JP2020051915A - 光学測定装置および光学測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定試料の光学測定を容易かつ高精度に行うことができる光学測定装置および光学測定方法を提供する。【解決手段】光学測定装置は、筐体と、筐体内に設けられ、測定試料を収容する可撓性の試料容器を収容する凹部である試料容器収容部と、試料容器収容部の凹部の内壁から突出し、試料容器を試料容器収容部の所定の位置に位置決めする試料容器保持部と、を備える。試料容器保持部は、試料容器収容部に対する試料容器の挿入方向から見て、第１の導光路および第２の導光路を通過する光の光軸から離れた位置に設けられていると共に、少なくとも挿入方向に対して直交する面のうち、当該光軸を含む面内に設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、吸光度測定などの光学測定を行う光学測定装置および光学測定方法に関する。

作物に必要とされる養分を適時・適量、畑土壌に補給するためには、事前に畑土壌の養分状態を把握することが必要である。この場合、分析対象は、畑土壌に蓄積されているリン酸、畑土壌可給態窒素、硝酸態窒素などである。畑土壌の分析方法としては、土壌に水（精製水）を加えて上記の分析対象を抽出した抽出液に反応試薬を添加し、抽出液と反応試薬との混合液の濃度を測定する方法がある。
抽出液と反応試薬とを混合する際には、例えば特許文献１が開示する簡易分析具（パックテスト（登録商標））を用いることができる。この簡易分析具は、透視可能な密封容器内に反応試薬が封入され、当該密封容器の内外を貫通して引き抜き可能な紐状の栓部材が備えられてなる試料容器である。栓部材を引き抜いた貫通穴からスポイトの要領で検出液（抽出液）を吸引することで、密封容器内において検出液（抽出液）と反応試薬とを混合させることができる。

試薬と抽出液との混合により呈色した混合液（測定試料）の濃度は、吸光光度計により吸光度を測定することで得ることができる。
従来、簡易分析具内の測定試料の濃度測定においては、当該測定試料を別途ガラス等からなるセルに移し、吸光光度計でセル内の測定試料の吸光度を測定していた。しかしながら、この場合、測定試料を簡易分析具からセルに移す必要があるため、手間がかかっていた。
そこで、測定試料を簡易分析具から取り出すことなく吸光度を測定する濃度分析装置として、例えば特許文献２に記載の技術がある。この技術は、測定試料を内部に収容する簡易分析具（パックテスト）を装置内部に設置し、簡易分析具の測定試料が収容されている部分に光を通過させて吸光度を測定する技術である。この濃度分析装置では、押圧手段により可撓性の試料容器である簡易分析具を押圧することにより、当該簡易分析具を変形させ、光路長を一定の長さに調整するようにしている。

特許第４１２５６０３号公報 特開２０１７−７５８０９号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載された濃度分析装置においては、押圧手段を備えたホルダに可撓性の試料容器である簡易分析具を挿しこみ、セットすることにより、測定試料が占有する空間の光路長を一定としている。そのため、簡易分析具をホルダにセットする際には、簡易分析具とホルダとの間で摩擦が生じ、簡易分析具の表面が擦れ、当該表面に凹凸部分が生じてしまうおそれがある。
簡易分析具の表面に凹凸部分が生じていると、当該表面を通過する光の一部が散乱し、その散乱度合によって透過光強度のばらつきが生じ、結果として測定結果がばらついてしまう。

そこで、本発明は、測定試料の光学測定を容易かつ高精度に行うことができる光学測定装置および光学測定方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る光学測定装置の一態様は、筐体と、前記筐体内に設けられ、測定試料を収容する可撓性の試料容器を収容する凹部である試料容器収容部と、前記筐体内において光を放出する光源部と、前記筐体内において、前記光源部から放出され前記測定試料を透過した光の光強度を測定する測定部と、前記光源部から放出された光を前記測定試料へ導光する第１の導光路と、前記第１の導光路を包囲する光吸収性材料からなる第１の遮光部と、前記測定試料を透過した光を前記測定部へ導光する第２の導光路と、前記第２の導光路を包囲する光吸収性材料からなる第２の遮光部と、を有する導光部と、前記試料容器収容部の前記凹部の内壁から突出し、前記試料容器を前記試料容器収容部の所定の位置に位置決めする試料容器保持部と、を備え、前記試料容器保持部は、前記試料容器収容部に対する前記試料容器の挿入方向から見て、前記第１の導光路および前記第２の導光路を通過する光の光軸から離れた位置に設けられていると共に、少なくとも前記挿入方向に対して直交する面のうち、前記光軸を含む面内に設けられている。

