(57)【要約】【課題】光学系を正確に調整できる分光測定装置および分光測定装置の調整方法を提供すること。【解決手段】分光測定に用いる測定用光源と放射光スペクトル上に複数の輝線を有する調整用光源とを交換して取り付けることができる光源部と、光源部が放射した光を分光する分光手段と、前記分光手段が分光した光を受光するようにアレイ状に配列された受光素子群を有し、前記受光素子群は所定の位置に配置された複数の調整用受光素子を含む受光デバイスと、前記調整用受光素子が前記分光した光のうち前記輝線に対応する波長の光を受光するように前記受光デバイスの位置を調整する位置調整機構と、を備えることを特徴とする。【選択図】        図１
2007327923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光測定に用いる測定用光源と放射光スペクトル上に複数の輝線を有する調整用光源とを交換して取り付けることができる光源部と、
前記光源部が放射した光を分光する分光手段と、
前記分光手段が分光した光を受光するようにアレイ状に配列された受光素子群を有し、前記受光素子群は所定の位置に配置された複数の調整用受光素子を含む受光デバイスと、
前記調整用受光素子が前記分光した光のうち前記輝線に対応する波長の光を受光するように前記受光デバイスの位置を調整する位置調整機構と、
を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
前記位置調整機構は、
前記受光デバイスの受光素子群の配列方向に垂直な側面に該受光デバイスを該配列方向へ付勢するように設けたばね部材と、
前記受光デバイスの前記側面とは反対側の側面に先端部が当接し回動することにより進退して該受光デバイスを前記配列方向に移動させるように設けられたねじ部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の分光測定装置。
【請求項３】
放射光スペクトル上に複数の輝線を有する調整用光源を光源部に取り付け、
前記調整用光源が放射する光を分光手段により分光し、アレイ状に配列され複数の調整用受光素子を含む受光素子群を有する受光デバイスの該調整用受光素子が前記分光した光のうち前記輝線に対応する波長の光を受光するように前記受光デバイスの位置を調整する、ことを特徴とする分光測定装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を透過した光を分光し、分光した光をアレイ状に配置された受光素子群によって波長ごとに受光して測定を行う分光測定装置および分光測定装置の調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、分析装置などを用いて生体試料に関する分析を行う場合、生体試料の吸光度を波長ごとに測定する分光測定装置が用いられている。この分光測定装置は、例えば光源から光を出射し、出射光を生体試料に照射し、生体試料を透過した光をグレーティング等によって単色光に分光し、分光した光をアレイ状に配置されたフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）等の複数の受光素子を有する受光デバイスによって波長ごとに受光して光強度を測定し、吸光度を算出するものである（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３２８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の分光測定装置は、装置を搬送する際に振動が加わったり装置をメンテナンスするために分解や組み立てを行ったりする際に、光学系が本来の位置からずれる場合がある。その場合分光測定装置の光学系を調整する必要が生じる。
【０００５】
分光測定装置の調整方法については以下の方法がある。まず、分光測定装置の受光デバイスを載置するステージから受光デバイスを取り外して代わりにアレイ状に配列した光ファイバを載置する。この光ファイバはステージが正しい位置に調整されていればグレーティングで分光された光のうち所定の波長の光が入射するように配列されている。つぎに、光源から出射して分光した光を光ファイバに入射し、光ファイバに入射した光を光スペクトルアナライザに導入して波長を分析しながら、所定の波長の光が光ファイバに入射するようにステージを調整する。こうしてステージを調整した後にステージから光ファイバを取り外して受光デバイスに載せ変えると、受光デバイスは光学系が調整された位置に載置されることとなる。
