JP2016173265A - 光測定装置及び光測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、試料保持部が十分な遮光性を有しつつ、光誘起蛍光測定及び吸光度測定を同時に実施することを可能とする光測定装置等を提供することを目的とする。【解決手段】 第1光源から放出され測定対象を透過した第1測定光の光強度を測定する第1測定部と、第2光源から放出された光が照射された測定対象からの蛍光である第2測定光を測定する第2測定部とを備える光測定装置であって、第1光源から放出された光及び第2光源から放出された光が通過する導光部と、測定対象を保持する試料保持部と、導光部及び試料保持部を包囲する吸光部とを備え、試料保持部が、第1入射光及び第2入射光を測定対象に導光する入射光共用導光窓と、測定対象から第1測定部へと第1測定光を導光する第1測定光導光窓と、測定対象から第2測定部へと第2測定光を導光する第2測定光導光窓を有する光測定装置である。【選択図】 図2

Description

本発明は、光測定装置及び光測定方法に関し、特に、第1光源から放出され測定対象を透過した第1測定光の光強度を測定する第1測定部と、第2光源から放出された光が照射された測定対象からの蛍光である第2測定光を測定する第2測定部とを備える光測定装置等に関する。
先に発明者らは、ライフサイエンス分野におけるポイントオブケア検査(POCT)の要請に対応可能である光誘起蛍光測定装置を提案した。本測定装置は、分析が必要な現場において、検査時間が短く、かつ高精度な評価分析であるような小型かつ携帯可能なものであり、測定法としては例えばレーザ誘起蛍光法(Laser Induced Fluorescence:LIF)が利用される。
LIFは、計測する対象である原子や分子の共鳴遷移を利用して励起準位に合致した(波長をチューニングした)レーザ光を照射して計測対象(原子や分子)を励起し、それによって引き起こされる発光(蛍光)を測定する手法である。蛍光の強度から測定対象の濃度が算定され、蛍光のスペクトル分布から測定対象の温度が算定される。
更に発明者らは、光誘起蛍光測定装置において、試料から放出される蛍光以外の光を吸収する色ガラスフィルタに換えて、色ガラスフィルタと同等の光学性能を有する有機光機能材(樹脂等の高分子物質に有機光機能材料を分散させた光学材料)を使用することを提案した。
従来より、オプトエレクトロニクス分野において、有機光機能材は、例えば、レーザ媒質、光学フィルタ、光デバイス等に用いられている。特許文献1においては、ポリジメチルシロキサン(以下、PDMSとも言う)に、例えばピロメテン系色素を含有させた固体色素レーザ媒質が提案されている。また、特許文献2においては、試料が注入・排出される流路(マイクロチャンネル)を有するマイクロチップに励起光源、検出器を設けたマイクロ流体装置において、必要な波長のみを選択的に透過させる光学フィルタ領域として、PDMSに例えばスダン色素ファミリー(Sudan dye family)に属する色素を分散させた有機光機能材が使用されている。
図10に、発明者らが提案した光誘起蛍光測定装置301の構成例を示す。なお、本願出願時点で図10に示す光誘起蛍光測定装置301は、未公知である。光誘起蛍光測定装置301は、レーザ光源等の固体光源303、被測定試料を保持する試料保持部305、レンズや光学フィルタ等からなる蛍光収集光学系、光電子増倍管などの蛍光測定器309を含む。
具体的には、少なくともレーザ光源(固体光源303)の光出射面307、光電子増倍管(蛍光測定器309)の受光面311は、固体光源303からの励起光、試料から放出される蛍光を含む光に対して透明なPDMS等の樹脂に埋設されるか、もしくは接触する。さらに、光出射面307から受光面311までの光路に形成される蛍光収集光学系も同じく透明なPDMS等の樹脂に埋設されており、また透明な樹脂自体が蛍光収集光学系の一部を構成する。すなわち、透明な樹脂によりレーザ光源の光出射面307、試料保持部305、蛍光収集光学系、光電子増倍管の受光面311が一体化して保持され、かつ、位置決めされる。
蛍光収集光学系は、第1のシリコーン樹脂365、第1の空気室367、第2のシリコーン樹脂369、ノッチフィルタ371、第3のシリコーン樹脂373、第2の空気室375、光学フィルタ351(構造物1)を有する。また、光学フィルタ351は、自家蛍光の迷光、ラマン光のうち測定対象である蛍光以外の光を除去するものであり、色素拡散抑制部材377と色素含有シリコーン樹脂379とを有する。
そして、各構成要素を一体化して保持する透明な樹脂構造は、励起光、試料保持部に励起光が照射される際に発生する自家蛍光、及び励起光が樹脂内を進行する際、樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する顔料がほぼ一様に含有している樹脂により包囲される。すなわち、この顔料が含有されている樹脂は、試料保持部205、蛍光測定器209、及び、蛍光収集光学系等を保持する筐体213を構成する。
この顔料が含有されている樹脂には、必要に応じて、固体光源203や蛍光測定器209の少なくとも一部が埋設されるとともに、図示を省略した固体光源203及び蛍光測定器209に電力を供給する電力源が埋設される。そのため、光学素子等の位置変動が起こりにくく外部からの衝撃に対して安定であり、また光学素子を保持するホルダも不要なので、光誘起蛍光測定装置201は小型かつ携帯可能である。
また、光が透過する導光空間を包囲するシリコーン樹脂は、励起光、試料保持部に励起光が照射される際に発生する自家蛍光、及び励起光が樹脂内を進行する際、樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する顔料をほぼ一様に含有しているので、装置外部に励起光や測定光である蛍光は放出されず、外部からの光が蛍光収集光学系等の内部に入ることもない。従って、高精度な測定が可能となる。また、励起光やその反射光・散乱光等の迷光は、一旦、顔料含有樹脂に入射すると吸収され、迷光の複雑な多重反射は殆ど発生しない。よって、蛍光収集光学系は、複雑な迷光の多重反射に対応する必要がなく簡便化され、結果的に光誘起蛍光測定装置201は小型化される。
光を利用した試料の測定分析法としては、光誘起蛍光測定の他に吸光度測定法がある。光吸光度測定法は、試料溶液に光を照射し、照射光が試料を通過する際に生じる試料溶液中の測定対象となる物質による光吸収の割合(すなわち吸光度)を測定することより、当該物質の濃度を定量的に分析する方法である。
通常、吸光度測定は、特定の波長の光が照射され、試料通過後の光強度を測定器(例えば、RGBセンサ)にて測定し、吸光度を測定する。なお、照射する光は特定の波長の光とは限らず、白色光を照射するようにしてもよい。
近年、例えば、ライフサイエンス分野において、同一の試料に対して、光誘起蛍光測定及び吸光度測定を同時に行う要請が高まっている。同時に測定することで、経時変化測定が容易となり、また、少量の試料での測定が可能となる。特に、PCR管に採取した少量の試料について両測定を実施可能な測定器(以下、複合センサと言う。)を提供することは、ライフサイエンス分野におけるポイントオブケア検査(POCT)の要請に対応するにあたり、重要となる。
国際公開第2012/133920号公報 特表2009−516162号公報
しかしながら、1つの光測定装置内に複数のセンサを設けるには、新たな試料保持部や導光部等の設計の余地があった。特に、複数の光源からの光の入射と出射を可能とする試料保持部については、ノイズを排除する遮光性を確保するために導光窓を必要最小限とすべき課題があった。
ゆえに、本発明は、試料保持部が十分な遮光性を有しつつ、光誘起蛍光測定及び吸光度測定を同時に実施することを可能とする光測定装置等を提供することを目的とする。
