JP2021081315A - 光学測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固相抽出法を用いて１つの液体試料から複数の検出物を一括して分析することができる光測定装置を実現する。【解決手段】光学測定装置の一態様は、液体試料容器を保持する試料容器保持部と、先端箇所が前記固相抽出材料と対向する複数のセンサ部と、を備え、前記センサ部は、前記固相抽出材料の表面に照射される放射光を放出する光照射部と、前記放射光が前記固相抽出材料の表面で反射された反射光を受光する受光部と、前記先端箇所に位置し、当該先端箇所と前記固相抽出材料との対向方向に延び、光を透過させる透過路と、前記透過路を包囲し、当該透過路から逸れた光を吸収する包囲部材と、を備え、前記固相抽出材料は、前記先端箇所に対向する表面に、液体試料中の特定物質と反応して固相物を形成する試薬が担持された試薬担持箇所を、前記特定物質が異なる複数試薬に対応して複数備え、前記複数のセンサ部は前記複数の試薬担持箇所に個別対応している。【選択図】 図７

Description

本発明は、固相抽出された試料に対して光測定を行う光学測定装置に関し、特に、測定の対象となる試料が得られた現場で、その場測定が可能なオンサイト分析に特化した携帯型の光学測定装置に関する。

従来、液体試料に含まれる環境汚染物質となる金属等を定量する装置として、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）などが知られている。しかしながら、このような装置は高額であり、また、大型であるので、研究室や分析センターといった分析拠点に置かれ、測定対象試料を採取する現場（オンサイト）で活用できるものではない。
一方、固相抽出法は他の分析法に比べて操作が簡便である。

例えば、特許文献１には固相抽出法を用いたニッケルの定量方法が記載されている。
特許文献１の定量方法は、未知濃度のニッケルを含む試料液に、ニッケルと錯体を形成する錯体形成剤を添加して、発色させた微粒子状のニッケルをフィルタ上に捕集して、そのフィルタの着色度合いによって濃度を測定するものである。
また、１つの試験紙に複数の試薬を担持させ、１滴で同時に多項目を測定する測定試験紙が知られている（特許文献２参照。）。

国際公開第２００８／０６６００３号 特開２００１−２７２３９９号公報

しかしながら、固相抽出法を採用するとしても、測定したい１つの種類の元素に対して錯体を形成する１つの錯体形成剤を添加する必要があった。

例えばニッケルを精錬する場合には、ペナルティ元素と呼ばれる有害元素が鉱石にどの程度含まれているかということが問題になる。これらのペナルティ元素の濃度が高い鉱石は精錬炉ゲートの前で選別されることになる。

ニッケルの精錬におけるペナルティ元素は、例えばヒ素（Ａｓ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）である。オンサイト分析においては、ニッケルだけではなくこれらのペナルティ元素も同時に測定できることが求められる。
なお、有害元素だけで無く、例えば有害な有機物などを検出物とする場合などにおいても、上記と同様な課題を生じる。
そこで、本発明においては、固相抽出法を用いて１つの液体試料から複数の検出物を一括して分析することができる光測定装置を実現することを目的とする。

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、注液口と廃液口とを有し、前記注液口と前記廃液口との間に固相抽出材料が配置された筒状の液体試料容器が収容されて当該液体試料容器を保持する試料容器保持部と、前記液体試料容器の内部に少なくとも先端箇所が挿入可能で当該先端箇所が前記固相抽出材料と対向する複数のセンサ部と、を備え、前記センサ部は、前記固相抽出材料の表面に照射される放射光を放出する光照射部と、前記放射光が前記固相抽出材料の表面で反射された反射光を受光する受光部と、前記先端箇所に位置し、当該先端箇所と前記固相抽出材料との対向方向に延び、光を透過させる透過路と、前記透過路を包囲し、当該透過路から逸れた光を吸収する包囲部材と、を備え、前記固相抽出材料は、前記先端箇所に対向する表面に、液体試料中の特定物質と反応して固相物を形成する試薬が担持された試薬担持箇所を、前記特定物質が異なる複数試薬に対応して複数備え、前記複数のセンサ部は前記複数の試薬担持箇所に個別対応している。

このような光学測定装置によれば、試薬によって形成された固相物が固相抽出材料により液体試料から抽出されるので固相抽出法による元素分析ができる。また、複数の試薬担持部それぞれからの反射光が、透過路と包囲部材との作用によって各センサ部に個別に受け取られて受光部で受光されるので、１つの液体試料に対して複数の検出物それぞれの検出が一括して実行できる。

