JP2019070590A - Optical characteristic measuring device - Google Patents

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Abstract

To provide an optical characteristic measuring device for irradiating a liquid sample with light and thereby detecting light having passed through the inside of the liquid sample, in which the distance that the light passes through the inside of the liquid sample is kept constant.SOLUTION: Provided is an optical characteristic measuring device characterized by comprising: a sample cell 21; a stationary wave former 40 for forming, inward by a prescribed distance from the liquid surface of a liquid sample 20 contained in the sample cell 21, an acoustic stationary wave in the liquid sample where the closest knot to the liquid surface is located and perpendicular to the liquid surface; a cylindrical member 23 composed of a material having prescribed acoustic impedance, to the inside of which the liquid sample flows in, and which is arranged so that its upper end is located above the liquid surface and its lower end is located downward of the knot; a light source 30 for irradiating the liquid surface inside the cylindrical member 23 with measurement light; and a detector 50 for detecting the light emitted from the liquid surface.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、試料に光を照射したときの透過光に基づき該試料の光学特性を測定する光学特性測定装置に関する。   The present invention relates to an optical characteristic measurement apparatus that measures the optical characteristics of a sample based on transmitted light when the sample is irradiated with light.

試料の種類や該試料に含まれる成分を同定する手法の一つに、屈折率や吸光度、透過率、分光特性(スペクトル)等の光学特性を利用する方法がある。これらの方法では、光源からの光を試料に照射したときの透過光の波長や強度を検出器で検出することにより光学特性を測定する(特許文献1、2)。   One of the methods for identifying the type of sample and the components contained in the sample is a method using optical characteristics such as refractive index, absorbance, transmittance, and spectral characteristics (spectrum). In these methods, the optical characteristics are measured by detecting the wavelength and intensity of the transmitted light when the light from the light source is irradiated onto the sample (Patent Documents 1 and 2).

試料を通過する光は、該試料に含まれる成分に吸収されたり該成分によって散乱されたりするため、試料を透過した光の強度は、試料の内部を通過した距離(光路長)に依存する。従って、透過光の強度を試料中の成分の濃度のみに対応したものとするためには、透過光の光路長を一定にする必要がある。   The light passing through the sample is absorbed by or scattered by the components contained in the sample, so the intensity of the light transmitted through the sample depends on the distance (optical path length) which has passed through the inside of the sample. Therefore, in order to make the intensity of the transmitted light correspond only to the concentration of the component in the sample, it is necessary to make the optical path length of the transmitted light constant.

液体試料を測定する場合、該液体試料は光源からの光に対して透過性を有する材料から形成された試料セルに封入又は流通される。試料セルは、例えば内部に液体試料の収容空間を有する角筒状の容器から成る。収容空間の大きさは一定であるため、光源からの光を試料セルの対向する側壁の一方から入射させ、他方から出射させると、その出射光が収容空間内を通過した距離、つまり、光路長を一定にすることができる。   When measuring a liquid sample, the liquid sample is enclosed or circulated in a sample cell formed of a material transparent to light from a light source. The sample cell comprises, for example, a rectangular cylindrical container having a liquid sample storage space therein. Since the size of the containing space is constant, when light from the light source is made to enter from one of the opposing side walls of the sample cell and emitted from the other side, the distance the emitted light passes through the containing space, that is, the optical path length Can be fixed.

測定対象の液体試料が生体由来のもの(例えば血液)や有機化合物などである場合、その光学特性の測定に中赤外領域の光が用いられることが多い。中赤外領域の光は、水による吸収率が非常に高く、光路長が100μmを超えるとほぼ全ての光がそれらの液体試料に含まれる水に吸収されてしまう。そのため、中赤外領域の光をそれらの液体試料に照射してその光学特性を測定する場合は、収容空間を小さくした試料セルが用いられる。ところが、収容空間が小さいと、該収容空間に液体試料を入れる際に入り込んでしまった気泡が抜けにくい。また、液体試料の粘度が高い場合は収容空間に充填することが難しい。さらに、収容空間が小さいと試料セルを洗浄し難いという問題もある。   When the liquid sample to be measured is of biological origin (for example, blood) or an organic compound, light in the mid-infrared region is often used to measure the optical characteristics. The light in the mid-infrared region has a very high absorptivity by water, and when the optical path length exceeds 100 μm, almost all the light is absorbed by the water contained in those liquid samples. Therefore, when light in the mid-infrared region is irradiated to those liquid samples to measure their optical characteristics, a sample cell in which the storage space is made smaller is used. However, when the storage space is small, air bubbles that have entered into the storage space when entering the liquid sample are difficult to escape. In addition, when the viscosity of the liquid sample is high, it is difficult to fill the storage space. Furthermore, there is also a problem that it is difficult to clean the sample cell if the storage space is small.

これに対して、2枚の板状の窓材の間にリング状のスペーサを挟み、これらをホルダーで共締めすることにより構成された組み立て式の試料セルがある。この試料セルでは、1枚の窓材の上にスペーサを載せた状態で該スペーサの内側に液体試料をやや過大に入れ、もう1枚の窓材をスペーサの上に被せてホルダーで共締めする。このような組み立て式の試料セルを用いると、どのような液体試料であっても、2枚の窓材とスペーサに囲まれた空間に容易に、また、気泡を含むことなく充填することができる。また、上記試料セルは、ホルダーを外すことにより窓材とスペーサを分離することができるため、試料セルを容易に洗浄することができる。   On the other hand, there is a built-up type sample cell constituted by holding a ring-like spacer between two plate-like window members and fastening them together with a holder. In this sample cell, with the spacer placed on one window material, a liquid sample is slightly overfilled inside the spacer, another window material is placed on the spacer, and they are fastened together by the holder. . With such a built-in sample cell, any liquid sample can be easily filled in the space surrounded by the two window members and the spacer and without containing air bubbles. . Moreover, since the window material and the spacer can be separated by removing the holder, the sample cell can be easily cleaned.

特開2008-309706号公報JP, 2008-309706, A 特開2008-309707号公報JP, 2008-309707, A

上記組み立て式の試料セルでは2枚の窓材のうちの一方側から他方側に向かって光が通過するように光源からの光が照射される。従って、2枚の窓材の間隔が光路長となる。ところが、2枚の窓材の間隔はホルダーの締め具合によって僅かながら変化するという問題がある。   In the assembled sample cell, the light from the light source is irradiated so that the light passes from one side to the other side of the two window materials. Therefore, the distance between the two window materials is the optical path length. However, there is a problem that the distance between the two window members changes slightly depending on the degree of tightening of the holder.

本発明が解決しようとする課題は、液体試料に光を照射することにより該液体試料の内部を通過した光を検出する光学特性測定装置において、その光が液体試料の内部を通過する距離を一定にすることである。   The problem to be solved by the present invention is that, in an optical characteristic measurement apparatus that detects light that has passed through the inside of a liquid sample by irradiating the liquid sample with light, the distance that the light passes through the inside of the liquid sample is constant. It is to

本発明者は、上記の課題を解決することができる以下の光学特性測定装置を発明し、先に特許出願した(以下、この光学特性測定装置を「先願の装置」と呼ぶ。)。   The inventor of the present invention invented the following optical property measuring apparatus capable of solving the above-mentioned problems, and applied for a patent earlier (hereinafter, this optical property measuring apparatus is referred to as "apparatus of the prior application").

即ち、先願の装置は、
試料の表面に光を照射する光源と、
前記表面から所定の距離だけ内側に該表面に最も近い節が位置する、該表面に垂直な音響定在波を前記試料中に形成する定在波形成器と、
前記光入射表面に対して前記光源と同じ側に配置された、前記試料の表面から出射された光を検出する検出器と
を備えたものである。
That is, the device of the prior application is
A light source for irradiating the surface of the sample with light;
A standing wave former for forming an acoustic standing wave in the sample perpendicular to the surface, wherein a node closest to the surface is located inside by a predetermined distance from the surface;
And a detector disposed on the same side as the light source with respect to the light incident surface for detecting light emitted from the surface of the sample.

先願の装置は固体試料の測定と液体試料の測定の両方に使用することができる。
先願の装置は、試料内に音響定在波が形成されると試料内に密度が高い部分と低い部分(つまり「粗密」)が生じる現象を利用している。
上記「試料の表面から所定の距離だけ内側に節が位置する、前記光入射に垂直な音響定在波」は、試料の表面に垂直な方向に沿って腹と節が順に並ぶ定在波をいう。
The device of the prior application can be used for both the measurement of solid samples and the measurement of liquid samples.
The device of the prior application utilizes the phenomenon that when an acoustic standing wave is formed in a sample, high density and low density (i.e., "coarse") occur in the sample.
The above-mentioned “acoustic standing wave perpendicular to the light incidence, in which a node is located at a predetermined distance from the surface of the sample, is a standing wave in which antinodes and nodes are arranged in order along a direction perpendicular to the surface of the sample. Say.

