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JP4639633B2 - Spectrophotometer - Google Patents
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JP4639633B2 - Spectrophotometer - Google Patents

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Description

本発明は、紫外可視分光光度計、赤外分光光度計、蛍光分光光度計などの各種の分光光度計に関し、さらに詳しくは、同一試料に対する吸光度や透過率等の時間的な変化を観察したり複数の試料に対する測定を順次行ったりするような繰り返し連続測定を自動的に実行する分光光度計に関する。   The present invention relates to various spectrophotometers such as an ultraviolet-visible spectrophotometer, an infrared spectrophotometer, a fluorescence spectrophotometer, and more specifically, to observe temporal changes in absorbance, transmittance, etc. for the same sample. The present invention relates to a spectrophotometer that automatically performs repeated continuous measurements such as sequentially measuring a plurality of samples.

紫外可視分光光度計などを用いれば、試料溶液による吸光度スペクトルや透過率スペクトルを測定し、そのスペクトルから試料溶液に含まれる成分を特定したり、その成分の含有量を推定したりすることができる。こうした分光光度計においては、試料中の成分の化学反応等による時間的な変化をみるために、比較的長時間に亘って所定時間間隔毎に繰り返し連続測定を行うことがよくある。従来の一般的な分光光度計では、こうした繰り返し連続測定にあたって、測定者が測定前に測定時間間隔と測定終了時間(又は測定繰り返し回数)を入力設定しておくと、その測定終了時間まで測定時間間隔毎に繰り返し連続測定が自動的に実行されるようになっている(例えば特許文献1など参照)。   If an ultraviolet-visible spectrophotometer or the like is used, the absorbance spectrum or transmittance spectrum of the sample solution can be measured, and the component contained in the sample solution can be specified from the spectrum, or the content of the component can be estimated. . In such a spectrophotometer, in order to see temporal changes due to chemical reactions of components in a sample, continuous measurement is often performed repeatedly at predetermined time intervals over a relatively long time. In the conventional general spectrophotometer, in such repeated continuous measurement, if the measurer inputs and sets the measurement time interval and the measurement end time (or the number of measurement repetitions) before the measurement, the measurement time until the measurement end time is reached. Repeated continuous measurement is automatically executed at intervals (see, for example, Patent Document 1).

こうした紫外可視分光光度計の1つとして、フォトダイオードアレイ分光光度計(以下PDA分光光度計という)がある。PDA分光光度計では、分光器で波長分散された光の強度を多数(例えば512個)の受光素子を直線上に配列したPDA検出器でほぼ同時に検出して電気信号に変換する。したがって、波長走査を行うために一々分光器を回転駆動する必要がなく、所定波長範囲のスペクトルを短時間で取得することができるという特徴を有している。そのため、特に、短時間の間に急激な変化が生じる可能性のあるような測定対象のスペクトルや吸光度などの変化を測定するのに適している。PDA分光光度計における、従来の一般的な繰り返し連続測定の手順は次の通りである。   One such ultraviolet-visible spectrophotometer is a photodiode array spectrophotometer (hereinafter referred to as a PDA spectrophotometer). In the PDA spectrophotometer, the intensity of the light wavelength-dispersed by the spectroscope is detected almost simultaneously by a PDA detector in which a large number (for example, 512) of light receiving elements are arranged on a straight line and converted into an electric signal. Therefore, it is not necessary to rotate the spectroscope one by one in order to perform wavelength scanning, and a spectrum in a predetermined wavelength range can be acquired in a short time. Therefore, it is particularly suitable for measuring changes in the spectrum or absorbance of a measurement object that may cause a sudden change in a short time. The conventional general repeated measurement procedure in the PDA spectrophotometer is as follows.

まず測定開始前に測定者は、基本的な測定条件(以下、基本測定条件という)を決めて操作部から入力する。基本測定条件としては、時間軸条件としてPDA検出器の電荷蓄積時間、データ出力時間間隔、データ積算回数などがあり、横軸条件としては横軸範囲(例えば上限波長及び下限波長)、横軸単位(波長又は波数)、横軸間隔などがある。上記のような基本測定条件が設定されると、実際の測定対象に対する測定を実行するに先立って、その測定に必要な基準データの測定を実行する。すなわち、PDA検出器へ入射する光を遮蔽した状態でPDA検出器の暗電流データを取得し、さらに試料による吸収が全くない標準状態(試料室内部に空気又は純溶媒などの基準試料が満たされた状態)でベースラインデータ(透過率100%又は吸光度0Absデータ)を取得し、これらデータを記憶しておく。   First, before starting the measurement, the measurer determines basic measurement conditions (hereinafter referred to as basic measurement conditions) and inputs them from the operation unit. Basic measurement conditions include the PDA detector charge accumulation time, data output time interval, number of data integrations, etc. as the time axis conditions, and the horizontal axis conditions as the horizontal axis range (for example, the upper limit wavelength and lower limit wavelength), the horizontal axis unit (Wavelength or wave number), horizontal axis spacing, and the like. When the basic measurement conditions as described above are set, measurement of reference data necessary for the measurement is performed before the measurement for the actual measurement object is performed. That is, the dark current data of the PDA detector is acquired in a state where light incident on the PDA detector is shielded, and the standard state in which there is no absorption by the sample (a reference sample such as air or a pure solvent is filled in the sample chamber). Baseline data (transmittance 100% or absorbance 0 Abs data) is acquired and stored.

上記のような基本測定条件のいくつか、例えば電荷蓄積時間などは基準データの測定結果に影響を与えるから、基準データの取得の際の基本測定条件は、上記のように予め測定者により入力された基本測定条件に則ったものに設定される。それによって、正確な基準データを得ることができる。その後に、測定者の指示や外部機器などからの制御信号を受けて、測定対象に対する連続測定を開始する。連続測定中には、上記のように予め測定者により設定された基本測定条件に則って1回毎の測定が実行される。   Since some of the basic measurement conditions as described above, such as charge accumulation time, affect the measurement results of the reference data, the basic measurement conditions for acquiring the reference data are input in advance by the measurer as described above. Is set according to the basic measurement conditions. Thereby, accurate reference data can be obtained. Thereafter, in response to an instruction from the measurer or a control signal from an external device or the like, continuous measurement for the measurement object is started. During continuous measurement, each measurement is performed in accordance with the basic measurement conditions set in advance by the measurer as described above.

なお、本願発明者は、こうした繰り返し連続測定において測定時間間隔を変更することが可能な分光光度計を特願2003−105487、特願2004−43961により提案している。こうした分光光度計によれば、例えば測定対象物の変化が急激であるときに測定時間間隔で狭めてその急激な変化の態様を正確に捉えることができ、一方、変化が緩慢であるときには測定時間間隔を広くすることによってデータの採取量を抑制しデータメモリの必要容量を減らすことができる。   The inventor of the present application has proposed a spectrophotometer capable of changing the measurement time interval in such repeated continuous measurement in Japanese Patent Application Nos. 2003-105487 and 2004-43961. According to such a spectrophotometer, for example, when the change in the measurement object is abrupt, it can be narrowed at the measurement time interval to accurately grasp the mode of the abrupt change, while when the change is slow, the measurement time By widening the interval, the amount of data collected can be suppressed and the required capacity of the data memory can be reduced.

従来のPDA分光光度計における繰り返し連続測定は上記のような手順で行われるため、連続測定中の各測定の基本測定条件は測定前に入力されたものに固定されている。しかしながら、測定目的や測定対象によっては、こうした連続測定中に基本測定条件を変更したいような場合、換言すれば、より適切な結果を得るために基本測定条件を変更することが必要な場合がある。   Since repeated continuous measurement in a conventional PDA spectrophotometer is performed according to the procedure described above, the basic measurement conditions for each measurement during continuous measurement are fixed to those input before the measurement. However, depending on the measurement purpose and measurement target, if you want to change the basic measurement conditions during such continuous measurement, in other words, you may need to change the basic measurement conditions to obtain a more appropriate result. .