本発明の第1の観点は、第1光源と、前記第1光源から放出され測定対象を透過した第1測定光の光強度を測定する第1測定部と、第2光源と、前記第2光源から放出された光が照射された測定対象からの蛍光である第2測定光を測定する第2測定部とを備える光測定装置であって、前記第1光源から放出された光が前記第1測定部に至るまで及び前記第2光源から放出された光が前記第2測定部に至るまでに光が通過する導光部と、前記測定対象を保持する試料保持部と、前記導光部及び前記試料保持部を包囲する吸光部とを備え、前記導光部は、前記第1光源から放出される第1入射光、前記第1測定光、前記第2光源から放出される第2入射光及び前記第2測定光に対して透明な第1樹脂で構成されており、前記試料保持部が、前記第1入射光及び前記第2入射光を前記測定対象に導光する入射光共用導光窓と、前記測定対象から前記第1測定部へと前記第1測定光を導光する第1測定光導光窓と、前記測定対象から前記第2測定部へと前記第2測定光を導光する第2測定光導光窓を有する光測定装置である。
本発明の第2の観点は、第1の観点の光測定装置であって、前記第1測定部の受光面が、前記第1測定光の光軸に対して、直交せずに傾斜していることを特徴とする。
本発明の第3の観点は、第2の観点の光測定装置であって、前記受光面が、前記第2入射光の光軸と前記第2測定光の光軸を含む平面に対して、直交せずに傾斜していることを特徴とする。
本発明の第4の観点は、第1から第3の観点のいずれかの光測定装置であって、前記導光部のうちの前記第2光源と前記試料保持部との間に、前記第2入射光の光軸を前記第1入射光の光軸と平行にする第1光学部材をさらに備える。
本発明の第5の観点は、第4の観点の光測定装置であって、前記試料保持部と前記第2測定部との間にあって前記第2測定光とは波長が異なる光を遮光する第2光学部材をさらに備え、前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記第1入射光を通過させると共に、前記第2入射光を反射する光学特性を有することを特徴とする。
本発明の第6の観点は、第1から第5の観点のいずれかの光測定装置であって、前記導光部のうちの前記試料保持部と前記第2測定部との間に、色素を有する第2樹脂からなる光学フィルタ部をさらに備える。
本発明の第7の観点は、第6の観点の光測定装置であって、前記光学フィルタ部の周囲に、色素拡散抑制部をさらに備える。
本発明の第8の観点は、第7の観点の光測定装置であって、前記光学フィルタ部と前記色素拡散抑制部との間に、前記第2測定光とは異なる波長の光を吸収する第2吸光部をさらに備える。
本発明の第9の観点は、第8の観点の光測定装置であって、前記第2吸光部は、前記光学フィルタ部を構成する前記第2樹脂と同一の樹脂で構成されており、前記色素とは異なる第2色素を含むものである。
本発明の第10の観点は、第1光源と、前記第1光源から放出され測定対象を透過した第1測定光の光強度を測定する第1測定部と、第2光源と、前記第2光源から放出された光が照射された測定対象からの蛍光である第2測定光を測定する第2測定部とを備える光測定装置における光測定方法であって、前記光測定装置は、前記第1光源から放出された光が前記第1測定部に至るまで及び前記第2光源から放出された光が前記第2測定部に至るまでに光が通過する導光部と、前記測定対象を保持する試料保持部と、前記導光部及び前記試料保持部を包囲する吸光部とを有し、前記導光部は、前記第1光源から放出される第1入射光、前記第1測定光、前記第2光源から放出される第2入射光及び前記第2測定光に対して透明な第1樹脂で構成されており、前記試料保持部が、前記第1入射光及び前記第2入射光を前記測定対象に導光する入射光共用導光窓と、前記測定対象から前記第1測定部へと前記第1測定光を導光する第1測定光導光窓と、前記測定対象から前記第2測定部へと前記第2測定光を導光する第2測定光導光窓を有し、前記第1光源及び前記第2光源が、それぞれ前記第1入射光及び前記第2入射光を前記入射光共用導光窓を通じて前記測定対象に照射する照射ステップを含む、光測定方法である。
本発明の各観点によれば、第1入射光及び第2入射光を同一の導光窓から測定対象に導光することができる。そのため、試料保持部の導光窓を必要最小限に抑えることができる。その結果、十分な遮光性を有する試料保持部を有し、光誘起蛍光測定及び吸光度測定を同時に実施できる光測定装置等を提供することが可能となる。
ここで、第1測定部の受光面からの反射光が再度試料保持部に入射してしまうと、光誘起蛍光度測定及び吸光度測定の精度を下げることとなる。
そこで、本発明の第2の観点によれば、吸光センサの受光面に入射した吸光測定光やLIF励起光の一部(以下、吸光測定面入射光と称する)は、吸光測定用光源から吸光センサを結ぶ光軸とは異なる方向に反射し、導光部を包囲する吸光部に入射して吸収される。よって、高精度な光測定が容易となる。
さらに、本発明の第3の観点によれば、迷光が蛍光収集光学系へ進行することを、より確実に低減可能となる。
さらに、本発明の第4の観点によれば、LIF用光源として、レーザ光源ではなくLED等の多波長の光を含む光源を用いても、特定の波長の励起光のみを試料へと導光することが容易となる。
また、本発明の第4の観点によれば、LIF用光源と吸光用光源を隣接させて配置しなくても、試料保持部の同一の導光窓に、LIF用入射光及び吸光用入射光を導光することができる。よって、光測定装置の設計自由度が向上し、小型の光測定装置を提供することが容易となる。
さらに、本発明の第5の観点によれば、第1光学部材及び第2光学部材を1種の光学部材として提供できる。そのため、第2入射光(励起光)等の迷光のLIF用センサへの入射を減少させることが容易となる。
さらに、本発明の第6の観点によると、従来の光測定装置で第2測定光のみを透過させ、それ以外の光を吸収させる色ガラスフィルタが不要になり、さらに携帯や運搬による衝撃に強い光測定装置等を提供することが可能となる。
さらに、本発明の第7の観点によると、色素拡散抑制部が、光学フィルタ部内の色素の外部への拡散を抑制し、光学フィルタ部の当初のフィルタ機能を維持することが可能な光測定装置等を提供することが可能となる。
光測定装置において、光の反射や散乱を抑制することが好ましいことに鑑みると、異種の材料である色素拡散抑制部を設けることには阻害要因がある。本願発明の第7の観点は、色素を有する光学フィルタ部から筐体への色素の拡散が問題となり得るとの課題認識に基づき色素拡散抑制部を設けることとした技術的思想に特徴がある。
さらに、本発明の第8の観点によると、第2測定光が透過する導光部を確保しつつ、光学フィルタ部における反射・散乱を抑制することが可能となる。
さらに、本発明の第9の観点によれば、第2吸光部と光学フィルタ部とが同一素材であるため、両者の屈折率が同じであり、境界面での反射・散乱の発生を抑制することがさらに容易となる。
複合センサの仮想的な構造の模式図である。 本発明の実施例1に係る複合センサの全体図である。 本発明の実施例1に係る測定光照射兼吸光測定ユニット部分の拡大図である。 本発明の複合センサの構造の模式図である。 実施例1に係る吸光センサ周辺部の拡大図である。 本発明の実施例2に係る複合センサの全体図である。 図6に示されるA−A断面図の一部を示す図である。 本発明の色素拡散抑制部材を備える光学フィルタ部の拡大図である。 本発明の第2吸光部を備える光学フィルタ部の拡大図である。 本発明の発明者らが先に提案した従来の光誘起蛍光測定装置の全体図である。
以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。
なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
まず、図1を参照して、単純に吸光センサ及び蛍光センサを備える複合センサを想定し、その構造について述べる。図1は、複合センサの仮想的な構造の模式図である。
