JP2018146366A - 光学測定システム、光学セル及び光学測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、核酸やタンパク質等の光学測定に適した光学測定システム等を新たに提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の第１の観点は、試料の光学測定を行う光学測定システムであって、前記試料を保持するための中空部を有する光学セルと、第１光と第２光を含むブロード光を前記光学セルに照射する光源部とを備え、前記光学セルは、前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１透過部、及び、前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない、第１導光路と、前記第１導光路とは別に、前記第２透過部、及び、前記中空部を通り、前記第１透過部を通らない、第２導光路とを有する、光学測定システムである。
【選択図】図１
【解決手段】 本発明の第１の観点は、試料の光学測定を行う光学測定システムであって、前記試料を保持するための中空部を有する光学セルと、第１光と第２光を含むブロード光を前記光学セルに照射する光源部とを備え、前記光学セルは、前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１透過部、及び、前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない、第１導光路と、前記第１導光路とは別に、前記第２透過部、及び、前記中空部を通り、前記第１透過部を通らない、第２導光路とを有する、光学測定システムである。
【選択図】図１
Description
本発明は、試料の光学測定を行う光学測定システム、光学セル及び光学測定方法に関するものである。
ライフサイエンス分野において、紫外線（以下、ＵＶ光とも言う）を用いた光分析の要請は大きい。ＵＶ光を用いた光分析法としては、吸光度測定法、光（レーザ）誘起蛍光測定法などがある。
例えば、ＵＶ光を用いた吸光度測定により、核酸の純度を測定することも可能である。
ＤＮＡ、ＲＮＡ，オリゴヌクレオチド等の核酸は、２６０ｎｍ付近のＵＶ光をよく吸収する。これは、構成する４種類の各塩基（アデニン、グアニン、シトシン、チミン）の最大吸収波長が、２５０〜２７０ｎｍの波長域内にあることに由来する。また、タンパク質は、波長２８０ｎｍ付近のＵＶ光をよく吸収する。これは、タンパク質中のアミノ酸のうち、トリプトファン・チロシン・フェニルアラニンの芳香族のベンゼン環がこの付近に吸収ピークをもつことに由来する。
ＤＮＡ、ＲＮＡ，オリゴヌクレオチド等の核酸は、２６０ｎｍ付近のＵＶ光をよく吸収する。これは、構成する４種類の各塩基（アデニン、グアニン、シトシン、チミン）の最大吸収波長が、２５０〜２７０ｎｍの波長域内にあることに由来する。また、タンパク質は、波長２８０ｎｍ付近のＵＶ光をよく吸収する。これは、タンパク質中のアミノ酸のうち、トリプトファン・チロシン・フェニルアラニンの芳香族のベンゼン環がこの付近に吸収ピークをもつことに由来する。
そのため、２６０ｎｍと２８０ｎｍの吸光度の比（Ａ２６０／Ａ２８０）を、核酸試料の純度の指標とすることができる。核酸試料にタンパク質が混入している場合は、２８０ｎｍの光もよく吸収されるため、Ａ２６０／Ａ２８０の値が低くなる。Ａ２６０／Ａ２８０の値の判断基準としては、ＤＮＡの場合は１．８以上、ＲＮＡの場合は２．０以上であれば純度が高いと判断する。
通常、核酸やタンパク質等は、試料が微量であることが多い。そこで、体積がマイクロリットルオーダーの微量試料（液体）の光学測定が出来るものとして、表面張力を利用して円筒状に保持した試料を光測定する方法・装置が知られている（特許文献１及び２）。このような装置を用いることにより、試料を光学セルに保持することなく、紫外線を用いた光学測定を行うことが可能となる。
しかしながら、特許文献１又は２に開示されている技術を用いて光測定を行う場合、測定の都度ピペットを用いて装置の測定部に試料を供給する必要がある。すなわち、測定試料を事前に準備しておくことができない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、核酸やタンパク質等の光学測定に適した光学測定システム等を新たに提供することを目的とする。
本発明の第１の観点は、試料の光学測定を行う光学測定システムであって、前記試料を保持するための中空部を有する光学セルと、第１光と第２光を含むブロード光を前記光学セルに照射する光源部とを備え、前記光学セルは、前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１透過部、及び、前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない、第１導光路と、前記第１導光路とは別に、前記第２透過部、及び、前記中空部を通り、前記第１透過部を通らない、第２導光路とを有する、光学測定システムである。
本発明の第２の観点は、第１の観点の光学測定システムであって、前記光学セルは、前記中空部を取り囲む周壁部の一部に、前記第１光、及び、前記第２光を透過させる両透過部と、前記第１透過部と、前記第２透過部とを有し、前記第１導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第１透過部、前記中空部、及び、前記両透過部を通り、前記第２導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第２透過部、前記中空部、及び、前記両透過部を通る、光学測定システムである。