このように、可撓性の試料容器を試料容器収容部の所定の位置に位置決めし、光学測定を行うことができる。したがって、測定試料を例えばガラス等からなるセルに別途移し替えることなく、測定試料の光学測定を容易に行うことができる。また、試料容器を保持する試料容器保持部を上記の位置に配置することで、試料容器を試料容器収容部に挿入する過程において、試料容器保持部を、試料容器の光学測定を行う際に光が透過する領域（光通過表面）に接触させないようにすることができる。そのため、可撓性の試料容器の光通過表面に、摩擦による凹凸部分が生じることもない。したがって、当該凹凸部分における光の散乱に起因する測定結果のばらつきを抑制し、測定試料の光学測定を高精度に行うことができる。

また、上記の光学測定装置において、前記試料容器保持部は、その先端部が、前記試料容器収容部の軸を中心とする同心円上に配置され、断面が円形状または略円形状である円筒領域を有する前記試料容器の当該円筒領域を保持してもよい。
この場合、試料容器保持部は、試料容器が有する円筒領域を、断面の円形状または略円形状を保って保持することができる。また、試料容器保持部の先端部を、試料容器収容部の軸を中心とする同心円上に配置することで、試料容器の軸が試料容器収容部の軸に一致するように試料容器を適切に位置決めすることができる。

さらに、上記の光学測定装置において、前記試料容器保持部は、前記試料容器における前記円筒領域を、前記試料容器の長手方向に沿って接触して保持してもよい。また、上記の光学測定装置において、前記試料容器保持部は、前記試料容器における前記円筒領域を、前記試料容器の長手方向に離間して複数箇所で接触して保持してもよい。
この場合、試料容器の円筒領域を変形させずに適切に保持することができ、測定光路長をほぼ一定に保つことができる。

さらに、上記の光学測定装置において、前記試料容器収容部の前記凹部は、前記挿入方向に対して直交する方向の断面形状が、前記円筒領域に連続し断面が当該円筒領域とは異なる形状である変形領域の断面形状に対応した形状であってもよい。この場合、試料容器収容部は、円筒領域と変形領域とを有する試料容器を適切に収容することができる。
また、上記の光学測定装置において、前記試料容器収容部の前記凹部は、前記挿入方向に対して直交する方向の断面形状が、楕円形状であってもよい。この場合、試料容器収容部は、円筒領域と断面が楕円形状である変形領域とを有する試料容器を適切に収容することができる。また、試料容器収容部は、試料容器を挿入する際の試料容器の回転を規制することができる。つまり、試料容器が螺旋状に試料容器収容部へ挿入されることを防止し、試料容器の光通過表面が試料容器保持部に接触してしまうことを防止することができる。

さらにまた、上記の光学測定装置において、前記試料容器保持部の先端部が、Ｒ形状であってもよい。この場合、試料容器の円筒領域を変形させずに適切に保持することができる。
また、上記の光学測定装置において、前記試料容器収容部は、前記試料容器を、当該試料容器の長手方向が鉛直方向となる姿勢で収容してもよい。この場合、試料容器内における光路上に空気層が介入されることを抑制することができる。試料容器内に試料容器の内容積と等しい体積量の測定試料が収容されていない場合、試料容器を水平配置すると、測定試料と空気との境界層が光路に入ってしまうおそれがある。試料容器を鉛直配置することで、上記境界層が光路に入ることを抑制し、測定試料の光学測定を適切に行うことができる。

また、上記の光学測定装置は、前記試料容器収容部における前記試料容器の挿入口から前記試料容器収容部内への外光の入射を遮断する蓋部を備えてもよい。この場合、試料容器収容部内へ入射した外光が測定結果に及ぼす悪影響を抑制することができる。
さらに、上記の光学測定装置は、前記蓋部の内側の作業者が視認可能な位置に、前記試料容器収容部に対する前記試料容器の挿入姿勢を注意喚起する情報を表示する表示部を備えていてもよい。この場合、作業者は、試料容器を適切な姿勢で試料容器収容部へ挿入することができる。

また、上記の光学測定装置において、前記第１の遮光部および前記第２の遮光部は、光吸収部材が分散されたシリコーン樹脂により構成され、前記第１の導光路および前記第２の導光路は、空洞であってもよい。このように、導光路を光吸収部材が分散されたシリコーン樹脂により構成する遮光部によって包囲することで、外光や散乱光等が迷光（ノイズ光）となって測定部に入射されることを抑制することができる。また、導光路を空洞とすることで、導光部の製造が容易となる。
さらに、上記の光学測定装置は、前記第２の導光路の開口を塞ぐ、前記測定試料を透過する光に対して透明な窓部が設けられていてもよい。この場合、試料容器から測定試料が漏れ出た場合であっても、測定試料が第２の導光路を通って測定部に到達することを防止することができ、測定結果の不具合を回避することができる。

