(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定試料が配置される測定部に光源からの測定用光を入射させる、直線状に伸びる貫通孔よりなる第１の導光路が内部に形成された第１の導光路形成体と、前記測定部から出射される検出用光を受光部に導光する、直線状に伸びる貫通孔よりなる第２の導光路が内部に形成された第２の導光路形成体とを有する光学測定器であって、
前記測定部においては、測定試料が装填された試料チューブが挿入される試料チューブ受容穴が形成された試料ブラケットを介して、前記測定用光が入射されると共に前記検出用光が出射され、
前記第２の導光路形成体が、光吸収性を有する材料より形成されており、
前記第２の導光路形成体の第２の導光路の径をｄ、長さをＬとしたとき、下記関係式（１）を満足することを特徴とする光学測定器。
関係式（１）：３≦Ｌ／ｄ≦１５
【請求項２】
前記第２の導光路形成体の第２の導光路は、前記第１の導光路形成体の第１の導光路と同軸上に位置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学測定器。
【請求項３】
前記光吸収性を有する材料が、光吸収性を有する弾性体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学測定器。
【請求項４】
前記光吸収性を有する弾性体が、光吸収性物質が分散されたシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の光学測定器。
【請求項５】
前記試料ブラケットには、前記第１の導光路形成体および前記第２の導光路形成体を収容するための収容用凹所が形成されており、当該収容用凹所に前記第１の導光路形成体および前記第２の導光路形成体がそれぞれ圧入された状態で保持されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光学測定器。
【請求項６】
前記第１の導光路形成体が、光吸収性を有する材料より形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光学測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定器に関する。更に詳しくは、吸光度測定器などとして用いられる可搬式の光学測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学測定器の或る種のものとして、例えば特許文献１には、光源から出射した光を測定試料に照射し、当該測定試料を透過した光を複雑な構成の光学系によって集光、反射させて受光部に導光し、光の減衰量から測定試料中の目的物質の濃度を測定する吸光度測定器が開示されている。
このような吸光度測定器は、高機能であって高い精度の吸光度を測定することができるという利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２６５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、近年、ライフサイエンス分野では、ポイントオブケア検査に用いることなどを目的に、吸光度測定器などの光学測定器について、持ち運びを容易にするために小型化の要請がある。
そして、上記のような吸光度測定器について小型化を図る場合は、例えば光源と測定試料が配置される測定部との間や、測定部と受光部との間の光学系を簡略化して光源と受光部とを接近配置させることが考えられる。
【０００５】
しかしながら、光源から放射される光は発散光であるため、導光路を包囲する壁面において測定試料を透過した検出用光以外の光の反射、散乱が生じてしまう。その結果、受光部に対して、測定試料を透過して直進する検出用光だけでなく、導光路を包囲する壁面において反射、散乱された光が照射されることとなり、測定誤差が生じて高い精度の測定結果を得ることができない、という問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、小型化が図られて容易に持ち運ぶことができ、かつ、検出用光以外の光が受光部に入射することを抑制することができて高い精度の測定結果を得ることができる光学測定器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学測定器は、測定試料が配置される測定部に光源からの測定用光を入射させる、直線状に伸びる貫通孔よりなる第１の導光路が内部に形成された第１の導光路形成体と、前記測定部から出射される検出用光を受光部に導光する、直線状に伸びる貫通孔よりなる第２の導光路が内部に形成された第２の導光路形成体とを有する光学測定器であって、
前記測定部においては、測定試料が装填された試料チューブが挿入される試料チューブ受容穴が形成された試料ブラケットを介して、前記測定用光が入射されると共に前記検出用光が出射され、
