JP2019015708A - 光測定装置、導光部材及び光測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、試料が筐体に完全に覆われない状態でも測定のＳ／Ｎ比を大きくできる光測定装置等を提供することを目的とする。【解決手段】 試料からの光を測定する光測定装置であって、前記試料を内包する容器を納める容器用空洞と、前記試料からの光を検出する光検出部と、前記試料からの光を前記光検出部に導光する導光路と、入射した光を吸収する吸光部とを備え、前記導光路の入射端は、前記容器用空洞に面しており、前記導光路の出射端は、前記光検出部に面しており、前記吸光部は、前記入射端及び前記出射端以外の前記導光路の周囲を覆っており、前記入射端から前記出射端までの距離（Ｌ）に対する、前記入射端の面積（Ａ）の平方根の比が、０．２以下である、光測定装置。【選択図】図６

Description

本発明は、光測定装置、導光部材及び光測定方法に関するものである。

光測定装置において、Ｓ／Ｎ比は測定精度に影響する重要な要素の一つである。光検出器で検出される検出光（Ｓ）には、測定対象の試料からの光の他に、ノイズ光（Ｎ）が含まれている。例えば、試料を通らずに光測定装置の外部から光検出器に入射する外光及びその散乱光がノイズ光（Ｎ）の一例である。

そのため、従来の光測定装置は、光測定時に、少なくとも試料容器及び光検出器が、遮光性の筐体で完全に覆われる構造が一般的であった。この場合、筐体には、少なくとも試料容器を収容できる大きさでなければいけないという制約があった。

光測定に用いる試料容器の中には、全長が百数十ｍｍと大きいものがあり（特許文献１）、上記制約の下では光測定装置の小型化は困難であった。

特許第３７６５５１８号公報 特許第５６６５８１１号公報

そこで、本発明は、試料が筐体に完全に覆われない状態でも測定のＳ／Ｎ比を大きくできる光測定装置等を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点は、試料からの光を測定する光測定装置であって、前記試料を内包する容器を納める容器用空洞と、前記試料からの光を検出する光検出部と、前記試料からの光を前記光検出部に導光する導光路と、入射した光を吸収する吸光部とを備え、前記導光路の入射端は、前記容器用空洞に光学的に接続している、又は、前記試料からの光を透過する透明樹脂を介して前記容器用空洞に光学的に接続していて、前記導光路の出射端は、前記光検出部に光学的に接続していて、前記吸光部は、前記入射端及び前記出射端以外の前記導光路の周囲の少なくとも一部を覆っていて、前記入射端から前記出射端までの距離（Ｌ）に対する、前記入射端の面積（Ａ）の平方根の比が、０．２以下である、光測定装置である。

本発明の第２の観点は、第１の観点の光測定装置であって、前記入射端の面積（Ａ）の平方根が、80μｍ以上である。

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点の光測定装置であって、複数の前記導光路からなる導光路群を備える。

本発明の第４の観点は、第１から第３のいずれかの観点の光測定装置であって、前記導光路及び前記吸光部が同一の樹脂からなる。

本発明の第５の観点は、試料からの光を導光する導光部材であって、前記試料を内包する容器を納める容器用空洞と、前記試料からの光を導光する導光路と、入射した光を吸収する吸光部とを備え、前記導光路の入射端は、前記容器用空洞に光学的に接続している、又は、前記試料からの光を透過する透明樹脂を介して前記容器用空洞に光学的に接続していて、前記吸光部は、前記導光路の前記入射端及び出射端以外の前記導光路の周囲の少なくとも一部を覆っていて、前記入射端から前記出射端までの距離（Ｌ）に対する、前記入射端の面積（Ａ）の平方根の比が、０．２以下である、導光部材である。

本発明の第６の観点は、試料からの光を測定する光測定装置であって、前記試料を内包する容器を納める容器用空洞と、前記試料からの光を検出する光検出部と、前記容器用空洞に面する入射端及び前記光検出部に面する出射端を有し、前記試料からの光を前記光検出部に導光する複数の導光路からなる導光路群と、入射した光を吸収する吸光部とを備え、前記吸光部が、前記導光路の前記入射端及び前記出射端以外の周囲の少なくとも一部を覆っていて、前記入射端は、前記容器用空洞に光学的に接続している、又は、前記試料からの光を透過する透明樹脂を介して前記容器用空洞に光学的に接続している、光測定装置である。

