ）＝Ａｏ十ｋ　’λ・・・（３）こ＼でに
゛はＡがλと共に増加するときを正としている。第２図
（Ｂ）は分光装置の透過特性で波長目盛は第２図（Δ）
と同じに設定しである。この透過特性をＳ（λ）とする
と、 こ＼でＢは上述バンド幅で上記透過特性の半値幅である
。Ｂの値は１０ｎｍ程度である。今分光装置の透過光波
長範囲で強度一定である光源の光を分光装置に入射させ
たときの同分光装置の透過光強度の波長分布として上記
Ｓ（λ）が与えられる。こ＼で上記光源を仮定して上記
分光装置を用いた上記試料溶液の透過率の測定値Ｔは上
記試料溶液の透過率波長特性をＴ（λ）とすると、であ
る。（５）式の分子は整理すると、（ｅｎｌｏ）　・ｋ
’　・Ｂ＝ｘと置いて（８）式の指数で表わされる。（
５）式を具体的に計算するためには吸光度特性Ａ（λ）
を透過率特性Ｔ（λ）に変換しておく必要がある。即ち −Ａｏ　　　　　−盆７２ Ｔ（λ）　＝　１０−””’）　＝　１０　　　Ｘ　１
０・・・・・・・・・・・・（６） （５）式の分母は第２図Ｂの三角形の面接でｏＢ 十・・・・・・ となるから、 上記Ｔを吸光変人に変換すると、これも展開を川む）で となって（１）式が得られる。（二次方程式の二つこ＼
でＡは分光装置で実測される上記試料溶液の吸光度であ
る。以上の計算で用いたに°は成る濃度の試料溶液の吸
光度の傾斜で、吸光度の傾斜は濃度に比例しているから
、 ｋ　’　＝ｋＡｏ・・・・・・（１０〉なるｋが試料の
特性値として存在している。即ちｋは試料の濃度によら
ない量である。具体的には既知濃度の標準液で波長λ０
における吸光度の傾斜に′を実測することによりｋ　＝
　ｋ　’　／　Ａ　ｏでｋが求められる。上記（９）式
のに′をこのｋに書換えとなる。（１１）式でＡは実測
吸光度、Ａｏが補正さ的近い定数となるので、 α＝定数×ｒ２Ｂ２・・・・・・（１２）とおくのが一
般的である。また式（１１）を次のような近似的な方法
で解いた式を用いることも出来と書ける。（１１）’式
右辺の第２項はＡｏとへの差（Ａｏ−Ａ）を与える式で
あって、Δ自身に（らべれば小さい値である。故に（１
１）’式のＡｏのかにつき解（と 記理由で定数と置いである。

（１）式と（２）式とを（らべれば、（１）式は平方根
の演算を含むので、計算プログラムが長（なるなどやや
面倒な点があるが、０式は単なる二次式ゆえ、装置への
組込みが容易である。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。Ｌは光源、Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３・・・は試料セル、Ｓは分光器の入口スリット
、Ｇは回折格子で、ＤＩ；Ｄ２・・・Ｄｎは回折格子Ｇ
によって形成されるスペクトル像面上に配置された光検
出器で、Ｄｌから順にλ１゜λ２．・・・λｎの波長の
光を検出するようになっている。Ｋはコンピュータで上
記装置全体を制御すると共に光検出器ＤＩ、Ｄ２・・・
の出力を取込み演算処理を施して各試料の濃度を算出す
る。試料セルＣＩ、Ｃ２・・・は自動試料交換機Ｔにセ
ットされ、コンピュータＫにより制御されて順次測定位
置に移動せられ、コンピュータには与えられたプログラ
ムに従い、自動試料交換機上の試料セルの順番に応じて
予め指定されている−乃至複数の光検出機Ｄｉ、Ｄｊ・
・・の出力を取込み前記（１）或はＣ）式に従って試料
中の目的物質の補正された吸光度を算出し、その物質に
ついて与えられている検量線のデータから目的物質の濃
度を決定して試料番号と共に記録装置に記録する。

