CN109557059A - 光测量装置和光测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的光测量装置(1)包括照射部(10)、检测部(20)和处理部(30)。光源(11)在互不相同的照射期间输出选自3个峰值波长(λ1~λ3)中的任一个峰值波长的照射光(λn)。检测部(20)包含与照射光(λ1~λ3)一对一对应设置的光检测器(211~213)。处理部(30)具有共用地将从各光检测器(21n)输出的检测信号作为模拟值输入的输入端子,被输入在光源(11)输出照射光(λn)的照射期间输入到输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示因该照射光(λn)的照射而在样品上产生的产生光的强度的值输出。由此,实现能够简便地测量在样品上产生的光的强度的装置和方法。
Description
技术领域
本发明涉及测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度的装置和方法。
背景技术
通过测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度,能够分析该样品。进行如此光测量的装置包括:输出要照射于样品的照射光的光源、检测在该样品上产生的产生光的强度并输出检测信号的光检测器、输出对应于该检测信号值(模拟值)的数字值的处理部(参照专利文献1:日本特开2004-257901号公报)。
因光照射而在样品上产生的光,为荧光、散射光、或者由非线性光学现象产生的光(例如高次谐波光、拉曼散射光等)。通过检测荧光的强度能够测量包含于样品中的荧光性物质的浓度。通过检测散射光的强度能够测量包含于样品中的散射物质的浓度和大小。另外,通过检测由非线性光学现象产生的光的强度能够测量样品的非线性特性。
发明内容
在测量将多个峰值波长的照射光分别照射于样品时在该样品上产生的光的强度的情况下,需要与照射光的峰值波长的数目相应地准备包含上述光源、光检测器和处理部的装置。
本发明的目的在于提供一种能够更加简便地测量在分别将多个峰值波长的照射光照射于样品时在该样品上产生的光的强度的装置和方法。
本发明的光测量装置是一种测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度的装置,其包括:(1)照射部,其包含输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光的光源,将从光源输出的各个峰值波长的照射光在互不相同的照射期间照射于样品;(2)检测部,其包含与多个峰值波长一对一对应设置的多个光检测器,利用各光检测器接收因对应的峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光中的、在与照射光的照射方向不同的方向上发射的产生光,检测该接收的产生光的强度并输出检测信号;和(3)处理部,其具有共用地将从多个光检测器分别输出的检测信号作为模拟值输入的输入端子,并且被输入在光源输出各个峰值波长的照射光的照射期间输入到输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示因该峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光的强度的值输出。
本发明的光测量方法是测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度的方法,其包括:(1)光照射步骤,在包含输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光的光源的照射部中,在互不相同的照射期间将从光源输出的各个峰值波长的照射光照射于样品;(2)光检测步骤,在包含与多个峰值波长一对一对应设置的多个光检测器的检测部中,利用各光检测器接收因对应的峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光中的、在与照射光的照射方向不同的方向上发射的产生光,检测该接收的产生光的强度并输出检测信号;和(3)信号处理步骤,在具有共用地将从多个光检测器分别输出的检测信号作为模拟值输入的输入端子的处理部中,输入在光源输出各个峰值波长的照射光的照射期间输入到输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示因该峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光的强度的值输出。
根据本发明,能够更加简便地测量在将多个峰值波长的照射光分别照射于样品时在该样品上产生的光的强度。
附图说明
图1是表示本实施方式的光测量装置1的整体结构的示意图。
图2是表示本实施方式的光测量装置1的主要部分的示意图。
图3是表示本实施方式的光测量装置1的动作例的时序图。
图4是表示本实施方式的光测量装置1的其他动作例的时序图。
图5是表示处理部30的信号转换器31的另一结构例的示意图。
图6是表示处理部30的信号转换器31的又一结构例的示意图。
图7是表示使用了信号转换器31B的情况下的光测量装置1的动作例的时序图。
图8是表示处理部30的另一结构例的示意图。
图9是表示使用了处理部30A的情况下的光测量装置1的动作例的时序图。
图10是表示测量光学***的变形例的结构的示意图。
图11是表示测量光学***的优选例的结构的纵截面图。
图12是表示图11所示的测量光学***中的金属块50的结构的纵截面图。
图13是表示图11所示的测量光学***中的光学元件保持部60的结构的纵截面图。
图14是图11所示的测量光学***的横截面图。
图15是表示测量光学***的第1变形例的结构的纵截面图。
图16是表示测量光学***的第2变形例的结构的纵截面图。
图17是表示光源11的第1结构例的立体图。
图18是表示光源11的第2结构例的截面图。
图19是表示光源11的第3结构例的截面图。
图20是表示光源11的在第3结构例中被使用的滤光轮(filter wheel)96的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。其中,在附图的说明中,对相同的要素标注相同的附图标记,省略重复说明。本发明并不限定于以下所述那些例示。
以下要进行说明的光测量装置和光测量方法是测量因多个峰值波长的各照射光的照射而在样品上产生的光的强度的装置和方法,而以下所述的实施方式中将峰值波长的数目设定为3来进行说明。以下说到的n为1以上3以下的整数。
另外,以下进行说明的光测量装置或者光测量方法,测量在被照射了光的样品上产生的光(荧光、散射光、或者由非线性光学现象产生的光)的强度,而在以下的实施方式中对测量荧光的强度的情况进行说明。另外,在样品中含有3种荧光性物质。
图1是表示本实施方式的光测量装置1的整体结构的示意图。图2是表示本实施方式的光测量装置1的主要部分的示意图。光测量装置1测量因将激励光照射于放入到样品容器2的样品而产生的荧光的强度,包括照射部10、检测部20、处理部30、控制部40、输入部41、显示部42和存储部43。