本発明の第７の観点は、第６の観点の光測定装置であって、前記試料に光を照射する光源と、前記導光路群の前記入射端から前記出射端までの間に、光学多層膜フィルタをさらに備える、光測定装置である。

本発明の第８の観点は、第７の観点の光測定装置であって、前記導光路群内の前記光学多層膜フィルタから前記出射端までの間に、特定の波長の光を吸収する色ガラスフィルタをさらに備える、光測定装置である。

本発明の第９の観点は、第８の観点の光測定装置であって、前記導光路が、試料からの光を透過させるシリコーン樹脂部と、前記シリコーン樹脂部の中に分散された光学材料粒子とを有し、前記シリコーン樹脂部と前記光学材料粒子の屈折率が、第１波長において一致し、前記第１波長とは異なる第２波長において一致しないものである、光測定装置である。

本発明の第１０の観点は、試料からの光を測定する光測定方法であって、複数の導光路からなる導光路群に対して光を照射する照射ステップと、前記導光路群の複数の前記導光路からの光を併せて検出する検出ステップとを含み、光を吸収する吸光部が、前記導光路の入射端及び出射端以外の周囲を覆っている、光測定方法である。

本発明の各観点によれば、筐体によって試料容器が完全に覆われていなくても、ノイズ光に対する検出光（Ｓ）の比が十分に高い光測定が可能になる。その結果、試料容器が大きくても光測定装置を小型化することが可能となる。

また、従来の光測定装置においては、試料を光測定装置に挿入した後に、外光を遮断するために蓋を閉める必要があった。それに対し、本発明の光測定装置は、蓋の開閉動作が不要であるため、作業負担が少なく、操作性が良い。

本発明の第３の観点によれば、必要とする検出光強度を得つつ、十分に高いＳ／Ｎ比での光測定が可能になる。

本発明の第４の観点によれば、導光路と吸光部の界面における光の散乱を抑制することが可能になる。

本発明の第７の観点によれば、光学多層膜フィルタを有していても小型の光測定装置を提供することが可能になる。従来、光学多層膜フィルタを備える光測定装置は、光学多層膜フィルタへの入射角を０度にするために光学レンズが必要であった。しかしながら、第７の観点によれば、導光路群によって、光学多層膜フィルタに入射する光の入射角を０度にできるため、入射角０にするための光学レンズが不要になり、光測定装置をさらに小型化することができる。

本発明の第８又は９の観点によれば、ノイズ光をさらに低減させることが可能になる。

ＳＯＴ構造の吸光度計を示す図である。 本発明の実施例に係る光測定装置の導光路と発光源の概略図である。 本発明の実施例に係る導光路の直径に対する直進光及び外光の強度を示す図である。 直径0.5mmの導光路を５本使用する場合における導光路の直径に対する直進光及び外光の強度を示す図である。 本発明の実施例に係る導光路の断面を示す模式図である。 本発明の実施例に係る光測定装置の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る吸光度計の構造を示す図である。 本発明の実施例３に係るＬＩＦ装置の構造を示す図である。 本発明の実施例４に係るＬＩＦ装置の構造を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について述べる。なお、本発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

本実施例では、ＳＯＴ技術を用いて作製した光測定装置について述べる。近年、ライフサイエンス分野におけるポイントオブケア（POCT）検査のように、吸光度法やレーザー誘起蛍光法などの光分析技術を用いた光測定装置の小型化が要請されている。

発明者らは、このような要請に対応した光学測定装置を提案した。その一例が、特許文献１記載のＰＯＣＴ対応のＬＩＦ（Laser‐induced fluorescence）装置である。これは、光路を含む光学系をシリコーン樹脂で構成するものである。照射光（励起光）及び観測光に透明な樹脂を、導光路の一部に充填する。そして、透明な樹脂を包囲するように、迷光を吸収する特性を有する顔料を含有する樹脂を設ける。

上記透明な樹脂と、顔料含有樹脂との材質を同じにすることにより、以下のような利点が得られる。まず、両樹脂の界面での反射・散乱が抑制される。次に、顔料含有樹脂に入射した迷光が当該樹脂で吸収され導光路に殆ど戻らず、迷光の複雑な多重反射がほとんど発生しない。

