JP2016080497A - Detection method of detection object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出対象物の検出方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、試薬、食品などの検査、動物の疾患などの診断を補助するための情報の取得などの際に好適に用いることができる検出対象物の検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting a detection object. More specifically, the present invention relates to a detection object detection method that can be suitably used for testing reagents, foods, etc., and obtaining information for assisting diagnosis of animal diseases.
フローサイトメトリーは、分散体に含まれている検出対象物を計数、ソートまたは検出するための手法の1つであり、例えば、試薬、食品などにおける異物の検出、生体試料に含まれるマーカーの検出などに用いられている。前記フローサイトメトリーでは、一般に、検出対象物を蛍光試薬などで染色し、蛍光試薬に由来する蛍光などを測定することによって検出対象物が検出される。例えば、ウシが乳房炎を起こした場合には、生乳中における体細胞数が増加することから、ウシの乳房炎の検査は、体細胞を蛍光標識抗体で染色し、染色された体細胞の蛍光をフローサイトメトリーで検出することによって行なわれている(例えば、特許文献1参照)。 Flow cytometry is one of the methods for counting, sorting, or detecting detection objects contained in a dispersion. For example, detection of foreign substances in reagents and foods, detection of markers contained in biological samples It is used for etc. In the flow cytometry, generally, a detection target is detected by staining the detection target with a fluorescent reagent or the like and measuring fluorescence or the like derived from the fluorescent reagent. For example, if bovine develops mastitis, the number of somatic cells in the raw milk increases, so bovine mastitis testing involves staining somatic cells with a fluorescently labeled antibody and the fluorescence of the stained somatic cells. Is detected by flow cytometry (see, for example, Patent Document 1).
しかし、フローサイトメトリーを用いた場合には、試料に含まれる検出対象物を検出する際に当該検出対象物を蛍光試薬などで染色する必要があるため、当該試料を他の用途に用いることができないことがある。 However, when flow cytometry is used, it is necessary to stain the detection target with a fluorescent reagent or the like when detecting the detection target included in the sample. There are things that cannot be done.
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、分散体に含まれる検出対象物を染色しなくても、当該検出対象物を良好に検出することができる手段を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described prior art, and it is an object of the present invention to provide a means that can detect a detection target satisfactorily without staining the detection target contained in a dispersion. And
本発明は、
(1)検出対象物が分散した分散体に含まれる検出対象物を検出するための検出対象物の検出方法であって、前記検出対象物の最大粒子径以上の波長を有するテラヘルツ波を分散体に照射し、当該検出対象物に照射されたテラヘルツ波の散乱波を受信して当該検出対象物を検出することを特徴とする検出対象物の検出方法、ならびに
(2)前記(1)に記載の検出対象物の検出方法に用いられる検出対象物の検出装置であって、
前記検出対象物の最大粒子径以上の波長を有するテラヘルツ波を発生させ、前記分散体にテラヘルツ波を照射する発振部と、
前記発振部で発生させたテラヘルツ波が照射されるように前記分散体を保持する試料供給部と、
検出対象物に照射されたテラヘルツ波の散乱波を受信して当該検出対象物を検出する検出部と
を備え、
前記試料供給部は、前記テラヘルツ波を透過する透過材料からなり、前記テラヘルツ波の進行方向に沿った法線を有する入射面を有する試料供給部本体を有し、
前記試料供給部本体内に前記分散体を移動させながら当該分散体にテラヘルツ波を照射するための流路が設けられていることを特徴とする検出対象物の検出装置
に関する。
The present invention
(1) A detection object detection method for detecting a detection object contained in a dispersion in which the detection object is dispersed, wherein a terahertz wave having a wavelength equal to or greater than a maximum particle diameter of the detection object is dispersed. And detecting a detection target by receiving a scattered wave of the terahertz wave applied to the detection target, and (2) the detection method according to (1) A detection object detection device used in the detection object detection method of
An oscillating unit that generates a terahertz wave having a wavelength equal to or greater than a maximum particle diameter of the detection target, and irradiates the dispersion with the terahertz wave;
A sample supply unit that holds the dispersion so that the terahertz wave generated by the oscillation unit is irradiated;
A detection unit that receives the scattered wave of the terahertz wave irradiated to the detection target and detects the detection target;
The sample supply unit is made of a transmission material that transmits the terahertz wave, and has a sample supply unit main body having an incident surface having a normal line along the traveling direction of the terahertz wave.
The present invention relates to a detection target object detection apparatus, wherein a flow path for irradiating the dispersion with terahertz waves while moving the dispersion in the sample supply unit main body is provided.
本発明によれば、分散体に含まれている検出対象物を染色しなくても、当該検出対象物を良好に検出することができるという優れた効果が奏される。 According to the present invention, there is an excellent effect that the detection object can be detected well without staining the detection object contained in the dispersion.
本発明の一実施形態に係る検出対象物の検出方法は、検出対象物が分散した分散体に含まれる検出対象物を検出するための検出対象物の検出方法であって、前記検出対象物の最大粒子径以上の波長を有するテラヘルツ波を分散体に照射し、当該検出対象物に照射されたテラヘルツ波の散乱波を受信して当該検出対象物を検出することを特徴としている。 A detection target object detection method according to an embodiment of the present invention is a detection target detection method for detecting a detection target object included in a dispersion in which the detection target object is dispersed. The present invention is characterized in that a terahertz wave having a wavelength equal to or larger than the maximum particle diameter is irradiated onto a dispersion, and the detection target is detected by receiving a scattered wave of the terahertz wave irradiated on the detection target.
本実施形態に係る検出対象物の検出方法は、検出対象物が分散した分散体に、前記検出対象物の最大直径以上の波長を有するテラヘルツ波を照射し、当該検出対象物から発せられる散乱波を受信するため、分散体に含まれる検出対象物を良好に検出することができるという優れた効果を奏する。 The detection target object detection method according to the present embodiment irradiates a dispersion in which the detection target object is dispersed with a terahertz wave having a wavelength equal to or greater than the maximum diameter of the detection target object, and a scattered wave emitted from the detection target object. Therefore, the detection target contained in the dispersion can be detected satisfactorily.