また、上記光学測定装置において、前記センサ部は、前記放射光を前記光照射部から前記先端箇所に導光する投光用導光部と、前記反射光を前記先端箇所から前記受光部に導光する受光用導光部と、をさらに備えるとともに、前記透過路として、前記投光用導光部に繋がる投光用透過路と、前記受光用導光部に繋がる受光用透過路とを備えることが好ましい。
このような好ましい構造の光学測定装置によれば、導光部によって受光部の位置の自由度が増し、設置スペースに余裕を持たせることができる。

また、上記光学測定装置において、前記包囲部材は、光を吸収する特性を有する顔料を含有した顔料含有樹脂であることが好ましい。このような包囲部材によれば迷光が顔料に効率的に吸収されるので、迷光の複雑な多重反射が抑制される。

更に、包囲部材が上記顔料含有樹脂である上記光学測定装置において、前記透過路は、前記顔料を含有しない、前記包囲部材の樹脂と同じ樹脂であることが好ましい。樹脂が同じであることにより、樹脂界面での反射および散乱が抑制される。

また、上記光学測定装置は、前記試料容器保持部に対して着脱可能な測定部をさらに備え、前記複数のセンサ部が前記測定部に設けられたものであり、前記測定部は、前記試料容器保持部への装着に際して前記液体試料容器と接触して前記複数のセンサ部を前記固相抽出材料に対して位置決めする位置決め部を備えることが好ましい。測定部と液体試料容器との接触によって正確な位置決めが簡素な構造で実現される。

また、位置決め部を備える光学測定装置は、前記位置決め部として、前記センサ部の先端箇所と前記固相抽出材料上の試薬との距離を保つ位置決め部が備えられることにより、簡素な構造でセンサ部の先端箇所と試薬との距離が保たれる。

また、位置決め部を備える光学測定装置は、前記位置決め部として、前記複数のセンサ部と前記複数箇所とを個別対応させる位置決め部が備えられることにより、簡素な構造で複数のセンサ部と複数の試薬との個別対応が実現される。

また、上記光学測定装置は、前記複数のセンサ部が、前記液体試料容器の内部に少なくとも先端箇所が挿入可能な押子に組み込まれ、当該押子は、前記液体試料容器の内部に挿入されることで当該液体試料容器内の液体試料を前記固相抽出材料に対して通液させることも好適である。この好適な光学測定装置によれば、液体試料容器に対する押子の挿入によって液体試料の通液とセンサ部の挿入が同時に実現される。

本発明の光学測定装置によれば、固相抽出法を用いて１つの液体試料から複数の検出物を一括して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の概略構成図である。 液体試料容器の構造を示す図である。 固相抽出材料であるフィルタの構造を示す図である センサ柱の構成例を示す図である。 導光部の断面図である。 センサ柱の下端面を示す図である。 視野限定部とフィルタとの配置を示す図である。 送気部を取り付けた状態を示す図である。 試料容器の挿入方法を説明する図である。 送気部の取付方法を説明する図である。 測定部の取付方法を説明する図である。 液体試料容器に対するセンサ柱の挿入状態を示す図である。 センサ柱の変形例を示す図である センサ部の変形例を示す図である。 視野限定部の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、明示的に参照する図面以外の説明済みの図面についても適宜に参照する場合がある。
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、試料容器保持部１１０と、廃液貯留部１２０と、測定部１３０と、を備える。

試料容器保持部１１０は、その中央部に、液体試料容器２００を収容するための試料容器収容部１１１を備える。試料容器収容部１１１は、筒状の液体試料容器２００の長手方向が鉛直方向に延びる姿勢で液体試料容器２００を収容することができる。

試料容器保持部１１０は、遮光性を有する材料により構成されている。例えば、試料容器保持部１１０は、黒色顔料が分散された樹脂により構成することができる。
図２は、液体試料容器２００の構造を示す図である。

液体試料容器２００は、例えば円筒状（注射筒状）のエンプティリザーバーと呼ばれるカートリッジであり、長手方向における一方の端部に注液口２０１となる開口を有し、他方の端部に廃液口２０２となる開口を有する。液体試料容器２００は、液体試料の量に応じた形状および容量を有する。液体試料容器２００の材質は、特に限定されるものではなく、用途等に応じて適宜選択可能である。例えば樹脂、ガラスを選択して用いてもよい。樹脂であれば、ポリプロピレンを用いてもよい。