照射部10包含光源11、激励光透过滤光片12和光源驱动电路13。光源11输出从3个峰值波长λ1~λ3中选择出的任一个峰值波长λn的照射光(激励光)。峰值波长λn的照射光(以下有时记作“照射光λn”)能够有选择地激励包含于样品中的3种荧光性物质当中第n荧光性物质。在光源11的光输出侧设置有用于提高光的指向性的透镜。该透镜可以与光源11一体,也可以与光源11分体。
激励光透过滤光片12与光源11光学连接,被输入从光源11输出的光。激励光透过滤光片12有选择地使激励包含于样品的荧光性物质的照射光λ1~λ3透过,并将该照射光向样品容器2输出。激励光透过滤光片12的透过波长即激励光波长,根据包含于放入到样品容器2的样品中的荧光性物质适当地选择。激励光透过滤光片12可以是滤光特性好的电介质多层膜滤光片,也可以是彩色玻璃滤光片。激励光透过滤光片12也可以屏蔽要检测的产生光(荧光)的波长的光。另外,也可以不设置激励光透过滤光片12。另外,关于光源11的具体结构例将在后面进行叙述。
光源驱动电路13与光源11电连接,驱动光源11来使其发光。光源11由接受来自控制部40的指示的光源驱动电路13而被驱动,在互不相同的照射期间,输出要照射于样品容器2的照射光λ1~λ3。即,光源11在输出照射光λ1~λ3中的某个峰值波长的照射光的期间,不输出其他峰值波长的照射光。照射部10在互不相同的照射期间将从光源11输出的各个峰值波长的照射光照射于样品。
检测部20包含与照射光λ1~λ3一对一对应设置的光检测器211~213和荧光透过滤光片221~223。另外,为了方便图示而在图2中没有图示荧光透过滤光片221~223。
各荧光透过滤光片22n使因对放入到样品容器2中的样品的照射光λn的照射而在该样品上产生的荧光(产生光)有选择地透过,并将该荧光向对应的光检测器21n输出。各荧光透过滤光片22n屏蔽荧光以外的光(例如透过了激励光透过滤光片12的光)。各荧光透过滤光片22n的透过波长根据包含于放入到样品容器2的样品中的3种荧光性物质中的第n荧光性物质适当地选择。各荧光透过滤光片22n可以是滤光特性好的电介质多层膜滤光片,也可以是彩色玻璃滤光片。另外,也可以不设置各荧光透过滤光片22n。
各光检测器21n与对应的荧光透过滤光片22n光学连接,接收透过该荧光透过滤光片22n的荧光。各光检测器21n检测接收到的荧光的强度,并将表示该荧光强度的检测信号向处理部30输出。各光检测器21n例如是光电二极管、雪崩光电二极管或者光电倍增管等。检测部20利用各光检测器21n接收因对应的照射光λn的照射而在样品上产生的产生光中的、在与照射光的照射方向不同的方向上发射的产生光,检测该接收到的产生光的强度并输出检测信号。
包含光源11、激励光透过滤光片12、样品容器2、荧光透过滤光片221~223和光检测器211~213的测量光学***,被配置于暗箱的内部以使得来自外部的杂散光不入射到该测量光学***。
处理部30具有与光检测器211~213电连接的输入端子。从光检测器211~213分别输出的检测信号,作为模拟值共用地输入到该输入端子。处理部30被输入在照射部10的光源11输出照射光λn的照射期间输入到输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示在照射了照射光λn的样品上产生的产生光(荧光)的强度的值向控制部40输出。关于处理部30的细节将在后面进行叙述。
控制部40与光源驱动电路13电连接,通过控制光源驱动电路13而在规定的照射期间从光源11发出各照射光λn。控制部40与处理部30电连接,控制处理部30的动作并且被输入从处理部30输出的数字值,求得在各个样品上产生的荧光的强度,基于该荧光强度进行样品的分析。控制部40使这些数字值、荧光强度和分析结果存储在存储部43中。
控制部40包含上述的进行控制和分析的CPU,是例如个人计算机、智能设备、微型计算机、或者云服务器等计算机。另外,控制部40与其他构成要素之间的连接并不限于有线,也可以是无线,另外,也可以包含基于网络通信的连接。
控制部40产生指示来自照射部10的光源11的各照射光λn的照射期间的同步信号,并将该同步信号分别向照射部10和处理部30输出。照射部10的光源驱动电路13基于从控制部40输出的同步信号,在互不相同的照射期间从光源11输出各照射光λn。处理部30基于从控制部40输出的同步信号进行从模拟值向数字值的转换处理。
该同步信号可以是周期性的时钟信号,也可以是直截了当地指示各个动作时刻的触发信号。在同步信号为时钟信号的情况下,光源驱动电路13和处理部30各自对该时钟信号的脉冲进行计数,在达到规定计数值时决定各个动作时刻。另外,同步信号也可以不是从控制部40输出,而是由光源驱动电路13和处理部30中的任一者产生并输出至另一者。
输入部41与控制部40电连接,接收测量条件、测量开始和测量结束等的输入。输入部41例如是键盘、鼠标、触摸屏等。输入部41也可以像瞬间开关或交替开关那样简单地将ON/OFF传达到控制部40。
显示部42与控制部40电连接,显示测量条件和测量结果。显示部42例如是液晶显示器、有机EL显示器、触摸屏等。另外,显示部42也可以通过LED等发光元件的点亮/熄灭来进行显示。
存储部43与控制部40电连接,存储从控制部40输出的荧光强度和分析结果等。存储部43例如是内部存储存储器、外部存储装置等。
接着,使用图2对本实施方式的光测量装置1的主要部分结构进行说明。在以下的说明过程中各光检测器21n当作为光电二极管来进行说明。各光检测器21n的阴极设定为接地电位,各光检测器21n的阳极为共通的。各光检测器21n因光的入射而产生电荷,并将与该电荷的对应的电流作为检测信号从阳极向处理部30输出。在各光检测器21n上每单位时间所产生的电荷的量,为与接收到的光的强度对应的电流值(模拟值)。
处理部30包含信号转换器31和AD转换器33。信号转换器31具有与光检测器211~213各自的阳极电连接的输入端子T。从光检测器211~213分别输出的电流值(检测信号),作为模拟值被共通地输入到该输入端子T。信号转换器31被输入在照射部10的光源11输出各照射光λn的照射期间输入到输入端子T的模拟值,并输出与该输入的模拟值对应的电压值。
AD转换器33与信号转换器31电连接,被输入从信号转换器31输出的电压值。AD转换器33将该输入的电压值(模拟值)转换为数字值,并将该数字值作为表示在从光源11输出的各照射光λn照射了的样品上产生的产生光(荧光)的强度的值输出。
信号转换器31如图2所示能够做成包含放大器311、电容部312和开关313的积分器的结构。放大器311具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子。放大器311的非反相输入端子为接地电位。放大器311的反相输入端子与检测部20的光检测器211~213各自的阳极电连接。放大器311的输出端子与AD转换器33的采样保持电路331电连接。电容部312和开关313互相并联连接,并且被设置于放大器311的反相输入端子与输出端子之间。
该信号转换器31中,当开关313为导通状态时,电容部312的电荷蓄积被初始化,放大器311的输出端子的电压值也被初始化。当开关313为断开状态时,基于输入到放大器311的反相输入端子的检测信号,在电容部312蓄积电荷,从放大器311的输出端子输出与蓄积于该电容部312的电荷的量对应的电压值。从放大器311输出的电压值,由AD转换器33的采样保持电路331保持。由采样保持电路331保持的电压值,向AD转换器33输出,由AD转换器33转换为数字信号。