よって、光学測定装置の光学系は、複雑な多重反射に対応する必要がない。よって、光学系は小型・簡便化される。結果として、光学測定装置も小型化される。上記したシリコーン樹脂で構築した光学系の技術を、ＳＯＴ（Silicone Optical Technologies）と呼称することにする。

ＳＯＴ技術を用いた光学系は、上記したようなＬＩＦ装置以外の光学測定装置に採用されうる。例えば、図１に示すような吸光度計１にも採用可能である。

図１の吸光度計１は、遮光性の筐体３（顔料含有樹脂からなる筐体）内に、検体５を内包するＰＣＲ管７が設置される導光路９と、導光路９の一端に設定されるＬＥＤ等の光源１１と、導光路９の他端に設置される受光センサ１３からなる。導光路９は、光源１１から放出されＰＣＲ管７に内包されている検体５に照射される照射光１５と、照射光１５が照射された検体５から放出される観測光１７に対して透明な樹脂が充填された透明樹脂製導光路である。

また、導光路９に透明樹脂を充填せず、空洞のままにしても良い。その場合は、導光路９とそれを包囲する顔料含有樹脂からなる筐体３との界面における迷光反射の抑制効果は得られないものの、顔料含有樹脂に入射した迷光は当該樹脂で吸収されるので空洞からなる導光路９には殆ど戻らず、迷光の複雑な多重反射がある程度「抑制」される。

ＳＯＴ構造は、また、導光路を顔料含有樹脂で包囲する構造であるので、外部からの外光は導光路に到達しない。例えば、特許文献１のＬＩＦ装置においても、図１に示した吸光度計１においても、外部からの外光は導光路に到達しない。

図２は、本発明の実施例に係る光測定装置の導光路２１と発光源２３の概略図である。発光源２３は、測定対象となる測定光２５を放出している。導光路２１は、測定光２５を透過させる透明樹脂からなる。導光路２１の周囲は、不図示の顔料含有樹脂で覆われている。発光源２３は、導光路２１の入射端２７に対向する位置に配置されるため、導光路２１に入射する測定光２５は、図２に示すように、直進光成分を多く含むと考えられる。

なお僅かではあるが、導光路２１の入射端２７を通過して出射端２９へ進行する光のうち、顔料含有樹脂での吸収を受けることなく、出射端２９へ到達する光も存在する。この光は、直進光でなくとも導光部の出射端２９へ到達する。

一方、光測定に不所望な外光３１は、入射端２７の法線方向３３から当該入射端２７に入射することは殆どない。よって、外光３１の中には出射端２９まで到達せず外光３５となるものもあるが、外光３１の一部は導光路２１の入射端２７で散乱され、散乱光３７として導光路２１の出射端２９に到達する。

図２から明らかなように、導光路２１の入射端２７の面積（Ａ）が大きくなると、導光路２１へ入射する光量は大きくなる。よって、入射端２７の面積（Ａ）が大きくなると、導光路２１を進む直進光の強度も、導光路２１の入射端２７で散乱して出射端２９へと散乱光として到達する外光３１の強度も大きくなる。

ここで、入射端２７の面積（Ａ）に対する直進光の強度依存性、および外光３１の強度依存性を調査した。まず、図２に示す通り導光路２１を円柱構造と仮定し、外光３１の強度依存性を求めた。具体的には、円柱構造の導光路２１の長さをＬ、直径をｄとし、円座標（ｒ，φ）を設定して、外光３１の量を以下の式（１）を用いて求めた。

上記式を用いて近似し、入射端２７で散乱して出射端２９へと到達する外光の強度をＲとすると、Ｒは以下の式（２）及び式（３）で表される。ここで、βは定数である。

一方、直進光の強度Ｐは、導光路２１の面積π（ｄ／２）^２に比例するので、式（４）で表される。ここで、αは定数である。

式（３）及び式（４）を用いて、導光路の直径に対する直進光及び外光の強度をシミュレーションした結果を図３に示す。図３に示す通り、導光路の直径の増加に対する外光の強度の増加量は、測定光の強度の増加量より大きいことが分かった。

