(57)【要約】光学装置は、サンプル保持手段（１１）と、検出器（２）と、第１および第２の光選択手段（５、６、１５）とを備え、サンプル保持手段には、光源からの入射光（３）を受光する窓が設けられ、第１の光選択手段（５）は、サンプル保持手段から入射光の方向とほぼ平行な方向に通過する光を検出器へ入射させるように構成され、第２の光選択手段（６、１５）は、サンプル保持手段から入射光の方向を実質的に横断する方向に発される光を検出器へ入射させるように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル保持手段と、検出器と、第１および第２の光選択手段とを備え、前記サンプル保持手段は、光源からの入射光を受光するように構成され、前記第１の光選択手段は、前記サンプル保持手段から前記入射光の方向とほぼ平行な方向に通過する光を前記検出器へ選択的に入射させるように構成され、前記第２の光選択手段は、前記サンプル保持手段から前記入射光の方向を実質的に横断する方向に発される光を前記検出器へ選択的に入射させるように構成される光学装置。
【請求項２】
前記第１の光選択手段は、前記サンプル保持手段と前記検出器の間に配置されるシャッターを備え、該シャッターは、前記入射光にほぼ平行な光が該シャッターを介して前記検出器へ入射する第１の位置と、前記入射光にほぼ平行な光を前記検出器へ入射させない第２の位置との間で可動である請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記シャッターには、該シャッターが前記第２の位置にあるときに前記入射光とほぼ平行な光が該シャッターから反射されるように構成される反射面が設けられる請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記シャッターは、光を反射して前記サンプルホルダ内に返すように構成される請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記シャッターは、光を第２の検出器または光トラップに反射するように構成される請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記シャッターの前記反射面は可動であり、光を反射して前記サンプルホルダ内に返すか、あるいは光を前記第２の検出器または前記光トラップに反射するように調整することができる請求項４または５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第２の光選択手段は１つまたは複数の光ガイドを備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記１つまたは複数の光ガイドには、光を該１つまたは複数の光ガイドに入射させる第１の形態と、光を該１つまたは複数の光ガイドに実質的に入射させない第２の形態との間で可動である光ガイドシャッターが設けられる請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記１つまたは複数の光ガイドは、１つまたは複数のペンタプリズムを備える請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の光ガイドは、１つまたは複数の光ファイバケーブルを備える請求項８に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記第１および第２の光選択手段を同時に操作するための操作手段が設けられ、前記第１の光選択手段が光を前記検出器へ入射させるように調整されると、前記第２の光選択手段が光を前記検出器へ入射させないように調整され、その逆にも調整される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
請求項２または請求項８に従属する場合に、前記シャッターおよび前記光ガイドシャッターには、該シャッターおよび該光ガイドシャッターを同時に操作することができる操作手段が設けられ、前記シャッターが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動すると、前記光ガイドシャッターが該シャッターの第２の位置から第１の位置へ移動するようにする請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記操作手段は機械的接続を備える請求項１２に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記入射