JPS6049844B2 - 分光光度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、各種の分光学的測定に利用される分光光
度計に関する。

まず、本発明に到達する直接の背景から説明する。

医学生物学の分野では、臨床上あるいは研究Ｊ上しばし
ば分光学的測定法が利用される。例えば光吸収を測定し
て血液中の微量成分を同定したり光散乱を測定して細胞
内微少器官の動態を追跡したりすることが行なわれてい
る。さらに最近では、ファイバ●オプティックスの発達
により、測定光を直接生体組織に導き、生きたままで生
体組織の代謝動態を追跡することも行なわれている。こ
のような生体組織の代謝の監視を行なうには、組織の吸
収スペクトル特性を得たり、特定波長の吸光度の時間経
過を追跡したり、また、２波長吸収測光としてよく知ら
れている特定２波長における吸光度の差の時間経過を迫
跡したり、組織のある状態と別の状態（例えば、細胞内
呼吸代謝系の酸化状態と還元状態）の吸収スペクトルの
差スペクトルを得る等、様々なモードで分光学的測定を
行なうことが非常に有効で、ぜひ必要なことである。こ
の発明は、上記のような各種のモードの分光学的測定を
任意に行なうことができる、すなわち多目的に使用する
ことができる分光光度計を提供すべくなされたものであ
る。ところで、従来は各種の測定態様に適応するように
各種の形式の分光光度計が商品化されている。

周知のように最も基本的なものは、光源からの光のうち
ある特定の波長の光のみを単色器によつて選択して、そ
の光を被測定物に照射するとともに、被測定物からの光
を光電子増倍管等の光検知器て受光し、その出力を増幅
し、記録計に経時的に描かせるものである。また、単色
器を２系統備え、異なる２種の波長による測定を交互に
行ない、両者の出力を演算し、両波長の差吸収を記録計
に経時的に描かせるもので、２波長分光光度計と称され
ているものがある。さらに、被測定物の吸収波長スペク
トル特性を得るためのもので、自記分光光度計と呼ばれ
ているものは、単色器に波！長走査機構を設けて単色計
の出力波長を自動的に変化させ、光検知器，増幅器の出
力信号をＸ−Ｙ記録計のＹ軸入力に、上記波長走査機構
の波長送り情報をＸ軸入力にそれぞれ印加することによ
り、スペクトル特性を描かせるように構成されて３いる
。また、高速波長走査法として知られているラピッドス
キャン分光光度計と呼ばれているものは、１例をあげれ
ば、被測定物に白色光を照射して被測定物からの光を分
光器に導入し、この分光器の出射スリット上（分光され
た各波長の光が分４散されて結像する）にフォトダイオ
ードアレイ等のイメージセンサを配置し、このイメージ
センサの各受光点の出力（各波長に対応する）を電気的
な高速走査によつて取り出し、これを増幅してメモリス
コープ等の応答の速い表示装置に出力し、スペクトル特
性を描かせるものである。前述のように、被測定物によ
り、またどのような情報を得たいかにより必要な測定系
が異なつてくるのであるが、上記の従来の各測定装置は
、それぞれある特定の測定態様に対応し、その測定に便
宜ならしめるように構成されたものである。

しかし、本発明者らが直接の測定対象としている生体組
織についての光測定を考えた場合、あるフ時必要なのは
吸光度の時間経過であり、またある時欲しいのは組織の
吸収波長スペクトル情報であつたりする。さらに、生体
組織のように複雑に入り込んだ多成分系では、一連の代
謝反応に関与する可能性があるとして、測定しておくべ
き吸収デ門−タの波長範囲も非常に広いものとなる。そ
こで本発明により提供しようとする分光光度計は、単一
の光学系を用いて一度に広い波長域の測定データを取得
し、そのデータを必要な形に整理，加工して出力するよ
うにした装置てある。すなわち本発明に係る分光光度計
は、被測定物に光を照射してこの被測定物よりの測定光
を受光し、波長走査を繰返して各波長毎の受光レベルに
対応したアナログ信号を出力する光学走査装置と、この
光学走査装置のアナログ信号出力をデジタル信号に変換
するＡ−Ｄ変換器と、このＡ−Ｄ変換器から出力される
とともに、各波長λ１〜λｍに対応させた状態で、かつ
各動作周期ｘ１〜Ｘｎ毎にそれぞれブ罎ンク化した状態
の測定データを記憶する記憶装置と、測定内容を設定す
るための設定手段と、この設定手段による設定内容に基
づき、上記記憶装置から必要な測定データを読み出すと
ともに、必要によりその測定データを選択して所定の演
算を施すデータ選択演算手段と、このデータ選択演算手
段によつて選択演算された測定データを出力するための
出力装置とから構成されるものである。以下、この発明
の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る分光光度計の全体のブロック図で
ある。

