JP6920943B2 - Optical measuring device and optical measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置および方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and a method for measuring the intensity of light generated in a sample in response to irradiation of the sample with light.
試料への光の照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測することにより、該試料を分析することができる。このような光計測を行う装置は、試料に照射される照射光を出力する光源と、その試料において発生する発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出器と、その検出信号の値(アナログ値)に応じたデジタル値を出力する処理部と、を備える(特許文献1参照)。 The sample can be analyzed by measuring the intensity of the light generated in the sample in response to the irradiation of the sample with light. Devices that perform such light measurement include a light source that outputs the irradiation light that is applied to the sample, a photodetector that detects the intensity of the generated light generated in the sample and outputs a detection signal, and the detection signal. A processing unit that outputs a digital value according to a value (analog value) is provided (see Patent Document 1).
光照射に応じて試料において発生する光は、蛍光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光(例えば高調波光やラマン散乱光など)である。蛍光の強度を検出することで、試料に含まれる蛍光性物質の濃度を計測することができる。散乱光の強度を検出することで、試料に含まれる散乱物質の濃度や大きさを計測することができる。また、非線形光学現象により発生する光の強度を検出することで、試料の非線形性を計測することができる。 The light generated in the sample in response to the light irradiation is fluorescence, scattered light, or light generated by a nonlinear optical phenomenon (for example, harmonic light or Raman scattered light). By detecting the fluorescence intensity, the concentration of the fluorescent substance contained in the sample can be measured. By detecting the intensity of scattered light, it is possible to measure the concentration and size of scattered substances contained in the sample. Further, the non-linearity of the sample can be measured by detecting the intensity of the light generated by the non-linear optical phenomenon.
複数のピーク波長の照射光それぞれを試料に照射したときに該試料において発生する光の強度を計測する場合、上記の光源、光検出器および処理部を含む装置を、照射光のピーク波長の数だけ用意する必要がある。 When measuring the intensity of light generated in a sample when the sample is irradiated with irradiation light having a plurality of peak wavelengths, the device including the above-mentioned light source, photodetector and processing unit is used to obtain the number of peak wavelengths of the irradiation light. Only need to be prepared.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、より簡便に、複数のピーク波長の照射光それぞれを試料に照射したときに該試料において発生する光の強度を計測することができる装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and more easily, it is possible to measure the intensity of light generated in a sample when the sample is irradiated with irradiation light having a plurality of peak wavelengths. It is an object of the present invention to provide a device and a method capable of providing the same.
本発明の光計測装置は、試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置であって、(1) 複数のピーク波長のうちから選択した何れか1つのピーク波長の照射光を出力する光源を含み、光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って試料に照射する照射部と、(2) 複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含み、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光のうち照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する検出部と、(3) 複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有し、光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する処理部と、を備える。 The optical measuring device of the present invention is a device that measures the intensity of light generated in a sample in response to light irradiation of the sample, and (1) any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths. An irradiation unit that includes a light source that outputs the irradiation light of the above and irradiates the sample with the irradiation light of each peak wavelength output from the light source over different irradiation periods, and (2) one-to-one correspondence with multiple peak wavelengths Each light detector radiates the generated light generated in the sample in a direction different from the irradiation direction of the irradiation light in response to the irradiation of the irradiation light of the corresponding peak wavelength. The detection unit that receives the generated light, detects the intensity of the received generated light and outputs the detection signal, and (3) the detection signals output from each of the multiple optical detectors are input in common as analog values. An analog value input to the input terminal is input during the irradiation period when the light source outputs the irradiation light of each peak wavelength, and the digital value corresponding to this analog value is set to the peak wavelength. It is provided with a processing unit that outputs a value indicating the intensity of the generated light generated in the sample in response to the irradiation of the irradiation light.
本発明の光計測装置の一側面では、照射部は、各ピーク波長の照射光の照射期間を指示する同期信号に基づいて光源から互いに異なる照射期間に亘って各ピーク波長の照射光を出力し、処理部は、同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行うのが好適である。また、光計測装置は、同期信号を照射部および処理部へ出力する制御部を更に備えるのが好適である。 In one aspect of the optical measuring device of the present invention, the irradiation unit outputs irradiation light of each peak wavelength from the light source over different irradiation periods based on a synchronization signal indicating the irradiation period of the irradiation light of each peak wavelength. It is preferable that the processing unit performs conversion processing from an analog value to a digital value based on the synchronization signal. Further, it is preferable that the optical measuring device further includes a control unit that outputs a synchronization signal to the irradiation unit and the processing unit.
本発明の光計測装置の一側面では、処理部は、入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換器と、信号変換器から出力される電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するAD変換器と、を含むのが好適である。信号変換器は、入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積する容量部を有し、蓄積された電荷量に応じた電圧値を出力する積分器を含むのが好適である。また、信号変換器は第1の積分器である前記積分器と第2の前記積分器である積分器を含み、第1の積分器及び第2の積分器は、複数のピーク波長の照射光それぞれの照射期間に同期して交互に検出信号を入力するのが好適である。 In one aspect of the optical measuring device of the present invention, the processing unit outputs a signal converter that outputs a voltage value corresponding to the value of the detection signal input to the input terminal, and a digital value of the voltage value output from the signal converter. It is preferable to include an AD converter that converts to and outputs the digital value. The signal converter preferably includes an integrator that has a capacitance unit that stores electric charges based on a detection signal input to the input terminal and outputs a voltage value corresponding to the amount of accumulated electric charges. Further, the signal converter includes the integrator which is the first integrator and the integrator which is the second integrator, and the first integrator and the second integrator include irradiation light having a plurality of peak wavelengths. It is preferable to alternately input the detection signals in synchronization with each irradiation period.
本発明の光計測装置の一側面では、照射部は、出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光素子を有する光源を含み、複数の発光素子のうちから選択した何れか1つの発光素子から照射光を出力して、その照射光を試料に照射するのが好適である。また、照射部は、出力光波長が可変である光源を含み、複数のピーク波長のうちから選択した何れか1つのピーク波長の照射光を光源から出力して、その照射光を試料に照射するのも好適である。 In one aspect of the optical measuring device of the present invention, the irradiation unit includes a light source having a plurality of light emitting elements having different peak wavelengths of output light, and irradiates from any one light emitting element selected from the plurality of light emitting elements. It is preferable to output light and irradiate the sample with the irradiation light. Further, the irradiation unit includes a light source having a variable output light wavelength, outputs irradiation light of any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths from the light source, and irradiates the sample with the irradiation light. Is also suitable.
本発明の光計測方法は、試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する方法であって、(1) 複数のピーク波長のうちから選択した何れか1つのピーク波長の照射光を出力する光源を含む照射部において、光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って試料に照射する光照射ステップと、(2) 複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含む検出部において、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光のうち照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出ステップと、(3) 複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有する処理部において、光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する信号処理ステップと、を含む。 The light measurement method of the present invention is a method of measuring the intensity of light generated in a sample in response to light irradiation of the sample, and (1) any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths. In the irradiation unit including the light source that outputs the irradiation light of, the light irradiation step of irradiating the sample with the irradiation light of each peak wavelength output from the light source over different irradiation periods, and (2) for a plurality of peak wavelengths. In the detection unit including a plurality of light detectors provided in a one-to-one correspondence, each light detector irradiates the irradiation light among the generated lights generated in the sample in response to the irradiation of the irradiation light of the corresponding peak wavelength. A light detection step that receives generated light emitted in a direction different from the direction, detects the intensity of the received generated light, and outputs a detection signal, and (3) detection output from each of a plurality of optical detectors. In a processing unit having an input terminal in which signals are commonly input as analog values, the analog value input to the input terminal is input during the irradiation period when the light source outputs the irradiation light of each peak wavelength, and this analog value is used. It includes a signal processing step of outputting the corresponding digital value as a value representing the intensity of the generated light generated in the sample in response to the irradiation of the irradiation light of the peak wavelength.
本発明の光計測方法の一側面では、光照射ステップにおいて、各ピーク波長の照射光の照射期間を指示する同期信号に基づいて光源から互いに異なる照射期間に亘って各ピーク波長の照射光を出力し、信号処理ステップにおいて、同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行うのが好適である。また、光計測方法は、同期信号を照射部および処理部へ出力する同期ステップを更に含むのが好適である。 In one aspect of the light measurement method of the present invention, in the light irradiation step, irradiation light of each peak wavelength is output from the light source over different irradiation periods based on a synchronization signal indicating the irradiation period of the irradiation light of each peak wavelength. However, in the signal processing step, it is preferable to perform conversion processing from an analog value to a digital value based on the synchronization signal. Further, the optical measurement method preferably further includes a synchronization step of outputting a synchronization signal to the irradiation unit and the processing unit.
本発明の光計測方法の一側面では、信号処理ステップは、入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換ステップと、出力された電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するAD変換ステップと、を含むのが好適である。信号変換ステップにおいて、積分器を用いて、入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積し、蓄積された電荷量に応じた電圧値を出力するのが好適である。また、信号変換ステップにおいて、2つの積分器を用いて、複数のピーク波長の照射光それぞれの照射期間に同期して交互に電荷蓄積を行うのが好適である。 In one aspect of the optical measurement method of the present invention, the signal processing step includes a signal conversion step that outputs a voltage value corresponding to the value of the detection signal input to the input terminal, and a signal conversion step that converts the output voltage value into a digital value. It is preferable to include an AD conversion step for outputting the digital value. In the signal conversion step, it is preferable to use an integrator to accumulate electric charges based on the detection signal input to the input terminal and output a voltage value corresponding to the amount of the accumulated electric charges. Further, in the signal conversion step, it is preferable to use two integrators to alternately accumulate charges in synchronization with the irradiation period of each irradiation light having a plurality of peak wavelengths.