また、上記の光学測定装置において、前記第１の遮光部および前記第２の遮光部は、光吸収部材が分散されたシリコーン樹脂により構成され、前記第１の導光路は、前記光源部から放出される光に対して透明なシリコーン樹脂により構成され、前記第２の導光路は、前記測定試料を透過する光に対して透明なシリコーン樹脂により構成され、前記第１の遮光部を構成する前記シリコーン樹脂と前記第１の導光路を構成する前記シリコーン樹脂とは材質が同一であり、前記記第２の遮光部を構成する前記シリコーン樹脂と前記第２の導光路を構成する前記シリコーン樹脂とは材質が同一であってもよい。
この場合、導光路と遮光部との界面における光の反射や散乱を抑制することができる。したがって、より効果的に迷光による測定誤差を抑制することができる。

さらに、本発明に係る光学測定方法の一態様は、測定試料を収容する可撓性の試料容器を試料容器収容部に収容する工程と、光源部から光を放出し、光吸収性材料からなる第１の遮光部により包囲された第１の導光路を介して前記測定試料へ導光し、前記測定試料を透過した光を、光吸収性材料からなる第２の遮光部により包囲された前記第２の導光路を介して測定部へ導光し、当該測定部により光の光強度を測定する工程と、を含み、前記試料容器を前記試料容器収容部に収容する工程では、前記試料容器の表面のうち、前記光強度を測定する際に前記第１の導光路によって導光された光が透過する領域を擦らずに、前記試料容器を前記試料容器収容部に挿入し、当該試料容器を前記試料容器収容部の所定の位置に位置決めする。
これにより、可撓性の試料容器の表面の光透過部分を擦ることなく、また、当該光透過部分の光路長をほぼ一定に維持して、測定試料に対する光学測定を行うことができる。したがって、測定試料の光学測定を容易かつ高精度に行うことができる。

本発明の光学測定装置は、試料容器の表面の光透過部分を擦ることなく、また、当該光透過部分の光路長をほぼ一定に維持することが可能であり、測定試料の光学測定を容易かつ高精度に行うことができる。

本実施形態における光学測定装置の概略構成図である。 試料容器の正面図である。 試料容器のＢ−Ｂ断面図である。 光学測定装置のＡ−Ａ断面図である。 試料容器収容部の変形例である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における光学測定装置１００の概略構成図である。
光学測定装置１００は、筐体１１と、筐体１１の上に設けられる蓋部１２と、を備える。筐体１１の上部には、試料容器３０を装脱着するための凹部１１ａが設けられている。この凹部１１ａの中央部には、さらに試料容器３０を収容するための凹部である試料容器収容部１３が設けられている。試料容器収容部１３は、試料容器３０の長手方向が鉛直方向に延びる姿勢で試料容器３０を収容する。つまり、試料容器３０は、長手方向が鉛直方向に延びる姿勢で試料容器収容部１３の上部から挿入され、試料容器収容部１３に収容される。

ここで、試料容器収容部１３の深さは、試料容器３０の長手方向の長さよりも短い。そのため、試料容器収容部１３に試料容器３０が収容された状態では、試料容器３０の上端部の一部が、試料容器収容部１３の上端部から筐体１１の凹部１１ａ側に突出する。したがって、作業者は、試料容器３０を試料容器収容部１３に対して容易に装脱着することが可能である。
また、光学測定装置１００は、試料容器収容部１３に収容された試料容器３０を保持するとともに、試料容器３０を試料容器収容部１３の所定の位置に位置決めするための試料容器保持部１４を備える。試料容器保持部１４は、後述する図４に示すように、試料容器収容部１３の凹部の内壁から突出するように設けられている。試料容器保持部１４については後で詳述する。

図２は、測定試料４０を内部に収容した状態の試料容器３０の正面図である。また、図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
試料容器３０は、透視可能で可撓性を有する樹脂からなる円筒チューブ状の本体部３１と、本体部３１の両端部をそれぞれ熱融着等により圧着封止（ピンチシール）した耳部３２と、を備える。このように、試料容器３０は、長手方向両端部が圧着封止されている。そのため、試料容器３０の長手方向両端部（耳部３２近傍）の断面形状は楕円形状に変形している。一方、試料容器３０の長手方向中央部およびその近傍は、耳部３２の封止構造の影響を受けない。そのため、試料容器３０の長手方向中央部およびその近傍の断面形状は、円形状または略円形状である。つまり、試料容器３０は、長手方向中央部およびその近傍の円筒領域３０ａと、耳部近傍の変形領域３０ｂと、を有する。

試料容器３０の一方の耳部３２には、試料容器３０の内外を貫通する通孔３３が形成されている。この通孔３３には、引抜き可能な紐状または棒状の栓部材が挿入されることで、試料容器３０が密封される。試料容器３０内に反応試薬が封入された状態で、通孔３３からスポイトの要領で検出液を吸引することで、試料容器３０内で反応試薬と検出液とを混合させることができる。
ここで、上記検出液は、例えば、畑土壌に水（精製水）を加えて、畑土壌に蓄積されているリン酸、畑土壌可給態窒素、硝酸態窒素といった分析対象を抽出した抽出液とすることができる。この検出液（抽出液）に試薬を添加し、抽出液と試薬との混合液の濃度を測定することで、畑土壌の養分状態を分析することができる。