つまり、入射端の面積（Ａ）が狭いほど、Ｓ／Ｎの比が向上することが明らかになった。

具体的には、導光路の入射端の面積（Ａ）の平方根と、入射端から出射端までの距離（Ｌ）が下記の式（５）を満たすと、筐体によって試料容器が完全に覆われていない状態でも容易にＳ／Ｎ比が十分に高い光測定が可能となる。

ＳＯＴ構造において、例えばシリコーン樹脂の場合、容易に加工可能な導光路の入射端の面積は、０．０１ｍｍ^２程度である。発明者らが、導光路の入射端の面積を０．０１ｍｍ^２として導光路の長さを変えてみたところ、上記式（５）の条件を満たしたときに、筐体によって試料容器が完全に覆われていない状態でもＳ／Ｎ比が十分に高い光測定を実現できた。また、導光路の入射端の面積を１ｍｍ^２としたときも同様の結果を得た。

また、回折損失を小さく抑えるためには、導光路が正四角柱構造の場合、正方形形状の入射端の一辺の幅をｄ_ｓとすると、式（６）が満たされることが望ましい。なお、導光路が円柱構造の導光路の場合、上記のようにｄを入射端の直径とすると、式（６’）が満たされることが望ましい。

ここで、式（６）の分子、式（６’）の分子は、いずれも入射端の面積Ａとなるので、式（６）及び式（６’）は、結局、下記の式（６’’）のように表される。

さらに、光源として紫外光〜赤外光の波長を有する光源を用いること、及び、十分に小型の光測定装置の導光路が１ｃｍ以下であることを想定すると、光測定に十分な光強度を得るためには、式（７）が満たされることが望ましい。この場合、Ｓ／Ｎ比が十分に高い光測定が可能になる。

本実施例に係る光測定装置は、導光路を複数備える。例えば、直径0.5mmの導光路を５本使用することを考える。図４の点Ａ１は、直径0.5mmの導光路５本を使用するときの外光強度を示しており、直径0.5mmの導光路１本を使用するときの外光強度の５倍の値である。そして、図４の点Ｂ１は、直径0.5mmの導光路５本を使用するときの測定光強度を示しており、直径0.5mmの導光路１本を使用するときの測定光強度の５倍の値である。

直径0.5mmの導光路５本を使用するときと同じ測定光強度を、１本の導光路で得る場合は、図４の点Ｂ２となり、導光路の直径は1.18mmである。直径1.18mmの導光路１本を用いる場合の外光強度は、図４の点Ａ２である。つまり、１本の導光路（直径1.18mm）の場合と５本の導光路（直径各0.5mm）の場合とでは、測定光強度は点Ｂ２と点Ｂ１に示される通り同じであるが、外光強度は点Ａ２と点Ａ１に示される通り後者の方が小さくなる。

ここで、導光路に入射する測定光を直進光と仮定すると、直径ｄの導光路の出射端から取り出される直進光の強度Ｐは式（４）、外光の強度Ｒは式（３）で表される。したがって、直径ｄの導光路１本から取り出される光の強度Ｉ（ｄ）は下記の式（８）で表される。

また、直径ｄ／５の導光路の出射端から取り出される直進光の強度Ｐ’は式（９）、外光の強度Ｒ’は式（１０）、直径ｄ／５の導光路１本から取り出される光の強度Ｉ（ｄ／５）は式（１１）で表される。

上記から明らかなように、導光路の出射端から取り出す直進光の強度を、直径ｄの導光路のときの強度と同じにしようとすると、直径ｄ／５の導光路は、２５本必要となる。また、直径ｄ／５の導光路を２５本用いると、外光の強度は、直径ｄの導光路のときの１／５となる。

さらに、１本よりも複数の導光路を用いた方がＳ／Ｎ比が大きくなるという上記の知見を、ＳＯＴ構造に適用する場合を考える。図５は、ＳＯＴ構造における導光路の断面を示す模式図である。図５（ａ）の導光路４５は、円筒型をしており、入射端４１から出射端４３の距離がＬで、直径はｄである。図５（ｂ）の導光路４６は、円筒型をしており、入射端４２から出射端４４の距離がＬで、直径はｄ／５であるとする。なお、導光路４５，４６は、入射端４１，４２、出射端４３，４４を除き、顔料含有樹脂４７，４８に包囲されている。