【０００６】
ところが、上述の調整方法は、光ファイバを用いて光学系を正確に調整しても、光ファイバを受光デバイスに載せ変える際に受光デバイスの位置がずれることによって光学系がずれてしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学系を正確に調整できる分光測定装置および分光測定装置の調整方法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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る分光測定装置は、分光測定に用いる測定用光源と放射光スペクトル上に複数の輝線を有する調整用光源とを交換して取り付けることができる光源部と、前記光源部が放射した光を分光する分光手段と、前記分光手段が分光した光を受光するようにアレイ状に配列された受光素子群を有し、前記受光素子群は所定の位置に配置された複数の調整用受光素子を含む受光デバイスと、前記調整用受光素子が前記分光した光のうち前記輝線に対応する波長の光を受光するように前記受光デバイスの位置を調整する位置調整機構と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明に係る分光測定装置は、上記の発明において、前記位置調整機構は、前記受光デバイスの受光素子群の配列方向に垂直な側面に該受光デバイスを該配列方向へ付勢するように設けたばね部材と、前記受光デバイスの前記側面とは反対側の側面に先端部が当接し回動することにより進退して該受光デバイスを前記配列方向に移動させるように設けられたねじ部材と、を備えることを特徴とすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る分光測定装置の調整方法、放射光スペクトル上に複数の輝線を有する調整用光源を光源部に取り付け、前記調整用光源が放射する光を分光手段により分光し、アレイ状に配列され複数の調整用受光素子を含む受光素子群を有する受光デバイスの該調整用受光素子が前記分光した光のうち前記輝線に対応する波長の光を受光するように前記受光デバイスの位置を調整する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る分光測定装置は、受光デバイスが複数の調整用受光素子を有し、前記調整用受光素子が調整用光源の輝線に対応する波長の光を受光するように前記受光デバイスの位置を移動する位置調整機構を備えるので、受光デバイスを光ファイバに載せ変えなくても受光デバイスの位置を調整できる。その結果、光学系を正確に調整できるという効果を奏する。
【００１２】
また、本発明に係る分光測定装置の調整方法は、受光デバイスを光ファイバに載せ変えずに、受光デバイスの有する調整用受光素子が調整用光源の輝線に対応する波長の光を受光するように前記受光デバイスの位置を調整するので、光学系を正確に調整できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る分光測定装置および分光測定装置の調整方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。まず、実施の形態に係る分光測定装置の構成について説明し、つぎに実施の形態に係る分光測定装置の調整方法について説明する。
【００１４】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る分光測定装置の構成を模式的に表した概略図である。図１に示すように、分光測定装置１００は、分光測定に用いる測定用光源であるハロゲンランプ１１と放射光スペクトル上に複数の輝線を有する調整用光源である高圧の水銀ランプ１２とを交換して取り付けることができる光源部１０と、光源部１０が放射した光を反射するミラーＭと、生体試料などの非測定物を収容する容器であるキュベット５０と、光源部１０が放射した光を分光する分光手段であり表面２０ａに紙面と垂直方向に伸びた複数の溝が形成された凹面形状のグレーティング２０と、グレーティング２０に迷光が到達するのを防止するスリットＳとを備えるものである。なお、光源部１０からスリットＳまでの間の光路には、所定の位置にコリメートレンズや集光レンズが配置される。
【００１５】