通常第１図に示されるような分光光度計は、多項目生化
学自動分析装置に用いられることが多い。この種装置は
、測定項目が定まっている（例えば３０ｆ１１１）ので
、各項目の被測定試料の特性としてのｋの値は定まって
いる。

またバンド輻Ｂは例えば１０ｎｍ程度で、波長に多少の
依存性があるものの、波長が定まれば、既知の値である
。

通常各項目ごとｋ、測定波長や試料採取量、試薬分注量
などを、いわゆる「測定パラメータ」として設定するよ
うになっているので、今回導入したｋの値とＢの値を項
目ごとのパラメータに追加して設定するようにしておけ
ば、夫々の項目に応じて、自動的に適当なｋとＢの値を
用いて補正計算を行うことが可能である。

前記（１）或は（２）式による補正された吸光度Ａｏの
算出動作は、実際に（１）或は（２）式の演算プログラ
ムによって行うようにしてもよく、或はＡとＡｏとの関
係表を作っておいて、実測吸光度値Ａから補正された吸
光度Ａｏを引出すようにしておいてもよい。

これまでの説明に於いては１波長の場合について述べて
きた。しかし、自動分析装置でしばしば使用される２波
長法や多波長法への転用も有効である。三波長法の例で
は、第４図のようｋ、吸収ピーク上に二つの波長λ１と
λ２を設定するが、λ１、λ２のいずれかが、傾斜の部
分になることが多い。バンド幅が広いときは、［Ａ（λ
１）−Ａ（λ２）］を直接計算すると検量線が曲るので
、夫々の波長においてＡｏ（λ１）、Ａｏ（λ２）への
補正を行った後［Ａｏ（λ１）−Ａｏ（λ２）］を求め
ることにより正しい値を求めるこができる。

別 表ａ 第３図へ点くピーク波長）で測定する場合４つのバンド
幅に対する計算結果 別 表ｂ （発明の効果） 本発明によれば、測定波長が被測定試料の丁度ピークの
中心波長に設定できないような場合でも、分光器のバン
ド幅の影響による検量線の曲りを補正した正しい濃度が
求められ、精度の良い定量が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置のブロック図、第２図は
本発明の作用説明図、第３図はピーク波長での測定と、
ピークから離れた波長で測定する場合の相異を示す具体
例の説明図、第４図は本発明を２波長法に適用する場合
の説明図である。 Ｌ・・・光源Ｃ１，Ｃ２・・・試料セル、Ｔ・・・自動
試料交換機、Ｓ・・・入口スリット、Ｇ・・・回折格子
、Ｄｌ、Ｄ２・・・光検出機、Ｋ・・・コンピュータ。 代理人　　弁理士　縣　　浩　介 第３図す点（ピークから２５ｎｒｎ離れた波長）で測定
する場合の４つのバンド幅に対する計算結果１２図 庫 図 弔 ４図 沁長

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分光器のバンド幅Ｂと、被測定試料のスペクトル
   の傾きを表わし、試料の濃度にはよらない下記に定める
   係数ｋをパラメータとして含む下記の関数によって、実
   測吸光度Ａから補正吸光度Ａｏを求める補正機能を有す
   る分光測定装置。 ただしＡｏ＝Ｆ（Ｂ、ｋ、Ａ） ここでｋは測定を行う波長に於いて、被測定試料の適当
   な濃度の標準品の正しい吸光度Ａｓと、その標準品のス
   ペクトルの傾きｋｓの比としてｋ＝ｋｓ／Ａｓ より求まる量とし、ｆはＢとｋとＡの関数とする。
2. （２）上記関数が Ａｏ＝２Ａ／［１＋√（１−４Ａα）］ ただしα＝（ｌｎ１０／１２）ｋ＾２Ｂ＾２またはその
   近似式である請求項（１）記載の分光測定装置。