JPH09264845A

JPH09264845A - 吸光光度計

Info

Publication number: JPH09264845A
Application number: JP7461496A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yasunaka; 敏男安中; Mamoru Fujita; 守藤田; Kunihiko Honda; 邦彦本田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Tokimec Inc
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】明るくても手軽に安定して吸光度測定を行える
吸光光度計を簡素な構成で実現する。【解決手段】光源からの光を試料に照射して透過光の光
度を検出しこの検出光度に基づいて試料の吸光度を求め
る吸光光度計において、光源として設けられ発光波長が
試料１の吸収波長域に対応した発光ダイオード３２と、
測光に際して発光ダイオード３２からの光を光学的には
直接に試料へ照射させる照射機構と、所定周波数の交流
成分を含んだ駆動電流を発光ダイオードに供給する駆動
回路２１と、検出光度から所定周波数の該当成分を抽出
して出力するフィルタ回路２３とを備え、このフィルタ
回路の出力に基づいて試料の吸光度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吸光光度計に関
し、詳しくは、呈色，退色，比色，沈降，懸濁，比濁な
どの分析を明るい所でも手軽に行える吸光光度計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸光光度計は、図５の基本ブロッ
ク図に示した如く、ハロゲンランプ等の光源と、この光
源からの光のうち特定波長域の光だけを選択して透過さ
せる光学フィルタと、この透過光を測定部位に在る試料
にだけ照射させる絞りと、シャッタを介して到達した照
射光を受け光電変換してその強度を検出する受光器と、
検出信号を増幅する増幅器と、検出・測定した光度・吸
光度を表示する表示器とを備えている。

【０００３】また、これらの光学系等を収納して遮光す
るために暗箱となる筺体２を備えている。そして、連続
測定を行う吸光光度計では、図６の断面模式図に示した
如く、筺体２内を貫通する透明なチューブ１が光軸を通
過するように配設されており、このチューブ１に外から
試料液を流し込むことで、試料の吸光度検出を暗空間内
で行う。

【０００４】さらに、多波長測定をサポートする吸光光
度計にあっては、光学系および測定系総てを複数組設け
て、各組並列に測光を行う。あるいは、少なくとも複数
の干渉フィルタを搭載した円形ターレットを回したりス
ライド形ターレットを滑動させたりするターレット切換
機構を設けて、時分割で測光を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の吸光光度計では、光源としてタングスタンハ
ロゲンランプや放電管が用いられることから、ランプ等
の寿命が短いことや、大出力の安定化電源が要ること等
の欠点がある。また、光学フィルタとしては干渉フィル
タ等が用いられるが、これは高価である。しかも、ラン
プと干渉フィルタとの組み合せは、光源が広がりを持つ
ため絞り・スリットやシャッタさらにはこれらと組み合
わせるレンズ系などが複雑で不安定なものとなりがちで
高剛性ボディを必要とする。特にセルが曲面を持ってい
てレンズ的にも作用する場合は設計上の制約・困難が増
える。さらに、ランプ発熱が大きいため、放熱設計が厳
しく、使用に際しては熱分布状態が安定するまで待たな
ければならないなどの種々の不都合がある。

【０００６】また、太陽や蛍光灯などからの外乱光の影
響を回避するために暗箱内で測光を行うが、試料導入出
口（２ａ，２ｂ）や光源空冷用通気口（２ｃ，２ｄ）な
どを完全に遮光するのは困難である。さらに、光源や光
学フィルタ等からの迷光を無くするのも困難である。必
然的に、筺体は高剛性で、これに設けられた遮光機構は
複雑なものとなる。さらには、チューブやセルあるいは
プレート等の試料導入具についても、セッティングや交
換などの作業が厄介であり、チューブの径や形状等が制
約されるといった不都合がある。

【０００７】なお、ランプ及びフィルタに代えて半導体
レーザを用いることも考えられるが、これには、駆動電
流に対して波長が不規則に変化するいわゆるモード跳び
の現象や、発熱での共振器の膨張による周波数変動、さ
らには発振閾値のばらつき及び変動などの特有の現象が
あって、温度補償回路や電源安定化回路さらには制御回
路などが複雑となり、安定に動作させるのは厄介であ
る。しかも、利用可能な波長域が限られている上に、例
え利用可能であっても光ピックアップ用等の特定のもの
を除けばコスト面からの難がある。