另外,采样保持电路也可以内置于AD转换器33。在此情况下,采样保持电路与放大器311的输出端子和AD转换器33分别电连接。通过在具有如此积分器结构的信号转换器31中适当地设定电荷蓄积期间的长度和电容部312的电容值,能够进行高灵敏度的光检测。
接着,对本实施方式的光测量装置1的动作例和本实施方式的光测量方法进行说明。本实施方式的光测量方法使用光测量装置1来测量因对放入到样品容器2的样品照射各照射光λn而在该样品上产生的荧光的强度的光测量方法。
图3是表示本实施方式的光测量装置1的动作例的时序图。该动作是基于在同步步骤中从控制部40输出的同步信号来进行的。在该图中,从上往下依次表示了来自光源11的照射光λ1~λ3各自的输出、光检测器211~213各自的输出、信号转换器31的输出和采样保持电路331的输出。另外,在该图中表示了2个周期的动作,但是以后的周期也相同。
在光照射步骤中,在期间T11(时刻t10~t12)光源11输出照射光λ1,在接着该期间T11的期间T12(时刻t12~t14)光源11输出照射光λ2,在接着该期间T12的期间T13(时刻t14~t20)光源11输出照射光λ3。进而,在接着该期间T13的期间T21(时刻t20~t22)光源11输出照射光λ1,在接着该期间T21的期间T22(时刻t22~t24)光源11输出照射光λ2,在接着该期间T22的期间T23(时刻t24~t30)光源11输出照射光λ3。期间T11、T12、T13、T21、T22、T23互相不重叠。像这样,光源11在互不相同的照射期间输出照射光λ1~λ3。
在光检测步骤中,光检测器211~213在互不相同的期间接收产生光(荧光)并输出与该受光强度对应的值的检测信号。即,在期间T11光检测器211接收荧光,在期间T12光检测器212接收荧光,在期间T13光检测器213接收荧光。进而,在期间T21光检测器211接收荧光,在期间T22光检测器212接收荧光,在期间T23光检测器213接收荧光。从光检测器211~213分别输出的检测信号,被共通地输入到信号转换器31的输入端子T(放大器311的反相输入端子)。
在信号处理步骤中,在期间T11、T12、T13、T21、T22、T23各自的初始,信号转换器31的开关313成为导通状态,电容部312的电荷蓄积被初始化,放大器311的输出端子的电压值也被初始化。在初始化后,信号转换器31的开关313成为断开状态,基于输入到放大器311的反相输入端子的检测信号,在电容部312蓄积电荷,从放大器311的输出端子输出与蓄积于该电容部312的电荷的量对应的电压值(信号转换步骤)。在期间T11、T12、T13、T21、T22、T23的各个期间,从信号转换器31输出的电压值的增加速度,与输入到信号转换器31的输入端子T的检测信号的值相对应,并且与各光检测器接收到的荧光的强度相对应。
在期间T11、T12、T13、T21、T22、T23各自的最后,从信号转换器31输出电压值(模拟值)由AD转换器33的采样保持电路331保持,在一定期间从采样保持电路331被输出。然后,由AD转换器33转换为数字值,将该数字值从AD转换器33输出(AD转换步骤)。从AD转换器33输出的数字值,被传输到控制部40。
期间T11、T12、T13、T21、T22、T23分别只要是能够以充分的SN比观测从信号转换器31输出的电压值的增加的时间即可,优选例如1毫秒~1分钟。例如,如果各个期间为3秒,则对于3个样品逐次进行测量的1个周期的测量时间为9秒。
在光源11输出照射光λ1的期间T11、T21,当由包含于放入到样品容器2的样品中的第1荧光性物质产生荧光时,将从接收到该荧光的光检测器211输出的检测信号输入到处理部30,将该检测信号的值转换为数字值。在光源11输出照射光λ2的期间T12、T22,当由包含于放入到样品容器2的样品中的第2荧光性物质产生荧光时,将从接收到该荧光的光检测器212输出的检测信号输入到处理部30,将该检测信号的值转换为数字值。另外,在光源11输出照射光λ3的期间T13、T23,当由包含于放入到样品容器2的样品中的第3荧光性物质产生荧光时,将从接收到该荧光的光检测器213输出的检测信号输入到处理部30,将该检测信号的值转换为数字值。
包含信号转换器31和AD转换器33的处理部30的信号处理,与光源11的照射光λ1~λ3的输出同步地进行。控制部40通过互相同步地控制光源11的照射光λ1~λ3的输出和处理部30的信号处理,能够把握从处理部30输出的数字值是表示由样品中的3种荧光性物质中的哪一种荧光性物质产生的荧光的强度的值。因此,能够测量在样品中的3种荧光性物质各荧光物质上产生的光的强度。另外,由于对于3个光检测器211~213设置1个处理部30即可,所以能够简便地构成装置结构。
图4是表示本实施方式的光测量装置1的其他动作例的时序图。该动作也是基于从控制部40输出的同步信号进行的。在该图中也是从上向下依次表示了来自光源11的照射光λ1~λ3各自的输出、光检测器211~213各自的输出、信号转换器31的输出和AD转换器33的输出。另外,在该图中也表示了2个周期的动作,但是以后的周期也相同。
在期间T11(时刻t10~t11)光源11输出照射光λ1,在该期间T11之后的期间T12(时刻t12~t13)光源11输出照射光λ2,在该期间T12之后的期间T13(时刻t14~t15)光源11输出照射光λ3。进而,在该期间T13之后的期间T21(时刻t20~t21)光源11输出照射光λ1,在该期间T21之后的期间T22(时刻t22~t23)光源11输出照射光λ2,在该期间T22之后的期间T23(时刻t24~t25)光源11输出照射光λ3。期间T11、T12、T13、T21、T22、T23互相不重叠。像这样,光源11在互不相同的照射期间输出照射光λ1~λ3。
在该动作例中,在照射期间T11与下一次照射期间T12之间的等待期间(时刻t11~t12)、照射期间T12与下一次照射期间T13之间的等待期间(时刻t13~t14)、照射期间T13与下一次照射期间T21之间的等待期间(时刻t15~t20)、照射期间T21与下一次照射期间T22之间的等待期间(时刻t21~t22)、照射期间T22与下一次照射期间T23之间的等待期间(时刻t23~t24)和照射期间T23与下一次照射期间之间的等待期间(时刻t25~t30),光源11不输出照射光(激励光)。在这些等待期间,从AD转换器33输出的数字值被传输到控制部40。
在该动作例中,例如在光源11输出照射光λ1的期间T11(时刻t10~t11)结束之后,因为即使从样品产生延迟荧光,该延迟荧光的产生也会在等待期间(时刻t11~t12)中消失,所以不会影响到下一个期间T12(时刻t12~t13)的因来自光源11的照射光λ2的照射而在样品上产生的荧光的检测。
接着,对处理部30的信号转换器31的另一结构例、和处理部30的另一结构例进行说明。
图5是表示处理部30的信号转换器31的另一结构例的示意图。该图所示的另一结构例的信号转换器31A为包含放大器311、电容部312和开关314~318的积分器的结构。放大器311具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子。放大器311的非反相输入端子为接地电位。开关314设置于检测部20的光检测器211~213各自的阳极与放大器311的反相输入端子之间。开关315设置于放大器311的反相输入端子与非反相输入端子之间。电容部312的一端与放大器311的反相输入端子连接。电容部312的另一端经由开关316与放大器311的输出端子连接,并且经由开关317被输入基准电位Vref。开关318设置于放大器311的输出端子与采样保持电路331之间。