図1を参照して、透明なシリコーン樹脂内227に、測定試料を保持するPCR管からなる試料保持部205、吸光測定用白色光源217の光放出面218、光誘起蛍光測定(LIF)用光源219の光放出面220、吸光度を測定する吸光センサ221の受光面222、試料から放出される蛍光を収集して蛍光を測定するLIF用センサ223に導光する蛍光収集光学系225、及び、LIF用センサ223の受光面224が埋設されている。さらに、これらを包囲するように迷光吸収用の黒色顔料を含有するシリコーン樹脂229が設けられている。
また、試料保持部205は、LIF用光源219からの励起光が入射する励起光入射窓231、蛍光が出射する蛍光出射窓233、吸光測定用白色光源217からの入射光が入射する吸光入射窓235、吸光測定用白色光源217からの透過光が出射する吸光出射窓237、及び、LIF用光源219からの励起光がPCR管からなる試料保持部205を透過して出射する励起光出射窓243を有する。
図1に示すような構成の複合センサによれば、迷光吸収用の黒色顔料が含有されているシリコーン樹脂229に包囲されているので、迷光が外部に放出されない。また、導光部を形成する透明シリコーン樹脂227と黒色顔料が含有されているシリコーン樹脂229との材質を同じにすることにより、両者の界面における反射が殆ど発生しない。よって、一旦、迷光が前記界面に到達すると、界面での反射により導光部(透明シリコーン)内に再び進入することは殆どなく、ノイズが低減される。
例えば、LIF用光源219から放出されるLIF用の測定光(励起光)のうち、試料の励起に寄与せず試料保持部205を通過した励起光は、黒色顔料含有シリコーン樹脂229に入射し、黒色顔料にて吸収される。また、吸光測定用白色光源217からの吸光度用測定光は、矢印のように吸光センサ221に到達する。
しかしながら、図1の構造の場合では、以下のような問題点が発生する。複合センサではなく、LIF測定装置、もしくは、吸光度測定装置のみであれば、光源から試料への入射光を導光するための窓(以下、入射光導光窓と言う。)、及び、試料からセンサへ測定光を導光するための窓(以下、測定光導光窓と言う。)を除いた試料保持部205の周囲を黒色顔料シリコーン樹脂で包囲することで、試料保持部205上での散乱によるノイズ減少させることができる。しかし、図1の構造の複合センサでは、LIF用入射光導光窓231、LIF用測定光導光窓233、吸光用入射光導光窓235、及び、吸光用測定光導光窓237の計四ヵ所の導光窓が必要となる。よって、試料保持部205を包囲する黒色顔料含有シリコーン樹脂による遮光性が不十分となり、例えば、吸光用測定光の試料保持部205による散乱光が、ノイズとして蛍光測定用の蛍光収集光学系225に進行することもある。
そこで、以下ではノイズを低減することを可能とする、本発明に係る複合センサの実施例について述べる。
図2及び図3に第1の実施例の構成例を示す。本構造は、図10に示す光誘起蛍光測定装置におけるLIF用光源(DPSSレーザヘッド)303と試料保持部305を、吸光測定用光源1・LIF用光源3・試料保持部5・吸光センサ7等を含む測定光照射兼吸光測定ユニット9に代えたものである。
測定光照射兼吸光測定ユニット
(A)吸光測定用光源
吸光測定用光源1としては、例えば、白色光を放出するLEDが用いられる。
(B)LIF用光源
LIF用光源3としては、例えば、中心波長532nmである光を放出するLED、もしくは、半導体励起のNd:YVOレーザ(波長1064nm)の第2高調波である波長532nmのレーザビームを放出するグリーンレーザ装置が用いられる。
(C)試料(測定対象)
本実施例においては、測定用試料として、532nmのレーザビームを照射すると、波長570nm〜580nmの蛍光を放出する蛍光試薬であるQ−bodyを用いた。
(D)試料保持部
試料保持部5としては、例えば、ポリスチレン製PCRチューブが用いられる。このPCRチューブは先端がテーパ状になっており、液体状の試料を投入しても、PCRチューブの先端側で気泡が出来にくい。この試料を保持するための試料保持部5は、当該試料保持部を構成するPCRチューブの先端側に光源からの光が照射されるように位置決めされる。
なお、本発明の複合センサの構造の模式図である図4に示されるように、図2、図3に示す試料保持部5(図4では試料保持部205)の周囲は、入射光共用導光窓239、吸光用測定光導光窓237、及び、LIF用測定光導光窓233を除いて、顔料含有シリコーン樹脂229で包囲されている。
(E)吸光センサ
吸光センサ7としては、例えば、RGBカラーセンサが用いられる。
(F)光学系(導光部、迷光対策など)
図3に示すように、吸光測定用光源1から放出される吸光測定用入射光11は、当該光に透明な第1のシリコーン樹脂12(本願請求項の「第1樹脂」の一例であり、例えば、PDMSが用いられる。)からなる導光部Aを進み、試料が保持されている試料保持部5に入射する。
導光部Aは、吸光測定用光源1と試料保持部5との間に設けられている。導光部Aの試料保持部5側の端部には、第1の45度反射型ノッチフィルタ15が設けられている。第1の45度反射型ノッチフィルタ15と試料保持部5と間には、透明な第1のシリコーン樹脂12からなる導光部Cが設けられている。
第1の45度反射型ノッチフィルタ15は、吸光測定用光源1からの吸光測定用入射光11を透過させ、LIF用光源3からの波長532nm光及びその近傍にある波長域の光が入射角45度で入射した場合、この光を反射する。
よって、吸光測定用光源1から放出される吸光測定用入射光11は、導光部A、第1の45度反射型ノッチフィルタ15、導光部Cを経由して、試料保持部5の試料に入射する。
一方、LIF用光源3から放出されるLIF用励起光19は、この光に透明な第1のシリコーン樹脂12からなる導光部Bを進み、第1の45度反射型ノッチフィルタ15により反射され、導光部Cを経由して試料保持部5の試料に入射する。
導光部Bは、LIF用光源3と第1の45度反射型ノッチフィルタ15との間に設けられていて、導光部Cに交差するように連結されている。また、第1の45度反射型ノッチフィルタ15と交差する導光部Bと対応する位置であって、第1の45度反射型ノッチフィルタ15の光入射面と反対側の面に、透明な第1のシリコーン樹脂12からなる導光部B’が設けられている。
試料保持部5と吸光センサ7との間には、透明な第1のシリコーン樹脂12からなる導光部Dが設けられている。試料保持部5の試料に入射した吸光測定用入射光11は、試料の特性に基づき特定の波長域の光の一部が吸収されて、吸光測定光27として導光部Dを経由して吸光センサ7に入射する。吸光センサ7による測定結果は、図示を省略した演算部に送出され、当該演算部にて試料の吸光度が演算にて求められる。
一方、導光部Cを経由して試料保持部5の試料に入射したLIF用励起光19は、試料保持部5内の試料を励起する。励起された試料は、試料の特性に基づき特定の波長域の蛍光29を放出する。この蛍光は、透明な第1のシリコーン樹脂12からなる導光部Eを経由して、測定光照射兼吸光測定ユニット9から第1の色素含有シリコーン樹脂33に入射する。
ここで、測定光照射兼吸光測定ユニット9に含まれる、吸光測定用光源1、LIF用光源3、第1の45度反射型ノッチフィルタ15、導光部A、導光部B、導光部C、導光部D、導光部E、吸光センサ7からなる光学系は、例えばPDMSに炭素からなる黒色顔料が分散されている顔料含有シリコーン樹脂35(本願請求項の「吸光部」の一例)からなるユニット筐体37に埋設されている。すなわち、吸光測定用光源1、導光部A、第1の45度反射型ノッチフィルタ15、導光部C、試料保持部5、導光部D、吸光センサ7からなる吸光測定用光学系、LIF用光源3、導光部B、第1の45度反射型ノッチフィルタ15、導光部C、試料保持部5、導光部EからなるLIF用測定光導光・蛍光放出光学系は、顔料含有シリコーン樹脂35(ユニット筐体37)により包囲されている。