前記第２の導光路形成体が、光吸収性を有する材料より形成されており、
前記第２の導光路形成体の第２の導光路の径をｄ、長さをＬとしたとき、下記関係式（１）を満足することを特徴とする。
関係式（１）：３≦Ｌ／ｄ≦１５
【０００８】
本発明の光学測定器においては、前記第１の導光路形成体が、光吸収性を有する材料より形成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明の光学測定器においては、前記光吸収性を有する材料が、光吸収性を有する弾性体であることが好ましく、前記光吸収性を有する弾性体が、光吸収性物質が分散されたシリコーン樹脂であることが好ましい。
【００１０】
本発明の光学測定器においては、前記試料ブラケットには、前記第１の導光路形成体および前記第２の導光路形成体を収容するための収容用凹所が形成されており、当該収容用凹所に前記第１の導光路形成体および前記第２の導光路形成体がそれぞれ圧入された状態で保持されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の光学測定器においては、前記第２の導光路形成体の第２の導光路は、前記第１の導光路形成体の第１の導光路と同軸上に位置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学測定器は、光源と受光器とを近接配置させることにより小型化が図られ、容易に持ち運ぶことができる。しかも、本発明の光学測定器によれば、第２の導光路形成体が光吸収性を有する材料よりなるので、第２の導光路を包囲する壁面において検出用光以外の光が吸収されることにより当該光の反射、散乱を抑制することができる。その結果、本発明の光学測定器によれば、受光部に対して検出用光のみを照射させることができて高い精度の測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の光学測定器の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１の光学測定器の正面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図１の光学測定器における光学測定機構を試料チューブが装着された状態で示す平面図である。
【図７】図６におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光学測定器の構成の一例を示す平面図、図２は、図１の光学測定器の正面図、図３は、図１におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図、図５は、図２におけるＣ−Ｃ線断面図、図６は、図１の光学測定器における光学測定機構を試料チューブが装着された状態で示す平面図、図７は、図６におけるＤ−Ｄ線断面図である。
この光学測定器１０は、測定試料における測定対象物質の濃度などを吸光度として測定するためなどに用いられるものであり、測定対象物質は、例えば大腸菌、タンパク質、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）によって増幅されて得られたＤＮＡや、色素などである。
【００１５】
この光学測定器１０は、光学測定機構１８が筺体１１内における上部側（図１における上部側）の領域に設けられると共に、筺体１１内の下部側（図１における下部側）の領域には、駆動用電池を収容する電池室１９が設けられている。また、筺体１１の上面側（図４における左面側）における光学測定機構１８に対応する位置には、試料チューブＷを挿抜するための片開きの蓋１２が形成されている。また、筺体１１の上面側の下部（図１における下部）領域には、電源ボタンなどが配置された操作部１６が形成されている。さらに、筺体１１の下面側（図４における右面側）には、筺体１１を水平な支持面上に支持する支持脚１７が突出するよう設けられている。
【００１６】
光学測定機構１８は、試料チューブＷが配置される測定部２０に光源２４からの測定用光を入射させる第１の導光路２１Ｈが内部に形成された第１の導光路形成体２１と、当該測定部２０から出射される検出用光を受光部２８に導光する第２の導光路２６Ｈが内部に形成された第２の導光路形成体２６とを有する。
第１の導光路２１Ｈおよび第２の導光路２６Ｈは、各々直線状に伸びる円柱状の貫通孔よりなり、第１の導光路２１Ｈおよび第２の導光路２６Ｈが互いに同軸上に位置される状態に、第１の導光路形成体２１および第２の導光路形成体２６が配置されている。
【００１７】
光源２４は、第１の導光路２１Ｈにおける第２の導光路２６Ｈと対向しない一端（図７において左端）に嵌入された状態で保持される。また、受光部２８は、第２の導光路２６Ｈにおける第１の導光路２１Ｈと対向しない一端（図７において右端）に、光源２４の光軸と同軸状に嵌入された状態で保持される。
