JP2005221257A - Measuring device, probe for measuring device, and measuring method of solute concentration and/or flow rate of liquid in passage - Google Patents

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JP2005221257A JP2004026937A JP2004026937A JP2005221257A JP 2005221257 A JP2005221257 A JP 2005221257A JP 2004026937 A JP2004026937 A JP 2004026937A JP 2004026937 A JP2004026937 A JP 2004026937A JP 2005221257 A JP2005221257 A JP 2005221257A
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probe light
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Takashi Fukuzawa
隆 福澤
Atsushi Yamaguchi
山口  淳
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device and a probe for the measuring device capable of improving operability by enabling a measuring position to be easily changed, and a measuring method of the solute concentration and/or the flow rate of liquid in a passage. <P>SOLUTION: This measuring device 1 is equipped with a light source module 100, and a probe 50 dipped in a sample solution in the passage 20, for condensing and irradiating excitation light and probe light to the sample solution. The probe 50 is equipped with an optical fiber 103 for guiding the excitation light and the probe light, a condensing lens 40 for condensing the guided excitation light and probe light, and a mirror 41 arranged in parallel so as to be faced to the bottom surface of the condensing lens 40. The excitation light condensed and irradiated to the sample solution forms a thermal lens in the sample solution, and the probe light transmitted through the thermal lens is reflected by the mirror 41, and a detector 54 detects the reflected probe light. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、測定装置及び該測定装置用プローブ、並びに流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法に関し、特に流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する測定装置及び該測定装置用プローブ、並びに流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法に関する。   The present invention relates to a measuring device, a probe for the measuring device, and a method for measuring the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow channel, and in particular, measures the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow channel using a thermal lens. The present invention relates to a measuring device, a probe for the measuring device, and a method for measuring a solute concentration or / and a flow velocity of a liquid in a flow path.

流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する従来の測定装置800(例えば、特許文献1参照)は、図13に示すように、後述する流路付き板状部材810内に形成された流路811中の試料溶液に、励起光とプローブ光(probe light)とを合波器815で合流させて照射する照射部801と、流路付き板状部材810を通過した励起光及びプローブ光を受光する受光部802とから成る。受光部802の位置は、照射部801からのプローブ光を確実に受光することができるように設定されている。照射部801には、ロッドレンズ817と、ロッドレンズ817に接続された光ファイバー816とからなるプローブ850が設けられており、また、受光部802には、プローブ850の対面に載置されたピンホール付きフォトダイオード(Photo Diode)からなる光電変換器821が設けられている。   As shown in FIG. 13, a conventional measuring apparatus 800 (for example, refer to Patent Document 1) that measures the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow path using a thermal lens is used. The sample solution in the flow path 811 formed inside is irradiated with an irradiation unit 801 that combines and irradiates excitation light and probe light with a multiplexer 815 and the plate member 810 with flow path. It comprises a light receiving unit 802 that receives excitation light and probe light. The position of the light receiving unit 802 is set so that the probe light from the irradiation unit 801 can be reliably received. The irradiation unit 801 is provided with a probe 850 including a rod lens 817 and an optical fiber 816 connected to the rod lens 817, and the light receiving unit 802 is a pinhole placed on the opposite side of the probe 850. A photoelectric converter 821 including an attached photodiode (Photo Diode) is provided.

流格付き板状部材810は、3層に順に接着された3つの基板から成り、内部に形成される流路811は、試料溶液の混合、攪拌、合成、分離、抽出、検出等に用いられる。   The plate member 810 with a rating is composed of three substrates bonded in three layers in order, and the flow path 811 formed inside is used for mixing, stirring, synthesizing, separating, extracting, detecting, etc. the sample solution. .

測定装置800は、励起光用光源812からの励起光を流路付き板状部材810の流路811に照射し、励起光の焦点を流路811中に位置させてそこに熱レンズを形成し、熱レンズを通過したプローブ光用光源813からのプローブ光を選択的に濾波して、光電変換器821によりピンホール透過光として受光し、これを検出信号に変換してコンピューター823により解析する。   The measuring apparatus 800 irradiates the excitation light from the excitation light source 812 to the flow path 811 of the plate member 810 with flow path, positions the focal point of the excitation light in the flow path 811, and forms a thermal lens there. Then, the probe light from the probe light source 813 that has passed through the thermal lens is selectively filtered, received as pinhole transmitted light by the photoelectric converter 821, converted into a detection signal, and analyzed by the computer 823.

コンピューター823は、励起光用光源812の電源のオン/オフを変調する変調器814に接続されており、信号強度差の値などから試料溶液の流速や、試料溶液中の溶質の濃度の計算を行う。
特開2000−356611号公報
The computer 823 is connected to a modulator 814 that modulates on / off of the power source of the excitation light source 812, and calculates the flow rate of the sample solution and the concentration of the solute in the sample solution from the value of the signal intensity difference. Do.
JP 2000-356611 A

しかしながら、測定装置800では、プローブ850と光電変換器821との位置関係を正確に維持する必要があるので、測定位置を変更するのが困難であり、操作性が悪い。   However, in the measuring apparatus 800, since it is necessary to maintain the positional relationship between the probe 850 and the photoelectric converter 821 accurately, it is difficult to change the measurement position and the operability is poor.

また、測定装置800では、プローブ850と光電変換器821との狭い間隔にある流路811内に試料溶液を入れる必要がある。即ち、流路811がプローブ850と光電変換器821との狭い間隔に納まらない場合、例えば深い容器である場合には、プローブ850及び/又は光電変換器821を試料溶液に浸漬する必要がある。しかしながら、光電変換器821は電子機器であるので光電変換器821に防水処理を施すのが困難であるので、流路811が深い試料容器である場合には、試料溶液の流速や試料溶液中の溶質の濃度の測定が困難であり、操作性が悪い。さらには、試料溶液が引火性物質を含有するときは、光電変換器821は電子機器であるので、光電変換器821を含む検出部を試料溶液に浸漬して試料溶液の溶質濃度又は/及び流速を測定することができない。   Further, in the measuring apparatus 800, it is necessary to put the sample solution into the flow path 811 that is at a narrow interval between the probe 850 and the photoelectric converter 821. That is, when the flow path 811 does not fit in the narrow space between the probe 850 and the photoelectric converter 821, for example, in the case of a deep container, it is necessary to immerse the probe 850 and / or the photoelectric converter 821 in the sample solution. However, since the photoelectric converter 821 is an electronic device, it is difficult to waterproof the photoelectric converter 821. Therefore, when the channel 811 is a deep sample container, the flow rate of the sample solution or the flow rate in the sample solution Measurement of solute concentration is difficult and operability is poor. Furthermore, when the sample solution contains a flammable substance, since the photoelectric converter 821 is an electronic device, the detection unit including the photoelectric converter 821 is immersed in the sample solution, and the solute concentration or / and the flow rate of the sample solution. Can not be measured.

本発明の第1の目的は、測定位置を容易に変更することを可能にして、操作性を向上させることができる測定装置及び該測定装置用プローブ、並びに流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法を提供することにある。   The first object of the present invention is to make it possible to easily change the measurement position and improve the operability, the probe for the measurement device, and the solute concentration of the liquid in the flow path and / or It is to provide a method for measuring a flow rate.

本発明の第2の目的は、深い容器内にある液体であっても液体の溶質濃度又は/及び流速を測定することができる測定装置及び該測定装置用プローブ、並びに流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a measuring device capable of measuring the solute concentration or / and flow velocity of a liquid even in a deep container, the probe for the measuring device, and the solute concentration of the liquid in the flow channel. Another object is to provide a method for measuring the flow rate.

本発明の第3の目的は、引火性物質を含有する液体であっても検出部を液体に浸漬して液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定することができる測定装置及び該測定装置用プローブ、並びに流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法を提供することにある。   The third object of the present invention is to provide a measuring device capable of measuring the solute concentration or / and the flow velocity of a liquid by using a thermal lens by immersing the detection part in the liquid even if the liquid contains a flammable substance. An object of the present invention is to provide a probe for the measurement device and a method for measuring the solute concentration or / and the flow rate of the liquid in the flow path.

上記第1乃至第3の目的を達成するために、請求項1記載の測定装置は、流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する測定装置において、前記流路内液体に励起光を照射して該液体に熱レンズを形成する励起光照射手段と、前記形成された熱レンズにプローブ光を照射するプローブ光照射手段と、前記熱レンズを透過したプローブ光を前記液体中で反射させるプローブ光反射手段と、前記反射されたプローブ光を前記液体の外部で検出する検出手段と、前記検出されたプローブ光に基づいて前記溶質濃度又は/及び前記流速を測定する測定手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the first to third objects, the measurement device according to claim 1 is a measurement device that measures the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow channel using a thermal lens. Excitation light irradiation means for irradiating a liquid with excitation light to form a thermal lens on the liquid, probe light irradiation means for irradiating the formed thermal lens with probe light, and probe light transmitted through the thermal lens Probe light reflecting means for reflecting in the liquid, detection means for detecting the reflected probe light outside the liquid, and measurement for measuring the solute concentration and / or the flow velocity based on the detected probe light Means.

請求項2記載の測定装置は、請求項1記載の測定装置において、前記プローブ光反射手段は、前記照射された励起光の前記熱レンズによって形成された焦点近傍に配されることを特徴とする。   The measuring apparatus according to claim 2 is the measuring apparatus according to claim 1, wherein the probe light reflecting means is arranged in the vicinity of a focal point formed by the thermal lens of the irradiated excitation light. .