また、液体試料容器２００の下部（底部）には、固相抽出材料であるフィルタ２１０が装着されている。ここで、フィルタ２１０は、例えばメンブレンフィルタやフリッツ等の固相抽出フィルタ（ＳＰＥフィルタ：solid phase extraction）とすることができる。フィルタ２１０の表面には試薬２２０が担持されている。
図３は、固相抽出材料であるフィルタ２１０の構造を示す図である。図３には、側面図（Ａ）と平面図（Ｂ）が示されている。

フィルタ２１０の表面には、複数の担持箇所（ここに示す例では例えば３箇所）に、液体試料中の特定物質（即ち検出物）と反応して固相物を形成する試薬２２０が担持されている。試薬２２０は、例えば蒸着法などによって各担持箇所に付与される。試薬２２０としては、例えば金属元素と反応して錯体を形成するものが用いられ、例えば液体試料中のニッケルが検出物の場合はα−フリルジオキシムが用いられ、液体試料中のクロム（VI）が検出物の場合はジフェニルカルバジドが用いられる。また、試薬２２０としては、例えば液体試料中のヒ素（III）が検出物の場合はジベンジルジチオカルバミン酸が用いられ、液体試料中の銅が検出物の場合はジエチルジチオカルバミド酸が用いられる。

フィルタ２１０に設けられた複数の担持箇所それぞれに担持された試薬２２０は、互いに異なる種類の検出物に対応した異なる種類の試薬となっている。このため、一定量の液体試料が所定の流速でフィルタ２１０に対して一度通液されることで、複数種類の検出物が濃縮抽出される。なお、フィルタ２１０の種類や構成、試薬２２０の種類や数については、検出感度や検出物の種類等に応じて適宜選択される。
図１に戻って説明を続ける。

液体試料容器２００は、注液口２０１を上方にして、長手方向が鉛直方向に延びる姿勢で試料容器収容部１１１の上部から挿入され、試料容器収容部１１１に収容され、保持される。

試料容器収容部１１１の底部には開口部が形成されており、試料容器収容部１１１に液体試料容器２００が収容された状態では、液体試料容器２００の廃液口２０２を含む下端部が試料容器収容部１１１の下端面から突出する。

試料容器保持部１１０の下（試料容器保持部１１０における液体試料容器２００の廃液口２０２側）には、廃液貯留部１２０が連結されている。廃液貯留部１２０は、その内部に、フィルタ２１０に液体試料を通液させた後の廃液３０１を暫定的に保持しておく保持空間１２１を備える。試料容器収容部１１１に液体試料容器２００が収容された状態では、液体試料容器２００の廃液口２０２が廃液貯留部１２０の上部に形成された開口部１２２を介して保持空間１２１内に露出する。これにより、試料容器収容部１１１に液体試料容器２００が収容された状態において、液体試料容器２００の廃液口２０２から排出される廃液３０１は、廃液貯留部１２０の保持空間１２１に直接溜まる。

廃液貯留部１２０は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の耐蝕性を有する材料により構成することができる。この場合、試薬２２０としてフッ化物のような薬品を用いる場合でも、廃液を保持することができる。なお、廃液貯留部１２０は、ＡＢＳ樹脂やＰＥＴ樹脂等により構成することもできる。

廃液貯留部１２０は、試料容器保持部１１０に対して着脱可能に構成されていてもよい。また、廃液貯留部１２０の内壁の表面が、耐蝕性を有する材料で覆われていてもよい。なお、特に図示しないが、試料容器保持部１１０から取り外された廃液貯留部１２０の開口部１２２には、当該開口部１２２を塞ぐための蓋部を設置可能であってもよい。

試料容器保持部１１０の上（試料容器保持部１１０における液体試料容器２００の注液口２０１側）には、測定部１３０を連結することができる。測定部１３０は、試料容器保持部１１０に対して着脱可能に構成されている。

測定部１３０は、試料容器保持部１１０上に測定部１３０が連結された状態において液体試料容器２００の中に挿入されるセンサ柱１３１を備える。センサ柱１３１は、鉛直方向を長手方向とする棒状の形状を有する。液体試料容器２００内において、センサ柱１３１の下端部は、フィルタ２１０および試薬２２０に近接し、接触しない。

