JP2010127637A - 光測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料を安全かつ確実に装置内に収容させつつ、検出感度を安定化すること。
【解決手段】この光測定装置１は、試料Ａからの光を外部に向けて通過させる窓部２４が形成された遮光性の筐体３と、窓部２４に対向して配置されてその光を検出する光電子増倍管モジュール４とを備え、筐体３は、窓部２４を開閉可能なように窓部２４に沿って取り付けられた遮光性の遮光板２６と、試料Ａを載置させた状態で筐体３の内側及び外側に向けてスライド可能に取り付けられた扉部７と、扉部７の筐体３の内側への移動に応じて、遮光板２６を窓部２４に沿って窓部２４を開放するように移動させ、扉部７の筐体３の外側への移動に応じて、遮光板２６を窓部２４に沿って窓部２４を塞ぐように移動させるクランク部２７とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、試料を対象に光学測定を行うための光測定装置に関するものである。

従来から、各種試料を対象にして光学的な測定を行うための様々な装置が用いられている。例えば、物質が励起状態から基底状態に遷移するときに放射される光を検出するものとして、遮光性ケース内に光電子増倍管が収納された検出器が知られている（下記特許文献１参照。）。この検出器では、光電子増倍管の外光による劣化を防ぐために、遮光ケースに着脱自在に構成されたフローセルブロックが設けられ、フローセルブロックを遮光ケースから離脱する際にシャッタ部材が光電子増倍管を覆うように構成されている。

また、生物発光、化学発光、または蛍光等の微弱な発光を測定する装置として、遮光ケースに挿入孔が設けてあり、挿入孔に測定容器が挿入されると、ばねが縮んでシャッタが開くことにより、内蔵する光センサで測定容器内の検体からの光を検出可能にするものが知られている（下記特許文献２，３参照。）。
実公平６−８５４２号公報 特開２０００−１４６８２５号公報 特開２００１−２４４４８３号公報

しかしながら、上述した特許文献１記載の装置においては、光電子増倍管の光入射面を用いてシャッタ部材を開閉しており、開閉時の衝撃が光電子増倍管に直接与えられるために、光電子増倍管の検出特性への影響が大きいという傾向にある。また、上述した特許文献２，３記載の装置では、シャッタの開閉のための力が直接測定容器にかかるために測定容器や試料が破損したり試料がこぼれてしまったりする場合があった。

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、試料を安全かつ確実に装置内に収容させつつ、検出感度を安定化することが可能な光測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光測定装置は、測定対象の試料を収容し、試料からの光を外部に向けて通過させる窓部が形成された遮光性の筐体と、窓部に対向して配置され、光を検出する光検出部とを備え、筐体は、窓部を開閉可能なように窓部に沿って取り付けられた遮光性の遮光板と、試料を載置させた状態で筐体の内側及び外側に向けてスライド可能に取り付けられた扉部と、扉部の筐体の内側への移動に応じて、遮光板を窓部に沿って窓部を開放するように移動させ、扉部の筐体の外側への移動に応じて、遮光板を窓部に沿って窓部を塞ぐように移動させる移動機構とを有する、ことを特徴とする。

このような光測定装置によれば、遮光性の筐体に収容された試料からの光がその筐体の窓部を介して光検出部によって検出可能にされる。そして、その筐体には筐体の内側及び外側に向けてスライド可能な扉部が設けられる。この扉部は試料が載置された状態でスライドされ、移動機構により、扉部が筐体の内側にスライドされると窓部に沿って設けられた遮光板によって窓部が開放され、扉部が筐体の外側にスライドされるとその遮光板によって窓部が塞がれる。これにより、遮光板の開閉に光検出部や試料を用いる必要がなく、遮光板の開閉の衝撃が光検出部や試料に対して直接与えられることが少ないので、光検出部の特性劣化を防ぐことができるとともに、試料を安全かつ確実に装置内に収容させることができる。

遮光板は、筐体の内部において窓部に沿ってスライド可能に設けられ、移動機構は、扉部のスライド運動を遮光板に伝達して遮光板をスライドさせるクランク部を含む、ことが好適である。この場合、扉部のスライドに応じて遮光板が筐体の内部において窓部に沿ってスライドされるので、光検出部への衝撃をより確実に防止することができる。

