JP2018205087A - 光計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料において発生する光の強度を簡便に計測することができる光計測装置を提供する。【解決手段】光計測装置１は、光源１１、励起光透過フィルタ１２、光検出器２１、蛍光透過フィルタ２２、金属ブロック５０、光学素子保持部６０、温度調整部７０および暗箱８０等を備える。金属ブロック５０は、互いに対向する第１面５１および第２面５２ならびにこれらとは別の第３面５３と、第１面５１と第２面５２との間に設けられた第１貫通孔５４と、第３面５３と第１貫通孔５４との間に設けられた第２貫通孔５８とを有する。金属ブロック５０は、第１面５１の側から第１貫通孔５４に試料容器２が挿入され、その挿入された試料容器２の中の試料３が第２貫通孔５８に対向する位置になるように試料容器２を位置決めするとともに、試料容器２に第１貫通孔５４の内壁面が熱接触する。【選択図】図１

Description

本発明は、試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置に関するものである。

試料への光の照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測することにより、該試料を分析することができる。このような光計測を行う装置は、試料に照射される照射光を出力する光源と、その試料において発生する発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出器と、を備える（特許文献１参照）。

光照射に応じて試料において発生する光は、蛍光、透過光、反射光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光（例えば高調波光やラマン散乱光など）である。蛍光の強度を検出することで、試料に含まれる蛍光性物質の濃度を計測することができる。透過光の強度を検出することで、試料の濃度を計測することができる。散乱光の強度を検出することで、試料に含まれる散乱物質の濃度や大きさを計測することができる。また、非線形光学現象により発生する光の強度を検出することで、試料の非線形性を計測することができる。

特開２００４-２５７９０１号公報

上記のような光計測装置において試料で発生した光を該試料から光検出器へ導く検出光学系は、一般に一つ又は複数のレンズを含む。レンズを含む検出光学系を用いることにより、発生光を効率よく光検出器の受光面へ導くことができる一方で、光検出器の受光面への照射光の入射を抑制することができるので、発生光の強度をＳＮ比よく検出することができる。しかし、レンズを含む検出光学系は、構成が複雑であること及び組立工数が多いことにより、光計測装置の高価格化の要因となる。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、より簡便に、試料において発生する光の強度を計測することができる光計測装置を提供することを目的とする。

本発明の光計測装置は、試料容器に入れられた試料への光の照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置であって、(1) 互いに対向する第１面および第２面ならびにこれらとは別の第３面と、第１面と第２面との間に設けられた第１貫通孔と、第３面と第１貫通孔との間に設けられた第２貫通孔とを有し、第１面の側から第１貫通孔に試料容器が挿入され、その挿入された試料容器の中の試料が第２貫通孔に対向する位置になるように試料容器を位置決めするとともに、試料容器に第１貫通孔の内壁面が熱接触する金属ブロックと、(2) 金属ブロックの第２面の側に設けられ、金属ブロックの第１貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器の中の試料に照射される照射光を第１貫通孔内へ出力する光源と、(3) 金属ブロックの第３面の側に設けられ、金属ブロックの第１貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器の中の試料において照射光の照射に応じて発生する発生光を受光する受光面を有し、第２貫通孔を経て受光面に到達した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出器と、を備える。

本発明の光計測装置は、金属ブロックの第１貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器と光源との間の光路上に設けられ、光源から出力された光のうち特定波長の光を選択的に透過させて試料容器に入射させる第１フィルタを更に備えてもよい。また、本発明の光計測装置は、金属ブロックの第１貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器と光検出器との間の光路上に設けられ、発生光を選択的に透過させて光検出器の受光面に入射させる第２フィルタを更に備えてもよい。第２フィルタは色ガラスフィルタであってもよい。

本発明の光計測装置の一側面では、金属ブロックの第２貫通孔は、光源から出力された照射光が直接に又は試料容器により鏡面反射された後に光検出器の受光面へ向かって伝搬することを制限する位置、径、長さ又は方位とされてもよい。金属ブロックは、第１貫通孔の内壁面での照射光の反射または散乱を抑制して光検出器の受光面へ向かう照射光の伝搬を制限する光トラップ部を第１貫通孔内に有してもよい。金属ブロックは、光検出器の受光面へ向かう照射光の伝搬を遮蔽する遮蔽部を第１貫通孔内に有してもよい。また、光検出器は、光源から試料容器への照射光の光学系の光軸方向に対し受光面の垂線方向が鋭角となるように配置されてもよい。