在该信号转换器31A中,当开关314、316为断开状态且开关315、317为导通状态时,电容部312的两端之间的电压被初始化为Vref。当开关314、316为导通状态且开关315、317为断开状态时,基于输入到放大器311的反相输入端子的检测信号,在电容部312蓄积电荷,将与蓄积于该电容部312的电荷的量对应的电压值从放大器311的输出端子输出。当开关314变为断开状态时,电荷向电容部312的蓄积结束。当开关318为导通状态时,从放大器311的输出端子输出的电压值由采样保持电路331保持,在一定期间从采样保持电路331被输出到AD转换器33。
图6是表示处理部30的信号转换器31的又一结构例的示意图。该图所示的又一结构例的信号转换器31B的结构为包含放大器311和电阻器319的电流电压转换器的结构。放大器311具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子。放大器311的非反相输入端子为接地电位。电阻器319设置于放大器311的反相输入端子与输出端子之间。在该信号转换器31B中,与输入到放大器311的反相输入端子的检测信号电流值对应的电压值从输出端子被输出。
图7是表示使用了信号转换器31B的情况下的光测量装置1的动作例的时序图。该动作也是基于从控制部40输出的同步信号进行的。在该图中也是从上向下依次表示了来自光源11的照射光λ1~λ3各自的输出、光检测器211~213各自的输出、信号转换器31B的输出和采样保持电路331的输出。另外,在该图中也表示了2个周期的动作,但是以后的周期也相同。
图7所示的动作例中的来自光源11的照射光λ1~λ3各自的输出和光检测器211~213各自的输出与图3所示的动作例的情况相同。在图7所示的动作例中,在期间T11、T12、T13、T21、T22、T23的各个期间,从信号转换器31B的输出端子输出的电压值,与输入到信号转换器31B的放大器311的反相输入端子的检测信号的电流值相对应。在各个期间,如果信号转换器31B的输入电流值为一定,则信号转换器31B的输出电压值也为一定。在此情况下,在各个期间内的任意时刻从信号转换器31B输出的电压值(模拟值)由采样保持电路331保持,在一定期间从采样保持电路331向AD转换器33输出。之后,从采样保持电路331输出的电压值由AD转换器33转换为数字值,将该数字值从AD转换器33输出。从AD转换器33输出的数字值,被传输到控制部40。
图8是表示处理部30的另一结构例的示意图。该图所示的另一结构例的处理部30A包含信号转换器31、信号转换器32、AD转换器33、开光34和开关35。
信号转换器31与图2所示的相同,具有包含放大器311、电容部312和开关313的积分器的结构。信号转换器32也同样具有包含放大器321、电容部322和开关323的积分器的结构。
开关34选择信号转换器31的输入端子T1(放大器311的反相输入端子)和信号转换器32的输入端子T2(放大器321的反相输入端子)中的任一者,将该选择出的输入端子和检测部20的光检测器211~213各自的阳极电连接。开关35选择信号转换器31的输出端子(放大器311的输出端子)和信号转换器32的输出端子(放大器321的输出端子)中的任一者,将该选择出的输出端子和采样保持电路331电连接。开关34和开关35由控制部40控制连接状态。
图9是表示使用了处理部30A的情况下的光测量装置1的动作例的时序图。该动作也是基于从控制部40输出的同步信号进行的。在该图中,从上向下依次表示了来自光源11的照射光λ1~λ3各自的输出、开关34的连接状态、开关35的连接状态、信号转换器31的动作、信号转换器32的动作和AD转换器33的动作。
在期间T11(时刻t10~t12)光源11输出照射光λ1,光检测器211接收荧光,信号转换器31的输入端子T1通过开关34而与各光检测器21n连接。在该期间T11的初始,信号转换器31的开关313成为导通状态,电容部312的电荷蓄积被初始化,放大器311的输出端子的电压值也被初始化。在初始化后,信号转换器31的开关313成为断开状态,基于输入到放大器311的反相输入端子的检测信号,在电容部312蓄积电荷,从放大器311的输出端子输出与蓄积于该电容部312的电荷的量对应的电压值。
在接着该期间T11的期间T12(时刻t12~t14),信号转换器31的输入端子T1通过开关34从各光检测器21n脱离,信号转换器31的输出电压值被确定。另外,在该期间T12,信号转换器31的输出端子通过开关35而与采样保持电路331连接,信号转换器31的输出电压值由采样保持电路331保持。在该期间T12,由AD转换器33进行AD转换处理并将数字值输出至控制部40。此时输出的数字值,与光检测器211的检测信号值相对应。
另外,在期间T12,光源11输出照射光λ2,光检测器212接收荧光,信号转换器32的输入端子T2通过开关34而与各光检测器21n连接。在该期间T12的初始,信号转换器32的开关323成为导通状态,电容部322的电荷蓄积被初始化,放大器321的输出端子的电压值也被初始化。在初始化后,信号转换器32的开关323成为断开状态,基于输入到放大器321的反相输入端子的检测信号,在电容部322蓄积电荷,从放大器321的输出端子输出与蓄积于该电容部322的电荷的量对应的电压值。
在接着该期间T12的期间T13(时刻t14~t20),信号转换器32的输入端子T2通过开关34从各光检测器21n脱离,信号转换器32的输出电压值被确定。另外,在该期间T13,信号转换器32的输出端子通过开关35而与采样保持电路331连接,信号转换器32的输出电压值由采样保持电路331保持。在该期间T13,由AD转换器33进行AD转换处理并将数字值输出至控制部40。此时输出的数字值,与光检测器212的检测信号值相对应。
另外,在期间T13,光源11输出照射光λ3,光检测器213接收荧光,信号转换器31的输入端子T1通过开关34而与各光检测器21n连接。在该期间T13的初始,信号转换器31的开关313成为导通状态,电容部312的电荷蓄积被初始化,放大器311的输出端子的电压值也被初始化。在初始化后,信号转换器31的开关313成为断开状态,基于输入到放大器311的反相输入端子的检测信号,在电容部312蓄积电荷,从放大器311的输出端子输出与蓄积于该电容部312的电荷的量对应的电压值。
在接着该期间T13的期间T21(时刻t20~t22),信号转换器31的输入端子T1通过开关34从各光检测器21n脱离,信号转换器31的输出电压值被确定。另外,在该期间T21,信号转换器31的输出端子通过开关35而与采样保持电路331连接,信号转换器31的输出电压值由采样保持电路331保持。在该期间T21,由AD转换器33进行AD转换处理并将数字值输出至控制部40。此时输出的数字值,与光检测器213的检测信号值相对应。