図５に示すＳＯＴ構造の場合、導光路４５，４６が顔料含有樹脂４７，４８と同じ材質からなる透明なシリコーン樹脂（すなわち、顔料を含まない樹脂）であれば、上記したように、導光路４５，４６と顔料含有樹脂４７，４８との界面での反射は発生しない。なお、顔料に入射する外光やその散乱光４９，５０はほぼ吸収されるが、わずかながら顔料表面で散乱され、直進光５１，５２と合わせて出射端から取り出される。

そして、発明者らの実験によれば、Ｌが４ｍｍとすると、出射端４３，４４から取り出される散乱光４９，５０の強度は、入射端４１，４２での散乱光４９，５０の強度の０．０１％であった。

よって、ＳＯＴ構造を取り、導光路４５，４６が透明なシリコーン樹脂である場合、直径ｄの導光路４５から取り出される光の強度は式（１２）、直径ｄ／５の導光路４６から取り出される光の強度は式（１３）で表される。

一方、導光路４５が空洞（空気）である場合は、顔料含有樹脂４７に包囲された導光路４５の出射端４３から取り出される散乱光４９の強度は、導光路４５と顔料含有樹脂４７との界面での反射が発生するので、導光路４５の入射端４１での散乱光４９の強度の１０％であった。

よって、ＳＯＴ構造を取り、導光路４５が空洞である場合、直径ｄの導光路４５から取り出される光の強度は式（１４）、直径ｄ／５の導光路４５から取り出される光の強度は式（１５）で表される。

ここで、導光路４５の直径がｄのときの直進光５１の強度Ｐを３（ａｕ）、散乱光４９の強度を２（ａｕ）とする（すなわち、導光路４５へ入射する光の全強度を５(ａｕ)とする）と、導光路４５から取り出される光の強度、散乱光４９（外光）の強度は、以下の表のようになる。

２つの表から明らかなように、ＳＯＴ構造を取っていない場合でも、例えば導光路４５の直径をｄ／５とし、その導光路を２５本の導光路群として使用すると、直径ｄである１本の導光路を用いるときと比して、導光路群の出射端から取り出される散乱光（外光）の強度を８０％削減し、２０％にすることができる。これが、導光路群が空洞であるＳＯＴ構造の場合は、散乱光の強度を９８％削減し、２％にすることができる。更に、導光路群が顔料含有樹脂と同じ材質の透明なシリコーン樹脂であるＳＯＴ構造の場合は、散乱光の強度を９９．９９８％削減し、０．００２％にすることができる。

また、ＳＯＴ構造においても、導光路が空洞（空気）からなり直径ｄの１本の導光路を、透明なシリコーン樹脂製であって直径ｄ／５の２５本の導光路群と置き換えると、散乱光強度を０．０２％とすることができる。ここで、透明なシリコーン樹脂製の直径ｄ／５の導光路群を１０本にすると、導光路群から取り出される光の強度は約４０％に減少してしまうが、散乱光（外光）強度を空洞導光路のときの０．００８％にまで抑制できるので、精度の高い測定を行うことができる。

ＳＯＴ構造においては、直径ｄの円筒形状の導光路を、直径ｄ／ｎの円筒形状の導光路をｎ^２本ではなく、ｍ本（＜ｎ^２）を用いても、その分、ＳＮ比が良好な精度が高い測定を行うことができる。すなわち、ＳＯＴ構造において、導光路の本数を、必要とする測定光強度が得られ、更に、測定光強度と外光の強度によるＳＮ比が十分に小さくなるような本数にすることができる。

図６に本発明の光測定装置６１の構造例を示す。光測定装置６１は、例えば、特許文献２に開示されているような発光体を内包する検体ホルダ６５が脱着可能な構造を有しているものであり、図６（ａ）に示すように、顔料含有樹脂からなる筐体６７に検体ホルダ６５を収容可能な検体ホルダ収容部６９が設けられている。

図６（ｂ）は、検体ホルダ収容部６９に検体ホルダ６５が収容されている場合を示す。同図において検体ホルダ６５の長さは、検体ホルダ収容部６９に収容時に光測定装置６１の上面から突出する長さとなっている。そのため、外光７１が検体ホルダ６５の突出部分から検体ホルダ６５内に入射する。