一例を挙げると、PDA検出器の電荷蓄積時間を長くするほど微小光の検出が可能になり検出感度が向上するが、その反面、入射光強度が大きな状況で電荷蓄積時間を長くすると出力が飽和して正確な光値が得られない。したがって、測定者は、或る程度、測定対象の変化状況を想定した上で電荷蓄積時間を決めるが、大きな変化が予想される連続測定では適当に妥協した条件とせざるを得ず、必ずしも十分に精度の高い結果を得られないことがある。また、想定していた以上に急激な変化が起こってしまうと、予め入力してあった基本測定条件では目的とする変化状況を十分に把握し得るような測定結果を得られなくなるおそれもある。別の例を挙げると、測定波長範囲と測定波長間隔についても、所定時間続く繰り返し測定の中で、測定波長間隔は広くてもよいから全波長範囲のスペクトルを見たい時間帯と、特定の狭い波長範囲内をPDA検出器の受光素子数で決まる最小波長間隔毎に見たい時間帯とが存在することがある。
As an example, the longer the charge accumulation time of the PDA detector, the more minute light can be detected and the detection sensitivity is improved. On the other hand, the output is saturated when the charge accumulation time is increased in the situation where the incident light intensity is high. not obtained accurate photometry value by. Therefore, the measurer determines the charge accumulation time after assuming the change state of the object to be measured to some extent. You may not get highly accurate results. Further, if a sudden change occurs more than expected, there is a possibility that a measurement result that can sufficiently grasp the target change state cannot be obtained under the basic measurement conditions inputted in advance. As another example, for the measurement wavelength range and the measurement wavelength interval, the measurement wavelength interval may be wide in the repeated measurement that lasts for a predetermined time. There may be a time zone that the user wants to see within the wavelength range for each minimum wavelength interval determined by the number of light receiving elements of the PDA detector.

上述したように基準データは基本測定条件の下で測定する必要がある。そのため、従来のPDA分光光度計において繰り返し連続測定中に基本測定条件を変更したい場合には、現在の測定を一旦中止し、新しい基本測定条件の下での測定を行うための準備作業を行う必要がある。すなわち、時間軸、横軸などの再設定、横軸変換テーブルの再計算、暗電流データやベースラインデータの再測定などを必要に応じて行うことになる。こうした準備作業には時間が掛かるため、実質的にその間は連続測定が中断することになる。つまり、その測定対象に対する連続測定の時間の流れの中でみると、基本測定条件の変更を行う時間付近では測定時間間隔が大きく空いてしまうことになり、逆に、こうした測定の空白を生じさせたくない場合、例えば測定結果のリアルタイム性を重視する用途では基本測定条件の変更を途中で行うことはできない。   As described above, the reference data needs to be measured under basic measurement conditions. Therefore, if you want to change the basic measurement conditions during repeated continuous measurements in a conventional PDA spectrophotometer, you need to temporarily stop the current measurement and perform preparations for performing measurements under the new basic measurement conditions. There is. That is, resetting of the time axis and the horizontal axis, recalculation of the horizontal axis conversion table, remeasurement of dark current data and baseline data, and the like are performed as necessary. Since such preparatory work takes time, the continuous measurement is substantially interrupted during that time. In other words, in the flow of continuous measurement time for the measurement target, the measurement time interval will be large in the vicinity of the time when the basic measurement conditions are changed. If you do not want to change the basic measurement conditions, for example, in applications where the real-time nature of the measurement results is important, the basic measurement conditions cannot be changed.

特開平10−221168号公報([0012]段)Japanese Patent Laid-Open No. 10-221168 (stage [0012])

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、繰り返し連続測定中に基本測定条件を変更する場合でもその基本測定条件の変更に要する時間を最小限に抑えることによって、測定時間間隔を不所望に長くすることなく基本測定条件を適宜に変更しながら繰り返し連続測定を実行することができる分光光度計を提供することにある。また、本発明の他の目的は、繰り返し連続測定中に所定の条件に従って基本測定条件を変更したい場合に、測定途中で測定者等の手を煩わすことなく自動的にこうした基本測定条件の変更が遂行されるような分光光度計を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main purpose is to minimize the time required for changing the basic measurement conditions even when the basic measurement conditions are changed during repeated continuous measurement. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a spectrophotometer capable of repeatedly performing continuous measurement while appropriately changing basic measurement conditions without undesirably increasing a measurement time interval. Another object of the present invention is to automatically change such basic measurement conditions without bothering the measurer during measurement when it is desired to change the basic measurement conditions according to predetermined conditions during repeated continuous measurement. It is to provide a spectrophotometer as performed.

上記課題を解決するために成された本発明に係る分光光度計は、同一又は複数の試料に対して複数回の繰り返し連続測定を行う分光光度計において、
a)フォトダイオードアレイ検出器の電荷蓄積時間、データ積算回数、又は、スペクトルの横軸のパラメータの少なくとも1つの基本測定条件について、繰り返し連続測定時の各スペクトル測定時に使用する又は使用する可能性のある値を複数種、測定者が入力するための入力手段と、
b)該入力手段により入力された、少なくとも1つの基本測定条件についての複数種の値の下でのスペクトル測定に対応したデータ処理を実行する際に必要な情報を、その繰り返し連続測定の実行前に、前記複数種の値の全てに対してそれぞれ収集して基準データ記憶手段に保存しておく情報収集手段と、
c)時間経過に対する測定値の特定の変動状態を判断するために予め定められた評価関数を記憶しておく評価関数記憶手段と、
d)繰り返し連続測定の実行中、各測定毎に前記評価関数記憶手段に記憶されている評価関数を用いて測定値から評価値を算出する評価値算出手段と、
e)前記繰り返し連続測定実行時に、前記評価値算出手段により算出された評価値又は所定の基準に照らした該評価値の判断結果を測定条件変更条件として前記基本測定条件の設定値を変更しながらスペクトル測定を実行する測定制御手段と、
f)該測定制御手段により設定される基本測定条件の設定値の下でのスペクトル測定に応じた前記情報を前記基準データ記憶手段から読み出して、1回毎のスペクトル測定により取得されたデータに対して該情報を用いたデータ処理を実行するデータ処理手段と、
を備えることを特徴としている。
The spectrophotometer according to the present invention, which has been made to solve the above problems, is a spectrophotometer that performs continuous measurement multiple times on the same or multiple samples,
a) At least one basic measurement condition of the charge accumulation time of the photodiode array detector, the number of data integrations, or the parameter on the horizontal axis of the spectrum is used or may be used at the time of each spectrum measurement in repeated continuous measurement. An input means for a measurer to input a plurality of certain values;
b) Information necessary for executing data processing corresponding to spectrum measurement under a plurality of types of values for at least one basic measurement condition input by the input means, before the repeated continuous measurement is executed. In addition, information collecting means for collecting each of the plurality of types of values and storing them in the reference data storage means,
c) Evaluation function storage means for storing a predetermined evaluation function for judging a specific fluctuation state of the measurement value with respect to time,
d) evaluation value calculation means for calculating an evaluation value from the measurement value using the evaluation function stored in the evaluation function storage means for each measurement during the execution of repeated continuous measurement;
e) While performing the repeated continuous measurement, while changing the set value of the basic measurement condition using the evaluation value calculated by the evaluation value calculating means or the judgment result of the evaluation value in light of a predetermined reference as the measurement condition changing condition Measurement control means for performing spectrum measurement;
f) The information corresponding to the spectrum measurement under the set value of the basic measurement condition set by the measurement control means is read from the reference data storage means, and the data acquired by each spectrum measurement is read Data processing means for executing data processing using the information,
It is characterized by having.

本発明に係る分光光度計において、測定者は繰り返し連続測定の実行開始の指示に先立って、その繰り返し連続測定時に使用する又は使用する可能性のある1乃至複数の基本測定条件を全て入力しておく。ここで「使用する可能性のある」基本測定条件としたのは、測定条件変更条件が測定値に依存している場合に、測定結果の状況によっては必ずしも測定条件変更条件が満たされるとは限らず、結果として予め入力された基本測定条件が使用されないことがあり得るからである。
In a spectrophotometer according to the present invention, measuring person prior to instruction of execution start of repeated continuous measurements, enter all one or a plurality of basic measurement conditions are likely to or used to use during the repeated continuous measurements Keep it. Where "might use" was the basic measurement conditions, if the measurement conditions change condition is dependent on the measured value, always measured conditions change condition depending on the situation of the measurement results are met This is because the basic measurement conditions input in advance may not be used as a result.