【０００８】これに対し、元素分析を行うための分光光
度計とは異なって、呈色や懸濁などの分析を行う吸光光
度計の場合には、吸光試料種が予め判明していてその吸
収スペクトル幅が干渉フィルタや半導体レーザによる発
光スペクトル幅よりも幾分緩いことが多い。例えば過マ
ンガン酸カリウムの呈色溶液ではその吸収スペクトルに
おいて５２５ｎｍ及び５４５ｎｍの吸収極大を含んだ６
０ｎｍ以上の幅に亘って十分な吸収を示す帯域が存在し
ている。

【０００９】このような場合は、測定波長のスペクトル
幅が狭いことよりも、光源等の光学系や駆動系などが安
定して高速に動作することの方が重要である。さらには
操作性やコストも重要視される。このため、この種の光
源等に代えて、長寿命であって安定性が高く且つ安価な
光源を採用するとともに、遮光に伴う困難等の無い又は
少ない測定技法をも駆使して、機構・回路が簡素であ
り、しかも周囲の明るさを気にすることなく手軽に使用
できる装置を開発することが課題となる。

【００１０】また、多波長測定のためのターレット切換
機構を備えたりすることも、余分な駆動機構や制御回路
等を必要とするので、装置の複雑化の要因となり、さら
にはコストアップ要因ともなる。このため、簡素な構成
であっても多波長測定が安定して且つ手軽に行えるよう
な装置を案出することも、さらなる課題となる。

【００１１】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、明るくても手軽に安定して吸
光度測定を行える吸光光度計を簡素な構成で実現するこ
とを目的とする。また、本発明は、明るくても手軽に安
定して多波長測定を行える吸光光度計を簡素な構成で実
現することをも目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第３の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【００１３】［第１の解決手段］第１の解決手段の吸光
光度計は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、光源
からの光を試料に照射して透過光の光度を検出しこの検
出光度に基づいて前記試料の吸光度を求める吸光光度計
において、前記光源として設けられ発光波長が前記試料
の吸収波長域に対応した発光ダイオードと、測光に際し
て前記発光ダイオードからの光を光学的には直接に前記
試料へ照射させる照射機構と、所定周波数の交流成分を
含んだ駆動電流を前記発光ダイオードに供給する駆動回
路と、前記検出光度から前記所定周波数の該当成分を抽
出して出力するフィルタ回路とを備え、このフィルタ回
路の出力に基づいて前記試料の吸光度を求めることを特
徴とするものである。

【００１４】ここで、上記の「発光波長が試料の吸収波
長域に対応」としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）の発
光スペクトルにおけるピーク波長が試料の吸収スペクト
ルにおける吸収極大に一致していることや、複数吸収極
大に囲まれていること、これらの近傍にあることなどが
挙げられる。また、「光学的には直接に」とは、検出波
長域において意識的にスペクトル分布を変化させる物す
なわち光学フィルタの如きを介することなくという意味
であり、単に汚れや破損から装置を守るための透明保護
膜等の介在までも除外する訳ではない。さらに、「所定
周波数」は、太陽光の変化する周波数や蛍光灯の明滅の
周波数よりも弁別可能な程度に高い周波数であればよい
が、高速処理等の観点からは数ＫＨｚ以上で、回路簡素
化等の観点からは数ＭＨｚ以下が望ましい。「その該当
成分」は、バンドパスフィルタ等で分離抽出される狭い
帯域の成分の他に、外光や別途検出の周波数成分と混同
しなければハイパスフィルタ等で分離抽出され高調波を
含んでいるようなものであってもよい。

【００１５】このような第１の解決手段の吸光光度計に
あっては、試料測定時に、照射機構によって発光ダイオ
ードからの光が直接的に照射される位置に試料が置か
れ、ＬＥＤからこの試料に対して、その吸収波長域に対
応した光が照射される。このとき、発光ダイオードには
所定周波数の交流成分を含んだ駆動電流が駆動回路によ
って供給される。そこで、試料への照射光は強度が所定
周波数で変化する。そして、ＬＥＤからの透過光の強度
が検出されるが、これも同じ周波数で変化する。一方、
太陽光や蛍光灯からの外乱光はそれより低い周波数で緩
やかに変化するが、検出光度としては、これら総ての光
が纏めて検出される。

【００１６】そして、この検出光度からフィルタ回路に
よって所定周波数の該当成分が抽出され、この該当成分
に基づいて試料の吸光度が求められる。このとき、外乱
光は周波数が異なることから、フィルタ回路で取り除か
れる。これにより、太陽光や蛍光灯からの外乱光がＬＥ
Ｄからの光と共に検出されても、ＬＥＤの光だけに基づ
いて、試料の吸光度が求まる。そこで、暗箱や遮光機構
等を省いたり極簡略化した場合でも、白日の下であって
も、手軽に、しかも正確に吸光度測定を行うことができ
る。

【００１７】また、ＬＥＤは、一般にピーク波長を中心
にして±２０〜３０ｎｍの広がりを持った略単一波長の
発光源であり、紫外線から可視領域を超えて赤外線まで
の広い波長範囲に亘って安価な市販品が供給されてい
る。そこで、干渉フィルタ等を用いなくても所望の波長
の測定光を得ることが可能である。しかも、発生した光
のエネルギーが総て測定に有効利用されるので、無駄な
発熱がない。

【００１８】これにより、ハロゲンランプ等に起因する
熱の問題や干渉フィルタ等に起因する不安定性等の問題
は皆無となり又は大幅に抑制されて、吸光度測定を安定
して行うことができる。しかも、レンズ系や放熱機構が
簡素なものとなり、ひいては剛性も小さくて済む。さら
に、ＬＥＤ自体が小さな点光源であることから、試料セ
ルが曲面を持っていても、これらを近づけるだけで容易
に、十分な集光等を行うことができる。

【００１９】さらに、ＬＥＤは、発光波長が比較的安定
していて、寿命も長い。さらには、駆動電流に対する出
力の大きさや発光範囲が安定している。そこで、正弦波
を重畳させただけのシンプルな波形の駆動電流を与える
でけで容易に、安定した発光を行わせることができる。
高調波等の歪成分も少ない。これにより、駆動回路や受
光・検出回路を簡易なもので済ませることができる。し
かも、温度補償回路や電源安定化回路さらには制御回路
なども簡易なもので済む。

【００２０】したがって、この発明によれば、明るくて
も手軽に安定して吸光度測定を行える吸光光度計を簡素
な構成で実現することができる。

【００２１】［第２の解決手段］第２の解決手段の吸光
光度計は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、上記
の第１の解決手段の吸光光度計であって、前記駆動回路
を収納した本体部と、この本体と別に設けられ少なくと
も前記照射機構を含む探体部と、前記本体部と前記探体
部との間に介在し少なくとも前記駆動回路から前記発光
ダイオードへの駆動電流の伝達を行う可撓性コードとを
備えたことを特徴とするものである。

【００２２】このような第２の解決手段の吸光光度計に
あっては、探体部が可撓性コードを介在させて本体とは
別に設けられているので、吸光度測定に当たって、探体
部を自由に動かすことが可能である。また、駆動回路等
は本体部に収納され、発光ダイオードはコードを介して
駆動電流の供給を受けるので、探体部は小型になる。そ
こで、このような探体部には、試料チューブ等にセット
するに際しての場所や，向き，広さ等の制約がほとんど
ない。そして、チューブ等を本体にセットする代わり
に、探体部を試料チューブ等にセットすることで、吸光
度測定が行われる。

【００２３】これにより、チューブ等を本体にセットす
る面倒や制約から解放される。また、硬いチューブや太
いチューブに対しても容易に適合させることができる。
そこで、手軽に吸光度測定を行うことができる。なお、
探体部が外光に曝されても上述したようなＬＥＤ光の所
定周波数での電気的・電子的変調に基づく吸光度測定に
より吸光度測定は正確になされる。