本発明の第３の観点は、第１の観点の光学測定システムであって、前記光学セルは、前記中空部を取り囲む周壁部の一部に、前記中空部と外部とを繋ぐ第１孔及び第２孔を有し、前記第１導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第１孔、前記中空部、及び、前記第１透過部を通り、前記第２導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第２孔、前記中空部、及び、前記第２透過部を通る、光学測定システムである。
本発明の第４の観点は、第１から３のいずれかの観点の光学測定システムであって、前記光学セルは、前記中空部とは異なる第１参照中空部と、前記中空部とも前記第１参照中空部とも異なる第２参照中空部と、前記第１透過部とは異なる、前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１参照透過部と、前記第２透過部とは異なる、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２参照透過部と、前記第１導光路と光路長が同一である第１参照導光路と、前記第２導光路と光路長が同一である第２参照導光路とをさらに有し、前記第１参照導光路は、前記第１参照中空部と前記第１参照透過部を通り、前記第２参照導光路は、前記第２参照中空部と前記第１参照透過部を通り、前記第１透過部の中を光が通る距離と、前記第１参照透過部の中を光が通る距離は同一であり、前記第２透過部の中を光が通る距離と、前記第２参照透過部の中を光が通る距離は同一である、光学測定システムである。
本発明の第５の観点は、第１から４のいずれかの観点の光学測定システムであって、前記光源部と、前記光学セルからの光を検出する光検出部との間に、光を通過させるか、遮断するかを制御する光シャッターを備える、光学測定システムである。
本発明の第６の観点は、第１から５のいずれかの観点の光学測定システムであって、前記第１光は、２６０ｎｍの波長の光であり、前記第２光は、２８０ｎｍの波長の光である、光学測定システムである。
本発明の第７の観点は、光学測定対象の試料を保持するための中空部を有する光学セルであって、第１光を第２光よりも透過させる第１透過部及び前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない第１導光路と、前記第２波長透過部及び前記中空部を通り、前記第１波長透過部を通らない第２導光路とを備える、光学セルである。
本発明の第８の観点は、光学測定システムにおいて試料の光学測定を行う光学測定方法であって、前記光学測定システムは、前記試料を保持するための中空部を有する光学セルと、第１光と第２光を含むブロード光を前記光学セルに照射する光源部と、前記光学セルからの光を検出する光検出部と、前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１透過部、及び、前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない、第１導光路と、前記第１導光路とは別に、前記第２透過部、及び、前記中空部を通り、前記第１透過部を通らない、第２導光路とを備え、前記光検出部が、前記第１導光路を通る光と前記第２導光路を通る光とを別個に検出する検出ステップを含む、光学測定方法である。
本発明の各観点によれば、同一光源からの光を、同一の光学セル中の試料に照射し、二波長における光学測定結果を得ることが可能になる。よって、例えば、ＤＮＡ純度測定など、少量の試料について二波長での光学測定を必要とする場合に有用である。
また、試料は、光学測定装置自体に注入するのではなく、光学セルの中空部に注入するため、光学セルを複数用意しておけば、複数の試料の注入作業をまとめて行うことができる。これにより、光学測定の度に注入操作を必要する場合よりも、ユーザーの作業負担を軽減させることが可能になる。
また、特許文献１又は２に記載の光測定装置では、試料の露出面積が広いため、試料の蒸発により濃度が変動するおそれがある。また、光学測定中に試料を通過する通過光の光路が絶えず変化し、安定した光学測定が困難となる可能性がある。それに対して、本発明では、光学セルの中空部の中に試料を注入するため、試料の量が少なくても蒸発の影響は殆どなく、安定な光学測定が可能になる。
また、特許文献１又は２に記載の光測定装置において複数回の測定を実施する場合には、測定が終了する度に、測定部の試料を拭き取る必要がある。そのため、２回目以降の測定は、前回の試料の混入による濃度変動や試料汚染のおそれがある。それに対して、本発明では、光学セルを入れ替えれば良いため、試料の濃度変動及び汚染の防止が容易である。
本発明の第２及び第３の観点によれば、光源部及び光検出部の設定を変更せずに、異なる波長透過部を有する光学セルに入れ替えるだけで、測定波長を変更することが可能になる。また、光学セル自体に第１波長透過部及び第２波長透過部を設けたため、光学測定システムを構成する光学測定装置には回折格子等の分光機能又は波長選択性を有する光学素子を必要としない。よって、光学測定装置のコンパクト化も可能になる。
また、本発明の第３の観点を、第２の観点と比較すると、両透過部が不要になる。よって、第１導光路及び第２導光路において光が試料中を通る距離を長くすること、及び／又は、光学セルのコンパクト化が可能になる。