上記情報収集手段は、入力手段により入力された1乃至複数の基本測定条件の下での測定に対応したデータ処理を実行する際に必要な情報を、その繰り返し連続測定の実行前に収集して記憶手段に保存しておく。ここで、「データ処理を実行する際に必要な情報」とは例えば暗電流データやベースラインデータであり、こうしたデータを取得するためには実際に分光光度計の各部を動作させて測定を実行する必要がある。また、上記情報としては、例えば横軸を波長軸としたときに設定された波長範囲と波長間隔とに応じたデータ変換を行うための横軸変換テーブルがあり、こうしたーブルは所定のアルゴリズムに従って計算処理によって求めることができる。このような情報の収集には或る程度の時間を要するが、繰り返し連続測定の実行前にこうした処理を全て終了して情報のみを記憶手段に保存しておくことによって、連続測定中にこうした処理を行う必要をなくすことができる。
The information collection means collects information necessary for executing data processing corresponding to measurement under one or more basic measurement conditions input by the input means before the repeated continuous measurement is executed. Save in storage means. Here, “information necessary when executing data processing” is, for example, dark current data or baseline data, and in order to acquire such data, measurement is actually performed by operating each part of the spectrophotometer. There is a need to. Further, as the information, for example, there is a horizontal axis conversion table for data conversion in accordance with the set wavelength range and the wavelength interval when the horizontal axis represents the wavelength axis, these tables in accordance with a predetermined algorithm It can be obtained by calculation processing. Collection of such information requires a certain amount of time. However, such processing is performed during continuous measurement by ending all such processing and storing only the information in the storage means before execution of repeated continuous measurement. Can be eliminated.

すなわち、測定制御手段は、繰り返し連続測定実行時に、所定の測定条件変更条件に基づき必要に応じて基本測定条件の設定を変更しながら測定を実行して、各測定毎に測定値データを取得する。データ処理手段は、上記測定制御手段により設定される基本測定条件の下での測定に応じた情報を記憶手段から読み出し、1回毎の測定により取得されたデータに対して該情報を用いたデータ処理を実行する。このデータ処理に必要な情報は全て記憶手段に格納されているから、基本測定条件が変更された場合でも、その情報の準備に要する時間は殆ど無視できる程度に短い。   That is, the measurement control means executes measurement while changing the setting of the basic measurement condition as necessary based on a predetermined measurement condition change condition during repeated continuous measurement, and acquires measurement value data for each measurement. . The data processing means reads out information corresponding to the measurement under the basic measurement conditions set by the measurement control means from the storage means, and uses the information for the data obtained by each measurement. Execute the process. Since all information necessary for this data processing is stored in the storage means, even when the basic measurement conditions are changed, the time required for preparing the information is short enough to be ignored.

なお、本発明に係る分光光度計は、特に所定波長範囲のスペクトルデータを短時間で取得できるようなものに特に有用であるから、具体的には、試料を透過した又は反射した光を波長分散させ、その波長分散光をPDA検出器により検出する分光光度計であって、基本測定条件が該PDA検出器の電荷蓄積時間である構成とすることが好ましい。 Note that the spectrophotometer according to the present invention is particularly useful for obtaining spectral data in a predetermined wavelength range in a short time. It is preferable that the spectrophotometer detects the chromatic dispersion light with a PDA detector, and the basic measurement condition is the charge accumulation time of the PDA detector.

本発明に係る分光光度計によれば、繰り返し測定の測定時間間隔を長くすることなく、その繰り返し測定の途中で例えばPDA検出器の電荷蓄積時間等の基本測定条件を変更することが可能となる。それによって、例えば、連続測定中に試料の急激な変化に追随できるように電荷蓄積時間を最短の不感時間で以て切り替えて急激な時間変化の状態をより精密に観察したり、測定対象物の位置(例えば位置センサなどで検知)や外部機器の動作状態に応じて適宜に短い電荷蓄積時間に切り替えてより精密に観察したりすることができる。また、フローセルによる液体試料の連続モニタや長尺のシート状物体の透過測定又は反射測定において、試料の変化に応じて最適な測定頻度でリアルタイムに測定を行うことができる。   According to the spectrophotometer according to the present invention, it is possible to change basic measurement conditions such as the charge accumulation time of the PDA detector during the repeated measurement without increasing the measurement time interval of the repeated measurement. . Thus, for example, the charge accumulation time can be switched with the shortest dead time so that it can follow a rapid change in the sample during continuous measurement, and the state of the rapid change in time can be observed more precisely. According to the position (for example, detected by a position sensor) and the operation state of the external device, it is possible to switch to a short charge accumulation time as appropriate and observe more precisely. Further, in continuous monitoring of a liquid sample by a flow cell or transmission measurement or reflection measurement of a long sheet-like object, measurement can be performed in real time with an optimal measurement frequency according to a change in the sample.

また、上記のように繰り返し測定の途中で基本測定条件を変更する際に、予め決めておいた測定条件変更条件に従って自動的に基本測定条件が変更されて測定が遂行されるため、測定者の手を煩わすことなく適切な連続測定が行える。
Further, when changing the basic measurement conditions in the course of repeated measurements as described above, since the automatic basic measurement conditions in accordance with the measurement conditions change condition that has been decided Me pre is the measurement is changed is performed, the measurer Appropriate continuous measurement can be performed without any trouble.

また、基本測定条件を変更することで適宜にデータ量を抑えることができるので、繰り返し測定全体で得られる総データ量を抑制して、データメモリの使用を効率的に行い、メモリ容量を減らすことでコスト削減が可能となる。また、データ量が多いとデータの読み書きを制御するプロセッサの負荷が増加したり、或いは単位時間当たりのコマンド・データの通信量が増加したりして、システムの応答性が低下する可能性があるが、データ量自体を減らすことでこうした危惧も軽減することができる。   In addition, the amount of data can be appropriately reduced by changing the basic measurement conditions, so the total amount of data obtained in the entire repeated measurement can be suppressed, the data memory can be used efficiently, and the memory capacity can be reduced. This makes it possible to reduce costs. In addition, if the amount of data is large, the load on the processor that controls the reading and writing of data may increase, or the communication amount of command and data per unit time may increase, resulting in a decrease in system responsiveness. However, reducing the amount of data itself can alleviate these concerns.

さらにまた、異種の試料を自動的に交換しながら測定を実行する製品検査システムに本発明を適用した場合、試料が変わる度にベースライン測定を実行する必要がなくなるので、検査のスループットが向上するという利点がある。   Furthermore, when the present invention is applied to a product inspection system that performs measurement while automatically exchanging different types of samples, it is not necessary to perform a baseline measurement every time the sample changes, thereby improving inspection throughput. There is an advantage.

本発明の一実施例による紫外可視PDA分光光度計について図面を参照して説明する。図1は本実施例の分光光度計の要部の構成図、図2及び図3は本実施例の分光光度計の特徴的な制御動作を説明するためのフローチャートである。   An ultraviolet-visible PDA spectrophotometer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of the spectrophotometer of the present embodiment, and FIGS. 2 and 3 are flowcharts for explaining characteristic control operations of the spectrophotometer of the present embodiment.

試料に対して吸光測定を実行する測光部1は、重水素ランプ11と、ハロゲンランプ12と、両ランプの光線を切り替えるための光路切替部13と、試料溶液が貯留された試料セル14と、回折格子等を含む分光器15と、PDA検出器16と、を含んで構成される。基本的な動作としては、重水素ランプ11からの放射光又はハロゲンランプ12からの放射光の一方が光路切替部13により選択され、測定光として試料セル14に照射される。試料セル14に収容されている試料溶液中を光が通過する際に、その含有成分に特有な波長光が吸収される。吸収を受けた透過光は分光器15で波長分散され、広がった波長分散光はPDA検出器16に入射してほぼ同時に検出される。   A photometric unit 1 that performs absorption measurement on a sample includes a deuterium lamp 11, a halogen lamp 12, an optical path switching unit 13 for switching the light beams of both lamps, a sample cell 14 in which a sample solution is stored, A spectroscope 15 including a diffraction grating and the like, and a PDA detector 16 are included. As a basic operation, one of the emitted light from the deuterium lamp 11 or the emitted light from the halogen lamp 12 is selected by the optical path switching unit 13 and irradiated to the sample cell 14 as measurement light. When light passes through the sample solution accommodated in the sample cell 14, light having a wavelength characteristic to the component contained therein is absorbed. The transmitted light that has been absorbed is wavelength-dispersed by the spectroscope 15, and the spread wavelength-dispersed light enters the PDA detector 16 and is detected almost simultaneously.

