JP2009210323A - Multichannel thermal lens spectrometry system and multichannel thermal lens spectrometry method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多チャンネル熱レンズ分光分析システム及び多チャンネル熱レンズ分光分析方法に関する。 The present invention relates to a multi-channel thermal lens spectroscopic analysis system and a multi-channel thermal lens spectroscopic analysis method.
従来から、化学反応の高速化や微少量での反応、オンサイト分析等の観点から、化学反応を微小空間で行うための集積化技術が注目されており、そのための研究が進められている。このような集積化技術の１つとして、マイクロチップ内部の微細流路で液体試料の混合、反応、分離、抽出、検出等を行うマイクロ化学システムがある。 Conventionally, from the viewpoint of speeding up a chemical reaction, reaction in a minute amount, on-site analysis, etc., an integration technique for performing a chemical reaction in a minute space has attracted attention, and research for that purpose has been advanced. As one of such integration techniques, there is a microchemical system that performs mixing, reaction, separation, extraction, detection, and the like of a liquid sample in a fine channel inside a microchip.
マイクロ化学システムで用いられるマイクロチップは、例えば溝が形成されたガラス基板上に、試料注入及び排出用の小孔が溝の対応位置に配置された他のガラス基板を接合したものであり、接合後、溝部分が微細流路を形成するものである。 A microchip used in a microchemical system is obtained by joining, for example, another glass substrate on which a small hole for sample injection and discharge is arranged at a corresponding position of a groove on a glass substrate on which a groove is formed. After that, the groove portion forms a fine flow path.
マイクロ化学システムにおいては、試料の量が微量であるので、試料の高感度な検出方法が必須となる。高感度な検出方法としては、例えば、熱レンズ効果を利用した光熱変換分光分析法を利用する熱レンズ分光分析法が挙げられる。 In a microchemical system, since the amount of the sample is very small, a highly sensitive detection method for the sample is essential. As a highly sensitive detection method, for example, a thermal lens spectroscopic method using a photothermal conversion spectroscopic method using a thermal lens effect can be cited.
熱レンズ分光分析法は、マイクロチップ内部の微細な流路を流れる試料に集光するようにマイクロチップ表面に光を照射し、照射された光を試料中の溶質が吸収して熱エネルギを放出し、この熱エネルギによって溶媒が局所的に温度上昇することによって屈折率が変化するという光熱変換効果、即ち、熱レンズ効果を利用するものである。 In thermal lens spectroscopy, light is irradiated onto the surface of the microchip so that it is focused on the sample flowing through the microchannel inside the microchip, and the solute in the sample absorbs the irradiated light and releases thermal energy. Then, the photothermal conversion effect that the refractive index is changed by the local temperature rise of the solvent by the heat energy, that is, the thermal lens effect is used.
具体的には、マイクロチップを顕微鏡の対物レンズの下方に配置し、励起光光源から出射され、例えば変調器によって所定の周波数で変調された所定波長の励起光を顕微鏡に入射させる。この励起光を顕微鏡の対物レンズを介してマイクロチップ内部の微細な流路内の試料溶液に集光照射する。このとき、集光照射された励起光の焦点位置は溶液試料中にあり、この焦点位置を中心として熱レンズが形成される。 Specifically, a microchip is disposed below the objective lens of the microscope, and excitation light having a predetermined wavelength emitted from an excitation light source and modulated at a predetermined frequency by a modulator, for example, is incident on the microscope. This excitation light is condensed and irradiated to a sample solution in a fine flow path inside the microchip through an objective lens of a microscope. At this time, the focal position of the excitation light condensed and irradiated is in the solution sample, and a thermal lens is formed around the focal position.
一方、検出光光源から出射された波長が励起光と異なる検出光を顕微鏡に入射させ、この検出光を励起光と同様に顕微鏡の対物レンズによって集光する。 On the other hand, detection light having a wavelength different from that of the excitation light emitted from the detection light source is made incident on the microscope, and this detection light is condensed by the objective lens of the microscope in the same manner as the excitation light.
これによって、熱レンズが凹レンズの効果を有するときには、検出光は試料溶液を透過して発散し、熱レンズが凸レンズの効果を有するときには、検出光は試料溶液を透過して集光する。この発散又は集光した検出光が、例えば集光レンズとフィルタを介して検出器に受光され、検出器は、受光した光を測定信号として検出する。この測定信号の強度は、試料溶液において形成された熱レンズに対応したものとなる。 As a result, when the thermal lens has the effect of a concave lens, the detection light passes through the sample solution and diverges. When the thermal lens has the effect of a convex lens, the detection light passes through the sample solution and is condensed. The diverging or condensed detection light is received by a detector via, for example, a condensing lens and a filter, and the detector detects the received light as a measurement signal. The intensity of this measurement signal corresponds to the thermal lens formed in the sample solution.