さらに、分光測定装置１００は、グレーティング２０が分光する光を受光するアレイ状に配列された受光素子群であるフォトダイオード（ＰＤ）群３２を基台３１上に有する受光デバイスであるフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）３０と、ＰＤ群３２が含む３つの調整用ＰＤ３２ａ〜３２ｃが水銀ランプ１２の輝線に対応する波長の光を受光するようにＰＤＡ３０の位置を移動する位置調整機構４０と、ＰＤＡ３０が受光した光を光電変換して得られた電気信号を処理して受光光強度や非測定物の吸光度を表示する処理表示部６０とを備えるものである。
【００１６】
また、位置調整機構４０は、ＰＤＡ３０の基台３１においてＰＤ群３２の配列方向に垂直な側面３１ａにＰＤＡ３０をＰＤ群３２の配列方向へ付勢するように設けたばね部材４２と、分光測定装置１００に固定さればね部材４２の一端を固定するばね固定部材４１と、ＰＤＡ３０の基台３１の側面３１ａとは反対側の側面３１ｂに先端部が当接し回動することにより進退してＰＤＡ３０をＰＤＡ３２の配列方向に移動させるように設けられたねじ部材４３と、分光測定装置１００に固定されねじ部材４３を螺合するねじ孔が形成されたねじ固定部材４４とを備えるものである。なお、ねじ部材４３は頭部につまみ４３ａを有する。
【００１７】
図２は、本実施の形態に係る分光測定装置１００に取り付ける水銀ランプ１２の放射光スペクトルを示す図である。図２に示すように、水銀ランプ１２は３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、４３６ｎｍ、５４６ｎｍ、５７８ｎｍなどの波長において放射光スペクトルに輝線を有する。
【００１８】
図３は、本実施の形態に係る分光測定装置１００に備えられたＰＤＡ３０を模式的に表した正面概略図である。前述のようにＰＤＡ３０はＰＤ群３２を基台３１上に有し、ＰＤ群３２は所定の位置に配置された３つの調整用ＰＤ３２ａ〜３２ｃを含む。また、調整用ＰＤ３２ａ〜３２ｃはＰＤ群３２の配列方向における幅がＰＤ群３２の他のＰＤより狭くなっている。
【００１９】
分光測定装置１００は、通常の分光測定時には光源部１０にハロゲンランプ１１を取り付け、キュベット５０に被測定物を収容する。そして、光源部１０から光を出射し、出射光を非測定物に照射し、非測定物を透過した光をグレーティング２０によって単色光に分光し、分光した光をＰＤＡ３０によって受光し、受光した光を光電変換して得られた電気信号を処理表示部６０によって処理して吸光度を表示する。
【００２０】
このとき、ＰＤＡ３０の位置が正確な位置からずれていることにより光学系がずれていると、受光する光の波長を正確に測定できなかったり受光する光強度が不十分になったりという問題が生じるので、ＰＤＡ３０の位置を調整する必要がある。以下、図１に示す分光測定装置１００について本発明に係る分光測定装置の調整方法を実施する場合について説明する。
【００２１】
まず、光源部１０からハロゲンランプ１１を取り外して水銀ランプ１２を取り付け、光Ｌ０を放射させる。そして光Ｌ０をミラーＭで反射させてキュベット５０を通過させ、スリットＳの隙間を通過させ、グレーティング２０で分光する。その結果、光Ｌ０は波長３６５ｎｍの光Ｌ１、波長４０５ｎｍの光Ｌ２、波長５４６ｎｍの光Ｌ３などの単色光に分光される。このとき光Ｌ１〜Ｌ３はグレーティングの特性などにより定まる回折角で分光される。
【００２２】
つぎに、調整用ＰＤ３２ａ、３２ｂ、３２ｃがそれぞれ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を受光するようにＰＤＡ３０の位置を調整する。調整用ＰＤ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、それぞれが光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を最大の光強度で受光した場合にＰＤＡ３０が正確な位置になるように配置されている。その結果、調整用ＰＤ３２ａ、３２ｂ、３２ｃがそれぞれ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を受光するようにＰＤＡ３０の位置を調整することによって光学系を正確に調整できる。なお、調整用ＰＤ３２ａ〜３２ｃの配置は、光Ｌ１〜Ｌ３の回折角やグレーティング２０とＰＤＡ３０との距離など考慮して定められている。
【００２３】
また、調整用ＰＤ３２ａ〜３２ｃはＰＤ群３２の配列方向における幅がＰＤ群３２の他のＰＤより狭いので、ＰＤＡ３０の位置を一層正確に調整できる。
【００２４】
