(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された動作電極としての金属薄膜と、前記マイクロ流路内に設置されたカウンタ電極と参照電極とを備えた検査素子と、
前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、
前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、
前記参照電極と前記金属薄膜の間に周波数が時間的に変化する信号で変調された変調電位を印加する変調電位発生手段と、
前記ＳＰＲ用光源、前記ＳＰＲ用光検出手段および前記変調電位発生手段の動作タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記ＳＰＲ用光源および前記ＳＰＲ用光検出手段の動作と前記変調電位発生手段の動作を同期させるように制御し、
前記ＳＰＲ用光検出手段で検出した前記反射光の強度に基づき取得した屈折率の時間変動信号から前記周波数が時間的に変化する信号の周波数の成分を抽出することにより前記測定対象溶液の屈折率の周波数分布を測定する屈折率測定装置。
【請求項２】
マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された動作電極としての金属薄膜と、前記マイクロ流路内に設置されたカウンタ電極と参照電極とを備えた検査素子の前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、
前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、
前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、
前記参照電極と前記金属薄膜の間に周波数が時間的に変化する信号で変調された変調電位を印加する変調電位発生手段と、
前記ＳＰＲ用光源、前記ＳＰＲ用光検出手段および前記変調電位発生手段の動作タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、
前記タイミング制御手段は、前記ＳＰＲ用光源および前記ＳＰＲ用光検出手段の動作と前記変調電位発生手段の動作を同期させるように制御し、
前記ＳＰＲ用光検出手段で検出した前記反射光の強度に基づき取得した屈折率の時間変動信号から前記周波数が時間的に変化する信号の周波数の成分を抽出することにより前記測定対象溶液の屈折率の周波数分布を測定する屈折率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、生化学分野において微量な溶液の特性の測定に関し、特に、ＳＰＲ（表面プラズモン共鳴）現象を利用して、マイクロ流路内の溶液の屈折率を測定する屈折率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＰＲ測定を利用した屈折率測定は、光源と受光素子があれば測定対象の屈折率を測定できるので、単純な光学系により高感度の屈折率測定を行うことができる。また、ＳＰＲ測定を利用した屈折率測定では、光源に安価で寿命の長いＬＥＤを使うことができ、受光素子にも安価なＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の受光素子を用いることができるので、安価で高感度な屈折率測定装置を構成できる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなメリットを利用して、ＳＰＲ測定を用いた屈折率測定を、電池駆動が必要な環境での測定に応用することが期待されている。例えば、野外、電源確保が困難な場所での測定や、極限環境、移動中での測定や、ウエアラブルデバイスとしての利用、到達困難な場所での自立探査装置等、様々な環境での利用が検討されている。
【０００４】
上述のような環境では、外部から装置に入射する光の強度や向きが変化するので、その光がＳＰＲ測定用のプリズムや透明基板に照射されると、高感度に測定される屈折率に対してはノイズとなる。ＳＰＲ測定では、全反射光学系で実現されるので、測定光の光路を光学材料内に閉じ込めて、反射光強度のパターンから屈折率を求めるので、外来光によって反射強度が一様に変化する場合には、外来光からの影響を受けにくい。しかし、高い測定感度で屈折率を測定する場合には、迷光によってわずかに反射光強度のパターンが変化すると、それがノイズとして測定されてしまう。
【０００５】
また、ＳＰＲ測定を利用した屈折率測定では、エバネセント光を用いるため、測定対象であるサンプルへの光の侵入長が数百ナノメートルに限られ、測定に必要なサンプルの体積を非常に小さくすることができるという特徴がある。この特徴を活かすため、ＳＰＲ測定を利用した屈折率測定ではマイクロ流路と組み合わせて使用されることが多い。
【０００６】
ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた測定においては、マイクロ流路中の液体サンプルの移動を測定することができる。しかし、流路の厚さが１μｍ以上のよく使用されるマイクロ流路では、ＳＰＲ測定の感度が流路壁面から２００ｎｍ程度に集中しているために、流路全体の液体の状態を測定したり、モニターしたりすることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１４１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような場合、液体サンプルの移動が期待通りに行われているかを確認するために、ＳＰＲ測定用の光学系とは別に、プリズム反射面の非プリズム側から観測用の光を照射して、マイクロ流路の状態を観測することが行われる。しかしながら、観測用の光を使って流路全体の液体の状態を観測するような場合には、意図的に外部から光を照射するので、先に述べた外来光によるノイズと同じ問題が生じ、観測用光源の強度パターンや強度変化によって、屈折率測定が擾乱を受ける場合がある。
【０００９】
図１５は、ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた屈折率測定装置の構成例である。図１５の屈折率測定装置１では、測定対象の溶液で満たされたマイクロ流路２０を備えた検査素子１０の上部に、マイクロ流路２０の状態を観測するための流路観測用光源７０と流路観測用光検出部８０を設置し、ＳＰＲ用光源からプリズム３０を通して、検査素子１０に、ＳＰＲ測定用の入射光４１を放射し、検査素子１０からの反射光５１をＳＰＲ用光検出部５０で検出することにより、ＳＰＲ現象を利用して、マイクロ流路内の測定対象の溶液の屈折率を測定する。図１６は、マイクロ流路２０の構成例である。この装置では、マイクロ流路の中心軸２００に沿った位置における屈折率分布の時間変化を測定することができる。
【００１０】
ここで、図１５の光学系は筐体内に収められているので、外乱光が侵入する可能性があるのは、プリズム３０の平面だけである。全反射光学系では、プリズム３０の平面で装置内部から照射された光が全反射して装置の筐体内に帰るため、外部からの光が侵入し検出素子３０に達する可能性は、全反射光学系でない場合よりは少ない。しかし、ＳＰＲ測定の場合には、屈折率感度が非常に高いために、わずかな光が侵入しても屈折率が変わったのと同じ影響がある。
【００１１】
一例として、図１５の光学系において、マイクロ流路２０の上方を遮光性の棒を往復させた場合の屈折率の測定結果を説明する。図１５の光学系では、ＳＰＲ用光検出部５０の解像度に応じて、マイクロ流路２０の中心軸２００に沿った位置における複数の屈折率分布の時間変化を測定できる。図１７は、流路の中心軸２００に沿った方向において、測定された複数の屈折率の平均値を求め、時間の関数としてプロットしたものである。図１７の矢印の位置は、遮光性の棒がマイクロ流路上を通過した時間に相当し、屈折率が大きく変動していることがわかる。このように、ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた屈折率測定装置は、マイクロ流路を観測するための光源から光の強度パターンの変動の影響を受け、屈折率の測定誤差が生じるという問題がある。
【００１２】
本願発明の目的は、ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた屈折率測定装置において、流路観測用の光源等に起因する測定誤差を抑制し、測定精度の高い屈折率測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明における屈折率測定装置は、マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された金属薄膜とを備えた検査素子と、前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、前記検査素子と前記ＳＰＲ用光検出手段の間に設置され、少なくとも前記ＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの中心波長を含む波長帯の光を透過するバンドパスフィルタと、前記流路観測用光源と前記検査素子の間に設置され、少なくとも前記ＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの中心波長を含む波長帯の光を遮断するバンドリジェクリョンフィルタとを備える。
【００１４】
また、本願発明における屈折率測定装置は、マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された金属薄膜とを備えた検査素子の前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、前記検査素子と前記ＳＰＲ用光検出手段の間に設置され、少なくとも前記ＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの中心波長を含む波長帯の光を透過するバンドパスフィルタと、前記流路観測用光源と前記検査素子の間に設置され、少なくとも前記ＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの中心波長を含む波長帯の光を遮断するバンドリジェクリョンフィルタとを備える。