符号Ａで示すＡ部は、本装置が動作するのに必要なデー
タを入力するための操作部てある。Ｂ部は本装置の光学
系の部分であり、被測定物はこの部分に設置される。Ｃ
部は本装置の電気回路系を示し、Ｂ部で得られた光信号
はこのＣ部において電気信号に変換されるとともに、必
要な処理が加えられてアナログ信号として出力される。
Ｄ部はＣ部の出力であるアナログ信号をデジタル信号に
変換するＡ−Ｄ変換部、Ｅ部はＤ部の出力であるデジタ
ル信号を波長に対応させて記５憶する記憶部、Ｆ部はＥ
部に記憶されたデータを必要な形に加工するための演算
回路、Ｇ部は必要な形に整理，加工された最終的なデー
タを出力する出力部である。これら以外の部分は、上記
の各要部にデータを転送するのに必要な制御を行なうｊ
デジタル制御部である（これをＨ部とする）。各構成部
分の細部の動作説明に入る前に本装置の動作サイクルの
概略を説明する。光学系（Ｂ部）の１回の波長走査に対
応する一連の動作サイクルは３つの期間に分けられる。
第１番目の期間Ｉは、光学系（Ｂ部），電気回路系（Ｃ
部），Ａ−Ｄ変換器Ｄ−１によつて１回の波長走査毎に
得られたデジタル信号の測定データ（これを原始データ
と呼ぶことにする）を、上記記憶部（Ｅ部）の高速記憶
回路Ｅ−１ （一時記憶用）に波長に対応５させて書込
む期間てある。第２番目の期間■は、第１期間１で上記
高速記憶回路Ｅ−１に記憶された１走査分の原始データ
を、記憶部（Ｅ部）に別個に設けられた大容量記憶装置
Ｅ−２（固定記憶用で、磁気テープ記録装置等を用いる
）に転送して書込む期間である（なお、これによつて高
速記憶回路Ｅ−１の記憶データが消失するものではない
）。第３番目の期間■は、高速記憶回路Ｅ−１に記憶さ
れた原始データのうち必要なデータを読出し、場合によ
つてはそのデータに必要な演算を施し、この選択，演算
されたデータ（これを整理データと呼ふことにする）を
出力部（Ｃ部）て出力する期間である。以上の３つの期
間の各動作により、本装置の１回の波長走査に伴う１サ
イクルの動作か完了し（以下、動作周期と呼ふ）、この
動作が高速で繰返される。また本装置ては、光学系（Ｂ
部）における実際の測定に並行して上述の動作が行なわ
れるリアルタイムモードと呼ぶべき動作モードの他に、
再生モードとも呼ぶべき動作モードがある。

ごの再生モードは、一連の必要な測定が完了した後に、
上記大容量記憶装置Ｅ−２に記録した原始データを再ひ
読出し、これを整理，加工して任意の整理データを得、
出力部（Ｇ部）て出力するものてある。なお、Ａ部の操
作盤Ａ−１の詳細を示す第２図において、符号２で示す
出力モード切換スイッチが、上記リアルタイムモードと
再生モードを選択するスイッチである。再生モードの詳
細については最後に説明する。次に、上記光学系（Ｂ部
）の詳細について説明する。

第１図において、Ｂ−１は光源であり、必要となる光量
，安定性等を考慮してキセノンランプやハロゲンランプ
等が使用される。Ｂ−２は分光器であつて、本装置ては
回折格子を使用した分光器を用いており、配置はツエル
ニー・ターナー型てある。Ｂ−３は分光器Ｂ−２の出力
波長を走査する波長走査機構、Ｂ−４は波長走査機構Ｂ
−３に附随して設けられた波長読取機構、Ｂ−５は分光
器Ｂ−２の出力光を被測定物に導くとともに被測定物か
ら測定光を導出する測定部てある。上記の波長走査機構
Ｂ−３および波長読取機構Ｂ−４の一例について第３図
〜第５図に示す。本装置の波長走査は、ツエルニー・タ
ーナー型に配置された回折格子を、この回折格子をその
刻線方向と垂直な平面で切断した場合の、その切断面の
中心を通り、かつ刻線方向に平行な軸の回りに回転振動
させることにより行なう。第３図において、４３は上記
回転振動の中心軸となるトーシヨンバーである。すなわ
ち、回折格子４１は、回折格子保持具に適切に保持され
、この保持具に回折格子４１の中心となるように固着さ
れたトーシヨンバー４３によつて支持される。そして、
上記回折格子保持具は、電磁駆動機構によりトーシヨン
ノバー４３の共振周波数て矢印のごとく回転振動する。
これによつて、分光器Ｂ−２の出力波長が一定の波長域
を高速て繰返し変化するのてある。また第３図において
、上記回折格子４１の裏面には回折格子４１の回折面と
平行に凹面鏡４２が７固着されている。波長読取桟構用
の光源４７より放射された光は、集光レンズ４６て集め
られ、波長読取用パタン４５を通過する。この波長読取
用パタン４５は第４図に示すような模様をもつたもので
、充分に薄いステンレス板にフオトエッチン９グ等によ
り製作したものである。第Ａ図の模様のうち、白地の部
分は光を通過させる部分てあり、斜線の部分は光を遮断
する部分てある。この波長読取用パタン４５を通過した
光は、上記の凹面鏡４２に照射され、これによつて第３
図の仮想平面Ａ面上に結像するように集められる。上記
Ａ面の像はレンズ４４により拡大され、Ｂ面に上記パタ
ン４５の拡大像が結像される。