具体的な調整方法は、処理表示部６０が表示する受光光強度をモニタしながら、つまみ４３ａを回してねじ部材４３を回動し、進退させる。ねじ部材４３は先端部がＰＤＡ３０の側面３１ｂに当接し、またばね部材４２はＰＤＡ３０の側面３１ａにＰＤＡ３０を付勢するように設けられＰＤＡ３０をねじ部材４３に押し付けている。その結果、ねじを進退させることによりＰＤＡ３０がＰＤ群３２の配列方向にスムーズに移動する。そして、上記のようにＰＤＡ３０を移動して、調整用ＰＤ３２ａ、３２ｂ、３２ｃがそれぞれ光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を受光する光強度が最大になるようにＰＤＡ３０の位置を調整する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態に係る分光測定装置１００および分光測定装置の調整方法によれば、調整用ＰＤ３２ａ、３２ｂ、３２ｃがそれぞれ分光した輝線に対応する光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を受光するようにＰＤＡ３０の位置を調整することにより光学系を正確に調整できる。その結果、分光測定時に受光する光の波長を正確に測定でき、受光する光強度を強くすることができる。しかも、従来のように光学系の調整のためにＰＤＡを光ファイバに載せ変える必要がないので、調整後の受光デバイスの位置ずれの発生を防止できる。さらに、分光測定装置のメンテナンスや搬送の際だけでなく、分光測定の合間に光学系が正しく調整されているか確認したい場合などでも、容易に光学系の確認や調整ができる。
【００２６】
なお、本実施の形態におけるＰＤＡは、ＰＤが基台の表面に露出しているが、ＰＤの受光面が大気に曝されて酸化反応により劣化することを防止するために、光学ガラスなどにより蓋をして内部を不活性ガスで密封し、ＰＤの受光面が大気に曝されることを防止してもよい。
【００２７】
また、位置調整機構は、ねじ部材の先端部をＰＤＡの側面に当接するものに限らず、ねじ部材をＰＤＡの側面に形成したねじ孔に螺合したものでもよい。この位置調整機構においては、ねじ部材はねじ固定部材に形成した孔に挿通される位置においてはねじ山が形成されておらず、ねじ固定部材はねじ部材が進退せずに回動するようにねじ部材を支持する。そして、ねじ部材を回動するとねじ部材自体は進退せずに、ねじ部材がＰＤＡの側面のねじ孔に螺合していることによりＰＤＡが移動する。
【００２８】
さらに、位置調整機構は、ＰＤＡのＰＤの配列方向に垂直な両側面の側にのみ設けるだけでなく、ＰＤの配列方向に平行な両側面の側にも設けてもよい。
【００２９】
また、上述の位置調整機構に備えたねじ部材は、分光測定装置の外部から遠隔で操作できるように設計するのが好ましく、この場合には手動に限らず自動で操作を行うようにしてもよい。装置外部から操作できるようにすることにより、装置のカバーまたはメンテナンス用の扉を開閉する必要がなくなるので、分析装置を完全に停止せずに光学調整を行える利点もある。
【００３０】
また、調整用光源としてネオンランプなどの放射スペクトルに輝線を有する他の光源を用いてもよい。その場合は、受光デバイスにおいて用いる調整用光源の輝線の波長に対応した位置に調整用受光素子を配置する。
【００３１】
また、上述した実施の形態では、反応容器としてのキュベットを通過した後の光を分光する、いわゆる後分光のタイプに適用した例を説明したが、光源からの光をキュベットに入射させる前に分光するいわゆる前分光のタイプにも適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係る分光測定装置の構成を模式的に表した概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る分光測定装置に取り付ける水銀ランプの放射光スペクトルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る分光測定装置に備えられたＰＤＡを模式的に表した正面概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  光源部
１１  ハロゲンランプ
１２  水銀ランプ
２０  グレーティング
３０  ＰＤＡ
３１  基台
３２  ＰＤ群
３２ａ〜３２ｃ  調整用ＰＤ
４０  位置調整機構
４１  ばね固定部材
４２  ばね部材
４３  ねじ部材
４４  ねじ固定部材
５０  キュベット
６０  処理表示部
１００  分光測定装置
【図１】
2007327923.tif 000003
【図２】
2007327923.tif 000004
【図３】
2007327923.tif 000005