導光路７３は、検体ホルダ６５の発光部６３から発光された光を光学センサ７５へ導光するように、例えば検体ホルダ６５に接する、または隣接させるなどして光学的に接続されている。こうすることで検体ホルダ６５の発光部６３から発光する光は、導光路７３を介して光学センサ７５へと導光される。上記したように、外光７１が検体ホルダ６５の突出部分から入射するので、入射した外光７１の一部は、導光路７３の光入射端に入射して散乱し、散乱光の一部は導光路に入射して、測定光７７とともに光学センサ７５に導光される。この外光７１の影響を小さくするために、上記した知見により、発光部６３と光学センサ６５をつなぐ導光路は複数本設けられる。導光路７３の本数は、本実施例では図示したとおり４本としているが、必要とする測定光強度が得られ、測定光強度と外光７１の強度によるＳ／Ｎ比が十分に小さくなるような本数とすることができる。

また、図７に示すように、本発明の光測定装置を吸光度計８１とすることも想定される。吸光度計８１は、遮光性の筐体８３（顔料含有樹脂からなる筐体）内に、検体８５を内包するＰＣＲ管８７が設置される導光路８９と、導光路８９の一端に設定されるＬＥＤ等の光源９１と、導光路８９の他端に設置される受光センサ９３からなる。導光路８９は、光源９１から放出されＰＣＲ管８７に内包されている検体８５に照射される照射光９５と、照射光９５が照射された検体８５から放出される観測光９７に対して透明な樹脂が充填された透明樹脂製導光路である。

図８に、本発明の導光路群を備えるＬＩＦ装置１０１の構成例を示す。ＬＩＦ装置１０１は、特許文献２に開示されたＬＩＦ装置が備える、励起光を放出する光源１０３（例えば、レーザ光源等の固体光源）、被測定試料を保持する試料ケース１０５、ノッチフィルタ１０７（本願請求項記載の「光学多層膜フィルタ」の一例）、色ガラスフィルタ１０９、光センサ１１１（例えば、光電子増倍管などの蛍光測定器）及び顔料含有樹脂部１１３に加え、複数の導光路からなる導光路群１１５をさらに備える。

試料ケース１０５は、測定時にはＬＩＦ装置１０１内の光照射空間１１７に保持される。光照射空間１１７は、光源１０３からの照射光（励起光）、試料ケース１０５に保持される試料から放出される蛍光を含む光に対して透明なＰＤＭＳ等の透明シリコーン樹脂で構成される。光源１０３から放出される照射光（励起光）は、この光照射空間１１７を介して試料ケース１０５が保持する試料に照射される。

導光路群１１５を構成する導光路は、例えば、光照射空間１１７を構成する透明シリコーン樹脂と同素材からなる円筒形状のものであり、光照射空間１１７内を上記照射光が試料ケースに向かって進行する方向と異なる方向（例えば上記進行方向と直交する方向）側であって、光照射空間１１７と例えば接触したり隣接したりするなどして光学的に接続するように設けられる。なお、上記導光部材は、透明シリコーン樹脂ではなく、空洞であってもよい。

導光路群１１５の光出射側は、光センサ１１１と光学的に接続される。光照射空間１１７及び導光路群１１５の導光路は、励起光、試料ケース１０５に励起光が照射される際に発生する自家蛍光、及び、励起光が樹脂内を進行する際に樹脂から発生するラマン光を吸収する波長特性を有する顔料をほぼ一様に含有するシリコーン樹脂（以後、「顔料含有シリコーン樹脂１１３」と称する）により包囲される。すなわち、光照射空間１１７と顔料含有シリコーン樹脂１１３、導光路群１１５と顔料含有シリコーン樹脂１１３とはＳＯＴ構造を構成する。

なお、光源１０３、光センサ１１１、図示を省略した光源１０３・光センサ１１１に電力を給電する給電部材も、適宜、顔料含有シリコーン樹脂１１３に埋設してもよい。ここで、光源１０３の光放出面、光センサ１１１の光受光面は、顔料含有シリコーン樹脂１１３が介在せず、光照射空間１１７や導光路群１１５の導光路と光学的に接続される。