請求項3記載の測定装置は、請求項1又は2記載の測定装置において、前記プローブ光照射手段は、前記プローブ光を前記形成された熱レンズに導くプローブ光導光路を備え、前記プローブ光反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を当該プローブ光導光路に向かって反射させるように構成されたことを特徴とする。   The measuring apparatus according to claim 3 is the measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the probe light irradiating means includes a probe light guide for guiding the probe light to the formed thermal lens, and the probe light reflecting means. Is configured to reflect the probe light irradiated from the probe light guide path toward the probe light guide path.

請求項4記載の測定装置は、請求項1又は2記載の測定装置において、前記プローブ光照射手段は、前記プローブ光を前記形成された熱レンズに導くプローブ光導光路を備え、前記検出手段は、前記反射されたプローブ光を導く反射光導光路を備え、前記プローブ光反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を前記反射光導光路に向かって反射させるように構成されたことを特徴とする。   The measurement apparatus according to claim 4 is the measurement apparatus according to claim 1 or 2, wherein the probe light irradiation unit includes a probe light guide path that guides the probe light to the formed thermal lens, and the detection unit includes: A reflected light guide that guides the reflected probe light, and the probe light reflecting means is configured to reflect the probe light emitted from the probe light guide toward the reflected light guide. To do.

請求項5記載の測定装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の測定装置において、前記反射手段は、前記照射された励起光の反射を抑止する励起光反射抑止手段を備えることを特徴とする。   The measurement apparatus according to claim 5 is the measurement apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the reflection means includes excitation light reflection suppression means for suppressing reflection of the irradiated excitation light. It is characterized by.

請求項6記載の測定装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の測定装置において、前記照射された励起光及び前記照射されたプローブ光を前記液体の方向に集光照射する集光レンズを備えることを特徴とする。   A measuring apparatus according to a sixth aspect is the measuring apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the irradiated excitation light and the irradiated probe light are condensed and irradiated in the direction of the liquid. An optical lens is provided.

上記第1乃至第3の目的を達成するために、請求項7記載のプローブは、流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する測定装置用プローブであって、前記流路内液体に励起光を導いて該液体に熱レンズを形成する励起光導光路と、前記形成された熱レンズにプローブ光を導くプローブ光導光路と、前記熱レンズを透過したプローブ光を前記液体中で反射させる反射手段と、前記反射されたプローブ光を導く反射光導光路とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the first to third objects, the probe according to claim 7 is a probe for a measuring device that measures the solute concentration or / and the flow velocity of the liquid in the flow path using a thermal lens, An excitation light guide that guides excitation light to the liquid in the flow path to form a thermal lens in the liquid, a probe light guide that guides probe light to the formed thermal lens, and probe light that passes through the thermal lens It is characterized by comprising a reflecting means for reflecting the light and a reflected light guide for guiding the reflected probe light.

請求項8記載のプローブは、請求項7記載のプローブにおいて、前記励起光導光路、前記プローブ光導光路、及び前記反射光導光路は、1本の共通する第1の光ファイバーからなり、前記反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を前記第1の光ファイバーに向かって反射させるように構成された反射ミラーからなることを特徴とする。   The probe according to claim 8 is the probe according to claim 7, wherein the excitation light guide, the probe light guide, and the reflected light guide are formed of a single common first optical fiber, and the reflection unit includes: It comprises a reflection mirror configured to reflect the probe light irradiated from the probe light guide path toward the first optical fiber.

請求項9記載のプローブは、請求項7記載のプローブにおいて、前記励起光導光路及び前記プローブ光導光路は1本の共通する第1の光ファイバーからなり、前記反射光導光路は第2の光ファイバーからなり、前記反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を前記第2の光ファイバーに向かって反射させるように構成された反射ミラーからなることを特徴とする。   The probe according to claim 9 is the probe according to claim 7, wherein the excitation light guide and the probe light guide are made of a common first optical fiber, and the reflected light guide is made of a second optical fiber, The reflection means includes a reflection mirror configured to reflect the probe light irradiated from the probe light guide path toward the second optical fiber.

請求項10記載のプローブは、請求項7乃至9のいずれか1項に記載のプローブにおいて、さらに、前記励起光導光路、前記プローブ光導光路、及び前記反射光導光路を支持するフェルールと、前記励起光導光路により導かれた励起光及び前記プローブ光導光路により導かれたプローブ光並びに前記反射されたプローブ光を集光するロッドレンズと、前記フェルール及び前記ロッドレンズを固定的に支持する固定支持体とを備えることを特徴とする。   The probe according to claim 10 is the probe according to any one of claims 7 to 9, further comprising a ferrule that supports the excitation light guide, the probe light guide, and the reflected light guide, and the excitation light. A rod lens that collects the excitation light guided by the optical path, the probe light guided by the probe light guide path, and the reflected probe light; and a fixed support that fixedly supports the ferrule and the rod lens. It is characterized by providing.

請求項11記載のプローブは、請求項7乃至9のいずれか1項に記載のプローブにおいて、前記プローブ光導波路は、シングルモードで前記プローブ光を導光することを特徴とする。   The probe according to claim 11 is the probe according to any one of claims 7 to 9, wherein the probe optical waveguide guides the probe light in a single mode.

上記第1乃至第3の目的を達成するために、請求項12記載の流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法は、流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する測定方法において、前記流路内液体に励起光を照射して該液体に熱レンズを形成する励起光照射ステップと、前記形成された熱レンズにプローブ光を照射するプローブ光照射ステップと、前記熱レンズを透過したプローブ光を前記液体中で反射させるプローブ光反射ステップと、前記反射されたプローブ光を前記液体の外部で検出する検出ステップと、前記検出されたプローブ光に基づいて前記溶質濃度又は/及び前記流速を測定する測定ステップとを有することを特徴とする。   In order to achieve the above first to third objects, the method for measuring the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow channel according to claim 12 uses a thermal lens to measure the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow channel. In the measurement method used for measurement, an excitation light irradiation step for irradiating the liquid in the flow path with excitation light to form a thermal lens on the liquid, and a probe light irradiation step for irradiating the formed thermal lens with probe light And a probe light reflecting step for reflecting the probe light transmitted through the thermal lens in the liquid, a detection step for detecting the reflected probe light outside the liquid, and the detected probe light. A measurement step of measuring the solute concentration or / and the flow rate.

請求項1記載の測定装置、請求項7記載の測定装置用プローブ、又は請求項12記載の流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法によれば、流路内液体に励起光を照射して該液体に熱レンズを形成し、形成された熱レンズにプローブ光を照射し、熱レンズを透過したプローブ光を液体中で反射させ、反射されたプローブ光を液体の外部で検出し、検出されたプローブ光に基づいて溶質濃度又は/及び前記流速を測定するので、測定位置を容易に変更することを可能にして、操作性を向上させることができると共に、引火性物質を含有する液体であっても検出部を液体に浸漬して液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定することができる。さらには、深い容器内にある液体であっても液体の溶質濃度又は/及び流速を測定することができる。   According to the measuring device according to claim 1, the probe for measuring device according to claim 7, or the method for measuring the solute concentration and / or flow velocity of the liquid in the flow channel according to claim 12, excitation light is applied to the liquid in the flow channel. Irradiate to form a thermal lens on the liquid, irradiate the formed thermal lens with probe light, reflect the probe light transmitted through the thermal lens in the liquid, and detect the reflected probe light outside the liquid Since the solute concentration and / or the flow velocity is measured based on the detected probe light, the measurement position can be easily changed, the operability can be improved, and a flammable substance is contained. Even if it is a liquid, a detection part can be immersed in a liquid and the solute density | concentration or / and flow velocity of a liquid can be measured using a thermal lens. Furthermore, even if the liquid is in a deep container, the solute concentration and / or flow rate of the liquid can be measured.

請求項2記載の測定装置によれば、照射された励起光の焦点近傍において熱レンズを透過したプローブ光を液体中で反射させるので、測定装置の検出感度を向上させることができる。   According to the measurement apparatus of the second aspect, since the probe light that has passed through the thermal lens is reflected in the liquid in the vicinity of the focal point of the irradiated excitation light, the detection sensitivity of the measurement apparatus can be improved.

請求項3記載の測定装置、又は請求項8記載のプローブによれば、照射されたプローブ光を形成された熱レンズに導くプローブ光導光路に向かって、照射されたプローブ光を反射させるので、プローブ光の導光路を照射光と反射光とで共有することができ、測定装置の構成を簡略化することができる。   According to the measuring apparatus according to claim 3 or the probe according to claim 8, since the irradiated probe light is reflected toward the probe light guide path that guides the irradiated probe light to the formed thermal lens, the probe The light guide path can be shared between the irradiation light and the reflected light, and the configuration of the measurement apparatus can be simplified.

請求項4記載の測定装置、又は請求項9記載のプローブによれば、プローブ光導光路から照射されたプローブ光を反射光導光路に向かって反射させるので、プローブ光導光路と反射光導光路とを別々に設けることができ、測定装置内におけるプローブ光導光路や反射光導光路の配置の自由度を向上させることができる。   According to the measurement device according to claim 4 or the probe according to claim 9, since the probe light irradiated from the probe light guide is reflected toward the reflected light guide, the probe light guide and the reflected light guide are separately provided. The degree of freedom of arrangement of the probe light guide path and the reflected light guide path in the measurement apparatus can be improved.

請求項5記載の測定装置によれば、照射された励起光の反射を抑止するので、プローブ光の検出に際してノイズ成分になる励起光の反射光を検出することを確実に防止することができ、測定装置の測定精度を向上させることができる。   According to the measurement device of claim 5, since the reflection of the irradiated excitation light is suppressed, it is possible to reliably prevent the reflected light of the excitation light that becomes a noise component when detecting the probe light, The measurement accuracy of the measuring device can be improved.

請求項6記載の測定装置によれば、照射された励起光及び照射されたプローブ光を液体の方向に集光照射するので、測定装置の検出感度を向上させることができる。   According to the measuring apparatus of the sixth aspect, the irradiated excitation light and the irradiated probe light are condensed and irradiated in the direction of the liquid, so that the detection sensitivity of the measuring apparatus can be improved.