顔料含有シリコーン樹脂35に分散されている顔料は、LIF用光源3から放出されるLIF用励起光19、試料保持部5にLIF用励起光19が照射される際に発生する自家蛍光、及びLIF用励起光19が樹脂(導光部B、導光部C、導光部B’)内を進行する際に樹脂から発生するラマン光や、吸光測定用光源1からの吸光測定用入射光11、試料保持部5に吸光測定用入射光11が照射される際に発生する自家蛍光、試料保持部5内の試料を通過した吸光測定光27、吸光測定用入射光11及び吸光測定光27が樹脂(導光部A、導光部C、導光部D)内を進行する際に樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する。
吸光測定用光学系やLIF用測定光導光・蛍光放出光学系の導光部を形成する導光部A、導光部B、導光部B’、導光部C、導光部D、導光部Eを構成する第1のシリコーン樹脂12の材質と顔料含有シリコーン樹脂35の材質を同一にすると、これらの屈折率は全て同じとなる。よって、各導光部と、各導光部を包囲する顔料含有シリコーン樹脂35(ユニット筐体37)との間の界面には屈折率境界がない。そのため、各導光部からの迷光が顔料含有シリコーン樹脂35に入射する場合、界面における迷光の光反射や光散乱は抑制される。
本実施例の構造を採用することにより、図4に示すように、吸光測定用光源217とLIF用光源219から試料への入射光を同一の導光窓(以下、入射光共用導光窓239という。また、本願請求項の「入射光共用導光窓」の一例である。)から導光することができる。そのため、PCR管からなる試料保持部205を包囲する吸光部において、導光窓を設ける必要がある箇所を、入射光共用導光窓239、LIF用測定光導光窓233(本願請求項の「第2測定光導光窓」の一例である。)、吸光用測定光導光窓237(本願請求項の「第1測定光導光窓」の一例である。)の計三ヵ所に抑えることができる。その結果、試料保持部205の遮光性が向上し、光誘起蛍光測定及び吸光度測定を同時に実施できる小型で携帯可能な複合センサを提供することが可能となる。
本実施例は、迷光を顔料含有シリコーン樹脂35(測定光照射兼吸光測定ユニット9のユニット筐体37)に入射させて吸収させること、また上記界面において迷光の光反射や光散乱は抑制されることを利用し、吸光センサ7に到達する光(LIF用励起光19の一部、吸光測定光27)が吸光センサ7の受光面39により散乱されてなる迷光を吸収し、この迷光の蛍光収集光学系65(後述する)への進入を抑制し、ノイズを軽減させるものである。
具体的に、図3の吸光センサ7の周辺部(点線で囲まれた部分)を拡大した図5を用いて説明する。
本実施例においては、吸光センサ7は、吸光センサ7の受光面39が導光部Dの光軸41に対し傾斜した姿勢となるように設置される。このように吸光センサ7を配置することにより、吸光センサ7の受光面39に入射した吸光測定光27やLIF励起光19の一部(以下、吸光測定面入射光43と称する)は、光軸41とは異なる方向に反射し、導光部Dを包囲する顔料含有シリコーン樹脂35(ユニット筐体37)に入射して、顔料により吸収される。また、測定面42に入射して、測定面42によって散乱される吸光測定面入射光43の散乱光も大部分が光軸41とは異なる方向に進行し、導光部Dを包囲する顔料含有シリコーン樹脂35(ユニット筐体37)に入射して、顔料により吸収される。
試料保持部5と吸光センサ7との距離(導光部Dの長さ)をある程度確保すると、顔料含有シリコーン樹脂35(ユニット筐体37)による反射・散乱光の吸収効果は顕著になる。なお、散乱光のうち、導光部Dの光軸41と一致するものは再び試料保持部5の試料に入射することになるが、散乱光の強度は反射光の強度より著しく小さいので、再び試料に入射する散乱光によるノイズはあまり考慮する必要はない。
なお、図3に示す導光部B’には、第1の45度反射型ノッチフィルタ15を通過したLIF用励起光19の通過光45が入射する。上記したように、第1の45度反射型ノッチフィルタ15は、LIF用励起光19が入射角45度で入射した場合にこの光を反射する。
図3に示すように、LIF用光源3から放出されるLIF用励起光19の光軸は、第1の45度反射型ノッチフィルタ15の入射面に対して45度となるように設定されている。ここで、第1の45度反射型ノッチフィルタ15には入射角度依存性が存在し、入射角45°で入射したLIF用励起光19はほぼ100%近く反射するが、入射角が45°より大きい場合、あるいは小さい場合、LIF用励起光19の一部は反射されず、そのまま透過する。
LIF用光源3から放出されるLIF用励起光19は、ある程度、空間的広がりを有するので、第1の45度反射型ノッチフィルタ15への入射角が45度より大きい、もしくは小さい光成分を有する。
このような光の一部は、第1の45度反射型ノッチフィルタ15にてある程度減少するものの、第1の45度反射型ノッチフィルタ15を通過することになる。励起光の通過光45の強度は、第1の45度反射型ノッチフィルタ15にて反射されるLIF用励起光19の強度と比較すると十分小さいが、迷光が蛍光収集光学系へ進入し、ノイズ発生の原因となることもありうる。
ここで、導光部B’の第1の45度反射型ノッチフィルタ15側と反対方向の端部は、顔料含有シリコーン樹脂35(ユニット筐体37)と接している。よって、励起光の通過光45は、顔料含有シリコーン樹脂35に入射し、顔料により吸収される(トラップされる)。よって、この励起光の透過光45が、蛍光収集光学系へ進入することは殆どない。
一方、試料保持部5の試料から放出される蛍光は、試料保持部5の全周から放出される。この放出光の一部が後で述べる蛍光収集光学系65により収集される。その他の光は、場合によっては迷光となる。よって、図2、図3に示す第1の色素含有シリコーン樹脂33へ入射させる蛍光29は、蛍光収集光学系65により収集されない成分をできるだけ遮光することが好ましい。これに対応するために、蛍光が通過する導光部Eは、できるだけ蛍光収集光学系65により収集される光束のみを通過させるような形状とすることが好ましい。
導光部Eは、顔料含有シリコーン樹脂35(ユニット筐体37)により包囲されていて、第1の色素含有シリコーン樹脂33は、後で述べるようにユニット筐体37と同材質の顔料含有シリコーン樹脂35からなる測定器筐体71により包囲されているので、導光部E、第1の色素含有シリコーン樹脂33において、蛍光収集光学系65により収集される光束以外の方向に進行する光は、顔料含有シリコーン樹脂35からなるユニット筐体37、測定器筐体71に入射し、吸収される。
また、導光部Eは、できるだけ蛍光収集光学系65により収集される光束のみを通過させるような形状としたので、結果として、導光部Eと第1の色素含有シリコーン樹脂33との界面73においては、第1の色素含有シリコーン樹脂33の端面面積より導光部Eの端面面積が小さくなる。すなわち、界面73においては、できるだけ蛍光収集光学系65により収集される光束のみを通過させるアパーチャ構造(第1のアパーチャ構造75)となっている。
界面73における導光部Eの端面形状は、例えば長方形であり、図3の紙面に垂直な方向が長方形の長手方向となっている。
(G)測定光照射兼吸光測定ユニットの出射側以降の光学系、筐体
透明な第1のシリコーン樹脂12からなる導光部Eを通過する蛍光29は、図2に示す第1の色素含有シリコーン樹脂33、第1の空気室47、第2の空気室49、第2のシリコーン樹脂51、第3の空気室53、第2の45度反射型ノッチフィルタ55、第4の空気室57、第5の空気室59、第2の色素含有シリコーン樹脂61、第6の空気室63からなる蛍光収集光学系65により、LIF用センサ67(本願請求項の「第2測定部」の一例である。)の受光面69に集光される。
(G−1).第1の色素含有シリコーン樹脂
第1の色素含有シリコーン樹脂33(本願請求項における「光学フィルタ部」の一例)は、シリコーン樹脂(本願請求項における「第2樹脂」の一例)により構成されており、導光部E、第1の空気室47の斜面77、及び、第2の空気室49に接する。