光の波長の光または蛍光波長の光を前記検出器へ選択的に入射させるために用いることができる１つまたは複数の波長依存性光学フィルタが設けられる請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の波長依存性光学フィルタは、前記操作手段に接続されるホルダに取り付けられ、前記シャッターおよび前記光ガイドシャッターの移動により前記ホルダも移動して適切な波長依存性光学フィルタを前記検出器の上方に位置付ける請求項１２または請求項１４に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記ホルダには、波長依存性光学フィルタを含まない開口部が設けられる請求項１５に記載の光学装置。
【請求項１７】
前記検出器は、光電子増倍管である請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１８】
前記サンプル保持手段は、キュベットを収容するような寸法のハウジングを備える請求項１〜１７のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１９】
前記ハウジングの上面および下面領域は不透明であり、前記入射光の方向にほぼ平行でない方向に進む光が前記第１の光選択手段を介して前記検出器へ入射されないようになっている請求項１８に記載の光学装置。
【請求項２０】
添付図面を参照して実質的に本明細書中に記載されるような光学装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関し、特に、限定されるものではないが、サンプルの光学特性の測定に適した装置に関する。  
【０００２】
サンプルの光学特性の測定は、サンプルを識別または特徴付けするための一般的な方法である。一般的に測定される光学特性としては、吸光度、散乱および蛍光がある。  
【０００３】
吸光度は慣習的に、セル内に保持されたサンプルに光を当て、サンプルを直接透過した光の量を検出することによって測定される。測定は通常、サンプルを含まないセルを直接透過した光の量を検出することによって正規化される。  
【０００４】
蛍光は慣習的に、セル内に保持されたサンプルに適切な励起波長の光を当て、サンプルから横方向に発せられた蛍光を検出することによって測定される。既知の従来技術の構成では、１つの検出器がセルに隣接して設けられる。これはＬ型構成と呼ばれている。代替的な従来技術の構成において、検出器はセルの両側に配置される。これはＴ型構成と呼ばれている。波長依存性光学フィルタを用いて、蛍光のみが検出器に確実に入射し、散乱光や透過光は入射しないようにしてもよい（蛍光の波長は励起波長よりも長い）。  
【０００５】
散乱は慣習的に、セル内に保持されたサンプルに適切な波長の光を当て、サンプルから横方向に散乱された光を検出することによって測定される。Ｌ型構成またはＴ型構成の検出器を用いてもよい。波長依存性光学フィルタを用いて、散乱光のみが検出器に確実に入射し、蛍光は入射しないようにしてもよい。  
【０００６】
吸光を測定することができる、あるいは蛍光と散乱の両方を測定することができる光学装置は既に知られている。しかし、特定のサンプルの吸光と散乱または蛍光の両方を測定することが必要である場合に問題が生じる。従来のサンプルセル、例えばストックトフロー（stocked-flow）セル、連続フローセル、圧力セル（ジャンプまたは連続）、温度ジャンプセル等を用いる場合、サンプルを装置間で移動させることが問題となるおそれがある。  
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題を防止するかまたは軽減することである。  
【０００８】
本発明によれば、サンプル保持手段と、検出器と、第１および第２の光選択手段とを備える光学装置が提供され、サンプル保持手段は、光源からの入射光を受光するように構成され、第１の光選択手段は、サンプル保持手段から入射光の方向とほぼ平行な方向に通過する光を検出器へ選択的に入射させるように構成され、第２の光選択手段は、サンプル保持手段から入射光の方向を実質的に横断する方向に発される光を検出器へ選択的に入射させるように構成される。  
【０００９】
本発明は、吸光度と蛍光または散乱を１台の装置により、特に１つの検出器を用いて測定することができるため、有利である。  
【００１０】
好ましくは、第１の光選択手段は、サンプル保持手段と検出器の間に配置されるシャッターを備え、シャッターは、入射光に実質的に平行な光がシャッターを介して検出器へ通過する第１の位置と、入射光に実質的に平行な光が検出器へ通過することを防ぐ第２の位置との間で可動である。  