本発明の光計測方法の一側面では、光照射ステップにおいて、出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光素子を有する光源を用い、複数の発光素子のうちから選択した何れか1つの発光素子から照射光を出力して、その照射光を試料に照射するのが好適である。また、光照射ステップにおいて、出力光波長が可変である光源を用い、複数のピーク波長のうちから選択した何れか1つのピーク波長の照射光を光源から出力して、その照射光を試料に照射するのも好適である。 In one aspect of the light measurement method of the present invention, in the light irradiation step, a light source having a plurality of light emitting elements having different peak wavelengths of output light is used, and from any one light emitting element selected from the plurality of light emitting elements. It is preferable to output the irradiation light and irradiate the sample with the irradiation light. Further, in the light irradiation step, a light source having a variable output light wavelength is used, irradiation light of any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths is output from the light source, and the irradiation light is irradiated to the sample. It is also preferable to do so.
発生光は、蛍光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光であってよい。 The generated light may be fluorescence, scattered light, or light generated by a nonlinear optical phenomenon.
本発明の光計測装置は、他の態様として、試料容器に入れられた試料への光の照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置であって、(1) 互いに対向する第1面および第2面ならびにこれらとは別の第3面と、第1面と第2面との間に設けられた第1貫通孔と、第3面と第1貫通孔との間に設けられた第2貫通孔とを有し、第1面の側から第1貫通孔に試料容器が挿入され、その挿入された試料容器の中の試料が第2貫通孔に対向する位置になるように試料容器を位置決めするとともに、試料容器に第1貫通孔の内壁面が熱接触する金属ブロックと、(2) 金属ブロックの第2面の側に設けられ、金属ブロックの第1貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器の中の試料に照射される照射光を第1貫通孔内へ出力する光源と、(3) 金属ブロックの第3面の側に設けられ、金属ブロックの第1貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器の中の試料において照射光の照射に応じて発生する発生光を受光する受光面を有し、第2貫通孔を経て受光面に到達した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出器と、を備える。そして、金属ブロックは、第3面を複数有し、これら複数の第3面のうちの何れかと第1貫通孔との間に設けられた複数の第2貫通孔を有し、光源は、複数のピーク波長のうちから選択した何れか1つのピーク波長の照射光を出力し、光検出器は、複数の第2貫通孔の何れかに、複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられている。 As another aspect, the light measuring device of the present invention is a device that measures the intensity of light generated in a sample in response to irradiation of the sample placed in the sample container, and (1) faces each other. Between the first and second surfaces, a third surface different from these, a first through hole provided between the first surface and the second surface, and between the third surface and the first through hole. It has a second through hole provided, and a sample container is inserted into the first through hole from the side of the first surface, and the sample in the inserted sample container is at a position facing the second through hole. In addition to positioning the sample container in this way, a metal block in which the inner wall surface of the first through hole is in thermal contact with the sample container, and (2) provided on the side of the second surface of the metal block, are provided in the first through hole of the metal block. A light source that outputs the irradiation light emitted to the sample in the inserted and positioned sample container into the first through hole, and (3) the first metal block provided on the third surface side of the metal block. It has a light receiving surface that receives the generated light generated in response to the irradiation of the irradiation light in the sample in the sample container that is inserted into the through hole and positioned, and the generated light that reaches the light receiving surface through the second through hole. It includes an optical detector that detects the intensity and outputs a detection signal. The metal block has a plurality of third surfaces, has a plurality of second through holes provided between any one of the plurality of third surfaces and the first through hole, and has a plurality of light sources. The irradiation light of any one of the peak wavelengths selected from the above peak wavelengths is output, and the photodetector is provided in any of the plurality of second through holes in a one-to-one correspondence with respect to the plurality of peak wavelengths. Has been done.
本発明によれば、より簡便に、複数のピーク波長の照射光それぞれを試料に照射したときに該試料において発生する光の強度を計測することができる。 According to the present invention, it is possible to more easily measure the intensity of light generated in a sample when the sample is irradiated with irradiation light having a plurality of peak wavelengths.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. The present invention is not limited to these examples, and is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
本発明の光計測装置または光計測方法は、複数のピーク波長の照射光それぞれの照射に応じて試料において発生する光の強度を計測するものであるが、以下の実施形態ではピーク波長の数を3として説明する。以下に登場するnは1以上3以下の各整数である。また、本発明の光計測装置または光計測方法は、光が照射された試料において発生する光(蛍光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光)の強度を計測するものであるが、以下の実施形態では蛍光の強度を計測する場合について説明する。また、試料には3種類の蛍光性物質が含まれているとする。 The optical measuring device or the optical measuring method of the present invention measures the intensity of light generated in a sample in response to irradiation of irradiation light having a plurality of peak wavelengths. In the following embodiments, the number of peak wavelengths is determined. It will be described as 3. N appearing below is each integer of 1 or more and 3 or less. Further, the light measuring device or the light measuring method of the present invention measures the intensity of light (fluorescence, scattered light, or light generated by a nonlinear optical phenomenon) generated in a sample irradiated with light. In the following embodiment, the case of measuring the fluorescence intensity will be described. Further, it is assumed that the sample contains three kinds of fluorescent substances.
図1は、本実施形態の光計測装置1の全体構成を示す図である。図2は、本実施形態の光計測装置1の要部構成を示す図である。光計測装置1は、試料容器2に入れられた試料への励起光の照射によって発生する蛍光の強度を計測するものであり、照射部10、検出部20、処理部30、制御部40、入力部41、表示部42および記憶部43を備える。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of the optical measuring device 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of the optical measuring device 1 of the present embodiment. The optical measuring device 1 measures the intensity of fluorescence generated by irradiating the sample placed in the
照射部10は、光源11、励起光透過フィルタ12および光源駆動回路13を含む。光源11は、3つのピーク波長λ1〜λ3のうちから選択した何れか1つのピーク波長λnの照射光(励起光)を出力する。ピーク波長λnの照射光(以下「照射光λn」と記す場合がある。)は、試料に含まれる3種類の蛍光性物質のうち第nの蛍光性物質を選択的に励起し得る。光源11の光出力側に、光の指向性を高めるためのレンズが設けられてもよい。このレンズは、光源11と一体であってもよいし、光源11とは別体であってもよい。
The
励起光透過フィルタ12は、光源11と光学的に接続され、光源11から出力される光を入力する。励起光透過フィルタ12は、試料に含まれる蛍光性物質を励起する照射光λ1〜λ3を選択的に透過させて、その照射光を試料容器2へ出力する。励起光透過フィルタ12の透過波長、すなわち、励起光波長は、試料容器2に入れられた試料に含まれる蛍光性物質に応じて適切に選択される。励起光透過フィルタ12は、フィルタ特性がよい誘電体多層膜フィルタであってもよいし、色ガラスフィルタであってもよい。励起光透過フィルタ12は、検出される発生光(蛍光)の波長の光を遮断してもよい。なお、光源11の具体的構成例については後述する。
The excitation
光源駆動回路13は、光源11と電気的に接続され、光源11を駆動して発光させる。光源11は、制御部40からの指示を受けた光源駆動回路13により駆動されて、互いに異なる照射期間に亘って、試料容器2に照射される照射光λ1〜λ3を出力する。すなわち、光源11は、照射光λ1〜λ3のうち或る1つのピーク波長の照射光を出力している期間には、他のピーク波長の照射光を出力しない。照射部10は、光源11から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って試料に照射する。
The light
検出部20は、照射光λ1〜λ3に対し一対一に対応して設けられた光検出器211〜213および蛍光透過フィルタ221〜223を含む。なお、図示の都合上、図2では蛍光透過フィルタ221〜223を示していない。