また、蛍光29以外の光を除去するために、第1の色素含有シリコーン樹脂33は、LIF用励起光19、試料保持部5にLIF用励起光19が照射される際に発生する自家蛍光、及びLIF用励起光19が樹脂(測定光照射兼吸光測定ユニット9の各導光部)内を進行する際に樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する色素をほぼ一様に含有している。第1の色素含有シリコーン樹脂33としては、例えば、Sudan I色素を拡散させたPDMS樹脂が用いられる。ただし、第1の色素含有シリコーン樹脂33には、第2の色素含有シリコーン樹脂61に比べ、色素濃度の低いシリコーン樹脂を用いた方がよい。なぜなら、ほぼ発光しない色素であっても、全く発光しないわけではなく、色素が擬似的な点光源となってしまう可能性があるためである。
(G−2).第1の空気室
第1の空気室47は、第1の色素含有シリコーン樹脂33と斜面77で接している。第1の空気室47では、シリコーン樹脂と大気の屈折率差により、第1の空気室47中の大気に対するPDMS樹脂の臨界角以上の入射角で試料から放出される蛍光が第1の空気室47の斜面77に入射すると、蛍光は斜面77において全反射される。そのため、第1の空気室47の斜面77の角度を適切に設定することにより、蛍光は任意の方向(図2では上方向)に折り返される。
(G−3).第2の空気室
第2の空気室49は、第1の色素含有シリコーン樹脂33と第2のシリコーン樹脂51との間に設けられる。また、第1の色素含有シリコーン樹脂33と第2の空気室49との境界面79は、第2の空気室49側に凸の球面であり、第2の空気室49と第2のシリコーン樹脂51との境界面81は平面である。よって、第2の空気室49全体としては、平凹レンズの形状となっている。境界面79の曲率を適宜設定することで、第2の空気室49により、試料から放出される拡散光を平行光に調整することができる。
(G−4).第2のシリコーン樹脂
第2のシリコーン樹脂51は、第2の空気室49の光出射側境界面81、第3の空気室53の斜面85、第4の空気室57の斜面87、第5の空気室59の光入射側境界面89において、それぞれ第2〜第5の空気室と接触している。なお、第2のシリコーン樹脂51により構成される斜面85から斜面87までの導光部の途中に、後で述べる第2の45度反射型ノッチフィルタ55が挿入されている。
(G−5).第3の空気室
第3の空気室53は、第2のシリコーン樹脂51と斜面85にて接している。第1の空気室47と同様、空気室中の大気とシリコーン樹脂との屈折率の差があるため、第3の空気室53の斜面85の角度を適切に設定することにより、第2の空気室49から入射してくる蛍光は任意の方向(図2では左方向)に折り返される。
(G−6).第2の45度反射型ノッチフィルタ
第2の45度反射型ノッチフィルタ55は、蛍光及びその近傍にある波長域の光を透過させ、当該ノッチフィルタの光入射面に対し45度の入射角で入射する、蛍光及びその近傍にある波長域の光以外の光を反射させる。すなわち、図2に示すように、第2の45度反射型ノッチフィルタ55、その光入射面が光軸方向(図2における水平方向)に対して45度となるように設置されている。
第2のシリコーン樹脂51には、測定対象の蛍光だけでなく、それ以外の光(迷光)も入射する。それ以外の光とは、LIF用励起光19、試料保持部5にLIF用励起光19が照射される際に発生する自家蛍光、及びLIF用励起光19が樹脂内を進行する際に樹脂から発生するラマン光である。これら迷光は、第1の色素含有シリコーン樹脂33を通過すると、その多くが色素により吸収される。
よって、第2のシリコーン樹脂51に入射する蛍光以外の光(迷光)の強度は、かなり減衰している。このような迷光が第2の45度反射型ノッチフィルタ55の光入射面に対し45度の入射角で入射すると、これらの光は第2の45度反射型ノッチフィルタ55により(図2の下側)に反射され、顔料含有シリコーン樹脂35(測定器筐体71)に入射し、顔料により吸収される。
なお、第1の45度反射型ノッチフィルタ15と同様、第2の45度反射型ノッチフィルタ55にも入射角度依存性が存在する。よって、入射角45°で入射した蛍光以外の光(迷光)はほぼ100%近く反射するが、入射角が45°より大きい場合、あるいは小さい場合、蛍光以外の光の一部は反射されず、そのまま透過する。
LIF用励起光19等を含む蛍光以外の光は、ある程度空間的広がりを有するので、第2の45度反射型ノッチフィルタ55への入射角が45度より大きい、もしくは、小さい光成分を有する。
このような光の一部は、第2の45度反射型ノッチフィルタ55にてある程度減衰するものの、一部は通過することになる。しかしながら、蛍光以外の光は、第1の色素含有シリコーン樹脂33により大部分吸収され、更に、第2の45度反射型ノッチフィルタ55を通過する際もある程度減衰するので、結果的に第2の45度反射型ノッチフィルタ55を透過する蛍光以外の光は微弱光となる。
(G−7).第4の空気室
第4の空気室57は、第1のシリコーン樹脂と斜面87にて接している。第1、第3の空気室47、53と同様に、空気室中の大気とシリコーン樹脂との屈折率の差があるため、第4の空気室57の斜面87の角度を適切に設定することにより、第3の空気室53の界面85から反射されてくる蛍光は任意の方向(図2では下方向)に折り返される。
(G−8).第5の空気室
第5の空気室59は、第2のシリコーン樹脂51と第2の色素含有シリコーン樹脂61との間に設けられる。第2のシリコーン樹脂51と第5の空気室59との境界面89は平面であり、第2の色素含有シリコーン樹脂61と第5の空気室59との境界面93は第5の空気室59側に凸の球面である。よって、第5の空気室59全体としては、平凹レンズの形状となっている。そのため、第4の空気室57の斜面87で反射された蛍光は、そのまま平行光として境界面89を通過する。境界面93の曲率を適宜設定することにより、この平行光は第2の色素含有シリコーン樹脂61に面する第6の空気室63の斜面95に収束され、最終的にLIF用センサ67の受光面69に集光する。
(G−9).第2の色素含有シリコーン樹脂
第2の色素含有シリコーン樹脂61は、第6の空気室63の斜面95、LIF用センサ67の受光面69において、それぞれ接しており、第1の色素含有シリコーン樹脂33と同様、LIF用励起光19、試料保持部5にLIF用励起光19が照射される際に発生する自家蛍光、及びLIF用励起光19が樹脂(測定光照射兼吸光測定ユニット9の各導光部や第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2のシリコーン樹脂51)内を進行する際に樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する色素をほぼ一様に含有している。蛍光以外の光をできるだけ除去するため、第2の色素含有シリコーン樹脂61には、第1の色素含有シリコーン樹脂33よりも色素濃度が高いシリコーン樹脂を用いた方がよい。
(G−10).第6の空気室
第6の空気室63は、第2の色素含有シリコーン樹脂61と斜面95にて接している。第1、第3、第4の空気室と同様に、空気室中の大気とシリコーン樹脂との間には屈折率の差があるため、第6の空気室63の斜面95の角度を適切に設定することにより、第4の空気室57の界面により反射されてくる蛍光は任意の方向(図2では左方向)に折り返される。すなわち、第5の空気室59と第2の色素含有シリコーン樹脂61との境界面93を通過し、第6の空気室63の斜面95に収束した光がLIF用センサ67の受光面69に集光される。
(G−11).測定器筐体