以后的动作也相同。在该结构例中,2个信号转换器31、32与光源11的照射光λ1~λ3各自的照射期间同步地交替输入检测信号并进行电荷蓄积。在一个信号转换器输入检测信号并进行电荷蓄积的期间,AD转换器33将在前一个期间进行电荷蓄积的另一个信号转换器的输出电压值转换为数字值并输出该数字值。因此,即使是在利用AD转换器33将一个信号转换器的输出电压值转换为数字信号的期间,也能够利用另一个信号转换器进行电荷蓄积。
测量光学***中的光源、样品容器、光检测器、其他光学部件的配置和结构并不限定于上述实施方式。例如,可以从光源至样品容器利用光纤来对照射光进行导光,也可以从样品容器至光检测器利用光纤来对产生光进行导光。
另外,如图10所示,在包含光源11和光检测器21n等的测量光学***中,在样品容器2与光检测器21n之间除了荧光透过滤光片22n之外还可以设置透镜23n、24n。荧光透过滤光片22n优选设置于透镜23n与透镜24n之间。在该结构例中,通过设置用于将在样品上产生的荧光有选择地向光检测器21n导光的透镜23n、24n,一方面能够将产生光有效地向光检测器21n的受光面引导,另一方面能够抑制激励光或者散射光向光检测器21n的受光面入射,所以能够SN比良好地检测产生光的强度。
但是,如图10所示那样的包含透镜的测量光学***由于结构复杂并且组装工时多,成为光测量装置成本高昂的主要原因。因此,优选做成以下所示那样的测量光学***的结构。
图11是表示测量光学***的优选例的结构的纵截面图。在该图中也表示了暗箱80。图12是表示图11所示的测量光学***中的金属块50的结构的纵截面图。图13是表示图11所示的测量光学***中的光学元件保持部60的结构的纵截面图。
金属块50和光学元件保持部60保持样品容器2、光源11、激励光透过滤光片12、光检测器211~213和荧光透过滤光片221~223,规定它们的配置。暗箱80在内部配置样品容器2、光源11、激励光透过滤光片12、光检测器211~213、荧光透过滤光片221~223、金属块50和光学元件保持部60。在暗箱80的盖子81为打开的状态下,能够将样品容器2对于在金属块50的上下方向上延伸的第1贯通孔***取出。在盖子81关闭的状态下,来自外部的杂散光不会入射到暗箱80的内部。
图12所示的金属块50由热传导性高的金属构成,优选由铝和铝合金中的至少一者构成。另外,金属块50也可以由铜、铜合金或者不锈钢等构成。金属块50大致具有角柱形状。
金属块50具有在该角柱上作为上表面的第1面51、作为与该第1面51相对的下表面的第2面52、和作为与这些面不同的侧面的第3面53。另外,如果金属块50的大致形状为角柱形状,则作为侧面的第3面53至少存在3个。例如,如果金属块50的大致形状为四角柱形状,则作为侧面的第3面53存在4个。
金属块50具有设置于第1面51与第2面52之间的第1贯通孔54。第1贯通孔54被区分为第1面51侧的上侧孔55、锥形部56、和第2面52侧的下侧孔57。上侧孔55的直径沿轴向固定。下侧孔57的直径也可以沿轴向固定。上侧孔55的直径小于下侧孔57的直径。上侧孔55具有能够从第1面51侧***样品容器2的直径。位于上侧孔55与下侧孔57之间的锥形部56的直径,沿轴向进行单调变化。
另外,金属块50具有设置于任意的第3面53与第1贯通孔54的下侧孔57之间的第2贯通孔581~583。各个第2贯通孔58n的直径可以固定。具有如此形状的金属块50能够通过如下方式制作:通过对金属块进行车床加工来形成第1贯通孔54和第2贯通孔581~583。
从金属块50的第1面51侧将样品容器2***到第1贯通孔54。要***的样品容器2的上部具有大致圆柱形状。样品容器2的下部可以是直径越前端变得越细的形状。要***的样品容器2,以其下部中的样品3处于与各个第2贯通孔58n相对的位置的方式进行定位。同时,样品容器2的上部的具有大致圆柱形状的部分,与第1贯通孔54的上侧孔55的内壁面热接触。
另外,作为具有以上所述那样形状的样品容器,具有微管。例如,微管的容量为250μL,放入到该微管当中的样品为数μL。微管为透明或者乳白色。乳白色的微管不仅在表面镜面反射激励光而且还使激励光散射。
由微管散射的激励光,因为强度小,所以能够利用荧光透过滤光片22n充分屏蔽。由微管镜面反射的激励光,因为与散射的激励光相比强度较大,所以在入射到荧光透过滤光片22n时不能够利用该荧光透过滤光片22n充分屏蔽而存在一部分到达光检测器21n的受光面的情况,另外,存在在该荧光透过滤光片22n上产生荧光而该荧光到达光检测器21n的受光面的情况。因此,优选由微管镜面反射的激励光不入射到荧光透过滤光片22n那样的构造。
图13所示的光学元件保持部60例如是由日本宝理工程塑料(Polyplatics)公司制的DURACON(注册商标)等热传导性比金属块50低的树脂构成。光学元件保持部60保持光源11、激励光透过滤光片12、光检测器211~213和荧光透过滤光片221~223,并规定它们的配置。通过光学元件保持部60和金属块50互组合,构成从光源11经激励光透过滤光片12、样品容器2和荧光透过滤光片22n至光检测器21n的测量光学***。
光学元件保持部60具有能够与金属块50组合的形状。光学元件保持部60具有在与金属块50组合时与金属块50的第1贯通孔54连接的第1贯通孔61。光学元件保持部60的第1贯通孔61被划分为靠近金属块50的上侧孔62、和位于金属块50的相反侧的下侧孔63。激励光透过滤光片12嵌入于上侧孔62并被固定位置。光源11配置于下侧孔63的开口部分。
另外,光学元件保持部60具有在与金属块50组合时与金属块50的第2贯通孔58n连接的第2贯通孔64n。光学元件保持部60的第2贯通孔64n被划分为靠近金属块50的内侧孔65n、中继孔66n、和位于金属块50的相反侧的外侧孔67n。荧光透过滤光片22n嵌入于内侧孔65n并被固定位置。光检测器21n嵌入于外侧孔67n并被固定位置。
通过采用这样的金属块50和光学元件保持部60的结构,设置于金属块50的第2面52侧的光源11输出从要照射于样品容器2中的样品3的照射光λ1~λ3中选择出的照射光λn。设置于光源11与样品容器2之间的光路上的激励光透过滤光片12,使从光源11输出的光中的特定波长的激励光有选择地透过并使其入射到样品容器2。
设置于样品容器2与光检测器21n之间的光路上的荧光透过滤光片22n,有选择地屏蔽激励光,有选择地使荧光透过并使其入射到光检测器21n的受光面。另外,设置于金属块50的第3面53侧的光检测器21n,具有接收因在样品容器2中的样品3上进行照射光的照射而产生的荧光的受光面,检测经金属块50的第2贯通孔58n和荧光透过滤光片22n到达受光面的荧光的强度并输出检测信号。
图14是图11所示的测量光学***的横截面图。该图表示在设置了金属块50的第2贯通孔58n和光学元件保持部60的第2贯通孔64n的位置上的截面。另外,在该图中设金属块50为大致四角柱形状。
在金属块50的4个侧面中的第1侧面,设置有用于检测因对样品3照射照射光λ1而产生的荧光的第2贯通孔581、光检测器211和荧光透过滤光片221。在第2侧面,设置有用于检测因对样品3照射照射光λ2而产生的荧光的第2贯通孔582、光检测器212和荧光透过滤光片222。在第3侧面,设置有用于检测因对样品3照射照射光λ3而产生的荧光的第2贯通孔583、光检测器213和荧光透过滤光片223。