【００１１】
好ましくは、シャッターには、シャッターが第２の位置にあるときに入射光に実質的に平行な光がシャッターから反射されるように構成される反射面が設けられる。  
【００１２】
シャッターは、光を反射してサンプルホルダ内に返すように構成されてもよい。  
【００１３】
または、シャッターが、光を第２の検出器または光トラップに反射するように構成されてもよい。  
【００１４】
好ましくは、シャッターの反射面は可動であり、光を反射してサンプルホルダ内に返すか、あるいは光を第２の検出器または光トラップに反射するように調整することができる。第２の検出器を用いれば、吸光度と蛍光（または散乱）を同時測定することが可能になる。  
【００１５】
第２の光選択手段は、１つまたは複数の光ガイドを備えていてもよく、光ガイドには、光を１つまたは複数の光ガイドに入射させる第１の形態と、光を実質的に１つまたは複数の光ガイドに入射させないようにする第２の形態の間で可動である光ガイドシャッターが設けられてもよい。  
【００１６】
１つまたは複数の光ガイドは、１つまたは複数のペンタプリズムを備えることが好ましいが、例えば１つまたは複数の光ファイバケーブルを備えてもよい。  
【００１７】
好ましくは、第１および第２の光選択手段を同時に操作するための操作手段が設けられ、第１の光選択手段が光を検出器に入射するように調整されると、第２の光選択手段は光を検出器に入射させないように調整され、その逆も同様となるようにする。  
【００１８】
操作手段は機械的接続を備えている。  
【００１９】
本装置には、入射光の波長の光または蛍光波長の光を検出器へ選択的に導くために用いられる１つまたは複数の波長依存性光学フィルタが設けられる。  
【００２０】
適宜、１つまたは複数の波長依存性光学フィルタは、操作手段に接続され得るホルダに取り付けられて、シャッターおよび光ガイドシャッターの移動によりホルダも移動し、それによって適切な波長依存性光学フィルタを検出器の上に位置付けるようにしてもよい。  
【００２１】
ホルダには、波長依存性光学フィルタを含まない開口部が設けることもできる。  
【００２２】
検出器としては、任意の適切な従来の検出器、例えば光電子増倍管が用いられる。  
【００２３】
サンプル保持手段は、キュベットを収容するような寸法のハウジングを備えてもよい。ハウジングの上面および下面領域は不透明であり、入射光の方向に実質的に平行でない方向に進む光が第１の光選択手段を介して検出器へ通過することを防ぐようになっている。  
【００２４】
次に、本発明の具体的な実施形態を、添付図面を参照して単なる例示として説明する。  
【００２５】
図１を参照すると、サンプルを収容するセル１が検出器２の垂直方向上方に配置される。光源、例えばレーザ（図示せず）が、垂直方向下方に向かってセル１内を通過する光ビーム３を発する。セル１と検出器２の間にはアパーチャ４が配置される。セル１とアパーチャ４の間には可動シャッター５が配置される。セル１の両側に光ガイド手段６が設けられ、セル１の両側から発せられた光を、アパーチャ４を介して検出器２へ導くように構成される。  
【００２６】
使用する際、吸光度を測定する場合には、シャッター５を開く。これにより、セル１を通過した光３は、アパーチャ４を通って検出器２に入射することができる。  
【００２７】
蛍光を測定する場合には、シャッター５を閉じることによって、セル１を直接通過した光が検出器２に入射しないようにする。セル１から横方向に発せられた蛍光は、光ガイド６によって集光され、アパ
ーチャ４を介して検出器２上に向けられる。  
【００２８】
散乱を測定する場合には、シャッター５を閉じる。散乱光は、光ガイド６によって集光され、アパーチャ４を介して検出器２に入射する。  
【００２９】
図２は、本発明の実施形態をより詳細に示す。図２を参照すると、セル１は、キュベット１１を収容するハウジング１０を備えている。サンプルはキュベット１１内に保持される。キュベット１１の上端部、下端部および側壁部は、使用される波長に対して実質的に透明である。ハウジング１０の最上面は実質的に不透明であり、入射光３はキュベット１１の上端部のみからサンプルを保持するキュベット１１内に入射するようになっている。ハウジング１０の最下面も同様に不透明であり、光はキュベット１１の下端部を通る以外には下方のシャッター５に向かって通過できないようになっている。  
【００３０】