この装置を液体試料の測定に用いる場合を例にその作用を説明する。
先願の装置では、定在波形成器により試料セルに収容された液体試料の内部に、その表面(液面)から所定の距離だけ内側に節が位置する、該液面に垂直な音響定在波を形成する。これにより、液体試料の内部では、液体試料中の成分が節近傍に凝集して該節近傍の密度が増加し、その部分(以下、節部分)の屈折率が、腹部分を含むその他の部分よりも高くなる。前記音響定在波は、液面から所定の距離だけ内側に該液面に最も近い節(液面から1番目の節)が位置するものであることから、液体試料の内部では、1番目の節部分と、該1番目の節部分と液面によって挟まれた部分との間で屈折率差が生じ、この屈折率差による見かけ上の反射面が形成される。このように、液体試料の内部に音響定在波が形成されている状態で光源からの光を液面に照射すると、その光の一部は液面で反射され、一部は液面から液体試料の内部に進入した後、上記した見かけ上の反射面で反射されて液面から出射し、検出器により検出される。つまり、液面から出射される光には、液面における反射光と、液体試料内部の見かけ上の反射面による反射光が含まれることになる。見かけ上の反射面による反射光は液体試料の内部を前記所定の距離の倍の距離だけ通過(往復)した光であり、試料の光学特性を反映したものとなる。
The operation of this apparatus will be described by way of example where the apparatus is used to measure a liquid sample.
In the device of the prior application, the acoustic wave perpendicular to the liquid surface has a node located inside the liquid sample contained in the sample cell by the standing wave former from the surface (liquid surface) by a predetermined distance. Form a standing wave. As a result, in the liquid sample, the components in the liquid sample aggregate in the vicinity of the node and the density in the vicinity of the node increases, and the refractive index of that portion (hereinafter, the node portion) becomes the other portion including the belly portion It will be higher than that. Since the acoustic standing wave is a node (first node from the liquid surface) located closest to the liquid surface at a predetermined distance from the liquid surface, the first acoustic wave is the first in the liquid sample. A difference in refractive index occurs between the node portion and the portion sandwiched by the first node portion and the liquid surface, and an apparent reflective surface is formed by this difference in refractive index. As described above, when light from a light source is irradiated to the liquid surface in a state in which an acoustic standing wave is formed inside the liquid sample, part of the light is reflected by the liquid surface, and part of the light from the liquid surface After entering the inside of the sample, the light is reflected by the above-described apparent reflection surface, emitted from the liquid surface, and detected by the detector. That is, the light emitted from the liquid surface includes the reflected light on the liquid surface and the reflected light from the apparent reflecting surface inside the liquid sample. The reflected light from the apparent reflecting surface is light which has passed (reciprocated) the inside of the liquid sample by a distance twice the predetermined distance, and reflects the optical characteristics of the sample.

このように、先願の装置では、液面から所定の距離だけ内側に節が位置するような音響定在波が形成され、液体試料の内部の所定の位置に見かけ上の反射面が形成されるため、光源から発せられた後、液体試料の内部に進入し、該見かけ上の反射面で反射されて液面から出射される光が液体試料の内部を通過する距離、つまり光路長を一定にすることができる。このように、先願の装置を用いることにより液体試料の内部を通過する光の光路長を一定にすることができる。   As described above, in the device of the prior application, an acoustic standing wave in which a node is positioned at a predetermined distance from the liquid surface is formed, and an apparent reflecting surface is formed at a predetermined position inside the liquid sample. Therefore, after being emitted from the light source, the light enters the inside of the liquid sample, is reflected by the apparent reflection surface, and the light emitted from the liquid surface passes through the inside of the liquid sample, that is, the optical path length is constant. Can be Thus, the optical path length of the light passing through the inside of the liquid sample can be made constant by using the apparatus of the prior application.

先願の装置を用いて液体試料を測定する際に、該液体試料の内部に形成される音響定在波の振幅を大きくすることにより、液体試料の内部で粗密の差を増大させて節部分と腹部分の屈折率差を大きくし、前記見かけ上の反射面による光の反射効率を高めて測定感度を向上することができる。しかし、液体試料の内部に形成される音響定在波の振幅を大きくしていくと、液体試料の内部に生じる対流が徐々に大きくなって液面に揺れが生じ(波打ち)、該液面に照射された光が液面で反射する方向と、液面から液体試料内に進入したあと該液面から外部に出射する光の方向とが変動して、それらの光を安定的に検出することが難しくなる。このような場合、光学特性測定装置を次のような構成とするのが有効である。   When measuring a liquid sample using the apparatus of the prior application, by increasing the amplitude of the acoustic standing wave formed inside the liquid sample, the difference in the density between the inside of the liquid sample is increased to increase the nodes. The measurement sensitivity can be improved by increasing the refractive index difference of the antinode portion and the reflection efficiency of light by the apparent reflection surface. However, as the amplitude of the acoustic standing wave formed inside the liquid sample is increased, the convection generated inside the liquid sample gradually increases and the liquid surface sways (waves), and the liquid surface The direction in which the irradiated light is reflected by the liquid surface and the direction of the light emitted from the liquid surface to the outside after entering the liquid sample from the liquid surface fluctuate, and these lights are detected stably. Becomes difficult. In such a case, it is effective to set the optical property measuring apparatus as follows.

即ち、本発明に係る光学特性測定装置は、
a) 試料セルと、
b) 前記試料セルに収容された液体試料の液面から所定の距離だけ内側に、該液面に最も近い節が位置する、該液面に垂直な音響定在波を該液体試料の内部に形成する定在波形成器と、
c) 所定の音響インピーダンスを有する材料からなり、その内部に前記液体試料が流入し、上端が前記液面よりも上方に、下端が前記節よりも下方に位置するように配置される筒状体と、
d) 前記筒状体の内部の液面に測定光を照射する光源と、
e) 前記液面から出射される光を検出する検出器と
を備えることを特徴とする。
That is, the optical characteristic measuring apparatus according to the present invention is
a) Sample cell,
b) An acoustic standing wave perpendicular to the liquid level is placed inside the liquid sample, with a node closest to the liquid level located inside a predetermined distance from the liquid level of the liquid sample contained in the sample cell Standing wave former to form,
c) A cylindrical body made of a material having a predetermined acoustic impedance, in which the liquid sample flows, the upper end is located above the liquid surface, and the lower end is located below the node When,
d) a light source for irradiating the liquid level inside the cylindrical body with measurement light;
e) A detector for detecting light emitted from the liquid surface.

前記所定の音響インピーダンスを有する材料は、測定対象である液体試料の音響インピーダンスと異なる音響インピーダンスを有する材料をいう。   The material having the predetermined acoustic impedance refers to a material having an acoustic impedance different from the acoustic impedance of the liquid sample to be measured.

本発明に係る光学特性測定装置では、試料セルの内部に、所定の(測定対象の液体試料と異なる)音響インピーダンスを有する材料からなる中空の筒状体を配置する。この光学特性測定装置でも先願の装置と同様に、光源から試料を測定するための測定光を試料セルに収容された液体試料の表面に照射するとともに、定在波形成器により液面から所定の距離だけ内側に該液面に最も近い節が位置する、該液面に垂直な音響定在波を形成する。先願の装置では、定在波形成器により与えられる音波が試料セルに収容された液体試料全体に広がっていく。この音波は基本的には鉛直方向に伝播するが、その指向性は完全ではなく、わずかながら水平方向にも伝播する。そのため、液体試料に与える音波の振幅を大きくすると液体試料の内部に生じる対流が徐々に大きくなって液面に揺れが生じる。本発明に係る光学特性測定装置では、試料セルの内部に、測定対象の液体試料と異なる音響インピーダンスを有する材料からなる筒状体を、その上端が液面よりも上方に、下端が液面に最も近い節よりも下方に位置するように配置するため、該筒状体の内部では、液体試料の内部に対流を生じさせる要因となる、音波の水平方向への伝播が抑制される。従って、液体試料の内部に形成される音響定在波の振幅を大きくしても筒状体の内部の液面に揺れは生じず、該液面から出射する光が検出器によって安定的に検出されるため、先願の装置よりも測定感度を高くすることができる。   In the optical characteristic measuring apparatus according to the present invention, a hollow cylindrical body made of a material having a predetermined (different from the liquid sample to be measured) acoustic impedance is disposed inside the sample cell. In this optical characteristic measuring apparatus as well as the apparatus of the previous application, the measuring light for measuring the sample from the light source is irradiated on the surface of the liquid sample contained in the sample cell, and the predetermined wave is given from the liquid surface by the standing wave former. An acoustic standing wave perpendicular to the liquid surface is formed, with a node closest to the liquid surface located inside by a distance of. In the device of the prior application, the sound wave provided by the standing wave former spreads over the entire liquid sample contained in the sample cell. This sound wave basically propagates in the vertical direction, but its directivity is not perfect, and also propagates slightly in the horizontal direction. Therefore, when the amplitude of the sound wave given to the liquid sample is increased, the convection generated inside the liquid sample is gradually increased and the liquid level is shaken. In the optical characteristic measuring apparatus according to the present invention, a cylindrical body made of a material having an acoustic impedance different from that of the liquid sample to be measured is provided inside the sample cell, with the upper end above the liquid level and the lower end in the liquid level. In order to locate the lower position than the nearest node, in the inside of the cylindrical body, the horizontal propagation of the sound wave, which causes the generation of convection in the liquid sample, is suppressed. Therefore, even if the amplitude of the acoustic standing wave formed inside the liquid sample is increased, no fluctuation occurs in the liquid level inside the cylindrical body, and the light emitted from the liquid level is detected stably by the detector. Therefore, the measurement sensitivity can be made higher than that of the device of the prior application.

本発明に係る光学特性測定装置を用いることにより、液体試料に光を照射することにより該液体試料内を通過した光を検出する光学特性測定装置及び方法において、その光が液体試料内を通過した距離を一定にすることができる。また、先願の光学特性測定装置よりも測定感度を高くすることができる。   In the optical property measuring apparatus and method for detecting light passing through the liquid sample by irradiating the liquid sample with light by using the optical property measuring apparatus according to the present invention, the light passes through the liquid sample The distance can be made constant. In addition, the measurement sensitivity can be made higher than the optical characteristic measurement device of the prior application.