本発明の光計測装置の一側面では、金属ブロックはアルミニウム及びアルミニウム合金のうち少なくとも一方から構成されてもよい。金属ブロックは角柱形状を有してもよい。また、金属ブロックは複数組の第１貫通孔および第２貫通孔を有し、光源は金属ブロックの各第１貫通孔に対して設けられ、光検出器は金属ブロックの各第２貫通孔に対して設けられてもよい。

本発明の光計測装置は、簡便な構成で、試料において発生する光の強度を計測することができる。

図１は、本実施形態の光計測装置１の全体構成を示す図である。 図２は、本実施形態の光計測装置１の金属ブロック５０の構成を示す断面図である。 図３は、本実施形態の光計測装置１の光学素子保持部６０の構成を示す断面図である。 図４は、本実施形態の光計測装置１の第１変形例の要部構成を示す図である。 図５は、本実施形態の光計測装置１の第２変形例の要部構成を示す図である。 図６は、本実施形態の光計測装置１の第３変形例の要部構成を示す図である。 図７は、本実施形態の光計測装置１の第４変形例の要部構成を示す図である。図７（ａ）は横断面図であり、図７（ｂ）は縦断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の光計測装置は、光が照射された試料において発生する任意の光（蛍光、透過光、反射光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光）の強度を計測するものであるが、以下の実施形態では蛍光の強度を計測する場合について説明する。

図１は、本実施形態の光計測装置１の全体構成を示す図である。図２は、本実施形態の光計測装置１の金属ブロック５０の構成を示す断面図である。図３は、本実施形態の光計測装置１の光学素子保持部６０の構成を示す断面図である。光計測装置１は、試料容器２に入れられた試料３への励起光の照射によって発生する蛍光の強度を計測するものである。

図１に示されるように、光計測装置１は、光源１１、励起光透過フィルタ（第１フィルタ）１２、光源駆動回路１３、光検出器２１、蛍光透過フィルタ（第２フィルタ）２２、処理部３０、制御部４０、入力部４１、表示部４２、記憶部４３、金属ブロック５０、光学素子保持部６０、温度調整部７０および暗箱８０を備える。

光源１１は、試料容器２に入れられた試料３を励起し得る波長（または、この波長を含む帯域）の光を出力する。光源１１は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）またはＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）などである。光源１１の光出力側に、光の指向性を高めるためのレンズが設けられてもよい。このレンズは、光源１１と一体であってもよいし、光源１１とは別体であってもよい。

励起光透過フィルタ１２は、光源１１と光学的に接続され、該光源１１から出力される光を入力する。励起光透過フィルタ１２は、試料３を励起し得る波長の励起光を選択的に透過させて、その励起光を試料容器２へ出力する。励起光透過フィルタ１２の透過波長、すなわち、励起光波長は、試料容器２に入れられた試料３に含まれる蛍光性物質に応じて適切に選択される。励起光透過フィルタ１２は、フィルタ特性がよい誘電体多層膜フィルタであってもよいし、色ガラスフィルタであってもよい。なお、励起光透過フィルタ１２は、検出される発生光の波長の光を遮断してもよい。

光源駆動回路１３は、光源１１と電気的に接続され、光源１１を駆動して所定の照射期間に亘って発光させる。光源１１は、制御部４０からの指示を受けた光源駆動回路１３により駆動されて、試料容器２に照射される照射光（励起光）を出力する。

蛍光透過フィルタ２２は、試料容器２に入れられた試料３への励起光の照射に応じて該試料で発生する発生光（蛍光）を選択的に透過させて、その蛍光を光検出器２１へ出力する。蛍光透過フィルタ２２は、蛍光以外の光（例えば、励起光透過フィルタ１２を透過した光）を遮断する。蛍光透過フィルタ２２の透過波長は、試料容器２に入れられた試料３に含まれる蛍光性物質に応じて適切に選択される。蛍光透過フィルタ２２は、フィルタ特性がよい誘電体多層膜フィルタであってもよいし、色ガラスフィルタであってもよい。