【００１５】
前記バンドパスフィルタと前記バンドリジェクリョンフィルタの中心波長は、前記ＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの中心波長と同一であり、前記バンドパスフィルタの帯域幅は、前記ＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの帯域幅より狭く、前記バンドリジェクリョンフィルタの帯域幅は、前記ＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの帯域幅より広く設定されていてもよい。
【００１６】
また、本願発明における屈折率測定装置は、マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された金属薄膜とを備えた検査素子と、前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、前記ＳＰＲ用光源、前記ＳＰＲ用光検出手段、前記流路観測用光源および流路観測用光検出手段の動作タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、前記タイミング制御手段は、前記ＳＰＲ用光源および前記ＳＰＲ用光検出手段と、前記流路観測用光源および流路観測用光検出手段とが排他的に動作するように制御する。
【００１７】
また、本願発明における屈折率測定装置は、マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された金属薄膜を備えた検査素子の前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、前記ＳＰＲ用光源、前記ＳＰＲ用光検出手段、前記流路観測用光源および流路観測用光検出手段の動作タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、前記タイミング制御手段は、前記ＳＰＲ用光源および前記ＳＰＲ用光検出手段と、前記流路観測用光源および流路観測用光検出手段とが排他的に動作するように制御する。
【００１８】
また、本願発明における屈折率測定装置は、マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された金属薄膜と、前記マイクロ流路内に設置されたＳＰＲ測定用電極とを備えた検査素子と、前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、前記ＳＰＲ測定用電極と前記金属薄膜の間に所定の周波数の信号で変調された変調電位を印加する変調電位発生手段と、前記ＳＰＲ用光源、前記ＳＰＲ用光検出手段および前記変調電位発生手段の動作タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、前記タイミング制御手段は、前記ＳＰＲ用光源および前記ＳＰＲ用光検出手段の動作と前記変調電位発生手段の動作を同期させるように制御し、前記ＳＰＲ用光検出手段で検出した前記反射光の強度に基づき取得した屈折率の時間変動信号から前記所定の周波数の成分を抽出することにより前記測定対象溶液の屈折率の周波数分布を測定する。
【００１９】
また、本願発明における屈折率測定装置は、マイクロ流路と、前記マイクロ流路内の測定対象溶液に接する位置に形成された金属薄膜と、前記マイクロ流路内に設置されたＳＰＲ測定用電極とを備えた検査素子の前記金属薄膜への入射光を放射するＳＰＲ用光源と、前記金属薄膜からの反射光を検出するＳＰＲ用光検出手段と、前記マイクロ流路の状態を観測するための流路観測用光源および流路観測用光検出手段を備えた屈折率測定装置であって、前記ＳＰＲ測定用電極と前記金属薄膜の間に所定の周波数の信号で変調された変調電位を印加する変調電位発生手段と、前記ＳＰＲ用光源、前記ＳＰＲ用光検出手段および前記変調電位発生手段の動作タイミングを制御するタイミング制御手段を備え、前記タイミング制御手段は、前記ＳＰＲ用光源および前記ＳＰＲ用光検出手段の動作と前記変調電位発生手段の動作を同期させるように制御し、前記ＳＰＲ用光検出手段で検出した前記反射光の強度に基づき取得した屈折率の時間変動信号から前記所定の周波数の成分を抽出することにより前記測定対象溶液の屈折率の周波数分布を測定する。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明によれば、ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた屈折率測定装置において、流路観測用の光源等に起因する測定誤差を抑制し、測定精度の高い屈折率測定装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本願発明の第１の実施の形態に係る屈折率測定装置の構成図である。
