JP4094975B2 - 濃度測定装置 - Google Patents
濃度測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4094975B2 JP4094975B2 JP2003071966A JP2003071966A JP4094975B2 JP 4094975 B2 JP4094975 B2 JP 4094975B2 JP 2003071966 A JP2003071966 A JP 2003071966A JP 2003071966 A JP2003071966 A JP 2003071966A JP 4094975 B2 JP4094975 B2 JP 4094975B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- specimen
- optical
- beam splitter
- linearly polarized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、検体中に含まれる旋光性物質の濃度、特に、グルコース、果糖などの糖類やアルブミンなどのタンパク類等の濃度を測定する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
旋光性を持った物質を含む検体における旋光性物質の濃度を測定する手段として、検体に光を照射しその旋光角から濃度を求める方法は有用であるといえる。例えばグルコースの濃度を測定する方法としては、酵素を用いた測定方法などが一般的である。しかし、この様な方法では装置の一部が検体に触れる必要があり、また、測定原理上測定回数に限度があるため一定期間ごとに装置の一部を交換するなどの処置を行う必要が生じる。
【0003】
その点、光を用いる旋光角測定方式に於いては直接検体に触れることなく測定することが可能であるため、比較的長い期間において特にメンテナンス等を必要とせず装置の使用が可能である。ここで、その期間は光源の寿命に依存するものである。
【0004】
旋光角測定方式の原理は次式、
θ(λ)=α(λ)・c・l
で表される。ここで、θ(λ)は光線の波長をλとしたときの旋光角、α(λ)は光線の波長をλとしたときの比旋光度、cは旋光性物質の濃度、lは光路長である。これより、比旋光度αと光路長lは測定前に既知であるため、旋光角θ(λ)を測定することにより、旋光性物質の濃度cが求まる。
図3は一般的な旋光角測定装置例の概略図である(たとえば非特許文献1参照)。光源301より出射した光線を第一の偏光子302に照射する。第一の偏光子302によって光線は第一の偏光子302の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となり、次に直線偏光を旋光角度変調素子303に照射する。旋光角度変調素子303を通過する際に直線偏光は旋光するが、仮に旋光角度変調素子303が電気光学的なものだとすると直線偏光の旋光角度は外部より印加する電圧に依存する。次に旋光した直線偏光を検体304に照射する。ここで、直線偏光は検体304を通過する際、検体304中に含まれる旋光性物質によってある程度旋光される。次に検体304を通過した光線を第二の偏光子305に照射することで、第二の偏光子305の透過軸方向の光線のみが透過し、光検出器306の受光部に到達する。光検出器306は受光した光線の強度変化を電圧変化として出力するものである。従って光検出器306からの出力電圧の旋光角変調素子303に印加する電圧に対する依存性を測定することにより、検体304による旋光角θを測定することが出来る。
【0005】
【非特許文献1】
佐藤勝昭著「光と磁気」朝倉書店、1988年4月5日、p.5〜11
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法により原理的には旋光角を求めることは可能だが、実際の測定を行うと、温度等の様々な外乱の影響により安定した測定結果を得ることは難しい。これは例えば温度に関しては温度変化により、レーザの出力強度、旋光角度変調素子の旋光量、旋光性物質の比旋光度等がそれぞれ変化してしまう可能性があるためである。
【0007】
そこで本発明では上記の課題を解決して、旋光性物質の濃度を測定する方法として旋光角測定方式を用い、かつ、安定した測定結果を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するために本発明による濃度測定装置は、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明は、光線を出力する光源と、光線を直線偏光に変換する偏光子と電気光学的な旋光角度変調素子としての液晶素子と、光強度検出手段を備え、検体中の旋光性物質による旋光角を測定することにより検体中の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、測定用の光学系に測定結果を補正するための参照用の光学系を付加したことを特徴とする。
【0009】
また、本発明の濃度測定装置は、直線偏光から参照用の光学系に入射させる直線偏光を取り出す際にビームスプリッタを用い、ビームスプリッタへの入射光とビームスプリッタからの反射光の成す角度が30°以下の鋭角となるようにビームスプリッタを配置することが好ましい。
【0010】
また、本発明の濃度測定装置は、ビームスプリッタに入射させる直線偏光の偏光面がビームスプリッタに対してs波成分を中心に変動するように、偏光子もしくは電気光学的な旋光角度変調素子を配置することが好ましい。
【0011】
また、本発明の濃度測定装置は、検体が尿であり検体中の旋光性物質が尿中グルコースもしくは尿中アルブミンである場合により有用である。
【0012】
また、本発明の濃度測定装置は、検体が果物であり検体中の旋光性物質が果糖である場合により有用である。
【0013】
(作用)