光検出器２１は、蛍光透過フィルタ２２と光学的に接続され、該蛍光透過フィルタ２２を透過した蛍光を受光する。光検出器２１は、受光した蛍光の強度を検出し、その蛍光強度を示す検出信号を処理部３０へ出力する。光検出器２１は、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管などである。

処理部３０は、光検出器２１と電気的に接続される入力端子を有する。その入力端子には、光検出器２１から出力される検出信号がアナログ値として入力される。処理部３０は、光源１１が照射光（励起光）を出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、試料３において発生する発生光（蛍光）の強度を表す値として制御部４０へ出力する。処理部３０は、信号変換器３１およびＡＤ変換器３２を含む。

信号変換器３１は、光検出器２１と電気的に接続される入力端子を有する。その入力端子には、光検出器２１から出力される検出信号がアナログ値として入力される。信号変換器３１は、光源１１が照射光（励起光）を出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、その入力されるアナログ値に応じた電圧値を出力する。信号変換器３１は、差動アンプの反転入力端子と出力端子との間に容量部が設けられた積分器の構成とすることができる。また、信号変換器３１は、差動アンプの反転入力端子と出力端子との間に抵抗器が設けられた電流電圧変換器の構成としてもよい。これらの例において、差動アンプの非反転入力端子は接地されていてもよい。

ＡＤ変換器３２は、信号変換器３１と電気的に接続されており、信号変換器３１から出力される電圧値を入力する。ＡＤ変換器３２は、この入力した電圧値（アナログ値）をデジタル値に変換し、試料３において発生する発生光（蛍光）の強度を表す値として該デジタル値を出力する。

制御部４０は、光源駆動回路１３と電気的に接続されており、光源駆動回路１３を制御することで光源１１を所定の照射期間に亘って発光させる。制御部４０は、処理部３０と電気的に接続されており、処理部３０の動作を制御するとともに、処理部３０から出力されるデジタル値を入力して、試料３で発生した蛍光の強度を求め、この蛍光強度に基づいて試料３の解析を行う。制御部４０は、これらのデジタル値、蛍光強度および解析結果を記憶部４３に記憶させる。制御部４０は、上記の制御や解析を行うＣＰＵを含み、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートデバイス、マイクロコンピュータ、或いは、クラウドサーバなどのコンピュータである。なお、制御部４０と他の構成要素との間の接続は、有線に限らず無線であってもよく、また、ネットワーク通信による接続を含んでいてもよい。

入力部４１は、制御部４０と電気的に接続されており、計測条件、計測開始および計測終了などの入力を受け付ける。入力部４１は、例えば、キーボード、マウス、及び／或いはタッチスクリーンなどである。入力部４１は、モーメンタリースイッチ或いはオルタネートスイッチのような単純なオン／オフを制御部４０に伝えるものでもよい。

表示部４２は、制御部４０と電気的に接続されており、計測条件や計測結果を表示する。表示部４２は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、或いは、タッチスクリーンなどである。また、表示部４２は、ＬＥＤ等の発光素子の点灯／消灯により表示をするものであってもよい。

記憶部４３は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０から出力された蛍光強度および解析結果などを記憶する。記憶部４３は、例えば、内部メモリ及び／或いは外部ストレージなどである。

金属ブロック５０および光学素子保持部６０は、試料容器２、光源１１、励起光透過フィルタ１２、光検出器２１および蛍光透過フィルタ２２を保持して、これらの配置を規定するものである。これらについては後に図２および図３を用いて詳細に説明する。

温度調整部７０は、金属ブロック５０の側面に接触して設けられており、金属ブロック５０の温度を調整するとともに、この金属ブロック５０により保持される試料容器２の中の試料３の温度を調整する。温度調整部７０は、例えばヒータ或いはペルチエ素子を含む加熱部と、例えば熱電対、サーミスタ或いは温度計測用ＩＣを含む測温部とからなり、測温部により測定される金属ブロック５０の温度が所望範囲となるように加熱部による加熱を行う。温度調整部７０の動作は、制御部４０により制御されてもよい。