各蛍光透過フィルタ22nは、試料容器2に入れられた試料への照射光λnの照射に応じて該試料で発生する蛍光(発生光)を選択的に透過させて、その蛍光を対応する光検出器21nへ出力する。各蛍光透過フィルタ22nは、蛍光以外の光(例えば、励起光透過フィルタ12を透過した光)を遮断する。各蛍光透過フィルタ22nの透過波長は、試料容器2に入れられた試料に含まれる3種類の蛍光性物質のうち第nの蛍光性物質に応じて適切に選択される。各蛍光透過フィルタ22nは、フィルタ特性がよい誘電体多層膜フィルタであってもよいし、色ガラスフィルタであってもよい。
Each fluorescence transmission filter 22 n selectively transmits the fluorescence (generated light) generated in the sample according to the irradiation of the irradiation light λ n to the sample placed in the
各光検出器21nは、対応する蛍光透過フィルタ22nと光学的に接続され、該蛍光透過フィルタ22nを透過した蛍光を受光する。各光検出器21nは、受光した蛍光の強度を検出し、その蛍光強度を示す検出信号を処理部30へ出力する。各光検出器21nは、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管などである。検出部20は、各光検出器21nにより、対応する照射光λnの照射に応じて試料において発生する発生光のうち照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する。
Each photodetector 21 n is optically connected to a corresponding fluorescence transmission filter 22 n and receives fluorescence transmitted through the fluorescence transmission filter 22 n. Each photodetector 21 n detects the intensity of the fluorescence received, and outputs a detection signal indicating the fluorescence intensity to the
光源11、励起光透過フィルタ12、試料容器2、蛍光透過フィルタ221〜223および光検出器211〜213を含む測定光学系は、外部からの迷光が入射しないように暗箱の内部に配置される。
処理部30は、光検出器211〜213と電気的に接続される入力端子を有する。その入力端子には、光検出器211〜213それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される。処理部30は、照射部10の光源11が照射光λnを出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、照射光λnが照射された試料において発生する発生光(蛍光)の強度を表す値として制御部40へ出力する。処理部30の詳細については後述する。
制御部40は、光源駆動回路13と電気的に接続されており、光源駆動回路13を制御することで光源11から各照射光λnを所定の照射期間に亘って発光させる。制御部40は、処理部30と電気的に接続されており、処理部30の動作を制御するとともに、処理部30から出力されるデジタル値を入力して、各試料で発生した蛍光の強度を求め、この蛍光強度に基づいて試料の解析を行う。制御部40は、これらのデジタル値、蛍光強度および解析結果を記憶部43に記憶させる。制御部40は、上記の制御や解析を行うCPUを含み、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートデバイス、マイクロコンピュータ、あるいはクラウドサーバなどのコンピュータである。なお、制御部40と他の構成要素との間の接続は、有線に限らず無線であってもよく、また、ネットワーク通信による接続を含んでいてもよい。
The
制御部40は、照射部10の光源11からの各照射光λnの照射期間を指示する同期信号を発生して、この同期信号を照射部10および処理部30それぞれへ出力する。照射部10の光源駆動回路13は、制御部40から出力された同期信号に基づいて光源11から互いに異なる照射期間に亘って各照射光λnを出力させる。処理部30は、制御部40から出力された同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行う。この同期信号は、周期的なクロック信号であってもよいし、各動作タイミングを直截的に指示するトリガ信号であってもよい。同期信号がクロック信号である場合、光源駆動回路13および処理部30それぞれは、該クロック信号のパルスをカウントして、所定のカウント値に達したことを受けて各動作タイミングを決定する。なお、同期信号は、制御部40から出力されなくてもよく、光源駆動回路13および処理部30のうちの何れか一方が発生して他方に出力してもよい。
The
入力部41は、制御部40と電気的に接続されており、計測条件、計測開始および計測終了などの入力を受け付ける。入力部41は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーンなどである。入力部41は、モーメンタリースイッチやオルタネートスイッチのような単純なオン/オフを制御部40に伝えるものでもよい。
The
表示部42は、制御部40と電気的に接続されており、計測条件や計測結果を表示する。表示部42は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、タッチスクリーンなどである。また、表示部42は、LED等の発光素子の点灯/消灯により表示をするものであってもよい。
The
記憶部43は、制御部40と電気的に接続されており、制御部40から出力された蛍光強度および解析結果などを記憶する。記憶部43は、例えば、内部メモリや外部ストレージなどである。
The
次に、図2を用いて本実施形態の光計測装置1の要部構成について説明する。以降では各光検出器21nがフォトダイオードであるとして説明する。各光検出器21nのカソードは接地電位とされ、各光検出器21nのアノードは共通にされている。各光検出器21nは、光の入射に応じて電荷を発生させ、その電荷に応じた電流を検出信号としてアノードから処理部30へ出力する。各光検出器21nにおいて単位時間当たりに発生する電荷の量は、受光した光の強度に応じた電流値(アナログ値)である。
Next, the configuration of a main part of the optical measuring device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, each photodetector 21 n will be described as a photodiode. The cathode of each photodetector 21 n is a ground potential, and the anode of each photodetector 21 n is common. Each photodetector 21 n generates a charge according to incidence of light, and outputs from the anode current corresponding to the electric charge as a detection signal to the
処理部30は、信号変換器31およびAD変換器33を含む。信号変換器31は、光検出器211〜213それぞれのアノードと電気的に接続される入力端子Tを有する。その入力端子Tには、光検出器211〜213それぞれから出力される電流値(検出信号)がアナログ値として共通に入力される。信号変換器31は、照射部10の光源11が各照射光λnを出力している照射期間に入力端子Tに入力されるアナログ値を入力し、その入力されるアナログ値に応じた電圧値を出力する。AD変換器33は、信号変換器31と電気的に接続されており、信号変換器31から出力される電圧値を入力する。AD変換器33は、この入力した電圧値(アナログ値)をデジタル値に変換し、光源11から出力された各照射光λnが照射された試料において発生する発生光(蛍光)の強度を表す値として該デジタル値を出力する。
The
信号変換器31は、図2に示されるように、アンプ311、容量部312およびスイッチ313を含む積分器の構成とすることができる。アンプ311は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有する。アンプ311の非反転入力端子は接地電位とされる。アンプ311の反転入力端子は、検出部20の光検出器211〜213それぞれのアノードと電気的に接続されている。アンプ311の出力端子は、AD変換器33のサンプルホールド回路331と電気的に接続されている。容量部312およびスイッチ313は、互いに並列的に接続されて、アンプ311の反転入力端子と出力端子との間に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
この信号変換器31では、スイッチ313がオン状態であると、容量部312の電荷蓄積が初期化され、アンプ311の出力端子の電圧値も初期化される。スイッチ313がオフ状態であると、アンプ311の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部312に電荷が蓄積されていき、その容量部312に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ311の出力端子から出力される。アンプ311から出力された電圧値は、AD変換器33のサンプルホールド回路331により保持される。サンプルホールド回路331によって保持された電圧値は、AD変換器33へ出力され、AD変換器33によりデジタル信号に変換される。なお、サンプルホールド回路は、AD変換器33に内蔵されなくてもよい。この場合、サンプルホールド回路は、アンプ311の出力端子及びAD変換器33それぞれと電気的に接続される。このような積分器の構成を有する信号変換器31において電荷蓄積期間の長さ及び容量部312の容量値を適切に設定することにより、高感度の光検出を行うことができる。
In this
次に、本実施形態の光計測装置1の動作例および本実施形態の光計測方法について説明する。本実施形態の光計測方法は、光計測装置1を用いて、試料容器2に入れられた試料への各照射光λnの照射によって該試料において発生する蛍光の強度を計測するものである。
Next, an operation example of the optical measuring device 1 of the present embodiment and the optical measuring method of the present embodiment will be described. In the light measurement method of the present embodiment, the intensity of fluorescence generated in the sample by irradiating the sample placed in the
図3は、本実施形態の光計測装置1の動作例を示すタイミングチャートである。この動作は、同期ステップにおいて制御部40から出力される同期信号に基づいて行われる。この図には、上から順に、光源11からの照射光λ1〜λ3それぞれの出力、光検出器211〜213それぞれの出力、信号変換器31の出力およびサンプルホールド回路331の出力が示されている。また、この図には2サイクル分の動作が示されているが、以降のサイクルでも同様である。
FIG. 3 is a timing chart showing an operation example of the optical measuring device 1 of the present embodiment. This operation is performed based on the synchronization signal output from the
光照射ステップにおいて、期間T11(時刻t10〜t12)に光源11が照射光λ1を出力し、この期間T11に続く期間T12(時刻t12〜t14)に光源11が照射光λ2を出力し、この期間T12に続く期間T13(時刻t14〜t20)に光源11が照射光λ3を出力する。さらに、この期間T13に続く期間T21(時刻t20〜t22)に光源11が照射光λ1を出力し、この期間T21に続く期間T22(時刻t22〜t24)に光源11が照射光λ2を出力し、この期間T22に続く期間T23(時刻t24〜t30)に光源11が照射光λ3を出力する。期間T11,T12,T13,T21,T22,T23は、互いに重なることはない。このように、光源11は、互いに異なる照射期間に亘って照射光λ1〜λ3を出力する。
In the light irradiation step, the light source 11 outputs the irradiation light λ 1 during the period T 11 (time t 10 to t 12 ), and the
光検出ステップにおいて、光検出器211〜213は、互いに異なる期間に亘って発生光(蛍光)を受光して当該受光強度に応じた値の検出信号を出力する。すなわち、期間T11に光検出器211が蛍光を受光し、期間T12に光検出器212が蛍光を受光し、期間T13に光検出器213が蛍光を受光する。さらに、期間T21に光検出器211が蛍光を受光し、期間T22に光検出器212が蛍光を受光し、期間T23に光検出器213が蛍光を受光する。光検出器211〜213それぞれから出力される検出信号は、信号変換器31の入力端子T(アンプ311の反転入力端子)に共通に入力される。 In light detecting step, a light detector 21 1 to 21 3, and outputs a detection signal having a value corresponding to the received light intensity by receiving different periods over to generate light (fluorescence) from each other. In other words, the optical detector 21 1 is receiving fluorescence period T 11, the photodetector 21 2 receives the fluorescence period T 12, the photodetector 21 3 receives fluorescence period T 13. Further, the photodetector 21 1 receives the fluorescence period T 21, the photodetector 21 2 receives the fluorescence period T 22, the photodetector 21 3 receives fluorescence period T 23. Detection signals output from the optical detectors 21 1 to 21 3 is input in common to the input terminal T of the signal converter 31 (inverting input terminal of the amplifier 311).