Ｂ面上には第３図の紙面に垂直な方向にフォトトランジ
スタ等の４個の受光器４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ
が配設されている。この４個の受光器４８ａ〜４８ｄは
、第４図に示すように、上記パタン４５の４列の模様に
それぞれ対応させて配置してあり、各受光器４８ａ〜４
８ｄの出力が、第１図に示す波長信号回路Ｈ−２内のア
ップダウンカウンタの入力となる。さて、回折格子４１
の回転振動につれて凹面鏡４２が回転振動すると、Ｂ面
に結像されたパタン４５の像も振動し、第４図における
受光器４８ａ〜４８ｄに対してパタン４５の像が相対的
に左右に移動することとなる。

第４図に示す模様のパタン４５の像が受光器４８ａ〜４
８ｄを横切ることにより、各受光器４８ａ〜４８ｄに入
射する光量が変化し、これに従つてその出力レベルは上
下する。この各受光器４８ａ〜４８ｄの出力信号を入力
とする上記波長信号回路Ｈ−２では、第５図の表に従つ
て波長信号回路Ｈ−２内のアップダウンカウンタを動作
させる。第５図において、１↑ョは受光器の出力信号が
低レベルから高レベルに変化する状態を示し１↓ョは上
記出力信号が高レベルから低レベルに変化する状態を示
し、また、ＲＨｉョは上記出力信号が高レベルである状
態を示し、１カョは上記出力信号が低レベルである状態
を示す。さらに１※ョは受光器の出力信号のレベルがい
ずれであつても良いことを示す。そして、この表に示す
各受光器４８ａ〜４８ｃの出力の状態に応じて、上記ア
ップダウンカウンタがカウントアップあるいはカウント
ダウンされる。すなわち第４図に従つて説明すれば、パ
タン４５が右から左へ移動するときは、上記アツプダウ
ンカウン５夕はパタン４５の模様の１ピッチ毎に１づつ
カウントアップされ、逆に左から右へ移動するときは、
１づつカウントダウンされる。なお、第５図のＲｓｅｔ
Ｊというのは、この状態で波長信号回路Ｈ−２の出力が
波長走査の初期値に設定されるこ４とを意味する。上記
の構成により、第３図の回折格子４１が回転振動して波
長走査が行なわれるのに伴つて、波長信号回路Ｈ−２は
その波長に対応したデジタル信号（波長信号と呼ぶ）を
出力する。

本装置においては、上記波長信号の最小ビットは波長変
化にして１ｎｍに相当する。また本装置の波長走査域は
３５０ｎｍ〜７００ｎｍである。また、上記測定部Ｂ−
５の具体例について第６図に基づき説明する。

第６図において、分光器Ｂ−２の出力光はビームスプリ
ッタ５２によつて二分され、一方の光は光ファイバ５４
を通つて測定対象物試料５６に照射され、他方の光はミ
ラー５７３により進路を変えられ光ファイバ５５を通つ
て測定対象物試料５６に対する標準試料５７に照射され
る。測定対象物試料５６は生体臓器等であり、これに対
する標準試料５７は、測定対象物側と相まつていわゆる
ダブルビームを構成して、光・源変動等の影響を除去す
るととともに、両光路の光量のレベルを合せるためのも
のであり、例えば酸化マグネシュウムの白色散乱板等が
用いられる。各試料５６，５７を通つた光は、それぞれ
再び光ファイバ５４，５５で集められ、上記電気回・路
系（Ｃ部）の光検出器５８，５９（光電子増倍管等）に
それぞれ受光される。第１図に示すＣ部における光検出
器Ｃ−１は、上述のダブルビームに対応する２系統の光
検出器５８，５９に相当する。

この光検出器Ｃ−１の出力はそれぞれ増幅器Ｃ−２によ
り増幅され、吸光度を算出するためにそれぞれ対数変換
器Ｃ−３を通つて対数変換される。この対数変換器Ｃ−
３の２系統の出力は差動増幅器Ｃ−４に入力され、これ
により、上記標準試料５７に対する測定対象物試料５６
の吸光度が求められ、このアナログ信号出力がＡ−Ｄ変
換器Ｄ−１によつてデジタル信号に変換される。次に、
上部Ａ−Ｄ変換器Ｄ−１から出力される測定データを上
記高速記憶回路Ｅ−１に書き込むまでの動作（すなわち
上記期間１の動作）について説明する。

第２図に示す操作盤Ａ−１において、４は測定の開始を
指示するスタートスイッチ、５は測定の終了を指示する
ストップスイッチであつて、まず、上記出力モード切換
スイッチ２をリアルタイムモードにしてスタートスイッ
チ４を０Ｎにする。