PDA検出器16は、光電変換用のフォトダイオードと電荷蓄積用のコンデンサとが並列に接続された構成の受光素子が、多数(例えば512個)、シリコン基板上に線状に配設されたものである。1個の受光素子では、読み出しスイッチがオフである期間に、フォトダイオードに入射した光が電荷信号に変換されてコンデンサに蓄積されてゆき、読み出しスイッチがオンすると、コンデンサに蓄積されている電荷が電流信号又は電圧信号に変換されて出力される。したがって、光強度が微弱であっても電荷蓄積時間つまり読み出しスイッチがオフである期間を長くすることにより微小変化を明瞭に捉えることができる。その反面、入射光強度が大きいと電荷が飽和して出力が入射光強度を反映しなくなる。こうしたことから、正確な測定を行う上で電荷蓄積時間は非常に重要である。   The PDA detector 16 includes a large number (for example, 512) of light receiving elements each having a configuration in which a photoelectric conversion photodiode and a charge storage capacitor are connected in parallel, and are arranged in a line on a silicon substrate. It is. In one light receiving element, light incident on the photodiode is converted into a charge signal and accumulated in a capacitor during a period in which the read switch is off. When the read switch is turned on, the charge accumulated in the capacitor is reduced. It is converted into a current signal or a voltage signal and output. Therefore, even if the light intensity is weak, a minute change can be clearly captured by lengthening the charge accumulation time, that is, the period in which the readout switch is off. On the other hand, if the incident light intensity is high, the charge is saturated and the output does not reflect the incident light intensity. For this reason, the charge accumulation time is very important for accurate measurement.

このPDA検出器16による検出信号はA/D変換部2によりデジタル化されてデータ処理部3へと送られる。データ処理部3では、収集した検出データに基づいて例えば各波長毎の吸光度を計算し、吸光度スペクトルを作成したり、定性分析或いは定量分析を実行したりする。そうしたデータ処理に際して基準データ保存部31に格納されている後述する基準データが利用される。制御部4には入力部5や表示部6が接続されており、測光部1やデータ処理部3の動作を制御する機能を有する。この制御部4は、入力部5から設定される基本測定条件を保存しておくための基本測定条件保存部41を含み、ここに保存された基本測定条件に基づいて制御を行う。   The detection signal from the PDA detector 16 is digitized by the A / D converter 2 and sent to the data processor 3. The data processing unit 3 calculates the absorbance for each wavelength, for example, based on the collected detection data, creates an absorbance spectrum, or executes qualitative analysis or quantitative analysis. In such data processing, reference data described later stored in the reference data storage unit 31 is used. An input unit 5 and a display unit 6 are connected to the control unit 4 and have a function of controlling operations of the photometry unit 1 and the data processing unit 3. The control unit 4 includes a basic measurement condition storage unit 41 for storing basic measurement conditions set from the input unit 5, and performs control based on the basic measurement conditions stored therein.

なお、測定対象の変化速度や用途などに応じて、データ処理部3及び制御部4は異なる形態により構成することができる。例えば、測定時間間隔がPDA検出器16の最小測定繰り返し周期である電荷蓄積時間と同程度であり、測定データの伝送・処理動作及び測定制御動作に応答の遅れが殆ど許容されない場合(具体的には高速反応の観察用途など)には、分光光度計本体に内蔵されたMPUとROMなどに書き込まれたMPU制御プログラムとによってデータ処理部3及び制御部4を構成するとよい。また、測定時間間隔がPDA検出器16の電荷蓄積時間と比較して十分に大きく、測定データの伝送・処理動作及び測定制御動作に或る程度の応答の遅れが許容される場合(具体的には製造ラインの廃液モニタなど)には、パーソナルコンピュータとパーソナルコンピュータ用の所定の制御プログラムとによってデータ処理部3及び制御部4を構成することができる。さらにまた、測定者の操作性を重視する場合には、パーソナルコンピュータとパーソナルコンピュータ用の所定の制御プログラムとによって入力部5及び表示部6を構成するとよい。   It should be noted that the data processing unit 3 and the control unit 4 can be configured in different forms depending on the change speed of the measurement target, the usage, and the like. For example, the measurement time interval is about the same as the charge accumulation time which is the minimum measurement repetition period of the PDA detector 16, and there is almost no delay in response to measurement data transmission / processing operation and measurement control operation (specifically, For observation of high-speed reaction, etc.), the data processing unit 3 and the control unit 4 may be configured by an MPU built in the spectrophotometer body and an MPU control program written in a ROM or the like. Further, when the measurement time interval is sufficiently large as compared with the charge accumulation time of the PDA detector 16 and a certain degree of response delay is allowed in measurement data transmission / processing operation and measurement control operation (specifically, The data processing unit 3 and the control unit 4 can be configured by a personal computer and a predetermined control program for the personal computer. Furthermore, when importance is placed on the operability of the measurer, the input unit 5 and the display unit 6 may be configured by a personal computer and a predetermined control program for the personal computer.

次に、本実施例の分光光度計の特徴である繰り返し連続測定時の制御/処理動作について説明する。   Next, the control / processing operation at the time of repeated continuous measurement, which is a feature of the spectrophotometer of the present embodiment, will be described.

繰り返し連続測定前に、測定者は予めその試料測定シーケンスと、該試料測定シーケンスの実行の過程で使用する又は使用する可能性のある基本測定条件と、その基本測定条件を切り替えるための測定条件変更条件と、を入力部5より入力設定する(ステップS1)。ここで基本測定条件とは、例えば時間軸パラメータ(PDA検出器16の電荷蓄積時間、データ出力時間間隔、データ積算回数など)、横軸パラメータ(横軸単位(通常波長又は波数のいずれか)、横軸範囲、横軸間隔など)等である。また、測定条件変更条件は試料測定シーケンスに応じて定めることができるが、詳しくは後述する。なお、基本測定条件は予めこの分光光度計に保存されている測定条件の中から所望のものを選択できるようようにしてもよいし、或いは測定者が入力部5から数値を入力できるようにしてもよい。上記のように入力設定された内容は基本測定条件保存部41に保存される。   Before repeated continuous measurement, the measurer changes the measurement conditions for switching the basic measurement conditions and the basic measurement conditions to be used or possibly used in the process of executing the sample measurement sequence in advance. Conditions are input and set from the input unit 5 (step S1). Here, basic measurement conditions include, for example, time axis parameters (charge accumulation time of PDA detector 16, data output time interval, number of data integrations, etc.), horizontal axis parameters (horizontal axis units (either normal wavelength or wave number), Horizontal axis range, horizontal axis interval, etc.). The measurement condition changing condition can be determined according to the sample measurement sequence, which will be described later in detail. The basic measurement conditions may be set so that a desired one can be selected from the measurement conditions stored in the spectrophotometer in advance, or the measurer can input a numerical value from the input unit 5. Also good. The contents input and set as described above are stored in the basic measurement condition storage unit 41.

測定者は上記各項目を設定した後に処理開始指示を行う(ステップS2)。制御部4はこの指示を受けると、基本測定条件保存部41から試料測定シーケンスに規定されている基本測定条件を収集し、基本測定条件の総組数Nを求める(ステップS3)。それから、変数nを1に設定し(ステップS4)、このnが基本測定条件の総組数Nよりも大であるか否かを判定し(ステップS5)、nがN以下であれば次のようにして基準データを求める。   The measurer gives an instruction to start processing after setting the above items (step S2). When receiving this instruction, the control unit 4 collects the basic measurement conditions defined in the sample measurement sequence from the basic measurement condition storage unit 41 and obtains the total number N of basic measurement conditions (step S3). Then, the variable n is set to 1 (step S4), and it is determined whether or not n is larger than the total number N of basic measurement conditions (step S5). In this way, reference data is obtained.