また、測定部１３０は、給電部１３２と、演算部１３３と、通信部１３４と、を備える。給電部１３２は、センサ柱１３１に電力を供給する。演算部１３３は、センサ柱１３１から送出される測定信号を受信し、当該測定信号に基づき、試料３００の吸光度を計算する。通信部１３４は、演算部１３３により計算された結果を外部装置に送信することができる。通信部１３４は、例えば無線通信により外部装置との間で通信を行うことができる。ただし、通信部１３４による通信方式は、上記に限定されない。通信部１３４は、有線通信により外部装置との間で通信を行ってもよい。

なお、本実施形態では、測定部１３０が演算部１３３を備える場合について説明するが、外部装置が演算部１３３の機能を有する演算手段を備えていてもよい。この場合、通信部１３４は、センサ柱１３１により得られる測定信号を外部装置に送信し、外部装置の演算手段が試薬２２０と反応した固相物の吸光度を計算する。
図４は、センサ柱１３１の構成例を示す図である。

センサ柱１３１は、光源（光照射部）１３１ａと、受光センサ（受光部）１３１ｂと、投光用導光部１３１ｃと、受光用導光部１３１ｄと、視野限定部１３５とを備えたセンサ部１３９を複数（ここでは例えば３つ）備える。光源１３１ａ、受光センサ１３１ｂ、投光用導光部１３１ｃ、受光用導光部１３１ｄおよび視野限定部１３５は、センサ柱１３１に埋設されている。

各センサ部１３９は、光源１３１ａからフィルタ２１０上の対応する試薬２２０の担持箇所に対して照射光を照射し、試薬２２０によって生成抽出された固相物により反射された反射光を受光センサ１３１ｂによって受光するように構成されている。

光源１３１ａは、フィルタ２１０の光照射面（上面）に対向する位置に配置される。受光センサ１３１ｂは、光源１３１ａと同様に、フィルタ２１０の光照射面に対向する位置に配置される。光源１３１ａは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、受光センサ１３１ｂは、例えばフォトダイオードである。なお、光源１３１ａは、レーザダイオードであってもよい。また、受光センサ１３１ｂは、ＲＧＢカラーセンサや光電子倍増管などであってもよい。

光源１３１ａと視野限定部１３５との間には、光源１３１ａから放出される照射光を視野限定部１３５へ導光する投光用導光部１３１ｃが配置されている。また、受光センサ１３１ｂと視野限定部１３５との間には、試薬２２０の担持箇所で反射された反射光を受光センサ１３１ｂに導光する受光用導光部１３１ｄが配置されている。投光用導光部１３１ｃおよび受光用導光部１３１ｄとしては、例えば光ファイバが採用される。図５にセンサ柱１３１の断面図が示されている。照射光および反射光が投光用導光部１３１ｃおよび受光用導光部１３１ｄによって導光されることにより、図４に示すように、光源１３１ａおよび受光センサ１３１ｂの配置スペースに余裕を持たせることができる。

投光用導光部１３１ｃの光出射端および受光用導光部１３１ｄの光入射端は、センサ柱１３１の下端面に配置された視野限定部１３５に繋がっている。そして、センサ柱１３１は、その下端面がフィルタ２１０の表面（上面）の近傍に位置するまで、液体試料容器２００の内部に挿入可能である。

図６は、センサ柱１３１の下端面を示す図であり、図７は、視野限定部１３５とフィルタ２１０との配置を示す図である。但し、配置は模式的に示されており、サイズや角度などは正確ではない。

視野限定部１３５は、投光用導光部１３１ｃの光出射端に繋がった投光用透過路１３５ａと、受光用導光部１３１ｄの光入射端に繋がった受光用透過路１３５ｂと、それら投光用透過路１３５ａおよび受光用透過路１３５ｂを包囲した包囲部材１３５ｃとを備えている。投光用透過路１３５ａおよび受光用透過路１３５ｂは、センサ柱１３１の下端面とフィルタ２１０とが対向した対向方向に延びている。

投光用透過路１３５ａおよび受光用透過路１３５ｂは、照射光Ｌｐおよび反射光Ｌｒに対して透明な樹脂（例えば、シリコーン樹脂）により構成される。また、包囲部材１３５ｃは、顔料含有樹脂からなり、投光用透過路１３５ａおよび受光用透過路１３５ｂから逸れた光を吸収する。ここで、顔料含有樹脂は、光透過特性を有する樹脂（例えば、シリコーン樹脂）に、迷光を吸収する特性を有する顔料を含有したものである。上記顔料は、例えば、黒色顔料であるカーボンブラック等を採用することができる。