本実施形態における光学測定装置１００は、上記混合液を測定試料４０として光学測定（吸光度測定）を行い、当該混合液の濃度を測定する。なお、試料容器３０内には、試料容器３０の内容積の半分以上の体積量の測定試料４０が収容される。
試料容器３０としては、例えば、株式会社共立理化学研究所製のパックテストを用いることができる。なお、試料容器３０は、上記パックテストに限定されるものではない。試料容器３０は、透視可能で可撓性を有するチューブ状の容器であればよい。試料容器３０は、例えば、片側のみが圧着封止された構造であってもよい。

図１に戻って、光学測定装置１００は、光源部２１ａと、センサ部（測定部）２１ｂと、第１の導光ユニット２２ａおよび第２の導光ユニット２２ｂを有する導光部と、を備える。
光源部２１ａは、光を放出する投光部である。センサ部２１ｂは、光を受光する受光部である。光源部２１ａは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、センサ部２１ｂは、例えばＲＧＢカラーセンサ等の受光センサである。光源部２１ａおよびセンサ部２１ｂには、給電部１５から電力が供給される。また、光源部２１ａは、制御部１６によって、当該光源部２１ａから放出される光の光強度が調整制御され、センサ部２１ｂは、制御部１６によって、センサ感度が調整制御される。
また、制御部１６は、通信部１７を制御して、センサ部２１ｂから送出される光強度情報を外部に通信することができる。

第１の導光ユニット２２ａは、光源部２１ａと試料容器収容部１３に収容された試料容器３０の光入射面との間に配置され、光源部２１ａから放出される光を試料容器３０の測定試料４０が収容されている領域へと導光する。具体的には、第１の導光ユニット２２ａは、光源部２１ａから放出される光を、測定試料４０が収容された試料容器３０の円筒領域３０ａに導光する。
第１の導光ユニット２２ａは、投光用導光路（第１の導光路）２３ａと、投光用導光路２３ａを包囲する光吸収性材料からなる遮光部（第１の遮光部）２４ａと、を備える。ここで、遮光部２４ａは、光吸収部材が分散された光透過特性を有する樹脂とすることができる。例えば、遮光部２４ａは、カーボンブラックやカーボンナノチューブなどが分散された、黒色のポロジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂であってよい。また、投光用導光路２３ａは、遮光部２４ａを貫通する空洞部である。

つまり、光源部２１ａから放出された光は、投光用導光路２３ａを通過して試料容器収容部１３に収容された試料容器３０の光入射面に入射し、試料容器３０に収容された測定試料４０を通過して、試料容器３０の光出射面から出射される。投光用導光路２３ａは、投光用導光路２３ａを通過する光（試料容器３０への入射光）の光軸が、試料容器収容部１３に収容された試料容器３０の長手方向の中央部付近に位置するように設けられる。

第２の導光ユニット２２ｂは、試料容器収容部１３に収容された試料容器３０の光出射面とセンサ部２１ｂとの間に配置され、試料容器３０に収容された測定試料４０等を通過して放出された光をセンサ部２１ｂへと導光する。第２の導光ユニット２２ｂは、受光用導光路（第２の導光路）２３ｂと、受光用導光路２３ｂを包囲する光吸収性材料からなる遮光部（第２の遮光部）２４ｂと、を備える。ここで、受光用導光路２３ｂおよび遮光部２４ｂは、第１の導光ユニット２２ａにおける投光用導光路２３ａおよび遮光部２４ａと同様の構成を有する。
つまり、光源部２１ａから放出され、試料容器３０に収容された測定試料４０等を通過して試料容器３０の光出射面から出射された光は、受光用導光路２３ｂを通過してセンサ部２１ｂに入射される。

本実施形態では、受光用導光路２３ｂが空洞であるため、試料容器収容部１３にて液体状の測定試料４０の不所望な漏出が生じると、測定試料４０が受光用導光路２３ｂを介してセンサ部２１ｂに到達し、不具合が生じるおそれがある。そのため、図１に示すように、試料容器収容部１３と第２の導光ユニット２２ｂとの間に防水用の窓部２５を設けてもよい。窓部２５は、測定試料４０から放出される光に対して透明な樹脂（例えば、シリコーン樹脂）により構成することができる。
なお、窓部２５の構成は、受光用導光路２３ｂの開口を塞ぐ構成であればよく、図１に示す構成に限定されない。