前記検出対象物の最大直径は、テラヘルツ波が照射されたときの散乱波の強度を向上させる観点から、10μm〜1mm以上である。前記検出対象物の最大直径は、用いられるテラヘルツ波の波長などによって異なるため、用いられるテラヘルツ波の波長などに応じて適宜決定することが好ましい。なお、検出対象物の最大直径は、顕微鏡下に観察することによって求めることができる。 The maximum diameter of the detection target is 10 μm to 1 mm or more from the viewpoint of improving the intensity of the scattered wave when the terahertz wave is irradiated. Since the maximum diameter of the detection object varies depending on the wavelength of the terahertz wave used, etc., it is preferable that the maximum diameter is appropriately determined according to the wavelength of the terahertz wave used. The maximum diameter of the detection target can be obtained by observing under a microscope.
前記検出対象物としては、例えば、上皮細胞、白血球などの体細胞などの細胞などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Examples of the detection target include cells such as epithelial cells and somatic cells such as leukocytes, but the present invention is not limited to such examples.
前記分散体としては、例えば、検出対象物を含有し、かつ当該検出対象物が分散媒に分散した分散体(例えば、検出対象物として体細胞を含有する牛乳など)などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Examples of the dispersion include a dispersion containing a detection target and the detection target dispersed in a dispersion medium (for example, milk containing somatic cells as the detection target). The invention is not limited to such examples.
また、前記分散体は、検出対象物よりも小さい非検出対象物をさらに含有していてもよい。なお、本明細書において、「検出対象物よりも小さい」とは、検出対象物の最大直径よりも小さいことをいう。前記非検出対象物としては、例えば、タンパク質、脂質などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 Further, the dispersion may further contain a non-detection object smaller than the detection object. In the present specification, “smaller than the detection object” means smaller than the maximum diameter of the detection object. Examples of the non-detection target include proteins and lipids, but the present invention is not limited to such examples.
前記分散体が分散媒として溶媒を含む場合、当該溶媒としては、例えば、水;メタノール、エタノールなどのアルコールなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 When the dispersion includes a solvent as a dispersion medium, examples of the solvent include water; alcohols such as methanol and ethanol. However, the present invention is not limited to such examples.
分散体に照射されるテラヘルツ波の波長は、検出対象物の最大直径以上の波長である。前記テラヘルツ波の波長は、検出対象物の種類、検出対象物の最大直径、分散体の種類などによって異なるので、一概には決定することができないことから、検出対象物の種類、検出対象物の最大直径、分散体の種類などに応じて適宜決定することが好ましい。前記テラヘルツ波の波長は、通常、30μm〜3mmである。例えば、前記分散体が牛乳であり、かつ前記検出対象物が細胞である場合、細胞の大きさが通常、10〜30μmであることから、前記テラヘルツ波の波長は、好ましくは30〜100μmである。 The wavelength of the terahertz wave applied to the dispersion is a wavelength equal to or greater than the maximum diameter of the detection target. Since the wavelength of the terahertz wave differs depending on the type of detection object, the maximum diameter of the detection object, the type of dispersion, etc., it cannot be determined unconditionally, so the type of detection object, the detection object It is preferable to determine appropriately according to the maximum diameter, the type of dispersion, and the like. The wavelength of the terahertz wave is usually 30 μm to 3 mm. For example, when the dispersion is milk and the detection target is a cell, the size of the cell is usually 10 to 30 μm, and therefore the wavelength of the terahertz wave is preferably 30 to 100 μm. .
検出対象物の最大直径に対するテラヘルツ波の波長の大きさは、散乱強度を向上させ、検出対象物をより感度よく検出する観点から、1倍以上である。検出対象物の最大直径に対するテラヘルツ波の波長の大きさの上限は、散乱強度を向上させ、検出対象物をより感度よく検出することができる範囲で適宜決定することができる。 The size of the wavelength of the terahertz wave with respect to the maximum diameter of the detection target is one or more times from the viewpoint of improving the scattering intensity and detecting the detection target with higher sensitivity. The upper limit of the wavelength of the terahertz wave with respect to the maximum diameter of the detection target can be appropriately determined within a range where the scattering intensity can be improved and the detection target can be detected with higher sensitivity.
分散体に照射されるテラヘルツ波の強度は、検出対象物の種類などによって異なるので、一概には決定することができないことから、検出対象物の種類などに応じて適宜決定することが好ましい。 Since the intensity of the terahertz wave irradiated to the dispersion varies depending on the type of the detection target and the like, it cannot be determined unconditionally. Therefore, it is preferable to appropriately determine the intensity according to the type of the detection target.
分散体に含まれる検出対象物をより感度よく検出する観点から、テラヘルツ波を透過する透過材料からなる流路内に前記分散体を導入して移動させながら、当該流路内を移動する分散体に前記テラヘルツ波を照射することが好ましい。前記流路として、例えば、後述の検出装置が有する流路などを用いることができる。流路内における分散体の流速は、検出対象物の種類などによって異なるので、一概には決定することができないことから、検出対象物の種類などに応じて適宜決定することが好ましい。 From the viewpoint of detecting the detection target contained in the dispersion with higher sensitivity, the dispersion moves in the flow path while introducing and moving the dispersion in the flow path made of a transmission material that transmits the terahertz wave. It is preferable that the terahertz wave is irradiated. As the flow path, for example, a flow path included in a detection device described later can be used. Since the flow rate of the dispersion in the flow path varies depending on the type of the detection target object and the like, it cannot be generally determined. Therefore, it is preferable to appropriately determine the flow rate of the dispersion according to the type of the detection target object.
前記透過材料としては、例えば、シリコン;ポリメチルメタクリレートなどの(メタ)アクリル樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂;ナイロン(デュポン社の登録商標)などのポリアミド系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。なお、本明細書において、(メタ)アクリル系樹脂とは、アクリル系樹脂またはメタクリル系樹脂をいう。 Examples of the transmissive material include silicon; (meth) acrylic resins such as polymethyl methacrylate; polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; polyamide resins such as nylon (registered trademark of DuPont); polyethylene and polypropylene However, the present invention is not limited to such examples. In this specification, the (meth) acrylic resin refers to an acrylic resin or a methacrylic resin.