暗箱８０は、試料容器２、光源１１、励起光透過フィルタ１２、光検出器２１、蛍光透過フィルタ２２、金属ブロック５０、光学素子保持部６０および温度調整部７０を内部に配置する。暗箱８０の蓋８１が開いている状態で、金属ブロック５０の上下方向に延在する第１貫通孔に対し試料容器２を挿入したり取り外したりすることが可能である。蓋８１が閉じている状態では、外部からの迷光は暗箱８０の内部に入射しない。

次に、図２を用いて金属ブロック５０について説明する。金属ブロック５０は、熱伝導性が高い金属からなり、好適にはアルミニウム及びアルミニウム合金のうち少なくとも一方によって構成される。また、金属ブロック５０は、銅、銅合金或いはステンレス鋼などから構成されてもよい。金属ブロック５０は、概略形状として角柱形状を有する。金属ブロック５０は、その角柱において上面である第１面５１と、これに対向する下面である第２面５２と、これらとは別の側面である第３面５３とを有する。

金属ブロック５０は、第１面５１と第２面５２との間に設けられた第１貫通孔５４を有する。第１貫通孔５４は、第１面５１側の上側孔５５と、テーパ部５６と、第２面５２側の下側孔５７とに区分される。上側孔５５の径は軸方向に沿って一定である。下側孔５７の径も軸方向に沿って一定であってよい。上側孔５５の径は下側孔５７の径より小さい。上側孔５５は、第１面５１の側から試料容器２が挿入され得る径を有する。上側孔５５と下側孔５７との間にあるテーパ部５６の径は、軸方向に沿って単調に変化する。また、金属ブロック５０は、第３面５３と第１貫通孔５４の下側孔５７との間に設けられた第２貫通孔５８を有する。第２貫通孔５８の径は一定であってよい。このような形状を有する金属ブロック５０は、金属隗に対し旋盤加工をすることにより第１貫通孔５４および第２貫通孔５８を形成することで作製することができる。

金属ブロック５０の第１面５１の側から第１貫通孔５４に試料容器２が挿入される。挿入される試料容器２の上部は略円柱形状を有する。試料容器２の下部は先端ほど径が細くなる形状であってよい。挿入された試料容器２は、その下部の中の試料３が第２貫通孔５８に対向する位置になるように位置決めされる。同時に、試料容器２の上部の略円柱形状を有する部分は、第１貫通孔５４の上側孔５５の内壁面と熱接触する。

なお、上記のような形状を有する試料容器としてマイクロチューブがある。例えば、マイクロチューブの容量は２５０μＬであり、そのマイクロチューブの中に入れられる試料は数μＬである。マイクロチューブは透明または乳白色である。乳白色であるマイクロチューブは、表面で励起光を鏡面反射させるだけでなく、励起光を散乱させる。マイクロチューブで散乱した励起光は、強度が小さいので、蛍光透過フィルタ２２により十分に遮断することができる。マイクロチューブで鏡面反射した励起光は、散乱した励起光と比べて強度が大きいので、蛍光透過フィルタ２２に入射した場合に該蛍光透過フィルタ２２により十分に遮断することができず一部が光検出器２１の受光面に到達する場合があり、また、該蛍光透過フィルタ２２において蛍光が発生して該蛍光が光検出器２１の受光面に到達する場合がある。したがって、マイクロチューブで鏡面反射した励起光が蛍光透過フィルタ２２に入射しないような構造が好ましい。

次に、図３を用いて光学素子保持部６０について説明する。光学素子保持部６０は、例えばポリプラスチックス社のDURACON（ジュラコン、登録商標）等の金属ブロック５０よりも熱伝導性が低い樹脂によって構成される。光学素子保持部６０は、光源１１、励起光透過フィルタ１２、光検出器２１および蛍光透過フィルタ２２を保持して、これらの配置を規定する。光学素子保持部６０と金属ブロック５０とが互いに組み合わせられることで、光源１１から励起光透過フィルタ１２、試料容器２および蛍光透過フィルタ２２を経て光検出器２１に至るまでの測定光学系が構成される。