まずn番目の基本測定条件p[n]について、横軸パラメータから横軸変換テーブルT[n]を算出する(ステップS6)。横軸変換テーブルT[n]はスペクトルの横軸情報(目盛り)を算出するためのものであって、PDA検出器16により得られる各素子の検出信号のうちの使用する素子の範囲と隣接する1乃至複数の素子の検出信号の積算範囲とを決める。その後に、この基本測定条件p[n]を実際の測定条件として設定し、その測定条件の下での暗電流測定を実行するように測光部1を制御する。そして、PDA検出器16の暗電流信号を検出して、これを暗電流データD[n]とする(ステップS7)。次いで、同じ測定条件の下で、試料セル14中に試料が存在しない(例えば溶媒のみを満たしておく)状態でのバックグラウンド測定を実行し、このバックグラウンド測定によってスペクトルのベースラインとなるベースラインデータB[n]を得る(ステップS8)。   First, for the nth basic measurement condition p [n], the horizontal axis conversion table T [n] is calculated from the horizontal axis parameters (step S6). The horizontal axis conversion table T [n] is used to calculate the horizontal axis information (scale) of the spectrum, and is adjacent to the range of elements to be used among the detection signals of the respective elements obtained by the PDA detector 16. An integration range of detection signals of one or more elements is determined. Thereafter, the basic measurement condition p [n] is set as an actual measurement condition, and the photometry unit 1 is controlled to execute dark current measurement under the measurement condition. Then, the dark current signal of the PDA detector 16 is detected and used as dark current data D [n] (step S7). Next, under the same measurement conditions, a background measurement is performed in a state where no sample exists in the sample cell 14 (for example, only a solvent is filled), and a baseline serving as a spectrum baseline is obtained by this background measurement. Data B [n] is obtained (step S8).

これら測定を終了して基本測定条件p[n]に対する基準データが得られると、この基準データをデータ処理部3へと渡し、その基本測定条件又はそれを識別する情報に対応付けて基準データ保存部31に保存する(ステップS9)。それから、変数nをインクリメントして(ステップS10)ステップS5へと戻り、nがNよりも大であるか否かを判定する。nがN以下であれば、上記と同様にステップS6〜S9と進み、インクリメントされたn番目の基本測定条件p[n]の下での横軸変換テーブル、暗電流データD[n]及びベースラインデータB[n]を得る。こうして、nを順次インクリメントしてn>Nになると、ステップS5でYesと判定されてこの基準データ収集処理を終了する。このようにして、nが1からNに達するまで、各基本測定条件に対する基準データが収集され、データ処理部3の基準データ保存部31に格納されることになる。   When the reference data for the basic measurement condition p [n] is obtained after completing these measurements, the reference data is transferred to the data processing unit 3, and the reference data is stored in association with the basic measurement condition or information for identifying the basic measurement condition. The data is stored in the unit 31 (step S9). Then, the variable n is incremented (step S10), and the process returns to step S5 to determine whether n is larger than N. If n is less than or equal to N, the process proceeds to steps S6 to S9 as described above, and the horizontal axis conversion table, dark current data D [n] and base under the incremented nth basic measurement condition p [n] Line data B [n] is obtained. Thus, when n is sequentially incremented and n> N, it is determined Yes in step S5, and this reference data collection process is terminated. In this way, until n reaches 1 to N, reference data for each basic measurement condition is collected and stored in the reference data storage unit 31 of the data processing unit 3.

以上のようにして、本実施例の分光光度計では実際の連続測定に先立って、その連続測定に際して使用され得る基本測定条件についての基準データが全て収集されるから、試料に対する連続測定の際には基準データを得るための演算処理や測定動作は不要になり、単に基準データ保存部31に保存されているデータを読み出せばよい。   As described above, the spectrophotometer of the present embodiment collects all reference data regarding basic measurement conditions that can be used for continuous measurement prior to actual continuous measurement. The calculation processing and measurement operation for obtaining the reference data are not necessary, and the data stored in the reference data storage unit 31 is simply read out.

基本測定条件を切り替えるための測定条件変更条件の方式としては次の3つが考え得る。
(1)個数・時間評価方式
(2)測光値評価方式
(3)外部信号トリガ方式
ここではまず本発明に包含されない(1)個数・時間評価方式による基本測定条件の切替えを行う場合について説明した後に、本発明で採用されている(2)測光値評価方式を説明する。
The following three measurement condition changing conditions for switching the basic measurement conditions can be considered.
(1) Number / time evaluation method (2) Photometric value evaluation method (3) External signal trigger method
Here , (1) the case of switching the basic measurement conditions by the number / time evaluation method, which is not included in the present invention, will be described, and then (2) the photometric value evaluation method employed in the present invention will be described.

個数・時間評価方式では、予め定めたデータの取得個数毎に又は時間経過毎に基本測定条件を変更する。すなわち、後述する測光値評価方式とは異なり、基本測定条件の変更は測定結果の影響を全く受けない。この方式による、本実施例の分光光度計における測定タイミングの概略を図4に示す。この例では、制御部4はほぼ周期的(時間t0間隔)な外部入力信号を受け((a)参照)、その外部入力信号から所定時間t1だけ遅延した時点からN回の連続的な繰り返し測定を実行する((b)参照)。こうした測定は、例えばベルトコンベア等の搬送部によって一定速度で順次通過する製品や農産物などの試料について、その試料が測定光が照射される位置を通過するタイミングを狙って1個の試料に対し複数回の繰り返し測定を行うような場合が想定される。このような検査システムでは、試料の位置を検知する位置センサの検知信号を外部入力信号として使用することができる。   In the number / time evaluation method, the basic measurement conditions are changed for each predetermined number of acquired data or for each time. That is, unlike the photometric value evaluation method described later, the change of the basic measurement condition is not affected at all by the measurement result. FIG. 4 shows an outline of the measurement timing in the spectrophotometer of this example according to this method. In this example, the control unit 4 receives an external input signal that is substantially periodic (interval of time t0) (see (a)), and repeats N consecutive measurements from the time when the external input signal is delayed by a predetermined time t1. Is executed (see (b)). Such measurement is performed on a sample such as a product or an agricultural product that sequentially passes at a constant speed by a conveying unit such as a belt conveyor, with the aim of the timing at which the sample passes a position irradiated with measurement light. The case where repeated measurement is performed is assumed. In such an inspection system, a detection signal of a position sensor that detects the position of the sample can be used as an external input signal.

測定者により連続測定の開始が指示された後に、制御部4は外部入力信号を検出すると、その時点から所定の遅延時間t1をカウントし、遅延時間t1が経過すると繰り返し測定を開始する。すなわち、制御部4は、変数nを1に設定し(ステップS12)、設定された測定シーケンスに従ってn番目の基本測定条件p[n]を基本測定条件保存部41から読み出して測定条件として設定する(ステップS13)。次に測定完了又は中止の指示が有るか否かを判定し(ステップS14)、無い場合には測光部1により試料に対する分光測定を実行し(ステップS15)、所望の測定データが取得されるまでステップS14、15の処理を繰り返して測定データが得られたならば(ステップS16でYes)ステップS17へと進む。   After the measurement person gives an instruction to start continuous measurement, when the control unit 4 detects an external input signal, the control unit 4 counts a predetermined delay time t1 from that point, and repeats measurement when the delay time t1 elapses. That is, the control unit 4 sets the variable n to 1 (step S12), reads the nth basic measurement condition p [n] from the basic measurement condition storage unit 41 according to the set measurement sequence, and sets it as the measurement condition. (Step S13). Next, it is determined whether or not there is an instruction to complete or stop the measurement (step S14). If there is no measurement, the photometric unit 1 performs spectroscopic measurement on the sample (step S15) until desired measurement data is acquired. If measurement data is obtained by repeating the processes of steps S14 and 15 (Yes in step S16), the process proceeds to step S17.