光源２４が第１の導光路２１Ｈに嵌入された状態で保持されることによって、光源２４の光軸を概ね当該第１の導光路２１Ｈの軸と並行に設定することが容易となり、従って、受光部２８の方向に光束を高い効率で配光することができる。
光源２４側の第１の導光路２１Ｈの径は、受光部２８側の第２の導光路２６Ｈの径とで同じであってもよく、異なっていてもよいが、不必要な散乱光、反射光、迷光を低減させる観点から、受光部２８側の第２の導光路２６Ｈの径が光源２４側の第１の導光路２１Ｈの径よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
光学測定機構１８には、測定試料が装填された試料チューブＷが挿入される、底部に向かって小径となるテーパ状の試料チューブ受容穴２９が中央部に形成された試料ブラケット２５が設けられている。試料チューブ受容穴２９には、下部側（図７において下部側）の領域に、測定用光および検出用光がそれぞれ通過する光通過穴２７Ａ，２７Ｂが互いに対向する位置にそれぞれ形成されている。この試料ブラケット２５内には、試料チューブ受容穴２９を挟んで左右方向（図７において左右方向）に直線状に伸び、かつ、当該試料チューブ受容穴２９の光通過穴２７Ａ，２７Ｂに連通するよう収容用凹所２３Ａ，２３Ｂが形成されている。そして、この収容用凹所２３Ａ，２３Ｂに、それぞれ第１の導光路形成体２１および第２の導光路形成体２６が、第１の導光路２１Ｈおよび第２の導光路２６Ｈの端部が光通過穴２７Ａ，２７Ｂとそれぞれ対向して連通するよう、圧入された状態で保持されている。
また、試料ブラケット２５には、試料チューブＷの位置を規制する位置規制部材２２が、試料ブラケット２５の表面（図７において上面）から突出する状態に形成されている。
【００１９】
試料チューブ受容穴２９は、ＰＣＲチューブ、または、試料チューブ、例えば１．５ｍＬの試料チューブ若しくは２．０ｍＬの試料チューブに対応する形状および大きさとすることができる。
【００２０】
試料ブラケット２５としては、例えばポリカーボネート樹脂からなるものを用いることができる。
試料ブラケット２５は、外部からの迷光の入射を抑止する観点から、黒色であることが好ましい。
【００２１】
そして、本発明の光学測定器１０においては、第１の導光路形成体２１および第２の導光路形成体２６は、光吸収性を有する材料より形成されており、特に、光吸収性を有する弾性体からなることが好ましい。
光吸収性を有する弾性体としては、光吸収性物質が分散された、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂を用いることができる。シリコーン樹脂は自らが蛍光を発する自家蛍光が小さいという理由から、本発明に係る光吸収性を有する弾性体として好ましく用いることができる。
光吸収性物質としては、例えば黒色の粉末を用いることができ、黒色の粉末としては、カーボンブラックやカーボンナノチューブなどが挙げられる。
光吸収性物質が分散される弾性体の屈折率は、１．３以上１．８以下であることが好ましい。
【００２２】
第２の導光路形成体２６の第２の導光路２６Ｈの径をｄ、長さをＬとしたとき、これらの比Ｌ／ｄは、３以上１５以下であることが好ましく、より好ましくは３．３以上１３．３以下である。
第２の導光路２６Ｈの径と長さとの比Ｌ／ｄが３以下である場合は、所期の光検出光以外の散乱光を、十分に第２の導光路２６Ｈを包囲する壁面によって吸収して除去することができないおそれがある。一方、第２の導光路２６Ｈの径と長さとの比Ｌ／ｄが１５以上である場合は、第２の導光路２６Ｈの長さＬが大きくなることにより、光学測定器の十分な小型化を図ることができない場合がある。また、第２の導光路２６Ｈの径ｄが小さくなることで、光源２４の光量を高める必要があるため、光源２４に通電する電源の容量を増やさなければならず、電源が大型化し、光学測定器の十分な小型化を図ることができない場合がある。
第２の導光路２６Ｈの径ｄは、例えば１．５〜３ｍｍである。
【００２３】
第１の導光路２１Ｈおよび第２の導光路２６Ｈの径は、それぞれ試料ブラケット２５の光通過穴２７Ａ，２７Ｂの径よりも大きいものとされている。これにより、第１の導光路形成体２１および第２の導光路形成体２６は試料ブラケット２５に対して圧入されて保持されるが、これらに圧入による変形が生じた場合にも、光通過穴２７Ａ，２７Ｂを確実に第１の導光路２１Ｈおよび第２の導光路２６Ｈの開口内に位置させることができる。
【００２４】
第２の導光路２６Ｈの長さＬは、当該第２の導光路２６Ｈの中心軸に沿った長さをいう。
また、第２の導光路２６Ｈの長さＬは、試料ブラケット２５の光通過穴２７Ｂの厚み（図７における左右方向の厚み）によっても異なる。具体的には、試料チューブＷから受光部２８までの光軸に沿った長さが１０〜２０ｍｍとされる。
【００２５】