光学素子保持部６０は、金属ブロック５０と組み合わせられ得る形状を有する。光学素子保持部６０は、金属ブロック５０と組み合わせられた際に金属ブロック５０の第１貫通孔５４と繋がる第１貫通孔６１を有する。光学素子保持部６０の第１貫通孔６１は、金属ブロック５０に近い上側孔６２と、金属ブロック５０の反対側にある下側孔６３とに区分される。上側孔６２には励起光透過フィルタ１２が嵌め込まれて位置固定される。下側孔６３の開口部分には光源１１が配置される。

また、光学素子保持部６０は、金属ブロック５０と組み合わせられた際に金属ブロック５０の第２貫通孔５８と繋がる第２貫通孔６４を有する。光学素子保持部６０の第２貫通孔６４は、金属ブロック５０に近い内側孔６５と、中継孔６６と、金属ブロック５０の反対側にある外側孔６７とに区分される。内側孔６５には蛍光透過フィルタ２２が嵌め込まれて位置固定される。外側孔６７には光検出器２１が嵌め込まれて位置固定される。

このような金属ブロック５０および光学素子保持部６０の構成により、金属ブロック５０の第２面５２の側に設けられた光源１１は、試料容器２の中の試料３に照射される光を出力する。光源１１と試料容器２との間の光路上に設けられた励起光透過フィルタ１２は、光源１１から出力された光のうち特定波長の励起光を選択的に透過させて試料容器２に入射させる。試料容器２と光検出器２１との間の光路上に設けられた蛍光透過フィルタ２２は、励起光を選択的に遮断し、蛍光を選択的に透過させて光検出器２１の受光面に入射させる。また、金属ブロック５０の第３面５３の側に設けられた光検出器２１は、試料容器２の中の試料３において照射光の照射に応じて発生する蛍光を受光する受光面を有し、金属ブロック５０の第２貫通孔５８および蛍光透過フィルタ２２を経て受光面に到達した蛍光の強度を検出して検出信号を出力する。

次に、図１〜図３を用いて光計測装置１の動作を説明する。温度調整部７０により金属ブロック５０が所望範囲の温度とされた後、試料３が中に入れられた試料容器２は、金属ブロック５０の第１面５１の側から第１貫通孔５４の上側孔５５に挿入される。この挿入後に、蓋８１が閉じられて、外部から暗箱８０の内部への迷光の入射が防止される。この挿入により、試料容器２は、試料３が第２貫通孔５８に対向する位置になるように位置決めされるとともに、上側孔５５の内壁面に熱接触する。上側孔５５の内壁面に熱接触した試料容器２の中の試料３は次第に所望範囲の温度となっていく。

光源１１から出力された照射光（励起光）は、光学素子保持部６０の第１貫通孔６１の下側孔６３を通過し、第１貫通孔６１の上側孔６２に嵌め込まれた励起光透過フィルタ１２を透過する。励起光透過フィルタ１２を透過した励起光は、金属ブロック５０の第１貫通孔５４の下側孔５７を通過して、試料容器２の中の試料３に照射される。試料３への励起光照射に応じて試料３で発生した蛍光の一部は、金属ブロック５０の第２貫通孔５８を通過し、光学素子保持部６０の第２貫通孔６４の内側孔６５に嵌め込まれた蛍光透過フィルタ２２を透過する。蛍光透過フィルタ２２を透過した蛍光は、光学素子保持部６０の第２貫通孔６４の中継孔６６を通過し、第２貫通孔６４の外側孔６７に嵌め込まれた光検出器２１により受光される。

蛍光を検出した光検出器２１から出力された検出信号の値（一般には電流値）は、信号変換器３１により電圧値に変換され、ＡＤ変換器３２によりデジタル値に変換される。ＡＤ変換器３２から出力されたデジタル値は制御部４０に入力されて解析され、例えば蛍光強度の時間的変化が表示部４２により表示される。

光源１１から試料容器２に到るまでに励起光が通過する光学素子保持部６０の第１貫通孔６１の下側孔６３および金属ブロック５０の第１貫通孔５４の下側孔５７それぞれの大きさは、試料容器２の径と同程度または幾らか大きい程度であってよい。試料３から光検出器２１に至るまで蛍光が通過する金属ブロック５０の第２貫通孔５８および光学素子保持部６０の第２貫通孔６４の中継孔６６それぞれの大きさは、光検出器２１の受光面の大きさと同程度（例えば５ｍｍ程度）であってよい。金属ブロック５０の第２貫通孔５８の長さは数ｍｍであってよい。