検体中の旋光性物質による旋光角を測定することにより検体中の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、検体に照射する測定用の光学系の他に、測定結果を補正するための参照用の光学系を付加し、更に参照用の光線を取り出す際のビームスプリッタの角度を鋭角に限定することにより測定外乱の影響を受けにくく安定した測定結果を得ることが可能となる。また、ビームスプリッタに照射する直線偏光の偏光面をあらかじめ定めておくという手法を用いても測定結果を安定させることが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を利用した濃度測定装置の最適な実施形態を説明する。
【0015】
(第一の実施形態)
図1は本発明の第一の実施形態の例である。図1において光源101より出射された光線を第一の偏光子102に照射する。ここで、光源101はレーザダイオードなど、ある一定の波長の光線を出射するものである。第一の偏光子102によって光線は第一の偏光子102の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となる。次に直線偏光を電気光学的な旋光角度変調素子である液晶素子103に照射する。この際、液晶素子103への印加電圧Vlcdに応じて液晶素子を通過する光線の偏光面が回転する。次に液晶素子103を通過した光線をビームスプリッタ104に照射する。この際、ビ−ムスプリッタ104への入射光とビームスプリッタ104からの反射光の成す角度をθ1とし、ビームスプリッタ104の素材としてはガラス等を用いる。ここで、ビームスプリッタ104による透過光は測定用の光学系(a)に入射し、反射光は測定結果を補正するための参照用の光学系(b)に入射する。
【0016】
測定用の光学系(a)に関しては、透過光は検体105に照射する。ここで、検体105は未知の濃度の旋光性物質が含まれるものであり、そのため検体105を通過した後の光線は通過前と比べて旋光したものとなる。次に検体105を透過した光線を第二の偏光子106に照射する。光線は第二の偏光子106を通過する際、その透過軸方向の光線のみが透過し、第一の光検出器107の受光部に到達する。第一の光検出器107は受光した光線の強度変化を電圧変化として出力するものである。従って光学系(a)の系に於いては、第一の光検出器107からの出力電圧Vout1が得られる。
【0017】
次に、測定結果を補正するための参照用の光学系(b)に関しては、ビームスプリッタ104からの反射光を第三の偏光子108に照射する。光線は第三の偏光子108を通過する際、その透過軸方向の光線のみが透過し、第二の光検出器109の受光部に到達する。従って光学系(b)の系に於いては、第二の光検出器109からの出力電圧Vout2が得られる。
【0018】
本来、外乱因子がなにもなく測定結果にばらつきが見られない場合には、光学系(a)からの出力電圧Vout1と液晶素子への印加電圧Vlcdより旋光角を求めることが可能であるが、実際には温度や光源からの出力の不安定度のなどの外乱により影響を受けてしまい測定結果がばらついてしまうため、補正用として光学系(b)からの出力電圧Vout2を用いる。出力電圧Vout1は検体を通過した光線の出力であり、出力電圧Vout2は検体を通過しない光線の出力であるため、両者の差を測定することにより、検体中の旋光性物質による旋光角を求めることができる。
【0019】
またこの際、ビ−ムスプリッタ104への入射光とビームスプリッタ104からの反射光の成す角度θ1に関しては、30°以下の鋭角とする。これは反射時に光の偏光状態は少なからず変化してしまうが、上記範囲においては透過光の偏光面の変化と反射光の偏光面の変化に、より相関が得られると考えられるためである。
【0020】
図2はガラスの反射特性におけるp波とs波の強度反射率の角度依存性を表す。図2に表示される角度はガラスの法線方向と入射光の成す角を表しており、Rsはs波の強度反射率、Rpはp波の強度反射率である。また、θBはブリュースター角を表し、ブリュースター角においてRpは0となる。ここで、ガラスに直線偏光を入射した場合を仮定する。入射直線偏光の偏光方向が微少に変化したとき、その入射光の偏光方向が変化した角度と反射光の偏光方向が変化した角度には多少なりともずれが生じ、その大きさはRs/Rpに依存して変化すると考えられる。すなわちブリュースター角付近においてはRs/Rpの値が大きいためずれ量が大きくなってしまう。逆に、ガラスの法線方向と入射光の成す角が15°以下の領域、すなわち入射光と反射光の成す角度が30°以下の領域においてはRs/Rpの値が1に近い値となるため、入射光と反射光の偏光面の変化量のずれは非常に小さい。よって、上記範囲において反射させた光線を用いた場合に、より参照系として有効となる。
【0021】
この場合、測定用の光学系からの出力Vout1の値が何らかの外乱の影響でばらついた場合においても、上記で得られた参照用の光学系からの出力Vout2の値を用いることにより、外乱の影響によるばらつきを補正でき、検体中の旋光性物質の濃度の安定した測定結果が得られる。
【0022】
実際に、θ1=30°、90°において同濃度のサンプルの測定を数回行ったときのVout1とVout2の差ΔVoutを観察するとそのばらつき範囲は、θ1=30°の場合に±0.5mV以下、θ1=90°の場合に±2mV程度という結果が得られており、鋭角に反射させた光線を参照用に用いた場合により安定した測定結果が得られている。ここでθ1を30°以下とした場合は図2におけるRs/Rpの値はより1に近い値となるため、上記結果と同程度もしくはそれ以上の安定性が得られることは明らかである。
【0023】
(第二の実施形態)
次に第二の実施形態について説明する。装置の構成は第一の実施形態と同様であり、光源101、第一の偏光子102、液晶素子103、ビームスプリッタ104、検体105、第二の偏光子106、第一の光検出器107、第三の偏光子108、第二の光検出器109を有し、ビームスプリッタ104によって測定用の光学系(a)と測定結果を補正するための参照用の光学系(b)に分かれる。しかしこの際、ビームスプリッタ104の光線に対する角度は特に言及しない。
【0024】