シャッター５の考え得る一構成を図３ａに示す。シャッター５は、開口部１２が切り取られたプレートを備える。シャッター５は、ハウジング１０およびサンプルキュベット１１の下方に配置されるとともに、開口部によりサンプルキュベット１１から検出器２へ光が通過する第１の位置から、プレートによりサンプルキュベット１１から検出器２へ光が通過できない第２の位置へ可動である。  
【００３１】
再度図２を参照すると、アパーチャ４と、適切な波長依存性光学フィルタ１３とがハウジング１４内に設けられている。ハウジング１４は、（図２の視点で見た場合に）左右に摺動されて、フィルタ１３またはアパーチャ４のいずれかを検出器２の上に位置付けすることができる。波長依存性光学フィルタ１３は、入射光の波長において光が検出器２へ透過できないようにする一方で、蛍光を検出器２へ透過させるように選択することができる。あるいは、波長依存性光学フィルタは、蛍光が検出器２へ透過できないようにする一方で、入射光の波長において光を検出器２へ透過させるように選択されてもよい。  
【００３２】
光ガイド６は、サンプルハウジング１０の両側に配置されるペンタプリズムを備える。サンプルハウジング１０の側壁は使用される波長に対して透明であるため、サンプルが発した蛍光またはサンプルが散乱させた光は、サンプルホルダ１０の側壁を通過し、ペンタプリズム６に入射する。ペンタプリズム６は、サンプルホルダ１０からペンタプリズム６内に入射した光がペンタプリズム６によって下方の検出器２に向かって反射されるように構成された反射面を有する。ペンタプリズム６は、所定の角度にカットされた面６ａを有する。この角度は、できるだけ多くの光がサンプルホルダ１０からペンタプリズム６内へ入るように選択される（面が所定の角度でカットされていなければ、光の大部分がこの面によって反射され、よって検出されないであろう）。  
【００３３】
蛍光を検出する場合、ハウジング１４を用いて波長依存性光学フィルタ１３を検出器２の上に位置付けて、蛍光を検出器２に入射させ、入射光の波長において光を検出器２へ透過させないようにしてもよい。散乱を測定（例えば濁度計測）するために本装置を用いる場合、ハウジング１４を用いて波長依存性光学フィルタ１３を検出器の上に位置付けて、蛍光が検出器に入射することを阻止するようにしてもよい。サンプルが蛍光性でない場合、あるいは入射光の波長では蛍光が誘起されないような場合、波長依存性光学フィルタ１３は不要であり、代わりにアパーチャ４を用いてもよい。  
【００３４】
上述のように、蛍光または散乱の測定中、シャッター５は、サンプルキュベット１１を直接通過した光が検出器２に入射することを阻止するように位置付けされる。シャッター５の最上面は反射性であってもよく、この場合、サンプルキュベット１１を通過した光を反射してサンプルキュベット１１内に返すことによって、照明を強くする。これは、検出できる蛍光または散乱光の量を増やすために有利である。  
【００３５】
サンプルホルダ１０とペンタプリズム６の間にシャッター１５が設けられる。このシャッターは、蛍光または散乱を測定するときは開位置に移動し、吸光度を測定するときは（図２に示すように）閉位置に移動する。  
【００３６】
検出器２は可変利得の光電子増倍管を備えている。光電子増倍管を蛍光または散乱の測定に使用する場合には、検出器に入射する光の量は少ないことが考えられる。その場合、光電子増倍管の利得を最大に設定すればよい。光電子増倍管を吸光度（すなわちサンプルを直接透過した光の量）の測定に使用する場合には、検出器に入射する光の量はかなり多くなることが考えられる。その場合、光電子増倍管の利得を相応に下げる。光電子増倍管の利得は、光電子増倍管の増幅段（ダイノード）をオンまたはオフにすること、または、光電子増倍管に印加される高電圧を変化させることによって調整することができる。  
【００３７】
シャッター５の代替的な構成を図３ｂに示す。シャッター５は、不透明層１７によって半分に分離されるプリズム１６を備える。プリズムの片方１６ａには反射層が設けられる。図２を参照すると、反射層はプリズム１６の、サンプルホルダ１０に最も近い表面上に設けられる。プリズム１６の片方１６ａがサンプルホルダ１０の下方に配置されると、プリズム１６は、サンプルを透過した光を反射して、直接サンプルホルダ１０内に返す。プリズム１６のもう片方１６ｂには反射層を設けない。プリズム１６のもう片方１６ｂがサンプルホルダ１０の下方に配置されると、プリズムは、サンプルを透過した光を検出器２へと透過する。プリズム１６は、第１の位置と第２の位置の間で可動であり、プリズム１６の片方１６ａともう片方１６ｂのいずれかがサンプルホルダ１０の下方に配置される。  