請求項11記載のプローブによれば、シングルモードでプローブ光が導光されるので、測定装置の再現性を向上させて測定精度を向上させることができる。   According to the probe of the eleventh aspect, since the probe light is guided in the single mode, the reproducibility of the measuring apparatus can be improved and the measurement accuracy can be improved.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図1において、測定装置1は、コネクタ59aを備える光源モジュール100と、試料溶液内に浸漬されて励起光及びプローブ光を流路20内の試料溶液(不図示)に集光する図2で詳述するレンズ付き光ファイバー(以下「プローブ」という。)50と、信号処理部60とを備える。プローブ50は、光源モジュール100と着脱可能に接続するためのコネクタ59bを備える。流路20は、その内部の試料溶液にプローブ50が浸漬可能なように、その上面が部分的に又は全体的に開口されている。   In FIG. 1, the measuring apparatus 1 has a light source module 100 having a connector 59a, and a light source module 100 that is immersed in a sample solution and collects excitation light and probe light on a sample solution (not shown) in a flow path 20 in detail. An optical fiber with lens (hereinafter referred to as “probe”) 50 and a signal processing unit 60 are provided. The probe 50 includes a connector 59b for detachably connecting to the light source module 100. The upper surface of the channel 20 is partially or entirely opened so that the probe 50 can be immersed in the sample solution in the channel 20.

光源モジュール100は、励起光を出射する励起光用光源53と、励起光用光源53の電源を変調する変調回路110と、プローブ光を出射するプローブ光用光源51と、励起光用光源53からの励起光とプローブ光用光源51からのプローブ光を合波する合分波器55と、試料溶液を透過したプローブ光を光源51からのプローブ光から分波する合分波器56と、このプローブ光を受光するフォトダイオードなどの光センサから成る検出器54と、プローブ50との脱着を可能にするコネクタ59aと、合分波器56及びプローブ光用光源51間において、プローブ50側から入射する光の損失が30dB以上であるアイソレーター52とを備える。アイソレーター52は、光の偏光作用により光の透過を阻止するものである。   The light source module 100 includes an excitation light source 53 that emits excitation light, a modulation circuit 110 that modulates a power source of the excitation light source 53, a probe light source 51 that emits probe light, and an excitation light source 53. A multiplexer / demultiplexer 55 for multiplexing the excitation light of the probe and the probe light from the probe light source 51, a multiplexer / demultiplexer 56 for demultiplexing the probe light that has passed through the sample solution from the probe light from the light source 51, and Incident from the probe 50 side between the detector 54 composed of a photosensor such as a photodiode for receiving the probe light, the connector 59a enabling the attachment / detachment of the probe 50, the multiplexer / demultiplexer 56 and the probe light source 51. And an isolator 52 having a loss of light of 30 dB or more. The isolator 52 blocks light transmission by the polarization action of light.

合分波器56としては、融着型カプラー、サーキュレーター、タップフィルターを用いたフィルターモジュール等を用いることができる。また、合分波器55としては、エッジフィルター、バンドパスフィルターを用いたフィルターモジュールを用いることができる。   As the multiplexer / demultiplexer 56, a fusion coupler, a circulator, a filter module using a tap filter, or the like can be used. As the multiplexer / demultiplexer 55, a filter module using an edge filter or a bandpass filter can be used.

また、光源モジュール100は、励起光用光源53及び合分波器55を接続する光ファイバ106と、コネクタ59a、及び合分波器55を接続する光ファイバ107と、検出器54及び合分波器56を接続する光ファイバ108と、プローブ光用光源51、アイソレーター52、及び合分波器56を接続する光ファイバ109とを備える。このように、光源モジュール100は、光ファイバー106〜109を励起光及び/又はプローブ光を伝送するために用いるので、光源モジュール100を簡潔化、小型化することができる。また、光ファイバー107及び後述する光ファイバー103において、励起光及びプローブ光の光路は同一の経路であるので、励起光及びプローブ光の光軸合わせを不要にすることができる。また、光ファイバー103,107は、シングルモードで励起光を導く。シングル光ファイバーとすることによって光強度の分布が安定し、よって測定装置1は再現性の高い高精度の測定が可能となる。したがって、励起光の焦点の大きさを小さくすることができ、励起光によって形成された熱レンズを小型のレンズにすることができ、もって測定装置1の測定精度を向上させることができる。   The light source module 100 includes an optical fiber 106 that connects the excitation light source 53 and the multiplexer / demultiplexer 55, an optical fiber 107 that connects the connector 59a and the multiplexer / demultiplexer 55, a detector 54, and an multiplexer / demultiplexer. And an optical fiber 109 for connecting the probe light source 51, the isolator 52, and the multiplexer / demultiplexer 56. Thus, since the light source module 100 uses the optical fibers 106 to 109 to transmit the excitation light and / or the probe light, the light source module 100 can be simplified and miniaturized. Further, in the optical fiber 107 and the optical fiber 103 to be described later, the optical paths of the excitation light and the probe light are the same, so that the optical axes of the excitation light and the probe light need not be aligned. The optical fibers 103 and 107 guide the excitation light in a single mode. By using a single optical fiber, the distribution of light intensity is stabilized, and thus the measuring apparatus 1 can perform highly accurate measurement with high reproducibility. Accordingly, the focal point of the excitation light can be reduced, the thermal lens formed by the excitation light can be made a small lens, and the measurement accuracy of the measurement apparatus 1 can be improved.

変調回路110は、l00Hz以上10kHz以下の変調を励起光用光源53に対して行う。これによりプローブ光の検出感度を確実に向上させることができる。   The modulation circuit 110 performs modulation from 100 Hz to 10 kHz on the excitation light source 53. Thereby, the detection sensitivity of probe light can be improved reliably.

好ましくは、光ファイバー108の端部には、励起光の波長以上で且つプローブ光の波長よりも短い波長の光をカットオフするエッジフィルター(不図示)が設けられている。これにより、検出器54に励起光が入射することを確実に防止することができ、もって、測定装置1の検出感度をより向上させることができる。   Preferably, an edge filter (not shown) that cuts off light having a wavelength longer than the wavelength of the excitation light and shorter than the wavelength of the probe light is provided at the end of the optical fiber 108. As a result, it is possible to reliably prevent the excitation light from entering the detector 54, thereby further improving the detection sensitivity of the measurement apparatus 1.

信号処理部60は、検出器54及び変調回路110に接続されたロックインアンプ61と、該ロックインアンプ61に接続されたコンピューター62とを備える。   The signal processing unit 60 includes a lock-in amplifier 61 connected to the detector 54 and the modulation circuit 110, and a computer 62 connected to the lock-in amplifier 61.

図2は、図1におけるプローブ50の構成を詳細に示す拡大断面図であり、図3は、図2における線III−IIIに沿う断面図である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing in detail the configuration of the probe 50 in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

図2において、プローブ50は、光源モジュール100と接続するためのコネクタ59bと、コネクタ59bを介して光源モジュール100からの励起光及びプローブ光を導くと共に、光源モジュール100へ試料溶液を透過したプローブ光を導く光ファイバー103と、光ファイバー103により導かれた励起光及びプローブ光を集光する集光レンズ40(ロッドレンズ)と、集光レンズからの少なくともプローブ光を反射するミラー41と、集光レンズ40を内嵌するチューブ42(固定支持体)と、チューブ42に内嵌され、且つ集光レンズ40の上面と対面するように光ファイバー103をチューブ42に固定するためのフェルール43と、集光レンズ40及びミラー41の間隔を所定長さで固定する、例えば2本の支柱44と、プローブ50の底面が流路20と対面するように調整可能にプローブ50を保持するための冶具45とを備える。なお、光ファイバー103と集光レンズ40とは、互いに密着させてもよいし、それらの間に隙間が設けられてもよい。また、ミラー41の反射面は、試料溶液の流速が変化しない点で平面であるのが好ましく、効率的にプローブ光を反射させる点で曲面であるのが好ましい。   In FIG. 2, the probe 50 is a connector 59 b for connecting to the light source module 100, and guides the excitation light and the probe light from the light source module 100 through the connector 59 b and also transmits the probe light through the sample solution to the light source module 100. Optical fiber 103, a condensing lens 40 (rod lens) that condenses the excitation light and probe light guided by the optical fiber 103, a mirror 41 that reflects at least the probe light from the condensing lens, and a condensing lens 40. , A ferrule 43 for fixing the optical fiber 103 to the tube 42 so as to face the upper surface of the condenser lens 40, and the condenser lens 40. And the distance between the mirrors 41 at a predetermined length, for example, two struts 44 and a The bottom surface of over Bed 50 and a jig 45 for holding the adjustable probe 50 so as to face the passage 20. The optical fiber 103 and the condenser lens 40 may be in close contact with each other, or a gap may be provided between them. The reflecting surface of the mirror 41 is preferably a flat surface in that the flow rate of the sample solution does not change, and is preferably a curved surface in that the probe light is efficiently reflected.

集光レンズ40は、中心から外部に向かって屈折率が低下するように屈折率勾配が設けられた屈折率分布型円柱状ロッドレンズから成る。この屈折率分布型ロッドレンズは、顕微鏡用対物レンズと比較すると大きさが非常に小さいので、プローブ50を小型化することができる。また、集光レンズ40が円柱状である、即ち上面及び底面が平面であるので、光ファイバー103の取り付けを含むプローブ50の組み立てを容易にすることができる。さらに、集光レンズ40が円柱状であるので、チューブ42に容易に内嵌させることができ、光軸合わせを容易にすることができる。   The condenser lens 40 is composed of a gradient index cylindrical rod lens provided with a refractive index gradient so that the refractive index decreases from the center toward the outside. Since this gradient index rod lens is much smaller than the microscope objective lens, the probe 50 can be miniaturized. Moreover, since the condensing lens 40 is cylindrical, that is, the upper surface and the bottom surface are flat, the assembly of the probe 50 including the attachment of the optical fiber 103 can be facilitated. Furthermore, since the condensing lens 40 is cylindrical, it can be easily fitted in the tube 42 and the optical axis can be easily aligned.