データ処理部3ではそのときの基本測定条件に応じた基準データを基準データ保存部31から読み出し(ステップS17)、その基準データを利用してスペクトル表示のための縦軸及び横軸変換を行う(ステップS18)。こうした処理に関しては従来の処理と同様である。そして、測定により得られた測定データから吸光度等の指標値を計算し、上記縦軸、横軸に合わせて波長又は波数と信号強度との関係を示すスペクトルを求め(ステップS19)、これを保存するとともにグラフとして表示部6の画面上に出力する(ステップS20)。それから、変数nをインクリメントして(ステップS21)nがNよりも大であるか否かを判定し(ステップS22)、nがN以下であればステップS13へと戻ってインクリメントされたnについてS13以降の処理を繰り返す。   The data processing unit 3 reads the reference data corresponding to the basic measurement conditions at that time from the reference data storage unit 31 (step S17), and performs vertical axis and horizontal axis conversion for spectrum display using the reference data (step S17). Step S18). Such processing is the same as the conventional processing. Then, an index value such as absorbance is calculated from the measurement data obtained by the measurement, and a spectrum indicating the relationship between the wavelength or wave number and the signal intensity is obtained in accordance with the vertical axis and the horizontal axis (step S19) and stored. At the same time, it is output as a graph on the screen of the display unit 6 (step S20). Then, the variable n is incremented (step S21), and it is determined whether n is larger than N (step S22). If n is equal to or smaller than N, the process returns to step S13 and S13 is incremented for n. The subsequent processing is repeated.

このようにしてn=1からn=Nまでの各測定について、それぞれに予め設定されている基本測定条件の下での測定を遂行することができ、1回の測定毎に基本測定条件が切り替わる場合でも保存部31から基準データを読み出すだけであるので、それによって次の測定が遅れることもない。   In this way, for each measurement from n = 1 to n = N, measurement can be performed under basic measurement conditions set in advance, and the basic measurement conditions are switched for each measurement. Even in this case, only the reference data is read out from the storage unit 31, so that the next measurement is not delayed.

次に、本発明で採用されている測光値評価方式について説明する。この方式では、予め測定結果を評価するための評価関数を定めておき、その連続測定中に評価関数に基づいて評価値を算出し、その評価値を判断してその判断結果に応じて基本測定条件の切替えを実行する。評価関数としては、測定値を変数とする一次式、二次式、三次以上の高次式、時間変化率を導出する式、微分式、積分式など各種の関数を用いることができるほか、測光値そのものでもよい。一般的には、評価関数は制御動作を達成するためのアプリケーションソフトウエアの中に標準的な関数として組み込んでおけばよいが、場合によってはこうした標準的な関数以外の関数・計算式を利用したいこともあるから、後から測定者が適宜不足している評価関数を追加して入力設定できるようにしておくとよい。
Next, the photometric value evaluation method employed in the present invention will be described. In this method, an evaluation function for evaluating the measurement result is determined in advance, an evaluation value is calculated based on the evaluation function during the continuous measurement, the evaluation value is determined, and basic measurement is performed according to the determination result. Execute condition switching. The evaluation function can be a variety of functions such as linear, quadratic, higher-order, higher-order, higher-order, higher-order, third-order or higher-order, variable expression, integral, etc. The value itself may be used. In general, the evaluation function should be incorporated as a standard function in the application software for achieving the control operation. However, in some cases, it is desirable to use a function or formula other than the standard function. In some cases, it is preferable that the measurer can add and set an evaluation function that the measurer lacks appropriately later.

測光値評価方式による基本測定条件の変更を行う際には、測定開始前に、測定者は入力部5より、使用する評価関数とその関数を確定するのに必要な係数等のパラメータを入力する。評価関数については、複数の評価関数の中から適当なものを選択できるようにしておけばよく、その中に適切な評価関数が無い場合には上述したように測定者自らが関数を入力設定するようにすればよい。連続測定の開始の指示を受けて、制御部4は測光部1及びデータ処理部3に対し初期的な基本測定条件を設定して測定を開始する。1回の測定毎にデータ処理部3はA/D変換部2によりデジタル化された検出データを読み込み、検出データに基づいて各波長毎の吸光度を計算し吸光度スペクトルを求める。また、予め定められた評価関数を用いてデータから評価値を計算し、その評価値によって基本測定条件の変更の必要があると判断される場合には、基準データ保存部31からその基本測定条件に応じたデータを読み出すとともに制御部4に変更の指示を与える。   When changing the basic measurement conditions by the photometric value evaluation method, the measurer inputs the evaluation function to be used and parameters such as coefficients necessary for determining the function from the input unit 5 before starting the measurement. . As for the evaluation function, it is only necessary to be able to select an appropriate one from a plurality of evaluation functions, and when there is no appropriate evaluation function among them, the measurer himself inputs and sets the function as described above. What should I do? Upon receiving an instruction to start continuous measurement, the control unit 4 sets initial basic measurement conditions for the photometry unit 1 and the data processing unit 3 and starts measurement. For each measurement, the data processing unit 3 reads the detection data digitized by the A / D conversion unit 2, calculates the absorbance for each wavelength based on the detection data, and obtains the absorbance spectrum. In addition, when an evaluation value is calculated from the data using a predetermined evaluation function and it is determined that the basic measurement condition needs to be changed based on the evaluation value, the basic measurement condition is obtained from the reference data storage unit 31. The data corresponding to is read and an instruction to change is given to the control unit 4.

具体的には、或る波長における吸光度の時間変化が緩慢であるときには、電荷蓄積時間を長くすることで感度を高くする一方時間間隔を広くし、吸光度が急激に変化したときには電荷蓄積時間を短くすることで時間間隔を狭くし急激な変化状態を捉え易くすることができる。なお、この方式では、必ずしも評価値又は評価値の判断結果に対応付けて予め定めた基本測定条件が使用されるとは限らない。   Specifically, when the time change of the absorbance at a certain wavelength is slow, the sensitivity is increased by increasing the charge accumulation time, while the time interval is widened, and when the absorbance changes abruptly, the charge accumulation time is shortened. By doing so, it is possible to narrow the time interval and make it easy to catch a sudden change state. In this method, the basic measurement conditions that are determined in advance in association with the evaluation value or the determination result of the evaluation value are not always used.

次に、本発明に包含されない外部信号トリガ方式について説明する。この方式では、使用する基本測定条件を予めその使用順に記述しておき、図示しない外部機器や入力部5から制御部4に対して基本測定条件変更指示用の外部トリガ信号が入力されると、その信号の入力毎に基本測定条件を順次変更する。また、測定条件変更リセット信号も設けておき、この測定条件変更リセット信号が入力されたときにはその直前の基本測定条件に拘わらず最も初めの基本測定条件に戻るようにするとよい。 Next, an external signal trigger method not included in the present invention will be described. In this method, basic measurement conditions to be used are described in advance in the order of use, and when an external trigger signal for instructing basic measurement condition change is input from an external device (not shown) or the input unit 5 to the control unit 4, The basic measurement conditions are sequentially changed for each input of the signal. A measurement condition change reset signal is also provided, and when this measurement condition change reset signal is input, it is preferable to return to the first basic measurement condition regardless of the immediately preceding basic measurement condition.

なお、上記説明は本発明の一例にすぎず、各種の変形が考え得る。以下に、考えられる変形例の幾つかについて説明する。   The above description is only an example of the present invention, and various modifications can be considered. In the following, some possible modifications will be described.

上記で説明した基準データ処理において暗電流測定、バックグラウンド測定を繰り返すには或る程度の時間を必要とするから、測定時間の短縮化のためにはできるだけ暗電流測定及びバックグラウンド測定の回数を削減することが好ましい。また、ハードウエアのコストを削減するためには基準データ保存部31の記憶容量を抑制することが好ましい。そこで、例えば、p[n](但しn=1〜N)の中で同一の基本測定条件が存在する場合には、実際の測定動作は1回(暗電流測定、バックグラウンド測定各1回)で済ませ、後述するようなデータ補正等の処理の際に基準データ保存部31に保存してあった基準データを共通に利用したり、或いは基準データ保存部31にデータを書き込む際に単に同一データをコピーしたりするとよい。   Since a certain amount of time is required to repeat dark current measurement and background measurement in the reference data processing described above, the number of times of dark current measurement and background measurement should be reduced as much as possible to shorten the measurement time. It is preferable to reduce. In order to reduce hardware costs, it is preferable to suppress the storage capacity of the reference data storage unit 31. Therefore, for example, when the same basic measurement conditions exist in p [n] (where n = 1 to N), the actual measurement operation is performed once (one for each of the dark current measurement and the background measurement). The reference data stored in the reference data storage unit 31 during processing such as data correction, which will be described later, is used in common, or the same data is simply used when data is written into the reference data storage unit 31. Or copy it.