另外,与金属块50的第4侧面接触地设置有温度调节部70。该温度调节部70调节金属块50的温度并且调节由该金属块50保持的样品容器2中的样品3的温度。温度调节部70包括:包含例如加热器或珀耳帖元件的加热部;和包含例如热电偶、热敏电阻或温度测量用IC的测温部,利用加热部进行加热以使得由测温部测量的金属块50的温度处于所希望范围。温度调节部70的动作也可以由控制部40控制。
接着,对图11~图14所示的结构的动作进行说明。在利用温度调节部70将金属块50调节为所希望的温度范围之后,将在其中放入了样品3的样品容器2从金属块50的第1面51一侧***到第1贯通孔54的上侧孔55。在该***之后,关闭盖子81从而防止杂散光从外部入射到暗箱80的内部。通过该***,样品容器2以样品3处于与第2贯通孔581~583相对的位置的方式被定位,并且与上侧孔55的内壁面热接触。与上侧孔55的内壁面热接触的样品容器2中的样品3,逐渐变为所希望的温度范围。
从照射光λ1~λ3中选择出并从光源11输出的照射光λn,通过光学元件保持部60的第1贯通孔61的下侧孔63,并透过嵌入于第1贯通孔61的上侧孔62的激励光透过滤光片12。透过激励光透过滤光片12的激励光,通过金属块50的第1贯通孔54的下侧孔57,被照射于样品容器2中的样品3。
因对样品3的激励光照射而在样品3上产生的荧光的一部分,通过金属块50的第2贯通孔58n,并透过嵌入于光学元件保持部60的第2贯通孔64n的内侧孔65n的荧光透过滤光片22n。透过荧光透过滤光片22n的荧光,通过光学元件保持部60的第2贯通孔64n的中继孔66n,被嵌入于第2贯通孔64n的外侧孔67n的光检测器21n受光。
在互不相同的照射期间分别从光源11输出照射光λ1~λ3。关于来自光源11的照射光λ1~λ3各自的输出和从光检测器211~213分别输出的检测信号的处理,已经作了说明。
其中,从光源11到样品容器2为止激励光通过的光学元件保持部60的第1贯通孔61的下侧孔63和金属块50的第1贯通孔54的下侧孔57各自的大小,可以是与样品容器2的直径相同程度或者稍大一点的程度。从样品3到光检测器21n为止荧光通过的金属块50的第2贯通孔58n和光学元件保持部60的第2贯通孔64n的中继孔66n各自的大小,可以是与光检测器21n的受光面的大小相同程度(例如5mm程度)。金属块50的第2贯通孔58n的长度可以是数mm。
如上所述在图11~图14所示的结构中,通过将样品容器2***到金属块50的第1贯通孔54的上侧孔55,能够以样品容器2中的样品3处于与第2贯通孔58n相对的位置的方式对样品容器2进行定位。由此,构成从光源11经激励光透过滤光片12、样品容器2和荧光透过滤光片22n至光检测器21n的测量光学***。其中,在从样品容器2至光检测器21n的荧光的光学***中没有设置透镜。在样品容器2中的样品3上产生的荧光,通过金属块50的第2贯通孔58n,并透过荧光透过滤光片22n,被光检测器21n受光。因此,结构简易而且组装工时少,所以能够简便地实现廉价化。
在该结构中,通过将样品容器2***到金属块50的第1贯通孔54的上侧孔55,在对样品容器2进行定位的同时使样品容器2与上侧孔55的内壁面热接触。因此,在利用温度调节部70经由金属块50使样品容器2中的样品3的温度处于所希望范围的条件下,能够检测在该样品3上产生的荧光的强度,另外,能够观察该荧光的强度的时间性的变化。
通过使用彩色玻璃滤光片作为激励光透过滤光片12,或者使用彩色玻璃滤光片作为荧光透过滤光片22n,能够进一步降低光测量装置1的成本。
作为荧光透过滤光片22n的彩色玻璃滤光片,在吸收激励光时有时会产生荧光,如果该荧光被光检测器21n受光,则SN比变差。
对于该问题,金属块50的第2贯通孔58n发挥规定向光检测器21n的光的入射方向的校准(collimate)功能,一方面允许在样品3产生的荧光向光检测器21n的受光面入射,另一方面能够抑制从光源11输出并透过激励光透过滤光片12的激励光直接或者由样品容器2镜面反射之后向光检测器21n的受光面传递。因此,即使在使用具有荧光性的彩色玻璃滤光片作为荧光透过滤光片22n的情况下,也能够抑制SN比变差。金属块50的第2贯通孔58n优选能够限制从光源11输出并透过激励光透过滤光片12的激励光直接或者由样品容器2镜面反射之后向光检测器21n的受光面传递的位置、直径、长度或者方位。
作为用于抑制透过激励光透过滤光片12的激励光向光检测器21n的受光面传递的结构,金属块50优选在第1贯通孔54内具有抑制第1贯通孔54的内壁面上的激励光的反射或者散射来限制向光检测器21n的受光面去的激励光的传递的光阱(light trap)部。如图11所示,金属块50的第1贯通孔54的锥形部56,其直径随着从下侧孔57向上侧孔55去逐渐变小,并且其与样品容器2之间的间隔逐渐变小,由此构成光阱部。由此,即使在使用具有荧光性的彩色玻璃滤光片作为荧光透过滤光片22n的情况下,也能够抑制SN比变差。
如图15所示的测量光学***的第1变形例的结构那样,金属块50优选在第1贯通孔54内具有遮挡向光检测器21n的受光面去的激励光的传递的遮挡部59n。遮挡部59n设置于第1贯通孔54内、且第2贯通孔58n的下方。该遮蔽部59n发挥规定向光检测器21n的光的入射方向的校准功能,一方面允许在样品3产生的荧光向光检测器21n的受光面入射,另一方面能够抑制透过激励光透过滤光片12的激励光直接或者由样品容器2镜面反射之后向光检测器21n的受光面传递。由此,即使在使用具有荧光性的彩色玻璃滤光片作为荧光透过滤光片22n的情况下,也能够抑制SN比变差。
如图16所示的测量光学***的第2变形例的结构那样,光检测器21n优选配置成受光面的垂线方向相对于从光源11向样品容器2的激励光的光学***的光轴方向成锐角。像这样,通过光检测器21n的受光面倾斜,透过激励光透过滤光片12的激励光直接或者由样品容器2镜面反射之后向光检测器21n的受光面入射时的入射角(相对于受光面的垂线的角度)变大,对于激励光的受光灵敏度变低。由此,即使在使用具有荧光性的彩色玻璃滤光片作为荧光透过滤光片22n的情况下,也能够抑制SN比变差。
接着,对光源11的结构例进行说明。
图17是表示光源11的第1结构例的立体图。第1结构例的光源11A具有在基板90上以倒装芯片(flip chip)的方式安装了3个发光元件911~913的结构。各发光元件91n能够输出照射光λn。各发光元件91n例如是LED(发光二极管)或者LD(激光二极管)。各发光元件91n的一个电极端子与基板90上的配线Wn1电连接。各发光元件91n的另一个电极端子与基板90上的配线Wn2电连接。在基板90上,优选3个发光元件911~913的相互间的距离短,例如该距离能够设为1mm以下。
由控制部40控制的光源驱动电路13,选择配线组W11、W12、配线组W21、W22、和配线组W31、W32中的任一个配线组,通过使驱动电流流过该选择出的配线组Wn1、Wn2之间,能够从与该配线组Wn1、Wn2连接的发光元件91n输出照射光λn。
优选在光源11A的光输出侧以覆盖发光元件911~913方式设置透镜,利用该透镜抑制照射光λn的发散。该透镜例如由树脂成形,可以与基板90和发光元件911~913一体,也可以与它们分体。
图18是表示光源11的第2结构例的截面图。第2结构例的光源11B具有发光元件921~923和分色镜(dichroic mirror)931、932被发光元件保持部件94保持的结构。各发光元件92n能够输出照射光λn。各发光元件92n例如是LED(发光二极管)或者LD(激光二极管)。