検出器によって検出された測定信号は、微小信号検出装置によって、試料溶液に対応する周波数成分が抽出され、抽出された周波数成分の強度を、ＰＣ等の情報処理装置によって分析し、試料溶液の濃度が求められる。なお、検出光は励起光と同じ波長のものでもよく、また、励起光が検出光を兼ねることもできる。 From the measurement signal detected by the detector, the frequency component corresponding to the sample solution is extracted by the minute signal detection device, the intensity of the extracted frequency component is analyzed by an information processing device such as a PC, and the concentration of the sample solution Is required. The detection light may have the same wavelength as that of the excitation light, and the excitation light can also serve as the detection light.
図２は、従来の熱レンズ分光分析システムの構成を概略的に示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional thermal lens spectroscopic analysis system.
図２において、この熱レンズ分光分析システムは、光源ユニットと、測定ユニットと、受光処理ユニットに大別される。 In FIG. 2, the thermal lens spectroscopic analysis system is roughly divided into a light source unit, a measurement unit, and a light reception processing unit.
光源ユニットは、励起光を出射する励起光光源３１、検出光を出射する検出光光源３２、及び励起光と検出光を合波する波長合波器３３を備える。
The light source unit includes an
測定ユニットは、波長合波器３３にて合波された励起光及び検出光をマイクロチップ３５の試料に照射するプローブ３６を備えている。波長合波器３３とプローブ３６とは光ファイバ３４によって接続されている。
The measurement unit includes a
受光処理ユニットは、試料を透過した検出光を受光し、光電変換してその強度に応じた信号を出力する光電変換器（フォトダイオード）３８、フォトダイオード３８の後流に順次接続されたＩＶアンプ３９、ロックインアンプ４１及び情報処理装置（ＰＣ）４２を備えている。
The light reception processing unit receives the detection light transmitted through the sample, photoelectrically converts it and outputs a signal corresponding to its intensity, and an IV amplifier sequentially connected to the downstream of the
励起光光源３１から出射された励起光は、波長合波器３３に入射し、該波長合波器３３の干渉フィルタ膜で反射して光ファイバ３４に入射する。一方、検出光光源３２から出射された検出光は、波長合波器３３に入射し、干渉フィルタ膜を透過して光ファイバ３４に入射し、励起光と合波する。
The excitation light emitted from the
光ファイバ３４により伝搬された励起光及び検出光はプローブ３６を介してマイクロチップ３５の内部の微細流路に注入された試料に照射され、励起光により、試料内に熱レンズが形成されて熱レンズ効果が生じる。一方、試料に照射された検出光は、形成された熱レンズによって屈折する。熱レンズによって屈折した検出光は、波長フィルタ３７を介してフォトダイオード３８に入射し、ここで光電変換され、試料の濃度に対応する強度を有す周波数成分を有する電気信号となる。
The excitation light and the detection light propagated by the
得られた電気信号は、後流のＩＶアンプ３９に送られる。I V アンプ３９は電気信号を電流−電圧変換すると共に増幅し、測定信号として後流のロックインアンプ４１に出力する。ロックインアンプ４１は、例えば励起光光源３１から導電線４０を介して送られてくる一定周波数の参照信号を使って、複数の周波数やノイズが混在した測定信号から、参照信号に対応する周波数成分を抽出し、熱レンズ信号として後流のＰＣ４２に出力する。ＰＣ４２は、熱レンズ信号を処理して検出光に対応する試料の濃度を求める。
The obtained electrical signal is sent to the downstream IV
このような熱レンズ分光分析ユニットに関する従来技術が開示された文献として、例えば特許文献１が挙げられる。 For example, Patent Document 1 is cited as a document disclosing the related art relating to such a thermal lens spectroscopic analysis unit.
ところで、このような１チャンネル用の熱レンズ分光分析ユニットは、複数のサンプルについて連続的に分析操作を行う連続分析には適しておらず、連続分析操作を行うためには、光源ユニット、測定ユニット及び受光処理ユニットを複数セットしたユニットを構築する必要がある。 By the way, such a one-channel thermal lens spectroscopic analysis unit is not suitable for continuous analysis in which a plurality of samples are continuously analyzed. In order to perform continuous analysis, a light source unit and a measurement unit are used. And it is necessary to construct a unit in which a plurality of light receiving processing units are set.