p[n](但しn=1〜N)の中で同一の基本測定条件でなくとも複数の基本測定条件の下での暗電流測定やバックグラウンド測定が、或る1つの基本測定条件の下での暗電流測定やバックグラウンド測定による結果でもって代表し得る場合には、その代表し得る基本測定条件以外の条件の下での測定は省略することができる。具体的には、例えば電荷蓄積時間や横軸パラメータが同一で、結果の平均積算回数のみが相違するような場合にはよりデータとして質の高い(精度が高い、感度が高いなど)積算回数の多いほうの条件を実際の測定に採用すればよい。また、或る1つの基本測定条件の下での暗電流測定やバックグラウンド測定による結果から他の基本測定条件の下での暗電流測定やバックグラウンド測定による結果を計算し得る場合にも、同様に暗電流測定やバックグラウンド測定を省略し得る。例えば、時間軸パラメータが同一で、基本測定条件のうち横軸範囲のみが異なり、且つ或る1つの横軸範囲が他の横軸範囲を全て含む場合には、横軸範囲が広い条件を実際の測定に採用し、その横軸範囲の広いほうのデータから横軸範囲が狭いほうのデータを切り出せばよい。また、基本測定条件のうち横軸間隔のみが異なる場合には、横軸間隔が小さい条件を実際の測定に採用し、その横軸間隔の小さいほうのデータから間引き処理等のデータ処理によって横軸間隔が大きいほうのデータを生成すればよい。   In p [n] (where n = 1 to N), dark current measurement and background measurement under a plurality of basic measurement conditions are not under the same basic measurement condition. Can be represented by the result of dark current measurement or background measurement, measurement under conditions other than the representative basic measurement conditions can be omitted. Specifically, for example, when the charge accumulation time and the horizontal axis parameters are the same and only the average number of times of the results is different, the number of times of accumulation is higher as data (higher accuracy, higher sensitivity, etc.). The more conditions should be adopted for actual measurement. The same applies when the result of dark current measurement or background measurement under another basic measurement condition can be calculated from the result of dark current measurement or background measurement under one basic measurement condition. In addition, dark current measurement and background measurement can be omitted. For example, if the time axis parameters are the same, only the horizontal axis range is different among the basic measurement conditions, and one horizontal axis range includes all other horizontal axis ranges, the conditions with a wide horizontal axis range are actually used. It is sufficient to extract the data with the narrower horizontal axis range from the data with the wider horizontal axis range. In addition, when only the horizontal axis interval is different among the basic measurement conditions, the condition with the small horizontal axis interval is adopted for actual measurement, and the horizontal axis is reduced by data processing such as thinning out from the data with the smaller horizontal axis interval. Data with a larger interval may be generated.

また、上記実施例の分光光度計の制御/処理動作では、測定開始指示を受けて自動的に基準試料(ブランク試料)の測定が可能な状態に設定を行うことを前提としているが、こうした基準状態を自動的には実現できないか、又は実現可能であっても時間が掛かり過ぎて実用的でないような場合も考え得る。測定系が安定した状態の下で、基本測定条件さえ決まれば基準状態の測光値がほぼ一定となる(つまり再現性が高い)場合や測光値の絶対値ではなく時間変化率やスペクトルの形状(同一スペクトル上で異なる横軸値例えば波長値に対応する強度の相対値など)から試料の状態を推定できる場合などには、本装置の据え付け時や定期点検時などの適宜の時点で種々の基本測定条件に対する暗電流データとベースラインデータとをまとめて取得しておき、基本測定条件をキーとして検索可能な基準データのデータベースを作成しておくようにしてもよい。   Further, in the control / processing operation of the spectrophotometer of the above embodiment, it is assumed that a reference sample (blank sample) is automatically set in a state where a measurement start instruction is received and such a reference is set. There may be cases where the state cannot be realized automatically, or even if it can be realized, it takes too much time to be practical. When the measurement system is stable and the basic measurement conditions are determined, the photometric value in the reference state is almost constant (that is, the reproducibility is high). When the state of the sample can be estimated from different horizontal axis values on the same spectrum (for example, relative values of intensity corresponding to wavelength values), various basics can be used at appropriate times, such as during installation or periodic inspection. The dark current data and the baseline data for the measurement conditions may be acquired together, and a reference data database that can be searched using the basic measurement conditions as a key may be created.

上記光値評価方式や外部信号トリガ方式では、基本的に、基本測定条件の切替え信号の発生源は測光部による測定動作とは非同期であり、或る測定の次の測定における基本測定条件の変更が必ずしも次回の電荷蓄積動作開始前に成立するとは限らない。例えばPDA検出器16の電荷蓄積中に基本測定条件を変更する旨の外部信号が入力された場合、その時点で蓄積中の電荷を一旦全て排出するための読み出し動作を直ぐに実行し、その後に変更後の新しいパラメータを設定するという方法も考えられるが、そうすると測定中のデータ(蓄積中の電荷に基づくデータ)が無駄になる。 In the photometric value evaluation method and the external signal trigger method, basically, the source of the switching signal of the basic measurement conditions are asynchronous to the measurement operation by the photometry section, of the basic measurement conditions in the next measurement of a certain measurement The change is not necessarily realized before the start of the next charge accumulation operation. For example, when an external signal for changing the basic measurement conditions is input during the charge accumulation of the PDA detector 16, a read operation is performed immediately to discharge all the accumulated charges at that time, and then the change is made. A method of setting a new parameter later is also conceivable, but if this is done, the data being measured (data based on the charge being accumulated) is wasted.

そこで、こうした無駄を回避するために、次の2つの方法のいずれかを採用することができる。
(1)例えば外部指示信号が入力された時点で蓄積中の電荷に基づくデータについてはその直前つまり変更前の基本測定条件(電荷蓄積時間)に則って読み出しまで実行し、その読み出し終了後に変更後の新しい基本測定条件を設定する。
(2)例えば外部指示信号が入力されると、基本測定条件の変更がその時点で蓄積中である電荷に基づくデータの読み出しに間に合うか否かを判定し、間に合う場合には変更を実行し、間に合わない場合に上記(1)の処理を実行する。
In order to avoid such waste, either of the following two methods can be employed.
(1) For example, data based on the charge that is being stored at the time when the external instruction signal is input is executed immediately before that, that is, until reading according to the basic measurement conditions (charge storage time) before the change, and after the change is completed Set new basic measurement conditions.
(2) For example, when an external instruction signal is input, it is determined whether or not the change of the basic measurement condition is in time for reading the data based on the charge that is being stored at that time. When it is not in time, the process (1) is executed.

ただし、(1)の方法では、電荷蓄積時間の変更までに最大その直前の電荷蓄積時間1回分だけ遅延が生じる。一方(2)の方法については、例えば次のような手順で実現できる。すなわち、電荷蓄積時間をハードウエアタイマで管理している場合には、外部信号入力時点でタイマカウントアップまでの残りカウントを読み出し、その時点での残りカウント値C1、変更後のカウント値C2、変更前のカウント値C3、変更後の残りカウント値C4に関し、
C4 ≡ C1+(C2−C3)≧0
であるか否かを調べる。上記条件が満たされればその時点で蓄積中の電荷に基づくデータから電荷蓄積時間の変更が可能であると判断し、直ちに変更後の新しいカウント値C4をタイマに設定する。一方、上記条件が満たされなければ、その時点でのデータ読み出しが終了するまで待って、その後に変更後の新しいカウント値C4をタイマに設定する。
However, in the method (1), there is a maximum delay of one charge accumulation time immediately before the change of the charge accumulation time. On the other hand, the method (2) can be realized by the following procedure, for example. That is, when the charge accumulation time is managed by a hardware timer, the remaining count up to the timer count-up is read at the time of external signal input, the remaining count value C1 at that time, the changed count value C2, and the change Regarding the previous count value C3 and the remaining count value C4 after the change,
C4 ≡ C1 + (C2−C3) ≧ 0
It is examined whether or not. If the above condition is satisfied, it is determined that the charge accumulation time can be changed from the data based on the charge being accumulated at that time, and the new count value C4 after the change is immediately set in the timer. On the other hand, if the above condition is not satisfied, the process waits until the data reading at that time is completed, and then sets the new count value C4 after the change in the timer.