すると、波長走査機構Ｂ−３が動作し、分光器Ｂ−２内
の回折格子が回転振動して波長走査が行なわれるととも
に、分光器Ｂ−２の出射スリントから出射する光の波長
に対応した波長読取機構Ｂ−４の出力信号により、波長
信号回路Ｈ−２の出力が決定される。波長信号回路Ｈ−
２から出力される波長信号は９ビットのデジタル信号で
、この波長信号はゲートＨ−３を通つてアドレスバスＡ
ＤＲに乗せられる。このアドレスバスＡＤＲ上のデータ
は波長信号回路Ｈ−２よりの読込み指令信号Ｓ４のタイ
ミングで、制御信号回路群Ｈ−１に読込まれる。また、
上記波長信号が１ビットづつ変化するに応じて、すなわ
ち分光器Ｂ−２の出力波長が１ｎｍ変化するに応じて、
制御信号回路群Ｈ−１はＡ一Ｄ変換器Ｄ−１に変換開始
指令信号Ｓ２を送出する。

これを受けてＡ−Ｄ変換器Ｄ−１によつて高速て変換が
行なわれ、これが終了すると変換終了信号Ｓ３を制御信
号回路群Ｈ−１へ送出する。この信号Ｓ３を受けて制御
信号回路群Ｈ−１は、信号亀によりゲートＨ−１０を開
いて、デジタル変換された測光データをデータバスＤＡ
ＴＡに乗せ、また、信号Ｓ６によりゲートＨ−４を開く
とともに書込み指令信号Ｓ２４に送つて、高速記憶回路
Ｅ−１に上記測光データを書込む。この際、高速記憶回
路Ｅ−１に対するアドレス指定は、先に波長信号回路Ｈ
−２より制御信号回路群Ｈ−１に送り込まれた波長信号
に基づいてなされ、上記測定データは、その測光データ
が得られたときの分光器Ｂ−２の出力波長に対応した位
置に書込まれる。この高速記憶回路Ｅ−１はランダム・
アクセス型の半導体メモリ（ＲＡＭ）て構成されていて
、上記の各波長における測光データは１２ビットからな
るとともにアドレスも１３ビットからなり、１慟作周期
分つまり１６回の波長走査分のデータが格納できる。す
なわち、制御信号回路群Ｈ−１は、波長信号回路Ｈ−２
よりの波長走査カウント信号Ｓ７を受けて波長信号回路
Ｈ−２からの９ビットの波長信号に順次累加させるビッ
トを付加し、高速記憶回路Ｅ−１に対する１３ビットの
アドレス情報を提供する。そして、高速記憶回路Ｅ−１
に記憶されたあるデータは、１慟作周期の間だけこの記
憶回路Ｅ−１に留めることができる。したがつて本装置
では、波長走査が繰返されることによつて次々と得られ
る原始データは、第７図の表に示すように、各波長λ１
〜λ、に対応させた状態で、また各動作周期Ｘ１〜Ｘｎ
毎にそれぞれブロック化した状態で順次高速記憶回路Ｅ
−１に書込まれることになる。

ところで、１回の波長走査によつて得られたデータを高
速記憶回路Ｅ−１に書込む動作が終了すると、第２番目
の期間■の動作に移る。

すなわち、高速記憶回路Ｅ−１に書込んだばかりの１走
査分のデータを、大容量記憶装置Ｅ−２に転送する動作
である。まず、制御信号回路群Ｈ−１は波長走査カウン
ト信号を受けて、１回の波長走査の終了を検知すると、
信号Ｓ６，Ｓ８によりゲートＨ一４，Ｈ−９を開き、転
送開始指令信号Ｓ９を大容量記憶装置Ｅ−２に送り、同
時に制御信号回路群Ｈ−１よりアドレスバスＡＤＲにア
ドレス指令を送り、データバスＤＡＴＡを介して高速記
憶回路Ｅ−１のデータを大容量記憶装置Ｅ−２へ転送す
る。なお大容量記憶装置Ｅ−２では、上記の転送データ
とともに、このデータが得られた動作周期番号に対応す
るラベルが記録される。この際のラベル番号は、第２図
の表示盤Ａ−１における表示器１５に４桁の数字で表示
される。このようにして、１走査分のデータの大容量記
憶装置Ｅ−２への転送が終ると、この記憶装置Ｅ−２は
転送完了信号ＳｌＯを制御信号回路群Ｈ−１へ送り、こ
れによつて本装置は第３番目の期間■の動作へ移行する
。期間■では、前述のように高速記憶回路Ｅ−１に記憶
された原始データから、適宜に選択，演算された整理デ
ータを得て出力部（Ｇ部）に送出するのであるが、これ
には事前に、どのように整ノ理，加工した整理データを
得るのかを（これを測定モードと呼ふ）、操作盤Ａ−１
によつて設定しておかなければならない。