【図２】図２は、本願発明の第１の実施の形態に係る屈折率測定装置におけるＳＰＲ光源およびフィルタの波長特性の一例である。
【図３】図３は、本願発明の第２の実施の形態に係る屈折率測定装置の構成図である。
【図４】図４は、本願発明の第２の実施の形態に係る屈折率測定装置における光源および光検出部の動作タイミングの一例である。
【図５】図５は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置の構成図である。
【図６】図６は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置におけるマイクロ流路の一構成例である。
【図７】図７は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置におけるマイクロ流路の電極パターンの他の構成例である。
【図８】図８は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置におけるＳＰＲ用光検出部の構成例である。
【図９】図９は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置における電極に印加する変調電位の一例である。
【図１０】図１０は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置における光源、光検出部および電位変調信号の動作の一例である。
【図１１】図１１は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置における屈折率の周波数成分の時間特性である。
【図１２】図１２は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置における測定された屈折率とインピーダンスの周波数特性である。
【図１３】図１３は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置におけるフォトダイオードを用いた反射率測定を説明するための図である。
【図１４】図１４は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置におけるフォトダイオードを用いた反射率の測定結果である。
【図１５】図１５は、ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた屈折率測定装置の構成例である。
【図１６】図１６は、ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた屈折率測定装置におけるマイクロ流路の構成例である。
【図１７】図１７は、ＳＰＲ測定とマイクロ流路を組み合わせた屈折率測定装置における屈折率の時間特性の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本願発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。以下の実施の形態により本願発明の内容が限定されるものではない。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
以下、第１の実施の形態に係る屈折率測定装置について説明する。
【００２４】
図１は、本願発明の第１の実施の形態に係る屈折率測定装置の構成図である。本図では、ＳＰＲ光源４０が放射する光の波長を含む波長帯の光を透過するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１００が、マイクロ流路２０を備えた検査素子１０とＳＰＲ用光検出部５０の間に設置され、ＳＰＲ光源４０が放射する光の波長を含む波長帯の光を遮断するバンドリジェクリョンフィルタ（ＢＲＦ）９０が、流路観測用光源７０と検査素子１０の間に設置されている。尚、本実施の形態では、図１６と同様のマイクロ流路２０を用いている。
【００２５】
図２は、本願発明の第１の実施の形態に係る屈折率測定装置１におけるＳＰＲ用光源４０の光のスペクトルおよびＢＲＦ９０、ＢＰＦ１００の波長特性の一例である。本図では、ＢＰＦ１００とＢＲＦ９０の中心波長がＳＰＲ光源４０の光源スペクトルと中心波長が同じで、その帯域幅は、ＢＰＦ１００が最も狭く、次にＳＰＲ光源４０、さらに、ＢＲＦ９０の順となっている。このような構成で屈折率を測定したところ、マイクロ流路２０の上方を遮光性の棒を通過させても、図１７のような屈折率の変化は観測されなかった。
【００２６】