測定光照射兼吸光測定ユニット9から出射した光が通る、第1の色素含有シリコーン樹脂33からLIF用センサ67までの蛍光収集光学系65は、顔料含有シリコーン樹脂35(測定器筐体71)により包囲される。少なくともLIF用センサ67の受光面69は、顔料含有シリコーン樹脂35(測定器筐体71)に埋設されるか又は接触する。顔料含有シリコーン樹脂35は、導光部を形成する第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2のシリコーン樹脂51、第2の色素含有シリコーン樹脂61と同じ材質であり、例えば、PDMS樹脂などが用いられる。顔料含有シリコーン樹脂35の顔料は、LIF用光源3から放出されるLIF用励起光19、試料保持部5に励起光19が照射される際に発生する自家蛍光、及び励起光19が樹脂(第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2のシリコーン樹脂51、第2の色素含有シリコーン樹脂61)内を進行する際、樹脂から発生するラマン光を吸収する。顔料含有シリコーン樹脂35の顔料には、例えば、炭素からなる黒色顔料が使用される。測定器筐体71は、主な構成要素が光学系の導光部を形成するシリコーン樹脂(第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2のシリコーン樹脂51、第2の色素含有シリコーン樹脂61)と同じ材質のシリコーン樹脂であるので、これらの屈折率は全て同じである。すなわち、測定器筐体71と蛍光収集光学系65の導光部を形成するシリコーン樹脂(第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2のシリコーン樹脂51、第2の色素含有シリコーン樹脂61)との間には屈折率境界がない。よって、蛍光収集光学系65の導光部を形成するシリコーン樹脂が占める領域を通過した迷光が、測定器筐体71に入射する場合、両シリコーン樹脂(測定器筐体71を構成する顔料含有シリコーン樹脂35と蛍光収集光学系65の導光部を形成するシリコーン樹脂)が接触する界面において光の反射や散乱は抑制されるため、導光部を進行する各迷光は、反射や散乱されることなく測定器筐体に入射し、効率よく測定器筐体により吸収される。
(G−12).第2のアパーチャ構造
第2の色素含有シリコーン樹脂61における受光面69近傍の位置に、開口(例えば、スリット形状)を有する部材からなる第2のアパーチャ構造97を設けてもよい。第2のアパーチャ構造97は、試料保持部5の試料から放出されLIF用センサ67の受光面69に至る蛍光の導光部以外を進行する光を遮蔽する機能を有する。
第2のアパーチャ構造97は、第2の色素含有シリコーン樹脂61と同じシリコーン樹脂によって形成し、かつ、顔料含有シリコーン樹脂35と同じ顔料を含有している。よって、第2の色素含有シリコーン樹脂61と第2のアパーチャ構造97との界面に屈折率境界がないため、迷光が第2のアパーチャ構造97に入射する際、光の反射や散乱は抑制される。また、第2のアパーチャ構造97は顔料を含有しているので、迷光の少なくとも一部は、第2のアパーチャ構造97の顔料により吸収される。
このように、第2のアパーチャ構造97を設けることにより、LIF用センサ67の受光面69に到達する迷光の量を更に低減することが可能となる。
(H)LIF用センサ
LIF用センサ67としては、例えば、光電子増倍管が用いられる。
図6、図7に実施例2の構成例を示す。本実施例は、実施例1の測定光照射兼吸光測定ユニット9において、吸光センサ7の傾斜方向を変えたものである。その他の構造は、実施例1と同様である。以下、測定光照射兼吸光測定ユニット9における吸光センサ7の傾斜方向について説明する。
実施例1においては、図5に示すように、測定光照射兼吸光測定ユニット9における吸光センサ7の傾斜方向は、導光部Dを通過する吸光測定光27、及び、LIF用励起光19の光軸方向が水平方向(紙面内の方向)に変換するように設定されている。(図5では、光軸は左方向に変換されている。)
一方、実施例2においては、図6のA−A断面図の一部を表す図7に示すように、測定光照射兼吸光測定ユニット9における吸光センサ7の受光面39は、吸光測定光27の光軸と蛍光29の光軸を含む平面に対して、直交せず、傾斜するように設定されている。
吸光センサ7の受光面39の傾斜角度を上記平面に対して45度に設定することにより、受光面39にて反射される吸光測定光27の一部、及びLIF用励起光19の一部(吸光測定面入射光43)は、図6の紙面に垂直かつ、紙面の表側から裏側へ進む。すなわち、迷光の大部分はこの方向に進む。一方、導光部Eの中心軸は図6の紙面上にあるので、実施例2の構成によれば、実施例1に比べ、迷光が蛍光収集光学系65に進行する可能性をより少なくすることが可能となる。
なお、透明な第1のシリコーン樹脂12からなる導光部Dは、吸光センサ7の受光面39の下方向に迷光トラップ部101をさらに備えている。よって、吸光センサ7の受光面39で生じた反射光や迷光は、迷光トラップ部101に進行し、ユニット筐体37を構成する顔料含有シリコーン樹脂35に入射して、顔料により吸収される。
続いて、図8及び図9を参照して、実施例3について述べる。実施例3においては、色素含有シリコーン樹脂の機能を維持しやすい構成とした。図8は、本発明の色素拡散抑制部材を備える光学フィルタ部の拡大図であり、(a)第1の色素含有シリコーン樹脂33周辺の拡大図、及び、(b)第2の色素含有シリコーン樹脂61周辺の拡大図である。図9は、本発明の第2吸光部を備える光学フィルタ部の拡大図である。
(1)色素拡散抑制部材
図8を参照して、第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2の色素含有シリコーン樹脂61に含有されている色素は、一般に染料であって樹脂内を移動可能である。そのため、場合によっては、第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2の色素含有シリコーン樹脂61を包囲する顔料含有シリコーン樹脂35(測定部筐体71)に染み出すことも有り得る。その場合、第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2の色素含有シリコーン樹脂61に含有されている色素の濃度が減少するので、色素含有シリコーン樹脂における迷光の吸収が不十分になることもある。
よって、実施例3においては、図8に示すように、第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2の色素含有シリコーン樹脂61の周囲を色素拡散抑制部材103で包囲した。この場合、色素拡散抑制部材103と第1の色素含有シリコーン樹脂33との境界面、及び、色素拡散抑制部材103と第2の色素含有シリコーン樹脂61との境界面には屈折率境界が存在する。しかしながら、屈折率境界において反射・散乱される迷光は、色素含有シリコーン樹脂(第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2の色素含有シリコーン樹脂61)により吸収されるので、実質的にLIF用センサ67の受光面69には到達しない。
色素拡散抑制部材103は、高密度であって、所望の光に対して透過性が高く、また、内部において色素の移動が無視できるほど小さいか、全く移動しない材質からなる。具体的には、ポリメタクリル酸メチル樹脂(Poly methyl methacrylate:PMMA)等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタラート(Polyethylene terephthalate:PET)、ポリカーボネート(polycarbonate)や無機ガラス等が用いられる。特に色素の移動を完全に防止するのであれば、色素拡散抑制部材103として無機ガラスを使用することが好ましい。
(2)第2吸光部