光源２４としては、例えば白色ＬＥＤなどのＬＥＤを用いることができ、受光部２８としては、例えばＲＧＢカラーセンサなどのフォトダイオードを用いることができる。受光部２８としてＲＧＢカラーセンサを用いることにより、ＲＧＢの各波長における吸光度を測定することができる。
例えば波長５６０ｎｍ付近の光の吸光度からＢＣＡ法によって、あるいは、波長６００〜７００ｎｍ付近の光の吸光度からブラッドフォード法によって、たんぱく質の濃度を定量することができる。
【００２６】
本発明の光学測定器１０には、試料チューブＷ内の測定試料を、化学的または物理的に加熱処理するため、または、一定の温度条件で光学測定するために加熱する加熱機構が設けられていてもよい。
【００２７】
加熱機構は、試料チューブＷを上下から加熱するものとすることができる。具体的には、筺体１１の蓋１２の裏面側に設けられ、当該蓋１２が閉状態とされることにより試料チューブＷに押圧されてその上面に接触するよう配置された上部ヒーター部材と、試料チューブ受容穴２９の下部に貫通された穴から突出した試料チューブＷの下面に接触するよう配置された下部ヒーター部材とからなるものとすることができる。
上部ヒーター部材および下部ヒーター部材としては、各々、パターンを有するシートヒーターを用いることができる。
【００２８】
本発明の光学測定器１０に加熱機構が設けられる場合においては、さらに、加熱された試料チューブＷを循環冷却風によって急速に冷却する冷却用ファンが設けられていることが好ましい。
【００２９】
光学測定器１０の各部の寸法の一例を挙げると、筺体１１は、縦幅（図１における上下方向長さ）が１５０ｍｍ、横幅（図１における左右方向長さ）が７０ｍｍ、高さ（図１における紙面と垂直な方向の長さ）が３０ｍｍ、重さが３００ｇである。また、第２の導光路２６Ｈの径ｄがφ３．０ｍｍ、光軸方向の長さＬが１１.２ｍｍ、試料チューブＷの壁面から受光部２８の表面までの距離が１２．８ｍｍである。また、試料ブラケット２５における試料チューブ受容穴２９の光通過穴２７Ｂの径はφ１．７ｍｍ、試料チューブ受容穴２９の直径は、最小部がφ１．７ｍｍ、最大部がφ３．０ｍｍである。さらに、光源２４と受光部２８との距離は３５ｍｍである。
【００３０】
光学測定器１０における光学測定は、以下のように行われる。すなわち、光学測定機構１８において、光源２４から出射した測定用光が、測定部２０において試料チューブ受容穴２９に受容された試料チューブＷ内の液体状の測定試料に照射される。試料チューブＷ内の測定試料に照射された測定用光は、測定対象物質の濃度に応じて吸収される。吸収されずに試料チューブＷを透過して出射された光のうち、所期の光検出光以外の散乱光は第２の導光路２６Ｈを包囲する壁面によって吸収されて除去され、検出用光のみが受光部２８に至り、その光量が測定されて吸光度が取得されて濃度が算出される。具体的には、光が測定試料を透過する際、その透過率が測定対象物質の濃度に応じて光路長に対して指数関数的に減衰する。従って、予め既知の濃度の測定対象物質の標準溶液を基準試料として測定して検量線を作成しておき、その光量と比較することにより、測定試料における測定対象物質の吸光度から濃度を算出することができる。
【００３１】
以上の光学測定器１０は、光源２４と受光器２８とを近接配置させることにより小型化が図られ、容易に持ち運ぶことができる。しかも、この光学測定器１０によれば、第２の導光路形成体２６が光吸収性を有する材料よりなるので、第２の導光路２６Ｈを包囲する壁面における所期の検出用光以外の散乱光が吸収されることにより当該光の反射、散乱を抑制することができる。その結果、本発明の光学測定器１０によれば、受光部２８に対して検出用光のみを照射させることができて高い精度の測定結果を得ることができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、試料ブラケットは必須のものではなく、導光路形成体に対して、試料チューブを直接挿抜する構成であってもよい。しかしながら、導光路形成体が弾性体によって形成されている場合は、ポリプロピレン製の試料チューブとの間の摩擦が大きいために挿抜しにくいことがある。従って、本発明の光学測定器においては、試料ブラケットが設けられることが好ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  光学測定器
１１  筺体
１２  蓋
１６  操作部
１７  支持脚
１８  光学測定機構
１９  電池室
２０  測定部
２１  第１の導光路形成体
２１Ｈ  第１の導光路
２２  位置規制部材
２３Ａ，２３Ｂ  収容用凹所
２４  光源
２５  試料ブラケット
２６  第２の導光路形成体
２６Ｈ  第２の導光路
２７Ａ，２７Ｂ  光通過穴
２８  受光部
２９  試料チューブ受容穴
Ｗ  試料チューブ
【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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