ＢＰＦ１００の帯域幅は、少なくともＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの中心波長を含む波長帯の光を透過するように設定し、また、ＢＲＦ９０の帯域幅は、少なくともＳＰＲ光源が放射する光のスペクトルの中心波長を含む波長帯の光を遮断するように設定すればよいが、図２のように帯域幅を設定すればさらに効果的である。
【００２７】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る屈折率測定装置について説明する。
【００２８】
第２の実施の形態では、光源とその光検出部の動作時間を制御することにより、屈折率測定における外乱光の影響を排除する。図３は、本実施の形態に係る屈折率測定装置１の構成図である。尚、本実施の形態においても、図１６と同様のマイクロ流路２０を用いている。
【００２９】
図３では、ＳＰＲ用光源４０および流路観測用光源７０の点灯タイミング、ＳＰＲ用光検出部５０、流路観測用光検出部８０の露光タイミングを制御するため、タイミング制御部１１０で発生した同期信号を各光源および光検出部に供給し、この同期信号に同期して各光源および光検出部が動作するように構成した。図４は、屈折率測定装置における光源および光検出部の動作タイミングの一例である。図４のように、ＳＰＲ用光源４０およびＳＰＲ用光検出部５０と、流路観測用光源７０および流路観測用光検出部８０とが排他的に動作するように制御することにより、外乱光による屈折率の変動を除去することができる。本実施の形態においても、図１７のような屈折率の変化は観測されなかった。
【００３０】
＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態に係る屈折率測定装置について説明する。
【００３１】
第１の実施の形態では、光源の波長すなわち周波数に基づき所望の信号と外乱光を切り分けた。本実施の形態では、ＳＰＲ測定に用いる金薄膜に印加する電位の周波数により所望の信号と外乱光を切り分ける。
【００３２】
図５は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置の構成図である。本実施の形態における屈折率測定装置１では、マイクロ流路２０内に電気化学的インピーダンス測定用の電極を備え、その電極に所定の変調周波数で変調された変調電位を印加する。この変調電位は、インピーダンス測定装置１２０内の周波数発生部１２１において発生させた所定の周波数の信号を用いて、電極用変調電位発生部１２２において発生させて電極に印加される。
【００３３】
ここで、タイミング制御部１１０において発生させた同期信号を、ＳＰＲ用光源４０、ＳＰＲ用光検出部５０およびインピーダンス測定装置１２０内の周波数発生部１２１に供給し、ＳＰＲ用光源４０の点灯動作、ＳＰＲ用光検出部５０の露光動作およびインピーダンス測定装置１２０内の周波数発生部１２１および電極用変調電位発生部１２２の動作を同期させる。
【００３４】
さらに、相関装置６１において屈折率変換部６０から取得した屈折率の時間変動信号から測定対象溶液の屈折率の周波数分布を測定し、変調周波数に同期する周波数成分を抽出することにより、所望の信号と外乱光を切り分ける。また、インピーダンス測定装置１２０では、屈折率の測定に同期して電極間に流れる電流を測定することができる。
【００３５】
尚、本実施の形態では、インピーダンス測定装置として、電気化学的インピーダンス測定が可能なポテンシオスタットを用い、電極間に流れる電流は、ＡＤコンバーターで収録した。
【００３６】
図６は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置１におけるマイクロ流路２０の一構成例である。本図では、マイクロ流路２０内に電気化学的インピーダンス測定用のカウンタ電極２３、参照電極２４が挿入されており、動作電極としてはＳＰＲ測定用の金薄膜２２を用いる。電極のパターンとしては、図６の構成に限らず、他のパターンを用いることができる。例えば、図７の様な電極パターンを用いることができる。図７のパターンでは、ガラス２１の中央部に形成された円形電極２２の上にマイクロ流路２０を設置するので、独立した屈折率測定を２か所で行うことができる。尚、ガラス２１の周辺部に形成された円形電極は、電圧の印加や電流の測定を行うための外部電極２５である。
【００３７】
図８は、本願発明の第３の実施の形態に係る屈折率測定装置におけるＳＰＲ用光検出部４０の構成例である。本図では、ＳＰＲ用光検出部４０として、二次元センサーであるＣＣＤ／ＣＭＯＳセンサ１４１と点観測ができるフォトダイオード１４２（ＰＤ）がスライド機構１４０にマウントされている。
【００３８】
このスライド機構１４０は、スライドレール１３０にマウントされ、反射光を受光する位置にＣＤＤ／ＣＭＯＳセンサ１４１、またはＰＤ１４２を移動させることができる。さらにＰＤ１４２はスライドレール１３０に垂直なレール（図示しない）に保持され、ＣＣＤ／ＣＭＯＳセンサ１４１の各ピクセル位置と同じ位置に移動させて受光することができる。これにより、測定範囲が限定されるＰＤ１４２による測定において被測定部分の探査が容易になる。
【００３９】