そこで、本装置における各測定モードのそれぞれについ
て説明する。

測定モードは基本的に次の７（イ），（口），（ハ）の
３つに分けられ、この３つの測定モードの選択は、第２
図に示す操作盤Ａ−１における測定モード切換スイッチ
１によつて行なう。（イ）第１の測定モードは、指定し
た特定波長についての吸光度の時間経過による変動を観
察するものである。すなわち、１回の波長走査によりλ
１からλｍまで１ｎｍ毎の波長に対応した原始データが
得られるが、このうち指定した特定波長についてのデー
タのみを選択し、そのデータを出力部（Ｇ部）における
記録計Ｇ−１に供給し、これにその時間経過を描かせる
のである。この際の波長の指定は、第２図に示す波長設
定スイッチ８〜１３によつて行なう。この６個の波長設
定スイッチ８〜１３はそれぞれに波長を設定できるデジ
タルスイッチであつて、本装置では、この波長設定スイ
ッチ８〜１３に設定した６種の波長についてのそれぞれ
のデータを、多ペン型である上記記録計計Ｇ−１で出力
させることができる。この測定モード（イ）の動作を詳
細に説明する。

まず操作盤Ａ−１に設定した内容は信号Ｓ１により制御
信号回路Ｈ−１に伝えられる。そして、前述のように期
間１および期間■の動作が終了すると、制御信号回路Ｈ
−１は、上記の波長設定スイッチに設定された波長のア
ドレス情報をアドレスバスＡＤＲに乗せ、同時に信号Ｓ
６を発してゲートＨ−４を開くとともに読出し指令信号
Ｓ２Ｏを送つて、高速記憶回路Ｅ−１中の指定された波
長に対応したデータをデータバスＤＡＴＭに送出する。

また同時に、信号Ｓｌｌによ２りゲートＨ−１４を開き
、データバスＤＡＴＡ上のデータをＤ−Ａ変換器Ｈ−１
９へ供給し、そのデータをアナログ信号に変換して記録
計Ｇ一１への入力とする。本装置においては、６つの異
なる設定波長に対応して６つのＤ−Ａ変換２器Ｈ−１９
が用意されている。このため、上記のデータ出力サイク
ルを期間■の動作状態において６回繰返すことになる。
このようにして、第１の測定モード（イ）においては、
記録計Ｇ−１を時間送りすることにより吸光度データの
時間３（変化が６つの異なる波長について記録できる。
（ロ）第２の測定モードは、波長スペクトル測定ともい
うべきもので、出力部（Ｇ部）に１回の波長走査データ
を各波長における吸光度の関数として表示するものであ
る。したがつて本測定モ３ｊードでは上述の波長の設定
は不要である。この測定モード（口）の動作を詳細に説
明する。

前述の期間１および期間■の動作が終了し、期間■の動
作状態に入ると、制御信号回路群Ｈ−１は、波長走査域
の最初の波長λ１のデータの４Ｃ格納番地に対応するア
ドレス情報をアドレスバスＡＤＲに乗せ、同時に信号Ｓ
６によりゲートＨ−４を開くとともに読出し指令信号Ｓ
２Ｏを送出して、高速記憶回路Ｅ−１中の指定されたデ
ータをデータバスＤＡＴＡに乗せる。この状態で信号Ｓ
ｌ６，Ｓｌ７を発してゲートＨ−５およびゲートＨ−６
を開く。斯くして、データバスＤＡＴＡ上の吸光度デー
タはＤ−Ａ変換器Ｈ一１１によつてアナログ信号に変換
され、メモリスコープＧ−３のＹ軸入力となる。

またアドレスバス．ＡＤＲ上のデータは、減算器等から
なる論理回路Ｈ−１２で適当な大きさの数値に整値され
、Ｄ−Ａ変換器Ｈ−１３の入力となる。このＤ−Ａ変換
器Ｈ−１３のアナログ信号出力は、メモリスコープＧ−
３のＸ軸入力となつて、メモリスコープＧ−３の水平軸
を駆動する。この一連の動作が完了すると制御信号回路
群Ｈ−１は、アドレス情報を１ビット歩進し、上記の一
連の動作を行なう。

このようにして１ｎｍづつの波長走査域の最終波長λｍ
にいたるまで、１ｎｍづつの波長送りで各波長の吸光度
データがメモリスコープＧ−３のＹ軸に供給され、この
メモリスコープＧ−３に波長スペクトル特性が描かれる
。（ハ）第３の測定モードは、２波長吸収測定モードと
もいうべきものて、指定した２種の波長の吸光度差が出
力され、その時間経過が記録できる。

この測定モード（ハ）では、ます操作盤Ａ−１の波長設
定スイッチ８〜１３により、差吸収を求めるべき２波長
の指定を行なう。この装置では３組の２波長を設定する
ことがてきる。スイッチ８と９，スイッチ１０と１１，
スイッチ１２と１３に、それぞれ２波長差吸収を測定す
べき１組となる２種の波長を設定する。例えば、スイッ
チ８と９にそれぞれ波長λａとλｂを設定すれは、２波
長差吸光度Ｄ（λａ）−Ｄ（λｂ）が出力されるのであ
る。この測定モード（ハ）の動作を詳細に説明する。

前述の期間１および期間■の動作が終了し、期間■の動
作状態に入ると、制御信号回路群Ｈ一１は、まず波長設
定スイッチ８に設定された波長に対応したアドレト情報
をアドレスバスＡＤＲに乗せ、同時に信号Ｓ６によりゲ
ートＨ−４を開くとともに読出し指令信号Ｓ９を送出し
て、高速記憶回路Ｅ−１中の指定された波長のデータを
データバスＤＡＴＡに乗せる。