第一の実施形態と同様に光源101から出射した光線は第一の偏光子102を通過し、直線偏光となって液晶素子103に照射される。液晶素子103を通過した光線は旋光された直線偏光となり104に到達する。この際、ビームスプリッタ104に到達する光線がビームスプリッタ104に対してほぼs波成分となるようにする。この方法としては第一の偏光子102の透過軸を調節する、あるいは液晶素子の配向面方向を調節するなどが挙げられる。ここで、濃度測定を行う際、液晶素子103によって旋光させる旋光角の範囲は非常にわずかである。これは精度の良い測定を行うためである。よってビームスプリッタ104に対してs波が中心となるように旋光させることによって液晶素子103を通過した光線はビームスプリッタ104に対してほぼs波成分のみとなる。この状態の光線がビームスプリッタ104に入射した際、その反射光の偏光状態は図2に示すp波とs波の反射強度率の比に依存しないため、透過光と比較して非常に相関の良い出力が得られ、参照系として有効である。
【0025】
第二の実施形態に関しても、測定用の光学系からの出力Vout1のばらつきは参照用の光学系からの出力Vout2によって補正することができるため、安定した測定結果が得られる。
【0026】
この方式を用いることで、尿中に含まれる旋光性物質であるグルコース、アルブミン濃度や果物中に含まれる果糖などのより安定した測定が可能である。
【0027】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明の濃度測定装置においては、下記に記載する効果を有する。
【0028】
検体中の旋光性物質による旋光角を測定することにより検体中の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、検体に照射する測定用の光学系の他に、参照用の光学系を付加し、参照用の光学系から得られた値を用いて測定結果を補正することにより安定した濃度測定が可能となる。
【0029】
更に参照用の光線を取り出す際のビームスプリッタへの入射光と反射光の成す角度を鋭角に限定することにより透過光と反射光の偏光面のずれを小さくすることができる。これより、測定用の光学系から得られた値と参照用の光学系から得られた値の非常に良い相関が得られ、安定した濃度測定が可能となる。また、ビームスプリッタに照射する直線偏光の偏光面をビームスプリッタに対してほぼs波となるようにあらかじめ定めておくという手法を用いても測定結果を安定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態における濃度測定装置の構成を示す図である。
【図2】ガラスの反射特性におけるp波とs波の強度反射率の角度依存性を表す図である。
【図3】従来例における旋光角度測定装置の概略図である。
【符号の説明】
101 光源
102 第一の偏光子
103 電気光学的な旋光角度変調素子
104 ビームスプリッタ
105 検体
106 第二の偏光子
107 第一の光検出器
108 第三の偏光子
109 第二の光検出器
Claims (3)
- 光線を出力する光源と、光線を直線偏光に変換する偏光子と電気光学的な旋光角度変調素子としての液晶素子と、光強度検出手段とを備え、検体中の旋光性物質による旋光角を測定することにより該検体中の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置であって、測定結果を補正するための参照用の光学系を有し、前記直線偏光から前記参照用の光学系に入射させる直線偏光を取り込むビームスプリッタを有し、前記ビームスプリッタに入射させる前記直線偏光の偏光面が前記ビームスプリッタに対してs波成分を中心に変動するように、前記偏光子または前記電気光学的な旋光角度変調素子を配置する濃度測定装置。
- 前記検体は尿であり、前記検体中の旋光性物質は尿中グルコースまたは尿中アルブミンであることを特徴とする請求項1に記載の濃度測定装置。
- 前記検体は果物であり、前記検体中の旋光性物質は果糖であることを特徴とする請求項1に記載の濃度測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003071966A JP4094975B2 (ja) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | 濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003071966A JP4094975B2 (ja) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | 濃度測定装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004279250A JP2004279250A (ja) | 2004-10-07 |
JP2004279250A5 JP2004279250A5 (ja) | 2006-08-10 |
JP4094975B2 true JP4094975B2 (ja) | 2008-06-04 |
Family
ID=33288276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003071966A Expired - Fee Related JP4094975B2 (ja) | 2003-03-17 | 2003-03-17 | 濃度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4094975B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0500570D0 (en) * | 2005-01-12 | 2005-02-16 | Enfis Ltd | Sensing in meat products and the like |
PT103606B (pt) * | 2006-11-15 | 2009-03-16 | Biosurfit Sa | Dispositivo de detecção dinâmico baseado no efeito de ressonância de plasmão de superfície |