本発明の第４の観点によれば、試料を注入した光学セルをセットした状態において、二波長測定だけでなく、ブランク測定までも可能になる。
本発明の第５の観点によれば、第１導光路と第２導光路への光源からの光の入射を制御することが可能になる。
本発明の第６の観点によれば、ＤＮＡ純度の測定に適した光学測定システムを提供することが可能になる。
以下、図面を参照して、本発明の光学測定システムの実施例について述べる。ここでは、ＤＮＡ及びタンパク質の定量のために、ＤＮＡ及びタンパク質を含む試料に、２６０ｎｍ及び２８０ｎｍの波長のＵＶ光（本願請求項に記載の「第１光」及び「第２光」の一例）を照射して吸光度測定を行う例を示す。
図１は、光学測定装置と光測定用マイクロチップからなる本発明の光学測定システム１の構成の一例を示す図である。この光学測定システム１を構成する光測定用マイクロチップ３（本願請求項に記載の「光学セル」の一例）は、内部に測定試料（本願請求項に記載の「試料」の一例）を保持可能な流路５（本願請求項に記載の「中空部」の一例）を有する。この流路５は、測定試料が導入される導入口７（本願請求項に記載の「第１孔」の一例）、測定試料が排出される排出口９（本願請求項に記載の「第２孔」の一例）を有する。マイクロチップ本体１１は、例えばＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂からなる。マイクロチップ本体１１を構成するシリコーン樹脂は、光が流路５を通過する際に生じる迷光を吸収可能な顔料を含有する。顔料としては、例えば、カーボンブラックが用いられる。流路５の底面側には、例えば、ＵＶ（紫外線）透過性シリコーン樹脂からなるＵＶ透過窓部１３（本願請求項に記載の「両透過部」の一例）が配置される。ＵＶ透過性シリコーン樹脂としては、例えば、ＰＤＭＳが用いられる。
光測定用マイクロチップ３の流路５内に保持される測定試料に、波長２６０ｎｍ及び２８０ｎｍの紫外線を照射する場合、流路５の導入口７に２６０ｎｍ又は２８０ｎｍの紫外線の一方を、流路５の排出口９に上記紫外線の他方を照射する。導入口７、排出口９に導光される波長２６０ｎｍ、２８０ｎｍの各紫外線は、流路５内に配置される測定試料を通過して、ＵＶ透過窓部１３から外部に放出される。すなわち、光測定用マイクロチップ３の導入口７、排出口９は、流路５を介してＵＶ透過性シリコーン樹脂部の一部と対向するように配置される。
波長２６０ｎｍ、２８０ｎｍの紫外線は、例えば以下のような構成を用いて、光測定用マイクロチップ３の導入口７、排出口９へ照射される。図１に示すように、光源（本願請求項に記載の「光源部」の一例）からＵＶ光を含む光を放出させる。光源としては、例えば、キセノンランプ、Ｄｅｅｐ ＵＶランプ等が用いられる。以下、ＵＶ光を含む光を放出する光源として上記したようなランプを使用する例を示し、当該光源をＵＶランプ１５と称する。
ＵＶランプ１５と、光測定用マイクロチップ３の導入口７、排出口９との間には、ＵＶランプ１５から放出されるＵＶ光１７（本願請求項に記載の「ブロード光」の一例）を含む光から、波長２６０ｎｍ光、２８０ｎｍ光を選択的に透過するための波長選択部材１８が配置される。波長選択部材は、遮光性の基板中に、第１波長（２６０ｎｍ）光１９（本願請求項に記載の「第１光」の一例）を選択的に透過する光学部材からなる第１波長（２６０ｎｍ）選択部２１（本願請求項に記載の「第１透過部」の一例）と、第２波長（２８０ｎｍ）光２３（本願請求項に記載の「第２光」の一例）を選択的に透過する光学部材からなる第２波長（２６０ｎｍ）選択部２５（本願請求項に記載の「第２透過部」の一例）が設けられている。
実施例１においては、波長選択部材１８は、ＵＶランプ１５からの光が第１波長選択部２１に入射することより選択的に透過された第１波長（２６０ｎｍ）光１９が光測定用マイクロチップ３の導入口７に入射するとともに、ＵＶランプ１５からの光が第２波長選択部２５に入射することより選択的に透過された第２波長（２８０ｎｍ）光２３が光測定用マイクロチップ３の排出口９に入射するような位置に配置される。
また、ＵＶランプ１５と波長選択部材１８との間には、ＵＶランプ１５からの光が波長選択部材１８の第１波長選択部２１へ入射するのを遮光する遮光部材である第１シャッター２７（本願請求項に記載の「光シャッター」の一例）が配置される。同様に、ＵＶランプ１５からの光が波長選択部材１８の第２波長選択部２５へ入射するのを遮光する遮光部材である第２シャッター２９（本願請求項に記載の「光シャッター」の一例）が配置される。第１シャッター２７、第２シャッター２９とも、図示を省略したシャッター駆動機構により、図１の矢印（Ａ）方向に移動して遮光の有無を切替可能となっている。
波長選択部材１８の第１波長選択部２１、第２波長選択部２５以外の部分を構成する遮光性の基板は、ＵＶランプ１５からの光を遮光する機能を奏すればよいが、当該基板における、ＵＶランプ１５からの光反射が小さいことが望ましい。よって、例えば、基板は、ＵＶランプ１５からの光を吸収する特性がある顔料を含有したシリコーン樹脂で構成される。顔料としては、例えば、カーボンブラックが採用される。
なお、光測定用マイクロチップ３において、マイクロチップ本体１１を構成する顔料含有シリコーン樹脂とＵＶ透過窓部１３を構成するＵＶ（紫外線）透過性シリコーン樹脂とは、同じ材質、または、ほぼ同一の屈折率の材質を用いることが好ましい。これにより、マイクロチップ本体１１とＵＶ透過窓部１３との界面では、屈折率差がほぼ０となる。そのため、両樹脂の界面での迷光等の反射・散乱を抑制することが可能となる。