この状態で、信号Ｓｌ９によりゲートＨ−７を開き、演
算回路群Ｆ−１に読込み指令信号Ｓ２２を送り、これに
よりデータバスＤＡＴＡ上のデータは演算回路群Ｆ−１
内のレジスタに格納される。以上の動作が完了すると、
制御信号回路群Ｈ−１は、次に波長設定スイッチ９に設
定された波長！に対応したアドレト情報をアドレスバス
ＡＤＲに乗せ、上記と同様に、信号Ｓ６でゲートＨ−４
を開くとともに読出し指令信号Ｓ２Ｏを送出して、高速
記憶回路Ｅ−１中の指定された波長データをデータバス
ＤＡＴＡに乗せる。この状態１で、信号Ｓｌ９によりゲ
ートＨ−７を開くとともに読込み指令信号Ｓ２２を送出
し、データバスＤＡＴＡ上のデータを演算回路群Ｆ−１
内のレジスタに格納する。以上で波長設定スイッチ８お
よび９に設定した波長のデータが、それぞれ−演算回路
群Ｆ−１内のレジスタに格納された。上記演算回路群Ｆ
−１は、一時記憶用のレジスタａと、加算器、減算器、
割算器からなる演算論理回路ｂと、バツフアゲートｃよ
りなる。前述までの動作により演算回路群Ｆ−１のレジ
，スタａに格納された２種の波長についての２つのデー
タは、演算論理回路ｂの減算器によつて減算され、その
結果（差データ）はバツフアゲートｃに一時記憶される
。この直後に、制御信号回路群Ｈ−１は、信号ぉを発し
て上記バツフアゲートｃ内のデータをデータバスＤＡＴ
Ａ上に導出するとともに、信号Ｓｌ。によりゲートＨ−
１４を開き、そのデータをＤ−Ａ変換器Ｈ−１９に入力
する。そして、Ｄ−Ａ変換器Ｈ−１９によつてアナログ
信号に変換された上記演算結果が記録計Ｇ−１の入力と
なる。上述のように、本装置ては３組の２波長差吸光度
が出力されるようになつている。

すなわち制御信号回路群Ｈ−１は、次に、波長設定スイ
ッチ１０と１１に設定された１組の波長について上記と
同様な一連の制御を行ない、得られた演算結果を記録計
Ｇ−１の他の入力とし、さらに次に、波長設定スイッチ
１２と１３に設定された１組の波長について同様な制御
を行なう。斯くして、記録計Ｇ−１を時間送りすること
により、３組の２波長差吸光度の時間経過が描かれるの
てある。以上３つの測定モード（イ），（口），（ハ）
の動作説明は、第２図に示す操作盤Ａ−１における出力
モードスイッチ２がリアルタイムモードに設定され、ま
た、平均回数指定スイッチ６がＲｌＪに設定されている
場合の動作てある。

次に、上記の平均回数指定スイッチ６について説明する
。

本装置においては、前記各モード（イ），（口），（ハ
）の動作説明のように、１回の波長走査によつて得られ
たデータそれのみに基づいて、期間■で所定の整理デー
タを出力する動作態様の他に、各回の波長走査によつて
次々に得られるデータを、その複数回分について加算平
均し、その平均データに基づいて、各モード（イ），（
Ｃ７），（ハ）の所定の整理データを出力する、平均動
作と呼ふ一＼き動作態様がある。その際、何回の波長走
査分のデータを加算平均するのかを、上記平均回数指定
スイッチ６に設定するのである。このスイッチ６をＲ２
Ｊ以上に設定すれば、平均動作が行なわれることになり
、その場合は期間■の動作は前記とは多少異なつてくる
。（イ）まず、測定モード（イ）て平均動作を行なう場
合について説明する。

ここで、平均回数指定スイッチ６を５３ョに設定したと
する。この測定モード（イ）の前述の動作ては、１動作
周期毎に、その動作周期で得られたデータのうち波長設
定スイッチ８〜１３て指定された波長のデータが、高速
記憶回路Ｅ−１から読出されて記録計Ｇ一１に入力され
た。ところが平均動作では、ある回の動作周期の期間■
の動作状態に入ると、まノ ず、その回の動作周期で得
られたデータと、その前の２回の動作周期で得られたデ
ータの合計３周期分のデータのうち波長設定スイッチで
指定された波長（λａとする）のデータが、制御信号回
路群Ｈ−１の制御の下に、高速記憶回路″Ｅ−１からデ
ータバスＤＡＴＡに順番に読出され、ゲートＨ−７を通
つて演算回路群Ｆ−１のレジスタに順次読込まれる。こ
の演算回路群Ｆ−１に読込まれた３動作周期分のデータ
を、Ｄ（λＡ，ｘｂ−２），Ｄ（λＡ，ｘｂ−１），Ｄ
（入θＡ，ｘｂ）とすると、演算回路群Ｆ−１によつて
このデータの加算平均が演算される。