受光用透過路１３５ｂは、試薬２２０の担持箇所で反射された反射光Ｌｒ０のうち、光源１３１ａからの照射光Ｌｐの光軸とのなす角が所定の小角度θとなる反射光Ｌｒを透過させる。受光用透過路１３５ｂは、上記の反射光Ｌｒを受光用導光部１３１ｄへと透過させるため、図６に示すように投光用透過路１３５ａに対して水平方向に近接して配置される。

視野限定部１３５によって限定される反射光Ｌｒの角度θとしては０°＜θ≦９°の角度が好ましい。この角度θは、光源１３１からフィルタ２１０の光照射面の法線方向に照射され試薬２２０の担持箇所で反射される反射光のうち、正反射光（鏡面反射光）とほぼ等しい方向に進む光を受光できる角度である。

角度θは、できるだけ小さい方が試料濃度と光応答との関係が線形に近づくため、好ましい。また、角度θは、できるだけ小さい方が測定部１３１の液体試料容器２００への挿入部分を細くすることができるため、好ましい。

このような視野限定部１３５により、フィルタ２１０上に担持された複数種類の試薬２２０それぞれの担持箇所で反射された反射光は、互いに混じらずに、各担持箇所（各試薬２２０）に対応した各センサ部１３９で個別に受け取られる。従って、各センサ部１３９の受光センサ１３１ｂは、対応する検出物の反射光を個別に受光することになるので、複数種類の試薬２２０に対応した複数種類の検出物の吸光度が一括で測定される。また、透過路と包囲部材が用いられた簡素な構造で複数種類の検出物の測定が可能となり、小型化・軽量化も容易である。

投光用透過路１３５ａおよび受光用透過路１３５ｂを構成する透明な樹脂と、顔料含有樹脂を構成する光透過性を有する樹脂との材質は同じにすることができる。これにより、両樹脂の界面での反射および散乱が抑制される。また、顔料含有樹脂に入射した迷光は、その顔料含有樹脂で吸収され、投光用透過路１３５ａおよび受光用透過路１３５ｂにほとんど戻らず、迷光の複雑な多重反射がほとんど発生しない。

したがって、センサ柱１３１の光学系は、複雑な多重反射に対応する必要がなく、小型・簡便化される。結果として、光学測定装置１００も小型化される。上記したシリコーン樹脂で構築した視野限定部１３５の技術を、ＳＯＴ（Silicone Optical Technologies）と呼称する。

なお、光源１３１ａからフィルタ２１０に至る光路上や、フィルタ２１０から受光センサ１３１ｂに至る光路上には、必要に応じて光学フィルタが配置されてもよい。

また、本実施形態では、センサ柱１３１における液体試料容器２００内に挿入される部分（挿入部分）の外形が円柱形状である場合について説明するが、当該挿入部分の外形は上記に限定されるものではない。挿入部分の断面形状およびサイズは、液体試料容器２００の断面形状およびサイズに対応させて任意に設定可能である。
図８は、測定部１３０に替えて送気部１４０が試料容器保持部１１０に連結された光学測定装置１００を示す図である。

上述したように、測定部１３０は、試料容器保持部１１０に対して着脱可能である。測定部１３０が取り外された試料容器保持部１１０の上（試料容器保持部１１０における液体試料容器２００の注液口２０１側）には、図８に示すように、送気部１４０を連結することができる。

送気部１４０は、ポンプ１４１と、送気チューブ１４２と、を備える。ポンプ１４１は、送気チューブ１４２を介して液体試料容器２００内に空気を送る小型の電動エアーポンプである。本実施形態では、送気部１４０から送られる空気圧を利用して液体試料容器２００内を加圧する加圧方式を採用し、固相抽出処理を迅速にかつ再現性良く行うようにする。

なお、ポンプ１４１は、送気球などの手動ポンプであってもよい。ただし、手動ポンプの場合、一定の圧力で加圧することが困難であるため、安定した送気を行うためには電動ポンプを利用することが好ましい。

液体試料を固相抽出材料に対して通液させる方式としては、上記の加圧方式の他に、例えば枝付きフラスコやアスピレータ等を利用して減圧条件下で送液を行う吸引方式が採用されてもよい。
以下、光学測定装置１００の使用方法について説明する。
まず、検出物が含まれている可能性がある液体試料を所定の液量分用意する。