図３は、図２の１チャンネル用熱レンズ分光分析ユニットを、複数、例えば３個並列に組み合わせた多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットの概略構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a multi-channel thermal lens spectral analysis unit in which a plurality of, for example, three, one-channel thermal lens spectral analysis units in FIG. 2 are combined in parallel.
図３において、この熱レンズ分光分析ユニットは、励起光光源３１、検出光光源３２及び波長合波器３３からなる光源ユニットと、プローブ３６を有する測定ユニットと、フォトダイオード３８、ＩＶアンプ３９、ロックインアンプ４１及び情報処理装置（ＰＣ）４２を有する受光処理ユニットが、それぞれ符号ａ〜ｃを付した３組として並設されている。
しかしながら、図３に示した多チャンネルの熱レンズ分光分析ユニットは、チャンネル数分の光学系及び電気系が必要となり、部品点数が多くなって装置が大掛かりになり、コストも嵩むという問題がある。 However, the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit shown in FIG. 3 requires an optical system and an electrical system for the number of channels, which increases the number of parts, increases the apparatus, and increases the cost.
本発明の目的は、必要最小限の部品点数によって装置全体の小型化を図り、しかもコスト面でも有利な多チャンネル熱レンズ分光分析ユニット及び多チャンネル熱レンズ分光分析方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit and a multi-channel thermal lens spectroscopic analysis method that can reduce the size of the entire apparatus with the minimum number of parts and that are advantageous in terms of cost.
上記目的を達成するために、請求項１記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットは、励起光の光源と、検出光の光源と、前記励起光と前記検出光を合波する合波器とを備えた光源ユニットと、前記光源ユニットから出射された前記励起光と検出光を照射レンズを介して試料に照射し、前記励起光によって前記試料中に形成された熱レンズで発散又は集光した前記検出光を受光する測定ユニットと、前記測定ユニットから伝搬された前記検出光を光電変換して処理する受光処理ユニット、とを有し、前記測定ユニットを、それぞれ照射レンズを備えた複数の光路が並列に設けられた多チャンネル測定ユニットとし、前記光源ユニットと前記多チャンネル測定ユニットとの接続部に光スイッチを配置し、該光スイッチは、合波された前記励起光及び前記検出光を前記並列に設けられた複数の光路に切り替えて順次各光路に配置された照射レンズを介して各試料に照射することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to claim 1 includes: a light source for excitation light; a light source for detection light; and a multiplexer that combines the excitation light and the detection light. The light source unit provided, and the excitation light and detection light emitted from the light source unit are irradiated to the sample through an irradiation lens, and the excitation light diverges or collects with a thermal lens formed in the sample. A measurement unit that receives the detection light; and a light reception processing unit that photoelectrically converts the detection light propagated from the measurement unit and processes the measurement unit. A multi-channel measurement unit provided in parallel, and an optical switch is disposed at a connection portion between the light source unit and the multi-channel measurement unit, and the optical switch is combined with the excitation And characterized by irradiating the detection light to each sample through a plurality of illumination lenses arranged sequentially to each optical path is switched in the optical path provided in the parallel.
請求項２記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットは、請求項１に記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットにおいて、前記光源ユニットの前記合波器と前記光スイッチとの間、及び前記光スイッチと前記多チャンネル測定ユニットの各照射レンズとの間を、シングルモードの光ファイバで接続したことを特徴とする。
The multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to
請求項３記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットは、請求項１又は２記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットにおいて、前記各照射レンズは、それぞれ屈折率分布型レンズであることを特徴とする。
The multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to
請求項４記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットにおいて、前記各照射レンズに対応して、それぞれマルチモードの光ファイバからなる受光ファイバを設けたことを特徴とする。 The multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to claim 4 is the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the multi-mode thermal lens spectroscopic analysis unit corresponds to each irradiation lens. A light receiving fiber made of a fiber is provided.