導光路群１１５の導光路は、試料ケース１０５が保持する試料から放出される観測光（蛍光）を、光センサ１１１に導光するものである。ここで試料から放出される観測光（蛍光）は、光照射空間１１７を介して当該光照射空間１１７と光学的に接続される導光路群１１５の導光路に入射する。ただし、導光路群１１５の導光路に入射する光は観測光（蛍光）のみではなく、励起光の迷光、試料ケース１０５からの自家蛍光、及び、透明シリコーン樹脂を励起光が通過するときに放出されるラマン光等のノイズ光も入射する。そこで、光照射空間１１７から光センサ１１１までの導光路内に、上記ノイズ光を低減するためのノッチフィルタ１０７が挿入される。

ノッチフィルタ１０７は、当該ノッチフィルタ１０７へのノイズ光の入射角が０°のとき、最も効果的に上記ノイズ光を減衰する。特許文献２に開示されたＬＩＦ装置においては、光学レンズを用いて、ノッチフィルタへの光の入射角が０°となるようにしていた。

ここで、導光路群１１５の導光路は、例えば円筒状に構成し、かつ、直径ｄを適宜設定することにより、導光路群１１５により導光される光はほぼ直進光となり、直進光ではない光は、導光路群１１５の導光路を包囲する顔料含有シリコーン樹脂１１３に吸収される。よって、導光路群１１５の途中の位置であって、導光路群１１５の伸びる方向と直交するようにノッチフィルタ１０７を挿入することにより、当該ノッチフィルタ１０７へのノイズ光の入射角はほぼ０°となる。そのため、本発明に係るＬＩＦ装置１０１においては、特許文献２に開示されているＬＩＦ装置と異なり、光学レンズは不要となる。

このように、本発明の導光路群１１５を用いることにより、レンズ等の光学部品が不要となり、ＬＩＦ装置をより小型に構成することが可能となる。また、ノッチフィルタ等の光学素子や試料ケース、光源、光センサ等の各構成部品は、顔料含有シリコーン樹脂に埋設されるので、ＬＩＦ装置に振動や衝撃が加えられたとしても光学素子等の位置の変動が起こりにくい。

なお、上記ノイズ光は、ノッチフィルタ１０７を僅かに通過するものもあるため、ノッチフィルタ１０７の光出射側に上記ノイズ光を吸収し、観測光（蛍光）を透過する色ガラスフィルタ１０９を設けても良い。

図９に、図８のＬＩＦ装置１０１の色ガラスフィルタ１０９に代えて、導光路群１２１の導光路に、ノイズ光を吸収する色素（染料）を分散させたＬＩＦ装置１２５の構成例を示す。図９のＬＩＦ装置１２５では、導光路群１２１の導光路自体が色ガラスフィルタと同様に機能し、ノイズ光を効果的に減衰させることが可能となる。

なお、導光路群１２１の導光路がシリコーン樹脂製である場合、当該導光路内に分散している色素（染料）が、隣接する顔料含有シリコーン樹脂１２７との界面を通過して、顔料含有シリコーン樹脂１２７に染み出す可能性もある。

このような不具合を回避する必要がある場合、色素（染料）が分散されているシリコーン樹脂（以後、「色素分散シリコーン樹脂」ともいう）製の導光路を顔料含有シリコーン樹脂１２７に埋設する前に、色素分散シリコーン樹脂に例えば波長１７２ｎｍの真空紫外光を照射し、当該色素分散シリコーン樹脂表面に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）の薄膜を設けることが好ましい。これにより、色素分散シリコーン樹脂製の導光路と顔料含有シリコーン樹脂１２７との界面に酸化シリコン薄膜が介在するので、導光路を構成する色素分散シリコーン樹脂の色素（染料）が顔料含有シリコーン樹脂１２７の内部に染み出すことはない。

１・・・吸光度計、３・・・筐体、５・・・検体、７・・・ＰＣＲ管、９・・・導光路、
１１・・・光源、１３・・・受光センサ、１５・・・照射光、１７・・・観測光、２１・・・導光路、２３・・・発光源、２５・・・測定光、２７・・・入射端、２９・・・出射端、３１・・・外光、３３・・・法線方向、３５・・・出射端まで到達しない外光、３７・・・散乱光、４１・・・入射端、４３・・・出射端、４５・・・導光路、４７・・・顔料含有樹脂、４９・・・散乱光、５１・・・直進光、６１・・・光測定装置、６３・・・発光部、６５・・・検体ホルダ、６７・・・筐体、６９・・・検体ホルダ収容部、７１・・・外光、７３・・・導光路、７５・・・光学センサ、７７・・・測定光、８１・・・吸光度計、８３・・・筐体、８５・・・、８７・・・ＰＣＲ管、８９・・・導光路、９１・・・光源、９３・・・受光センサ、９５・・・照射光、９７・・・観測光、１０１・・・ＬＩＦ装置、１０３・・・光源、１０５・・・試料ケース、１０７・・・ノッチフィルタ、１０９・・・色ガラスフィルタ、１１１・・・光センサ、１１３・・・顔料含有樹脂部、１１５・・・導光路群、１１７・・・光照射空間、１２１・・・導光路群、１２５・・・ＬＩＦ装置、１２７・・・顔料含有シリコーン樹脂