また、クランク部は、基端側が軸支されており、先端側が扉部のスライド運動に応じて揺動して遮光板に当接することにより遮光板をスライドさせるレバー部材が形成されている、ことも好適である。この場合、クランク部の構造が単純化され、窓部の開閉機構の動作の安定化を図ることができる。

また、クランク部の基端側には、扉部の筐体の内側への移動時に扉部に当接する突起部がさらに形成されている、ことも好適である。かかる突起部を備えることで、扉部の開閉時のクランク部の揺動角を大きくすることができるので、窓部を確実に開閉することができる。

また、窓部は、鉛直方向に沿って形成され、遮光板は、自重によって窓部を塞ぐ位置まで下方にスライドされ、且つ、扉部の筐体の内側への移動に応じて、クランク部によって窓部を開放する位置まで上方にスライドされる、ことも好適である。かかる構成を採れば、遮光板の自重によって窓部を塞ぐように構成することで、移動機構の構造が単純化され装置の小型化が容易になる。

さらに、扉部の内側には、試料を保持する保持部が設けられている、ことも好適である。かかる保持部を備えれば、試料を筐体内により安全に収容することができる。

またさらに、扉部は、筐体の外側への移動の際に外側に傾斜させるための回転軸部材をさらに含む、ことも好適である。かかる回転軸部材を備えれば、扉部を外側にスライドさせる際の扉部の開口部の広さが確保されるので、試料の収容作業が容易になる。

さらにまた、筐体には、筐体内外を連通するとともに屈曲部を有する少なくとも１つの連通部が形成されている、ことも好適である。この場合、試料からの光を検出しながら、連通部を介して試料に対する薬剤等を供給することができるとともに、その検出時における外部光の筐体内への入射を防止できる。

また、連通部は、筐体の中心部に向かって屈曲して形成されている、ことも好適である。かかる連通部により、光の検出時における筐体内への外部光の入射を確実に防止することができるとともに、筐体を小型化した場合であっても連通部の開口におけるシリンジ等の薬剤等導入用器具の設置スペースを十分に確保することができる。

本発明によれば、試料を安全かつ確実に装置内に収容させつつ、検出感度を安定化することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る光測定装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１において、（ａ）は本発明の好適な一実施形態に係る光測定装置１の平面図、（ｂ）は光測定装置１の側面図である。

図１に示す光測定装置１は、試料から発生する化学発光等の光を検出するための装置であり、測定対象である試料Ａを試料容器２と共に収容する遮光性の筐体３と、筐体に接して配置され、試料Ａから発生する光を検出する光電子増倍管モジュール（光検出部）４と、筐体３及び光電子増倍管モジュール４が載置される台座５と、光電子増倍管モジュール４を収容するとともに、筐体３及び台座５と接するケース８とから構成され、筐体３の上面には筐体３内の試料容器２に薬剤や溶媒等を導入するための２つのシリンジ接合部６が固定され、筐体３の前面には、筐体３の一部を構成し、試料容器２を内側に載置させた状態で開閉可能な扉部７が設けられている。光測定装置１の用途としては、例えば、唾液を対象としたストレス測定、食品の酸化度測定や、光触媒の評価等が挙げられる。なお、以下の説明においては、筐体３の光電子増倍管モジュール４側の面を「後面」、その面に対して反対側の筐体３の面を「前面」及び「正面」、筐体３のシリンジ接合部６側の面を「上面」、その面に対して反対側の筐体３の面を「下面」というものとする。

光電子増倍管モジュール４は、図２に示すように、筐体本体１０Ａと蓋部材１０Ｂとから構成される筐体１０Ｃ内に、光電子増倍管１１、分圧回路１２とトランス回路１３とからなる高電圧発生回路１６、信号入出力基板１４、及び信号処理基板１５が内蔵されて構成されている。この光電子増倍管１１は、筐体１０Ｃ内に固定されており、光入射面１７としての面板が筐体１０Ｃの前面１０Ａ_Ｆ側に配置されている。また、分圧回路１２とトランス回路１３とを含む高電圧発生回路１６は、複数の回路基板の集合体であり、光電子増倍管１１に動作電圧を印加するための回路であり、信号入出力基板１４は、光電子増倍管モジュール４の内部回路と外部との接続を行うものであり、信号処理基板１５は、光電子増倍管１１からの出力信号をデジタル処理するためのものである。上記のような構成の光電子増倍管モジュール４は、筐体３の後面と前面１０Ａ_Ｆとを密着させた状態で、光入射面１７と後述する窓部２４との間が遮光状態となるように台座５上に固定されている。