本発明に係る光学特性測定装置の一実施例の概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of one Example of the optical characteristic measuring apparatus based on this invention. 本実施例の光学特性測定装置において、試料セルに収容された液体試料の内部に音響定在波が形成されている状態を示す図。The figure which shows the state in which the acoustic standing wave is formed inside the liquid sample accommodated in the sample cell in the optical characteristic measuring apparatus of a present Example. 本実施例の光学特性測定装置において、試料セルに収容された試料の内部に音響定在波が形成されていない状態を示す図。The figure which shows the state in which the acoustic standing wave is not formed in the inside of the sample accommodated in the sample cell in the optical characteristic measuring apparatus of a present Example. 本実施例の光学特性測定装置において、試料セルに収容された対照試料の内部に定在波が形成されている状態を示す図。The figure which shows the state in which the standing wave is formed inside the control sample accommodated in the sample cell in the optical characteristic measuring apparatus of a present Example. 先願の光学特性測定装置における、加振前の液面及び加振中の液面と仮想反射面の様子を示す図。The figure which shows the mode of the liquid level before excitation in the optical characteristic measuring apparatus of a prior application, the liquid level under excitation, and a virtual reflective surface. x-y平面に位置する直径20mmの円形振動面からz軸方向に放射される音圧波面の伝播のシミュレーション結果を説明する図。The figure explaining the simulation result of the propagation of the sound pressure wave front radiated | emitted to z-axis direction from the circular vibration surface of diameter 20 mm located in xy plane. x-y平面に位置する直径20mmの円形振動面からz軸方向に放射される音圧波面の伝播のシミュレーション結果を説明する別の図。FIG. 17 is another diagram illustrating simulation results of propagation of a sound pressure wave front emitted in the z-axis direction from a 20 mm-diameter circular vibration surface located in the xy plane. 実験1においてアルミチューブを用いたときの、加振中の液面及び仮想反射面の様子を示す図。FIG. 6 is a view showing the state of a liquid surface and a virtual reflection surface during vibration when an aluminum tube is used in Experiment 1. 実験1においてビニールチューブを用いたときの、加振中の液面及び仮想反射面の様子を示す別の図。FIG. 16 is another view showing the state of the liquid surface and the virtual reflection surface during vibration when a vinyl tube is used in Experiment 1. 実験2において使用した筒状体と各筒状体を用いた結果。The result using the cylindrical body and each cylindrical body which were used in Experiment 2. FIG. 実験3において実施例として使用した試料セル。Sample cell used as an example in Experiment 3. 実験3において比較例として使用した試料セル。Sample cell used as a comparative example in Experiment 3. 実験3で使用した光学測定装置の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of an optical measurement device used in Experiment 3. 実施例3において実施例の試料セルを使用することにより得られたスペクトル。18 is a spectrum obtained by using the sample cell of Example in Example 3. 実施例3において比較例の試料セルを使用することにより得られたスペクトル。16 is a spectrum obtained by using the sample cell of the comparative example in Example 3. 変形例の光学特性測定装置の概略構成図。The schematic block diagram of the optical characteristic measuring apparatus of a modification.

本発明に係る光学特性測定装置の一実施例について、以下、図面を参照して説明する。   One embodiment of an optical characteristic measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に本実施例の光学特定測定装置の概略構成を示す。この光学特性測定装置は、測定対象の液体試料20(以下、単に「試料20」という)が収容されるとともに、その内部に中空の筒状体23が配置された試料セル21と、該試料20の表面(液面)に光を照射する光源30と、定在波形成部40と、光源30からの光が入射する試料20の表面(液面)から出射された光を検出する検出器50と、該検出器50による検出信号をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換部(A/D変換部)60と、アナログ−デジタル変換された検出データに対して所定のデータ処理を行うデータ処理部70とを備えている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of the optical identification measuring apparatus of the present embodiment. The optical characteristic measurement apparatus includes a sample cell 21 in which a liquid sample 20 to be measured (hereinafter simply referred to as “sample 20”) is accommodated, and in which a hollow cylindrical body 23 is disposed; Of the light source 30 for emitting light to the surface (liquid surface) of the sample, the standing wave forming unit 40, and the detector 50 for detecting light emitted from the surface (liquid surface) of the sample 20 on which the light from the light source 30 is incident. An analog-to-digital converter (A / D converter) 60 for converting a detection signal from the detector 50 into digital data, and a data processor for performing predetermined data processing on detection data obtained by analog-to-digital conversion It has 70 and.

試料セル21は、上下に開口部を有する角筒状の容器22と、下部の開口部を塞ぐ窓材24から構成されている。本実施例では試料セル21の上部を開放しているが、上部に透光性の窓材を配置してもよい。   The sample cell 21 is configured of a rectangular cylindrical container 22 having an opening at the top and bottom, and a window material 24 for closing the opening at the bottom. Although the upper portion of the sample cell 21 is opened in the present embodiment, a translucent window material may be disposed on the upper portion.

定在波形成部40は、超音波振動子41と該超音波振動子41を駆動する駆動部42とから構成されている。超音波振動子41は、試料セル21の底面に載置されており、その上部には筒状体23が載置されている。筒状体23の上端は液面よりも上方に露出している。ここでは、筒状体23が超音波振動子41の上面(超音波発生面)に接触した配置を示しているが、これらは離間していてもよい。   The standing wave forming unit 40 is composed of an ultrasonic transducer 41 and a drive unit 42 for driving the ultrasonic transducer 41. The ultrasonic transducer 41 is mounted on the bottom surface of the sample cell 21, and the cylindrical body 23 is mounted on the upper portion thereof. The upper end of the cylindrical body 23 is exposed above the liquid level. Here, the arrangement in which the cylindrical body 23 is in contact with the upper surface (the ultrasonic wave generation surface) of the ultrasonic transducer 41 is shown, but these may be separated.

駆動部42は、交流電源421が出力する交流電力の周波数を調整する周波数調整部422と、超音波振動子41が発生する超音波の振幅を調整する振幅調整部423を備えている。駆動部42には使用者によって操作される操作部424が接続されており、該操作部424からの入力信号に基づき駆動部42は、超音波振動子41の動作をオン/オフしたり、交流電力の周波数を調整したり、あるいは超音波振動子41が発生する超音波の振幅を調整したりする。従って、操作部424及び駆動部42は本発明における切替器に相当する。また、周波数調整部422、振幅調整部423は、本発明における波長変更器、音波振動変更部に相当する。   The drive unit 42 includes a frequency adjustment unit 422 that adjusts the frequency of the AC power output from the AC power supply 421, and an amplitude adjustment unit 423 that adjusts the amplitude of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer 41. The drive unit 42 is connected to an operation unit 424 operated by the user, and the drive unit 42 turns on / off the operation of the ultrasonic transducer 41 based on an input signal from the operation unit 424, or generates an alternating current. The frequency of the power is adjusted, or the amplitude of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer 41 is adjusted. Therefore, the operation unit 424 and the drive unit 42 correspond to the switch in the present invention. The frequency adjustment unit 422 and the amplitude adjustment unit 423 correspond to the wavelength changer and the sound wave vibration change unit in the present invention.

光源30からの光はハーフミラー83によって反射された後、試料20の表面に照射される。また、試料20の表面から出射された光はハーフミラー83を透過した後、検出器50に入射する。検出器50としては、光電子増倍管、フォトダイオード、CCD、焦電検出器等の光検出器や分光光度計等を用いることができる。図1に示す実施例ではハーフミラー83を用いたが、光源30からの光が直接、試料20の表面に入射し、試料20の表面から出射された光が直接検出器50に入射するように、試料20、光源30及び検出器50を配置するようにしても良い。その場合は、ハーフミラー83を省略することができる。   The light from the light source 30 is reflected by the half mirror 83 and then irradiated to the surface of the sample 20. The light emitted from the surface of the sample 20 is transmitted through the half mirror 83 and then enters the detector 50. As the detector 50, a photodetector such as a photomultiplier tube, a photodiode, a CCD, a pyroelectric detector, or a spectrophotometer can be used. Although the half mirror 83 is used in the embodiment shown in FIG. 1, the light from the light source 30 is directly incident on the surface of the sample 20 and the light emitted from the surface of the sample 20 is directly incident on the detector 50. The sample 20, the light source 30, and the detector 50 may be disposed. In that case, the half mirror 83 can be omitted.

データ処理部70は、アナログ−デジタル変換された検出データを収集するデータ収集部71と、収集した検出データを解析するデータ解析部72と、データ解析部72による解析の際に用いられるデータベース73と、検出データを用いて試料の光学特性である吸光度(又は透過率)を計算し、吸光スペクトルを作成する吸光度算出部74とを含む。吸光度算出部74は本発明における光学特性算出器に相当する。   The data processing unit 70 includes a data collection unit 71 that collects detection data subjected to analog-to-digital conversion, a data analysis unit 72 that analyzes the collected detection data, and a database 73 used in analysis by the data analysis unit 72. And an absorbance calculation unit 74 for calculating an absorbance (or transmittance), which is an optical characteristic of the sample, using the detection data, and creating an absorption spectrum. The absorbance calculator 74 corresponds to the optical characteristic calculator in the present invention.

データ処理部70の機能は、専用のハードウェアを用いて実現することも可能であるが、汎用のパーソナルコンピュータをハードウェア資源とし、該パーソナルコンピュータにインストールされた専用の処理ソフトウェアを実行することにより実現するのが一般的である。データ処理部70は、パーソナルコンピュータに接続された、各種の入力操作を行うためのキーボードやポインティングデバイス(マウス等)による入力部81や測定結果等を表示するためのモニタ82を備えている。   The function of the data processing unit 70 can also be realized using dedicated hardware, but by using a general purpose personal computer as a hardware resource and executing dedicated processing software installed in the personal computer It is common to realize. The data processing unit 70 includes an input unit 81 connected to a personal computer for performing various input operations and a pointing device (mouse or the like), and a monitor 82 for displaying measurement results and the like.

図1に示す光学特性測定装置において超音波振動子41を動作させると、図2に示すように、試料20の内部には超音波振動子41の表面(超音波発生面)に垂直な音響定在波Swが形成される。なお、図2では音響定在波Swを分かりやすく示すために筒状体23の図示を省略している。図1に示す試料20は、超音波振動子41の表面(音波発生面)と光源30からの光が入射する面(液面)が平行であるため、前記音響定在波Swは液面とも垂直となる。また、超音波振動子41に供給する交流電力の周波数や超音波振動子41が発生する超音波の振幅を適宜、調整することにより、光源30からの光が入射する面から所定の距離だけ内側に節が位置するような音響定在波Swを形成することができる。   When the ultrasonic transducer 41 is operated in the optical characteristic measuring apparatus shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the acoustic constant perpendicular to the surface (ultrasonic wave generation surface) of the ultrasonic transducer 41 is formed inside the sample 20. A standing wave Sw is formed. In FIG. 2, the cylindrical body 23 is omitted to easily show the acoustic standing wave Sw. In the sample 20 shown in FIG. 1, since the surface (sound wave generation surface) of the ultrasonic transducer 41 and the surface (liquid surface) on which the light from the light source 30 is incident are parallel, the acoustic standing wave Sw is also liquid surface It will be vertical. In addition, by appropriately adjusting the frequency of the AC power supplied to the ultrasonic transducer 41 and the amplitude of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic transducer 41, only a predetermined distance from the surface on which the light from the light source 30 is incident The acoustic standing wave Sw can be formed such that the nodes are located at

図2では、試料20内に超音波振動子側及び液面側の両方が自由端の音響定在波Swが形成される様子を示した。音響定在波Swの液面側の端部が自由端と固定端のいずれになるかは、液面において接する材質の音響インピーダンスの大きさによって決まる。図2の例では、液面では試料20と空気が接しており、空気の音響インピーダンスが試料20よりも小さいため、自由端となる。液面側の音響定在波Swの端部が自由端であることから、音響定在波Swの波長をλとすると、液面から該液面に最も近い節(最初の節)までの距離はλ/4となる。   In FIG. 2, it is shown that the acoustic standing wave Sw having free ends on both the ultrasonic transducer side and the liquid surface side is formed in the sample 20. Whether the end on the liquid surface side of the acoustic standing wave Sw is the free end or the fixed end depends on the magnitude of the acoustic impedance of the material in contact with the liquid surface. In the example of FIG. 2, the sample 20 is in contact with air at the liquid level, and the acoustic impedance of air is smaller than that of the sample 20, and thus the free end is obtained. Since the end of the acoustic standing wave Sw on the liquid surface side is a free end, assuming that the wavelength of the acoustic standing wave Sw is λ, the distance from the liquid surface to the node closest to the liquid surface (first node) Is λ / 4.

次に、図2〜図4を参照して、本実施例の光学特性測定装置を用いた光学特性の測定原理を説明する。なお、図3及び図4についても、図2と同様に、筒状体23の図示を省略している。   Next, with reference to FIGS. 2 to 4, the principle of measurement of optical characteristics using the optical characteristic measurement apparatus of the present embodiment will be described. The cylindrical body 23 is omitted in FIGS. 3 and 4 as in FIG. 2.

図2は、定在波形成部(超音波振動子41)により試料20の内部に音響定在波Swが形成されている状態、図3は試料20の内部に音響定在波が形成されていない状態、図4は対照試料20Aの内部に音響定在波Swが形成されている状態を示している。いずれの状態においても、光源30からの光(照射光)が試料20又は対照試料20Aに照射されると、該照射光の一部は試料20又は対照試料20Aの表面(液面)で反射され(以下、これを表面反射光という)、一部は試料20又は対照試料20Aの内部に進入する。   FIG. 2 shows a state in which the acoustic standing wave Sw is formed inside the sample 20 by the standing wave forming portion (the ultrasonic transducer 41), and FIG. 3 shows an acoustic standing wave formed inside the sample 20 FIG. 4 shows a state where the acoustic standing wave Sw is formed inside the control sample 20A. In either state, when the light (irradiated light) from the light source 30 is irradiated to the sample 20 or the control sample 20A, a part of the irradiated light is reflected by the surface (liquid surface) of the sample 20 or the control sample 20A. (Hereafter, this is referred to as surface reflection light), a part of which enters the inside of the sample 20 or the control sample 20A.

試料20の内部に音響定在波Swが形成されると、該音響定在波Swの節と腹によって試料20内の節近傍の密度がその他の領域の密度よりも大きくなる。つまり、試料20の内部に周期的な粗密が生じる。物質の屈折率と該物質の密度は比例関係にあるため、密度が大きくなる節の位置では、屈折率が他の領域の屈折率よりも大きくなる。この結果、音響定在波Swの節の位置とそれ以外の領域の間に屈折率の差が生じ、節の位置には見かけ上の反射面(以下、「仮想反射面」という)が形成される。このため、試料20の表面から該試料20の内部に進入した照射光の一部は前記仮想反射面によって反射された後、試料20の表面から出射され、前記照射光の一部は仮想反射面を通過する。以下の説明では、仮想反射面によって反射された光を、内部反射光という。以上より、試料20内に音響定在波Swが形成された状態で光源30からの光を試料20に照射したときに、該試料20の表面から射出される光は、表面反射光及び内部反射光となる。   When an acoustic standing wave Sw is formed inside the sample 20, the density of nodes and nodes in the sample 20 near the nodes due to the nodes and antinodes of the acoustic standing wave Sw becomes higher than the density in the other regions. That is, periodical density occurs inside the sample 20. Since the refractive index of the substance and the density of the substance are in a proportional relationship, the refractive index is larger than the refractive index of the other regions at the node position where the density increases. As a result, a difference in refractive index occurs between the position of the node of the acoustic standing wave Sw and the other region, and an apparent reflecting surface (hereinafter referred to as a "virtual reflecting surface") is formed at the position of the node. Ru. For this reason, a part of the irradiation light which has entered the inside of the sample 20 from the surface of the sample 20 is reflected by the virtual reflection surface and then emitted from the surface of the sample 20, and a part of the irradiation light is a virtual reflection surface Pass through. In the following description, the light reflected by the virtual reflection surface is referred to as internally reflected light. From the above, when the light from the light source 30 is irradiated to the sample 20 in a state where the acoustic standing wave Sw is formed in the sample 20, the light emitted from the surface of the sample 20 is surface reflected light and internal reflection. It becomes light.

なお、照射光の進行方向における試料20の長さ及び音響定在波Swの波長の長さ等により、試料20の内部には1乃至複数の仮想反射面が形成される。試料20の内部に複数の仮想反射面が形成されている場合、試料20内に進入し、該試料20の表面(液面)側から1番目の仮想反射面を通過した照射光の一部は2番目の仮想反射面で反射され、残りは2番目の仮想反射面を通過することになる。3番目以降の仮想反射面も同様である。しかし、1番目の仮想反射面で反射される光量に比べると、2番目以降の仮想反射面で反射される光量は非常に少ないため、ここでは、1番目の仮想反射面によって反射された光のみを考えることとする。   One or more virtual reflecting surfaces are formed inside the sample 20 depending on the length of the sample 20 and the length of the wavelength of the acoustic standing wave Sw in the traveling direction of the irradiation light. When a plurality of virtual reflecting surfaces are formed inside the sample 20, part of the irradiation light that has entered the sample 20 and has passed through the first virtual reflecting surface from the surface (liquid surface) side of the sample 20 is It is reflected by the second virtual reflection surface, and the rest passes through the second virtual reflection surface. The same applies to the third and subsequent virtual reflecting surfaces. However, compared to the amount of light reflected by the first virtual reflection surface, the amount of light reflected by the second and subsequent virtual reflection surfaces is very small, so here, only the light reflected by the first virtual reflection surface To consider.

内部反射光は、試料20の表面(液面)から前記仮想反射面までの距離の2倍の距離だけ試料20の内部を通過した後、液面から外部に出射する。内部反射光は、試料20の内部に進入した光が試料20による吸収、散乱等の影響を受けた後の光であり、試料20の光学特性を反映したものであるため、背景技術において説明した「透過光」に相当する。仮想反射面は、試料20内に形成される音響定在波Swの節のうち、試料20の表面から1つ目の節の位置に形成される。音響定在波Swの節の位置は該音響定在波Swの波長によって決まり、音響定在波Swの波長は超音波振動子41の超音波振動の周波数又は周期によって決まる。従って、超音波振動子41の超音波振動の周波数又は周期を適宜の値に調整することにより仮想反射面の位置、つまり、内部反射光の光路長を調整することができる。例えば、試料20が血液等の生体由来のものや有機化合物であり、光源30から中赤外領域の光を照射する場合には、内部反射光の光路長が100μm以下となるように調整するとよい。   The internally reflected light passes through the inside of the sample 20 by a distance twice the distance from the surface (liquid surface) of the sample 20 to the virtual reflection surface, and then exits from the liquid surface to the outside. The internally reflected light is the light after the light entering the inside of the sample 20 is affected by absorption, scattering, etc. by the sample 20, and reflects the optical characteristics of the sample 20, so it was explained in the background art. It corresponds to "transmitted light". The virtual reflection surface is formed at the position of the first node from the surface of the sample 20 among the nodes of the acoustic standing wave Sw formed in the sample 20. The position of the node of the acoustic standing wave Sw is determined by the wavelength of the acoustic standing wave Sw, and the wavelength of the acoustic standing wave Sw is determined by the frequency or period of ultrasonic vibration of the ultrasonic transducer 41. Therefore, by adjusting the frequency or period of the ultrasonic vibration of the ultrasonic transducer 41 to an appropriate value, the position of the virtual reflection surface, that is, the optical path length of the internally reflected light can be adjusted. For example, when the sample 20 is an organism-derived substance or organic compound such as blood, and light in the mid-infrared region is emitted from the light source 30, it is preferable to adjust the optical path length of internally reflected light to 100 μm or less. .

一方、試料20内に音響定在波が形成されていない状態では、該試料20内には仮想反射面が形成されない(図3参照)。このため、試料20の表面から該試料20の内部に進入した照射光は、そのまま試料20内を通過して該試料20に吸収されたり、試料20の表面とは反対側に取り付けられた窓材24から試料セル21の外部に放射されたり、或いは、該窓材24で反射された後、試料20に吸収されたりする。以上より、試料20内に音響定在波が形成されていない状態で光源30からの光を試料20に照射したときに、該試料20の表面から射出される光は、ほぼ表面反射光のみとなる。   On the other hand, in the state where the acoustic standing wave is not formed in the sample 20, the virtual reflection surface is not formed in the sample 20 (see FIG. 3). For this reason, the irradiation light which has entered the inside of the sample 20 from the surface of the sample 20 passes through the sample 20 as it is and is absorbed by the sample 20 or a window material attached to the opposite side of the surface of the sample 20 The light is emitted from the sample cell 24 to the outside of the sample cell 21 or is reflected by the window material 24 and absorbed by the sample 20. From the above, when the light from the light source 30 is irradiated to the sample 20 in a state where no acoustic standing wave is formed in the sample 20, the light emitted from the surface of the sample 20 is substantially only surface reflected light. Become.

従って、試料20の内部に音響定在波Swが形成されている状態、及び音響定在波が形成されていない状態のそれぞれにおいて、光源30からの光を試料20に照射したときに検出器50で検出された結果から、内部反射光の強度、つまり試料20の光学特性(吸光度)を求めることができる。   Therefore, when the light from the light source 30 is irradiated to the sample 20 in each of the state in which the acoustic standing wave Sw is formed inside the sample 20 and the state in which the acoustic standing wave is not formed, the detector 50 The intensity of internally reflected light, that is, the optical characteristic (absorbance) of the sample 20 can be determined from the result detected by

光源30から試料20に照射される光(照射光)の波長λの光量をI(λ)、試料20の表面からの波長λの反射率をα(λ)とすると、試料20の表面からの波長毎の反射光量はα(λ)×I(λ)となる。ここで、反射率α(λ)は大気の屈折率と試料20の屈折率によって決まる。 Assuming that the light quantity of the wavelength λ of light (irradiated light) irradiated from the light source 30 to the sample 20 is I 0 (λ) and the reflectance of the wavelength λ from the surface of the sample 20 is α (λ) The amount of reflected light for each wavelength is α (λ) × I 0 (λ). Here, the reflectance α (λ) is determined by the refractive index of the atmosphere and the refractive index of the sample 20.

試料20の内部に入射する光量は、照射光の光量から表面反射光の光量を差し引いた値であり、波長λの内部入射光量は(1−α(λ))×I(λ)と表すことができる。従って、波長λの内部反射光の光量をI(λ)とすると、波長λの吸光度A(λ)は下記式により算出することができる。
A(λ)=−log10[I(λ)/((1−α(λ))×I(λ))]
The light quantity incident on the inside of the sample 20 is a value obtained by subtracting the light quantity of the surface reflected light from the light quantity of the irradiation light, and the internal incident light quantity of the wavelength λ is expressed as (1−α (λ)) × I 0 (λ) be able to. Therefore, assuming that the light amount of the internally reflected light of wavelength λ is I (λ), the absorbance A (λ) of wavelength λ can be calculated by the following equation.
A (λ) = − log 10 [I (λ) / ((1−α (λ)) × I 0 (λ))]

試料20の屈折率が分かれば、反射率α(λ)は、波長毎の屈折率の違いである分散n(λ)を考慮してフレネル反射則から理論的に求めることができる。また、試料20の屈折率が不明なために反射率α(λ)が求められない場合でも実験的に求めることが可能である。要は、試料20の内部に音響定在波Swが形成されている状態及び形成されていない状態のそれぞれで、光源30からの光を試料20に照射したときに該試料20の表面から発せられた光の検出結果から、試料20の分光吸光度を求めることができる。   If the refractive index of the sample 20 is known, the reflectance α (λ) can be theoretically obtained from the Fresnel reflection law in consideration of the dispersion n (λ) which is the difference in refractive index for each wavelength. Further, even if the reflectance α (λ) can not be determined because the refractive index of the sample 20 is unknown, it can be determined experimentally. The point is that the light is emitted from the surface of the sample 20 when the light from the light source 30 is irradiated to the sample 20 in the state where the acoustic standing wave Sw is formed and not formed in the inside of the sample 20, respectively. The spectral absorbance of the sample 20 can be determined from the detection result of the light.

試料20の相対的な光学特性を求める場合、あるいは、試料20(生体組織液や血液等)に含まれる1乃至複数の成分の光学特性を求める場合は、試料20の内部に音響定在波Swが形成されている状態、及び対照試料20Aの内部に音響定在波Swが形成されている状態のそれぞれにおける検出器50の検出結果を用いると良い。対照試料20Aとしては、試料20の標準品とされているもの、あるいは、試料20から1乃至複数の特定の成分を除いたものなど(例えば純水)を用いることができる。   When the relative optical properties of the sample 20 are to be determined, or when the optical properties of one or more components included in the sample 20 (biological tissue fluid, blood, etc.) are to be determined, the acoustic standing wave Sw is It is preferable to use the detection result of the detector 50 in each of the formed state and the state in which the acoustic standing wave Sw is formed inside the control sample 20A. As the control sample 20A, a standard product of the sample 20 or a sample obtained by removing one or more specific components from the sample 20 (eg, pure water) can be used.

具体的には、図4に示すように、試料セル21に対照試料20Aを収容した状態で、該対照試料20Aの内部に音響定在波Swを形成する。そして、この状態で、光源30からの光を対照試料20Aに照射する。この結果、対照試料20Aの表面からは、表面反射光と内部反射光が出射される。   Specifically, as shown in FIG. 4, while the control sample 20A is accommodated in the sample cell 21, the acoustic standing wave Sw is formed inside the control sample 20A. Then, in this state, the light from the light source 30 is irradiated to the control sample 20A. As a result, surface reflected light and internally reflected light are emitted from the surface of the control sample 20A.

照射光の波長毎の光量をI(λ)とすると、対照試料20Aの表面から出射される表面反射光の波長毎の光量は試料20の表面反射光の光量とほぼ同じであり、α(λ)×I(λ)と考えることができる。一方、内部反射光の波長毎の光量I(λ)は対照試料20Aの光学特性を反映したものとなる。 Assuming that the light quantity for each wavelength of the irradiation light is I 0 (λ), the light quantity for each wavelength of the surface reflected light emitted from the surface of the control sample 20A is substantially the same as the light quantity of the surface reflected light of the sample 20. It can be considered that λ) × I 0 (λ). On the other hand, the light quantity I b (λ) for each wavelength of the internally reflected light reflects the optical characteristics of the control sample 20A.

従って、試料20の内部に音響定在波Swが形成されている状態、及び対照試料20Aの内部に音響定在波Swが形成されている状態のそれぞれにおける検出器50の検出結果から、試料20の相対的な光学特性、あるいは試料20に含まれる成分の光学特性を求めることができる。   Therefore, from the detection results of the detector 50 in each of the state in which the acoustic standing wave Sw is formed inside the sample 20 and the state in which the acoustic standing wave Sw is formed inside the control sample 20A, The relative optical properties of or the optical properties of the components contained in the sample 20 can be determined.

この測定原理によれば、試料20の内部に形成される音響定在波の振幅を大きくすれば、試料20の内部の粗密の差が増大して節部分と腹部分の屈折率差が大きくなる。これにより仮想反射面による光の反射効率を向上し、表面反射光の強度を大きくして測定感度を高めることができる。   According to this measurement principle, if the amplitude of the acoustic standing wave formed inside the sample 20 is increased, the difference in density between the inside of the sample 20 is increased, and the difference in refractive index between the node portion and the antinode portion is increased. As a result, the reflection efficiency of light by the virtual reflection surface can be improved, and the intensity of surface reflected light can be increased to enhance the measurement sensitivity.

そこで、先願の装置において超音波振動子41に付与する電圧を高くし、試料20の内部に形成される音響定在波の振幅を大きくしたところ、試料20の液面に揺れが生じたため、光源及び検出器として機能するOCT(光干渉断層計)を用いて試料20の内部を観察した。超音波振動による加振前の液面の様子を図5(a)に、超音波振動子41に10Vの電圧を印加した加振中の液面及び仮想反射面の様子を図5(b)に示す。図5(a)では平坦な液面が観察されているのに対し、図5(b)では液面と仮想反射面の両方が揺れている様子が見て取れる。このように液面及び仮想反射面が揺れると、表面反射光と内部反射光の進行方向がいずれも変動して、それらの光を安定的に検出することが難しくなる。   Therefore, when the voltage applied to the ultrasonic transducer 41 in the apparatus of the prior application is increased and the amplitude of the acoustic standing wave formed inside the sample 20 is increased, the liquid level of the sample 20 is shaken, The inside of the sample 20 was observed using OCT (optical coherence tomography) functioning as a light source and a detector. The state of the liquid surface before excitation by ultrasonic vibration is shown in FIG. 5 (a), and the state of the liquid surface and virtual reflecting surface during excitation when a voltage of 10 V is applied to the ultrasonic vibrator 41 is shown in FIG. 5 (b) Shown in. While a flat liquid surface is observed in FIG. 5 (a), it can be seen that both the liquid surface and the virtual reflection surface are shaking in FIG. 5 (b). When the liquid surface and the virtual reflection surface shake in this way, the traveling directions of the surface reflection light and the internal reflection light both change, which makes it difficult to stably detect the light.

試料20の内部の様子をより詳細に確認するために、着色した水中に微粒子を分散させた試料20についても同様にOCT(光干渉断層計)を用いて観察したところ、試料20内部に対流が生じていることが確認された。即ち、音圧波面が鉛直方向だけでなく水平方向にも伝播することにより試料20の内部に対流が生じ、液面及び仮想反射面の揺れが生じているものと考えられる。   In order to confirm the internal state of the sample 20 in more detail, when the sample 20 in which fine particles are dispersed in colored water is similarly observed using an optical coherence tomography (OCT), convection in the sample 20 is observed. It has been confirmed that it has occurred. That is, when the sound pressure wave front propagates not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, convection is generated inside the sample 20, and it is considered that the liquid level and the virtual reflection surface are shaken.

上記の結果を踏まえ、音波波面の伝播の、鉛直方向の指向性を高めるべく、本実施例の光学特性測定装置では、試料セル21の内部に、中空の筒状体23を配置した。これは図6及び図7に示すシミュレーション結果から導出された構成である。このシミュレーションは、x-y平面に位置する直径20mmの円形振動面からz軸方向に放射される音圧波面の伝播のシミュレーションである。図6の上図は放射音圧波面の位相分布をy-z平面(y軸方向の幅20mm、z軸方向の長さ100mm)で切り出したもの、下図はx-z平面(x軸方向の幅1.0mm、z軸方向の長さ10mm)で切り出したものである。また、図7の上図は音圧分布をy-z平面(y軸方向の幅20mm、z軸方向の長さ100mm)で切り出したもの、下図はx-z平面(x軸方向の幅20mm、z軸方向の長さ100mm)で切り出したものである。これらのシミュレーション結果から、中心軸(z軸)近傍の音圧波面を切り出すことにより、音圧波面の伝播の鉛直方向の指向性を高めることができる。   Based on the above results, in order to enhance the directivity in the vertical direction of the propagation of the sound wave front, the hollow cylindrical body 23 is disposed inside the sample cell 21 in the optical characteristic measuring apparatus of the present embodiment. This is a configuration derived from the simulation results shown in FIGS. 6 and 7. This simulation is a simulation of the propagation of a sound pressure wave front emitted in the z-axis direction from a circular vibration surface with a diameter of 20 mm located in the xy plane. The upper part of FIG. 6 is obtained by cutting out the phase distribution of the radiation sound pressure wave front in the yz plane (width 20 mm in the y-axis direction and length 100 mm in the z-axis direction). It cut out by length 10 mm of z axial direction. In the upper part of FIG. 7, the sound pressure distribution is cut out in the yz plane (width 20 mm in the y-axis direction, length 100 mm in the z-axis direction). In the lower part, the xz plane (width 20 mm in the x-axis direction, z-axis direction) Cut out with a length of 100 mm). By cutting out the sound pressure wave front in the vicinity of the central axis (z axis) from these simulation results, the directivity in the vertical direction of the propagation of the sound pressure wave front can be enhanced.

[実験1]
筒状体23の効果を確認するために、試料20(純水)を収容した試料セル21の底面に載置した超音波振動子41の超音波発生面の中心位置の上部に素材が異なる筒状体23(いずれも内径5mm)を配置し、液面及び仮想反射面をOCT(光干渉断層計)により観察した。使用した筒状体23の材料は金属(アルミニウム、銅、真鍮)及び軟質材(ビニール、アメゴム、シリコーン)である。アメゴムは天然ゴムの一種である。図8にアルミニウムからなる筒状体23を用いたときの様子、図9にビニールからなる筒状体23を用いたときの様子を示す。
[Experiment 1]
In order to confirm the effect of the cylindrical body 23, a cylinder whose material is different in the upper part of the central position of the ultrasonic wave generation surface of the ultrasonic transducer 41 placed on the bottom surface of the sample cell 21 containing the sample 20 (pure water) The rods 23 (each having an inner diameter of 5 mm) were disposed, and the liquid surface and the virtual reflection surface were observed by OCT (optical coherence tomography). The materials of the cylindrical body 23 used are metal (aluminum, copper, brass) and soft materials (vinyl, rubber, silicone). American gum is a type of natural rubber. FIG. 8 shows a state in which the cylindrical body 23 made of aluminum is used, and FIG. 9 shows a state in which the cylindrical body 23 made of vinyl is used.

図8(a)に示すように、アルミニウムからなる筒状体23を用い、10Vの電圧を印加した時には液面及び仮想反射面が安定することが確認できた。しかし、印加する電圧を15Vに高くすると再び液面及び液中の仮想反射面に揺れが生じた(図8(b))。他の金属(銅、真鍮)についても同様の結果となった。   As shown to Fig.8 (a), when the voltage of 10 V was applied using the cylindrical body 23 which consists of aluminum, it has confirmed that a liquid level and a virtual reflective surface were stabilized. However, when the voltage to be applied was increased to 15 V, shaking occurred again on the liquid surface and the virtual reflection surface in the liquid (FIG. 8 (b)). Similar results were obtained for other metals (copper, brass).

一方、図9(a)及び(b)に示すように、ビニールからなる筒状体23を用いた場合には、10V、15Vのいずれの電圧を印加した時にも液面及び仮想反射面に揺れが生じることがなかった。シリコン樹脂からなる筒状体23についても同様の結果となった。しかし、アメゴムからなる筒状体23を用いたときには、筒状体23による効果が確認されなかった。   On the other hand, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), in the case of using the cylindrical body 23 made of vinyl, the liquid level and the virtual reflection surface shake even when any voltage of 10 V and 15 V is applied. Did not occur. Similar results were obtained for the cylindrical body 23 made of silicon resin. However, when the cylindrical body 23 made of amebaceous rubber was used, the effect of the cylindrical body 23 was not confirmed.

上記の実験結果は、試料20(上記実験では水)と筒状体23を構成する材料の音響インピーダンスの差に基づき解釈することができる。金属(アルミニウム、銅、真鍮)はいずれも硬質材であり、その音響インピーダンスは試料20(上記実験では水)の音響インピーダンス(1.46×106N・s/m3)に比べて数十倍も大きい(例えば銅の音響インピーダンスは44.6×106N・s/m3)。そのため、超音波振動子41への印加電圧が小さい場合には筒状体23による水平方向に伝播する音波がある程度は吸収されるものの、印加電圧が大きくなると水平方向に伝播した音波の一部が反射され、液面及び液中の仮想反射面に揺れが生じたと考えられる。 The above experimental results can be interpreted based on the difference in acoustic impedance between the sample 20 (water in the above experiment) and the material constituting the cylindrical body 23. Metal (aluminum, copper, brass) both are hard material, even the several tens of times as compared with the acoustic impedance samples 20 acoustic impedance (1.46 × 10 6 N · s / m 3) of the (in the above experiment water) Large (for example, the acoustic impedance of copper is 44.6 × 10 6 N · s / m 3 ). Therefore, although the sound wave propagating in the horizontal direction by the cylindrical body 23 is absorbed to some extent when the voltage applied to the ultrasonic transducer 41 is small, a part of the sound wave propagated in the horizontal direction when the applied voltage increases. It is considered that the reflection is caused and the shaking occurs on the liquid surface and the virtual reflection surface in the liquid.

これに対し、軟質材であるビニールの音響インピーダンスは3.23×106N・s/m3、シリコーンの音響インピーダンスは1.28×106N・s/m3であり、上記の金属に比べると試料20(水)との音響インピーダンスの差が小さい。そのため、水平方向に伝播する音波が吸収され、印加電圧を15Vまで高めても液面及び仮想反射面に揺れが生じなかったと考えられる。また、アメゴムは軟質材ではあるものの、その音響インピーダンスが1.46×106N・s/m3、即ち試料20(水)とほぼ同じであったため、水平方向に伝播する音波を吸収するような筒状体23として機能しなかったと考えられる。 On the other hand, the acoustic impedance of vinyl which is a soft material is 3.23 × 10 6 N · s / m 3 , and the acoustic impedance of silicone is 1.28 × 10 6 N · s / m 3. The difference in acoustic impedance with (water) is small. Therefore, it is considered that the sound wave propagating in the horizontal direction is absorbed, and no vibration occurs on the liquid surface and the virtual reflection surface even if the applied voltage is increased to 15V. Also, although amegum is a soft material, it has a sound impedance of 1.46 × 10 6 N · s / m 3 , that is, approximately the same as that of the sample 20 (water), so a cylinder that absorbs acoustic waves propagating in the horizontal direction It is considered that it did not function as the solid body 23.

[実験2]
次に、筒状体23を二重管構造にした場合の効果を検証する実験も行った。この実験では、シリコンチューブ(内径4mm、外径6mm、長さ20mm)とビニールチューブ(内径4mm、外径6mm、長さ20mm)の外側に、それぞれアクリル製のカバー(内径6mm、外径15mm、長さ20mm)を取り付けた二重管構造の筒状体23を用いて上記同様の実験を行った。また、比較のために、シリコンチューブ、ビニールチューブ、及び銅チューブ(シリコンチューブ及びビニールチューブの形状は上記同様。銅チューブは内径4mm、外径5mm、長さ20mm。カバーなし)を筒状体23として用いた実験も行った。なお、上述の実験1とは使用した超音波振動子の種類が異なるため、印加電圧の大きさが上記実験と異なっている。
[Experiment 2]
Next, an experiment was also conducted to verify the effect of the case where the tubular body 23 has a double tube structure. In this experiment, acrylic covers (inner diameter 6 mm, outer diameter 15 mm, outside the silicon tube (inner diameter 4 mm, outer diameter 6 mm, length 20 mm) and vinyl tubes (inner diameter 4 mm, outer diameter 6 mm, length 20 mm) The same experiment as described above was performed using a tubular body 23 having a double tube structure attached with a length of 20 mm. In addition, for comparison, silicon tube, vinyl tube, and copper tube (The shape of silicon tube and vinyl tube is the same as above. Copper tube has an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 5 mm, a length of 20 mm. There is no cover) The experiment used as was also conducted. In addition, since the type of the used ultrasonic transducer is different from the above-mentioned Experiment 1, the magnitude of the applied voltage is different from the above-described experiment.

図10に実験結果を示す。
まず、超音波振動子に4Vの電圧を印加した場合には、銅チューブ以外の筒状体23の全てについて液面が安定する効果が確認された。そこで、印加する電圧を15Vまで高めたところ、シリコンチューブ及びビニールチューブについては液面の揺れが見られた一方、それぞれにカバーを取り付けた筒状体23を用いた構成では液面の揺れが見られなかった。これは、シリコンチューブやビニールチューブといった軟質材からなるチューブのみを用いた場合、超音波の強度が大きくするとその直筒形状に撓み等が生じて音圧波面の伝搬の鉛直方向の指向性が低下するのに対し、それらチューブの直筒形状を維持するための補助部材を用いると、強度の大きい超音波を付与した場合でも音圧波面の伝搬の鉛直方向の指向性を維持できるためであると考えられる。この実験では筒状体23を二重管構造としたが、補助部材(上記実験におけるアクリル製のカバー)の形状は必ずしも筒状である必要はなく、シリコンチューブ等の外周面を螺旋状に周回するばね形状の部材や、チューブの外周の長手方向に取り付けられる支持部材等を用いることによっても同様の効果が期待できる。
The experimental results are shown in FIG.
First, when a voltage of 4 V was applied to the ultrasonic transducer, the effect of stabilizing the liquid level was confirmed for all of the cylindrical bodies 23 other than the copper tube. Therefore, when the voltage to be applied was increased to 15 V, the liquid level was observed for the silicon tube and the vinyl tube, while the liquid level was observed for the configuration using the cylindrical body 23 with the cover attached to each. It was not done. This is because when only a tube made of a soft material such as a silicon tube or a vinyl tube is used, if the intensity of the ultrasonic wave is increased, the straight cylinder shape is bent or the like, and the directivity of the sound pressure wave front propagation is reduced in the vertical direction. On the other hand, it is thought that the directivity in the vertical direction of the propagation of the sound pressure wave front can be maintained even when an ultrasonic wave of high strength is applied, by using an auxiliary member for maintaining the straight cylinder shape of the tubes. . In this experiment, the cylindrical body 23 has a double tube structure, but the shape of the auxiliary member (the acrylic cover in the above experiment) does not have to be cylindrical, and it spirals around the outer peripheral surface of the silicon tube etc. The same effect can be expected by using a spring-shaped member, a support member attached in the longitudinal direction of the outer periphery of the tube, or the like.

[実験3]
本実施例の筒状体23を用いる効果を検証するために別の実験も行った。この実験では、本実施例の光学特性測定装置として、各辺が25mmである立方体状のアクリル製の試料セル21内に、ゴムチューブの外側にアクリル製のカバーを配した二重管構造の筒状体23(外径15mm、内径7mm、高さ20mm)を配置した(実施例)。また、比較例として直径32mm、高さ15mmのポリプロプレンからなるポーション容器を試料セル121(筒状体なし)として用いた(比較例)。実施例の試料セル21を図11に、比較例の試料セル121を図12にそれぞれ示す。また、実施例の試料セル21と比較例の試料セル121のそれぞれの底面に同一の超音波振動子41(141)を載置した。この実験では、実施例の試料セル21と比較例の試料セル121にそれぞれ着色した水を収容し、液面に対して53度の入射角で中心波長565nmの光を照射し、その反射光強度を測定した。装置の全体構成を図13に示す。なお、上述の実験1及び2とは使用した超音波振動子の種類が異なるため、印加電圧の大きさが上記実験と異なる。
[Experiment 3]
Another experiment was also conducted to verify the effect of using the cylindrical body 23 of the present embodiment. In this experiment, as an optical characteristic measuring apparatus according to the present embodiment, a double-pipe structure cylinder in which an acrylic cover is disposed outside a rubber tube in a cubic acrylic sample cell 21 having 25 mm on each side. A rod-like body 23 (outer diameter 15 mm, inner diameter 7 mm, height 20 mm) was disposed (Example). In addition, as a comparative example, a portion container made of polypropylene having a diameter of 32 mm and a height of 15 mm was used as a sample cell 121 (without a cylindrical body) (comparative example). The sample cell 21 of the embodiment is shown in FIG. 11, and the sample cell 121 of the comparative example is shown in FIG. The same ultrasonic transducer 41 (141) was placed on the bottom of each of the sample cell 21 of the example and the sample cell 121 of the comparative example. In this experiment, colored water is accommodated in the sample cell 21 of the embodiment and the sample cell 121 of the comparative example, and light having a central wavelength of 565 nm is irradiated at an incident angle of 53 degrees to the liquid surface, and the reflected light intensity Was measured. The overall configuration of the device is shown in FIG. In addition, since the type of the ultrasonic transducer used differs from the above-mentioned experiment 1 and 2, the magnitude | size of an applied voltage differs from the said experiment.

実施例と比較例のそれぞれについて、超音波振動子41(141)への印加電圧の大きさを変更しつつ、液面からの反射光を測定して400〜800nmの波長範囲のスペクトルを得た。図14に実施例の結果、図15に比較例の結果を示す。   For each of the example and the comparative example, while changing the magnitude of the voltage applied to the ultrasonic transducer 41 (141), the reflected light from the liquid surface was measured to obtain a spectrum in the wavelength range of 400 to 800 nm. . FIG. 14 shows the result of the embodiment, and FIG. 15 shows the result of the comparative example.

実施例の試料セル21では、超音波振動子41への印加電圧が3.5Vに達するまでの間はスペクトル全体の強度が印加電圧とともに大きくなり、4.0Vになるとスペクトル強度が低下した。この結果から、実施例の試料セル21では最大印加可能電圧(液面及び仮想反射面に揺れを生じさせることなく測定可能な電圧の最大値)が3.5〜4.0Vの間の値であることが分かる。一方、比較例の試料セル121では、印加電圧が1.8Vに達するまでの間は実施例と同様にスペクトル全体の強度が印加電圧とともに大きくなったが、2.0Vとなった時点でスペクトル強度が低下した。つまり、比較例の試料セル121の最大印加可能電圧は1.8〜2.0Vの間の値であることが分かる。そして、実施例のスペクトルの最大強度(任意単位)が57(3.5Vの電圧印加時)であるのに対し、比較例のスペクトルの最大強度(実施例と共通の任意単位)は41(1.8Vの電圧印加時)であった。これらの実験結果からも、試料セル21の内部に筒状体を配置することにより、最大印加可能電圧が先願の装置よりも高くなり、測定感度が向上することが分かる。   In the sample cell 21 of the example, the intensity of the entire spectrum increases with the applied voltage until the voltage applied to the ultrasonic transducer 41 reaches 3.5 V, and the spectrum intensity decreases when the voltage reaches 4.0 V. From this result, in the sample cell 21 of the embodiment, the maximum applicable voltage (the maximum value of the voltage that can be measured without causing fluctuation in the liquid surface and the virtual reflection surface) is a value between 3.5 and 4.0 V I understand. On the other hand, in the sample cell 121 of the comparative example, the intensity of the entire spectrum increases with the applied voltage as in the example until the applied voltage reaches 1.8 V, but the spectrum intensity decreases at 2.0 V did. That is, it is understood that the maximum applicable voltage of the sample cell 121 of the comparative example is a value between 1.8 and 2.0V. And while the maximum intensity (arbitrary unit) of the spectrum of the example is 57 (when a voltage of 3.5 V is applied), the maximum intensity of the spectrum of the comparative example (arbitrary unit common to the example) is 41 (1.8 V) (When applying a voltage of Also from these experimental results, it is understood that by disposing the cylindrical body inside the sample cell 21, the maximum applicable voltage becomes higher than that of the device of the prior application, and the measurement sensitivity is improved.

上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。上記実施例では、超音波振動子41の超音波振動面の直上から液面に達する長さの筒状体を用いた。しかし、上述のとおり、1番目の仮想反射面(液面に最も近い仮想反射面)で反射される光量に比べると、2番目以降の仮想反射面で反射される光量は非常に少ないことを考慮すれば、筒状体23の下端部は少なくとも上記1番目の仮想反射面よりも下方に位置していればよく、必ずしも超音波振動面(あるいはその直上)まで達する長さのものでなくてもよい。   The above-described embodiment is an example, and can be appropriately modified in accordance with the spirit of the present invention. In the above embodiment, a cylindrical body having a length reaching the liquid level from immediately above the ultrasonic vibration surface of the ultrasonic transducer 41 was used. However, as described above, it is considered that the amount of light reflected by the second and subsequent virtual reflection surfaces is extremely small compared to the amount of light reflected by the first virtual reflection surface (the virtual reflection surface closest to the liquid surface) In this case, the lower end of the cylindrical body 23 may be located at least below the first virtual reflection surface, and the length does not necessarily reach the ultrasonic vibration surface (or just above it). Good.

また、変形例として以下のような構成の光学特性測定装置を構成することができる。この光学特性測定装置90は、本体部90aと蓋部90bから構成される。本体部90aは、図16(a)に示すように、試料セル21の底面の中央部に超音波振動子41を固定したものである。蓋部90bは、図16(b)に示すように、蓋部本体91の内部の上部の一方の側に配置されたLED光源等の小型の光源92、他方の側に配置された小型の検出器93、それらの間に配置された、斜面が鏡面である反射部材94、及び該蓋部本体91の内部の側面から延設された部材と一体化した、シリコーン、ビニール等からなる筒状体95を備えている。なお、実際には超音波振動子41、光源92、及び検出器93等に適宜の配線が接続されるが、図16ではこれらの図示を省略している。   Moreover, the optical characteristic measuring apparatus of the following structures can be comprised as a modification. The optical characteristic measuring apparatus 90 is composed of a main body 90a and a lid 90b. As shown in FIG. 16A, the main body 90a has the ultrasonic transducer 41 fixed to the central portion of the bottom surface of the sample cell 21. The lid 90 b is, as shown in FIG. 16 (b), a small light source 92 such as an LED light source disposed on one side of the upper portion inside the lid body 91, and a small detection disposed on the other side. Tube 93, a reflecting member 94 disposed between them, a reflecting surface whose inclined surface is a mirror surface, and a tubular member made of silicone, vinyl or the like integrated with a member extended from the inner side surface of the lid body 91 It has 95. In addition, although appropriate wiring is connected to the ultrasonic transducer 41, the light source 92, the detector 93 and the like in actuality, illustration of these is omitted in FIG.

この光学特性測定装置90を使用する際には、本体部90aの試料セル21内に分析対象の液体試料20を収容し、続いて本体部90aに蓋部90bを装着する。そして、光源92から所定の波長の光を照射する。光源92から照射された光は反射部材94により反射され、筒状体23の内部の液面に入射する。液面で反射された光(表面反射光)及び液体試料20の内部に形成された仮想反射面で反射された光(内部反射光)は、反射部材94により反射され検出器93に入射する。検出器93では、入射光の強度に対応する信号を生成し、信号処理部(図示略)に出力する。   When using this optical characteristic measuring apparatus 90, the liquid sample 20 to be analyzed is accommodated in the sample cell 21 of the main body 90a, and then the lid 90b is attached to the main body 90a. Then, the light source 92 emits light of a predetermined wavelength. The light emitted from the light source 92 is reflected by the reflecting member 94 and is incident on the liquid surface inside the cylindrical body 23. The light reflected by the liquid surface (surface reflection light) and the light reflected by the virtual reflection surface formed inside the liquid sample 20 (internal reflection light) are reflected by the reflection member 94 and enter the detector 93. The detector 93 generates a signal corresponding to the intensity of the incident light and outputs the signal to a signal processing unit (not shown).

変形例の光学特性測定装置90では、本体部90aに液体試料20を導入し、蓋部90bを装着して各部を動作させるだけで、簡単に液体試料20の光学特性を測定することができる。また、上述した実験3で使用した試料セルのように数cm(実験3では25mm)の大きさの試料セルを本体部90aの試料セル21として用いると、光学特性測定装置90全体を数cmという小型に構成することができる。こうした光学特性測定装置90は、例えば個人が自身の健康管理のために尿等に含まれる成分を測定する等の目的に好適に用いることができる。その場合、信号処理部に記憶部を設け、該記憶部に予め対照試料20Aの測定データ(例えばスペクトルデータ)を保存しておくことで、測定完了と同時に測定対象の液体試料20と対照試料20Aのデータの差分を求め、該液体試料20に含まれる成分の同定や定量を行うことができる。こうした信号処理部は、例えばスマートフォン等の携帯型端末で所定のプログラム(アプリケーション)を実行することにより具現化されるものとすることができる。これにより、使用者は小型の光学特性測定装置90と所定のプログラム(アプリケーション)が保存された携帯型端末を用いるのみで簡単に自身の健康管理を行うことができる。   In the optical characteristic measuring apparatus 90 of the modified example, the optical characteristic of the liquid sample 20 can be easily measured simply by introducing the liquid sample 20 into the main body 90 a and mounting the lid 90 b to operate each part. When the sample cell of several cm (25 mm in Experiment 3) in size is used as the sample cell 21 of the main body 90a like the sample cell used in Experiment 3 described above, the entire optical characteristic measuring apparatus 90 is several cm It can be configured small. Such an optical characteristic measuring apparatus 90 can be suitably used, for example, for the purpose of measuring an ingredient contained in urine or the like for an individual's own health management. In that case, a storage unit is provided in the signal processing unit, and measurement data (for example, spectrum data) of the control sample 20A is stored in advance in the storage unit, so that the liquid sample 20 to be measured and the control sample 20A simultaneously with the measurement completion. The difference of the data of the above can be determined, and the identification and the quantification of the components contained in the liquid sample 20 can be performed. Such a signal processing unit can be embodied by executing a predetermined program (application) on a portable terminal such as a smartphone, for example. As a result, the user can easily perform his / her own health management only by using the small-sized optical characteristic measuring apparatus 90 and the portable terminal in which a predetermined program (application) is stored.

10…光学特性測定装置
20…液体試料(試料)
20A…対照試料
21、121…試料セル
23…筒状体
30…光源
41、141…超音波振動子
42…駆動部
421…交流電源
422…周波数調整部
423…振幅調整部
424…操作部
50…検出器
70…データ処理部
71…データ収集部
72…データ解析部
73…データベース
74…吸光度算出部
81…入力部
82…モニタ
83…ハーフミラー
90…光学特性測定装置
90a…本体部
90b…蓋部
91…蓋部本体
92…光源
93…検出器
94…反射部材
95…筒状体
10: Optical property measuring apparatus 20: Liquid sample (sample)
20A: control sample 21, 121: sample cell 23: cylindrical body 30: light source 41, 141: ultrasonic transducer 42: drive unit 421: AC power supply 422: frequency adjustment unit 423: amplitude adjustment unit 424: operation unit 50: Detector 70: Data processing unit 71: Data collection unit 72: Data analysis unit 73: Database 74: Absorbance calculation unit 81: Input unit 82: Monitor 83: Half mirror 90: Optical characteristic measurement device 90a: Main unit 90b: Lid 91: Lid body 92: Light source 93: Detector 94: Reflecting member 95: Tubular body

Claims (10)

a) 試料セルと、
b) 前記試料セルに収容された液体試料の液面から所定の距離だけ内側に、該液面に最も近い節が位置する、該液面に垂直な音響定在波を該液体試料の内部に形成する定在波形成器と、
c) 所定の音響インピーダンスを有する材料からなり、その内部に前記液体試料が流入し、上端が前記液面よりも上方に、下端が前記節よりも下方に位置するように配置される筒状体と、
d) 前記筒状体の内部の液面に測定光を照射する光源と、
e) 前記液面から出射される光を検出する検出器と
を備えることを特徴とする光学特性測定装置。
a) Sample cell,
b) An acoustic standing wave perpendicular to the liquid level is placed inside the liquid sample, with a node closest to the liquid level located inside a predetermined distance from the liquid level of the liquid sample contained in the sample cell Standing wave former to form,
c) A cylindrical body made of a material having a predetermined acoustic impedance, in which the liquid sample flows, the upper end is located above the liquid surface, and the lower end is located below the node When,
d) a light source for irradiating the liquid level inside the cylindrical body with measurement light;
e) A detector for detecting the light emitted from the liquid surface, and an optical characteristic measuring device.
請求項1に記載の光学特性測定装置において、
前記筒状体の外周に、該筒状体の形状を維持するための補助部材が取り付けられている
ことを特徴とする光学特性測定装置。
In the optical characteristic measuring apparatus according to claim 1,
An auxiliary member for maintaining the shape of the cylindrical body is attached to the outer periphery of the cylindrical body.
請求項1又は2に記載の光学特性測定装置において、さらに、
f) 前記光源からの光が前記液体試料に照射されたときの前記検出器の検出結果に基づき、該液体試料の光学特性を求める光学特性算出器
を備え、
前記光学特性算出器が、前記定在波形成器により前記液体試料の内部に音響定在波が形成されているときの前記検出器の検出結果に基づき、該液体試料の光学特性を求める
ことを特徴とする光学特性測定装置。
In the optical characteristic measurement device according to claim 1 or 2, further,
f) An optical characteristic calculator for obtaining an optical characteristic of the liquid sample based on a detection result of the detector when light from the light source is irradiated to the liquid sample,
The optical characteristic calculator determines an optical characteristic of the liquid sample based on a detection result of the detector when an acoustic standing wave is formed inside the liquid sample by the standing wave former. Optical characteristic measurement device to be characterized.
請求項3に記載の光学特性測定装置において、さらに、
g) 前記音響定在波形成器により前記液体試料の内部に前記音響定在波が形成されている第1状態と前記液体試料の内部に前記音響定在波が形成されていない第2状態に切り替える切替器と
を備え、
前記光学特性算出器が、前記第1状態にあるときの前記検出器の検出結果と、前記第2状態にあるときの前記検出器の検出結果とから、前記液体試料の光学特性を求める
ことを特徴とする光学特性測定装置。
In the optical characteristic measurement device according to claim 3, further,
g) in a first state in which the acoustic standing wave is formed inside the liquid sample by the acoustic standing wave former and in a second state in which the acoustic standing wave is not formed inside the liquid sample Equipped with a switch to switch
Determining an optical characteristic of the liquid sample from the detection result of the detector when the optical characteristic calculator is in the first state and the detection result of the detector when the optical property calculator is in the second state Optical characteristic measurement device to be characterized.
請求項3に記載の光学特性測定装置において、さらに、
h) 前記定在波形成器により対照試料の内部に前記音響定在波が形成されている状態で該対照試料に前記光源からの光が照射されたときの前記検出器の検出結果である対照試料検出結果を記憶する記憶部を備え、
前記光学特性算出器が、前記定在波形成器により前記液体試料の内部に音響定在波が形成されている状態で前記液体試料の表面に光を照射したときの前記検出器の検出結果と、前記対照試料検出結果とから、前記液体試料の光学特性を求める
ことを特徴とする光学特性測定装置。
In the optical characteristic measurement device according to claim 3, further,
h) A control result of the detector when the control sample is irradiated with light from the light source in a state where the acoustic standing wave is formed inside the control sample by the standing wave former. A storage unit for storing sample detection results;
The detection result of the detector when the optical characteristic calculator irradiates the surface of the liquid sample with light in a state where an acoustic standing wave is formed inside the liquid sample by the standing wave former; An optical characteristic measuring apparatus, wherein optical characteristics of the liquid sample are obtained from the control sample detection result.
請求項1から5のいずれかに記載の光学特性測定装置において、さらに、
i) 前記定在波形成器が形成する前記音響定在波の波長を変更する波長変更器
を備えることを特徴とする光学特性測定装置。
In the optical characteristic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, further,
i) An optical characteristic measuring apparatus comprising: a wavelength changer configured to change the wavelength of the acoustic standing wave formed by the standing wave former.
請求項1から6のいずれかに記載の光学特性測定装置において、
前記定在波形成器が、音波振動子と、該音波振動子が発する音波振動の周波数及び/又は振幅を変更する音波振動変更部とを備える
ことを特徴とする光学特性測定装置。
The optical characteristic measurement device according to any one of claims 1 to 6.
An optical characteristic measuring apparatus characterized in that the standing wave forming device includes a sound wave vibrator and a sound wave vibration changing unit which changes the frequency and / or the amplitude of the sound wave vibration emitted by the sound wave vibrator.
請求項5に記載の光学特性測定装置において、
前記液体試料が既知物質と未知物質からなる複合試料であり、前記対照試料が前記既知物質である
ことを特徴とする光学特性測定装置。
In the optical characteristic measuring apparatus according to claim 5,
The optical property measuring device characterized in that the liquid sample is a composite sample consisting of a known substance and an unknown substance, and the control sample is the known substance.
請求項1から8のいずれかに記載の光学特性測定装置において、
前記光源が、所定の波長範囲の光を出射する多波長光源であり、
前記検出器が、波長毎の光の強度を測定する分光光度計であることを特徴とする光学特性測定装置。
The optical characteristic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8.
The light source is a multi-wavelength light source that emits light in a predetermined wavelength range,
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the detector is a spectrophotometer that measures the intensity of light for each wavelength.
請求項1から9のいずれかに記載の光学特性測定装置において、
前記検出器が、光干渉断層計であることを特徴とする光学特性測定装置。
The optical characteristic measuring apparatus according to any one of claims 1 to 9.
The optical characteristic measuring apparatus characterized in that the detector is an optical coherence tomography.
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