前記流路の流れ方向に垂直な断面の形状としては、例えば、円形状、四角形状などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。テラヘルツ波の屈折による検出感度の低下を抑制する観点から、前記流路の流れ方向に垂直な断面の形状が四角形状であることが好ましい。前記流路の流れ方向に垂直な断面の形状が四角形状である場合、テラヘルツ波の屈折による検出感度の低下を抑制する観点から、流路へのテラヘルツ波の入射面は、テラヘルツ波の進行方向に法線を有するように設けられていることが好ましい。 Examples of the shape of the cross section perpendicular to the flow direction of the flow path include a circular shape and a quadrangular shape, but the present invention is not limited only to such illustration. From the viewpoint of suppressing a decrease in detection sensitivity due to refraction of the terahertz wave, the shape of the cross section perpendicular to the flow direction of the flow path is preferably a quadrangular shape. When the cross-sectional shape perpendicular to the flow direction of the flow path is a quadrangle, from the viewpoint of suppressing a decrease in detection sensitivity due to refraction of the terahertz wave, the incident surface of the terahertz wave to the flow path is the traveling direction of the terahertz wave Are preferably provided so as to have a normal line.
前記流路の流れ方向に垂直な断面の形状が円形状である場合、当該流路の内径は、検出対象物の種類などによって異なるので、一概には決定することができないことから、検出対象物の種類などに応じて適宜決定することが好ましい。通常、前記流路の内径は、好ましくは500〜1000μmである。 When the shape of the cross section perpendicular to the flow direction of the flow path is circular, the inner diameter of the flow path varies depending on the type of the detection target, and therefore cannot be determined unconditionally. It is preferable to determine appropriately according to the kind of the. Usually, the inner diameter of the flow path is preferably 500 to 1000 μm.
つぎに、添付の図面を参照しながら、本発明の本実施形態に係る検出対象物の検出方法に用いられる検出装置の一例を説明する。図1は、本発明の本実施形態に係る検出対象物の検出方法に用いられる検出装置の全体構成の一例を示す概略説明図である。なお、以下においては、励起光としてフェムト秒パルスレーザ光を用いて発生させたテラヘルツ波が用いられる検出装置を例として挙げて説明するが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。図1に示される検出装置1は、励起光であるフェムト秒パルスレーザ光を出射する光源11と、光源11から出射されたフェムト秒パルスレーザ光を受光してテラヘルツ波を発生させ、分散体に照射する発振部13と、試料供給部14と、散乱波を受信する検出部15と、制御部16と、出力部17と、図示しない電源とを備えている。
Next, an example of a detection apparatus used in the detection method of the detection target object according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of the entire configuration of a detection apparatus used in the detection target object detection method according to this embodiment of the present invention. In the following, a detection device using a terahertz wave generated using femtosecond pulsed laser light as excitation light will be described as an example, but the present invention is not limited to such an example. . A
光源11から出射されたフェムト秒パルスレーザ光L1は、発振部13に入射する。発振部13は、ポンプ光L2が入射することにより、テラヘルツ波L3を発生させる。検出部15では、テラヘルツ波L3が試料供給部14の流路内を移動する試料に照射されることによって生じた散乱波L4を受け取ることにより、散乱波L4の強度に応じた大きさの電圧が発生する。図1に示される検出装置1では、時間領域の電場振幅波形をフーリエ変換することにより周波数スペクトルを得ることができる。
The femtosecond pulsed laser light L1 emitted from the
光源11としては、例えば、チタンサファイアレーザなどの固体レーザ;エルビウムドープファイバーレーザなどのファイバーレーザ;量子カスケードレーザなどの半導体レーザなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
Examples of the
光源11から出射されるフェムト秒パルスレーザ光の波長は、発振部13の種類などによって異なるので、一概には決定することができないことから、発振部13の種類などに応じて適宜決定することが好ましい。
Since the wavelength of the femtosecond pulsed laser light emitted from the
なお、本発明においては、光源11として、フェムト秒パルスレーザ光を出射する光源の代わりに、例えば、発光ダイオードなどのコヒレント光源を用いてもよい。コヒレント光源から取捨される励起光の波長は、発振部13の種類などによって異なるので、一概には決定することができないことから、発振部13の種類などに応じて適宜決定することが好ましい。
In the present invention, a coherent light source such as a light emitting diode may be used as the
発振部13としては、光伝導アンテナ;4−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムトシレートなどの非線形光学結晶などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。図1に示される検出装置1においては、光源11から出射されたフェムト秒パルスレーザ光L1は、発振部13に入射する。発振部13は、ポンプ光L2が入射することにより、テラヘルツ波L3を発生させる。
Examples of the
試料供給部14は、テラヘルツ波が照射されるように、試料である分散体を保持する。試料供給部14は、テラヘルツ波を透過する透過材料から構成されている。試料供給部14における透過材料は、前記流路における透過材料と同様である。
The