請求項５記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットにおいて、前記合波器は、光の波長によって光を反射し、又は透過させる多層膜を備えていることを特徴とする。
The multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to
請求項６記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットにおいて、前記受光処理ユニットは、参照信号を使用して測定信号から特定の周波数成分を抽出するロックインアンプ及び高速フーリエ変換手段のいずれか一方を備えていることを特徴とする。
The multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to
上記目的を達成するために、請求項７記載の多チャンネル熱レンズ分光分析方法は、励起光光源から励起光を出射する励起光出射工程と、検出光光源から検出光を出射する検出光出射工程と、前記励起光と前記検出光を合波する合波工程と、合波された前記励起光及び前記検出光を並列接続された複数の光路に切り替えて順次各光路に配置された照射レンズを介して各試料に照射する照射工程と、前記励起光が照射された前記試料中に形成された熱レンズを透過した前記検出光をそれぞれ受光する受光工程と、前記各受光工程で受光した前記検出光を順次光電変換して処理し、前記各試料の濃度を検出する受光処理工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis method according to claim 7 includes an excitation light emitting step of emitting excitation light from the excitation light source and a detection light emitting step of emitting detection light from the detection light source. And a combining step for combining the excitation light and the detection light, and an irradiation lens sequentially arranged in each optical path by switching the combined excitation light and the detection light to a plurality of optical paths connected in parallel. An irradiation step of irradiating each sample through the light receiving step, a light receiving step of receiving the detection light transmitted through the thermal lens formed in the sample irradiated with the excitation light, and the detection received by each of the light receiving steps And a light receiving process for detecting the concentration of each sample by sequentially photoelectrically converting and processing the light.
請求項１に係る多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットによれば、光源ユニットと、測定ユニットと、受光処理ユニットとを有し、前記測定ユニットを複数の光路が並列に設けられた多チャンネル測定ユニットとし、前記光源ユニットと前記多チャンネル測定ユニットとの接続部に光スイッチを配置し、該光スイッチは、合波された前記励起光及び前記検出光を前記並列に設けられた複数の光路に切り替えて順次各光路に配置された照射レンズを介して各試料に照射するものとしたので、検出感度を低下することなく、光スイッチの位置情報を参照しながら、多チャンネルの各試料を効率よく、順次連続的に分析することができる。 According to the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to claim 1, the multi-channel measurement unit includes a light source unit, a measurement unit, and a light reception processing unit, and the measurement unit is a multi-channel measurement unit provided with a plurality of optical paths in parallel. An optical switch is disposed at a connection portion between the light source unit and the multi-channel measurement unit, and the optical switch switches the combined excitation light and detection light to the plurality of optical paths provided in parallel. Since each sample is irradiated sequentially through the irradiation lens arranged in each optical path, each sample of multiple channels can be efficiently and sequentially viewed while referring to the position information of the optical switch without reducing the detection sensitivity. It can be analyzed continuously.
請求項２に係る多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットによれば、光源ユニットの合波器と光スイッチとの間、及び光スイッチと多チャンネル測定ユニットの各照射レンズとの間を、シングルモードの光ファイバで接続したので、励起光と検出光を常に同軸とし、励起光をできるだけ絞って収差の少ない熱レンズを形成し、透過検出光の光量を多くして正確な測定が可能となる。
According to the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to
請求項３に係る多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットによれば、各照射レンズとして、それぞれ屈折率分布型レンズを用いたので、照射レンズを小型化することができ、これによって、多チャンネル熱レンズ分光分析ユニット全体の小型化を図ることができる。 According to the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to the third aspect, since the refractive index distribution type lens is used as each irradiation lens, the irradiation lens can be reduced in size. The entire analysis unit can be reduced in size.
請求項４に係る多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットによれば、各照射レンズに対応してマルチモードの光ファイバからなる受光ファイバを設けたので、各試料を透過した検出光を受光し易くなる。 According to the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit of the fourth aspect, since the light receiving fiber composed of the multimode optical fiber is provided for each irradiation lens, it becomes easy to receive the detection light transmitted through each sample.
請求項５に係る多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットによれば、合波器を、光の波長によって光を反射し、又は透過させる多層膜を備えているものとしたので、合波における損失が少なく、構成が簡単で、装置全体の小型化が容易となる。 According to the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit of the fifth aspect, since the multiplexer includes a multilayer film that reflects or transmits light according to the wavelength of light, there is little loss in multiplexing. The structure is simple and the entire apparatus can be easily downsized.