以上のように、本実施形態の光計測装置１では、金属ブロック５０の第１貫通孔５４の上側孔５５に試料容器２を挿入することにより、試料容器２の中の試料３が第２貫通孔５８に対向する位置になるように試料容器２を位置決めすることができる。これにより、光源１１から励起光透過フィルタ１２、試料容器２および蛍光透過フィルタ２２を経て光検出器２１に至るまでの測定光学系が構成される。また、試料容器２から光検出器２１に至るまでの蛍光の光学系にはレンズが設けられていない。試料容器２の中の試料３で発生した蛍光は、金属ブロック５０の第２貫通孔５８を通過し、蛍光透過フィルタ２２を透過して、光検出器２１により受光される。したがって、本実施形態の光計測装置１は、構成が簡易であり、組立工数が少ないので、簡便で、低価格化が可能な構成とすることができる。

本実施形態の光計測装置１では、金属ブロック５０の第１貫通孔５４の上側孔５５に試料容器２を挿入することにより、試料容器２の位置決めをすると同時に、試料容器２を上側孔５５の内壁面に熱接触させる。したがって、温度調整部７０により金属ブロック５０を介して試料容器２の中の試料３の温度を所望範囲とした条件の下で、その試料３において発生する蛍光の強度を検出することができ、また、その蛍光の強度の時間的変化を観察することができる。

励起光透過フィルタ１２として色ガラスフィルタを用い、或いは、蛍光透過フィルタ２２として色ガラスフィルタを用いることにより、光計測装置１を更に低価格化することができる。

蛍光透過フィルタ２２としての色ガラスフィルタは励起光を吸収すると蛍光を発生させる場合があり、その蛍光が光検出器２１により受光されるとＳＮ比が悪くなる。この問題に関しては、本実施形態では、金属ブロック５０の第２貫通孔５８は、光検出器２１への光入射方向を規定するコリメート機能を奏し、試料３で発生した蛍光が光検出器２１の受光面へ入射することを許容する一方で、光源１１から出力されて励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１の受光面へ向かって伝搬することを抑制することができる。したがって、蛍光透過フィルタ２２として蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。金属ブロック５０の第２貫通孔５８は、光源１１から出力されて励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１の受光面へ向かって伝搬することを制限する位置、径、長さ又は方位とされているのが好ましい。

励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が光検出器２１の受光面へ向かって伝搬することを抑制する為の構成として、金属ブロック５０は、第１貫通孔５４の内壁面での励起光の反射または散乱を抑制して光検出器２１の受光面へ向かう励起光の伝搬を制限する光トラップ部を第１貫通孔５４内に有するのも好ましい。図１に示されるように、金属ブロック５０の第１貫通孔５４のテーパ部５６は、下側孔５７から上側孔５５へ向かって径が次第に小さくなり、試料容器２との間の間隔が次第に小さくなっていることで、光トラップ部を構成している。これによっても、蛍光透過フィルタ２２として蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。

図４に示される第１変形例の構成のように、金属ブロック５０は、光検出器２１の受光面へ向かう励起光の伝搬を遮蔽する遮蔽部５９を第１貫通孔５４内に有するのも好ましい。遮蔽部５９は、第１貫通孔５４内であって、第２貫通孔５８の下方に設けられる。この遮蔽部５９は、光検出器２１への光入射方向を規定するコリメート機能を奏し、試料３で発生した蛍光が光検出器２１の受光面へ入射することを許容する一方で、励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１の受光面へ向かって伝搬することを抑制することができる。これによっても、蛍光透過フィルタ２２として蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。

図５に示される第２変形例の構成のように、光検出器２１は、光源１１から試料容器２への励起光の光学系の光軸方向に対し受光面の垂線方向が鋭角となるように配置されているのも好ましい。このように光検出器２１の受光面が傾斜していることにより、励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１の受光面へ入射する際の入射角（受光面の垂線に対する角度）が大きくなり、励起光に対する受光感度が低くなる。これによっても、蛍光透過フィルタ２２として蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。

次に、図６および図７を用いて本実施形態の光計測装置の他の変形例の構成について説明する。これらの変形例の光計測装置は、複数の試料容器それぞれに入れられた試料において発生する蛍光の強度を並列して計測するものである。以下では、試料容器の個数を３として説明する。

図６は、本実施形態の光計測装置１の第３変形例の要部構成を示す図である。第３変形例の光計測装置１Ａは、一列に配列された３個の金属ブロック５０と、１個の光学素子保持部６０Ａとを備える。これら３個の金属ブロック５０は、図１〜図５を用いて説明したものと同様の構成を有する。光学素子保持部６０Ａは、各金属ブロック５０に対応して３個の第１貫通孔６１および３個の第２貫通孔６４を有し、各第１貫通孔６１に光源１１および励起光透過フィルタ１２を保持し、各第２貫通孔６４に光検出器２１および蛍光透過フィルタ２２を保持する。なお、図６には、第２貫通孔６４、光検出器２１および蛍光透過フィルタ２２は示されていない。

第３変形例において用いられる暗箱８０Ａは、各金属ブロック５０に対応して設けられた３個の蓋８１を有し、また、各金属ブロック５０に対応して構成される３個の測定光学系を互いに光学的に分離するための隔壁８２を有する。また、各金属ブロック５０に対応して３個の温度調整部７０が設けられる。なお、図６には温度調整部７０は示されていない。

図７は、本実施形態の光計測装置１の第４変形例の要部構成を示す図である。図７（ａ）は横断面図であり、図７（ｂ）は縦断面図である。第４変形例の光計測装置１Ｂは、１個の金属ブロック５０Ｂと、１個の光学素子保持部６０Ｂとを備える。金属ブロック５０Ｂは、概略六角柱形状を有し、中心軸の周りに等間隔に設けられた３個の第１貫通孔５４を有し、また、各第１貫通孔５４と側面との間に設けられた３個の第２貫通孔５８を有する。図７（ａ）は、第２貫通孔５８が設けられた位置での断面を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）中に示した一点鎖線の位置での断面を示す。

光学素子保持部６０Ｂは、金属ブロック５０Ｂの各第１貫通孔５４に対応して３個の第１貫通孔６１を有し、各第１貫通孔６１に光源１１および励起光透過フィルタ１２を保持する。光検出器２１および蛍光透過フィルタ２２は、金属ブロック５０Ｂの側面側の各第２貫通孔５８の開口を覆うように設けられている。

第４変形例においては、温度調整部７０は、１つのみ設けられてもよいし、六角柱形状の金属ブロック５０Ｂの６個の側面のうちの何れか２個以上の面に個別に設けられてもよい。なお、図７には温度調整部７０は示されていない。第４変形例の構成では、試料容器２が挿入される３個の第１貫通孔５４が六角柱形状の金属ブロック５０Ｂの中心軸の周りに設けられていることから、３個の第１貫通孔５４が一列に配列された金属ブロックと比較すると、金属ブロック５０Ｂの熱容量を小さくすることができるので、温度調整部７０の消費電力を少なくすることができる。

第３変形例および第４変形例では、処理部３０は、３個の測定光学系それぞれに対応して個別に設けられてもよいし、３個の測定光学系に対して共通に設けられてもよい。後者の場合、制御部４０により制御された光源駆動回路１３は、各々の光出力期間が互いに重なることがないように３個の光源１１を駆動し、３個の光検出器２１から出力される検出信号を共通の入力端子に入力する処理部３０は、各光源１１の光出力と同期して検出信号値をデジタル値に変換する。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。光源および光検出器などを含む測定光学系の数は、上記第３変形例および第４変形例では３としたが、２であってもよいし、４以上であってもよい。光が照射された試料において発生する発生光は、上記実施形態では蛍光であるとしたが、透過光、反射光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光であってもよい。光源から出力される光のうち特定波長の光を選択的に透過させるフィルタや、試料で発生した光のうち特定波長の光を選択的に透過させるフィルタは、必要に応じて設ければよい。