ところで、投光用導光路２３ａや受光用導光路２３ｂには、外光等のノイズ光（迷光）が侵入しうる。当該ノイズ光は、上記外光や光源部２１ａから放出され装置内部にて発生する不所望な反射光、散乱光等を含む。
本実施形態では、光源部２１ａおよびセンサ部２１ｂを、それぞれ第１の導光ユニット２２ａおよび第２の導光ユニット２２ｂ内に配置する。そのため、導光路２３ａ、２３ｂへのノイズ光（迷光）の侵入を抑制し、光学測定の測定結果に対するノイズ光（迷光）の影響を抑制することが可能である。
また、本実施形態では、導光路２３ａ、２３ｂをそれぞれ光吸収性材料からなる遮光部２４ａ、２４ｂにより包囲する。導光路２３ａ、２３ｂに侵入するノイズ光のうち、導光路２３ａ、２３ｂの光軸と同方向に進む成分は非常に少なく、大部分は、導光路２３ａ、２３ｂと遮光部２４ａ、２４ｂとの界面から遮光部２４ａ、２４ｂへと入射する。このとき、遮光部２４ａ、２４ｂへ入射した迷光は、遮光部２４ａ、２４ｂが含有する光吸収部材により吸収される。したがって、光学測定の測定結果に対するノイズ光（迷光）の影響を効果的に抑制することが可能である。

なお、投光用導光路２３ａは、光源部２１ａから放出される光に対して透明な樹脂（例えば、シリコーン樹脂）により構成することもできる。同様に、受光用導光路２３ｂは、測定試料４０から放出される光に対して透明な樹脂（例えば、シリコーン樹脂）により構成することもできる。
ここで、導光路２３ａ、２３ｂを構成する透明な樹脂と、遮光部２４ａ、２４ｂを構成する顔料を含有する樹脂との材質を同じにすると、上記両樹脂の屈折率が同じであるので、当該両樹脂の界面での反射および散乱が抑制される。すなわち、この場合、導光路２３ａ、２３ｂが空洞である場合と同様に、遮光部２４ａ、２４ｂへ入射した迷光は遮光部２４ａ、２４ｂが含有する上記顔料により吸収されるが、さらに、導光路２３ａ、２３ｂと遮光部２４ａ、２４ｂとの界面での反射および散乱が抑制されるので、遮光部２４ａ、２４ｂへ入射した迷光は導光路２３ａ、２３ｂにはほとんど戻らない。よって、迷光の複雑な多重反射がほとんど発生しない。

以下、試料容器保持部１４について具体的に説明する。
上述したように、試料容器３０は、長手方向中央部およびその近傍に円筒領域３０ａを有する。試料容器３０の個々の形状、特に円筒領域３０ａの形状の製造ばらつきが小さい場合、円筒領域３０ａを押圧することなく断面形状を保ったまま試料容器収容部１３における導光路２３ａ、２３ｂの光軸上に位置決めすれば、試料容器３０内の測定試料４０を通過する光の光路長をほぼ一定とすることができる。

そこで、本実施形態の光学測定装置１００においては、図１および図１のＡ−Ａ断面図の一部である図４に示すように、試料容器収容部１３の内壁から突出する試料容器保持部１４によって試料容器３０の円筒領域３０ａを保持する。このとき、試料容器保持部１４は、試料容器３０の円筒領域３０ａを押圧することなく保持し、当該円筒領域３０ａを光軸Ｌ上に位置決めする。
試料容器収容部１３は、鉛直方向に直交する方向の断面形状が楕円形状となっている。試料容器収容部１３の断面である楕円形状は、試料容器３０の変形領域３０ｂの断面形状に対応した形状であり、試料容器３０が収容可能で且つ試料容器３０が試料容器収容部１３内で回転不可能な大きさに設定される。そして、その試料容器収容部１３の内壁から、試料容器収容部１３の中心軸に向けて複数（本実施形態では４つ）の試料容器保持部１４が突出している。試料容器保持部１４の先端部は、試料容器収容部１３の軸を中心とする同心円上に配置されており、試料容器保持部１４は、当該先端部で、試料容器３０における断面が円形状または略円形状である円筒領域３０ａの表面を保持する。

また、試料容器保持部１４は、図４に示すように、試料容器３０の試料容器収容部１３への挿入方向から見て、光源部２１ａ、投光用導光路２３ａ、受光用導光路２３ｂおよびセンサ部２１ｂからなる光学系の光軸Ｌから離間した位置に設けられている。つまり、試料容器保持部１４は、上記挿入方向から見た場合に、試料容器収容部１３の内壁における試料容器３０の光入射面および光出射面にそれぞれ対向する位置には形成されていない。

作業者が試料容器収容部１３に試料容器３０を挿入する際、試料容器３０は、試料容器保持部１４と接触しながら挿入され、位置決めされる。このとき、試料容器３０の表面における試料容器保持部１４との接触部分には、摩擦により凹凸部分が生じる可能性がある。
この凹凸部分が、試料容器３０の光入射面や光出射面に生じていると、試料容器３０の表面を通過する光の一部が散乱し、その散乱度合によって透過光強度のばらつきが生じ、結果として測定結果がばらついてしまう。