この演算結果は、制御信号回路群Ｈ−１の制御の下に、
演算回路群Ｆ−１からデータバスＤＡＴＡに導出され、
さらにゲートＨ−１４からＤ−Ａ変換器Ｈ−１９へ導入
され、このＤ−Ａ変換器Ｈ−１９のアナログ信号出力が
記録計Ｇ−１の入力となる。斯くして、指定された波長
のデータが３周期分づつ加算平均され、その平均データ
に基づいて記録計Ｇ一１により吸光度の時間経過が描か
れるのである。なお、平均回数指定スイッチ６は最高Ｒ
ｌ６ョまで指定することができる。

（口）″ 次に、測定モード（ロ）で平均動作を行なう
楊合について説明する。

この場合は、前記（口）で説明したように、アドレスバ
スＡＤＲ上の波長に対応するアドレト情報が、ゲートＨ
−６，論理回路Ｈ−１２，Ｄ−Ａ変換器Ｈ−１３を介し
てメモリスコープＧ−３のＸ軸入力となり、データバス
ＤＡＴＡ上の上記波長についての測定データがゲートＨ
−５，Ｄ−Ａ変換器Ｈ−１１を介してメモリスコープＧ
−３のＹ軸入力になるのであるが、ここでメモリスコー
プＧ−３のＹ軸入力は、平均回数指定スイッチ６て指定
された複数動作周期分の各波長における測定データの加
算平均データとなる。そのための制御は、前記（イ）″
の説明からも明かなように、まずゲートＨ−５を閉じた
状態で、高速記憶回路Ｅ−１から指定された複数動作周
期分の特定波長につ、いてのデータをデータバスＤＡＴ
Ａに読出し、これを演算回路群Ｆ−１に格納する。そし
て演算回路群Ｆ−１によつて上記各データを加算平均す
る演算が行なわれ、その結果を再びデータバスＤＡＴＡ
に導出するとともに、上記ゲートＨ−５を開いてデータ
バスＤＡＴＡ上のデータをメモリスコープＧ−３のＹ入
力として取り込むことになる。（ハ）″ 測定モード（
ハ）で平滑動作を行なう場合について説明する。前記（
ハ）の動作では、１組の波長３設定スイッチで指定され
る２波長についてのデータを高速記憶回路Ｅ−１から演
算回路群Ｆ−１に順次取り込み、その差を演算するので
ある。しかしこの場合は、１組の２波長のうち一方の波
長についてのデータを記憶回路Ｅ−１か４ら演算回路群
Ｆ−１に取り込む際に、平滑回数指定スイッチ６に設定
された複数動作周期分のデータを取り込み、その加算平
均を演算して一時記憶する。また、他方の波長について
のデータに関しても同様で、指定された複数動作周期分
のデータを演算回路群Ｆ−１に取り込み、その加算平均
を演算する。そして、この２波長についての平均データ
の差を演算し、その結果を演算回路群Ｆ−１から記録計
Ｇ−１へ入力することになる。最後に、前記の再生モー
ドについて説明する。この再生モードは、まず大容量記
憶装置Ｅ−２に記録したデータのうち指定する部分を再
生し、１フ動作周期分のデータ（すなわち１ブロックの
データ）づつ高速記憶回路Ｅ−１に順次書込み、これと
並行して前記の期間■の出力動作を行ない、任意に整理
，加工した整理データを出力する。大容量記憶装置Ｅ−
２から読出すべきデータの・先頭ブロックを指定するに
は、第２図に示す操作盤Ａ−１のテンキー１４を使用す
る。記憶装置Ｅ一２に記憶される各ブロックのデータに
は、前述のようにラベルが付けられており、指定する先
頭ブロックのラベルの番号をテンキー１４により１０゛
進数コードで入力し、データ入力スイッチ３（第２図）
を押すことにより、先頭ブロックの指定がなされる。そ
こでスタートスイッチ４を押すと、制御信号回路群１］
−１は、大容量記憶装置Ｅ−２に信号を送り、指定され
た先頭ブロックを探査する。指定された先頭ブロックを
見い出せは、その先頭ブロックのデータをゲートＨ−８
およびゲートＨ−４を介して高速記憶回路Ｅ−１に転送
し、上記期間■の出力動作を行なう。さらに、次の１ブ
ロックのデータを大容量記憶装置Ｅ−２から高速記憶回
路Ｅ−１に転送して、期間■の出力動作を行なう、とい
う動作をストップスイッチ５が押されるまで繰返すので
ある。この再生モードにおける期間■の出力動作は、勿
論、前記測定モード（イ），（口），（ハ）あるいは（
イ）″，（ロ）″，（ハ）″のいずれの態様でも行なう
ことができる。