次に、図9を参照して、色素拡散抑制部材103と第1の色素含有シリコーン樹脂33との間、及び、色素拡散抑制部材103と第2の色素含有シリコーン樹脂61との間に、測定対象である蛍光とは異なる波長の光を吸収する第2吸光部105をさらに備えてもよい。これにより、測定対象である蛍光が進行する導光部を確保しつつ、光学フィルタ部における反射・散乱を抑制することが可能となる。また、この第2吸光部105は、第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2の色素含有シリコーン樹脂61と同一の樹脂で構成されており、これらの色素含有シリコーン樹脂に含有される色素とは異なる第2色素107を含むものであってもよい。第2吸光部105と第1の色素含有シリコーン樹脂33、第2の色素含有シリコーン樹脂61とが同一素材であるため、屈折率が同じであり、境界面での反射・散乱の発生を抑制することがさらに容易となる。
1・・・吸光測定用光源、3・・・LIF用光源、5・・・試料保持部、7・・・吸光センサ、9・・・測定光照射兼吸光測定ユニット、11・・・吸光測定用入射光、12・・・第1のシリコーン樹脂、15・・・第1の45度反射型ノッチフィルタ、19・・・LIF用励起光、27・・・吸光測定光、29・・・蛍光、33・・・第1の色素含有シリコーン樹脂、35・・・顔料含有シリコーン樹脂、37・・・ユニット筐体、39・・・吸光センサ7の受光面、41・・・光軸、43・・・吸光センサ受光面入射光、45・・・LIF用励起光19の通過光、47・・・第1の空気室、49・・・第2の空気室、51・・・第2のシリコーン樹脂、53・・・第3の空気室、55・・・第2の45度反射型ノッチフィルタ、57・・・第4の空気室、59・・・第5の空気室、61・・・第2の色素含有シリコーン樹脂、63・・・第6の空気室、65・・・蛍光収集光学系、67・・・LIF用センサ、69・・・LIF用センサ67の受光面、71・・・測定器筐体、73・・・導光部Eと第1の色素含有シリコーン樹脂の境界面、75・・・第1のアパーチャ構造、77・・・第1の空気室47の斜面、79・・・第1の色素含有シリコーン樹脂33と第2の空気室49との境界面、81・・・第2の空気室49と第2のシリコーン樹脂51との境界面、83・・・第2のシリコーン樹脂51と第2の空気室49の光出射側境界面、85・・・第2のシリコーン樹脂51と第3の空気室53の斜面、87・・・第2のシリコーン樹脂51と第4の空気室57の斜面、89・・・第2のシリコーン樹脂51と第5の空気室59の光入射側境界面、91・・・第2のシリコーン樹脂51と第5の空気室59との境界面、93・・・第2の色素含有シリコーン樹脂61と第5の空気室59との境界面、95・・・第2の色素含有シリコーン樹脂61と第6の空気室63の斜面、97・・・第2のアパーチャ構造、99・・・吸光測定光27の光軸と蛍光29の光軸を含む平面、101・・・迷光トラップ部、103・・・色素拡散抑制部材、105・・・第2吸光部、107・・・第2色素、201・・・光誘起蛍光測定装置、203・・・固体光源、205・・・試料保持部、207・・・固体光源205の光出射面、209・・・蛍光測定器、211・・・蛍光測定器209の受光面、213・・・筐体、215・・・PCR管、217・・・吸光測定用白色光源、219・・・LIF用光源、221・・・吸光センサ、223・・・LIF用センサ、225・・・蛍光収集光学系、227・・・透明なシリコーン樹脂、229・・・黒色顔料を含有するシリコーン樹脂、231・・・LIF用入射光導光窓、233・・・LIF用測定光導光窓、235・・・吸光用入射光導光窓、237・・・吸光用測定光導光窓、239・・・入射光共用導光窓、A〜E・・・導光部

Claims (10)

  1. 第1光源と、前記第1光源から放出され測定対象を透過した第1測定光の光強度を測定する第1測定部と、第2光源と、前記第2光源から放出された光が照射された測定対象からの蛍光である第2測定光を測定する第2測定部とを備える光測定装置であって、
    前記第1光源から放出された光が前記第1測定部に至るまで及び前記第2光源から放出された光が前記第2測定部に至るまでに光が通過する導光部と、
    前記測定対象を保持する試料保持部と、
    前記導光部及び前記試料保持部を包囲する吸光部とを備え、
    前記導光部は、前記第1光源から放出される第1入射光、前記第1測定光、前記第2光源から放出される第2入射光及び前記第2測定光に対して透明な第1樹脂で構成されており、
    前記試料保持部が、
    前記第1入射光及び前記第2入射光を前記測定対象に導光する入射光共用導光窓と、
    前記測定対象から前記第1測定部へと前記第1測定光を導光する第1測定光導光窓と、
    前記測定対象から前記第2測定部へと前記第2測定光を導光する第2測定光導光窓を有する光測定装置。
  2. 前記第1測定部の受光面が、前記第1測定光の光軸に対して、直交せずに傾斜していることを特徴とする請求項1記載の光測定装置。
  3. 前記受光面が、前記第2入射光の光軸と前記第2測定光の光軸を含む平面に対して、直交せずに傾斜していることを特徴とする請求項2記載の光測定装置。
  4. 前記導光部のうちの前記第2光源と前記試料保持部との間に、前記第2入射光の光軸を前記第1入射光の光軸と平行にする第1光学部材をさらに備える請求項1から3のいずれかに記載の光測定装置。
  5. 前記試料保持部と前記第2測定部との間にあって前記第2測定光とは波長が異なる光を遮光する第2光学部材をさらに備え、
    前記第1光学部材及び前記第2光学部材は、前記第1入射光を通過させると共に、前記第2入射光を反射する光学特性を有することを特徴とする請求項4記載の光測定装置。
  6. 前記導光部のうちの前記試料保持部と前記第2測定部との間に、色素を有する第2樹脂からなる光学フィルタ部をさらに備える請求項1から5のいずれかに記載の光測定装置。
  7. 前記光学フィルタ部の周囲に、色素拡散抑制部をさらに備える請求項6記載の光測定装置。
  8. 前記光学フィルタ部と前記色素拡散抑制部との間に、前記第2測定光とは異なる波長の光を吸収する第2吸光部をさらに備える、請求項7記載の光測定装置。
  9. 前記第2吸光部は、前記光学フィルタ部を構成する前記第2樹脂と同一の樹脂で構成されており、前記色素とは異なる第2色素を含むものである、請求項8記載の光測定装置。
  10. 第1光源と、前記第1光源から放出され測定対象を透過した第1測定光の光強度を測定する第1測定部と、第2光源と、前記第2光源から放出された光が照射された測定対象からの蛍光である第2測定光を測定する第2測定部とを備える光測定装置における光測定方法であって、
    前記光測定装置は、
    前記第1光源から放出された光が前記第1測定部に至るまで及び前記第2光源から放出された光が前記第2測定部に至るまでに光が通過する導光部と、
    前記測定対象を保持する試料保持部と、
    前記導光部及び前記試料保持部を包囲する吸光部とを有し、
    前記導光部は、前記第1光源から放出される第1入射光、前記第1測定光、前記第2光源から放出される第2入射光及び前記第2測定光に対して透明な第1樹脂で構成されており、
    前記試料保持部が、
    前記第1入射光及び前記第2入射光を前記測定対象に導光する入射光共用導光窓と、
    前記測定対象から前記第1測定部へと前記第1測定光を導光する第1測定光導光窓と、
    前記測定対象から前記第2測定部へと前記第2測定光を導光する第2測定光導光窓を有し、
    前記第1光源及び前記第2光源が、それぞれ前記第1入射光及び前記第2入射光を前記入射光共用導光窓を通じて前記測定対象に照射する照射ステップを含む、光測定方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018159149A1 (ja) * 2017-03-03 2018-09-07 国立大学法人熊本大学 光学測定システム、光学セル及び光学測定方法
CN109297947A (zh) * 2018-12-05 2019-02-01 深圳市微谱科技有限公司 一种光致荧光或散射光测量装置