【００２４】したがって、この発明によれば、明るくて
も一層手軽に安定して吸光度測定を行える吸光光度計を
簡素な構成で実現することができる。

【００２５】［第３の解決手段］第３の解決手段の吸光
光度計は（、出願当初の請求項３に記載の如く）、上記
の第１又は第２の解決手段の吸光光度計であって、前記
発光ダイオードは、前記試料についての異なる吸収波長
域に対応したそれぞれの発光波長で発光する複数のＬＥ
Ｄチップが、一体的に組み込まれたものであり、前記駆
動回路は、前記発光ダイオードの駆動に際し、それぞれ
他の駆動電流に含ませられた交流成分の周波数とは異な
る周波数の交流成分を含んだ複数の駆動電流を生成し、
それぞれの駆動電流を前記複数のＬＥＤチップのそれぞ
れに供給するものであり、前記フィルタ回路は、前記検
出光度から前記複数の周波数の該当成分を弁別して抽出
するものであることを特徴とするものである。

【００２６】このような第３の解決手段の吸光光度計に
あっては、異なる発光波長で発光する複数のＬＥＤチッ
プが一体的に組み込まれているので、吸光度測定に当た
っては、複数の発光波長の光が同時に同一測定部位の試
料に照射される。しかも、駆動回路によって、それぞれ
の発光波長の光はそれぞれ異なる周波数で変調される。
そして、単一の受光器によって透過光の強度が検出さ
れ、フィルタ回路によってそれぞれの変調周波数ごとに
弁別して該当成分の光度が抽出される。

【００２７】このように電気的・電子的処理に基づいて
周波数変調・多重化を行うことにより、分光等の光学的
処理によらずに、それぞれの発光波長ごとに区別して光
度を検出することができる。しかも、外光すなわち外乱
光に影響されることなく、他の発光波長の影響を受ける
こともなく、並列に、異なる吸収波長域における試料の
吸光度を測定することができる。さらに、それぞれの吸
収波長域ごとに受光器等を設ける必要がないので、回路
規模が小さくて済む。

【００２８】これにより、機械的動作を伴うターレット
切換機構等が無くても、簡易な構成で済む駆動回路およ
びフィルタ回路に基づき、並行して、被検体の複数の吸
収波長域における吸光度を測定することができる。

【００２９】したがって、この発明によれば、明るくて
も手軽に安定して多波長測定を行える吸光光度計を簡素
な構成で実現することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】このような第１乃至第３の解決手
段で達成された本発明の吸光光度計について、これを実
施するための形態を説明する。

【００３１】［第１の実施の形態］本発明の第１の実施
形態にあっては、上述した第１の解決手段を実施するた
めに、第１の解決手段の吸光光度計であって、複数の測
定部位を持った試料や、複数の測定部位に分けられた試
料について吸光度を測るために、前記発光ダイオード
は、それぞれの発光波長が前記複数の測定部位における
各試料の吸収波長域に対応した複数個が設けられ、測光
状態に置かれた前記複数の測定部位のそれぞれに対して
前記複数の発光ダイオードそれぞれの発光面が対向する
ような位置に前記複数の発光ダイオードを保持する発光
素子保持機構と、前記複数の発光ダイオードのうちから
前記駆動回路による駆動電流供給対象の発光ダイオード
を順次に選択して切り換える発光素子切換回路とを備え
たことを特徴とするものである。

【００３２】このような第１の実施形態の吸光光度計に
あっては、複数の発光ダイオードが発光素子保持機構に
保持されていて、測光時には、各発光ダイオードの発光
面が被検体の複数の測定部位のそれぞれに対向する。そ
こで、発光ダイオードからの光は対向位置の試料へ直接
的に照射される。また、発光素子切換回路によって、複
数の発光ダイオードのうちから駆動電流供給対象の発光
ダイオードが順次に選択して切り換えられる。そして、
駆動回路によって駆動電流の供給された発光ダイオード
からそれぞれの測定部位における試料の吸収波長域に対
応した波長の光であって電気的・電子的に周波数変調さ
れた光が出される。そこで、発光素子が複数の場合も互
いに影響することなく外光等に曝されていてもそれぞれ
の測定部位の試料についての測定を行うことができる。

【００３３】これにより、上述したようなＬＥＤ光の電
気的・電子的な周波数変調に基づく明るくても手軽に安
定した吸光度測定が可能なことに加えて、光路に対して
試料等を移動させるＸＹ移動機構や光路をガルバノメー
タ等で振るＸＹ走査機構が共に無くても、電子的な発光
素子切換に基づいて被検体の複数の測定部位を測定する
ことができる。電子的な切換回路は、機械的動作を伴う
移動・走査機構よりも、高速で信頼性も高く、さらに構
成も簡易である。

【００３４】したがって、この発明によれば、明るくて
も手軽に安定して多点測定を行える吸光光度計を簡素な
構成で実現することができる。

【００３５】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
形態にあっては、上述した第１の実施形態の吸光光度計
であって、前記被検体の前記複数の測定部位がマトリク
ス状に（又はライン状に）配設されていることに対応し
て、前記複数の発光ダイオード（又は前記複数の発光ダ
イオード及びこれらとそれぞれ対の複数の（フォトダイ
オードやフォトトランジスタ等の）受光素子）が、前記
発光素子保持機構（又は前記発光素子保持機構及びこれ
と対の受光素子保持機構）においてマトリクス状に（又
はライン状に）配設されていることを特徴とする。

【００３６】

【実施例】

［第１実施例］本発明の吸光光度計の第１実施例につい
て、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図
１は、その要部のブロック図であり、図２は、その探体
部としての挟持体の外形図である。

【００３７】この吸光光度計は、光源としてのＬＥＤ３
２からの光を透明なチューブ１の試料に照射しフォトダ
イオード３４で透過光量を検出してこの試料の吸光度を
連続的に測るものであるが、被検体としてのチューブ１
を装置外に置いたままで手軽に測光を行えるようにする
ために、本体２０と、一対のＬＥＤ３２及びフォトダイ
オード３４が装着された探体部としての挟持体３０と、
これらの間に介在するフレキシブルなコード３１，３３
とから構成されている。

【００３８】ＬＥＤ３２は、例えば試料が過マンガン酸
カリウムの呈色溶液の場合であれば発光波長のピークが
５３５ｎｍに近いＡｌＰ製のものが用いられ、発光波長
がチューブ１内の試料の吸収波長域に対応したものとな
っている。なお、チューブ１はこの発光波長を含む波長
域で透明であり、フォトダイオード３４はこの発光波長
を含む波長域の光を検出可能なものである。

【００３９】本体２０には、ＬＥＤ３２の駆動用の発振
回路２１と、フォトダイオード３４を用いた光度検出用
のアンプ２２とバンドパスフィルタ２３と検波回路２４
とアンプ２５とが収納されており、さらに、表示器２６
も付設されている。

【００４０】発振回路２１は、発振波形が正弦波であっ
て発振周波数が２０ＫＨｚでありピーク電圧が０．７Ｖ
〜５Ｖである発振回路であり、その電圧発振信号は、図
示しないバッファアンプで電流信号に変換され、電流制
限抵抗を経た後、コード３１を介してＬＥＤ３２に送出
される。これにより、この吸光光度計は、所定周波数の
交流成分を含んだ駆動電流を発光ダイオードに供給する
駆動回路と、この駆動回路から発光ダイオードへの駆動
電流の伝達を行う可撓性コードとを備えたものとなって
いる。

【００４１】バンドパスフィルタ２３は、中心周波数を
２０ＫＨｚとする狭帯域の成分のみを通過させるフィル
タである。そして、このフィルタ２３周りの検出系は、
フォトダイオード３４で光電変換されて検出された光度
の信号が、コード３３を介してアンプ２２に入力され、
アンプ２２による増幅後にバンドパスフィルタ２３によ
って２０ＫＨｚ成分のみにされ、さらに検波回路２４に
よって包絡線検波され、最後にアンプ２５で増幅されて
から、表示器２６に表示されるようになっている。な
お、図示は割愛したが、アンプ２５の前または後には、
呈色，退色，比色，沈降，懸濁，比濁などの分析の種類
に応じて吸光度やその２次情報などを算出する演算手段
も設けられている。これにより、この吸光光度計は、検
出光度から所定周波数の該当成分を抽出して出力するフ
ィルタ回路を備えるとともに、このフィルタ回路の出力
に基づいて試料の吸光度を求めるものとなっている。