次に、図９に示すように、試料容器保持部１１０の試料容器収容部１１１に、液体試料が注液されていない空の液体試料容器２００をセットする。液体試料容器２００の内部には固相抽出材料であるフィルタ２１０が、試薬２２０を担持している面を上向きにセットされている。

試料容器保持部１１０に液体試料容器２００をセットしたら、液体試料容器２００の注液口２０１から液体試料を注液する。次に、図１０に示すように、液体試料３０２が注液された液体試料容器２００を保持する試料容器保持部１１０に、送気部１４０を連結する。

そして、上述した図８に示すように、送気部１４０より液体試料容器２００の内部に送気を行う。これにより、液体試料３０２がフィルタ２１０を通液し、液体試料３０２に検出物が含まれている場合にはフィルタ２１０上の試薬２２０と反応して固相物が形成される。固相物はフィルタ２１０によって試薬２２０の担持箇所に捉えられ、担持箇所が着色される。フィルタ２１０を通液した廃液３０１は、液体試料容器２００の廃液口２０２より排出されて廃液貯留部１２０に保持される。

次に、試料容器保持部１１０から送気部１４０を取り外し、図１１に示すように、試料容器保持部１１０に測定部１３０を連結する。このとき、図１に示すように、測定部１３０のセンサ柱１３１が液体試料容器２００の内部に挿入され、センサ柱１３１の下端面がフィルタ２１０の注液側表面（上面）の近傍で対向する。
図１２は、液体試料容器２００に対するセンサ柱１３１の挿入状態を示す図である。

液体試料容器２００には、容器内部（径方向内側）に向かって例えば円環状に突き出した突出部２３０が備えられ、センサ柱１３１の先端部の周囲には、径方向外側に向かって例えば円環状に突き出したフランジ部１３６が備えられている。センサ柱１３１は、フランジ部１３６が突出部２３０に当接するまで液体試料容器２００内に挿入される。

また、測定部１３０にはセンサ柱１３１の根元側に、液体試料容器２００の端面に向かってセンサ柱１３１と並んで突き出した位置決め部１３７が設けられていて、センサ柱１３１が液体試料容器２００内に挿入されると位置決め部１３７が液体試料容器２００の上端面に突き当たる。

このように、センサ柱１３１の先端側と根元側とで当接構造が設けられているため、センサ柱１３１の挿入によってセンサ柱１３１の下端面がフィルタ２１０表面の近傍に位置決めされる。

更に、液体試料容器２００の端面には、全周のうちの特定箇所に回り止め２４０が設けられている。位置決め部１３７の先端には位置決め溝１３８が設けられ、この位置決め溝１３８に回り止め２４０が陥入（嵌合）することにより、液体試料容器２００はセンサ柱１３１に対して回り止めされる。この結果、センサ柱１３１に組み込まれている複数のセンサ部１３９と、フィルタ２１０上に担持されている複数箇所の試薬２２０とが対応する。

このように、測定部１３０のセンサ柱１３１などが、試料容器保持部１１０を介さずに液体試料容器２００と直接に接触して相互に位置決めされることにより、正確な位置決めが簡素な構造で実現される。

このように位置決めされた状態で、測定部１３０は、図４に示す光源１３１ａを駆動し、所定の波長成分を有する光を放出させる。光源１３１ａから放出された光は、投光用導光路１３１ｃおよび投光用透過路１３５ａを通してフィルタ２１０の表面に照射される。すると、試薬２２０により形成された固相物によって所定の波長の光が吸収され、試薬２２０の担持箇所から反射した反射光は、測定部１３０の受光用透過路１３５ｂに入射して受光用導光路１３ｄに伝播し、受光センサ１３１ｂにより受光される。

このように、固相抽出材料であるフィルタ２１０を用いて固相物として抽出された検出物に対して光を照射し、その反射光を受光するので、固相物の吸光度を適切に測定し精度良く比色定量を行うことができる。吸光光度法を採用することで、装置を携帯可能な程度に小型化することができる。

また、液体試料容器には様々な形状があるが、一般的には筒状である。液体試料の液量は、どの程度濃縮したいかにより異なるため、液体試料容器は必然的に長くなる。固相抽出材料は、その液体試料容器の先端に固定されることが多く、取り出すのが不便である。これに対して、本実施形態では、センサ柱１３１を筒状の液体試料容器２００の内部に挿入して光測定を行うことができるので、固相抽出材料であるフィルタ２１０を液体試料容器２００から取り出す必要が無い。