以下、図３〜図６を参照しながら、筐体３の構成について詳細に説明する。図３は、扉部７を取り外した状態での筐体３の正面図、図４は、扉部７を閉じた状態での筐体３の側面図、図５，６は、扉部を開いた状態での筐体３の側面図、図７〜図９は、それぞれ、図４〜６に対応した筐体３の斜視図である。

筐体３は、遮光空間として暗室となる略直方体状の中空部１８が形成されており、暗室に対する試料Ａの出し入れ部となる前面側の開口部１８ａを塞ぐ矩形状の扉部７が取り付けられている。この扉部７の中空部１８側の面である内面７ａには、試料Ａを収容する試料容器２が載置される支持台１９と、試料容器２をその側面側から支持する一対の支持板２０とが形成されている。これらの支持台１９及び支持板２０は、扉部７が閉じられた際に試料Ａを中空部１８の所定位置に保持する役割を有する。

この支持台１９の筐体３の側面側には、一対の軸部材（揺動軸部材）２１が埋め込まれており、この軸部材２１が筐体３の中空部１８の両側面１８ｂ，１８ｃに水平方向（筐体３の下面に平行な方向であって図４の左右方向）に形成された溝部２２に嵌め込まれることにより、扉部７が筐体３の本体部３ａに取り付けられている。このような構成により、扉部７は試料Ａを載置させた状態で筐体３の内側（筐体３の内部に試料Ａを収容する方向）及び外側（筐体３の内部から試料Ａを取り出す方向）に向けて（図４の左右方向に）スライド可能にされる。

また、開口部１８ａの筐体３の下面側には、外側に向けて開口面積が拡がるようにステップ部２３が形成されている。このステップ部２３が形成されていることで、支持台１９が軸部材２１を中心にステップ部２３に向けて揺動可能にされることになり、扉部７が筐体３の外側にスライドした際に、扉部７の上部と筐体３の上部とが離間するように、その外側に向けて傾斜可能にされる（図６）。

さらに、筐体３の後面には、試料Ａから発生した光を筐体３の外部に向けて通過させるための円形状の窓部２４が、鉛直方向（筐体３の下面に垂直な方向であって図３，４の上下方向）に沿って設けられている。そして、光電子増倍管モジュール４は、その光入射面１７を窓部２４に対向させるように配置されることにより、筐体３内の試料Ａから発せられた光を検出する。また、筐体３の内面における窓部２４を含む領域には矩形状の窪み部２５が形成され、この窪み部２５には金属等の遮光性材料によって形成された矩形状の遮光板２６が窓部２４の内面に沿って配置されている。

この遮光板２６は、その両側端部が、中空部１８の側面１８ｂ及び１８ｃと窪み部２５との間にスライド可能な隙間を持って挟み込まれており、窪み部２５に沿って上下方向（筐体３の下面に垂直な方向であって図３，４の上下方向）にスライドすることにより、窓部２４を開閉する機能を有する。すなわち、後述するクランク部２７が作用していない場合には、遮光板２６がその自重により窪み部２５の下方の窓部２４の位置までスライドすることによって、窓部２４が塞がれる。一方、クランク部２７が作用している場合には、遮光板２６がクランク部２７によって窪み部２５の窓部２４の上方の位置までスライドされることによって、窓部２４が開放される。

次に、この遮光板２６を扉部７の開閉に連動させるための部材であるクランク部２７（移動機構）について説明する。

クランク部２７は、中空部１８の側面１８ｂ，１８ｃに沿ってそれぞれ設けられており、筐体３に基端側が軸支されて先端側が側面１８ｂ，１８ｃに沿って直線状に伸びるレバー部材２７ａと、レバー部材２７ａの基端側に一体的に形成され、レバー部材２７ａと交わる方向に突出した突起部２７ｂとからなり、全体で略Ｌ字状を形成している。より詳細には、クランク部２７はレバー部材２７ａと突起部２７ｂとがなす角部において、中空部１８の側面１８ｂ，１８ｃに対して固定された固定軸２７ｃによって、固定軸２７ｃを中心に揺動可能に軸支されている。