【００４２】挟持体３０は、切欠を有しＬＥＤ３２が発
光面を切欠側に向けて切欠低部の穿孔内に挿着された挟
持片３５と、やはり切欠を有しフォトダイオード３４が
受光面を切欠側に向けて切欠低部の穿孔内に挿着された
挟持片３６と、それぞれの切欠にチューブ１を挟んだと
きに挟持力を発生するように一端が挟持片３５に連結さ
れ他端が挟持片３６に連結されたスプリング３７と、挟
持片３５，３６間の距離を調整して並行状態を確保可能
とするために挟持片３６を螺合貫通して先端が挟持片３
５に当接したネジ３８とからなる。そして、ＬＥＤ３２
から発した光がチューブ１及び試料を通ってフォトダイ
オード３４に至るようになっている。

【００４３】このようにコード３１，３２を介在させて
本体２０と別に設けられた挟持体３０は、測光に際して
発光ダイオードからの光を光学的には直接に試料へ照射
させる照射機構を含んだものとなっている。なお、ＬＥ
Ｄ３２，フォトダイオード３４は、チューブ１の径や試
料の屈折率によってＬＥＤ光の焦点位置が変化してもそ
の焦点位置にフォトダイオード３４の受光面を一致させ
ることができるように、図示しないネジを操作すること
で穿孔内における挿着位置が調節可能なものとなってい
る。

【００４４】かかる構成の吸光光度計について、その動
作及び使用態様を説明する。

【００４５】先ず、挟持片３５，３６を開いてこれらの
切欠間にチューブ１を挟み込み、スプリング３７の引張
り力によってチューブ１が挟持された状態で、ネジ３８
を回して挟持片３５，３６を並行にさせる。そして、本
体２０の電源を投入する。すると、ＬＥＤ３２からフォ
トダイオード３４に向けて光が照射されるので、可視光
の場合は目視等に基づいて、不可視の場合は表示器２６
への表示値等に基づいて、フォトダイオード３４が照射
光を十分に受光できるように、フォトダイオード３４の
位置等の調整を行う。これで、連続測定の準備が調う。
消灯や戸締めは要らない。

【００４６】次に、チューブ１に試料液を継続的に流
す。この状態で、装置のスタートキー等を操作して、装
置に測定を開始させる。そうすると、発振回路２１の発
振信号に応じてＬＥＤ３２が２０ＫＨｚの周波数で明滅
し、その光がチューブ１の試料に一部吸収され、透過光
だけが外光と共にフォトダイオード３４に到達する。

【００４７】そして、到達光の検出光度のうち周波数２
０ＫＨｚの成分だけがバンドパスフィルタ２３を通過す
る。太陽光や蛍光灯からの外光成分は、周波数が異なる
ので、除去される。あるいはその周波数成分が有っても
極めて僅かなので、無視可能なまで低減される。そこ
で、透過光だけの光度に基づいて吸光度が求められる。
周囲の状態が明るくても暗くても明暗変化しても、安定
して、吸光度が求まる。その結果値やグラフは表示器２
６に表示される。

【００４８】こうして、試料を流している間は、連続し
て試料の吸光度が測定され、試料液の状態変化がリアル
タイムで表示される。したがって、この吸光光度計を使
用すれば、チューブ１を流れる試料液について、明るく
ても手軽に安定して吸光度測定を行うことができる。

【００４９】［第２実施例］本発明の吸光光度計の第２
実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して
説明する。図３は、その要部の構成を示すブロック図で
あり、図４は、そのＬＥＤの構造を示す一部断面図であ
る。なお、この第２実施例の吸光光度計は第１実施例の
ものが一部２重化されたものなので、以下、その相違点
を中心に説明する。