【００３８】
シャッター５のさらなる代替的な構成を図３ｃおよび図３ｄに示す。シャッター５はプリズム１８を備え、このプリズム１８の片方１８ａには可動反射面１９が設けられ、もう片方１８ｂには反射層を設けない。プリズム１８の片方１８ａがサンプルホルダ１０の下方に配置されると、反射面１９は、光を反射して検出器２から遠ざける。反射面１９が第１の位置（図２の水平方向）にあるとき、光は反射されて直接サンプルホルダ１０内に返る。反射面１９が第２の位置（水平方向に対して４５度の角度）にあるとき、サンプルを透過した光は水平方向に向けられて検出器２から遠ざかる。この光を光トラップで集光するようにしてもよい。代替的に、この光を第２の検出器（図示せず）に入射させることによって、吸光度と散乱または蛍光の同時測定が可能になる。これは、吸光度と散乱または蛍光を時間の関数として測定する場合に有利であり得る。  
【００３９】
１つの検出器２を有する装置を用い、吸光度を測定する形態と散乱または蛍光を測定する形態との間でシャッター５、１５を連続的に高速移動させることによって、吸光度の測定値と散乱または蛍光の測定値を「略同時に」得ることが可能である。これらの形態間の移動が、吸光度または散乱（あるいは蛍光）の変化速度よりも大幅に速い速度で行われるのであれば、得られる測定値がシャッター５、１５の移動により損なわれることはない。  
【００４０】
本装置は、１つの検出器を用いて、サンプルを移動させる必要なく、吸光度の測定と散乱または蛍光の測定を可能にするという利点を有する。本装置のさらなる利点は、吸光度の測定と散乱または蛍光の測定を同時に可能にすることによって、これらの特性を対応させて時間分解測定できることである。シャッター５、１５は、単純な連結フィラメント（部材）によって機械的に相互接続されており、１回の手動または自動操作によって同時に移動させることができる。  
【００４１】
シャッター５、１５は、機械的に接続される代わりに、例えば電気モータ（図示せず）によって別々に駆動されてもよい。これらの電気モータは、適切なコントローラによって同時に動くように制御される。  
【００４２】
ハウジング１４は、シャッター５、１５に機械的に接続されて、シャッター５、１５を移動させると、適切なフィルタ１３またはアパーチャ４が検出器２の上方に位置付けされるようにしてもよい。  
【００４３】
光ガイド６は図２においてペンタプリズムとして示されるが、他の適切な形態の光ガイド、例えば光ファイバを用いてもよい。２つの光ガイド６の代わりに１つの光ガイド６を用いてもよいが、その場合、検出器２に結合される光の量が減少する。  
【００４４】
波長依存性光学フィルタ１３は、任意の適切な既知のフィルタ、例えばカットオン／オフフィルタ、干渉フィルタ、ダイクロイックフィルタ等とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を具現する光学装置の概略図である。
【図２】図１に示す実施形態のより詳細な概略図である。
【図３】図１および図２に示す装置の一部を形成するシャッターの一連の概略図である。
【図１】
2006503267.tif 000003
【図２】
2006503267.tif 000004
2006503267.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月16日(2004.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル保持手段と、検出器と、第１および第２の光選択手段とを備え、
前記サンプル保持手段は、光源からの入射光を受光するように構成され、
前記第１の光選択手段は、前記サンプル保持手段から前記入射光の方向とほぼ平行な方
向に通過する光を前記検出器へ選択的に入射させるように構成され、
前記第２の光選択手段は、前記サンプル保持手段から前記入射光の方向を実質的に横断
する方向に発される光を前記検出器へ選択的に入射させるように構成され、
前記第１および第２の光選択手段は、前記第１の光選択手段が光を前記検出器へ入射さ
せるように調整されると、前記第２の光選択手段が光を前記検出器へ入射させないように
調整され、その逆にも調整されるように、互いに同時に操作されることを特徴とする光学
装置。
【請求項２】
前記第１の光選択手段は、前記サンプル保持手段と前記検出器の間に配置されるシャッ
ターを備え、該シャッターは、前記入射光にほぼ平行な光が該シャッターを介して前記検
出器へ入射する第１の位置と、前記入射光にほぼ平行な光を前記検出器へ入射させない第