測光値評価方式において、電荷蓄積時間がPDA検出器からのデータの読み出し時間+測定データの処理時間+データ伝送時間よりも格段に短い場合には、PDA検出器16からのデータ読み出しを開始した時点では前回のデータに対する評価は未だ終了していない。したがって、少なくとも1回は電荷蓄積時間の変更を見送ればよい。また、評価計算に要する時間が全体の処理時間の中で支配的である場合には、各測定毎に評価を行うのではなく何回かに1回だけ評価を行うというように評価の頻度を下げるか、或いは評価アルゴリズムを簡略化することが好ましい。一方、横軸変換やデータ伝送に要する時間が全体の処理時間の中で支配的である場合には、横軸範囲を狭めたり横軸間隔を広くするなど1回の測定当たりの測定点数(データ数)を削減するような処理を行うとよい。   In the photometric value evaluation method, when the charge accumulation time is much shorter than the data reading time from the PDA detector + the processing time of the measurement data + the data transmission time, the time when the data reading from the PDA detector 16 is started Then, the evaluation for the previous data is not finished yet. Therefore, the change of the charge accumulation time should be postponed at least once. In addition, when the time required for the evaluation calculation is dominant in the entire processing time, the evaluation frequency is set so that the evaluation is performed only once every several times instead of performing the evaluation for each measurement. Preferably, it is reduced or the evaluation algorithm is simplified. On the other hand, if the time required for horizontal axis conversion or data transmission is dominant in the overall processing time, the number of measurement points per measurement (data, such as narrowing the horizontal axis range or widening the horizontal axis interval) It is better to perform processing that reduces the number).

また、暗電流測定及びバックグラウンド測定の開始タイミングは試料測定の開始タイミングと同じシーケンスで実行するようにしてもよいが、必ずしも同一でなくともよい。例えば所定の外部機器から到来する外部信号トリガによって試料測定を行うように構成されたシステムでも、暗電流測定及びバックグラウンド測定は入力部5からのキー操作を測定開始指示としてもよい。これによって、システムが安定であることが保証された状態において基準データを取得することができる。   Further, the dark current measurement and background measurement start timings may be executed in the same sequence as the sample measurement start timing, but they are not necessarily the same. For example, even in a system configured to perform sample measurement by an external signal trigger coming from a predetermined external device, the dark current measurement and the background measurement may use a key operation from the input unit 5 as a measurement start instruction. Thus, the reference data can be acquired in a state where the system is guaranteed to be stable.

また、測光値評価方式や外部信号トリガ方式による基本測定条件の切替えでは、制御部4はその切替えのタイミングを事前に把握しておらず、後から検証しようとしても、その切替えの時刻や使用した基本測定条件が不明となる場合があり得る。そこで、各測定により取得した測定データのヘッダ部に実際の測定時刻や基本測定条件の内容などを記録するようにしてもよい。   Further, in the switching of the basic measurement conditions by the photometric value evaluation method or the external signal trigger method, the control unit 4 does not grasp the timing of the switching in advance, and the time and the time of the switching are used even when trying to verify later. The basic measurement conditions may be unknown. Therefore, the actual measurement time, the contents of the basic measurement conditions, and the like may be recorded in the header portion of the measurement data acquired by each measurement.

また上述した以外の点についても、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加などを行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。   In addition, it is obvious that points other than those described above are also included in the scope of the claims of the present application even if appropriate modifications, corrections, additions, etc. are made within the scope of the present invention.

本発明に係る分光光度計の一実施例の要部の構成図。The block diagram of the principal part of one Example of the spectrophotometer which concerns on this invention. 本実施例の分光光度計における特徴的な制御/処理動作を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the characteristic control / processing operation | movement in the spectrophotometer of a present Example. 本実施例の分光光度計における特徴的な制御/処理動作を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the characteristic control / processing operation | movement in the spectrophotometer of a present Example. 本実施例の分光光度計の制御動作の一例を説明するための概略波形図。The schematic waveform diagram for demonstrating an example of control operation of the spectrophotometer of a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

1…測光部
11…重水素ランプ
12…ハロゲンランプ
13…光路切替部
14…試料セル
15…分光器
16…PDA検出器
2…A/D変換部
3…データ処理部
31…基準データ保存部
4…制御部
41…基本測定条件保存部
5…入力部
6…表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photometry part 11 ... Deuterium lamp 12 ... Halogen lamp 13 ... Optical path switching part 14 ... Sample cell 15 ... Spectrometer 16 ... PDA detector 2 ... A / D conversion part 3 ... Data processing part 31 ... Reference data storage part 4 ... Control unit 41 ... Basic measurement condition storage unit 5 ... Input unit 6 ... Display unit

Claims (2)

同一又は複数の試料に対して複数回の繰り返し連続測定を行う分光光度計において、
a)フォトダイオードアレイ検出器の電荷蓄積時間、データ積算回数、又は、スペクトルの横軸のパラメータの少なくとも1つの基本測定条件について、繰り返し連続測定時の各スペクトル測定時に使用する又は使用する可能性のある値を複数種、測定者が入力するための入力手段と、
b)該入力手段により入力された、少なくとも1つの基本測定条件についての複数種の値の下でのスペクトル測定に対応したデータ処理を実行する際に必要な情報を、その繰り返し連続測定の実行前に、前記複数種の値の全てに対してそれぞれ収集して基準データ記憶手段に保存しておく情報収集手段と、
c)時間経過に対する測定値の特定の変動状態を判断するために予め定められた評価関数を記憶しておく評価関数記憶手段と、
d)繰り返し連続測定の実行中、各測定毎に前記評価関数記憶手段に記憶されている評価関数を用いて測定値から評価値を算出する評価値算出手段と、
e)前記繰り返し連続測定実行時に、前記評価値算出手段により算出された評価値又は所定の基準に照らした該評価値の判断結果を測定条件変更条件として前記基本測定条件の設定値を変更しながらスペクトル測定を実行する測定制御手段と、
f)該測定制御手段により設定される基本測定条件の設定値の下でのスペクトル測定に応じた前記情報を前記基準データ記憶手段から読み出して、1回毎のスペクトル測定により取得されたデータに対して該情報を用いたデータ処理を実行するデータ処理手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
In a spectrophotometer that performs continuous measurement multiple times for the same or multiple samples,
a) At least one basic measurement condition of the charge accumulation time of the photodiode array detector, the number of data integrations, or the parameter on the horizontal axis of the spectrum is used or may be used at the time of each spectrum measurement in repeated continuous measurement. An input means for a measurer to input a plurality of certain values;
b) Information necessary for executing data processing corresponding to spectrum measurement under a plurality of types of values for at least one basic measurement condition input by the input means, before the repeated continuous measurement is executed. In addition, information collecting means for collecting each of the plurality of types of values and storing them in the reference data storage means,
c) Evaluation function storage means for storing a predetermined evaluation function for judging a specific fluctuation state of the measurement value with respect to time,
d) evaluation value calculation means for calculating an evaluation value from the measurement value using the evaluation function stored in the evaluation function storage means for each measurement during the execution of repeated continuous measurement;
e) While performing the repeated continuous measurement, while changing the set value of the basic measurement condition using the evaluation value calculated by the evaluation value calculating means or the judgment result of the evaluation value in light of a predetermined reference as the measurement condition changing condition Measurement control means for performing spectrum measurement;
f) The information corresponding to the spectrum measurement under the set value of the basic measurement condition set by the measurement control means is read from the reference data storage means, and the data acquired by each spectrum measurement is read Data processing means for executing data processing using the information,
A spectrophotometer comprising:
試料を透過した又は反射した光を波長分散させ、その波長分散光をフォトダイオードアレイ検出器により検出する分光光度計であって、前記基本測定条件は該フォトダイオードアレイ検出器の電荷蓄積時間であることを特徴とする請求項1に記載の分光光度計。 A spectrophotometer that wavelength-disperses light transmitted or reflected from a sample and detects the wavelength-dispersed light by a photodiode array detector, wherein the basic measurement condition is a charge accumulation time of the photodiode array detector The spectrophotometer according to claim 1 .
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