信号処理ステップにおいて、期間T11,T12,T13,T21,T22,T23それぞれの初期に、信号変換器31のスイッチ313がオン状態となり、容量部312の電荷蓄積が初期化され、アンプ311の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器31のスイッチ313がオフ状態となり、アンプ311の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部312に電荷が蓄積されていき、その容量部312に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ311の出力端子から出力される(信号変換ステップ)。期間T11,T12,T13,T21,T22,T23それぞれにおいて、信号変換器31から出力される電圧値の増加速度は、信号変換器31の入力端子Tに入力される検出信号の値に応じたものであり、各光検出器が受光した蛍光の強度に応じたものである。
In the signal processing step, the
期間T11,T12,T13,T21,T22,T23それぞれの末期に、信号変換器31から出力される電圧値(アナログ値)がAD変換器33のサンプルホールド回路331により保持され、一定期間に亘ってサンプルホールド回路331から出力される。そして、AD変換器33によりデジタル値に変換され、該デジタル値がAD変換器33から出力される(AD変換ステップ)。AD変換器33から出力されたデジタル値は制御部40へ転送される。
At the end of each of the periods T 11 , T 12 , T 13 , T 21 , T 22 , and T 23 , the voltage value (analog value) output from the
期間T11,T12,T13,T21,T22,T23それぞれは、信号変換器31から出力される電圧値の増加を十分なSN比で観測することができる時間であればよく、例えば1ミリ秒〜1分であるのが好ましい。例えば、各期間が3秒であるとすると、3つの試料について1回ずつ計測を行う1サイクルの計測時間は9秒となる。
Periods T 11 , T 12 , T 13 , T 21 , T 22 , and T 23 each need only be a time during which an increase in the voltage value output from the
光源11が照射光λ1を出力している期間T11,T21では、試料容器2に入れられた試料に含まれる第1の蛍光性物質で蛍光が発生すると、その蛍光を受光した光検出器211から出力される検出信号が処理部30に入力されて、その検出信号の値がデジタル値に変換される。光源11が照射光λ2を出力している期間T12,T22では、試料容器2に入れられた試料に含まれる第2の蛍光性物質で蛍光が発生すると、その蛍光を受光した光検出器212から出力される検出信号が処理部30に入力されて、その検出信号の値がデジタル値に変換される。また、光源11が照射光λ3を出力している期間T13,T23では、試料容器2に入れられた試料に含まれる第3の蛍光性物質で蛍光が発生すると、その蛍光を受光した光検出器213から出力される検出信号が処理部30に入力されて、その検出信号の値がデジタル値に変換される。
During the periods T 11 and T 21 in which the
信号変換器31およびAD変換器33を含む処理部30の信号処理は、光源11の照射光λ1〜λ3の出力と同期して行われる。制御部40は、光源11の照射光λ1〜λ3の出力と処理部30の信号処理とを互いに同期して制御することで、処理部30から出力されるデジタル値が試料中の3種類の蛍光性物質のうちの何れの蛍光性物質で発生した蛍光の強度を表すものであるかを把握することができる。したがって、試料中の3種類の蛍光性物質それぞれにおいて発生する光の強度を計測することができる。また、3つの光検出器211〜213に対して1つの処理部30を設ければよいので、装置構成を簡便にできる。
The signal processing of the
図4は、本実施形態の光計測装置1の他の動作例を示すタイミングチャートである。この動作も、制御部40から出力される同期信号に基づいて行われる。この図にも、上から順に、光源11からの照射光λ1〜λ3それぞれの出力、光検出器211〜213それぞれの出力、信号変換器31の出力およびAD変換器33の出力が示されている。また、この図にも2サイクル分の動作が示されているが、以降のサイクルでも同様である。
FIG. 4 is a timing chart showing another operation example of the optical measuring device 1 of the present embodiment. This operation is also performed based on the synchronization signal output from the
期間T11(時刻t10〜t11)に光源11が照射光λ1を出力し、この期間T11の後の期間T12(時刻t12〜t13)に光源11が照射光λ2を出力し、この期間T12の後の期間T13(時刻t14〜t15)に光源11が照射光λ3を出力する。さらに、この期間T13の後の期間T21(時刻t20〜t21)に光源11が照射光λ1を出力し、この期間T21の後の期間T22(時刻t22〜t23)に光源11が照射光λ2を出力し、この期間T22の後の期間T23(時刻t24〜t25)に光源11が照射光λ3を出力する。期間T11,T12,T13,T21,T22,T23は、互いに重なることはない。このように、光源11は、互いに異なる照射期間に亘って照射光λ1〜λ3を出力する。
The light source 11 outputs the irradiation light λ 1 during the period T 11 (time t 10 to t 11 ), and the
この動作例では、照射期間T11と次の照射期間T12との間の待ち期間(時刻t11〜t12)、照射期間T12と次の照射期間T13との間の待ち期間(時刻t13〜t14)、照射期間T13と次の照射期間T21との間の待ち期間(時刻t15〜t20)、照射期間T21と次の照射期間T22との間の待ち期間(時刻t21〜t22)、照射期間T22と次の照射期間T23との間の待ち期間(時刻t23〜t24)および照射期間T23と次の照射期間との間の待ち期間(時刻t25〜t30)では、光源11は照射光(励起光)を出力しない。これらの待ち期間に、AD変換器33から出力されたデジタル値は制御部40へ転送される。
In this operation example, the waiting period between the irradiation period T 11 and the next irradiation period T 12 (time t 11 to t 12 ) and the waiting period between the irradiation period T 12 and the next irradiation period T 13 (time). t 13 to t 14 ), waiting period between irradiation period T 13 and next irradiation period T 21 (time t 15 to t 20 ), waiting period between irradiation period T 21 and next irradiation period T 22 (Times t 21 to t 22 ), waiting period between irradiation period T 22 and next irradiation period T 23 (time t 23 to t 24 ) and waiting period between irradiation period T 23 and next irradiation period. At (time t 25 to t 30 ), the
この動作例では、例えば、光源11が照射光λ1を出力する期間T11(時刻t10〜t11)が終了した後に、試料から遅延蛍光が発生しても、その遅延蛍光の発生は待ち期間(時刻t11〜t12)のうちに無くなるので、次の期間T12(時刻t12〜t13)における光源11からの照射光λ2の照射により試料で発生する蛍光の検出に影響はない。 In this operation example, for example, even if delayed fluorescence is generated from the sample after the period T 11 (time t 10 to t 11 ) in which the light source 11 outputs the irradiation light λ 1 is completed, the generation of delayed fluorescence is awaited. Since it disappears within the period (time t 11 to t 12 ), the irradiation of the irradiation light λ 2 from the light source 11 in the next period T 12 (time t 12 to t 13 ) affects the detection of fluorescence generated in the sample. No.
次に、処理部30の信号変換器31の他の構成例、および、処理部30の他の構成例について説明する。
Next, another configuration example of the
図5は、処理部30の信号変換器31の他の構成例を示す図である。この図に示される他の構成例の信号変換器31Aは、アンプ311、容量部312およびスイッチ314〜318を含む積分器の構成である。アンプ311は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有する。アンプ311の非反転入力端子は接地電位とされる。スイッチ314は、検出部20の光検出器211〜213それぞれのアノードとアンプ311の反転入力端子との間に設けられている。スイッチ315は、アンプ311の反転入力端子と非反転入力端子との間に設けられている。容量部312の一端は、アンプ311の反転入力端子と接続されている。容量部312の他端は、スイッチ316を介してアンプ311の出力端子と接続され、また、スイッチ317を介して基準電位Vrefが入力される。スイッチ318は、アンプ311の出力端子とサンプルホールド回路331との間に設けられている。
FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the
この信号変換器31Aでは、スイッチ314,316がオフ状態であって、スイッチ315,317がオン状態であると、容量部312の両端の間の電圧がVrefに初期化される。スイッチ314,316がオン状態であって、スイッチ315,317がオフ状態であると、アンプ311の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部312に電荷が蓄積されていき、その容量部312に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ311の出力端子から出力される。スイッチ314がオフ状態に転じると、容量部312への電荷の蓄積が終了する。スイッチ318がオン状態であると、アンプ311の出力端子から出力された電圧値は、サンプルホールド回路331により保持され、一定期間に亘ってサンプルホールド回路331からAD変換器33に出力される。
In this
図6は、処理部30の信号変換器31の更に他の構成例を示す図である。この図に示される更に他の構成例の信号変換器31Bは、アンプ311および抵抗器319を含む電流電圧変換器の構成である。アンプ311は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有する。アンプ311の非反転入力端子は接地電位とされる。抵抗器319は、アンプ311の反転入力端子と出力端子との間に設けられている。この信号変換器31Bでは、アンプ311の反転入力端子に入力される検出信号の電流値に応じた電圧値が出力端子から出力される。
FIG. 6 is a diagram showing still another configuration example of the
図7は、信号変換器31Bを用いた場合の光計測装置1の動作例を示すタイミングチャートである。この動作も、制御部40から出力される同期信号に基づいて行われる。この図にも、上から順に、光源11からの照射光λ1〜λ3それぞれの出力、光検出器211〜213それぞれの出力、信号変換器31Bの出力およびサンプルホールド回路331の出力が示されている。また、この図にも2サイクル分の動作が示されているが、以降のサイクルでも同様である。
FIG. 7 is a timing chart showing an operation example of the optical measuring device 1 when the
図7に示される動作例における光源11からの照射光λ1〜λ3それぞれの出力および光検出器211〜213それぞれの出力は、図3に示された動作例の場合と同じである。図7に示される動作例では、期間T11,T12,T13,T21,T22,T23それぞれにおいて、信号変換器31Bの出力端子から出力される電圧値は、信号変換器31Bのアンプ311の反転入力端子に入力される検出信号の電流値に応じたものである。各期間において、信号変換器31Bの入力電流値が一定であれば、信号変換器31Bの出力電圧値も一定である。この場合、各期間内の任意のタイミングで信号変換器31Bから出力される電圧値(アナログ値)がサンプルホールド回路331により保持され、一定期間に亘ってサンプルホールド回路331からAD変換器33へ出力される。その後、AD変換器33により、サンプルホールド回路331から出力された電圧値がデジタル値に変換され、該デジタル値がAD変換器33から出力される。AD変換器33から出力されたデジタル値は制御部40へ転送される。
Each of the output illumination light lambda 1 to [lambda] 3 and the photodetector 21 1 to 21 3 of each output from the
図8は、処理部30の他の構成例を示す図である。この図に示される他の構成例の処理部30Aは、信号変換器31、信号変換器32、AD変換器33、スイッチ34およびスイッチ35を含む。
FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the
信号変換器31は、図2に示されたものと同様に、アンプ311、容量部312およびスイッチ313を含む積分器の構成を有する。信号変換器32も、同様に、アンプ321、容量部322およびスイッチ323を含む積分器の構成を有する。
The
スイッチ34は、信号変換器31の入力端子T1(アンプ311の反転入力端子)および信号変換器32の入力端子T2(アンプ321の反転入力端子)のうちの何れか一方を選択して、その選択した入力端子と検出部20の光検出器211〜213それぞれのアノードとを電気的に接続する。スイッチ35は、信号変換器31の出力端子(アンプ311の出力端子)および信号変換器32の出力端子(アンプ321の出力端子)のうちの何れか一方を選択して、その選択した出力端子とサンプルホールド回路331とを電気的に接続する。スイッチ34およびスイッチ35は、制御部40により接続状態が制御される。
The switch 34 selects either one of the input terminal T1 of the signal converter 31 (the inverting input terminal of the amplifier 311) and the input terminal T2 of the signal converter 32 (the inverting input terminal of the amplifier 321), and selects one of them. electrically connecting the input terminal and the optical detector 21 1 to 21 3 of each anode of the detecting