試料供給部14は、分散体に含まれる検出対象物をより感度よく検出する観点から、分散体を移動させながら、流路内を移動する分散体にテラヘルツ波を照射することが可能な流路を有していることが好ましい。かかる試料供給部14の一例としては、図2に示される試料供給部14aが挙げられる。図2に示される試料供給部14aは、前記透過材料からなるブロック状の試料供給部本体101と、試料である分散体を搬送する流路102と、流路102の上流側に接続された試料導入流路104と、流路102の下流側に接続された試料排出流路105と、テラヘルツ波が入射する入射面103と、散乱波が出射する出射面106とを有している。図2に示される試料供給部14aにおいて、入射面103は、ブロック状の試料供給部本体101におけるテラヘルツ波の進行方向に法線を有するように設けられている。さらに、入射面103には、流路102内を移動する分散体にテラヘルツ波を収束させるようにレンズ103aが形成されている。このように、入射面103の法線がブロック状の試料供給部本体101におけるテラヘルツ波の進行方向に沿うように設けられており、かつ当該入射面103に流路102内を移動する分散体にテラヘルツ波を収束させるようにレンズ103aが形成されているため、テラヘルツ波の屈折を抑制し、テラヘルツ波を確実に試料供給部14aに入射させることができ、しかも流路102内を移動する分散体へのテラヘルツ波の集光を容易に行なうことができる。したがって、図2に示される試料供給部14aを有する検出装置によれば、テラヘルツ波をより良好な状態で検出対象物Sに照射することができ、散乱波をより確実に生じさせることができるので、検出対象物Sをより感度よく検出することができる。出射面106は、入射面103と平行になるように設けることができる。このように、出射面106が入射面103と平行になるように設けた場合には、検出対象物から発せられる散乱波を検出部15により届きやすくすることができる。また、試料供給部14は、テラヘルツ波の屈折による検出感度の低下を抑制する観点から、図2に示されるように、流路(図中、内に形成されており、試料供給部本体が、テラヘルツ波の進行方向に法線方向を有する入射面と、当該入射面と平行に設けられた出射面とを有していることが好ましい。
The
検出部15は、分散体に含まれる検出対象物Sから発せられる散乱波L4を受信する。検出部15では、散乱波L4を受け取ることによって電流の変化または電圧の変化を生じる。図1に示される検出装置1によれば、かかる電流の変化または電圧の変化を用いて、検出対象物の有無、検出対象物の量を評価することができる。検出部15としては、例えば、光伝導アンテナなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。図1に示される検出装置1においては、流路102を挟んで発振部13の反対側に、複数個の検出部15a1,15a2を互いに離隔させるように設けてもよい(図2参照)。また、検出部は、複数個の検出部15b1,15b2,15b3,15b4を互いに隣接させるように配置した検出部15bであってもよい(図3参照)。なお、図3において、試料供給部14bは、図2に示される試料供給部14aと同様の構成を有する。
The
制御部16は、検出部15で検出された散乱波の強度を用い、分散体に含まれる検出対象物に関する情報を生成し、出力部17に出力させる。制御部16としては、例えば、コンピュータなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。かかる情報としては、検出対象物の量などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
The
出力部17は、制御部16で生成された情報を出力する。出力部17としては、例えば、モニタ、プリンタなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
The output unit 17 outputs the information generated by the
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る検出対象物の検出方法および検出装置によれば、分散体に含まれる検出対象物を染色しなくても、当該検出対象物を良好に検出することができる。そのため、本発明の一実施形態に係る検出対象物の検出方法に用いられた試料を他の用途に用いることができる。したがって、本発明は、試薬、食品などの検査、動物の疾患などの診断を補助するための情報の取得などに有用である。 As described above, according to the detection target object detection method and detection apparatus according to an embodiment of the present invention, the detection target object can be detected satisfactorily without staining the detection target object included in the dispersion. can do. Therefore, the sample used for the detection method of the detection target object which concerns on one Embodiment of this invention can be used for another use. Therefore, the present invention is useful for examination of reagents, foods, etc., acquisition of information for assisting diagnosis of animal diseases and the like.
つぎに、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。なお、以下において、最大直径は、顕微鏡下に観察することによって求められたものである。また、平均粒子径は、レーザ回折・散乱法によって測定されたものである。 Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to such examples. In the following, the maximum diameter is determined by observing under a microscope. The average particle diameter is measured by a laser diffraction / scattering method.
実施例1
(1)試料の調製
ソーダ石灰性ガラス製の最大粒子径:30μmのビーズ〔ユニチカ(株)製、波長:300μmでの屈折率:1.9〕数千個とソーダ石灰性ガラス製の最大粒子径:400μmのビーズ〔ユニチカ(株)製、波長:300μmでの屈折率:1.9〕1個とをイソブタノールに懸濁し、試料としての分散体を得た。なお、以下において、粒子径:400μmのビーズを検出対象物、粒子径:30μmのビーズを非検出対象物として用いた。
Example 1
(1) Sample preparation Maximum particle diameter of soda-lime glass: 30 μm beads [manufactured by Unitika Ltd., wavelength: 300 μm, refractive index: 1.9] and thousands of soda-lime glass maximum particles One bead having a diameter of 400 μm (manufactured by Unitika Co., Ltd., wavelength: refractive index at 300 μm: 1.9) was suspended in isobutanol to obtain a dispersion as a sample. In the following, beads having a particle diameter of 400 μm were used as detection objects, and beads having a particle diameter of 30 μm were used as non-detection objects.