２の位置との間で可動である請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記シャッターには、該シャッターが前記第２の位置にあるときに前記入射光とほぼ平
行な光が該シャッターから反射されるように構成される反射面が設けられる請求項２に記
載の光学装置。
【請求項４】
前記シャッターは、光を反射して前記サンプルホルダ内に返すように構成される請求項
３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記シャッターは、光を第２の検出器または光トラップに反射するように構成される請
求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記シャッターの前記反射面は可動であり、光を反射して前記サンプルホルダ内に返す
か、あるいは光を前記第２の検出器または前記光トラップに反射するように調整すること
ができる請求項４または５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第２の光選択手段は１つまたは複数の光ガイドを備える請求項２〜６のいずれか一
項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記１つまたは複数の光ガイドには、光を該１つまたは複数の光ガイドに入射させる第
１の形態と、光を該１つまたは複数の光ガイドに実質的に入射させない第２の形態との間
で可動である光ガイドシャッターが設けられる請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記１つまたは複数の光ガイドは、１つまたは複数のペンタプリズムを備える請求項８
に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の光ガイドは、１つまたは複数の光ファイバケーブルを備える請求
項８に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記シャッターおよび前記光ガイドシャッターには、該シャッターおよび該光ガイドシ
ャッターを同時に操作することができる操作手段が設けられ、前記シャッターが前記第１
の位置から前記第２の位置へ移動して前記入射光にほぼ平行な光を前記検出器へ入射させ
ないときには、前記光ガイドシャッターが第２の位置から第１の位置へ移動して前記入射
光に対して実質的に横断する光を前記検出器へ入射させ、その逆にも操作される請求項８
〜１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記操作手段は機械的接続を備える請求項１１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記入射光の波長の光または蛍光波長の光を前記検出器へ選択的に入射させるために用
いることができる１つまたは複数の波長依存性光学フィルタが設けられる請求項１〜１２
のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の波長依存性光学フィルタは、前記操作手段に接続されるホルダに
取り付けられ、前記シャッターおよび前記光ガイドシャッターの移動により前記ホルダも
移動して適切な波長依存性光学フィルタを前記検出器の上方に位置付ける、請求項１１に
従属する場合の請求項１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記ホルダには、波長依存性光学フィルタを含まない開口部が設けられる請求項１４に
記載の光学装置。
【請求項１６】
前記検出器は、光電子増倍管である請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１７】
前記サンプル保持手段は、キュベットを収容するような寸法のハウジングを備える請求
項１〜１６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１８】
前記ハウジングの上面および下面領域は不透明であり、前記入射光の方向にほぼ平行で
ない方向に進む光が前記第１の光選択手段を介して前記検出器へ入射されないようになっ
ている請求項１７に記載の光学装置。
【請求項１９】
前記第２の光選択手段は１つまたは複数の光ガイドを備える請求項１に記載の光学装置
。
【請求項２０】
添付図面を参照して実質的に本明細書中に記載されるような光学装置。
【国際調査報告】
2006503267.tif 000006
2006503267.tif 000007