図9は、処理部30Aを用いた場合の光計測装置1の動作例を示すタイミングチャートである。この動作も、制御部40から出力される同期信号に基づいて行われる。この図には、上から順に、光源11からの照射光λ1〜λ3それぞれの出力、スイッチ34の接続状態、スイッチ35の接続状態、信号変換器31の動作、信号変換器32の動作およびAD変換器33の動作が示されている。
FIG. 9 is a timing chart showing an operation example of the optical measuring device 1 when the
期間T11(時刻t10〜t12)に、光源11が照射光λ1を出力し、光検出器211が蛍光を受光し、スイッチ34により信号変換器31の入力端子T1が各光検出器21nと接続される。この期間T11の初期に、信号変換器31のスイッチ313がオン状態となり、容量部312の電荷蓄積が初期化され、アンプ311の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器31のスイッチ313がオフ状態となり、アンプ311の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部312に電荷が蓄積されていき、その容量部312に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ311の出力端子から出力される。
During the period T 11 (time t 10 to t 12 ), the
この期間T11に続く期間T12(時刻t12〜t14)に、スイッチ34により信号変換器31の入力端子T1が各光検出器21nから切り離されて、信号変換器31の出力電圧値が確定される。また、この期間T12に、スイッチ35により信号変換器31の出力端子がサンプルホールド回路331と接続されて、信号変換器31の出力電圧値がサンプルホールド回路331により保持される。この期間T12に、AD変換器33によりAD変換処理が行われてデジタル値が制御部40へ出力される。このとき出力されるデジタル値は、光検出器211の検出信号値に応じたものである。
During the period T 12 (time t 12 to t 14 ) following this period T 11 , the input terminal T1 of the
また、期間T12に、光源11が照射光λ2を出力し、光検出器212が蛍光を受光し、スイッチ34により信号変換器32の入力端子T2が各光検出器21nと接続される。この期間T12の初期に、信号変換器32のスイッチ323がオン状態となり、容量部322の電荷蓄積が初期化され、アンプ321の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器32のスイッチ323がオフ状態となり、アンプ321の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部322に電荷が蓄積されていき、その容量部322に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ321の出力端子から出力される。
Further, in a period T 12, the
この期間T12に続く期間T13(時刻t14〜t20)に、スイッチ34により信号変換器32の入力端子T2が各光検出器21nから切り離されて、信号変換器32の出力電圧値が確定される。また、この期間T13に、スイッチ35により信号変換器32の出力端子がサンプルホールド回路331と接続されて、信号変換器32の出力電圧値がサンプルホールド回路331により保持される。この期間T13に、AD変換器33によりAD変換処理が行われてデジタル値が制御部40へ出力される。このとき出力されるデジタル値は、光検出器212の検出信号値に応じたものである。
During the period T 13 (time t 14 to t 20 ) following this period T 12 , the input terminal T2 of the
また、期間T13に、光源11が照射光λ3を出力し、光検出器213が蛍光を受光し、スイッチ34により信号変換器31の入力端子T1が各光検出器21nと接続される。この期間T13の初期に、信号変換器31のスイッチ313がオン状態となり、容量部312の電荷蓄積が初期化され、アンプ311の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器31のスイッチ313がオフ状態となり、アンプ311の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部312に電荷が蓄積されていき、その容量部312に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ311の出力端子から出力される。
Further, in a period T 13, the
この期間T13に続く期間T21(時刻t20〜t22)に、スイッチ34により信号変換器31の入力端子T1が各光検出器21nから切り離されて、信号変換器31の出力電圧値が確定される。また、この期間T21に、スイッチ35により信号変換器31の出力端子がサンプルホールド回路331と接続されて、信号変換器31の出力電圧値がサンプルホールド回路331により保持される。この期間T21に、AD変換器33によりAD変換処理が行われてデジタル値が制御部40へ出力される。このとき出力されるデジタル値は、光検出器213の検出信号値に応じたものである。
During the period T 21 (time t 20 to t 22 ) following this period T 13 , the input terminal T1 of the
以降の動作も同様である。この構成例では、光源11の照射光λ1〜λ3それぞれの照射期間に同期して2つの信号変換器31,32が交互に検出信号を入力して電荷蓄積を行う。一方の信号変換器が検出信号を入力して電荷蓄積を行っている期間に、AD変換器33は、一つ前の期間に電荷蓄積を行った他方の信号変換器の出力電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力する。したがって、AD変換器33によって一方の信号変換器の出力電圧値をデジタル信号に変換している間でも、他方の信号変換器による電荷蓄積を行うことができる。
Subsequent operations are the same. In this configuration example, the two
測定光学系における光源、試料容器、光検出器、その他の光学部品の配置や構成は、上記実施形態に限られない。例えば、光源から試料容器まで照射光を光ファイバにより導光してもよいし、試料容器から光検出器まで発生光を光ファイバにより導光してもよい。また、図10に示されるように、光源11および光検出器21nなどを含む測定光学系において、試料容器2と光検出器21nとの間に、蛍光透過フィルタ22nに加えてレンズ23n,24nが設けられてもよい。蛍光透過フィルタ22nはレンズ23nとレンズ24nとの間に設けられるのが好ましい。この構成例では、試料で発生した蛍光を選択的に光検出器21nへ導光するためのレンズ23n,24nが設けられていることにより、発生光を効率よく光検出器21nの受光面へ導くことができる一方で、励起光またはその散乱光が光検出器21nの受光面へ入射することを抑制することができるので、発生光の強度をSN比よく検出することができる。
The arrangement and configuration of the light source, the sample container, the photodetector, and other optical components in the measurement optical system are not limited to the above-described embodiment. For example, the irradiation light may be guided by an optical fiber from the light source to the sample container, or the generated light may be guided by an optical fiber from the sample container to the optical detector. Further, as shown in FIG. 10, in the
ただし、図10に示されるようなレンズを含む測定光学系は、構成が複雑であること及び組立工数が多いことにより、光計測装置の高価格化の要因となる。そこで、次に示されるような測定光学系の構成とするのが好ましい。 However, the measurement optical system including the lens as shown in FIG. 10 has a complicated configuration and a large number of man-hours for assembly, which causes an increase in the price of the optical measurement device. Therefore, it is preferable to configure the measurement optical system as shown below.
図11は、測定光学系の好適例の構成を示す縦断面図である。この図には暗箱80も示されている。図12は、図11に示される測定光学系における金属ブロック50の構成を示す縦断面図である。図13は、図11に示される測定光学系における光学素子保持部60の構成を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a preferred example of the measurement optical system. The
金属ブロック50および光学素子保持部60は、試料容器2、光源11、励起光透過フィルタ12、光検出器211〜213および蛍光透過フィルタ221〜223を保持して、これらの配置を規定するものである。暗箱80は、試料容器2、光源11、励起光透過フィルタ12、光検出器211〜213、蛍光透過フィルタ221〜223、金属ブロック50および光学素子保持部60を内部に配置する。暗箱80の蓋81が開いている状態で、金属ブロック50の上下方向に延在する第1貫通孔に対し試料容器2を挿入したり取り外したりすることが可能である。蓋81が閉じている状態では、外部からの迷光は暗箱80の内部に入射しない。
図12に示される金属ブロック50は、熱伝導性が高い金属からなり、好適にはアルミニウム及びアルミニウム合金のうち少なくとも一方によって構成される。また、金属ブロック50は、銅、銅合金或いはステンレス鋼などから構成されてもよい。金属ブロック50は、概略形状として角柱形状を有する。金属ブロック50は、その角柱において上面である第1面51と、これに対向する下面である第2面52と、これらとは別の側面である第3面53とを有する。なお、金属ブロック50の概略形状が角柱形状であれば、側面である第3面53は少なくとも3つ存在する。例えば、金属ブロック50の概略形状が四角柱形状であれば、側面である第3面53は4つ存在する。
The
金属ブロック50は、第1面51と第2面52との間に設けられた第1貫通孔54を有する。第1貫通孔54は、第1面51側の上側孔55と、テーパ部56と、第2面52側の下側孔57とに区分される。上側孔55の径は軸方向に沿って一定である。下側孔57の径も軸方向に沿って一定であってよい。上側孔55の径は下側孔57の径より小さい。上側孔55は、第1面51の側から試料容器2が挿入され得る径を有する。上側孔55と下側孔57との間にあるテーパ部56の径は、軸方向に沿って単調に変化する。また、金属ブロック50は、何れかの第3面53と第1貫通孔54の下側孔57との間に設けられた第2貫通孔581〜583を有する。各第2貫通孔58nの径は一定であってよい。このような形状を有する金属ブロック50は、金属隗に対し旋盤加工をすることにより第1貫通孔54および第2貫通孔581〜583を形成することで作製することができる。
The
金属ブロック50の第1面51の側から第1貫通孔54に試料容器2が挿入される。挿入される試料容器2の上部は略円柱形状を有する。試料容器2の下部は先端ほど径が細くなる形状であってよい。挿入された試料容器2は、その下部の中の試料3が各第2貫通孔58nに対向する位置になるように位置決めされる。同時に、試料容器2の上部の略円柱形状を有する部分は、第1貫通孔54の上側孔55の内壁面と熱接触する。
The
なお、上記のような形状を有する試料容器としてマイクロチューブがある。例えば、マイクロチューブの容量は250μLであり、そのマイクロチューブの中に入れられる試料は数μLである。マイクロチューブは透明または乳白色である。乳白色であるマイクロチューブは、表面で励起光を鏡面反射させるだけでなく、励起光を散乱させる。マイクロチューブで散乱した励起光は、強度が小さいので、蛍光透過フィルタ22nにより十分に遮断することができる。マイクロチューブで鏡面反射した励起光は、散乱した励起光と比べて強度が大きいので、蛍光透過フィルタ22nに入射した場合に該蛍光透過フィルタ22nにより十分に遮断することができず一部が光検出器21nの受光面に到達する場合があり、また、該蛍光透過フィルタ22nにおいて蛍光が発生して該蛍光が光検出器21nの受光面に到達する場合がある。したがって、マイクロチューブで鏡面反射した励起光が蛍光透過フィルタ22nに入射しないような構造が好ましい。 There is a microtube as a sample container having the above-mentioned shape. For example, the capacity of a microtube is 250 μL, and the sample placed in the microtube is several μL. The microtube is transparent or milky white. The milky white microtube not only mirror-reflects the excitation light on the surface, but also scatters the excitation light. Since the excitation light scattered by the microtube has a low intensity, it can be sufficiently blocked by the fluorescence transmission filter 22 n. Excitation light specularly reflected by the micro tube, so strength than scattered excitation light is large, a part can not be blocked sufficiently by fluorescence transmitting filter 22 n when incident on the fluorescent transmission filter 22 n It may reach the light receiving surface of the light detector 21 n , or fluorescence may be generated in the fluorescence transmission filter 22 n and the fluorescence may reach the light receiving surface of the light detector 21 n. Therefore, structures such as excitation light specularly reflected by the microtube is not incident on the fluorescence transmitting filter 22 n are preferred.