このようなクランク部２７においては、扉部７が閉じられて筐体３の内側にスライド移動している際には、その突起部２７ｂが支持板２０の窪み２０ａに当接することにより突起部２７ｂの先端に筐体３の内側に向けた力が作用する（図４）。これにより、クランク部２７にレバー部材２７ａの先端を固定軸２７ｃを中心に揺動させて持ち上げるようなモーメントが働き、レバー部材２７ａの先端が遮光板２６に当接することによって遮光板２６が窪み部２５に沿って上方に持ち上げられて窓部２４が開放される。すなわち、クランク部２７は、扉部７のスライド運動を遮光板２６に伝達して上方にスライドさせる。なお、遮光板２６には、レバー部材２７ａによる遮光板２６の駆動を確実にするために、レバー部材２７ａの先端が挿入される溝部２８が形成されている。

一方、扉部７が開けられて筐体３の外側にスライド移動する際には、クランク部２７の突起部２７ｂが窪み２０ａから外れることにより、クランク部２７に作用していたモーメントが開放される（図５）。これにより、クランク部２７は、その自重によりレバー部材２７ａの先端を固定軸２７ｃを中心に下方に揺動させて遮光板２６の溝部２８から外れることによって、遮光板２６がその自重によって窪み部２５に沿って下方にスライド移動し、窓部２４を塞ぐ。さらに、扉部７が筐体３の外側にスライドされて扉部７がクランク部２７から離脱した状態においては、扉部７が軸部材２１を中心に、扉部７の上部と筐体３の上部とが離間するように、筐体の外側に向けて傾斜可能にされる（図６）。

図３を参照して、筐体３の上面には、図示しないシリンジと接合するシリンジ接合部６が固定される。シリンジ接合部６には金属管２９が液密に固定されており、金属管２９が筐体３内の試料Ａに薬剤を導入するために、筐体３の内外を連通するように中空部１８に向けて形成された連通部として機能している。この金属管２９は、その中間部分において筐体３の上下方向の中心軸線Ｃに向かって屈曲し、その先端部において、中心軸線Ｃに沿って延びるようにクランクして形成されている。なお、連通部としては金属管２９ではなく、筐体３に設けた貫通孔でも良い。

以上説明した光測定装置１によれば、遮光性の筐体３に収容された試料Ａからの光がその筐体３の窓部２４を介して光電子増倍管モジュール４によって検出可能にされる。そして、その筐体３には筐体３の内側及び外側に向けてスライド可能な扉部７が設けられる。この扉部７は試料Ａが載置された状態でスライドされ、クランク部２７により、扉部７が筐体３の内側にスライドされると窓部２４に沿って設けられた遮光板２６によって窓部２４が開放され、扉部７が筐体３の外側にスライドされるとその遮光板２６によって窓部２４が塞がれる。これにより、遮光板２６の開閉に光電子増倍管モジュール４や試料Ａを用いる必要がなく、遮光板２６の開閉の衝撃が光電子増倍管モジュール４や試料Ａに対して直接与えられることが少ないので、光電子増倍管モジュール４の特性劣化を防ぐことができるとともに、試料Ａを安全かつ確実に装置内に収容させることができる。

ここで、光測定装置１は、扉部７のスライドに応じて遮光板２６が筐体３の内部において窓部２４に沿ってスライドされる構造を有するので、光電子増倍管モジュール４への衝撃をより確実に防止することができる。

また、移動機構としてのクランク部２７には、１点で支持された揺動式のレバー部材２７ａが採用されているので、クランク部２７の構造が単純化され、窓部２４の開閉機構の動作の安定化を図ることができる。さらに、クランク部２７には突起部２７ｂが形成されているので、扉部７の開閉時のクランク部２７の揺動角を大きくすることができるので、窓部２４を確実に開閉することができる。

また、遮光板２６の自重によって窓部２４を塞ぐように構成することで、移動機構の構造がさらに単純化され装置の小型化が容易になる。

また、扉部７はステップ部２３と軸部材２１の存在により筐体３の外側にスライドした際に傾斜可能にされているので、扉部７の開口部の広さが確保されて試料Ａの収容および取り出し作業が容易になる。

さらに、筐体３には、中心部に向けて屈曲する金属管２９による連通部が形成されているので、試料Ａからの光を検出しながら、金属管２９を介して試料Ａに対する薬剤を供給することができる。具体的には、試料Ａに薬剤を混入した直後から発生する発光をリアルタイムで観測することができる。また、その検出時における外部光の金属管２９を通じた筐体３内への入射を防止できるとともに、筐体３を小型化した場合であっても金属管２９の外側の開口におけるシリンジ等の薬剤導入用器具の設置スペースを十分に確保することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、試料が発生させる化学発光や蛍光を測定する装置には限定されず、試料からの光を測定する様々な装置に適用することができる。