ＵＶ透過窓部１３を透過した光は、集光レンズ３１等の集光手段により集光され、測定センサ部３３（本願請求項に記載の「光検出部」の一例）に導かれる。なお、ＵＶ透過窓部１３を透過する紫外線の波長が２６０ｎｍおよび２８０ｎｍである場合、集光レンズ３１を使用すると波長差に伴う色収差が生じ、光軸上の結像位置が相違する。しかし、吸光度測定の場合、測定光の光強度を計測するので、測定光が測定センサ部３３の受光面で必ずしも結像している必要はない。また、両者の波長差は２０ｎｍと小さいので色収差自体も小さい。よって、図１のような光学系において、測定センサ部３３における波長２６０ｎｍ光、および波長２８０ｎｍ光の強度測定に及ぼす色収差の影響は小さい。
続いて、液体試薬をＤＮＡ含有溶液とし、図１に示す光学測定システムを用いて、ＤＮＡ純度を測定する方法の一例を示す。まず、流路５にＤＮＡ含有溶液が注入されている光測定用マイクロチップ３を用意する（ステップ１）。次に、このマイクロチップ３を光測定装置の測定位置に設置する（ステップ２）。光測定装置の光学系は、マイクロチップ３が所定の位置に設置されると、波長選択部材１８を通過する第１波長（＝２６０ｎｍ）光１９がマイクロチップ３の導入口７に入射し、当該波長選択部材１８を通過する第２波長（＝２８０ｎｍ）光２３がマイクロチップ３の導入口７に入射し、マイクロチップ３のＵＶ透過窓部１３を通過した波長２６０ｎｍ光、２８０ｎｍ光が集光レンズ３１によって、測定センサ部３３の受光部に導光されるように予めセッティングされている。
ＵＶランプ１５と波長選択部材１８の第１波長選択部２１との間、およびＵＶランプ１５と波長選択部材１８の第２波長選択部２５との間に、図示を省略したシャッター駆動機構により第１シャッター２７、第２シャッター２９を挿入する（ステップ３）。ＵＶランプ１５に図示を省略した電源より電力を供給して、ＵＶランプ１５を点灯する（ステップ４）。シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と波長選択部材１８の第１波長選択部２１との間に挿入していた遮光部材である第１シャッター２７を離脱させる（ステップ５）。この結果、マイクロチップ３内の液体試料には第１波長１９である波長２６０ｎｍ光が照射され、ＵＶ透過窓部１３からは液体試料に吸収されて減光した波長２６０ｎｍ光が放出される。ステップ５において、ＵＶ透過窓部１３から放出される波長２６０ｎｍ光が集光手段である集光レンズ３１に入射し、当該波長２６０ｎｍは集光レンズ３１により集光されて測定センサ部３３に入射するので、測定センサ部３３を用いて波長２６０ｎｍ光の強度を測定する（ステップ６）。
次に、シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と波長選択部材１８の第１波長選択部２１との間に第１シャッター２７を再び挿入する（ステップ７）。次いで、シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と波長選択部材１８の第２波長選択部２５との間に挿入していた第２シャッター２９を離脱させる（ステップ８）。この結果、マイクロチップ３内の液体試料には第２波長２３である波長２８０ｎｍ光が照射され、ＵＶ透過窓部１３からは液体試料に吸収されて減光した波長２８０ｎｍ光が放出される。ステップ８において、ＵＶ透過窓部１３から放出される波長２８０ｎｍ光が集光手段である集光レンズ３１に入射し、当該波長２８０ｎｍは集光レンズ３１により集光されて測定センサ部３３に入射するので、測定センサ部３３を用いて波長２８０ｎｍ光の強度を測定する（ステップ９）。ステップ６で測定した波長２６０ｎｍ光の透過光強度（以下、Ａ２６０と称する）とステップ８で測定した波長２８０ｎｍ光の透過光強度（以下、Ａ２８０と称する）を用いて、式（１）によりＤＮＡ純度を測定する（ステップ１０）。
ＤＮＡは、２６０ｎｍ付近のＵＶ光をよく吸収する。また、タンパク質は、波長２８０ｎｍ付近のＵＶ光をよく吸収する。そのため、Ａ２６０とＡ２８０の比を、ＤＮＡ純度の指標とすることができる。ＤＮＡ試料にタンパク質が混入している場合は、２８０ｎｍもよく吸収されるため、Ａ２６０／Ａ２８０の値が低くなる。一般に、Ａ２６０／Ａ２８０の値が１．８以上であれば、タンパク質の混入が少なく、ＤＮＡ純度が高いと判断されている。
また、ＵＶランプ１５に電力を供給する電源の動作、ＵＶランプ１５と第１波長選択部２１との間、およびＵＶランプ１５と第２波長選択部２５との間に第１シャッター２７、第２シャッター２９を挿入・離脱されるシャッター駆動機構の動作、測定センサ部３３にて測定される透過光強度のデータ処理等は、例えば、図示を省略した制御部により行うことができる。
なお、実際には、ステップ１からステップ１０を行う前に、マイクロチップ３内の流路５は洗浄されている。そして、流路５を洗浄したマイクロチップ３に、ＤＮＡ混入する前の溶媒（以下、参照用液体とも言う）を注入し、ステップ２からステップ９と同様の手順により、参照用液体を通過した波長２６０ｎｍ光、波長２８０ｎｍ光の透過光強度、すなわちブランク光強度の測定が事前に行われている。そして、ここで得られたブランク光強度は、ステップ６で測定した波長２６０ｎｍ光の透過光強度、及び、ステップ８で測定した波長２８０ｎｍ光の透過光強度の補正に用いる。
本発明の光測定装置においては、液体試料を光測定用マイクロチップ３の流路５内に保持する方式であるので、測定前に事前に測定試料を準備しておくことができる。すなわち、流路５内に液体試料を注入したマイクロチップ３を事前に準備可能であり、必要に応じて、複数のマイクロチップを用意することも可能となる。そのため、測定をする者の負担を軽減可能である。