図13に示される光学素子保持部60は、例えばポリプラスチックス社のDURACON(ジュラコン、登録商標)等の金属ブロック50よりも熱伝導性が低い樹脂によって構成される。光学素子保持部60は、光源11、励起光透過フィルタ12、光検出器211〜213および蛍光透過フィルタ221〜223を保持して、これらの配置を規定する。光学素子保持部60と金属ブロック50とが互いに組み合わせられることで、光源11から励起光透過フィルタ12、試料容器2および蛍光透過フィルタ22nを経て光検出器21nに至るまでの測定光学系が構成される。
The optical
光学素子保持部60は、金属ブロック50と組み合わせられ得る形状を有する。光学素子保持部60は、金属ブロック50と組み合わせられた際に金属ブロック50の第1貫通孔54と繋がる第1貫通孔61を有する。光学素子保持部60の第1貫通孔61は、金属ブロック50に近い上側孔62と、金属ブロック50の反対側にある下側孔63とに区分される。上側孔62には励起光透過フィルタ12が嵌め込まれて位置固定される。下側孔63の開口部分には光源11が配置される。
The optical
また、光学素子保持部60は、金属ブロック50と組み合わせられた際に金属ブロック50の第2貫通孔58nと繋がる第2貫通孔64nを有する。光学素子保持部60の第2貫通孔64nは、金属ブロック50に近い内側孔65nと、中継孔66nと、金属ブロック50の反対側にある外側孔67nとに区分される。内側孔65nには蛍光透過フィルタ22nが嵌め込まれて位置固定される。外側孔67nには光検出器21nが嵌め込まれて位置固定される。
Further, the optical element holding portion 60 has a second through hole 64 n that is connected to the second through hole 58 n of the
このような金属ブロック50および光学素子保持部60の構成により、金属ブロック50の第2面52の側に設けられた光源11は、試料容器2の中の試料3に照射される照射光λ1〜λ3のうちから選択した照射光λnを出力する。光源11と試料容器2との間の光路上に設けられた励起光透過フィルタ12は、光源11から出力された光のうち特定波長の励起光を選択的に透過させて試料容器2に入射させる。試料容器2と光検出器21nとの間の光路上に設けられた蛍光透過フィルタ22nは、励起光を選択的に遮断し、蛍光を選択的に透過させて光検出器21nの受光面に入射させる。また、金属ブロック50の第3面53の側に設けられた光検出器21nは、試料容器2の中の試料3において照射光の照射に応じて発生する蛍光を受光する受光面を有し、金属ブロック50の第2貫通孔58nおよび蛍光透過フィルタ22nを経て受光面に到達した蛍光の強度を検出して検出信号を出力する。
Due to the configuration of the
図14は、図11に示される測定光学系の横断面図である。この図は、金属ブロック50の第2貫通孔58nおよび光学素子保持部60の第2貫通孔64nが設けられた位置での断面を示す。また、この図では金属ブロック50を概略四角柱形状としている。金属ブロック50の4つの側面のうち第1の側面に、試料3への照射光λ1の照射によって発生する蛍光を検出するための第2貫通孔581、光検出器211および蛍光透過フィルタ221が設けられている。第2の側面に、試料3への照射光λ2の照射によって発生する蛍光を検出するための第2貫通孔582、光検出器212および蛍光透過フィルタ222が設けられている。第3の側面に、試料3への照射光λ3の照射によって発生する蛍光を検出するための第2貫通孔583、光検出器213および蛍光透過フィルタ223が設けられている。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the measurement optical system shown in FIG. This figure shows a cross section at a position where the second through hole 58 n of the metal block 50 and the second through hole 64 n of the optical
また、金属ブロック50の第4の側面に接触して温度調整部70が設けられている。この温度調整部70は、金属ブロック50の温度を調整するとともに、この金属ブロック50により保持される試料容器2の中の試料3の温度を調整する。温度調整部70は、例えばヒータ或いはペルチエ素子を含む加熱部と、例えば熱電対、サーミスタ或いは温度計測用ICを含む測温部とからなり、測温部により測定される金属ブロック50の温度が所望範囲となるように加熱部による加熱を行う。温度調整部70の動作は、制御部40により制御されてもよい。
Further, a
次に、図11〜図14に示される構成の場合の動作を説明する。温度調整部70により金属ブロック50が所望範囲の温度とされた後、試料3が中に入れられた試料容器2は、金属ブロック50の第1面51の側から第1貫通孔54の上側孔55に挿入される。この挿入後に、蓋81が閉じられて、外部から暗箱80の内部への迷光の入射が防止される。この挿入により、試料容器2は、試料3が第2貫通孔581〜583に対向する位置になるように位置決めされるとともに、上側孔55の内壁面に熱接触する。上側孔55の内壁面に熱接触した試料容器2の中の試料3は次第に所望範囲の温度となっていく。
Next, the operation in the case of the configuration shown in FIGS. 11 to 14 will be described. After the temperature of the
照射光λ1〜λ3のうちから選択されて光源11から出力された照射光λnは、光学素子保持部60の第1貫通孔61の下側孔63を通過し、第1貫通孔61の上側孔62に嵌め込まれた励起光透過フィルタ12を透過する。励起光透過フィルタ12を透過した励起光は、金属ブロック50の第1貫通孔54の下側孔57を通過して、試料容器2の中の試料3に照射される。試料3への励起光照射に応じて試料3で発生した蛍光の一部は、金属ブロック50の第2貫通孔58nを通過し、光学素子保持部60の第2貫通孔64nの内側孔65nに嵌め込まれた蛍光透過フィルタ22nを透過する。蛍光透過フィルタ22nを透過した蛍光は、光学素子保持部60の第2貫通孔64nの中継孔66nを通過し、第2貫通孔64nの外側孔67nに嵌め込まれた光検出器21nにより受光される。
The irradiation light λ n selected from the irradiation light λ 1 to λ 3 and output from the
光源11からは照射光λ1〜λ3それぞれが互いに異なる照射期間に亘って出力される。光源11からの照射光λ1〜λ3それぞれの出力および光検出器211〜213それぞれから出力される検出信号の処理については、既に説明したとおりである。
Irradiation lights λ 1 to λ 3 are output from the
なお、光源11から試料容器2に到るまでに励起光が通過する光学素子保持部60の第1貫通孔61の下側孔63および金属ブロック50の第1貫通孔54の下側孔57それぞれの大きさは、試料容器2の径と同程度または幾らか大きい程度であってよい。試料3から光検出器21nに至るまで蛍光が通過する金属ブロック50の第2貫通孔58nおよび光学素子保持部60の第2貫通孔64nの中継孔66nそれぞれの大きさは、光検出器21nの受光面の大きさと同程度(例えば5mm程度)であってよい。金属ブロック50の第2貫通孔58nの長さは数mmであってよい。
The
以上のように、図11〜図14に示される構成では、金属ブロック50の第1貫通孔54の上側孔55に試料容器2を挿入することにより、試料容器2の中の試料3が第2貫通孔58nに対向する位置になるように試料容器2を位置決めすることができる。これにより、光源11から励起光透過フィルタ12、試料容器2および蛍光透過フィルタ22nを経て光検出器21nに至るまでの測定光学系が構成される。また、試料容器2から光検出器21nに至るまでの蛍光の光学系にはレンズが設けられていない。試料容器2の中の試料3で発生した蛍光は、金属ブロック50の第2貫通孔58nを通過し、蛍光透過フィルタ22nを透過して、光検出器21nにより受光される。したがって、構成が簡易であり、組立工数が少ないので、簡便で、低価格化が可能となる。
As described above, in the configuration shown in FIGS. 11 to 14, by inserting the
この構成では、金属ブロック50の第1貫通孔54の上側孔55に試料容器2を挿入することにより、試料容器2の位置決めをすると同時に、試料容器2を上側孔55の内壁面に熱接触させる。したがって、温度調整部70により金属ブロック50を介して試料容器2の中の試料3の温度を所望範囲とした条件の下で、その試料3において発生する蛍光の強度を検出することができ、また、その蛍光の強度の時間的変化を観察することができる。
In this configuration, the
励起光透過フィルタ12として色ガラスフィルタを用い、或いは、蛍光透過フィルタ22nとして色ガラスフィルタを用いることにより、光計測装置1を更に低価格化することができる。
By using a colored glass filter as the excitation
蛍光透過フィルタ22nとしての色ガラスフィルタは励起光を吸収すると蛍光を発生させる場合があり、その蛍光が光検出器21nにより受光されるとSN比が悪くなる。この問題に対して、金属ブロック50の第2貫通孔58nは、光検出器21nへの光入射方向を規定するコリメート機能を奏し、試料3で発生した蛍光が光検出器21nの受光面へ入射することを許容する一方で、光源11から出力されて励起光透過フィルタ12を透過した励起光が直接に又は試料容器2により鏡面反射された後に光検出器21nの受光面へ向かって伝搬することを抑制することができる。したがって、蛍光透過フィルタ22nとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、SN比の悪化が抑制される。金属ブロック50の第2貫通孔58nは、光源11から出力されて励起光透過フィルタ12を透過した励起光が直接に又は試料容器2により鏡面反射された後に光検出器21nの受光面へ向かって伝搬することを制限する位置、径、長さ又は方位とされているのが好ましい。
The colored glass filter as the fluorescence transmission filter 22 n may generate fluorescence when it absorbs the excitation light, and when the fluorescence is received by the photodetector 21 n , the SN ratio becomes worse. In response to this problem, the second through hole 58 n of the
励起光透過フィルタ12を透過した励起光が光検出器21nの受光面へ向かって伝搬することを抑制する為の構成として、金属ブロック50は、第1貫通孔54の内壁面での励起光の反射または散乱を抑制して光検出器21nの受光面へ向かう励起光の伝搬を制限する光トラップ部を第1貫通孔54内に有するのも好ましい。図11に示されるように、金属ブロック50の第1貫通孔54のテーパ部56は、下側孔57から上側孔55へ向かって径が次第に小さくなり、試料容器2との間の間隔が次第に小さくなっていることで、光トラップ部を構成している。これによっても、蛍光透過フィルタ22nとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、SN比の悪化が抑制される。
A configuration for excitation light transmitted through the excitation
図15に示される測定光学系の第1変形例の構成のように、金属ブロック50は、光検出器21nの受光面へ向かう励起光の伝搬を遮蔽する遮蔽部59nを第1貫通孔54内に有するのも好ましい。遮蔽部59nは、第1貫通孔54内であって、第2貫通孔58nの下方に設けられる。この遮蔽部59nは、光検出器21nへの光入射方向を規定するコリメート機能を奏し、試料3で発生した蛍光が光検出器21nの受光面へ入射することを許容する一方で、励起光透過フィルタ12を透過した励起光が直接に又は試料容器2により鏡面反射された後に光検出器21nの受光面へ向かって伝搬することを抑制することができる。これによっても、蛍光透過フィルタ22nとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、SN比の悪化が抑制される。
As in the configuration of the first modification of the measurement optical system shown in FIG. 15, the
図16に示される測定光学系の第2変形例の構成のように、光検出器21nは、光源11から試料容器2への励起光の光学系の光軸方向に対し受光面の垂線方向が鋭角となるように配置されているのも好ましい。このように光検出器21nの受光面が傾斜していることにより、励起光透過フィルタ12を透過した励起光が直接に又は試料容器2により鏡面反射された後に光検出器21nの受光面へ入射する際の入射角(受光面の垂線に対する角度)が大きくなり、励起光に対する受光感度が低くなる。これによっても、蛍光透過フィルタ22nとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、SN比の悪化が抑制される。
As in the configuration of the second modification of the measurement optical system shown in FIG. 16, the photodetector 21 n has a perpendicular direction of the light receiving surface with respect to the optical axis direction of the excitation light from the
次に、光源11の構成例について説明する。
Next, a configuration example of the
図17は、光源11の第1構成例を示す斜視図である。第1構成例の光源11Aは、基板90上に3個の発光素子911〜913がフリップチップ実装された構成を有する。各発光素子91nは、照射光λnを出力することができる。各発光素子91nは、例えばLED(発光ダイオード)またはLD(レーザダイオード)である。各発光素子91nの一方の電極端子は基板90上の配線Wn1に電気的に接続されている。各発光素子91nの他方の電極端子は基板90上の配線Wn2に電気的に接続されている。基板90上において、3個の発光素子911〜913の相互間の距離は短いのが好ましく、例えば、その距離は1mm以下にすることができる。
FIG. 17 is a perspective view showing a first configuration example of the
制御部40により制御された光源駆動回路13は、配線組W11,W12、配線組W21,W22、および、配線組W31,W32のうちから何れかの配線組を選択して、その選択した配線Wn1,Wn2間に駆動電流を流すことで、その配線Wn1,Wn2に接続されている発光素子91nから照射光λnを出力させることができる。
Light
光源11Aの光出力側に発光素子911〜913を覆うようにレンズを設けて、このレンズにより照射光λnの発散を抑制するのが好ましい。このレンズは、例えば樹脂により成形されたものであり、基板90および発光素子911〜913と一体であってもよいし、これらとは別体であってもよい。
Provided lens so as to cover the light emitting element 91 1-91 3 on the light output side of the light source 11A, it is preferable to suppress the divergence of the illumination light lambda n by the lens. This lens has been molded by a resin, may be integral with the
図18は、光源11の第2構成例を示す断面図である。第2構成例の光源11Bは、発光素子921〜923およびダイクロイックミラー931,932が発光素子保持部材94により保持された構成を有する。各発光素子92nは、照射光λnを出力することができる。各発光素子92nは、例えばLED(発光ダイオード)またはLD(レーザダイオード)である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a second configuration example of the
発光素子保持部材94は貫通孔941を有する。貫通孔941の一端に発光素子921が嵌め込まれ、貫通孔941の他端から照射光が出力される。また、発光素子保持部材94は、側面から貫通孔941に至る貫通孔942,943を有する。貫通孔942に発光素子922が嵌め込まれ、貫通孔942と貫通孔941とが交差する位置にダイクロイックミラー931が配置される。貫通孔943に発光素子923が嵌め込まれ、貫通孔943と貫通孔941とが交差する位置にダイクロイックミラー932が配置される。 Emitting element holding member 94 has a through-hole 94 1. One end of the through hole 94 first light emitting element 92 1 is fitted, the irradiation light is outputted from the other end of the through-hole 94 1. Further, the light emitting element holding member 94 has through holes 94 2 and 94 3 extending from the side surface to the through holes 94 1 . Is the light emitting element 92 2 is fitted into the through holes 94 2, and the through-hole 94 2 and the through-hole 94 1 is the dichroic mirror 93 1 is located where. Light emitting element 92 3 in the through hole 94 3 is fitted, the through-holes 94 3 and the through-hole 94 1 is the dichroic mirror 93 2 are located where.
ダイクロイックミラー931は、発光素子921から出力された照射光λ1を透過させ、発光素子922から出力された照射光λ2を反射させる。ダイクロイックミラー932は、ダイクロイックミラー931から到達した照射光λ1または照射光λ2を透過させ、発光素子923から出力された照射光λ3を反射させる。そして、各照射光λnは、貫通孔941から外部へ出力される。 The dichroic mirror 93 1, the light emitting element 92 is transmitted through the irradiation light lambda 1 output from the 1, reflects the irradiated light lambda 2 outputted from the light emitting element 92 2. The dichroic mirror 93 2, is transmitted through the dichroic mirror 93 1 irradiation light lambda 1 arriving from or irradiation light lambda 2, and reflects the irradiated light lambda 3 outputted from the light emitting element 92 3. Then, each of the irradiation light lambda n is outputted from the through hole 94 1 to the outside.
図19は、光源11の第3構成例を示す断面図である。図20は、光源11の第3構成例で用いられるフィルタホイール96を示す斜視図である。第3構成例の光源11Cは、発光素子95、フィルタホイール96およびステッピングモータ98を備える。発光素子95は、広帯域の白色光λWを出力するものであり、例えばSLD(スーパールミネッセントダイオード)である。フィルタホイール96は、概略円盤形状を有する。フィルタホイール96は、ステッピングモータ98に対し回転軸99により結合されており、ステッピングモータ98により中心の周りに回動自在である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a third configuration example of the
フィルタホイール96の回動の中心位置から一定距離の円周上にフィルタ971〜978が設けられている。フィルタ971〜978それぞれは、互いに異なる透過特性を有する。フィルタ971〜978それぞれは、発光素子95から出力された白色光λWを入力して、透過特性に応じたスペクトルを有する照射光λnを出力することができる。この光源11Cでは、制御部40によりステッピングモータ98の回動が制御されることで、白色光λWがフィルタ971〜978のうちの何れかのフィルタに入力されて、そのフィルタから照射光λnが出力される。
Filter 97 1-97 8 is provided from the center of rotation of the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。照射光および光検出器それぞれの数は、上記実施形態では3としたが、2であってもよいし、4以上であってもよい。光が照射された試料において発生する発生光は、上記実施形態では蛍光であるとしたが、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光であってもよい。光源から出力される光のうち特定波長の光を選択的に透過させるフィルタや、試料で発生した光のうち特定波長の光を選択的に透過させるフィルタは、必要に応じて設ければよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. The number of each of the irradiation light and the photodetector is set to 3 in the above embodiment, but may be 2 or 4 or more. The generated light generated in the sample irradiated with light is considered to be fluorescent in the above embodiment, but may be scattered light or light generated by a nonlinear optical phenomenon. A filter that selectively transmits light of a specific wavelength among the light output from the light source and a filter that selectively transmits light of a specific wavelength among the light generated by the sample may be provided as necessary.