本実施形態では、試料容器保持部１４は、図４に示すように、試料容器３０の試料容器収容部１３への挿入方向から見て光軸Ｌから離間した位置に設けられている。そのため、試料容器３０を試料容器収容部１３に収容する過程において、試料容器３０を、光通過表面（光入射面および光出射面）を擦らずに試料容器収容部１３に挿入し、位置決めすることができる。したがって、試料容器３０の光通過表面には、試料容器保持部１４との接触により生じうる凹凸部分は存在せず、試料容器３０の光通過表面における光の散乱が抑制され、結果として透過光強度のばらつきを抑制することができる。

また、試料容器保持部１４は、図１に示すように、試料容器３０の円筒領域３０ａにおいて、当該試料容器３０の長手方向に沿って接触するように構成されている。つまり、試料容器保持部１４は、試料容器３０の長手方向に直交する面のうち上記光学系の光軸Ｌを含む面内において、当該光軸Ｌからシフトした位置に設けられている。ここで、試料容器保持部１４は、試料容器３０を押圧することなく支持する。また、試料容器保持部１４の先端部（試料容器３０との接触部分）は、Ｒ形状となっている。
上記のように試料容器保持部１４によって試料容器３０を保持することにより、試料容器３０の円筒領域３０ａであって、液体状の測定試料４０が収容されている部分は、試料容器収容部１３内の光軸Ｌ上で位置決めされる。このとき、上記の光軸Ｌを含む面における試料容器３０の断面形状は、円形状または略円形状を維持する。つまり、試料容器３０における光路長をほぼ一定とすることができる。

さらに、試料容器収容部１３は、図４に示すように、耳部３２が光軸Ｌに対して直交する姿勢で試料容器３０を収容するように、その断面形状が、長軸を光軸Ｌに対して直交させた楕円形状となっている。これにより、導光路２３ａ、２３ｂの試料容器収容部１３側の開口と試料容器３０の光通過表面との距離を短くすることができる。すなわち、導光路２３ａ、２３ｂの試料容器収容部１３側の開口と試料容器３０の光通過表面との間の空気層の厚さを薄くすることができ、光学測定の測定結果への影響を抑制することができる。
また、試料容器収容部１３および試料容器保持部１４は、例えばＡＢＳ樹脂により構成されている。例えば、試料容器収容部１３および試料容器保持部１４は、射出成形により一体的に構成することができる。この場合、試料容器保持部１４および試料容器収容部１３は、先端部に向けて外径が小さくなるよう抜き勾配が設けられる。なお、試料容器収容部１３と試料容器保持部１４とは、別体であってもよい。

図１に戻って、蓋部１２は、試料容器収容部１３に試料容器３０が挿入されて光学測定が行われる際には、破線に示すように筐体１１の上部に設けられた凹部１１ａの開口を塞ぐことができる。ここで、蓋部１２は、遮光性を有する材料により構成することができる。この場合、蓋部１２は、凹部１１ａを塞ぎ、試料容器収容部１３における試料容器３０の挿入口から試料容器収容部１３内への外光の入射を遮断することができる。これにより、外光の影響を抑制し、測定結果の信頼性を確保することができる。
なお、蓋部１１は、必ずしも設ける必要はない。本実施形態では、第１の導光ユニット２２ａおよび第２の導光ユニット２２ｂにおいて、導光路２３ａ、２３ｂは遮蔽部２４ａ、２４ｂによりそれぞれ包囲されているため、蓋部１１を省略しても迷光の影響は抑制される。

なお、試料容器３０は、図２に示すように、一方の耳部３２に、検出液を容器内部に導入するための通孔３３を有する。そのため、通孔３３を有する耳部３２が下側になるように試料容器３０を試料容器収容部１３へ挿入すると、上記通孔３３を通過して測定試料４０が外部に漏れ出るおそれがある。よって、試料容器３０は、通孔３３を有する耳部３２が上側になるように試料容器収容部１３に挿入することが好ましい。
そこで、この試料容器３０の試料容器収容部１３に対する挿入姿勢について、作業者に注意を喚起するために、図１に示すように蓋部１２の内側に注意事項を表示する表示部１２ａを設けてもよい。表示部１２ａに表示する内容は、例えば「試料容器３０の上下を確認してください」などとすることができる。

以上説明したように、本実施形態における光学測定装置１００は、筐体１１内に設けられ、測定試料４０を収容する可撓性の試料容器３０を収容する凹部である試料容器収容部１３と、試料容器収容部１３の凹部の内壁から突出し、試料容器３０を試料容器収容部１３の所定の位置に位置決めする試料容器保持部１４と、を備える。試料容器保持部１４は、試料容器収容部１３に対する試料容器３０の挿入方向から見て、第１の導光路２３ａおよび第２の導光路２３ｂを通過する光の光軸Ｌから離れた位置に設けられていると共に、少なくとも上記挿入方向に対して直交する面のうち、光軸Ｌを含む面内に設けられている。
このように、可撓性の試料容器３０を試料容器収容部１３の所定の位置に位置決めすることができるので、光学測定に際し、測定試料３０を例えばガラス等からなるセルに別途移し替える必要がなく、測定試料４０の光学測定を容易に行うことができる。また、試料容器３０を試料容器収容部１３に挿入する過程において、試料容器保持部１４は、試料容器３０の光通過表面に接触しない。そのため、可撓性の試料容器３０の光通過表面に、摩擦による凹凸部分が生じることもない。したがって、当該凹凸部分における光の散乱に起因する測定結果のばらつきを抑制し、測定試料の光学測定を高精度に行うことができる。