請求項６に係る多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットによれば、受光処理ユニットが、参照信号を使用して測定信号から特定の周波数成分を抽出するロックインアンプ及び高速フーリエ変換手段のいずれか一方を備えているので、検出光に対応した試料の濃度を効率よく検出することができる。
According to the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to
請求項７に係る多チャンネル熱レンズ分光分析方法によれば、合波した励起光と検出光を並列接続された複数の光路に切り替えて順次各光路に配置された照射レンズを介して各試料に照射し、試料を透過した検出光をそれぞれ受光し、光電変換して処理するようにしたので、検出感度を低下することなく、多チャンネルの試料を効率よく連続的に分析することができる。 According to the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis method according to claim 7, the combined excitation light and detection light are switched to a plurality of optical paths connected in parallel, and are sequentially applied to each sample via the irradiation lens disposed in each optical path. Since the detection light that has been irradiated and transmitted through the sample is received, photoelectrically converted, and processed, a multi-channel sample can be efficiently and continuously analyzed without lowering the detection sensitivity.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施の形態に係る多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットの概略構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit according to an embodiment of the present invention.
図１において、この多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットは、１系統の光源ユニット１０と、多チャンネル、例えば８チャンネルの測定ユニット２０と、１系統の受光処理ユニット３０とから主として構成されている。
In FIG. 1, the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit mainly includes a single
光源ユニット１０は、励起光光源１と、検出光光源２と、波長合波器３とを備える。波長合波器３は、２つの屈折率分布型ロッドレンズ、例えばセルフォックマイクロレンズ（ＳＭＬ、日本板硝子社の登録商標）が誘電体多層膜フィルタ（干渉フィルタ膜）を介して接合されたものであり、励起光光源１が光ファイバ４を介して一の屈折率分布型ロッドレンズに接続されており、検出光光源２が光ファイバ５を介して他の屈折率分布型ロッドレンズに接続されている。
The
測定ユニット２０における各光路は、それぞれ並列に接続されており、シングルモードの導光ファイバ１５ａ〜１５ｈと、これら導光ファイバ１５ａ〜１５ｈの一端にそれぞれ接続された屈折率分布型ロッドレンズからなるプローブ１４ａ〜１４ｈと、このプローブ１４ａ〜１４ｈにそれぞれ対向するようにマイクロチップ１２を介して配置された、例えばコア径２００μｍφマルチモードの受光ファイバ１６ａ〜１６ｈを備えている。各光路における各導光ファイバ１５ａ〜１５ｈの他端は、それぞれ光スイッチ１１に接続されており、光スイッチ１１は、例えばシングルモードの光ファイバ６によって導光ユニット１０の波長合波器３と接続されている。
Each optical path in the
各光路の各受光ファイバ１６ａ〜１６ｈは、それぞれ信号処理ユニット３０の光電変換器としてのフォトダイオード（ＰＤ）２１に接続されている。信号処理ユニット３０のフォトダイオード２１には、導電線２２を介して順次ＩＶアンプ２３、ロックインアンプ２４及び情報処理装置としてのＰＣ２５が接続されている。
Each of the
光源ユニット１０の励起光光源１と信号処理ユニット３０のロックインアンプ２４とは、導電線２６によって接続されており、励起光光源１のドライバから必要な信号がロックインアンプ２４に送られる。
The excitation light source 1 of the
以下、このような構成の多チャンネル熱レンズ分光分析ユニットの動作について説明する。 The operation of the multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit having such a configuration will be described below.