【００５０】その基本的な相違点は、図１のＬＥＤ３２
に代わるＬＥＤが、２種の異なる波長で発光しうること
である。そのために、このＬＥＤは、発光波長の異なる
２つのＬＥＤチップ３２ａ，３２ｂが１素子内に埋設さ
れて構成されている（図４参照）。各チップは、それぞ
れの発光波長が試料の２種の吸収波長域に対応するよう
に、材質が選定されている。具体的には、脱酸素状態の
デオキシヘモグロビンが波長５５５ｎｍの光を吸収する
のに対し酸素結合状態のオキシヘモグロビンが波長５７
７ｎｍの光を吸収することに基づいて、ヘモグロビンの
酸素結合率を測定するために、ＬＥＤチップ３２ａは発
光波長のピークが５５５ｎｍにあるＧａＰ製チップとさ
れ、ＬＥＤチップ３２ｂは発光波長のピークが５７４ｎ
ｍにあるＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ製チップとされたも
のである。

【００５１】また、ＬＥＤの駆動側には、発振回路２１
の発振信号を受けこれを１／２分周してＬＥＤチップ３
２ｂの電流制限用抵抗に送出する分周回路２１０が設け
られている。これにより、ＬＥＤチップ３２ａは第１実
施例同様に周波数２０ＫＨｚで変調・駆動されるが、Ｌ
ＥＤチップ３２ｂは、周波数１０ＫＨｚで変調・駆動さ
れる。すなわち、発振回路２１等からなる駆動回路は、
発光ダイオードの駆動に際しそれぞれ他の駆動電流に含
ませられた交流成分の周波数とは異なる周波数の交流成
分を含んだ複数の駆動電流を生成しそれぞれの駆動電流
を複数のＬＥＤチップ３２ａ，３２ｂのそれぞれに供給
するものとなっている。

【００５２】さらに、光度検出側には、アンプ２２の出
力を受けて１０ＫＨｚ成分を通過させるバンドパスフィ
ルタ２３０と、これの出力を包絡線検波する検波回路２
４０とが、バンドパスフィルタ２３及び検波回路２４と
並列に設けられている。これにより、ＬＥＤチップ３２
ａからの透過光に対応する２０ＫＨｚ成分はバンドパス
フィルタ２３によって分離抽出される一方、ＬＥＤチッ
プ３２ｂからの透過光に対応する１０ＫＨｚ成分はバン
ドパスフィルタ２３０によって分離抽出される。すなわ
ち、これらのフィルタ回路は、検出光度の信号から複数
の周波数の該当成分を弁別して抽出するものとなってい
る。

【００５３】そして、検波回路２４，２４０に後続して
設けられた演算回路２５０によって、検出光度の信号に
含まれた２０ＫＨｚ成分と１０ＫＨｚ成分との割合が算
出され、この算出結果が表示器２６に表示されるように
なっている。このような構成の採用により、この吸光光
度計は、フォトダイオード３４等が共用されているの
で、波長５５５ｎｍに対する系と波長５７４ｎｍに対す
る系とを２重に設けた場合に較べて、小規模・簡素なも
のとなっている。

【００５４】かかる吸光光度計を使用して、チューブ１
に血液を流しながら吸光度測定を行うと、ＬＥＤチップ
３２ａから発した光は、周波数２０ＫＨｚで明滅しなが
ら、チューブ１内の脱酸素状態のデオキシヘモグロビン
によって一部吸収された後に、フォトダイオード３４，
アンプ２２，バンドパスフィルタ２３，検波回路２４の
系によって検出される。

【００５５】一方、これと並列に、ＬＥＤチップ３２ｂ
から発した光は、周波数１０ＫＨｚで明滅しながら、チ
ューブ１内の酸素結合状態のオキシヘモグロビンによっ
て一部吸収された後に、フォトダイオード３４，アンプ
２２，バンドパスフィルタ２３０，検波回路２４０の系
によって検出される。そして、双方の系によって得られ
た吸光度の割合、すなわちデオキシヘモグロビンとオキ
シヘモグロビンとの割合が、演算回路２５０で演算され
て、表示器２６に表示される。