図3に示すように、支柱44は、流路20の長さ方向、すなわち試料溶液の流れる方向と平行となるように設けられている。これにより、試料溶液の流速を変化させることなく、正確に測定することができる。   As shown in FIG. 3, the support column 44 is provided so as to be parallel to the length direction of the flow path 20, that is, the direction in which the sample solution flows. Thereby, it can measure correctly, without changing the flow rate of a sample solution.

図4は、図2におけるミラー41の拡大断面図である。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the mirror 41 in FIG.

図4に示すように、ミラー41は、ベースとしてのガラス基板31と、ガラス基板31の上面に形成されたアルミニウム(Al)薄膜32と、Al薄膜32の上面に形成された二酸化ケイ素(SiO2)保護膜33とから成り、励起光及びプローブ光の双方を全て反射する全反射ミラー(フロントサーフェースミラー)を構成する。 As shown in FIG. 4, the mirror 41 includes a glass substrate 31 as a base, an aluminum (Al) thin film 32 formed on the upper surface of the glass substrate 31, and silicon dioxide (SiO 2 ) formed on the upper surface of the Al thin film 32. ) A total reflection mirror (front surface mirror) that includes the protective film 33 and reflects both the excitation light and the probe light.

また、上記全反射ミラーに代えて、励起光の波長とプローブ光の波長は異なるので、プローブ光を選択的に反射し、励起光を選択的に透過する反射膜としての光学多層膜(エッジフィルター、バンドパスフィルター等)をガラス基板31上に被覆した後述する選択反射ミラーを用いることは、励起光の戻り量を大きく低減させるので好ましい。なお、このような選択反射ミラーの光学多層膜は、TiO2、ZrO2等の高屈折率酸化物と、SiO2等の低屈折率酸化物の交互積層膜で構成される。 Further, since the wavelength of the excitation light and the wavelength of the probe light are different from the total reflection mirror, an optical multilayer film (edge filter) as a reflection film that selectively reflects the probe light and selectively transmits the excitation light. It is preferable to use a selective reflection mirror, which will be described later, in which a glass substrate 31 is coated on the glass substrate 31 because the amount of return of excitation light is greatly reduced. Note that the optical multilayer film of such a selective reflection mirror is composed of an alternating laminated film of a high refractive index oxide such as TiO 2 or ZrO 2 and a low refractive index oxide such as SiO 2 .

次に、光源モジュール100からの励起光及びプローブ光の焦点について説明する。   Next, the focus of excitation light and probe light from the light source module 100 will be described.

図5は、図2における集光レンズ40からの励起光及びプローブ光の焦点を説明するために用いられる図2の部分拡大図である。なお、図5ではハッチングが省略されている。   FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 2 used to explain the focal points of the excitation light and the probe light from the condenser lens 40 in FIG. In FIG. 5, hatching is omitted.

図5において、一点鎖線は励起光の光路を、実線は励起光がオフであるときのプローブ光の光路を、鎖線は励起光がオンであるときのプローブ光の光路を示しており、ミラー41が無いときのそれぞれの光路における焦点は、A,B,Cで与えられる。   In FIG. 5, the one-dot chain line indicates the optical path of the excitation light, the solid line indicates the optical path of the probe light when the excitation light is off, and the chain line indicates the optical path of the probe light when the excitation light is on. The focal points in the respective optical paths when there is no A are given by A, B, and C.

ミラー41は、焦点Aと焦点Bとの間、又は焦点Aと集光レンズ40のミラー41側の端面との間に配置される。焦点Aと集光レンズ40のミラー41側の端面との間に配置される場合には、励起光の反射光が試料溶液中で焦点を形成することが好ましい。また、焦点Aと焦点Bとの間にミラー41が配置される場合には、ミラー41は焦点Aに近い位置に配置されるのが好ましい。   The mirror 41 is disposed between the focal point A and the focal point B, or between the focal point A and the end surface of the condenser lens 40 on the mirror 41 side. When arranged between the focal point A and the end surface of the condenser lens 40 on the mirror 41 side, the reflected light of the excitation light preferably forms a focal point in the sample solution. When the mirror 41 is disposed between the focal points A and B, the mirror 41 is preferably disposed at a position close to the focal point A.

集光照射された励起光の焦点とプローブ光の焦点との間隔が20μm以上200μm以下であることは、測定装置の検出感度を向上させる上で好ましい。   In order to improve the detection sensitivity of the measurement apparatus, the distance between the focal point of the excitation light and the focal point of the probe light that has been focused and irradiated is preferably 20 μm or more and 200 μm or less.

次に、光源モジュール100の構成を説明する。   Next, the configuration of the light source module 100 will be described.

図6は、図1における合分波器55の構成を詳細に示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the multiplexer / demultiplexer 55 in FIG. 1 in detail.

図6において、合分波器55は、励起光及び反射光(ミラー41により反射されたプローブ光)の入射側に設けられたロッドレンズ551と、プローブ光の入射側に設けられたロッドレンズ552と、ロッドレンズ551,552間に設けられたロングパスフィルター553とを備え、これらは直列に接続されている。また、合分波器55は、直列に接続されているロッドレンズ551、ロングパスフィルター553、ロッドレンズ552を内嵌するチューブ554を備える。   6, the multiplexer / demultiplexer 55 includes a rod lens 551 provided on the incident side of excitation light and reflected light (probe light reflected by the mirror 41), and a rod lens 552 provided on the incident side of probe light. And a long pass filter 553 provided between the rod lenses 551 and 552, which are connected in series. The multiplexer / demultiplexer 55 includes a rod lens 551, a long pass filter 553, and a tube 554 into which the rod lens 552 is internally connected.

ロングパスフィルター553は、ロッドレンズ551の一方の面上に順次蒸着することにより成膜された誘電体多層膜から成り、この誘電体多層膜の上面にロッドレンズ552が接着剤などにより固定されている。なお、ロングパスフィルター553を予めガラス基板上に形成し、このガラス基板をロッドレンズ551,552間に配置させて接着剤などにより固定してもよい。このように、合分波器55は貼り合わせ構造を有するので、コンパクト化することができる。   The long pass filter 553 includes a dielectric multilayer film formed by sequentially depositing on one surface of the rod lens 551, and the rod lens 552 is fixed to the upper surface of the dielectric multilayer film with an adhesive or the like. . The long pass filter 553 may be formed on a glass substrate in advance, and the glass substrate may be disposed between the rod lenses 551 and 552 and fixed with an adhesive or the like. Thus, since the multiplexer / demultiplexer 55 has a bonded structure, it can be made compact.

ロングパスフィルター553を構成する誘電体多層膜は、SiO2等から成る低屈折率層(L)と、TiO2,ZrO2,Ta25等から成る高屈折率層(H)とから成る1組のLH層が多層に亘って繰り返し積層されたものである。 The dielectric multilayer film constituting the long pass filter 553 is composed of a low refractive index layer (L) made of SiO 2 or the like and a high refractive index layer (H) made of TiO 2 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 or the like. A set of LH layers are repeatedly laminated over multiple layers.

図7は、図1における合分波器56の構成を詳細に示す断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the multiplexer / demultiplexer 56 in FIG. 1 in detail.

図7において、合分波器56は、合分波器55と同様の2つの屈折率分布型円柱状ロッドレンズ561,562と、タップフィルター563とを用いて構成されている。ロッドレンズ561は、合分波器55の一端から出射された反射光の入射端面を有し、ロッドレンズ562は、プローブ光用光源51の一端から出射されたプローブ光の入射端面を有する。合分波器56に入射された反射光の一部は、ロッドレンズ561の入射端面と同じ面における入射した場所とは異なる場所から出射する。   In FIG. 7, the multiplexer / demultiplexer 56 is configured using two refractive index distribution type cylindrical rod lenses 561 and 562 similar to the multiplexer / demultiplexer 55 and a tap filter 563. The rod lens 561 has an incident end face of reflected light emitted from one end of the multiplexer / demultiplexer 55, and the rod lens 562 has an incident end face of probe light emitted from one end of the probe light source 51. A part of the reflected light incident on the multiplexer / demultiplexer 56 is emitted from a place different from the incident place on the same surface as the incident end face of the rod lens 561.

タップフィルター563は、ロッドレンズ561,562の端面間に介在し、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜とを交互に積層した光学多層膜から成る。光学多層膜は、広範囲の波長域で透過率が約50%である、いわゆるニュートラルフィルターの特性を有しているものである。   The tap filter 563 is interposed between the end surfaces of the rod lenses 561 and 562, and is composed of an optical multilayer film in which high-refractive index dielectric films and low-refractive index dielectric films are alternately stacked. The optical multilayer film has a so-called neutral filter characteristic in which the transmittance is approximately 50% in a wide wavelength range.

ロッドレンズ561の入射端面においてロッドレンズ561の光軸中心から一定の距離だけ離れた位置に入射した反射光(液体(試料溶液)から戻ってくるプローブ光)は、ロッドレンズ561内を進み、進んだ反射光のうち、その半分の光量に相当する反射光がタップフィルター563を構成する光学多層膜により反射され、反射された光は、ロッドレンズ561の入射端面における入射位置とは光軸に対して対称的な位置から出射し、フォトディテクター(PD)等の検出器54に導かれ、検出光として該検出器54により検出される。   Reflected light (probe light returning from the liquid (sample solution)) incident on the incident end face of the rod lens 561 at a position away from the center of the optical axis of the rod lens 561 travels in the rod lens 561 and advances. The reflected light corresponding to half of the reflected light is reflected by the optical multilayer film constituting the tap filter 563, and the reflected light is incident on the incident end face of the rod lens 561 with respect to the optical axis. Are emitted from symmetrical positions, guided to a detector 54 such as a photodetector (PD), and detected by the detector 54 as detection light.