また、試料容器保持部１４は、その先端部が、試料容器収容部１３の軸を中心とする同心円上に配置されており、試料容器３０の円筒領域３０ａを、断面の円形状または略円形状を保って保持することができる。また、試料容器保持部１４は、試料容器３０の軸が試料容器収容部１３の軸に一致するように試料容器３０を適切に位置決めすることができる。さらに、試料容器保持部１４は、試料容器３０における円筒領域３０ａを、試料容器３０の長手方向に沿って接触して保持することができる。さらにまた、試料容器保持部１４は、その先端部をＲ形状とすることができる。
したがって、試料容器保持部１４は、試料容器３０の円筒領域３０ａを変形させずに適切に保持し、光軸Ｌ上に位置決めすることができる。そのため、測定光路長をほぼ一定に保つことができる。

また、試料容器３０は、断面が円形状または略円形状である円筒領域３０ａと、断面が楕円形状である変形領域３０ｂと、を有し、試料容器収容部１３の凹部の断面形状は、変形領域３０ｂの断面形状に対応した楕円形状とすることができる。これにより、試料容器収容部１３は、試料容器３０を挿入する際の試料容器３０の回転を規制することができる。つまり、試料容器３０が螺旋状に試料容器収容部１３へ挿入されることを防止し、試料容器３０の光通過表面が試料容器保持部１４に接触してしまうことを適切に防止することができる。

さらに、試料容器収容部１３は、試料容器３０を、当該試料容器３０の長手方向が鉛直方向となる姿勢で収容することができる。この場合、試料容器３０内における光路上に空気層が介入されることを抑制することができる。つまり、試料容器３０内における光路上に測定試料４０と空気との境界層が入ることを抑制し、測定試料の光学測定を適切に行うことができる。
以上のように、本実施形態における光学測定装置１００は、測定試料４０の光学測定を容易かつ高精度に行うことができる。

（変形例）
上記実施形態においては、光学測定装置１００は、４つの試料容器保持部１４により試料容器３０を保持する場合について説明したが、試料容器保持部１４の個数は４つに限定されない。試料容器保持部１４は、３つ以上であれば、試料容器３０を適切に位置決めすることが可能である。
また、上記実施形態においては、試料容器保持部１４が、試料容器３０の長手方向に沿って延びる構造である場合について説明したが、試料容器保持部１４の形状は上記に限定されない。例えば、試料容器保持部１４は、試料容器３０の円筒領域３０ａを、試料容器３０の長手方向に離間して複数箇所で接触して保持してよい。この場合にも、試料容器３０の円筒領域３０ａを変形させずに適切に保持することができ、測定光路長をほぼ一定に保つことができる。また、図１においては、長手方向に延びる試料容器保持部１４の下側の一端は、試料容器保持部１３の底面まで延びているが、これに限るものではない。すなわち、試料容器保持部１４は、試料容器３０の円筒領域３０ａと接触して当該試料容器３０を保持すればよく、例えば上記下側の一端は試料容器保持部１３の底面まで延びていなくてもよい。

さらに、上記実施形態においては、試料容器収容部１３は、図５に示すように、試料容器３０を位置決めするための位置決め用凹部１３ａを備えていてもよい。ここで、位置決め用凹部１３ａは、試料容器３０の耳部３２の端部を挿入可能な形状を有する。位置決め用凹部１３ａを図５に示す位置に設けることにより、試料容器３０は、耳部３２が光軸Ｌに対して直交する姿勢のまま、真っ直ぐに試料容器収容部１３内に挿入され位置決めされる。つまり、試料容器３０が回転されながら試料容器収容部１３内に挿入されることがなくなり、試料容器３０の光入射面および光出射面が試料容器保持部１４と接触することを確実に防止することができる。

また、上記実施形態においては、測定試料４０は、畑土壌から抽出された抽出液と試薬との混合液である場合について説明したが、測定試料４０は上記に限定されるものではなく、任意の液体試料とすることができる。
さらに、上記実施形態においては、光学測定装置１００は、光学測定として吸光度測定を行う場合について説明したが、蛍光、化学蛍光、蛍光偏光等の光学的性質を測定することも可能である。

１１…筐体、１２…蓋部、１３…試料容器収容部、１４…試料容器保持部、１５…給電部、１６…制御部、１７…通信部、２１ａ…光源部、２１ｂ…センサ部、２２ａ…第１の導光ユニット、２２ｂ…第２の導光ユニット、２３ａ…投光用導光路、２３ｂ…受光用導光路、２４ａ…遮光部、２４ｂ…遮光部、２５…窓部、３０…試料容器、３１…本体部、３２…耳部、３３…通孔、４０…測定試料、１００…光学測定装置

Claims (14)

1. 筐体と、
   前記筐体内に設けられ、測定試料を収容する可撓性の試料容器を収容する凹部である試料容器収容部と、
   前記筐体内において光を放出する光源部と、
   前記筐体内において、前記光源部から放出され前記測定試料を透過した光の光強度を測定する測定部と、
   前記光源部から放出された光を前記測定試料へ導光する第１の導光路と、前記第１の導光路を包囲する光吸収性材料からなる第１の遮光部と、前記測定試料を透過した光を前記測定部へ導光する第２の導光路と、前記第２の導光路を包囲する光吸収性材料からなる第２の遮光部と、を有する導光部と、
   前記試料容器収容部の前記凹部の内壁から突出し、前記試料容器を前記試料容器収容部の所定の位置に位置決めする試料容器保持部と、を備え、
   前記試料容器保持部は、
   前記試料容器収容部に対する前記試料容器の挿入方向から見て、前記第１の導光路および前記第２の導光路を通過する光の光軸から離れた位置に設けられていると共に、少なくとも前記挿入方向に対して直交する面のうち、前記光軸を含む面内に設けられていることを特徴とする光学測定装置。
2. 前記試料容器保持部は、その先端部が、前記試料容器収容部の軸を中心とする同心円上に配置され、断面が円形状または略円形状である円筒領域を有する前記試料容器の当該円筒領域を保持することを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
3. 前記試料容器保持部は、
   前記試料容器における前記円筒領域を、前記試料容器の長手方向に沿って接触して保持することを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
4. 前記試料容器保持部は、
   前記試料容器における前記円筒領域を、前記試料容器の長手方向に離間して複数箇所で接触して保持することを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
5. 前記試料容器収容部の前記凹部は、
   前記挿入方向に対して直交する方向の断面形状が、前記円筒領域に連続し断面が当該円筒領域とは異なる形状である変形領域の断面形状に対応した形状であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の光学測定装置。
6. 前記試料容器収容部の前記凹部は、
   前記挿入方向に対して直交する方向の断面形状が、楕円形状であることを特徴とする請求項５に記載の光学測定装置。
7. 前記試料容器保持部の先端部が、Ｒ形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光学測定装置。
8. 前記試料容器収容部は、
   前記試料容器を、当該試料容器の長手方向が鉛直方向となる姿勢で収容していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学測定装置。
9. 前記試料容器収容部における前記試料容器の挿入口から前記試料容器収容部内への外光の入射を遮断する蓋部を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光学測定装置。
10. 前記蓋部の内側の作業者が視認可能な位置に、前記試料容器収容部に対する前記試料容器の挿入姿勢を注意喚起する情報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項９に記載の光学測定装置。
11. 前記第１の遮光部および前記第２の遮光部は、光吸収部材が分散されたシリコーン樹脂により構成され、
    前記第１の導光路および前記第２の導光路は、空洞であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学測定装置。
12. 前記第２の導光路の開口を塞ぐ、前記測定試料を透過する光に対して透明な窓部が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の光学測定装置。
13. 前記第１の遮光部および前記第２の遮光部は、光吸収部材が分散されたシリコーン樹脂により構成され、
    前記第１の導光路は、前記光源部から放出される光に対して透明なシリコーン樹脂により構成され、
    前記第２の導光路は、前記測定試料を透過する光に対して透明なシリコーン樹脂により構成され、
    前記第１の遮光部を構成する前記シリコーン樹脂と前記第１の導光路を構成する前記シリコーン樹脂とは材質が同一であり、前記記第２の遮光部を構成する前記シリコーン樹脂と前記第２の導光路を構成する前記シリコーン樹脂とは材質が同一であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学測定装置。
14. 測定試料を収容する可撓性の試料容器を試料容器収容部に収容する工程と、
    光源部から光を放出し、光吸収性材料からなる第１の遮光部により包囲された第１の導光路を介して前記測定試料へ導光し、前記測定試料を透過した光を、光吸収性材料からなる第２の遮光部により包囲された前記第２の導光路を介して測定部へ導光し、当該測定部により光の光強度を測定する工程と、を含み、
    前記試料容器を前記試料容器収容部に収容する工程では、
    前記試料容器の表面のうち、前記光強度を測定する際に前記第１の導光路によって導光された光が透過する領域を擦らずに、前記試料容器を前記試料容器収容部に挿入し、当該試料容器を前記試料容器収容部の所定の位置に位置決めすることを特徴とする光学測定方法。

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