なお、波長スペクトル特性を出力する（口）あるいは（
口）″の測定モードの場合、データ再生の時間的な問題
と応答速度の点で、出力機器としては上記メモリスコー
プＧ−３に変えて、これと並列に接続されたＸ−Ｙ記録
計Ｇ−２が用いられる。また、第２図の操作盤Ａ−１に
示す出力間隔指定スイッチ７は、上記再生モードの場合
に任意に使用される。上記の再生モードの動作説明は、
この出力間隔指定スイッチ７を０１ョに設定した場合の
ものであつて、この場合は前述のように、大容量記憶装
置Ｅ−２から１動作周期分の原始データが読出される毎
に、指定されたモードの期間■の出力動作が実行される
。しかし、この出力間隔指定スイッチ７を２以上ＲＮョ
に設定すると、期間■の出力動作は、大容量記憶装置Ｅ
−２からＮ動作周期分の原始データが読出される毎に、
１回だけ期間■の出力動作が実行される。すなわち、Ｎ
動作周期の間隔で原始データがサンプリングされて、そ
のサンプリングされた１動作周期分の原始データに基づ
く整理データが出力部（Ｇ部）に出力され、サンプリン
グされない原始データの読出し時には期間■の出力動作
は不実行となる。これにより、比較的長い時間尺度でデ
ータの時間経過が出力される。以上で本装置の各動作態
様について説明した。

なお、以上の実施例においては、光学系（Ｂ部）での波
長走査は、電磁力を用いて機械的に回折格子を回転振動
させることにより行なつているが、本発明はこれに限定
されるものではなく、前述したように、被測定物に白色
光を照射して被測定物からの光を分光器で分光し、この
分光器の出射面にイメージセンサを配置し、電気的に波
長走査を行なうように構成しても良く、その場合は第３
図〜第５図で説明したような波長読取りのための技術は
必要ない。また、本装置における測定モードすなわち原
始データの整理，加工のし方は、実施例て説明したもの
に限定されず、例えば、ある動作周期ての波長スペクト
ル特性と他の動作周期ての波長スペクトル特性の差特性
を演算して出力する等、必要な演算，制御機能を持たせ
ることにより、様々なデータの整理，加工を行なうこと
ができる。以上詳細に説明したように、本発明に係る分
光光度計は、単一の光学系を用いて一度に広い波長域の
測定データを取得して、各波長λ１〜λｍに対応させた
状態で、かつ各動作周期ｘ１〜Ｘｎ毎にそれぞれブロッ
ク化した状態で記憶するとともに、そのデータを必要な
形に整理，加工して選択出力するようにしたので、ある
波長についての吸光度の時間経過、波長スペクトル特性
、特定２波長における吸光度の差の時間経過等、各種の
測定モードを同一の装置で単に設定内容を切換えるだけ
で実行することがてきるのである。

すなわち、１度の測定により非常に多くの整理，加工さ
れた測定データを得ることができるので、従来のように
測定目的によつて各種の装置で測定を繰返す必要がなく
、各種の目的の測定を１台の本発明装置によつて行なう
ことができる。したがつて、前述ｌした生体組織の代謝
動態の監視に極めて適した装置となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る分光光度計の全体のブロック図、
第２図は操作盤の説明図、第３図，第４７図および第５
図は波長走査機構および波長読取機構の説明図、第６図
は光学系測定部の説明図、第７図は取得データの説明図
である。 Ａ・・・・・・操作部、Ｂ・・・・・・光学系、Ｃ・・
・・・・電気回路系、Ｄ・・・・・・Ａ−Ｄ変換器、Ｅ
・・・・・・記憶部、Ｆ・・・・ク演算部、Ｇ・・・・
・・出力部、Ｈ・・・・・・制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定物に光を照射してこの測定物よりの測定光を
   受光し、波長走査を繰り返して各波長毎の受光レベルに
   対応したアナログ信号を出力する光学走査装置と、この
   光学装置のアナログ信号出力をデジタル信号に変換する
   Ａ−Ｄ変換器と、このＡ−Ｄ変換器から出力されるとと
   もに各波長λ＿１〜λｍに対応させた状態で、かつ各動
   作周期Ｘ＿１〜Ｘｎ毎にそれぞれブロック化した状態の
   測定データを記憶する記憶装置と、測定内容を設定する
   ための測定内容設定手段と、この測定内容設定手段によ
   る設定内容に基づき、上記記憶装置から必要な測定デー
   タを読み出すとともに、必要によりその測定データを選
   択して所定の演算を施すデータ選択演算手段と、このデ
   ータ選択演算手段によつて選択演算された測定データを
   出力するための出力装置とからなる分光光度計。 ２ 上記測定内容設定手段により所定の設定を行なうと
   、上記選択演算手段により、上記記憶装置に記憶された
   測定データのうち指定した特定波長についての測定デー
   タが読み出され、上記出力装置に供給される特許請求の
   範囲第１項記載の分光光度計。 ３ 上記測定内容設定手段により所定の設定を行なうと
   、上記選択演算手段により、上記記憶装置に記憶された
   各波長についての測定データが読み出されて、波長に対
   応させて上記出力装置に供給され、この出力装置により
   波長スペクトル特性が出力される特許請求の範囲第１項
   記載の分光光度計。 ４ 上記測定内容設定手段により所定の設定を行なうと
   、上記選択演算手段により、上記記憶装置に記憶された
   測定データのうち指定した２種の特定波長についての測
   定データが読み出されるとともに、その２波長について
   の測定データの差が演算され、その演算結果が上記出力
   装置に供給される特許請求の範囲第１項記載の分光光度
   計。