プローブ用光源51から出射され、アイソレーター52を介してタップフィルター563のロッドレンズ562の入射端面に入射したプローブ光は、タップフィルター563内を通過することにより約半分の光量となってロッドレンズ561の入射端面から出射する。   The probe light emitted from the probe light source 51 and incident on the incident end face of the rod lens 562 of the tap filter 563 via the isolator 52 passes through the tap filter 563 and becomes about half the light amount. The light exits from the incident end face.

図6の合分波器55と図7の合分波器56は、図1に示すように、光ファイバー111で互いに接続されており、光ファイバー111は、合分波器55から出射した反射光を合分波器56に導くと共に、合分波器56から出射したプローブ光を合分波器55に導く。   As shown in FIG. 1, the multiplexer / demultiplexer 55 in FIG. 6 and the multiplexer / demultiplexer 56 in FIG. 7 are connected to each other by an optical fiber 111, and the optical fiber 111 receives reflected light emitted from the multiplexer / demultiplexer 55. While guiding to the multiplexer / demultiplexer 56, the probe light emitted from the multiplexer / demultiplexer 56 is guided to the multiplexer / demultiplexer 55.

また、合分波器56のロッドレンズ562の入射端面及びアイソレーター52と、アイソレーター52及びプローブ用光源51とは、それぞれ光ファイバー109,109で接続される。   Further, the incident end face of the rod lens 562 of the multiplexer / demultiplexer 56 and the isolator 52 are connected to the isolator 52 and the probe light source 51 by optical fibers 109 and 109, respectively.

なお、図1の光源モジュール100の合分波器56には、上述したように、入射光の約50%の光量が入射側(ロッドレンズ561の入射端面)とは反対の出射側(ロッドレンズ562の入射端面)へ透過し、約50%の光量に相当する入射光が入射側から出射するように構成されたタップフィルター563が用いられているが、光源モジュール100の合分波器56としては、融着型カプラー、サーキュレーター等を用いてもよい。合分波器56にタップフィルター563を用いる場合、又は合分波器56として融着型カプラーを用いる場合には、合分波器56を、プローブ用光源51及びアイソレーター52と直列に接続する。合分波器56としてサーキュレーターを用いる場合には、アイソレーター52を設けなくてよい。   As described above, in the multiplexer / demultiplexer 56 of the light source module 100 of FIG. 1, approximately 50% of the incident light has an emission side (rod lens) opposite to the incident side (incident end surface of the rod lens 561). A tap filter 563 configured to transmit incident light corresponding to about 50% of the light amount from the incident side is used as the multiplexer / demultiplexer 56 of the light source module 100. May be a fusion-type coupler, a circulator, or the like. When the tap filter 563 is used as the multiplexer / demultiplexer 56 or when a fusion coupler is used as the multiplexer / demultiplexer 56, the multiplexer / demultiplexer 56 is connected in series with the probe light source 51 and the isolator 52. When a circulator is used as the multiplexer / demultiplexer 56, the isolator 52 need not be provided.

また、上述した合分波器55の誘電体多層膜は、励起光の波長よりも長波長の光(反射光に含まれる試料溶液を通過したプローブ光)に対する透過率が−3dB以上(100〜50%)であり、励起光の透過率は−30dB以下(0.1%以下)とすることにより、光ファイバー107からの反射光から確実に試料溶液を通過したプローブ光を分波することができる。   Further, the dielectric multilayer film of the multiplexer / demultiplexer 55 described above has a transmittance of −3 dB or more (100˜) for light having a wavelength longer than the wavelength of the excitation light (probe light that has passed through the sample solution included in the reflected light). 50%), and the transmittance of the excitation light is −30 dB or less (0.1% or less), the probe light that has passed through the sample solution can be reliably demultiplexed from the reflected light from the optical fiber 107. .

ロッドレンズ551,552,561,562は、中心から外部に向かって屈折率が低下するように屈折率勾配が設けられた屈折率分布型円柱状ロッドレンズである。この屈折率分布型ロッドレンズは、顕微鏡用対物レンズと比較すると大きさが非常に小さいので、合分波器55,56を小型化することができる。また、ロッドレンズ551,552,561,562が円柱状である、即ち上面及び底面が平面であるので、光ファイバー106〜109,111の取り付けや、合分波器55,56の組み立てを容易にすることができる。さらに、ロッドレンズ551,552,561,562が円柱状であるので、光軸合わせを容易にすることができる。   The rod lenses 551, 552, 561, and 562 are refractive index distribution type cylindrical rod lenses provided with a refractive index gradient so that the refractive index decreases from the center toward the outside. Since this gradient index rod lens is much smaller than the microscope objective lens, the multiplexer / demultiplexers 55 and 56 can be downsized. Further, since the rod lenses 551, 552, 561, and 562 are cylindrical, that is, the top and bottom surfaces are flat, it is easy to attach the optical fibers 106 to 109 and 111 and assemble the multiplexer / demultiplexers 55 and 56. be able to. Furthermore, since the rod lenses 551, 552, 561, and 562 are cylindrical, it is possible to easily align the optical axes.

以下、測定装置1において実行される測定方法を説明する。   Hereinafter, a measurement method executed in the measurement apparatus 1 will be described.

図8は、図1の測定装置1によって実行される測定処理のフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart of the measurement process executed by the measurement apparatus 1 of FIG.

図8において、まず、ステップS701では、プローブ50が流路20内を流れる試料溶液中に少なくとも部分的に浸漬される。実際の測定時には、プローブ50は、冶具45により移動されながら試料溶液に浸漬され、励起光の焦点が試料溶液中に位置するとき、すなわち目的とする測定位置で冶具45を固定することにより、ミラー41の試料溶液に対する浸漬深さが決定される。なお、試料溶液の液量によってはプローブ50を試料溶液中に投げ込んでもよい。なお、プローブ50は、試料溶液中に投げ込んだ状態、すなわち集光レンズ40及びミラー41間の空間を試料溶液が埋めている状態で測定が最適化されるように設計されている。   In FIG. 8, first, in step S <b> 701, the probe 50 is at least partially immersed in the sample solution flowing in the flow path 20. At the time of actual measurement, the probe 50 is immersed in the sample solution while being moved by the jig 45, and when the focal point of the excitation light is located in the sample solution, that is, by fixing the jig 45 at the target measurement position, The immersion depth for 41 sample solutions is determined. Depending on the amount of the sample solution, the probe 50 may be thrown into the sample solution. The probe 50 is designed so that the measurement is optimized in a state where the probe 50 is thrown into the sample solution, that is, in a state where the space between the condenser lens 40 and the mirror 41 is filled with the sample solution.

続くステップS702では、励起光用光源53からの励起光を合分波器55、プローブ50の集光レンズ40などを介して試料溶液に集光的に照射して、試料溶液中に熱レンズを形成する(励起光照射手段)。場合によっては励起光を変調回路110により変調する。次いで、プローブ光用光源51からのプローブ光を集光レンズ40などを介して試料溶液に照射し(プローブ光照射手段)、試料溶液中に形成された熱レンズを透過させる(ステップS703)。   In subsequent step S702, the sample solution is irradiated with the excitation light from the excitation light source 53 via the multiplexer / demultiplexer 55, the condensing lens 40 of the probe 50, etc., and a thermal lens is placed in the sample solution. Form (excitation light irradiation means). In some cases, the excitation light is modulated by the modulation circuit 110. Next, the sample solution is irradiated with the probe light from the probe light source 51 through the condenser lens 40 or the like (probe light irradiation means), and is transmitted through the thermal lens formed in the sample solution (step S703).

そして、ステップS704では、ミラー41が試料溶液中で少なくともプローブ光を集光レンズ40の方向へ反射し(反射手段)、この反射した反射光は、検出器54により検出信号として検出される(ステップS705)(検出手段)。検出された検出信号は、信号処理部60に入力され、信号処理部60は、この検出信号に基づいて、試料溶液の溶質の濃度を測定する場合には(ステップS706でYES)、その計算を行い(ステップS707)、また、試料溶液の流速を測定する場合には(ステップS708でYES)、その計算を行い(ステップS709)(測定手段)、そして、本処理を終了する。   In step S704, the mirror 41 reflects at least the probe light in the direction of the condensing lens 40 in the sample solution (reflecting means), and this reflected light is detected as a detection signal by the detector 54 (step S704). S705) (detection means). The detected detection signal is input to the signal processing unit 60. When the signal processing unit 60 measures the solute concentration of the sample solution based on the detection signal (YES in step S706), the calculation is performed. If the flow rate of the sample solution is measured (YES in step S708), the calculation is performed (step S709) (measuring means), and this process is terminated.

なお、試料溶液の流速測定や試料溶液中の溶質の濃度測定では、ミラー41による反射光が集光レンズ40を介して再び光ファイバー103に入射するときの焦点位置のずれが検出器54においてプローブ光の光量変化として捉えられ、信号処理部60は、この光量変化に基づいて形成された熱レンズの度数が推定され、この推定された熱レンズの度数に対応して試料溶液の流速や試料溶液中の溶質の濃度が計算される。   In the measurement of the flow rate of the sample solution and the measurement of the concentration of the solute in the sample solution, the deviation of the focal position when the reflected light from the mirror 41 enters the optical fiber 103 again via the condenser lens 40 is detected by the probe 54. The signal processing unit 60 estimates the power of the thermal lens formed on the basis of the light power change, and the flow rate of the sample solution and the sample solution in the sample solution correspond to the estimated power of the thermal lens. The concentration of the solute is calculated.

図8の処理によれば、プローブ50を試料溶液中に浸漬する(ステップS701)ので、流路20が深い容器である場合であっても測定位置を容易に変更することを可能にして、操作性を向上させることができると共に、引火性物質を含有する試料溶液であっても検出部であるプローブ50を液体に浸漬することができ、ミラー41が試料溶液中で少なくともプローブ光を集光レンズ40の方向へ反射する(ステップS704)ので、流路20内を流れる試料溶液の溶質濃度又は/及び流速を測定することができる。   According to the process of FIG. 8, since the probe 50 is immersed in the sample solution (step S701), the measurement position can be easily changed even when the channel 20 is a deep container, and the operation is performed. The probe 50 as the detection unit can be immersed in the liquid even in the sample solution containing the flammable substance, and the mirror 41 collects at least the probe light in the sample solution. Since it reflects in the direction of 40 (step S704), the solute concentration and / or flow rate of the sample solution flowing in the flow path 20 can be measured.

また、熱レンズが形成される(ステップS703)ので、試料溶液中の溶質の濃度が10-7モル/dm3レベルの低濃度であっても試料溶液の溶質濃度又は/及び流速を測定することができる。このレベルは、従来の吸光光度法の検出限界よりも2桁程度高い検出限界である。 Further, since a thermal lens is formed (step S703), the solute concentration and / or flow rate of the sample solution is measured even if the solute concentration in the sample solution is a low concentration of 10 −7 mol / dm 3 level. Can do. This level is a detection limit that is about two orders of magnitude higher than the detection limit of conventional absorptiometry.

以下、図8におけるステップS707の溶質濃度計算処理及びS709の流速計算処理を具体的に説明する。   Hereinafter, the solute concentration calculation process in step S707 and the flow velocity calculation process in step S709 in FIG. 8 will be specifically described.

まず、図8のステップS701〜S702の処理では、電源がオンであるときに励起光用光源53から出射された励起光は、試料溶液中の溶質に吸収されて、その熱量は試料溶液の溶媒に移動する。熱量を獲得した試料溶液の溶媒には、励起光の焦点における溶質を中心にして直径が2〜数μmの熱レンズが形成されている。   First, in the processing of steps S701 to S702 in FIG. 8, the excitation light emitted from the excitation light source 53 when the power is on is absorbed by the solute in the sample solution, and the amount of heat is the solvent of the sample solution. Move to. A thermal lens having a diameter of 2 to several μm is formed around the solute at the focal point of the excitation light in the solvent of the sample solution that has acquired the amount of heat.

ステップS703では、プローブ光用光源13から出射されたプローブ光は、励起光により形成されている熱レンズを通過し、反射ミラー41を介して検出器54により電気的な信号として検出され(ステップS705)、後述する信号強度差ΔIの値及び位相ずれθの値が測定値としてコンピューター62に入力される。   In step S703, the probe light emitted from the probe light source 13 passes through the thermal lens formed by the excitation light, and is detected as an electrical signal by the detector 54 via the reflection mirror 41 (step S705). ), The value of the signal intensity difference ΔI and the value of the phase shift θ described later are input to the computer 62 as measured values.

図9は、図1における変調回路110の出力と、図8のステップS705で検出された信号の信号強度Iとの関係を示すタイミングチャートである。なお、図9において、変調回路110によるスイッチング周波数fの値は1kHz、デューティー比は50:50であり、試料溶液の流速vの値は2μm/msecである。   FIG. 9 is a timing chart showing the relationship between the output of the modulation circuit 110 in FIG. 1 and the signal intensity I of the signal detected in step S705 in FIG. In FIG. 9, the value of the switching frequency f by the modulation circuit 110 is 1 kHz, the duty ratio is 50:50, and the value of the flow velocity v of the sample solution is 2 μm / msec.

図9に示すように、ステップS705で検出された信号の信号強度Iは、励起光が試料溶液中の溶質に吸収されることにより形成された熱レンズの光屈折力に応じて変化すると共に、変調回路110による励起光用光源53に対するスイッチングの周波数fの値1kHzの逆数である周期1000sec-1(秒-1)に同期して変化する。 As shown in FIG. 9, the signal intensity I of the signal detected in step S705 changes according to the optical refractive power of the thermal lens formed by the excitation light being absorbed by the solute in the sample solution, changes in synchronization with the period of 1,000 sec -1 is the inverse of the value 1kHz switching frequency f (sec -1) with respect to the excitation light source 53 by the modulation circuit 110.

測定装置1は、図9における信号強度差ΔIA及び位相ずれθAを測定する。 The measuring apparatus 1 measures the signal intensity difference ΔI A and the phase shift θ A in FIG.

なお、上記信号強度差ΔIとは、最大信号強度I0の値と最小信号強度I1の値との差の絶対値|I0−I1|をいう。 The signal strength difference ΔI refers to the absolute value | I 0 −I 1 | of the difference between the maximum signal strength I 0 and the minimum signal strength I 1 .

また、上記位相ずれθとは、スイッチングオフの位相に対してプローブ光の位相が遅れる程度を示す指標であって、信号強度Iの値が、例えば信号強度差ΔIの値の平均値である信号強度I2となるまでの単位が、例えばラジアンで表される角度をいう。なお、上記位相ずれθを、スイッチングオンの位相をもとに求めてもよいし、スイッチングオン及びスイッチングオフの位相をもとに求めてもよい。 The phase shift θ is an index indicating the degree to which the phase of the probe light is delayed with respect to the switching-off phase, and the signal intensity I is a signal whose average value is, for example, the signal intensity difference ΔI. The unit until the intensity becomes I 2 is an angle expressed in, for example, radians. The phase shift θ may be obtained based on the switching-on phase, or may be obtained based on the switching-on and switching-off phases.

信号強度Iに対応する熱レンズの光屈折力は、励起光用光源53の電源がオンとなると、熱レンズが形成されて徐々に増大する(熱レンズ形成期間A)。やがて、熱レンズの光屈折力は一定となる。実際には、試料溶液は所定の流速で送液されているので、熱レンズは形成と拡散とがバランス状態である定常状態となっている(熱レンズ形成−拡散バランス期間B)。その後、励起光用光源53の電源がオフとなると、試料溶液中の溶質が励起光を吸収して熱量を獲得することがないので、熱レンズは拡散して熱レンズの光屈折力は徐々に減退し、やがて熱レンズは消滅する(熱レンズ拡散期間C)。   The optical refractive power of the thermal lens corresponding to the signal intensity I is gradually increased when the power source of the excitation light source 53 is turned on (thermal lens formation period A). Eventually, the optical refractive power of the thermal lens becomes constant. Actually, since the sample solution is fed at a predetermined flow rate, the thermal lens is in a steady state in which formation and diffusion are in a balanced state (thermal lens formation-diffusion balance period B). Thereafter, when the excitation light source 53 is turned off, the solute in the sample solution absorbs the excitation light and does not acquire heat, so that the thermal lens diffuses and the optical refractive power of the thermal lens gradually increases. After a while, the thermal lens disappears (thermal lens diffusion period C).

ここで、熱レンズの拡散、即ち信号強度Iの減少には次の流速パラメーターが寄与する。   Here, the following flow velocity parameters contribute to the diffusion of the thermal lens, that is, the decrease of the signal intensity I.

この流速パラメーターは、熱レンズが試料溶液の流れに伴って集光レンズ40による励起光の焦点位置から移動する際の試料溶液の流速vに由来する。流速パラメーターは、試料溶液の流速vの値が大きいほど、熱レンズの移動、即ち信号強度Iの値の減少に寄与し、且つ位相ずれθの値も後述するように小さくなる。この流速パラメーターの寄与が大きいほど、熱レンズの拡散の程度が大きく、信号強度I0の値が小さくなる。 This flow velocity parameter is derived from the flow velocity v of the sample solution when the thermal lens moves from the focal position of the excitation light by the condenser lens 40 with the flow of the sample solution. As the value of the flow rate parameter v of the sample solution increases, the flow rate parameter contributes to the movement of the thermal lens, that is, to decrease the value of the signal intensity I, and the value of the phase shift θ also decreases as described later. The greater the contribution of this flow velocity parameter, the greater the degree of diffusion of the thermal lens and the smaller the signal intensity I 0 value.

上述したように、流速パラメーターは、信号強度差ΔIにも位相ずれθにも寄与することから、図9の信号強度差ΔIAの値及び位相ずれθAの値の一方から試料溶液の流速vの値を算出することが可能になる。 As described above, since the flow rate parameter contributes to the signal intensity difference ΔI and the phase shift θ, the flow rate v of the sample solution is calculated from one of the signal intensity difference ΔI A and the phase shift θ A in FIG. Can be calculated.

図10は、信号強度差ΔIと試料溶液の流速vとの関係を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the signal intensity difference ΔI and the flow rate v of the sample solution.

図10に示すように、信号強度差ΔIの値は、試料溶液の流速vの値が増大するにしたがって低下する。なお、このような信号強度差ΔIと試料溶液の流速vとの関係を検量線として格納しておくことが好ましい。これにより、測定装置1は、図10の関係に基づいて、検出された信号強度差ΔIから流速vの値を算出することができる。   As shown in FIG. 10, the value of the signal intensity difference ΔI decreases as the value of the flow velocity v of the sample solution increases. It is preferable to store such a relationship between the signal intensity difference ΔI and the sample solution flow velocity v as a calibration curve. Thereby, the measuring apparatus 1 can calculate the value of the flow velocity v from the detected signal intensity difference ΔI based on the relationship of FIG.

なお、上記検量線は、例えば下記式1のように表される。   In addition, the said calibration curve is represented like the following formula 1, for example.

ΔI=m・v+P …(1)
ここで、mは図10における傾きを表す定数であり、Pは所定の定数であって、後述する試料溶液中の溶質の濃度cの値に基づいて決定されることが好ましい。
ΔI = m · v + P (1)
Here, m is a constant representing the slope in FIG. 10, P is a predetermined constant, and is preferably determined based on the value of the concentration c of the solute in the sample solution described later.

図11は、位相ずれθと試料溶液の流速vとの関係を示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the phase shift θ and the flow velocity v of the sample solution.

図11に示すように、位相ずれθの値は、試料溶液の流速vの値が増大するにしたがって減少する。なお、このような位相ずれθと試料溶液の流速vとの関係を検量線として格納しておくことが好ましい。これにより、測定装置1は、図11の関係に基づいて、検出された位相ずれθから流速vの値を算出することができる。   As shown in FIG. 11, the value of the phase shift θ decreases as the value of the sample solution flow velocity v increases. It is preferable to store the relationship between the phase shift θ and the sample solution flow velocity v as a calibration curve. Thereby, the measuring apparatus 1 can calculate the value of the flow velocity v from the detected phase shift θ based on the relationship of FIG.

なお、上記検量線は、例えば下記式2のように表される。   In addition, the said calibration curve is represented like the following formula 2, for example.

θ=m’・v+P’ …(2)
ここで、m’は図11における傾きを表す定数であり、P’は所定の定数であって、後述する試料溶液中の溶質の濃度cの値に基づいて決定されることが好ましい。
θ = m ′ · v + P ′ (2)
Here, m ′ is a constant representing the slope in FIG. 11, P ′ is a predetermined constant, and is preferably determined based on the value of the solute concentration c in the sample solution described later.

また、流速パラメーターは、信号強度差ΔIにも位相ずれθにも寄与することから、信号強度差ΔIAの値及び位相ずれθAの値の双方から試料溶液の流速vの値を計算できることになる。 Further, since the flow rate parameter contributes to the signal intensity difference ΔI and the phase shift θ, the value of the flow velocity v of the sample solution can be calculated from both the value of the signal intensity difference ΔI A and the value of the phase shift θ A. Become.

なお、図8の測定処理を繰り返し実行してもよいし、ステップS707及び/又はステップS709の処理を複数の周期に亘って実行してその結果を平均化してもよい。   Note that the measurement process of FIG. 8 may be repeatedly executed, or the process of step S707 and / or step S709 may be executed over a plurality of periods and the results may be averaged.

以下、図1の測定装置1の第1の変形例を説明する。   Hereinafter, a first modification of the measuring apparatus 1 of FIG. 1 will be described.

図1の測定装置1において、ミラー41は、全反射ミラーを構成するとしたが、この第1の変形例では、ミラー41が励起光及びプローブ光のうちプローブ光のみを選択的に反射する選択反射ミラーを構成する。この場合、ミラー41は、ベースと、ベースの上面に形成された誘電体多層膜から成る。誘電体多層膜は、例えばSiO2薄膜/TiO2薄膜/SiO2薄膜/TiO2薄膜/…というように、SiO2薄膜とTiO2薄膜とが交互に成膜されたもの(図示せず)から成る。これにより、励起光及びプローブ光のうちプローブ光のみを選択的に反射することができ、測定装置1の測定精度を向上させることができる。 In the measurement apparatus 1 of FIG. 1, the mirror 41 is configured as a total reflection mirror. However, in the first modification, the mirror 41 selectively reflects only the probe light out of the excitation light and the probe light. Configure the mirror. In this case, the mirror 41 includes a base and a dielectric multilayer film formed on the upper surface of the base. The dielectric multilayer film is formed by alternately forming SiO 2 thin films and TiO 2 thin films (not shown) such as SiO 2 thin film / TiO 2 thin film / SiO 2 thin film / TiO 2 thin film /. Become. Thereby, only probe light can be selectively reflected among excitation light and probe light, and the measurement accuracy of the measuring apparatus 1 can be improved.

また、ミラー41が選択反射ミラーを構成する場合には、ミラー41は、図5における焦点A以遠に配置される。   When the mirror 41 constitutes a selective reflection mirror, the mirror 41 is disposed beyond the focal point A in FIG.

以下、図1の測定装置1の第2の変形例を説明する。   Hereinafter, the 2nd modification of the measuring apparatus 1 of FIG. 1 is demonstrated.

図1の測定装置1において、ミラー41を集光レンズ40と対面するように設けるとしたが、この第2の変形例では、ミラー41に代えて、予め防溶媒処理、例えば防水処理が施された検出器54を配置する。例えば、検出器54は、密閉容器などの密閉構造体の中に設けることにより、プローブ50と検出器54とを一体化させることが可能である。この場合、光源モジュール100の構成をより単純化することが好ましい。これらにより、測定装置1の構成をより簡略化することができる。   In the measurement apparatus 1 of FIG. 1, the mirror 41 is provided so as to face the condenser lens 40. However, in the second modification, a solvent-proofing process, for example, a waterproofing process is performed in advance instead of the mirror 41. A detector 54 is disposed. For example, by providing the detector 54 in a sealed structure such as a sealed container, the probe 50 and the detector 54 can be integrated. In this case, it is preferable to further simplify the configuration of the light source module 100. As a result, the configuration of the measuring apparatus 1 can be further simplified.

なお、本実施の形態では、光源モジュール100とプローブ50とは、互いにコネクタ59a,59bにより着脱可能に接続されているが、これに限定されることはなく、例えば、光源モジュール100とプローブ50とを少なくとも1本の光ファイバーを介して直接的に互いに接続されていてもよいし、融着により互いに接続されていてもよい。   In the present embodiment, the light source module 100 and the probe 50 are detachably connected to each other through the connectors 59a and 59b. However, the present invention is not limited to this. For example, the light source module 100 and the probe 50 are connected to each other. May be directly connected to each other via at least one optical fiber, or may be connected to each other by fusion bonding.

本実施の形態では、変調回路110が用いられているが、それに限定されることはなく、検出感度を向上させることができる励起光変調機構を有するものであれはいかなるものを用いてもよい。   In this embodiment, the modulation circuit 110 is used. However, the present invention is not limited to this, and any circuit may be used as long as it has an excitation light modulation mechanism that can improve detection sensitivity.

本実施の形態では、集光レンズ40として屈折率分布型のロッドレンズが用いられているが、ドラムレンズなどを用いてもよい。   In the present embodiment, a refractive index distribution type rod lens is used as the condenser lens 40, but a drum lens or the like may be used.

本実施の形態では、合分波器56及びプローブ光用光源51の間にアイソレーター52が設けられているが、合分波器56としてサーキュレーターを用いる場合にはアイソレーター52の設置は不要である。   In the present embodiment, the isolator 52 is provided between the multiplexer / demultiplexer 56 and the probe light source 51. However, when a circulator is used as the multiplexer / demultiplexer 56, it is not necessary to install the isolator 52.

以下、本発明の第2の実施の形態を説明する。   The second embodiment of the present invention will be described below.

図12は、本発明の第2の実施の形態に係る測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 12 is a block diagram schematically showing the configuration of the measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.

図1の測定装置1が、検出すべき反射光を光ファイバー103,107,108で光源モジュール100内の検出器54に導光するのに対して、本実施の形態に係る測定装置1’は、検出すべき反射光をプローブから直接的に光源モジュール内の検出器に導光する点が図1の測定装置1と異なる。したがって、測定装置1’において、図1の測定装置1の各要素と同じものには同一の符号を付し、それらの説明を省略し、図1の測定装置1と異なる点を説明する。   The measurement apparatus 1 in FIG. 1 guides the reflected light to be detected to the detector 54 in the light source module 100 using the optical fibers 103, 107, and 108, whereas the measurement apparatus 1 ′ according to the present embodiment includes: 1 is different from the measuring apparatus 1 in FIG. 1 in that reflected light to be detected is guided directly from a probe to a detector in the light source module. Therefore, in the measurement apparatus 1 ′, the same components as those of the measurement apparatus 1 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences from the measurement apparatus 1 of FIG. 1 will be described.

図12において、測定装置1’は、検出器54とコネクタ59aとを直接的に接続する光ファイバー113が光源モジュール100内に設けられている。また、プローブ50には、光ファイバー113に反射光を導光するために、コネクタ59b及び集光レンズ40間に光ファイバー112が設けられている。これにより、例えば、光ファイバー107,103が光源53,51からの励起光及びプローブ光を導き、且つ光ファイバー112,113がプローブ50のミラー41からの反射光を導くことができ、アイソレーター52、及び合分波器56を設ける必要性をなくすことができる。   In FIG. 12, the measurement apparatus 1 ′ includes an optical fiber 113 that directly connects the detector 54 and the connector 59 a in the light source module 100. Further, the probe 50 is provided with an optical fiber 112 between the connector 59 b and the condenser lens 40 in order to guide the reflected light to the optical fiber 113. Thereby, for example, the optical fibers 107 and 103 can guide the excitation light and the probe light from the light sources 53 and 51, and the optical fibers 112 and 113 can guide the reflected light from the mirror 41 of the probe 50. The need to provide the duplexer 56 can be eliminated.

本発明の実施の形態に係る測定装置1,1’は、マイクロ化学システム、流速測定装置、濃度測定装置に適用することができる。測定対象となる液体としては、マイクロ化学システムにおける流路内を流れる試料溶液、既設の配管内の液体、貯蔵容器(タンク)内の液体、浄化施設水路、井戸、ダムなどの都市型施設内の水や河川、湖などの天然水などがある。また、この測定対象となる液体は引火性物質を含むものであってもよい。さらには、液体中の溶質の濃度が10-7モル/dm3レベルの低濃度であってもよい。また測定装置1,1’が測定処理で行うことには、液体の流速測定及び/又は液体中の溶質の濃度測定がある。 The measuring devices 1 and 1 ′ according to the embodiment of the present invention can be applied to a microchemical system, a flow velocity measuring device, and a concentration measuring device. Liquids to be measured include sample solutions that flow in the channels of microchemical systems, liquids in existing pipes, liquids in storage containers (tanks), purification facility waterways, wells, dams, and other urban facilities. There are natural waters such as water, rivers and lakes. The liquid to be measured may contain a flammable substance. Furthermore, the concentration of the solute in the liquid may be as low as 10 −7 mol / dm 3 level. In addition, what the measurement devices 1 and 1 ′ perform in the measurement process include liquid flow rate measurement and / or solute concentration measurement in the liquid.

本発明の第1の実施の形態に係る測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1におけるプローブ50の構成を詳細に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of the probe 50 in FIG. 1 in detail. 図2における線III−IIIに沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the line III-III in FIG. 図2におけるミラー41の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the mirror 41 in FIG. 図2における集光レンズ40からの励起光及びプローブ光の焦点を説明するために用いられる図2の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2 used to explain the focal points of excitation light and probe light from the condenser lens 40 in FIG. 2. 図1における合分波器55の構成を詳細に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing in detail a configuration of an multiplexer / demultiplexer 55 in FIG. 1. 図1における合分波器56の構成を詳細に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing in detail a configuration of an multiplexer / demultiplexer 56 in FIG. 1. 図1の測定装置1によって実行される測定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the measurement process performed by the measuring apparatus 1 of FIG. 図1における変調回路110の出力と、図7のステップS705で検出された信号の信号強度Iとの関係を示すタイミングチャートである。8 is a timing chart showing the relationship between the output of the modulation circuit 110 in FIG. 1 and the signal intensity I of the signal detected in step S705 in FIG. 信号強度差ΔIと試料溶液の流速vとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between signal intensity difference (DELTA) I and the flow velocity v of a sample solution. 位相ずれθと試料溶液の流速vとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between phase shift | offset | difference (theta) and the flow velocity v of a sample solution. 本発明の第2の実施の形態に係る測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the measuring apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional measuring apparatus roughly.

符号の説明Explanation of symbols

1 測定装置
20 流路
40 集光レンズ
41 ミラー
44 支柱
50 プローブ
55,56 合分波器
59a,b コネクタ
103,106〜109,111〜113 光ファイバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring apparatus 20 Flow path 40 Condensing lens 41 Mirror 44 Support | pillar 50 Probe 55, 56 Multiplexer / demultiplexer 59a, b Connector 103,106-109,111-113 Optical fiber

Claims (12)

流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する測定装置において、前記流路内液体に励起光を照射して該液体に熱レンズを形成する励起光照射手段と、前記形成された熱レンズにプローブ光を照射するプローブ光照射手段と、前記熱レンズを透過したプローブ光を前記液体中で反射させるプローブ光反射手段と、前記反射されたプローブ光を前記液体の外部で検出する検出手段と、前記検出されたプローブ光に基づいて前記溶質濃度又は/及び前記流速を測定する測定手段とを備えることを特徴とする測定装置。   In the measuring apparatus for measuring the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow path using a thermal lens, excitation light irradiation means for irradiating the liquid in the flow path with excitation light to form a thermal lens on the liquid, and Probe light irradiating means for irradiating the formed thermal lens with probe light, probe light reflecting means for reflecting the probe light transmitted through the thermal lens in the liquid, and the reflected probe light outside the liquid A measuring apparatus comprising: detecting means for detecting; and measuring means for measuring the solute concentration or / and the flow velocity based on the detected probe light. 前記プローブ光反射手段は、前記照射された励起光の前記熱レンズによって形成された焦点近傍に配されることを特徴とする請求項1記載の測定装置。   The measuring apparatus according to claim 1, wherein the probe light reflecting means is disposed near a focal point formed by the thermal lens of the irradiated excitation light. 前記プローブ光照射手段は、前記プローブ光を前記形成された熱レンズに導くプローブ光導光路を備え、前記プローブ光反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を当該プローブ光導光路に向かって反射させるように構成されたことを特徴とする請求項1又は2記載の測定装置。   The probe light irradiating means includes a probe light guiding path that guides the probe light to the formed thermal lens, and the probe light reflecting means directs the probe light irradiated from the probe light guiding path toward the probe light guiding path. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the measuring apparatus is configured to reflect light. 前記プローブ光照射手段は、前記プローブ光を前記形成された熱レンズに導くプローブ光導光路を備え、前記検出手段は、前記反射されたプローブ光を導く反射光導光路を備え、前記プローブ光反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を前記反射光導光路に向かって反射させるように構成されたことを特徴とする請求項1又は2記載の測定装置。   The probe light irradiation means includes a probe light guide path that guides the probe light to the formed thermal lens, the detection means includes a reflected light guide path that guides the reflected probe light, and the probe light reflection means includes: The measuring apparatus according to claim 1, wherein the probe light irradiated from the probe light guide path is configured to reflect toward the reflected light guide path. 前記反射手段は、前記照射された励起光の反射を抑止する励起光反射抑止手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の測定装置。   The measurement apparatus according to claim 1, wherein the reflection unit includes excitation light reflection suppression unit that suppresses reflection of the irradiated excitation light. 前記照射された励起光及び前記照射されたプローブ光を前記液体の方向に集光照射する集光レンズを備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の測定装置。   The measurement apparatus according to claim 1, further comprising a condensing lens that condenses and irradiates the irradiated excitation light and the irradiated probe light in the direction of the liquid. 流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する測定装置用プローブであって、前記流路内液体に励起光を導いて該液体に熱レンズを形成する励起光導光路と、前記形成された熱レンズにプローブ光を導くプローブ光導光路と、前記熱レンズを透過したプローブ光を前記液体中で反射させる反射手段と、前記反射されたプローブ光を導く反射光導光路とを備えることを特徴とするプローブ。   A probe for a measuring device for measuring a solute concentration or / and a flow velocity of a liquid in a flow path using a thermal lens, and an excitation light guide for guiding excitation light to the liquid in the flow path to form a thermal lens in the liquid; A probe light guide for guiding probe light to the formed thermal lens, a reflection means for reflecting the probe light transmitted through the thermal lens in the liquid, and a reflected light guide for guiding the reflected probe light. A probe characterized by that. 前記励起光導光路、前記プローブ光導光路、及び前記反射光導光路は、1本の共通する第1の光ファイバーからなり、前記反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を前記第1の光ファイバーに向かって反射させるように構成された反射ミラーからなることを特徴とする請求項7記載のプローブ。   The excitation light guide path, the probe light guide path, and the reflected light guide path are composed of a single common first optical fiber, and the reflecting means applies the probe light emitted from the probe light guide path to the first optical fiber. The probe according to claim 7, comprising a reflection mirror configured to reflect toward the surface. 前記励起光導光路及び前記プローブ光導光路は1本の共通する第1の光ファイバーからなり、前記反射光導光路は第2の光ファイバーからなり、前記反射手段は、前記プローブ光導光路から照射されたプローブ光を前記第2の光ファイバーに向かって反射させるように構成された反射ミラーからなることを特徴とする請求項7記載のプローブ。   The excitation light guide path and the probe light guide path are composed of one common first optical fiber, the reflected light guide path is composed of a second optical fiber, and the reflecting means is adapted to emit probe light emitted from the probe light guide path. The probe according to claim 7, comprising a reflection mirror configured to reflect toward the second optical fiber. さらに、前記励起光導光路、前記プローブ光導光路、及び前記反射光導光路を支持するフェルールと、前記励起光導光路により導かれた励起光及び前記プローブ光導光路により導かれたプローブ光並びに前記反射されたプローブ光を集光するロッドレンズと、前記フェルール及び前記ロッドレンズを固定的に支持する固定支持体とを備えることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載のプローブ。   Further, a ferrule that supports the excitation light guide, the probe light guide, and the reflected light guide, excitation light guided by the excitation light guide, probe light guided by the probe light guide, and the reflected probe The probe according to any one of claims 7 to 9, further comprising: a rod lens that collects light; and a fixed support that fixedly supports the ferrule and the rod lens. 前記プローブ光導波路は、シングルモードで前記プローブ光を導光することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載のプローブ。   The probe according to any one of claims 7 to 10, wherein the probe optical waveguide guides the probe light in a single mode. 流路内液体の溶質濃度又は/及び流速を熱レンズを用いて測定する測定方法において、前記流路内液体に励起光を照射して該液体に熱レンズを形成する励起光照射ステップと、前記形成された熱レンズにプローブ光を照射するプローブ光照射ステップと、前記熱レンズを透過したプローブ光を前記液体中で反射させるプローブ光反射ステップと、前記反射されたプローブ光を前記液体の外部で検出する検出ステップと、前記検出されたプローブ光に基づいて前記溶質濃度又は/及び前記流速を測定する測定ステップとを有することを特徴とする流路内液体の溶質濃度又は/及び流速の測定方法。   In the measurement method of measuring the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow path using a thermal lens, the excitation light irradiation step of irradiating the liquid in the flow path with excitation light to form a thermal lens on the liquid; A probe light irradiation step of irradiating the formed thermal lens with probe light, a probe light reflection step of reflecting the probe light transmitted through the thermal lens in the liquid, and the reflected probe light outside the liquid A method for measuring the solute concentration or / and flow velocity of the liquid in the flow path, comprising: a detection step for detecting; and a measurement step for measuring the solute concentration or / and the flow velocity based on the detected probe light. .
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