また、光測定用マイクロチップ３の流路５内に測定試料を注入する方式であるので、液体試料の量が少なくても蒸発の影響は殆どない。よって、安定な光学測定を行うことが可能となる。
複数回の光学測定を行う場合、流路５に測定試料を注入済みの複数のマイクロチップ３を用意すればよく、従来技術のように、測定の都度、測定部を洗浄する必要はない。そのため、各光学測定において、前回の測定の影響を受けることはなく、信頼性の高い光学測定を実施することが可能となる。
図２は、光学測定装置と光測定用マイクロチップからなる本発明の光学測定システム４０の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、ＵＶランプ１５、流路５及び測定センサ部３３を通る光学測定システム４０の断面図であり、図２（ｂ）は、ＵＶランプ１５側から光測定用マイクロチップ４１を見た図である。実施例２は、光測定用マイクロチップ４１が波長選択部材を含むという点で、実施例１と相違する。以下は、その相違点について記載する。
図２（ａ）に示すように、実施例２のマイクロチップ本体１１は、実施例１と同様、例えばＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂からなり、迷光を吸収可能な顔料を含有する。そして、流路の底面側には、例えば、ＵＶ（紫外線）透過性シリコーン樹脂からなるＵＶ透過窓部１３が配置される。また、流路の底面側と対向する上面側には、第１波長（２６０ｎｍ）選択部４３と、第２波長（２８０ｎｍ）選択部４５が設けられている。第１波長選択部４３および第２波長選択部４５の一方の面はＵＶランプ１５に対向しており、他方の面は流路５の壁面の一部を構成している。
なお、シャッター駆動機構は、ＵＶランプ１５から第１波長（２６０ｎｍ）選択部４３への光の入射を許容する位置又は遮光する位置に、第１シャッターを駆動する際、いずれかの位置においても、ＵＶランプ１５から放出される光がマイクロチップ４１の導入口７に入射しないように、当該第１シャッター２７を駆動する。同様に、シャッター駆動機構は、ＵＶランプ１５から第２波長（２８０ｎｍ）選択部４５への光の入射を許容する位置又は遮光する位置に、第２シャッター２９を駆動する際、いずれかの位置においても、ＵＶランプ１５から放出される光がマイクロチップ４１の排出口９に入射しないように、当該第２シャッター２９を駆動する。
実施例２の光学測定システム４０によれば、実施例１の光学測定システム１と同等の効果を得られるとともに、マイクロチップ４１と波長選択部材が一体化した構造を採用しているので、装置をコンパクトに構成することが可能となる。また、異なる波長選択部材を有するマイクロチップに変更すれば、光測定装置を変更することなく、異なる波長の測定が可能になる。従来の光測定装置を用いた光測定では、異なる波長の測定を行う場合には、マイクロチップではなく、光源や光検出器などの光測定装置の設定を変更する必要があった。
図３は、光学測定装置と光測定用マイクロチップからなる本発明の光学測定システム５０の構成の一例を示す図である。図３（ａ）は、ＵＶランプ１５、流路５及び測定センサ部３３を通る光学測定システム５０の断面図であり、図３（ｂ）は、ＵＶランプ１５側から光測定用マイクロチップ５１を見た図である。実施例３は、実施例２の変形例であり、第１波長選択部及び第２波長選択部を流路の底面の一部に配置し、ＵＶ透過性窓部１３と兼用させた点で実施例２と相違する。以下、その相違点について記載する。
図３（ａ）に示すように、実施例３のマイクロチップ本体１１は、実施例１と同様、例えばＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂からなり、迷光を吸収可能な顔料を含有する。そして、流路５の底面であって、導入口７と対向する位置に、第１波長（２６０ｎｍ）選択部５３が配置される。また、流路５の底面であって、排出口９と対向する位置に、第２波長（２８０ｎｍ）選択部５５が配置される。
第１波長選択部５３の上面及び第２波長選択部５５の上面は、マイクロチップ５１内の流路５の底面の一部を構成する。また、第１波長選択部５３の下面及び第２波長選択部５５の下面は、第１波長選択部５３又は第２波長選択部５５を透過する光の出射面となる。すなわち、第１波長選択部５３及び第２波長選択部５５の他方の面は、構成例２におけるＵＶ透過窓部１３の光出射面と同等の機能を奏する。よって、実施例３においては、実施例１及び２で用いたＵＶ透過窓１３部を必要としない。
また、シャッター駆動機構は、ＵＶランプ１５からの光を、マイクロチップ５１の導入口７へ入射させるように、または、導入口７に入射するのを遮光するように、第１シャッター２７を駆動する。同様に、シャッター駆動機構は、ＵＶランプ１５からの光を、マイクロチップ５１の排出口９へ入射させるように、または、排出口９に入射するのを遮光するように、第２シャッター２９を駆動する。
実施例３の光学測定システム５０によれば、実施例２の光学測定システム４０と同様の効果を得られるとともに、ＵＶ透過窓部１３を省略することが可能となるので、マイクロチップ５１をさらにコンパクトに構成することが可能となる。また、光が試料中を通る距離を、ＵＶ透過窓部を省略できる分だけ長く構成にしても良い。