(2)検出装置の構築
図4に示される検出装置2を構築した。図4に示される検出装置2は、フェムト秒パルスレーザ光を出射する光源11と、フェムト秒パルスレーザ光を分割するビームスプリッタ12と、フェムト秒パルスレーザ光を受光してテラヘルツ波を発生させる発振部13と、試料供給部14と、散乱波を受信する検出部15と、制御部16と、出力部17と、時間遅延部18とを備えている。なお、図4に示される検出装置2は、図示しないが、発振部13および検出部15の双方に電圧を負荷するための電圧源を有している。図4に示される検出装置2において、光源11から出射されたフェムト秒パルスレーザ光L1は、ビームスプリッタ12によってポンプ光L2と、プローブ光L5とに分割される。発振部13は、ポンプ光L2が入射することにより、テラヘルツ波L3を発生させる。一方、時間遅延部18は、プローブ光L5の光路長を変えることにより、時間遅延部18を通過した後のプローブ光L6が検出部15に到達するタイミングを適宜調整する。検出部15では、テラヘルツ波L3が試料供給部14の流路内を移動する試料に照射されることによって生じた散乱波L4を受け取るとともに、プローブ光L6を受け取ることにより、散乱波L4の強度に応じた大きさの電圧が発生する。図4に示される検出装置2によれば、時間領域の電場振幅波形をフーリエ変換することにより周波数スペクトルを得ることができる。
(2) Construction of detection device The
なお、図4に示される検出装置2においては、光源11としてフェムト秒パルスレーザ光源〔インテグラル(INTEGRAL)製、商品名:FEMTOSOURCE integral PRO〕、ビームスプリッタ12としてビームスプリッタ〔浜松ホトニクス(株)製〕、発振部13および検出部15として光伝導アンテナ〔浜松ホトニクス(株)製〕を用いた。
In the
また、試料供給部14として、図5に示される試料供給部14cを用いた。図5に示される試料供給部14は、試料供給部本体111と、試料供給部本体111の内部に形成された流路112と、テラヘルツ波L3の進行方向に法線方向を有するように設けられた入射面113と、当該入射面113に平行に設けられた出射面114とを有している。入射面113および出射面114におけるテラヘルツ波L3の光路と重なる部分には、厚さ3mmとなるように薄肉部113b,114bが形成されている。かかる薄肉部113b,114bを設けることにより、試料供給部本体111によるテラヘルツ波への影響を抑制することができる。流路112の内径は、500μmである。流路112には、試料導入流路115と試料排出流路116とが接続されている。試料供給部本体111として、微細流路〔(有)パックス製、波長:300μmでの屈折率:1.5〕を用いた。
Further, the
(3)散乱波の受信
検出装置2の流路112内に試料を導入して移動させながら、当該試料に波長:30〜3000μmの電磁波(テラヘルツ波)を照射し、試料に含まれるビーズから発せられる散乱波に基づく電圧を測定した。電圧の測定値を用い、散乱波の強度(以下、「散乱強度」ともいう)を求めた。つぎに、粒子径:400μmのビーズの散乱強度(以下、「S400」という)および粒子径:30μmのビーズの散乱強度(以下、「S30」という)それぞれの測定値を用い、S400/S30を算出した。波長とS400/S30との関係を調べた結果を図6に示す。図中、AはS400およびS30それぞれの測定値から算出されたS400/S30、Bはハルスト(H.C. van de Hulst)らの文献〔「小粒子による光散乱(Light Scattering by Small Particles)」、ドーバー・ブックス・オン・フィジックス(Dover Books on Physics)、1957年発行)に記載の散乱強度と波長と粒子径との関係式にしたがって求められたS400/S30の理論値を示す。
(3) Receiving scattered waves While introducing and moving the sample into the
図6に示された結果から、照射された電磁波の波長が、検出対象物の最大直径(400μm)よりも大きい場合、S400とS30との間の差が大きくなることがわかる。これらの結果から、検出対象物と非検出対象物とを含有する分散体に、検出対象物の最大直径よりも大きい波長のテラヘルツ波を照射し、検出対象物から発せられる散乱波を測定することにより、分散体に含まれる検出対象物を非検出対象物と区別して検出することができることが示唆される。また、図6に示された結果から、S400およびS30それぞれの測定値から算出されたS400/S30と、S400/S30の理論値とがほぼ一致していることがわかる。 From the results shown in FIG. 6, it can be seen that when the wavelength of the irradiated electromagnetic wave is larger than the maximum diameter (400 μm) of the detection object, the difference between S 400 and S 30 becomes large. From these results, irradiate the dispersion containing the detection target and non-detection target with a terahertz wave having a wavelength larger than the maximum diameter of the detection target, and measure the scattered wave emitted from the detection target. This suggests that the detection target contained in the dispersion can be detected separately from the non-detection target. Moreover, it can be seen from the results shown in FIG. 6 that S 400 / S 30 calculated from the measured values of S 400 and S 30 substantially coincide with the theoretical value of S 400 / S 30 .
実施例2
(1)試料の調製
DLD−1用培地にヒト由来細胞DLD−1をその濃度が3×106細胞/mLとなるように懸濁し、試料としての分散体を得た。
Example 2
(1) Preparation of sample A human-derived cell DLD-1 was suspended in a medium for DLD-1 so that its concentration would be 3 × 10 6 cells / mL to obtain a dispersion as a sample.
(2)検出装置の構築
図7に示される検出装置を構築した。図7に示される検出装置50は、ヒト由来細胞DLD−1(最大直径:10μm)よりも大きい波長のテラヘルツ波を発生させる発振部51と、テラヘルツ波を集光させるレンズ52と、テラヘルツ波を変調させるチョッパー53と、試料供給部54と、積分球55と、散乱波を検出する散乱波検出部56と、透過光を検出する透過光検出部57とを備えている。図5に示される検出装置50において、発振部51から出射されたテラヘルツ波L10は、レンズ52を通って試料供給部54内に載置される試料に集光される。また、テラヘルツ波L10は、チョッパー53によって同期検波される。テラヘルツ波L10が試料に照射されることによって生じた散乱波L11は、積分球55の内部で反射され、散乱波検出部56によって検出される。また、テラヘルツ波L10が試料に照射されることによって生じた透過光L12は、積分球55を通過し、透過光検出部57によって検出される。散乱波検出部56では、散乱波L11を受け取ることにより、散乱波L11の強度に応じた大きさの電圧が発生する。また、透過光検出部57では、透過光L12を受け取ることにより、透過光L12の強度に応じた大きさの電圧が発生する。
(2) Construction of detection device The detection device shown in FIG. 7 was constructed. 7 includes an
なお、図4に示される検出装置50において、発振部51は、光源として量子カスケードレーザ光源(発振波長:4.57μm)を有する発振部、試料供給部54として透過セル〔光路長:100μm、厚さ:130μm〕、散乱波検出部56および透過光検出部57としてDLATAGS(重水素化L−アラニンドープトリグリシン硫酸結晶)焦電型検出器を用いた。
In the
(3)散乱波および透過光の測定
前記実施例2(2)で得られた検出装置50の試料供給部54内に前記実施例2(1)で得られた試料を導入して移動させながら、試料供給部54内の試料にテラヘルツ波(波長400μm)を照射し、試料に含まれる細胞の散乱波に基づく電圧および透過光に基づく電圧を経時的に測定した。電圧値の経時的変化を調べた結果の一例を図9に示す。図中、Aは透過光に基づく電圧値の経時的変化、Bは散乱波に基づく電圧値の経時的変化を示す。
(3) Measurement of scattered wave and transmitted light While introducing and moving the sample obtained in Example 2 (1) into the
図9に示された結果から、テラヘルツ波が細胞に照射されることによって散乱波および透過光が発せられた場合には透過光に基づく電圧値および散乱波に基づく電圧値のピーク(A2およびB2)が見られるが、ことがわかる。これに対し、細胞にテラヘルツ波があたっていない場合(A1およびB1)には、透過光に基づく電圧値および散乱波に基づく電圧値の変化がほとんど見られないことがわかる。 From the results shown in FIG. 9, when a scattered wave and transmitted light are emitted by irradiating a cell with a terahertz wave, the voltage value based on the transmitted light and the peak of the voltage value based on the scattered wave (A2 and B2). ), But you can see that. On the other hand, when the terahertz wave is not applied to the cell (A1 and B1), it can be seen that the voltage value based on the transmitted light and the voltage value based on the scattered wave hardly change.