１，１Ａ，１Ｂ…光計測装置、２…試料容器、３…試料、１１…光源、１２…励起光透過フィルタ（第１フィルタ）、１３…光源駆動回路、２１…光検出器、２２…蛍光透過フィルタ（第２フィルタ）、３０…処理部、３１…信号変換器、３２…ＡＤ変換器、４０…制御部、４１…入力部、４２…表示部、４３…記憶部、５０，５０Ｂ…金属ブロック、５１…第１面、５２…第２面、５３…第３面、５４…第１貫通孔、５５…上側孔、５６…テーパ部、５７…下側孔、５８…第２貫通孔、５９…遮蔽部、６０，６０Ａ，６０Ｂ…光学素子保持部、６１…第１貫通孔、６２…上側孔、６３…下側孔、６４…第２貫通孔、６５…内側孔、６６…中継孔、６７…外側孔、７０…温度調整部、８０，８０Ａ…暗箱、８１…蓋、８２…隔壁。

Claims (11)

1. 試料容器に入れられた試料への光の照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置であって、
   互いに対向する第１面および第２面ならびにこれらとは別の第３面と、前記第１面と前記第２面との間に設けられた第１貫通孔と、前記第３面と前記第１貫通孔との間に設けられた第２貫通孔とを有し、前記第１面の側から前記第１貫通孔に前記試料容器が挿入され、その挿入された前記試料容器の中の前記試料が前記第２貫通孔に対向する位置になるように前記試料容器を位置決めするとともに、前記試料容器に前記第１貫通孔の内壁面が熱接触する金属ブロックと、
   前記金属ブロックの前記第２面の側に設けられ、前記金属ブロックの前記第１貫通孔に挿入されて位置決めされた前記試料容器の中の前記試料に照射される照射光を前記第１貫通孔内へ出力する光源と、
   前記金属ブロックの前記第３面の側に設けられ、前記金属ブロックの前記第１貫通孔に挿入されて位置決めされた前記試料容器の中の前記試料において前記照射光の照射に応じて発生する発生光を受光する受光面を有し、前記第２貫通孔を経て前記受光面に到達した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出器と、
   を備える光計測装置。
2. 前記金属ブロックの前記第１貫通孔に挿入されて位置決めされた前記試料容器と前記光源との間の光路上に設けられ、前記光源から出力された光のうち特定波長の光を選択的に透過させて前記試料容器に入射させる第１フィルタを更に備える、
   請求項１に記載の光計測装置。
3. 前記金属ブロックの前記第１貫通孔に挿入されて位置決めされた前記試料容器と前記光検出器との間の光路上に設けられ、前記発生光を選択的に透過させて前記光検出器の前記受光面に入射させる第２フィルタを更に備える、
   請求項１または２に記載の光計測装置。
4. 前記第２フィルタは色ガラスフィルタである、
   請求項３に記載の光計測装置。
5. 前記金属ブロックの前記第２貫通孔は、前記光源から出力された照射光が直接に又は前記試料容器により鏡面反射された後に前記光検出器の前記受光面へ向かって伝搬することを制限する位置、径、長さ又は方位とされている、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の光計測装置。
6. 前記金属ブロックは、前記第１貫通孔の内壁面での前記照射光の反射または散乱を抑制して前記光検出器の前記受光面へ向かう前記照射光の伝搬を制限する光トラップ部を前記第１貫通孔内に有する、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の光計測装置。
7. 前記金属ブロックは、前記光検出器の前記受光面へ向かう前記照射光の伝搬を遮蔽する遮蔽部を前記第１貫通孔内に有する、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の光計測装置。
8. 前記光検出器は、前記光源から前記試料容器への前記照射光の光学系の光軸方向に対し前記受光面の垂線方向が鋭角となるように配置されている、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の光計測装置。
9. 前記金属ブロックはアルミニウム及びアルミニウム合金のうち少なくとも一方によって構成される、
   請求項１〜８の何れか１項に記載の光計測装置。
10. 前記金属ブロックは角柱形状を有する、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の光計測装置。
11. 前記金属ブロックは複数組の前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を有し、
    前記光源は前記金属ブロックの各第１貫通孔に対して設けられ、
    前記光検出器は前記金属ブロックの各第２貫通孔に対して設けられている、
    請求項１〜１０の何れか１項に記載の光計測装置。

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