发光元件保持部件94具有贯通孔941。发光元件921嵌入于贯通孔941的一端,从贯通孔941的另一端输出照射光。另外,发光元件保持部件94具有从侧面至贯通孔941的贯通孔942、943。发光元件922嵌入于贯通孔942,在贯通孔942与贯通孔941交叉的位置配置有分色镜931。发光元件923嵌入于贯通孔943,在贯通孔943与贯通孔941交叉的位置配置有分色镜932。
分色镜931使从发光元件921输出的照射光λ1透过,并使从发光元件922输出的照射光λ2反射。分色镜932使从分色镜931到达的照射光λ1或者照射光λ2透过,并使从发光元件923输出的照射光λ3反射。然后,各照射光λn从贯通孔941向外部输出。
图19是表示光源11的第3结构例的截面图。图20是表示光源11的在第3结构例中被使用的滤光轮(filter wheel)96的立体图。第3结构例光源11C包括发光元件95、滤光轮96和步进电机98。发光元件95输出宽带的白色光λW,例如是SLD(超级发光二极管,SuperLuminescent Diode)。滤光轮96具有大致圆盘形状。滤光轮96通过旋转轴99与步进电机98结合,通过步进电机98而围绕中心可转动。
在从滤光轮96的转动的中心位置离开一定距离的圆周上设置有滤光片971~978。滤光片971~978各自具有互不相同的透过特性。滤光片971~978各自能够被输入从发光元件95输出的白色光λW并输出具有与透过特性对应的光谱的照射光λn。在光源11C中,通过由控制部40控制步进电机98的转动,白色光λW输入到滤光片971~978中的任一个滤光片,从该滤光片输出照射光λn。
本发明并不限定于上述实施方式和结构例,能够进行各种变形。例如,照射光和光检测器各自的个数在上述实施方式中为3,但可以是2也可以是4以上。
在照射了光的样品上产生的产生光,在上述实施方式中为荧光,但也可以是散射光、或者也可以是由非线性光学现象产生的光。使从光源输出的光中的特定波长的光有选择地透过的滤光片、和使在样品上产生的光中的特性波长的光有选择地透过的滤光片,可以根据需要设置。
光源11能够采用其他各种结构例。例如,光源11也可以是输出光波长为可变且可调节的波长可变光源。例如,作为波长可变光源,也可以做成将能够以宽带进行发光的半导体发光元件配置于外部谐振器内的光路上,并且该外部谐振器具有振荡波长调节功能的结构。
上述实施方式的光测量装置是一种测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度的装置,其为如下结构,包括:(1)照射部,其包含输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光的光源,将从光源输出的各个峰值波长的照射光在互不相同的照射期间照射于样品;(2)检测部,其包含与多个峰值波长一对一对应设置的多个光检测器,利用各光检测器接收因对应的峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光中的、在与照射光的照射方向不同的方向上发射的产生光,检测该接收的产生光的强度并输出检测信号;和(3)处理部,其具有共用地将从多个光检测器分别输出的检测信号作为模拟值输入的输入端子,并且被输入在光源输出各个峰值波长的照射光的照射期间输入到输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示因该峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光的强度的值输出。
上述光测量装置也可以做成如下结构:照射部基于指示各个峰值波长的照射光的照射期间的同步信号,在互不相同的照射期间从光源输出各个峰值波长的照射光,处理部基于同步信号进行从模拟值到数字值的转换处理。另外,上述光测量装置也可以做成如下结构:还包括将同步信号输出到照射部和处理部的控制部。
上述光测量装置也可以做成如下结构:处理部包括:输出与输入到输入端子的检测信号的值对应的电压值的信号转换器;和将从信号转换器输出的电压值转换为数字值并输出该数字值的AD转换器。另外,上述光测量装置也可以做成如下结构:信号转换器包括积分器,该积分器具有基于输入到输入端子的检测信号蓄积电荷的电容部,输出与所蓄积的电荷量对应的电压值。另外,也可以做成如下结构:信号转换器包括作为第1积分器的上述积分器和作为第2积分器的上述积分器,第1积分器和第2积分器,与多个峰值波长的照射光各自的照射期间同步地交替输入检测信号。
上述光测量装置也可以做成如下结构:照射部包括具有输出光的峰值波长互不相同的多个发光元件的光源,从选自多个发光元件中的任一个发光元件输出照射光,并将该照射光照射于样品。另外,上述光测量装置也可以做成如下结构:照射部包括输出光波长为可变的光源,从光源输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光,并将该照射光照射于样品。
上述实施方式的光测量方法是测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度的方法,其可以为如下结构,包括:(1)光照射步骤,在包含输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光的光源的照射部中,在互不相同的照射期间将从光源输出的各个峰值波长的照射光照射于样品;(2)光检测步骤,在包含与多个峰值波长一对一对应设置的多个光检测器的检测部中,利用各光检测器接收因对应的峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光中的、在与照射光的照射方向不同的方向上发射的产生光,检测该接收的产生光的强度并输出检测信号;和(3)信号处理步骤,在具有共用地将从多个光检测器分别输出的检测信号作为模拟值输入的输入端子的处理部中,输入在光源输出各个峰值波长的照射光的照射期间输入到输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示因该峰值波长的照射光的照射而在样品上产生的产生光的强度的值输出。
上述的光测量方法也可以采用如下结构:在光照射步骤中,基于指示各个峰值波长的照射光的照射期间的同步信号,在互不相同的照射期间从光源输出各个峰值波长的照射光,在信号处理步骤中,基于同步信号进行从模拟值到数字值的转换处理。另外,上述的光测量方法也可以采用如下结构:还包括将同步信号输出到照射部和处理部的同步步骤。
上述的光测量方法也可以采用如下结构:信号处理步骤包括:输出与输入到输入端子的检测信号的值对应的电压值的信号转换步骤;和将所输出的电压值转换为数字值并输出该数字值的AD转换步骤。另外,上述的光测量方法也可以采用如下结构:在信号转换步骤中,使用积分器,基于输入到输入端子的检测信号蓄积电荷,输出与所蓄积的电荷量对应的电压值。另外,也可以采用如下结构:在信号转换步骤中,使用2个积分器,与多个峰值波长的照射光各自的照射期间同步地交替进行电荷蓄积。
上述的光测量方法也可以采用如下结构:在光照射步骤中,使用具有输出光的峰值波长互不相同的多个发光元件的光源,从选自多个发光元件中的任一个发光元件输出照射光,并将该照射光照射于样品。另外,上述的光测量方法也可以采用如下结构:在光照射步骤中,使用输出光波长为可变的光源,从光源输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光,并将该照射光照射于样品。