図４は、光学測定装置と光測定用マイクロチップ６１からなる本発明の光学測定システム６０の構成の一例を示す図である。図４（ａ）は、ＵＶランプ１５、流路６３及び測定センサ部３３を通る光学測定システム６０の断面図であり、図４（ｂ）は、ＵＶランプ１５から光測定用マイクロチップ６１を見た図である。実施例４は、実施例３の変形例であり、流路内に保持される液体試料を波長２６０ｎｍ、２８０ｎｍの紫外線で光測定可能であるのみならず、参照データを取得可能とした点で実施例３と相違する。以下、相違点について記載する。
図４（ａ）に示すように、実施例４の光測定用マイクロチップ６１は、流路６３の外側に参照データ取得用の第１の参照光用空洞６５（本願請求項に記載の「第１参照中空部」の一例）及び第２の参照光用空洞６７（本願請求項に記載の「第２参照中空部」の一例）が設けられている。また、第１の参照光用空洞６５及び第２の参照光用空洞６７の底面には、第１波長（２６０ｎｍ）参照選択部６９（本願請求項に記載の「第１参照透過部」の一例）、第２波長（２８０ｎｍ）参照選択部７１（本願請求項に記載の「第２参照透過部」の一例）が配置される。第１波長参照選択部６９及び第２波長参照選択部材７１は、それぞれ、第１波長選択部７９及び第２波長選択部８１と同一素材からなる。また、部材中を光が通る距離を一致させるため、第１波長参照選択部材６９及び第２波長参照選択部材７１は、それぞれ、第１波長選択部７９及び第２波長選択部８１と同じ厚みである。
また、実施例４は、マイクロチップ６１内の流路６３が、１つの導入口７３から分岐して２つの排出口（第１の排出口７５、第２の排出口７７）と繋がるように構成されている。なお、流路については、実施例１乃至３のように、１つの導入口と１つの排出口のみが流路を介して連通するような構成であってもよい。
次に、液体試薬をＤＮＡ含有溶液とし、図４に示す光測定装置を用いて、ＤＮＡ純度を測定する方法の一例を示す。まず、流路６３にＤＮＡ含有溶液が注入されていて、第１の参照光用空洞６５と第１波長参照選択部６９とにより構成される第１ウエル（本願請求項に記載の「第１参照導光路」の一例）、及び、第２の参照光用空洞６７と第２波長参照選択部７１とにより構成される第２ウエル（本願請求項に記載の「第２参照導光路」の一例）に、ＤＮＡ混入する前の溶媒（以下、参照用液体ともいう）が注入されている光測定用マイクロチップ６１を用意する（ステップ１）。次に、このマイクロチップ６１を光測定装置の測定位置に設置する（ステップ２）。光測定装置の光学系は、マイクロチップ６１が所定の位置に設置されると、マイクロチップ６１の第１の排出口７５に入射し第１波長選択部７９を通過する第１波長測定光１９、第１の参照用空洞６５に入射し第１波長参照選択部６９を通過する第１波長参照光、マイクロチップ６１の第２の排出口７７に入射し第２波長選択部８１を通過する第２波長測定光２３、第２の参照用空洞６７に入射し第２波長参照選択部７１を通過する第２波長参照光が、集光レンズ３１によって、測定センサ部３３の受光部に導光されるように予めセッティングされている。
続いて、図示を省略したシャッター駆動機構により、第１シャッター２７をＵＶランプ１５と光測定用マイクロチップ６１との間の空間であって、ＵＶランプ１５からの光が第１の参照用空洞６５に入射するのを遮光するような位置に挿入する（ステップ３）。次に、シャッター駆動機構により、第２シャッター２９をＵＶランプ１５と光測定用マイクロチップ６１との間の空間であって、ＵＶランプ１５からの光が第２の参照用空洞６７、第２の排出口７７、導入口７３及び第１の排出口７５に入射するのを遮光するような位置に挿入する（ステップ４）。ＵＶランプ１５に図示を省略した電源より電力を供給して、ＵＶランプ１５を点灯する（ステップ５）。シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５からの光が第１の参照用空洞６５に入射するのを遮光する位置に挿入していた第１シャッター２７を離脱させる（ステップ６）。この結果、第１の参照用空洞６５にはＵＶランプ１５からの光が照射され、この光は参照用液体を透過し、第１波長参照選択部６９から第１波長である第１波長参照光が放出される。ステップ６において、第１波長参照選択部６９から放出される第１波長参照光が集光手段である集光レンズ３１に入射し、第１波長参照光は集光レンズ３１により集光されて測定センサ部３３に入射するので、測定センサ部３３を用いて第１波長参照光の強度（参照用液体を透過した透過光強度、すなわち、ブランク光強度）を測定する（ステップ７）。
次に、シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と光測定用マイクロチップ６１との間の空間であって、ＵＶランプ１５からの光が第１の参照光用空洞６５に入射するのを遮光するような位置に第１のシャッター２７を挿入する（ステップ８）。次いで、シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と光測定用マイクロチップ６１との間の空間であって、ＵＶランプ１５からの光が導入口７３、第２の排出口７７及び第２の参照光用空洞６７に入射するのを遮光するような位置に位置決めする（ステップ９）。この結果、ＵＶランプ１５からの光が、第１排出口７５から入射し、流路６３内の液体試料に吸収されて減光して第１波長選択部７９を透過し、当該第１波長選択部７９から液体試料により一部吸収されて減光した第１波長測定光１９（波長２６０ｎｍ光）が放出される。ステップ９において、第１波長選択部７９から放出される第１波長測定光１９が集光レンズ３１に入射し、第１波長測定光１９は集光レンズ３１により集光されて測定センサ部３３に入射するので、測定センサ部３３を用いて第１波長測定光１９の強度（測定試料を透過した透過光強度）を測定する（ステップ１０）。