励起光光源１から出射された励起光は光ファイバ４内を伝搬して波長合波器３の一の屈折率分布型ロッドレンズに入射し、この屈折率分布型ロッドレンズ内を蛇行しながらビーム光が拡大する光ビームとなって他の一の屈折率分布型ロッドレンズとの接合面に配置された干渉フィルタ膜に入射し、ここで反射して光ビームとなって光ファイバ６に入射する。
The excitation light emitted from the excitation light source 1 propagates through the optical fiber 4 and enters the refractive index distribution type rod lens of the
一方、検出光光源２から出射された検出光は、光ファイバ５内を伝搬して波長合波器３の他の一の屈折率分布型ロッドレンズに入射し、この他の一の屈折率分布型ロッドレンズ内を蛇行しながらビーム径が拡大する光ビームとなって一の屈折率分布型ロッドレンズとの間に配置された干渉フィルタ膜に入射し、この干渉フィルタ膜を透過した後、光ビームとなって光ファイバ６に入射する。
On the other hand, the detection light emitted from the
波長合波器３で合波された励起光と検出光は、光ファイバ６内を伝搬して光スイッチ１１に入射し、光スイッチ１１の切り換えによって、例えば第１光路の光ファイバ１５ａに入射し、プローブ１４ａを経てマイクロチップ１２の例えば第１の試料１７ａに照射される。照射された励起光の焦点位置は溶液試料中にあり、この焦点位置を中心として試料内に熱レンズが形成されて熱レンズ効果が生じる。一方、試料内に照射された検出光は、励起光によって形成された熱レンズによって屈折し、試料濃度に対応する強度で、受光ファイバ１６ａによって受光され、フォトダイオード２１に入射する。
The excitation light and the detection light combined by the
フォトダイオード２１に入射した検出光は、ここで、光電変換され、試料の濃度に対応する強度を有する周波数成分を含む電気信号としてＩＶアンプ２３に送られる。ＩＶアンプ２３に送られた検出光に対応する信号は、ここで、電流−電圧変換されると共に増幅され、測定信号として後流のロックインアンプ２４に送られる。
Here, the detection light incident on the
ロックインアンプ２４は、導電線２６を経て励起光光源１のドライバから送信される一定周波数の参照信号を参照して、複数の周波数成分やノイズが混在した測定信号から参照信号に対応する周波数成分の信号を抽出する。得られた周波数成分信号は、後流のＰＣ２５に送信され、ここで、信号処理されて、例えば第１の試料１７ａの濃度が求められる。
The lock-in
このようにして、マイクロチップ１２の第１の試料１７ａについての分析が終了した後、光スイッチ１１を切り替えて、光源ユニット１０から出射した励起光及び検出光を第２の光路の導光ファイバ１５ｂに入射させ、同様に第２の試料１７ｂを透過した検出光を受光、処理して第２の試料についての分析を行う。
In this manner, after the analysis of the
以下、光スイッチ１１を切り替えて順次マイクロチップ１２の第３以降の試料１７ｃ〜１７ｈに励起光および検出光を照射し、試料内に形成された熱レンズを透過する検出光を受光し、検出光に基づく信号を時分割で処理して各チャンネルの試料濃度を測定する。
Thereafter, the
本実施の形態によれば、１つの光源ユニット１０を、光スイッチ１１を介して多チャンネルの測定ユニット２０に接続し、且つ、測定ユニット２０における各チャンネルに対応する受光ファイバ１６ａ〜１６ｈを信号処理ユニット３０のフォトダイオード（ＰＤ）２１に接続する構成としたので、装置全体を大型化させることなく、低コストで、多チャンネルの試料濃度を順次、連続的に測定することができる。
According to the present embodiment, one
本実施の形態において、全チャンネルの測定に要する１周期分の測定時間は、光スイッチ１１のチャンネル切り替え時間およびロックインアンプ２４の信号処理速度が律速となる。光チャンネル１１としては、例えばＩＯＴｅｃｈ社の「ｅｏｌ１×８」が用いられ、この光スイッチにおける各チャンネル切り替え時間は、例えば２０ミリ秒である。従って、これに信号処理時間を加えた時間が各チャンネルにおける必要最低測定時間となり、必要最低測定時間にチャンネル数を乗じて得られた時間が１周期分の最低測定時間となる。
In the present embodiment, the measurement time for one cycle required for the measurement of all channels is determined by the channel switching time of the
本実施の形態において、波長合波器３と光スイッチ１１とを接続する光ファイバ６及び測定ユニット２０の各光路における導光ファイバ１５ａ〜１５ｈとしてシングルモードの光ファイバを用いたことにより、励起光と検出光を常に同軸とし、励起光をできるだけ絞って収差の少ない熱レンズを形成し、これによって透過検出光の光量を多くして感度を向上することができる。
In the present embodiment, pumping light is obtained by using single-mode optical fibers as the
本実施の形態において、照射レンズ１４ａ〜１４ｈとして、屈折率分布型レンズを用いたことにより、照射レンズを小型化することができ、多チャンネル熱レンズ分光分析ユニット全体の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, by using a gradient index lens as the
本実施の形態において、受光ファイバ１６ａ〜１６ｈとして、例えばコア径２００μｍφのマルチモードファイバを用いたことにより、試料を透過した検出光が受光し易くなる。なお、コア径の大きいマルチモードファイバをチャンネル数に対応する数だけＰＤ２１に並列接続するためには、相当のスペースを要するので、スペースとの兼ね合いで受光ファイバ径が決定される。なお、受光ファイバで検出光を受光することにより、光ファイバのコア径がピンホールの役割を果たすので、ＰＤ２１の前段にピンホールを配置する必要がなくなる。