另外,在上述的光测量装置和光测量方法中,产生光可以为荧光、散射光、或者由非线性光学现象产生的光。
光测量装置的另一结构是一种测量因对放入到样品容器中的样品照射光而在该样品上产生的光的强度的装置,其可以为如下结构,包括:(1)金属块,其具有彼此相对的第1面和第2面以及与这2个面不同的第3面、设置于第1面与第2面之间的第1贯通孔、和设置于第3面与第1贯通孔之间的第2贯通孔,样品容器从第1面一侧被***到第1贯通孔,以该被***的样品容器中的样品处于与第2贯通孔相对的位置的方式对样品容器进行定位,并且第1贯通孔的内壁面与样品容器热接触;(2)光源,其设置于金属块的第2面侧,将要照射于样品容器中的样品的照射光向第1贯通孔内输出,其中,所述样品容器被***到金属块的第1贯通孔并被定位;和(3)光检测器,其设置于金属块的第3面侧,具有接收在样品容器中的样品上因照射光的照射而产生的产生光的受光面,其中,所述样品容器被***到金属块的第1贯通孔并被定位,所述光检测器检测经第2贯通孔到达受光面的产生光的强度并输出检测信号。
另外,在光测量装置中也可以为如下结构:金属块具有多个第3面,并且具有设置于该多个第3面中的任意个与第1贯通孔之间的多个第2贯通孔,光源输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光,光检测器与多个峰值波长一对一对应设置于多个第2贯通孔中的任一个。
本发明将能够用作能够更加简便地测量在将多个峰值波长的照射光分别照射于样品时在该样品上产生的光的强度的装置和方法。
Claims (17)
1.一种光测量装置,其为测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度的装置,所述光测量装置的特征在于,包括:
照射部,其包含输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光的光源,将从所述光源输出的各个峰值波长的照射光在互不相同的照射期间照射于所述样品;
检测部,其包含与所述多个峰值波长一对一对应设置的多个光检测器,利用各光检测器接收因对应的峰值波长的照射光的照射而在所述样品上产生的产生光中的、在与所述照射光的照射方向不同的方向上发射的产生光,检测该接收的产生光的强度并输出检测信号;和
处理部,其具有共用地将从所述多个光检测器分别输出的检测信号作为模拟值输入的输入端子,并且被输入在所述光源输出各个峰值波长的照射光的照射期间输入到所述输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示因该峰值波长的照射光的照射而在所述样品上产生的产生光的强度的值输出。
2.如权利要求1所述的光测量装置,其特征在于:
所述照射部基于指示各个峰值波长的照射光的照射期间的同步信号,在互不相同的照射期间从所述光源输出各个峰值波长的照射光,
所述处理部基于所述同步信号进行从模拟值到数字值的转换处理。
3.如权利要求2所述的光测量装置,其特征在于:
还包括将所述同步信号输出到所述照射部和所述处理部的控制部。
4.如权利要求1~3中任一项所述的光测量装置,其特征在于:
所述处理部包括:输出与输入到所述输入端子的检测信号的值对应的电压值的信号转换器;和将从所述信号转换器输出的电压值转换为数字值并输出该数字值的AD转换器。
5.如权利要求4所述的光测量装置,其特征在于:
所述信号转换器包括积分器,该积分器具有基于输入到所述输入端子的检测信号蓄积电荷的电容部,并输出与所蓄积的电荷量对应的电压值。
6.如权利要求5所述的光测量装置,其特征在于:
所述信号转换器包括作为第1积分器的所述积分器和作为第2积分器的所述积分器,
所述第1积分器和所述第2积分器,与所述多个峰值波长的照射光各自的照射期间同步地交替输入所述检测信号。
7.如权利要求1~6中任一项所述的光测量装置,其特征在于:
所述照射部包括具有输出光的峰值波长互不相同的多个发光元件的所述光源,从选自所述多个发光元件中的任一个发光元件输出照射光,并将该照射光照射于所述样品。
8.如权利要求1~6中任一项所述的光测量装置,其特征在于:
所述照射部包括输出光波长为可变的所述光源,从所述光源输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光,并将该照射光照射于所述样品。
9.一种光测量方法,其为测量因对样品照射光而在该样品上产生的光的强度的方法,所述光测量方法的特征在于,包括:
光照射步骤,在包含输出选自多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光的光源的照射部中,在互不相同的照射期间将从所述光源输出的各个峰值波长的照射光照射于所述样品;
光检测步骤,在包含与所述多个峰值波长一对一对应设置的多个光检测器的检测部中,利用各光检测器接收因对应的峰值波长的照射光的照射而在所述样品上产生的产生光中的、在与所述照射光的照射方向不同的方向上发射的产生光,检测该接收的产生光的强度并输出检测信号;和
信号处理步骤,在具有共用地将从所述多个光检测器分别输出的检测信号作为模拟值输入的输入端子的处理部中,输入在所述光源输出各个峰值波长的照射光的照射期间输入到所述输入端子的模拟值,将与该模拟值对应的数字值作为表示因该峰值波长的照射光的照射而在所述样品上产生的产生光的强度的值输出。
10.如权利要求9所述的光测量方法,其特征在于:
在所述光照射步骤中,基于指示各个峰值波长的照射光的照射期间的同步信号,在互不相同的照射期间从所述光源输出各个峰值波长的照射光,
在所述信号处理步骤中,基于所述同步信号进行从模拟值到数字值的转换处理。
11.如权利要求10所述的光测量方法,其特征在于:
还包括将所述同步信号输出到所述照射部和所述处理部的同步步骤。
12.如权利要求9~11中任一项所述的光测量方法,其特征在于:
所述信号处理步骤包括:输出与输入到所述输入端子的检测信号的值对应的电压值的信号转换步骤;和将所输出的所述电压值转换为数字值并输出该数字值的AD转换步骤。
13.如权利要求12所述的光测量方法,其特征在于:
在所述信号转换步骤中,使用积分器,基于输入到所述输入端子的检测信号蓄积电荷,输出与所蓄积的电荷量对应的电压值。
14.如权利要求13所述的光测量方法,其特征在于:
在所述信号转换步骤中,使用2个所述积分器,与所述多个峰值波长的照射光各自的照射期间同步地交替进行电荷蓄积。
15.如权利要求9~14中任一项所述的光测量方法,其特征在于:
在所述光照射步骤中,使用具有输出光的峰值波长互不相同的多个发光元件的所述光源,从选自所述多个发光元件中的任一个发光元件输出照射光,并将该照射光照射于所述样品。
16.如权利要求9~14中任一项所述的光测量方法,其特征在于:
在所述光照射步骤中,使用输出光波长为可变的所述光源,从所述光源输出选自所述多个峰值波长中的任一个峰值波长的照射光,并将该照射光照射于所述样品。
17.如权利要求9~16中任一项所述的光测量方法,其特征在于:
所述产生光为荧光、散射光、或者由非线性光学现象产生的光。
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