次に、シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と光測定用マイクロチップ６１との間の空間であって、ＵＶランプ１５からの光が第１の参照光用空洞６５、第１排出口７５及び導入口７３に入射するのを遮光するような位置に第１のシャッター２７を位置決めする（ステップ１１）。次いで、シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と光測定用マイクロチップ６１との間の空間であって、ＵＶランプ１５からの光が第２の参照光用空洞６７に入射するのを遮光するような位置に位置決めする（ステップ１２）。この結果、ＵＶランプ１５からの光が、第２排出口７７から入射し、流路６３内の液体試料に吸収されて減光して第２波長選択部８１を透過し、当該第２波長選択部８１から液体試料により一部吸収されて減光した第２波長測定光２３（波長２８０ｎｍ光）が放出される。ステップ１２において、第２波長選択部８１から放出される第２波長測定光２３が集光レンズ３１に入射し、第２波長測定光２３は集光レンズ３１により集光されて測定センサ部３３に入射するので、測定センサ部３３を用いて第２波長測定光２３の強度（測定試料と透過した透過光強度）を測定する（ステップ１３）。
次に、シャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５と光測定用マイクロチップ６１との間の空間であって、ＵＶランプ１５からの光が第１の参照光用空洞６５、第１排出口７５、導入口７３及び第２排出口７７に入射するのを遮光するような位置に第１のシャッター２７を位置決めする（ステップ１４）。次いでシャッター駆動機構により、ＵＶランプ１５からの光が第２の参照用空洞６７に入射するのを遮光する位置に挿入していた第２シャッター２９を離脱させる（ステップ１５）。この結果、第２の参照用空洞６７にはＵＶランプ１５からの光が照射され、この光は参照用液体を透過し、第２波長参照選択部７１から第２波長である第２波長参照光が放出される。ステップ１５において、第２波長参照選択部７１から放出される第２波長参照光が集光手段である集光レンズ３１に入射し、第２波長参照光は集光レンズ３１により集光されて測定センサ部３３に入射するので、測定センサ部３３を用いて第２波長参照光の強度（参照用液体を透過した透過光強度、すなわち、ブランク光強度）を測定する（ステップ１６）。
ステップ７で測定した第１波長参照光強度と、ステップ１０で測定した第１波長測定光強度のデータから、第１波長測定光強度の値を補正する（ステップ１７）。また、ステップ１６で測定した第２波長参照光強度と、ステップ１３で測定した第２波長測定光強度のデータから、第２波長測定光強度の値を補正する（ステップ１８）。そして、ステップ１７で補正した第１波長測定光強度（以下、補正Ａ２６０と称する）とステップ１８で補正した第２波長測定光強度（以下、補正Ａ２８０と称する）を用いて、００４３段落の式（１）によりＤＮＡ純度を測定する（ステップ１９）。
また、上記したＵＶランプ１５に電力を供給する電源の動作、ＵＶランプ１５と第１波長選択部７９との間、およびＵＶランプ１５と第２波長選択部８１との間に第１シャッター２７、第２シャッター２９を挿入・離脱されるシャッター駆動機構の動作、測定センサ部３３にて測定される透過光強度のデータ処理等は、例えば、図示を省略した制御部により行うことができる。
実施例４の光学測定システム６０によれば、実施例１，２，３の光測定装置と同等の効果を得られるとともに、使用する光測定用マイクロチップ６１に参照用空洞を設けているので、従来のように、ブランク光強度を測定後、光測定装置から光測定用マイクロチップを取り外し、次に流路内に液体試薬を注入した光測定用マイクロチップを光測定装置にセットして、液体試薬に対する波長２６０ｎｍ光、波長２８０ｎｍ光の透過光強度を測定するという手順を取る必要はない。すなわち、１回、光測定用マイクロチップ６１を光測定装置にセットしてシャッターを駆動するだけで、ブランク光強度測定、液体試薬に対する波長２６０ｎｍ光、波長２８０ｎｍ光の透過光強度の測定を実施することが可能となる。
なお、本発明の光測定装置は実施例１〜４に限るものではない。上記実施例では、波長２６０ｎｍ光、波長２８０ｎｍ光を１つの集光手段（集光レンズ）、１つの測定センサ部で光測定しているが、例えば、図５に示すように、波長２６０ｎｍ光測定用、波長２８０ｎｍ光測定用に、集光レンズ（９１、９３）および測定センサ部（９５、９７）からなる光測定ユニット（９９、１０１）を２組用意してもよい。
また、実施例１〜４においては、例えば、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、マイクロチップの導入口と排出口とを連結する流路は、マイクロチップの導入口および排出口が設けられている側から見ると直線状であるが、これに限るものではない。例えば、図６に示すように、マイクロチップ１０３に１つの導入口１０５と２つの排出口（第１排出口１０７及び第２排出口１０９）を設け、流路１１１がマイクロチップ１０３の導入口１０５、第１排出口１０７及び第２排出口１０９が設けられている側から見るとＶ字状となるように構成してもよい。