In the present embodiment, for example, a multimode fiber having a core diameter of 200 μmφ is used as the
本実施の形態において、波長合波器３が干渉フィルタ膜を有するものとしたので、合波における損失が少なく、構成が簡単で、装置全体の小型化が容易となる。
In the present embodiment, since the
本実施の形態においては、光スイッチを切り替えることによって、１チャンネルごとに時系列的に検出光に対応する信号が得られるので、例えば高速フーリエ変換手段（ＦＦＴ）を用いて周波数分解する必要はないが、ロックインアンプ２４に代えてＦＦＴを設けることもできる。ＦＦＴは、例えばＰＣ２５のソフトウエアの一部として組み込まれる。ＦＦＴを用いる場合は、励起光の光源１から信号を取り出す必要がない。ＦＦＴは、参照信号を要することなく、周波数分解によって目的の信号を取り出すことができる。
In the present embodiment, by switching the optical switch, a signal corresponding to the detection light is obtained in time series for each channel, so there is no need for frequency decomposition using, for example, fast Fourier transform means (FFT). However, instead of the lock-in
本実施の形態は、光源ユニット１０と多チャンネルの測定ユニット２０との接続部に光スイッチ１１を配置したことにより、光スイッチを切り替えるだけで、光源から出射され合波された励起光及び検出光をそのままの光量で測定ユニットの各光路のプローブ１４ａ〜１４ｈまで伝搬することができるので、感度の高い測定が可能となる。なお、光源ユニット１０と多チャンネルの測定ユニット２０とを分配器を介して接続することもできるが、分配器を用いると、光源から出射された励起光及び検出光が分配器によって各光路に分配されてしまうので、本実施の形態に比べて検出感度が低下する。
In the present embodiment, the
１ 励起光光源
２ 検出光光源
３ 波長合波器
４、５、６ 光ファイバ
１０ 光源ユニット
１１ 光スイッチ
１２ マイクロチップ
１４ａ〜１４ｈ プローブ
１５ａ〜１５ｈ 導光ファイバ
１６ａ〜１６ｈ 受光ファイバ
１７ａ〜１７ｈ 試料
２０ 測定ユニット
２１ フォトダイオード
２２ 導電線
２３ ＩＶアンプ
２４ ロックインアンプ
２５ 情報処理装置（ＰＣ）
２６ 導電線
３０ 受光処理ユニット
３１ 励起光光源
３２ 検出光光源
３３ 波長合波器
３４ 光ファイバ
３５ マイクロチップ
３６ プローブ
３７ 波長フィルタ
３８ フォトダイオード
３９ ＩＶアンプ
４０ 導電線
４１ ロックインアンプ
４２ 情報処理装置（ＰＣ）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
26
Claims (7)
前記光源ユニットから出射された前記励起光と検出光を照射レンズを介して試料に照射し、前記励起光によって前記試料中に形成された熱レンズで発散又は集光した前記検出光を受光する測定ユニットと、
前記測定ユニットから伝搬された前記検出光を光電変換して処理する受光処理ユニット、とを有し、
前記測定ユニットを、それぞれ照射レンズを備えた複数の光路が並列に設けられた多チャンネル測定ユニットとし、
前記光源ユニットと前記多チャンネル測定ユニットとの接続部に光スイッチを配置し、該光スイッチは、合波された前記励起光及び前記検出光を前記並列に設けられた複数の光路に切り替えて順次各光路に配置された照射レンズを介して各試料に照射することを特徴とする多チャンネル熱レンズ分光分析ユニット。 A light source unit including a light source of excitation light, a light source of detection light, and a multiplexer that combines the excitation light and the detection light;
Measurement by irradiating the sample with the excitation light and detection light emitted from the light source unit via an irradiation lens, and receiving the detection light diverged or condensed by a thermal lens formed in the sample by the excitation light Unit,
A light receiving processing unit that photoelectrically converts and processes the detection light propagated from the measurement unit, and
The measurement unit is a multi-channel measurement unit in which a plurality of optical paths each provided with an irradiation lens are provided in parallel,
An optical switch is disposed at a connection portion between the light source unit and the multi-channel measurement unit, and the optical switch sequentially switches the combined excitation light and the detection light to the plurality of optical paths provided in parallel. A multi-channel thermal lens spectroscopic analysis unit that irradiates each sample through an irradiation lens arranged in each optical path.
検出光光源から検出光を出射する検出光出射工程と、
前記励起光と前記検出光を合波する合波工程と、
合波された前記励起光及び前記検出光を並列接続された複数の光路に切り替えて順次各光路に配置された照射レンズを介して各試料に照射する照射工程と、
前記励起光が照射された前記試料中に形成された熱レンズを透過した前記検出光をそれぞれ受光する受光工程と、
前記各受光工程で受光した前記検出光を順次光電変換して処理し、前記各試料の濃度を検出する受光処理工程と、
を有することを特徴とする多チャンネル熱レンズ分光分析方法。 An excitation light emitting step for emitting excitation light from the excitation light source;
A detection light emitting step for emitting detection light from the detection light source;
A combining step of combining the excitation light and the detection light;
An irradiation process of irradiating each sample through an irradiation lens sequentially arranged in each optical path by switching the combined excitation light and the detection light to a plurality of optical paths connected in parallel,
A light receiving step for receiving each of the detection lights transmitted through a thermal lens formed in the sample irradiated with the excitation light;
A light receiving process for sequentially photoelectrically converting and processing the detection light received in each light receiving step, and detecting the concentration of each sample;
A multi-channel thermal lens spectroscopic analysis method comprising:
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103837510A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-04 | 财团法人工业技术研究院 | Fluorescence measurement cavity, system and method thereof |
| KR101537055B1 (en) * | 2014-10-31 | 2015-07-16 | 주식회사 로탬 | Multi channel absorbrance analysis system |
| RU2659327C2 (en) * | 2016-06-16 | 2018-06-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of two-beam thermal lens measurements with simultaneous recording of transmission of test sample |
| KR102522278B1 (en) * | 2021-10-29 | 2023-04-17 | 주식회사 신코 | High-speed absorbance measurement microplate reader using a dual array sensor |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002365251A (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microchemical system |
| JP2002365252A (en) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microchemical system |
| JP2003130826A (en) * | 2001-10-22 | 2003-05-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Method for photothermal spectroscopic analysis, and micro-chemical system |
| JP2004101470A (en) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microchemical system, light source unit for microchemical system and photothermal conversion spectrometric method |
| JP2005110529A (en) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | Microbioassay system |
| JP2005207881A (en) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Chip for microchemical system, photothermal spectroscopy using the chip, and manufacturing method of the chip for microchemical system |
| JP2005227250A (en) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Hitachi Chem Co Ltd | Biochemical analysis method and biochemical analyzer |
| JP2006184249A (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Asahi Kasei Corp | Thermal lens spectroscopic analyzer |
| JP2006234794A (en) * | 2005-01-27 | 2006-09-07 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Thermal lens spectrophotometery system, fluorescent detection system, signal detection method, device, system, and program, and storage medium |
| JP2007085910A (en) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Fujifilm Corp | Sample analyzer |
-
2008
- 2008-03-03 JP JP2008052004A patent/JP2009210323A/en active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002365251A (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microchemical system |
| JP2002365252A (en) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microchemical system |
| JP2003130826A (en) * | 2001-10-22 | 2003-05-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Method for photothermal spectroscopic analysis, and micro-chemical system |
| JP2004101470A (en) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Microchemical system, light source unit for microchemical system and photothermal conversion spectrometric method |
| JP2005110529A (en) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | Microbioassay system |
| JP2005207881A (en) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Chip for microchemical system, photothermal spectroscopy using the chip, and manufacturing method of the chip for microchemical system |
| JP2005227250A (en) * | 2004-02-11 | 2005-08-25 | Hitachi Chem Co Ltd | Biochemical analysis method and biochemical analyzer |
| JP2006184249A (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Asahi Kasei Corp | Thermal lens spectroscopic analyzer |
| JP2006234794A (en) * | 2005-01-27 | 2006-09-07 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Thermal lens spectrophotometery system, fluorescent detection system, signal detection method, device, system, and program, and storage medium |
| JP2007085910A (en) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Fujifilm Corp | Sample analyzer |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103837510A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-04 | 财团法人工业技术研究院 | Fluorescence measurement cavity, system and method thereof |
| KR101537055B1 (en) * | 2014-10-31 | 2015-07-16 | 주식회사 로탬 | Multi channel absorbrance analysis system |
| RU2659327C2 (en) * | 2016-06-16 | 2018-06-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of two-beam thermal lens measurements with simultaneous recording of transmission of test sample |
| KR102522278B1 (en) * | 2021-10-29 | 2023-04-17 | 주식회사 신코 | High-speed absorbance measurement microplate reader using a dual array sensor |
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