本実施の形態では、まず、電位を変調する変調周波数を１００Ｈｚ以下とし、参照電極２４と金薄膜２２の間に変調された電位を印加しながらＣＣＤセンサ１４１を用いて屈折率を測定した。図９は、本実施の形態に係る屈折率測定装置における電極に印加する変調電位の一例である。予め定めた所定の時間間隔で所定の変調周波数の信号により電極に印加する電位を変調する。そして、図１０に示すように、所定の周波数（ｆ１〜ｆ９）の電位変調信号を発生させ、この電位変調信号に同期するように、光源の点灯タイミングおよびＣＣＤセンサの露光タイミングを調整しながら、屈折率の測定を行い、これと併せて電極間に流れる電流の測定を行った。
【００４０】
図１１は、屈折率変換部６０により取得された屈折率の時間変動信号をフーリエ変換し、直流成分を除いた最大振幅を持つ周波数成分の周波数を時間に対してプロットしたものである。尚、図１１の測定例は、変調周波数を徐々に低下させながら屈折率を測定した場合の測定データである。
【００４１】
太枠で囲ってあるプロットは、その時印加している変調周波数と一致するプロットであり、一方、太枠外のプロットは、最大から２位以下の振幅をもつ周波数成分のプロットである。同じ周波数の測定時間内で多数決をとるなどの方法で、最大振幅をもつ周波数成分を選択することができる。
【００４２】
このように、電位変調信号により屈折率が変調され、その変調周波数に同期する成分が最大振幅の信号となって取り出されていることがわかる。すなわち、電極に所定の周波数の信号で変調された変調電位を印加し、同じ周波数で同期して反射光の測定を行えば、ノイズの大きな信号の中から、所望の信号を選別することができる。
【００４３】
尚、屈折率の測定に同期して電極間に流れる電流を測定した結果、図１２に示すように、変調電位と同じ周波数の屈折率変化のフーリエ成分の強度の周波数応答は、電気化学的に測定されたインピーダンスの周波数応答と、ほぼ同じ特性となった。
【００４４】
ここで、ＳＰＲ用光検出部５０としてＣＣＤセンサを用いて、ＣＣＤセンサからのデータで屈折率の時間変化を測定すると、ＣＣＤセンサのフレームレートでの測定が高速測定の限界になる。そのため、電位変調に用いる信号の周波数の上限は１００Ｈｚ程度に制限される。
【００４５】
そこで、屈折率測定の時間分解能をあげてより高速な測定をするために、ＰＤによる屈折率測定を行った。このためには、ＰＤ１４２を、図８のスライド機構１４０を用いて、図１３に示すような屈折率のわずかな変化で反射率が大きく変化する入射角度に移動させる。図１４は、ＰＤ１４２を用いて屈折率を測定した結果である。このように、図８のスライド機構１４０を用いて、ＰＤ１４２の位置を移動させることにより、反射率と入射角度の関係すなわちＳＰＲ曲線が測定できるので、ＰＤを用いてより高速な屈折率測定が可能となることがわかる。
【００４６】
以上述べたように、本願発明によれば、観測用光源と検査素子の間に設置したバンドリジェクションフィルタとＳＰＲ用光検出部と検査素子の間に設置したバンドパスフィルタにより、測定誤差の原因となる外乱光を除去し、測定誤差の少ない屈折率測定装置を提供することができる。
【００４７】
また、光源とその光検出部の動作タイミングを制御することにより、屈折率測定における測定誤差の原因となる外乱光を除去することが可能となる。
【００４８】
また、ＳＰＲ測定に用いる金薄膜に印加する電位を変調することにより所望の信号と外乱光を切り分けることが可能となる。さらに、変調周波数を変えることにより、屈折率の周波数依存性を大きなノイズ成分の中から測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本願発明は、マイクロ流路内の溶液の流れを確認しながら、ＳＰＲ測定を用いて高感度で屈折率を測定する装置に利用でき、生化学分野において微量な溶液の特性の測定に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…屈折率測定装置、１０…検査素子、２０…マイクロ流路、２１…ガラス（ＢＫ７）、２２…金薄膜、２３…カウンタ電極、２４…参照電極、２５…外部電極、３０…プリズム、４０…ＳＰＲ用光源、４１…入射光、５０…ＳＰＲ用光検出部、５１…反射光、６０…屈折率変換部、６１…相関装置、７０…流路観測用光源、８０…流路観測用光検出部、９０…バンドリジェクションフィルタ（ＢＲＦ）、１００…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１１０…タイミング制御部、１２０…インピーダンス測定装置、１２１…周波数発生部、１２２…電極用変調電位発生部、１２３…電流・電位・位相測定部、１３０…スライドレール、１４０…スライド機構、１４１…ＣＣＤ／ＣＭＯＳセンサ、１４２…フォトダイオード（ＰＤ）、２００…マイクロ流路中心軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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