Claims (10)

1. 試料からの光を測定する光測定装置であって、
   前記試料を内包する容器を納める容器用空洞と、
   前記試料からの光を検出する光検出部と、
   前記試料からの光を前記光検出部に導光する導光路と、
   入射した光を吸収する吸光部とを備え、
   前記導光路の入射端は、前記容器用空洞に光学的に接続している、又は、前記試料からの光を透過する透明樹脂を介して前記容器用空洞に光学的に接続していて、
   前記導光路の出射端は、前記光検出部に光学的に接続していて、
   前記吸光部は、前記入射端及び前記出射端以外の前記導光路の周囲の少なくとも一部を覆っていて、
   前記入射端から前記出射端までの距離（Ｌ）に対する、前記入射端の面積（Ａ）の平方根の比が、０．４以下である、光測定装置。
2. 前記入射端の面積（Ａ）の平方根が、80μｍ以上である、請求項１記載の光測定装置。
3. 複数の前記導光路からなる導光路群を備える、請求項１又は２記載の光測定装置。
4. 前記導光路及び前記吸光部が同一の樹脂からなる、請求項１から３のいずれかに記載の光測定装置。
5. 試料からの光を導光する導光部材であって、
   前記試料を内包する容器を納める容器用空洞と、
   前記試料からの光を導光する導光路と、
   入射した光を吸収する吸光部とを備え、
   前記導光路の入射端は、前記容器用空洞に光学的に接続している、又は、前記試料からの光を透過する透明樹脂を介して前記容器用空洞に光学的に接続していて、
   前記吸光部は、前記導光路の前記入射端及び出射端以外の前記導光路の周囲の少なくとも一部を覆っていて、
   前記入射端から前記出射端までの距離（Ｌ）に対する、前記入射端の面積（Ａ）の平方根の比が、０．４以下である、導光部材。
6. 試料からの光を測定する光測定装置であって、
   前記試料を内包する容器を納める容器用空洞と、
   前記試料からの光を検出する光検出部と、
   前記容器用空洞に面する入射端及び前記光検出部に面する出射端を有し、前記試料からの光を前記光検出部に導光する複数の導光路からなる導光路群と、
   入射した光を吸収する吸光部とを備え、
   前記吸光部が、前記導光路の前記入射端及び前記出射端以外の周囲の少なくとも一部を覆っていて、
   前記入射端は、前記容器用空洞に光学的に接続している、又は、前記試料からの光を透過する透明樹脂を介して前記容器用空洞に光学的に接続している、光測定装置。
7. 前記試料に光を照射する光源と、
   前記導光路群の前記入射端から前記出射端までの間に、光学多層膜フィルタをさらに備える、請求項６記載の光測定装置。
8. 前記導光路群内の前記光学多層膜フィルタから前記出射端までの間に、特定の波長の光を吸収する色ガラスフィルタをさらに備える、請求項７記載の光測定装置。
9. 前記導光路が、
   試料からの光を透過させるシリコーン樹脂部と、
   前記シリコーン樹脂部の中に分散された光学材料粒子とを有し、
   前記シリコーン樹脂部と前記光学材料粒子の屈折率が、
   第１波長において一致し、
   前記第１波長とは異なる第２波長において一致しないものである、請求項７記載の光測定装置。
10. 試料からの光を測定する光測定方法であって、
    複数の導光路からなる導光路群に対して光を照射する照射ステップと、
    前記導光路群の複数の前記導光路からの光を併せて検出する検出ステップとを含み、
    光を吸収する吸光部が、前記導光路の入射端及び出射端以外の周囲を覆っている、光測定方法。