JP2019179046A (ja) * 2017-09-01 2019-10-17 ウシオ電機株式会社 マイクロプレートリーダーユニット
JP2020085615A (ja) * 2018-11-22 2020-06-04 ウシオ電機株式会社 光学測定器
JP2021507220A (ja) * 2017-12-15 2021-02-22 ホリバ インスツルメンツ インコーポレイテッドHoriba Instruments Incorporated 小型分光光学機器
KR20230123243A (ko) * 2022-02-16 2023-08-23 주식회사 팍스웰 큐벳용 다파장 광원 및 이를 사용하는 광학 시스템
CN117042273A (zh) * 2023-07-18 2023-11-10 中国人民解放军国防科技大学 基于超分辨光谱仪的二维等离子体速度测量***及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4873187A (ja) * 1971-12-29 1973-10-02
JPS5224571A (en) * 1975-08-20 1977-02-24 Michi Yagiyuu Turbidity indicating apparatus
JPS5837545A (ja) * 1981-06-10 1983-03-04 ベブ・カ−ル・ツアイス・イエ−ナ 分光螢光測定装置
JP2001141654A (ja) * 1999-10-08 2001-05-25 Dade Behring Marburg Gmbh 分光光度・比濁検出ユニット
JP2011232239A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 St Japan Inc 光学系
JP2012047582A (ja) * 2010-08-26 2012-03-08 Dainippon Printing Co Ltd 近赤外線吸収性能の面分布測定方法、及び近赤外線吸収フィルタの製造方法
WO2014021055A1 (ja) * 2012-08-02 2014-02-06 ウシオ電機株式会社 光誘起蛍光測定器
WO2014088498A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Probation Labs Sweden Ab Fluorescence and absorption spectrograph and method for analysing a fluid sample

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4873187A (ja) * 1971-12-29 1973-10-02
JPS5224571A (en) * 1975-08-20 1977-02-24 Michi Yagiyuu Turbidity indicating apparatus
JPS5837545A (ja) * 1981-06-10 1983-03-04 ベブ・カ−ル・ツアイス・イエ−ナ 分光螢光測定装置
JP2001141654A (ja) * 1999-10-08 2001-05-25 Dade Behring Marburg Gmbh 分光光度・比濁検出ユニット
JP2011232239A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 St Japan Inc 光学系
JP2012047582A (ja) * 2010-08-26 2012-03-08 Dainippon Printing Co Ltd 近赤外線吸収性能の面分布測定方法、及び近赤外線吸収フィルタの製造方法
WO2014021055A1 (ja) * 2012-08-02 2014-02-06 ウシオ電機株式会社 光誘起蛍光測定器
WO2014088498A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Probation Labs Sweden Ab Fluorescence and absorption spectrograph and method for analysing a fluid sample

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG,FAN ET AL.: "A monolithic PDMA spectroscopic analyzer", 平成25年度電気関係学会九州支部連合大会講演論文集, JPN6018029838, 13 September 2013 (2013-09-13), pages 03 - 1, ISSN: 0003852275 *
楊 帆 他: "Bits-Orientedを目指したモノリシックPDMS光学システム設計", 第61回応用物理学会春季学術講演会予稿集, JPN6018029839, March 2014 (2014-03-01), pages 18 - 10, ISSN: 0003852274 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018159149A1 (ja) * 2017-03-03 2018-09-07 国立大学法人熊本大学 光学測定システム、光学セル及び光学測定方法
JP2018146366A (ja) * 2017-03-03 2018-09-20 国立大学法人 熊本大学 光学測定システム、光学セル及び光学測定方法
CN110383041B (zh) * 2017-03-03 2021-12-21 国立大学法人熊本大学 光学测定***、光学单元以及光学测定方法
CN110383041A (zh) * 2017-03-03 2019-10-25 国立大学法人熊本大学 光学测定***、光学单元以及光学测定方法
JP2019179046A (ja) * 2017-09-01 2019-10-17 ウシオ電機株式会社 マイクロプレートリーダーユニット
US11009457B2 (en) 2017-09-01 2021-05-18 Ushio Denki Kabushiki Kaisha Microplate reader
JP2021507220A (ja) * 2017-12-15 2021-02-22 ホリバ インスツルメンツ インコーポレイテッドHoriba Instruments Incorporated 小型分光光学機器
JP2020085615A (ja) * 2018-11-22 2020-06-04 ウシオ電機株式会社 光学測定器
JP7205190B2 (ja) 2018-11-22 2023-01-17 ウシオ電機株式会社 光学測定器
CN109297947A (zh) * 2018-12-05 2019-02-01 深圳市微谱科技有限公司 一种光致荧光或散射光测量装置
CN109297947B (zh) * 2018-12-05 2024-01-23 深圳市微谱科技有限公司 一种光致荧光或散射光测量装置
KR20230123243A (ko) * 2022-02-16 2023-08-23 주식회사 팍스웰 큐벳용 다파장 광원 및 이를 사용하는 광학 시스템
KR102586058B1 (ko) * 2022-02-16 2023-10-06 주식회사 팍스웰 큐벳용 다파장 광원 및 이를 사용하는 광학 시스템
CN117042273A (zh) * 2023-07-18 2023-11-10 中国人民解放军国防科技大学 基于超分辨光谱仪的二维等离子体速度测量***及方法
CN117042273B (zh) * 2023-07-18 2024-04-16 中国人民解放军国防科技大学 基于超分辨光谱仪的二维等离子体速度测量***及方法

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