また、センサ部１３９は、センサ柱１３１の先端箇所に、当該先端箇所とフィルタ２１０との対向方向に延び光を透過させる透過路（投光用透過路１３５ａおよび受光用透過路１３５ｂ）と、透過路を包囲し当該透過路から逸れた光を吸収する包囲部材１３５ｃとを備え、複数のセンサ部１３９が複数箇所の試薬２２０担持部に個別対応している。したがって、フィルタ２１０表面に複数設けられた試薬２００の担持箇所それぞれに適切に光を照射し、その反射光を高精度に受光することができる。

さらに、光学測定装置は、送気部１４０と測定部１３０とを交換するだけで、抽出後の固相物に対して即座に光測定を行うことができるので、オンサイトでの活用に非常に便利である。

また、本実施形態における光学測定装置１００は、試料容器保持部１１１の下に、液体試料容器２００の廃液口２０２から排出される廃液３０１を貯留する廃液貯留部１２０を備えることができる。

検体を着色するための試薬は、基本的には研究室等の施設において適切に廃棄されるものであり、試薬と接触した廃液を屋外などの自然環境で廃棄することは環境保護上許されない。本実施形態では、使用済みの廃液３０１を廃液貯留部１２０に保持することができるので、その場に廃棄しないようにすることができる。また、廃液貯留部１２０は、試料容器保持部１１０に対して着脱可能に連結される構成であってもよい。この場合、試料容器保持部１１０から取り外すことで、廃液貯留部１２０の移送が容易となり、研究室等の施設に持ち帰って適切に廃液３０１を廃棄することができる。

以上のように、本実施形態における光学測定装置１００は、携帯可能な程度に小型化が可能で持ち運びに簡便であり、自然環境を主とする採取場所において採取した液体サンプルから抽出した複数の成分について、その場観察が可能な装置とすることができる。
したがって、例えば鉱山近傍の河川に含まれる複数種類の環境汚染物質を、現場で迅速かつ適切に定量することが可能となる。
（変形例）
上記実施形態に対する変形例について以下説明する。以下の説明では、上記実施形態で説明した構成部分と同様の構成部分については重複説明を省略する。

上記実施形態においては、送気部１４０によって液体試料をフィルタ２１０に通液させる場合について説明したが、通液手段は上記に限定されるものではない。例えば図１３に示すように、センサ柱１３１に設けられたフランジ部１３６が例えばゴム製で、センサ柱１３１が注射筒状の液体試料容器２００に対し押子として機能してもよい。このような変形例では、液体試料容器２００内に液体試料が注液された後、センサ柱１３１が液体試料容器２００に挿入されることによって液体試料がフィルタ２１０に通液される。

また、上記実施形態においては、センサ柱１３１が投光用導光路１３１ｃおよび受光用導光路１３１ｄを備える場合について説明したが、センサ柱１３１に組み込まれたセンサ部１３９の構成は上記に限定されるものではない。例えば図１４に示すセンサ部１３９のように、光源１３１ａおよび受光センサ１３１ｂが視野限定部１３５に直接繋がった構成であってもよい。光源１３１ａおよび受光センサ１３１ｂが視野限定部１３５に直接繋がることで構成が簡素化される。

また、光源１３１ａおよび受光センサ１３１ｂが視野限定部１３５に直接繋がる構成としては、図１５に示すように、照射光Ｌｐと反射光Ｌｒとの双方が透過する投光受光用透過路１３５ｄを備えた構成であってもよい。

投光受光用透過路１３５ｄは、光源１３１ａから放出されてフィルタ２１０上の試薬２２０の担持箇所に向かう照射光Ｌｐを透過させるとともに、試薬２２０の担持箇所で反射された反射光Ｌｒを受光センサ１３１ｂへと透過させる。

投光受光用透過路１３５ｄは、光源１３１ａおよび受光センサ１３１ｂ側を底面とする円錐台形状を有する。つまり、投光受光用透過路１３５ｄのフィルタ２１０に対面する側の面積は、光源１３１ａおよび受光センサ１３１ｂに対面する側の面積よりも小さい。そして、当該円錐台の底面に垂直な面における円錐台の母線のなす角度は、所定の角度θに設定されている。