【００５６】こうして、例えば透析中あるいは手術中の
看者等の血中酸素濃度をリアルタイムで監視することが
できる。しかも、透析装置等の改造なしで容易に行うこ
とができる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の吸光光度計にあっては、ＬＥＤ光の
所定周波数での電気的・電子的変調に基づいて吸光度測
定を行うようにしたことにより、外光が混入しても、Ｌ
ＥＤの光だけに基づいて吸光度が求められる。したがっ
て、明るくても手軽に安定して吸光度測定を行える吸光
光度計を簡素な構成で実現することができるという有利
な効果が有る。

【００５８】また、本発明の第２の解決手段の吸光光度
計にあっては、ＬＥＤ光の所定周波数での電気的・電子
的変調に基づいて吸光度測定を行うとともに、光度検出
用の探体部が可動な構成としたことにより、チューブ等
を本体にセットする面倒や制約から解放された。したが
って、明るくても一層手軽に安定して吸光度測定を行え
る吸光光度計を簡素な構成で実現することができるとい
う有利な効果を奏する。

【００５９】さらに、本発明の第３の解決手段の吸光光
度計にあっては、電気的・電子的処理に基づいて周波数
変調および多重化を行うことにより、分光等の光学的処
理によらずに、複数の発光波長それぞれに区別して、外
光等に影響されることなく、並列に、異なる吸収波長域
における試料の吸光度を測定することができる。したが
って、明るくても手軽に安定して多波長測定を行える吸
光光度計を簡素な構成で実現することができるという有
利な効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の吸光光度計の第１実施例につい
て、その要部の構成を示すブロック図である。

【図２】その挟持体の外形図である。

【図３】この発明の吸光光度計の第２実施例につい
て、その要部の構成を示すブロック図である。

【図４】そのＬＥＤの構造を示す一部断面図である。

【図５】従来の吸光光度計のブロック図である。

【図６】従来の吸光光度計の断面模式図である。

【符号の説明】

１チューブ（試料容器；測定部位；被検体）２筺体（ボディ；暗箱）２０本体２１発振回路２２，２５アンプ２３バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４検波回路２６表示器３０挟持体（探子；探触部；探体部；別体）３１，３３コード３２ＬＥＤ（発光ダイオード；発光素子；発光体；光
源）３４フォトダイオード（受光素子；受光器；検出素
子）３５，３６挟持片３７スプリング３８ネジ２１０分周回路２３０バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４０検波回路２５０演算回路３２ａ，３２ｂＬＥＤチップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田邦彦東京都新宿区市谷加賀町１丁目１番１号大日本印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を試料に照射して透過光の光
度を検出しこの検出光度に基づいて前記試料の吸光度を
求める吸光光度計において、前記光源として設けられ発
光波長が前記試料の吸収波長域に対応した発光ダイオー
ドと、測光に際して前記発光ダイオードからの光を光学
的には直接に前記試料へ照射させる照射機構と、所定周
波数の交流成分を含んだ駆動電流を前記発光ダイオード
に供給する駆動回路と、前記検出光度から前記所定周波
数の該当成分を抽出して出力するフィルタ回路とを備
え、このフィルタ回路の出力に基づいて前記試料の吸光
度を求めることを特徴とする吸光光度計。
【請求項２】前記駆動回路を収納した本体部と、この本
体と別に設けられ少なくとも前記照射機構を含む探体部
と、前記本体部と前記探体部との間に介在し少なくとも
前記駆動回路から前記発光ダイオードへの駆動電流の伝
達を行う可撓性コードとを備えたことを特徴とする請求
項１記載の吸光光度計。
【請求項３】前記発光ダイオードは、前記試料について
の異なる吸収波長域に対応したそれぞれの発光波長で発
光する複数のＬＥＤチップが一体的に組み込まれたもの
であり、前記駆動回路は、前記発光ダイオードの駆動に
際しそれぞれ他の駆動電流に含ませられた交流成分の周
波数とは異なる周波数の交流成分を含んだ複数の駆動電
流を生成しそれぞれの駆動電流を前記複数のＬＥＤチッ
プのそれぞれに供給するものであり、前記フィルタ回路
は、前記検出光度から前記複数の周波数の該当成分を弁
別して抽出するものであることを特徴とする請求項１又
は２に記載の吸光光度計。