例えば、図１０に示す発光部１０１及び筐体１０３と、光電子増倍管モジュール４とを組み合わせた光測定装置のように、試料の吸光度を測定する測定器に適用できる。詳細には、この光測定装置においては、扉部７に接して発光部１０１が設けられ、発光部１０１の内部には光源１０４が内蔵されている。この光源１０４は、扉部７に設けられた窓部１０５に対向して配置されたＬＥＤ等の光源装置であり、中空部１８内に収容された試料を通じて筐体３の本体部１０３ａの窓部２４に向けて光を出射可能に配置される。そして、扉部７は、軸部材２１が溝部２２に嵌め込まれることにより、筐体３の本体部１０３ａに対して水平方向にのみスライド可能にされている。このような構成により、窓部２４に対向して設けられる光電子増倍管モジュール４によって、試料を透過する光が測定可能にされる。

（ａ）は、本発明の好適な一実施形態に係る光測定装置の平面図、（ｂ）は、（ａ）の光測定装置の側面図である。 図１の光電子増倍管モジュールの分解斜視図である。 図１の扉部を取り外した状態での筐体の正面図である。 図１の扉部を閉じた状態での筐体の側面図である。 図１の扉部を開いた状態での筐体の側面図である。 図１の扉部を開いた状態での筐体の側面図である。 図４に対応した筐体の斜視図である。 図５に対応した筐体の斜視図である。 図６に対応した筐体の斜視図である。 本発明の変形例である発光部及び筐体の側面図である。

符号の説明

１…光測定装置、３，１０３…筐体、４…光電子増倍管モジュール（光検出部）、７…扉部、１９…支持台（保持部）、２０…支持板（保持部）、２１…回転軸部材、２４…窓部、２６…遮光板、２７…クランク部（移動機構）、２７ａ…レバー部材（移動機構）、２７ｂ…突起部（移動機構）、２９…金属管（連通部）。

Claims (9)

1. 測定対象の試料を収容し、前記試料からの光を外部に向けて通過させる窓部が形成された遮光性の筐体と、
   前記窓部に対向して配置され、前記光を検出する光検出部とを備え、
   前記筐体は、
   前記窓部を開閉可能なように前記窓部に沿って取り付けられた遮光性の遮光板と、
   前記試料を載置させた状態で前記筐体の内側及び外側に向けてスライド可能に取り付けられた扉部と、
   前記扉部の前記筐体の内側への移動に応じて、前記遮光板を前記窓部に沿って前記窓部を開放するように移動させ、前記扉部の前記筐体の外側への移動に応じて、前記遮光板を前記窓部に沿って前記窓部を塞ぐように移動させる移動機構とを有する、
   ことを特徴とする光測定装置。
2. 前記遮光板は、前記筐体の内部において前記窓部に沿ってスライド可能に設けられ、
   前記移動機構は、前記扉部のスライド運動を前記遮光板に伝達して前記遮光板をスライドさせるクランク部を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の光測定装置。
3. 前記クランク部は、基端側が軸支されており、先端側が前記扉部のスライド運動に応じて揺動して前記遮光板に当接することにより前記遮光板をスライドさせるレバー部材が形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の光測定装置。
4. 前記クランク部の前記基端側には、前記扉部の前記筐体の内側への移動時に前記扉部に当接する突起部がさらに形成されている、
   ことを特徴とする請求項３記載の光測定装置。
5. 前記窓部は、鉛直方向に沿って形成され、
   前記遮光板は、自重によって前記窓部を塞ぐ位置まで下方にスライドされ、且つ、前記扉部の前記筐体の内側への移動に応じて、前記クランク部によって前記窓部を開放する位置まで上方にスライドされる、
   ことを特徴とする請求項２記載の光測定装置。
6. 前記扉部の内側には、前記試料を保持する保持部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光測定装置。
7. 前記扉部は、前記筐体の外側への移動の際に外側に傾斜させるための回転軸部材をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光測定装置。
8. 前記筐体には、前記筐体内外を連通するとともに屈曲部を有する少なくとも１つの連通部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光測定装置。
9. 前記連通部は、前記筐体の中心部に向かって屈曲して形成されている、
   ことを特徴とする請求項８記載の光測定装置。

Images