光源11は他にも様々な構成例が可能である。例えば、光源11は、出力光波長が可変であって調整可能な波長可変光源であってもよい。例えば、波長可変光源として、広帯域で発光が可能な半導体発光素子を外部共振器内の光路上に配置して、その外部共振器が発振波長調整機能を有する構成としてもよい。
Various other configuration examples are possible for the
1…光計測装置、2…試料容器、3…試料、10…照射部、11,11A〜11C…光源、12…励起光透過フィルタ、13…光源駆動回路、20…検出部、211〜213…光検出器、221〜223…蛍光透過フィルタ、30,30A…処理部、31,31A,31B,32…信号変換器、33…AD変換器、40…制御部、41…入力部、42…表示部、43…記憶部、50…金属ブロック、51…第1面、52…第2面、53…第3面、54…第1貫通孔、55…上側孔、56…テーパ部、57…下側孔、581〜583…第2貫通孔、591〜593…遮蔽部、60…光学素子保持部、61…第1貫通孔、62…上側孔、63…下側孔、641〜643…第2貫通孔、65…内側孔、66…中継孔、67…外側孔、70…温度調整部、80…暗箱、81…蓋、90…基板、911〜913…発光素子、921〜923…発光素子、931,932…ダイクロイックミラー、94…発光素子保持部材、95…発光素子、96…フィルタホイール、971〜978…フィルタ、98…ステッピングモータ。 1 ... Optical measuring device, 2 ... Sample container, 3 ... Sample, 10 ... Irradiation unit, 11, 11A to 11C ... Light source, 12 ... Excitation light transmission filter, 13 ... Light source drive circuit, 20 ... Detection unit, 21 1 to 21 3 ... Optical detector, 22 1 to 22 3 ... Fluorescence transmission filter, 30, 30A ... Processing unit, 31, 31A, 31B, 32 ... Signal converter, 33 ... AD converter, 40 ... Control unit, 41 ... Input unit , 42 ... Display unit, 43 ... Storage unit, 50 ... Metal block, 51 ... 1st surface, 52 ... 2nd surface, 53 ... 3rd surface, 54 ... 1st through hole, 55 ... Upper hole, 56 ... Tapered part , 57 ... Lower hole, 58 1 to 58 3 ... Second through hole, 59 1 to 59 3 ... Shielding part, 60 ... Optical element holding part, 61 ... First through hole, 62 ... Upper hole, 63 ... Lower side Holes, 64 1 to 64 3 ... 2nd through hole, 65 ... Inner hole, 66 ... Relay hole, 67 ... Outer hole, 70 ... Temperature control unit, 80 ... Dark box, 81 ... Lid, 90 ... Substrate, 91 1 to 91 3 ... light emitting element, 92 1-92 3 ... light emitting element, 93 1, 93 2 ... dichroic mirror, 94 ... light emitting element holding member, 95 ... light emitting element, 96 ... filter wheel, 97 1-97 8 ... filter, 98 ... Stepping motor.
Claims (13)
複数のピーク波長のうちから選択した何れか1つのピーク波長の照射光を出力する光源を含み、前記光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って前記試料に照射する照射部と、
前記複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含み、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光のうち前記照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する検出部と、
前記複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有し、前記光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に前記入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換器と、前記信号変換器から出力される電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するAD変換器と、を含み、
前記信号変換器は、前記照射期間毎に前記入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積する容量部を有し、蓄積された電荷量に応じた電圧値を前記照射期間毎に出力する積分器を含む、
光計測装置。 A device that measures the intensity of light generated in a sample in response to light irradiation on the sample.
It includes a light source that outputs irradiation light of any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths, and irradiates the sample with irradiation light of each peak wavelength output from the light source over different irradiation periods. Irradiation part and
A plurality of light detectors provided in a one-to-one correspondence with the plurality of peak wavelengths are included, and the generated light generated in the sample according to the irradiation of the irradiation light of the corresponding peak wavelength by each light detector. Among them, a detection unit that receives generated light emitted in a direction different from the irradiation direction of the irradiation light, detects the intensity of the received generated light, and outputs a detection signal.
It has an input terminal in which detection signals output from each of the plurality of optical detectors are commonly input as analog values, and is input to the input terminal during an irradiation period in which the light source outputs irradiation light of each peak wavelength. A processing unit that inputs an analog value to be input and outputs a digital value corresponding to the analog value as a value indicating the intensity of the generated light generated in the sample in response to the irradiation of the irradiation light of the peak wavelength.
Bei to give a,
The processing unit has a signal converter that outputs a voltage value corresponding to the value of the detection signal input to the input terminal, and a signal converter that converts the voltage value output from the signal converter into a digital value and converts the digital value into a digital value. Including the AD converter to output
The signal converter has a capacitance unit that accumulates electric charges based on a detection signal input to the input terminal for each irradiation period, and outputs a voltage value according to the amount of accumulated electric charges for each irradiation period. Including the integrator to
Optical measuring device.
前記処理部は、前記同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行う、
請求項1に記載の光計測装置。 The irradiation unit outputs irradiation light of each peak wavelength from the light source over irradiation periods different from each other based on a synchronization signal indicating an irradiation period of irradiation light of each peak wavelength.
The processing unit performs conversion processing from an analog value to a digital value based on the synchronization signal.
The optical measuring device according to claim 1.
請求項2に記載の光計測装置。 A control unit that outputs the synchronization signal to the irradiation unit and the processing unit is further provided.
The optical measuring device according to claim 2.
前記第1の積分器及び前記第2の積分器は、前記複数のピーク波長の照射光それぞれの照射期間に同期して交互に前記検出信号を入力する、
請求項1〜3の何れか1項に記載の光計測装置。 The signal converter includes the integrator which is the first integrator and the integrator which is the second integrator.
The first integrator and the second integrator alternately input the detection signals in synchronization with the irradiation period of each of the irradiation lights having the plurality of peak wavelengths.
The optical measuring device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4の何れか1項に記載の光計測装置。 The irradiation unit includes the light source having a plurality of light emitting elements having different peak wavelengths of output light, and outputs irradiation light from any one of the plurality of light emitting elements selected from the plurality of light emitting elements to irradiate the light source. Irradiate the sample with light,
The optical measuring device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜4の何れか1項に記載の光計測装置。 The irradiation unit includes the light source having a variable output light wavelength, outputs irradiation light of any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths from the light source, and outputs the irradiation light to the sample. Irradiate,
The optical measuring device according to any one of claims 1 to 4.
複数のピーク波長のうちから選択した何れか1つのピーク波長の照射光を出力する光源を含む照射部において、前記光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って前記試料に照射する光照射ステップと、
前記複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含む検出部において、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光のうち前記照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出ステップと、
前記複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有する処理部において、前記光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に前記入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する信号処理ステップと、
を含み、
前記信号処理ステップは、前記入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換ステップと、出力された前記電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するAD変換ステップと、を含み、
前記信号変換ステップにおいて、前記照射期間毎に前記入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積する容量部を有する積分器を用いて、蓄積された電荷量に応じた電圧値を前記照射期間毎に出力する、
光計測方法。 A method of measuring the intensity of light generated in a sample in response to light irradiation of the sample.
In an irradiation unit including a light source that outputs irradiation light of any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths, the sample is provided with irradiation light of each peak wavelength output from the light source over different irradiation periods. Light irradiation step to irradiate
In the detection unit including a plurality of photodetectors provided in a one-to-one correspondence with the plurality of peak wavelengths, each photodetector generates light in the sample according to the irradiation of the irradiation light of the corresponding peak wavelength. A photodetection step of receiving generated light emitted in a direction different from the irradiation direction of the irradiation light, detecting the intensity of the received generated light, and outputting a detection signal.
In a processing unit having an input terminal in which detection signals output from each of the plurality of optical detectors are commonly input as analog values, the input terminal is used during an irradiation period in which the light source outputs irradiation light of each peak wavelength. A signal processing step in which an analog value input to is input and a digital value corresponding to the analog value is output as a value representing the intensity of the generated light generated in the sample in response to the irradiation of the irradiation light of the peak wavelength. ,
Only including,
The signal processing step includes a signal conversion step that outputs a voltage value corresponding to the value of the detection signal input to the input terminal, and an AD that converts the output voltage value into a digital value and outputs the digital value. Including conversion steps,
In the signal conversion step, the irradiation value corresponding to the amount of accumulated electric charge is applied by using an integrator having a capacitance part that accumulates electric charge based on the detection signal input to the input terminal for each irradiation period. Output every period,
Optical measurement method.
前記信号処理ステップにおいて、前記同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行う、
請求項7に記載の光計測方法。 In the light irradiation step, the irradiation light of each peak wavelength is output from the light source over different irradiation periods based on the synchronization signal indicating the irradiation period of the irradiation light of each peak wavelength.
In the signal processing step, conversion processing from an analog value to a digital value is performed based on the synchronization signal.
The optical measurement method according to claim 7.
請求項8に記載の光計測方法。 A synchronization step of outputting the synchronization signal to the irradiation unit and the processing unit is further included.
The optical measurement method according to claim 8.
請求項7〜9の何れか1項に記載の光計測方法。 In the signal conversion step, the two integrators are used to alternately accumulate charges in synchronization with the irradiation period of each of the irradiation lights having the plurality of peak wavelengths.
The optical measurement method according to any one of claims 7 to 9.
請求項7〜10の何れか1項に記載の光計測方法。 In the light irradiation step, the light source having a plurality of light emitting elements having different peak wavelengths of the output light is used, and the irradiation light is output from any one of the plurality of light emitting elements selected from the plurality of light emitting elements, and the irradiation light is output. Irradiating the sample with irradiation light,
The optical measurement method according to any one of claims 7 to 10.
請求項7〜10の何れか1項に記載の光計測方法。 In the light irradiation step, the light source having a variable output light wavelength is used, irradiation light of any one peak wavelength selected from a plurality of peak wavelengths is output from the light source, and the irradiation light is used as the sample. Irradiate to
The optical measurement method according to any one of claims 7 to 10.
請求項7〜12の何れか1項に記載の光計測方法。 The generated light is light generated by fluorescence, scattered light, or a nonlinear optical phenomenon.
The optical measurement method according to any one of claims 7 to 12.
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