前記実施例2(1)で得られた試料を用いる代わりに蒸留水またはDLD−1用培地を用いたことを除き、前記と同様の操作を行ない、透過光に基づく電圧および散乱波に基づく電圧を経時的に測定した。つぎに、透過光に基づく電圧値および散乱波に基づく電圧値を用い、散乱強度および透過光の強度(以下、「透過強度」ともいう)を求めた。その後、散乱強度および透過強度を用い、散乱強度/透過強度を求めた。被検試料の種類と散乱強度/透過強度との関係を調べた結果を図9に示す。図中、1は前記実施例2(1)で得られた試料を用いたときの散乱強度/透過強度、2は蒸留水を用いたときの散乱強度/透過強度、3はDLD−1用培地を用いたときの散乱強度/透過強度を示す。 The same operation as described above was performed except that distilled water or a medium for DLD-1 was used instead of using the sample obtained in Example 2 (1), and the voltage based on the transmitted light and the voltage based on the scattered wave Was measured over time. Next, using the voltage value based on the transmitted light and the voltage value based on the scattered wave, the scattering intensity and the intensity of the transmitted light (hereinafter also referred to as “transmission intensity”) were obtained. Thereafter, the scattering intensity / transmission intensity was determined using the scattering intensity and the transmission intensity. FIG. 9 shows the results of examining the relationship between the type of test sample and the scattering intensity / transmission intensity. In the figure, 1 is the scattering intensity / transmission intensity when using the sample obtained in Example 2 (1), 2 is the scattering intensity / transmission intensity when using distilled water, and 3 is the medium for DLD-1. The scattering intensity / transmission intensity when using is shown.
図9に示された結果から、前記実施例2(1)で得られた試料を用いたときの散乱強度/透過強度は、蒸留水を用いたときの散乱強度/透過強度およびDLD−1用培地を用いたときの散乱強度/透過強度と比べて、著しく大きいことがわかる。かかる図9に示された結果および実施例1で得られた結果から、細胞などの検出対象物の最大直径よりも大きい波長のテラヘルツ波を照射することによって検出対象物から発せられる散乱波により、試料に含まれる検出対象物を検出することができることがわかる。したがって、検出対象物を含有する分散体に、検出対象物の最大直径より大きい波長のテラヘルツ波を照射し、検出対象物から発せられる散乱波を測定することにより、分散体に含まれる検出対象物を非検出対象物と区別して検出することができることが示唆される。 From the results shown in FIG. 9, the scattering intensity / transmission intensity when using the sample obtained in Example 2 (1) is the scattering intensity / transmission intensity when using distilled water and for DLD-1. It can be seen that it is significantly higher than the scattering intensity / transmission intensity when the medium is used. From the results shown in FIG. 9 and the results obtained in Example 1, the scattered wave emitted from the detection object by irradiating the terahertz wave having a wavelength larger than the maximum diameter of the detection object such as a cell, It can be seen that the detection target contained in the sample can be detected. Accordingly, the dispersion containing the detection target is irradiated with a terahertz wave having a wavelength larger than the maximum diameter of the detection target, and the scattered wave emitted from the detection target is measured, thereby detecting the detection target included in the dispersion. It is suggested that can be detected separately from non-detected objects.
実施例3
(1)試料の調製
DLD−1用培地にヒト由来細胞DLD−1(最大直径:10μm)をその濃度が3×106細胞/mLとなるように懸濁し、試料としての分散体を得た。
Example 3
(1) Preparation of sample A human-derived cell DLD-1 (maximum diameter: 10 μm) was suspended in a medium for DLD-1 so that its concentration was 3 × 10 6 cells / mL, and a dispersion as a sample was obtained. .
(2)検出装置の構築
図10に示される検出装置を構築した。図10に示される検出装置50は、ヒト由来細胞DLD−1(最大直径:10μm)よりも大きい波長のテラヘルツ波を発生させる発振部61と、レンズ62と、テラヘルツ波を変調させるチョッパー63と、テラヘルツ波を絞るアパーチャー64と、光路を変更して光軸を整えるミラー65a,65bと、試料供給部66と、積分球67と、散乱波検出部68と、透過光検出部69とを備えている。図10に示される検出装置60において、発振部61から出射されたテラヘルツ波L10は、チョッパー53によって同期検波された後、アパーチャーによって絞られ、平行波として試料供給部66に入射する。テラヘルツ波L10が試料に照射されることによって生じた散乱波L11は、積分球67の内部で反射され、散乱波検出部68によって検出される。また、テラヘルツ波L10が試料に照射されることによって生じた透過光L12は、積分球67を通過し、透過光検出部69によって検出される。散乱波検出部68では、散乱波L11を受け取ることにより、散乱波L11の強度に応じた大きさの電圧が発生する。また、透過光検出部69では、透過光L12を受け取ることにより、透過光L12の強度に応じた大きさの電圧が発生する。
(2) Construction of detection device The detection device shown in FIG. 10 was constructed. A
なお、図10に示される検出装置60において、発振部61として光源として量子カスケードレーザ光源(発振波長:4.57μm)を有する発振部、試料供給部54として透過セル〔光路長:50μm、厚さ:80μm〕、散乱波検出部68および透過光検出部69としてDLATAGS(重水素化L−アラニンドープトリグリシン硫酸結晶)焦電型検出器を用いた。
In the
(3)散乱波および透過光の測定
前記実施例3(2)で得られた検出装置60の試料供給部66内に前記実施例3(1)で得られた試料を入れた。試料供給部66内の試料にテラヘルツ波を照射し、試料に含まれる細胞の散乱波に基づく電圧および透過光に基づく電圧を測定した。
(3) Measurement of scattered wave and transmitted light The sample obtained in Example 3 (1) was placed in the
また、前記実施例3(1)で得られた試料を用いる代わりに蒸留水を用いたことを除き、前記と同様の操作を行ない、透過光に基づく電圧および散乱波に基づく電圧を測定した。つぎに、透過光に基づく電圧値および散乱波に基づく電圧値を用い、散乱強度および透過強度を求めた。その後、散乱強度および透過強度を用い、散乱強度/透過強度を求めた。被検試料の種類と散乱強度/透過強度との関係を調べた結果を図11に示す。図中、1は前記実施例3(1)で得られた試料を用いたときの散乱強度/透過強度、2は蒸留水を用いたときの散乱強度/透過強度を示す。 Further, the same operation as described above was performed except that distilled water was used instead of using the sample obtained in Example 3 (1), and the voltage based on the transmitted light and the voltage based on the scattered wave were measured. Next, the scattering intensity and the transmission intensity were obtained using the voltage value based on the transmitted light and the voltage value based on the scattered wave. Thereafter, the scattering intensity / transmission intensity was determined using the scattering intensity and the transmission intensity. FIG. 11 shows the result of examining the relationship between the type of test sample and the scattering intensity / transmission intensity. In the figure, 1 indicates the scattering intensity / transmission intensity when the sample obtained in Example 3 (1) is used, and 2 indicates the scattering intensity / transmission intensity when distilled water is used.
図11に示された結果から、前記実施例3(1)で得られた試料を用いたときの散乱強度/透過強度は、蒸留水を用いたときの散乱強度/透過強度を用いたときの散乱強度/透過強度と比べて、著しく大きいことがわかる。かかる図11に示された結果および実施例1で得られた結果から、細胞などの検出対象物の最大直径よりも大きい波長のテラヘルツ波を照射することによって検出対象物から発せられる散乱波により、試料に含まれる検出対象物を検出することができることがわかる。したがって、検出対象物を含有する分散体に、検出対象物の最大直径よりも大きい波長のテラヘルツ波を照射し、検出対象物から発せられる散乱波を測定することにより、分散体に含まれる検出対象物を検出することができることが示唆される。 From the results shown in FIG. 11, the scattering intensity / transmission intensity when the sample obtained in Example 3 (1) is used is the scattering intensity / transmission intensity when distilled water is used. It can be seen that it is significantly higher than the scattering intensity / transmission intensity. From the result shown in FIG. 11 and the result obtained in Example 1, the scattered wave emitted from the detection target by irradiating the terahertz wave having a wavelength larger than the maximum diameter of the detection target such as a cell, It can be seen that the detection target contained in the sample can be detected. Therefore, by detecting the scattered wave emitted from the detection target by irradiating the dispersion containing the detection target with a terahertz wave having a wavelength larger than the maximum diameter of the detection target, the detection target included in the dispersion It is suggested that an object can be detected.
実施例4
(1)試料の調製
蒸留水に粉ミルク(平均粒子径:100μm)を懸濁し、試料としての分散体を得た。
Example 4
(1) Preparation of sample Powdered milk (average particle size: 100 μm) was suspended in distilled water to obtain a dispersion as a sample.
(2)散乱波および透過光の測定
前記実施例3(3)において、前記実施例3(1)で得られた試料を用いる代わりに、前記実施例4(1)で得られた試料を用いたことを除き、前記実施例3(3)と同様の操作を行ない、試料に含まれる粉ミルクの散乱波に基づく電圧および透過光に基づく電圧を測定した。また、前記において、前記実施例4(1)で得られた試料を用いる代わりに、蒸留水を用いたことを除き、前記と同様の操作を行ない、透過光に基づく電圧および散乱波に基づく電圧を測定した。つぎに、透過光に基づく電圧値および散乱波に基づく電圧値を用い、散乱強度および透過強度を求めた。その後、散乱強度および透過強度を用い、散乱強度/透過強度を求めた。被検試料の種類と散乱強度/透過強度との関係を調べた結果を図12に示す。図中、1は前記実施例4(1)で得られた試料を用いたときの散乱強度/透過強度、2は蒸留水を用いたときの散乱強度/透過強度を示す。
(2) Measurement of scattered wave and transmitted light In Example 3 (3), instead of using the sample obtained in Example 3 (1), the sample obtained in Example 4 (1) was used. Except for the above, the same operation as in Example 3 (3) was performed, and the voltage based on the scattered wave of the milk powder contained in the sample and the voltage based on the transmitted light were measured. Further, in the above, except that distilled water was used instead of using the sample obtained in Example 4 (1), the same operation as described above was performed, and the voltage based on the transmitted light and the voltage based on the scattered wave Was measured. Next, the scattering intensity and the transmission intensity were obtained using the voltage value based on the transmitted light and the voltage value based on the scattered wave. Thereafter, the scattering intensity / transmission intensity was determined using the scattering intensity and the transmission intensity. FIG. 12 shows the results of examining the relationship between the type of test sample and the scattering intensity / transmission intensity. In the figure, 1 indicates the scattering intensity / transmission intensity when the sample obtained in Example 4 (1) is used, and 2 indicates the scattering intensity / transmission intensity when distilled water is used.
図12に示された結果から、前記実施例4(1)で得られた試料を用いたときの散乱強度/透過強度は、蒸留水を用いたときの散乱強度/透過強度を用いたときの散乱強度/透過強度と比べて、著しく大きいことがわかる。 From the results shown in FIG. 12, the scattering intensity / transmission intensity when the sample obtained in Example 4 (1) is used is the scattering intensity / transmission intensity when distilled water is used. It can be seen that it is significantly higher than the scattering intensity / transmission intensity.
実施例5
実施例3において、図10に示される検出装置60を用いる代わりに図2に示される試料供給部14aを有する図1に示される検出装置1を用いることを除き、実施例3と同様の操作を行ない、検出対象物である細胞を検出する。その結果、実施例3と同様に、検出対象物の最大直径よりも大きい波長のテラヘルツ波を照射することによって検出対象物から発せられる散乱波により、試料に含まれる検出対象物を検出することができることがわかる。したがって、検出対象物を含有する分散体に、検出対象物の最大直径よりも大きい波長のテラヘルツ波を照射し、検出対象物から発せられる散乱波を測定することにより、分散体に含まれる検出対象物を検出することができることが示唆される。
Example 5
In the third embodiment, the same operation as in the third embodiment is performed except that the
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る検出対象物の検出方法および検出装置によれば、分散体に含まれる検出対象物を染色しなくても、当該検出対象物を良好に検出することができる。例えば、牛乳は、ウシが乳房炎を起こした場合には、生乳中における体細胞数が増加することが知られている。従来、ウシの乳房炎の検査は、体細胞を蛍光標識抗体などで染色し、染色された体細胞の蛍光をフローサイトメトリーで検出することによって行なわれている。これに対し、本実施例の方法によれば、体細胞と、体細胞よりも脂質、タンパク質などの乳成分との分散体である牛乳に、体細胞の最大直径よりも大きい波長のテラヘルツ波を照射し、体細胞から発せられる散乱波を測定することにより、従来のように体細胞を蛍光標識抗体などで染色しなくても、牛乳に含まれる体細胞を前記乳成分と区別して検出することができることが示唆される。そのため、検査に用いられた牛乳をそのまま他の用途(他の検査など)に用いることができると考えられる。このように、本発明の一実施形態に係る検出対象物の検出方法および検出装置によれば、分散体である試料に含まれる検出対象物を染色しなくてもよいため、用いられた試料をそのまま他の用途に用いることができる。したがって、本発明の一実施形態に係る検出対象物の検出方法および検出装置は、試薬、食品などの検査、動物の疾患などの診断を補助するための情報の取得などに好適に用いることができることが示唆される。 As described above, according to the detection target object detection method and detection apparatus according to an embodiment of the present invention, the detection target object can be detected satisfactorily without staining the detection target object included in the dispersion. can do. For example, milk is known to increase the number of somatic cells in raw milk when the cow develops mastitis. Conventionally, bovine mastitis has been examined by staining somatic cells with a fluorescently labeled antibody or the like and detecting the fluorescence of the stained somatic cells by flow cytometry. On the other hand, according to the method of this example, terahertz waves having a wavelength larger than the maximum diameter of somatic cells are applied to milk, which is a dispersion of somatic cells and milk components such as lipids and proteins. Irradiates and measures scattered waves emitted from somatic cells, so that somatic cells contained in milk can be detected separately from the milk components without staining somatic cells with fluorescently labeled antibodies as in the past. It is suggested that you can. Therefore, it is considered that the milk used for the inspection can be used as it is for other purposes (other inspections and the like). As described above, according to the detection object detection method and the detection apparatus according to the embodiment of the present invention, it is not necessary to stain the detection object included in the sample that is the dispersion. It can be used for other purposes as it is. Therefore, the detection target object detection method and detection apparatus according to an embodiment of the present invention can be suitably used for examination of reagents, foods, etc., acquisition of information for assisting diagnosis of animal diseases, and the like. Is suggested.
1 検出装置
2 検出装置
11 光源
12 ビームスプリッタ
13 発振部
14 試料供給部
14a 試料供給部
14c 試料供給部
15 検出部
15a1,15a2 検出部
15b1,15b2,15b3,15b4 検出部
16 制御部
17 出力部
18 時間遅延部
50 検出装置
51 発振部
51 発信部
52 レンズ
53 チョッパー
54 試料供給部
55 積分球
56 散乱波検出部
57 透過光検出部
60 検出装置
61 発振部
62 レンズ
63 チョッパー
64 アパーチャー
65a,65b ミラー
66 試料供給部
67 積分球
68 散乱波検出部
69 透過光検出部
101 試料供給部本体
102 流路
103 入射面
103a レンズ
103 当該入射面
104 試料導入流路
105 試料排出流路
106 出射面
111 試料供給部本体
112 流路
113 入射面
113b 薄肉部
114 出射面
114b 薄肉部
115 試料導入流路
116 試料排出流路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記検出対象物の最大粒子径以上の波長を有するテラヘルツ波を発生させ、前記分散体にテラヘルツ波を照射する発振部と、
前記発振部で発生させたテラヘルツ波が照射されるように前記分散体を保持する試料供給部と、
検出対象物に照射されたテラヘルツ波の散乱波を受信して当該検出対象物を検出する検出部と
を備え、
前記試料供給部は、前記テラヘルツ波を透過する透過材料からなり、前記テラヘルツ波の進行方向に沿った法線を有する入射面を有する試料供給部本体を有し、
前記試料供給部本体内に前記分散体を移動させながら当該分散体にテラヘルツ波を照射するための流路が設けられていることを特徴とする検出対象物の検出装置。 A detection object detection device used in the detection object detection method according to claim 1,
An oscillating unit for generating a terahertz wave having a wavelength equal to or greater than the maximum particle diameter of the detection target,
A sample supply unit that holds the dispersion so that the terahertz wave generated by the oscillation unit is irradiated;
A detection unit that receives the scattered wave of the terahertz wave irradiated to the detection target and detects the detection target;
The sample supply unit is made of a transmission material that transmits the terahertz wave, and has a sample supply unit main body having an incident surface having a normal line along the traveling direction of the terahertz wave.
An apparatus for detecting an object to be detected, comprising: a flow path for irradiating the dispersion with terahertz waves while moving the dispersion in the sample supply unit main body.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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CN110132888A (en) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 深圳市太赫兹科技创新研究院有限公司 | A kind of optical integrating-sphere and gaseous sample tera-hertz spectra acquisition device |
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-
2014
- 2014-10-16 JP JP2014211633A patent/JP2016080497A/en active Pending
Cited By (2)
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CN110132888A (en) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 深圳市太赫兹科技创新研究院有限公司 | A kind of optical integrating-sphere and gaseous sample tera-hertz spectra acquisition device |
CN110146465A (en) * | 2019-04-30 | 2019-08-20 | 深圳市太赫兹科技创新研究院有限公司 | A kind of optical integrating-sphere and sample Terahertz reflectance spectrum acquisition device |
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