この視野限定部１３５において、投光受光用透過路１３５ｄの円錐の高さ方向は、センサ柱１３１の軸方向に一致するとともに、センサ柱１３１の先端部がフィルタ２１０と対向した対向方向にも一致する。つまり、投光受光用透過路１３５ｄは、センサ柱１３１とフィルタ２１０との対向方向に延びている。そして、センサ柱１３１は、軸方向がフィルタ２１０の光照射面の法線方向となるように配置される。光源１３１ａからの照射光Ｌｐの光軸とのなす角が所定の小角度θとならずに投光受光用透過路１３５ｄから逸れた光は、包囲部材１３５ｃに吸収され、受光センサ１３１ｂには到達しない。

このように、投光用と受光用とで透過路が共用される構成の場合も、試薬２２０の複数の担持箇所それぞれによる反射光Ｌｒが、各担持箇所に対応した各受光センサ１３１ｂによって個別に受光されるので、複数種類の検出物について一括検出が可能となる。

なお、上記説明では、透明な樹脂により構成された透過路が例示されているが、透過路は空洞であってもよい。その場合、透過路とそれを包囲する顔料含有樹脂からなる包囲部材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顔料含有樹脂によって吸収されるので、迷光の複雑な多重反射はある程度抑制される。

１００…光学測定装置、１１０…試料容器保持部、１１１…試料容器収容部、１２０…廃液貯留部、１３０…測定部、１３１…センサ柱、１３１ａ…光源、１３１ｂ…受光センサ、１３１ｃ…投光用導光部、１３１ｄ…受光用導光部、１３５…視野限定部、１３５ａ…投光用透過路、１３５ｂ…受光用透過路、１３５ｃ…包囲部材、１３５ｄ…投光受光用透過路、１３６…フランジ部、１３７…位置決め部、１３８…位置決め溝、１３９…センサ部、１４０…送気部、１４１…ポンプ、１４２…送気チューブ、２００…液体試料容器、２１０…フィルタ、２２０…試薬、２３０…突出部、２４０…回り止め、３０１…廃液

Claims (8)

1. 注液口と廃液口とを有し、前記注液口と前記廃液口との間に固相抽出材料が配置された筒状の液体試料容器が収容されて当該液体試料容器を保持する試料容器保持部と、
   前記液体試料容器の内部に少なくとも先端箇所が挿入可能で当該先端箇所が前記固相抽出材料と対向する複数のセンサ部と、を備え、
   前記センサ部は、
   前記固相抽出材料の表面に照射される放射光を放出する光照射部と、
   前記放射光が前記固相抽出材料の表面で反射された反射光を受光する受光部と、
   前記先端箇所に位置し、当該先端箇所と前記固相抽出材料との対向方向に延び、光を透過させる透過路と、
   前記透過路を包囲し、当該透過路から逸れた光を吸収する包囲部材と、を備え、
   前記固相抽出材料は、前記先端箇所に対向する表面上の複数箇所に、液体試料中の特定物質と反応して有色の固相物を形成する試薬を担持し、
   前記複数のセンサ部は前記試薬が担持された前記複数箇所に個別対応していることを特徴とする光学測定装置。
2. 前記センサ部は、
   前記放射光を前記光照射部から前記先端箇所に導光する投光用導光部と、
   前記反射光を前記先端箇所から前記受光部に導光する受光用導光部と、をさらに備えるとともに、
   前記透過路として、前記投光用導光部に繋がる投光用透過路と、前記受光用導光部に繋がる受光用透過路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
3. 前記包囲部材は、光を吸収する特性を有する顔料を含有した顔料含有樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学測定装置。
4. 前記透過路は、前記顔料を含有しない、前記包囲部材の樹脂と同じ樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の光学測定装置。
5. 前記試料容器保持部に対して着脱可能な測定部をさらに備え、
   前記複数のセンサ部が前記測定部に設けられたものであり、
   前記測定部は、前記試料容器保持部への装着に際して前記液体試料容器と接触して前記複数のセンサ部を前記固相抽出材料に対して位置決めする位置決め部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学測定装置。
6. 前記位置決め部として、前記センサ部の先端箇所と前記固相抽出材料上の試薬との距離を保つ位置決め部を備えることを特徴とする請求項５に記載の光学測定装置。
7. 前記位置決め部として、前記複数のセンサ部と前記複数箇所とを個別対応させる位置決め部を備えることを特徴とする請求項５に記載の光学測定装置。
8. 前記複数のセンサ部が、前記液体試料容器の内部に少なくとも先端箇所が挿入可能な押子に組み込まれ、当該押子は、前記液体試料容器の内部に挿入されることで当該液体試料容器内の液体試料を前記固相抽出材料に対して通液させ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。

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