１・・・光学測定システム、３・・・光測定用マイクロチップ、５・・・流路、７・・・導入口、９・・・排出口、１１・・・マイクロチップ本体、１３・・・ＵＶ透過窓部、１５・・・ＵＶランプ、１７・・・ＵＶ光、１８・・・波長選択部材、１９・・・第１波長（２６０ｎｍ）光、２１・・・第１波長（２６０ｎｍ）選択部、２３・・・第２波長（２８０ｎｍ）光、２５・・・第２波長（２６０ｎｍ）選択部、２７・・・第１シャッター、２９・・・第２シャッター、３１・・・集光レンズ、３３・・・測定センサ部、４０・・・光学測定システム、４１・・・光測定用マイクロチップ、４３・・・第１波長（２６０ｎｍ）選択部、４５・・・第２波長（２６０ｎｍ）選択部、５０・・・光学測定システム、５１・・・光測定用マイクロチップ、５３・・・第１波長（２６０ｎｍ）選択部、５５・・・第２波長（２６０ｎｍ）選択部、６０・・・光学測定システム、６１・・・光測定用マイクロチップ、６３・・・流路、６５・・・第１の参照光用空洞、６７・・・第２の参照光用空洞、６９・・・第１波長（２６０ｎｍ）参照選択部、７１・・・第２波長（２８０ｎｍ）参照選択部、７３・・・導入口、７５・・・第１の排出口、７７・・・第２の排出口、７９・・・第１波長選択部、８１・・・第２波長選択部、９１・・・集光レンズ、９３・・・集光レンズ、９５・・・測定センサ、９７・・・測定センサ、９９・・・光測定ユニット、１０１・・・光測定ユニット、１０３・・・マイクロチップ、１０５・・・導入口、１０７・・・第１排出口、１０９・・・第２排出口、１１１・・・流路
Claims (8)
- 試料の光学測定を行う光学測定システムであって、
前記試料を保持するための中空部を有する光学セルと、
第１光と第２光を含むブロード光を前記光学セルに照射する光源部とを備え、
前記光学セルは、
前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１透過部、及び、前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない、第１導光路と、
前記第１導光路とは別に、前記第２透過部、及び、前記中空部を通り、前記第１透過部を通らない、第２導光路とを有する、光学測定システム。 - 前記光学セルは、前記中空部を取り囲む周壁部の一部に、
前記第１光、及び、前記第２光を透過させる両透過部と、
前記第１透過部と、
前記第２透過部とを有し、
前記第１導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第１透過部、前記中空部、及び、前記両透過部を通り、
前記第２導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第２透過部、前記中空部、及び、前記両透過部を通る、請求項１記載の光学測定システム。 - 前記光学セルは、前記中空部を取り囲む周壁部の一部に、前記中空部と外部とを繋ぐ第１孔及び第２孔を有し、
前記第１導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第１孔、前記中空部、及び、前記第１透過部を通り、
前記第２導光路は、前記光源部の方向から順に、前記第２孔、前記中空部、及び、前記第２透過部を通る、請求項１記載の光学測定システム。 - 前記光学セルは、
前記中空部とは異なる第１参照中空部と、
前記中空部とも前記第１参照中空部とも異なる第２参照中空部と、
前記第１透過部とは異なる、前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１参照透過部と、
前記第２透過部とは異なる、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２参照透過部と、
前記第１導光路と光路長が同一である第１参照導光路と、
前記第２導光路と光路長が同一である第２参照導光路とをさらに有し、
前記第１参照導光路は、前記第１参照中空部と前記第１参照透過部を通り、
前記第２参照導光路は、前記第２参照中空部と前記第１参照透過部を通り、
前記第１透過部の中を光が通る距離と、前記第１参照透過部の中を光が通る距離は同一であり、
前記第２透過部の中を光が通る距離と、前記第２参照透過部の中を光が通る距離は同一である、請求項１から３のいずれかに記載の光学測定システム。 - 前記光源部と、前記光学セルからの光を検出する光検出部との間に、
光を通過させるか、遮断するかを制御する光シャッターを備える、請求項１から４のいずれかに記載の光学測定システム。 - 前記第１光は、２６０ｎｍの波長の光であり、
前記第２光は、２８０ｎｍの波長の光である、請求項１から５のいずれかに記載の光学測定システム。 - 光学測定対象の試料を保持するための中空部を有する光学セルであって、
第１光を第２光よりも透過させる第１透過部及び前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない第１導光路と、
前記第２透過部及び前記中空部を通り、前記第１透過部を通らない第２導光路とを備える、光学セル。 - 光学測定システムにおいて試料の光学測定を行う光学測定方法であって、
前記光学測定システムは、
前記試料を保持するための中空部を有する光学セルと、
第１光と第２光を含むブロード光を前記光学セルに照射する光源部と、
前記光学セルからの光を検出する光検出部と、
前記第１光を前記第２光よりも透過させる第１透過部、及び、前記中空部を通り、前記第２光を前記第１光よりも透過させる第２透過部を通らない、第１導光路と、
前記第１導光路とは別に、前記第２透過部、及び、前記中空部を通り、前記第１透過部を通らない、第２導光路とを備え、
前記光検出部が、前記第１導光路を通る光と前記第２導光路を通る光とを別個に検出する検出ステップを含む、光学測定方法。
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