WO2015022897A1 (ja) * | 2013-08-13 | 2015-02-19 | 日本電気株式会社 | 投射装置および投射方法 |
JP2016033484A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 横河電機株式会社 | 参照光分岐用光学系 |
KR102273485B1 (ko) * | 2019-12-05 | 2021-07-06 | 주식회사 신코 | 멀티형 형광측정기 |
-
2003
- 2003-03-17 JP JP2003071966A patent/JP4094975B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004279250A (ja) | 2004-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109115690B (zh) | 实时偏振敏感的太赫兹时域椭偏仪及光学常数测量方法 | |
US6128080A (en) | Extended range interferometric refractometer | |
Nguyen et al. | Error correction for calibration and data reduction in rotating-polarizer ellipsometry: applications to a novel multichannel ellipsometer | |
US20130265584A1 (en) | Temperature-stable incoherent light source | |
US6620622B1 (en) | Method of polarimetry and method of urinalysis using the same | |
US8576405B2 (en) | Heterodyne polarimeter with a background subtraction system | |
JP3072040B2 (ja) | 旋光度測定方法、旋光計、尿検査方法及び尿検査装置 | |
JP4094975B2 (ja) | 濃度測定装置 | |
US8199328B2 (en) | Polarimeter employing a fizeau interferometer | |
JPS63274842A (ja) | 水蒸気光吸収線の2次微分曲線を利用した高精度湿度測定方法 | |
US20210341382A1 (en) | Laser device for polarisation interferometry | |
JP2008134076A (ja) | ガス分析装置 | |
Grubbs et al. | High resolution stimulated Brillouin gain spectrometer | |
US3967902A (en) | Method and apparatus for investigating the conformation of optically active molecules by measuring parameters associated with their luminescence | |
JP3350877B2 (ja) | 旋光度測定方法、濃度測定方法 | |
JP4343743B2 (ja) | 旋光度測定装置および濃度測定装置 | |
JP4119385B2 (ja) | 光熱変換測定装置 | |
TWI479141B (zh) | Ellipsometry and polarization modulation ellipsometry method for the | |
Wu et al. | Single-beam self-referenced phase-sensitive surface plasmon resonance sensor with high detection resolution | |
JP2713190B2 (ja) | 光学特性測定装置 | |
JP2004279380A (ja) | 旋光度測定装置 | |
Ribeiro et al. | A new approach to polarimetric measurements based on birefringent crystals and diode lasers | |
JP2012148034A (ja) | 被測定物内の成分濃度の測定装置 | |
JP2004294355A (ja) | 濃度測定装置 | |
JP4838012B2 (ja) | 光熱変換測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060215 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060623 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071218 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080213 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080304 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080306 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4094975 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150314 Year of fee payment: 7 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |